Способ обработки электродов хромель-алюмелевой термопары

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Р 1/04, 1/ О 9/52 1)5 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О ОМУ СВИДЕТЕЛЬ Т АВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветныхметаллов " Гипроцветметобработка"(56) Авторское свидетельство СССРВ 194870, кл. С 21 О 9/52, 1966,(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОДОВХРОМ ЕЛ Ъ-АЛ Ю МЕЛ ЕВОЙ ТЕ РМОПАРЪ(57) Изобретение относится к металлургии,в частности к способу обработки термоэлектродных сплавов, и может быть использовано в приборостроении для изготовлениявысокостабильных термопар, предназначенных для измерения температуры в окисИзобретение относится к металлургии, в частности к способу обработки термоэлектродных сплавов, и может быть использовано в приборостроении для изготовления высокостабильных термопар, которые предназначены для измерения температуры в окислительных средах до 1250 С длительно (более 100 ч) и 1350 С кратковременно (менее 1 ч) в промышленных печах, нагревательных устройствах, энергосиловом оборудовании и т,д. В процессе эксплуатации термоэлектодов из сплавов хромель-алюмель меняетя их термоЭДС, Это приводит к тому, что ри длительной эксплуатации хромель-алю.БЫ 1731842 лительных средах до 1250 С длительно (более 100 ч) и 1350 С кратковременно (менее 1 ч) в промышленных печах, нагревательных устройствах, знергосиловом оборудовании и т.д, Целью изобретения является повышение стабильности термоЭДС термопары при сохранении жаростойкости. Способ включает предварительный отжиг хромелевого электрода при 700-750 С и алюмелевого электрода при 900-1000 С, После предварительного отжига на поверхность обоих электродов термическим испарением в вакууме наносят покрытие и осуществляют дополнительный отжиг при температуре, составляющей 0,4 - 0,45 Тпл. материала покрытия, причем время нанесения покрытия и дополнительного отжига определяют по формуле. Способ позволяет повысить стабильность термоЭДС хромель-алюмелевых термопар, 1 табл,мелевых термопар показания температуры бывают завышены,Поэтому необходимо повышать термоэлектрическую стабильность термопары. Установлено, что термоэлектрическая стабильность электродов существенно зависит от термообработки.Известен способ термической обработки хромелевой проволоки, включающий отжиг при 700 - 750 С и дополнительный отжиг в течение 10 - 50 ч при 350 - 500 С. Данный способ термообработки применяется в настоящее время при изготовлении хромельалюмелевых термоэлектродов. И хотя термоэлектрическая стабильность Х - А термопар, обработанных по этому способу, вы 1731842ше чем при обработке другими способами, однако она недостаточна для применения этой термопары в современных приборах повышенной точности.Известен способ термической обработки электродов хромель-алюмелевой термопары, согласно которому хромель подвергают отжигу при 700 - 750 С, а алюмель - при 900-1000 С в зависимости от диаметра проволоки. Термопары, электроды которых обрабатывают по описываемому режиму, не обеспечивают необходимой термоэлектрической стабильности,Цель изобретения - повышение стабильности термоЭДС термопары при сохранении жаростойкости,Цель достигается тем, что согласно способу обработки электродов хромельалюмелевой термопары, включающему предварительный отжиг хромелевого электрода при 700 - 750 С и алюмелевого электрода при 900 - 1000 С, в котором после предварительного отжига на поверхности обоих электоодов термическим испарением в вакууме наносят покрытие, осуществляют дополнительный отжиг при температуре, составляющей 0,4-0,45 Тг. материала покрытия, причем время дополнительного отжига и нанесения покрытия определяют по формуле24 0 акр() 6 Оеехр)+(2 - 4)4 Ч 4, 1 ехр2 ЧТиммолю(2 Чгде т - время дополнительного отжига и нанесения покрытия,мин;Ч - скорость, мкм/мин;Т - температура дополнительного отжига и нанесения покрытия, С,а в качестве материала покрытия на хромель используют хром, на алюмель - алюминий.Известно, что основной причиной нестабильности термоэлектродных сплавов является их химическое взаимодействие с окружающей средой (окисление), а также испарение компонентов термоэлектродных сплавов(Сг, Мп, А), Эти процессы приводят к изменению химического состава, главным образом к обеднению сплавов каким-либо одним или несколькими компонентами и, следовательно, к изменению термоЭДС.Предлагаемый способ предусматривает нанесение на поверхность термоэлектродов покрытия из основных легирующих компонентов этих сплавов, которое предохраняет их от селективного окисления и, следовательно, изменения термоЭДС. Выбор температуры нанесения покрытия, совмещенного с отжигом, обусловленследующими условиями. Обработка термоэлектродов при температуре ниже, чем5 0,4 Тпл. материала покрытия, ведет к образованию трещин и пористости на их поверхности, а также приводит к понижениюадгезии наносимого покрытия к материалутермоэлектрода,10 Обработка при температуре выше рекомендуемой (0,45 Тл.) способствует росту зерен конденсированного хрома, появлениюпор на границах зерен и капельной конденсации атомов алюминия, Последнее не по 15 зволяет получить сплошной конденсат,равномерный по толщине, А также усиливается диффузия, за счет которой образуетсяпротяженный в глубь электрода промежуточный слой, искажающий исходную термо 20 электрическую характеристику, Все этоснижает стабильность термоЭДС и жаростойкость термоэлектродов,Способ реализуют следующим образом,Хромелевый и алюмелевый термоэлект 25 роды подвергали раздельной обработке.Хромель отжигали при 725 С, затем обезжиривали в четыреххлористом углероде, помещали в вакуумную камеру, обезгаживалипри 720 С 1 мин в вакууме давлением 5 - 630 10 мм рт.ст. Затем нагревали подложку до780 С и испаряли хром марки ЭРХ. Времяиспарения 63 с. Толщина конденсата хромасоставляла 2,5 мкм. Скорость конденсациипокрытия хрома 2,5 мкм/мин.35 Аналогичным образом наносили покрытие на алюмель, после его предварительногоотжига при 900 - 1000 С 2 ч и обезгаживали при 500 С 3 мин в вакууме давлением4 - 6 10 мм рт.ст. Наносили покрытие из40 алюминия марки А 995 Д,Температуру нагрева алюмеля при конденсации алюминия поддерживали постоянной и равной 300 С. Время испаренияалюминия 56 с, толщина конденсата 3,045 мкм, скорость конденсации 3,5 мкм/мин.В таблице приведены экспериментальные данные по термоэлектрической стабильности и жаростойкости электродовтермопары хромель-алюмель, обработан 50 ных известным способом и предлагаемым.Как видно из таблицы, предлагаемыйспособ повышает стабильность термоэлектрода из хромеля в 2 - 8 раз, а алюмеля в 2раза при сохранении уровня жаростойко 55 сти.Формула изобретен яСпособ обработки электродов хромельалюмелевой термопары, включающий предварительный отжиг хромелевого электродапри 700 - 750 С и алюмелевого электрода1731842 при 900 - 1000 С, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности тер- моЭДС термопары при сохранении жаростойкости, после предварительного отжига на поверхность обоих электродов термическим испарением в вакууме наносят покрытие и осуществляют дополнительный отжиг при температуре, составляющей 0,4 - 0,45 Тпл материала покрытия, причем время нанесения покрытия и дополнительного отжига определяют по формулам В,ОВ 1 О()(р( -2,ОЬ О )+яре)(ав(т Ь фв")р-ь)ь( Ь,12 фОре)(р( 222 О )+5 п(на ( ВВ 1 оврр 2221 О )+(2-В)ВЧ 2 Ч где т- время дополнительного отжига и нанесения покрытия, мин;Ч - скорость мкм/мин;Т - температура дополнительного отжига и нанесения покрытия, С,а в качестве материала покрытия на хромель используют хром, на алюмель - алюминий. Жаростойкость попривесу мг/смэ эа1 ОО ч Время сквоэ Термоэлектрическая стабильность,мВ, при температуре, РС Коэффициент при параметре скорости, мкм Режимы осув(ествленияспособа Способ Иатериал ного окисления прит=135 ос,900 1000 1100 Время,мин Темпе 300 600 900 ратура, С 2,3 .7,1 7,32О,1 Иэвестный Хрсмель Алюмель Предла.Фр гаемый рТермоэлектрическая стабильность дана после предварительного окисления при Т=1350 С 1 ч,Предварительный отжиг хромеля Т=700-750 С 2 ч; алюмеля Т=900-1000 С 2 ч,Ь оСкорость конденсации хрома 2,5 мкм/мин) алюминия - 3,5 мкм/мин.в 40 50 Составитель Е. НосыреваРедактор Н, Лазаренко Техред М,Моргентал Корректор Т. Палий Заказ 1558 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Хромель Алюмель Хромель Алюмель Хромель Алюмель Хромель Алюмель Хромель Алюмель 7 оао 900-1100 780 300 75 о 265 845 810 95 а боа 650 200 1,1 0,9 0,8 0,6 1,6 2,0 1,8 о,4 о,3 3,4 8,25 0,1 0,1 1,76 2,52 0,05 0,06 1,93 3,07 0,05 о,об 1,81 3,18 о,об 0,06 2,53 4,220,2 0)15 2,42 4,36 о 1 а 1 о,25 о,о 5 0,32 о,о 5 о,41 0,05 1,73 0,2 2,01 0,9 33155154,51553,563,3 0,592,8о,712,9о,б 52,751,253)41,33,5 3 14 2 6412,0 18,30,18 0,526)26)80,27 0,646,4 6,920,22 0,586,62 6,851,338,4 8,61,5 1,158,5 8,7