[发明专利]一种高附着力的铂铑热电偶表面防碳涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高附着力的铂铑热电偶表面防碳涂层及其制备方法，属于无机功能涂层材料技术领域，铂铑热电偶表面防碳涂层为交替放置的第一涂膜材料和第二涂膜材料，第一涂膜材料为向Y₂O₃溶胶凝胶中加入质量分数为20％‑30％的Y₂O₃超细粉体得到的混合物、第二涂膜材料为向高温粘合剂中加入质量分数为25％‑35％的Y₂O₃超细粉体得到的混合物，Y₂O₃超细粉体的直径为40nm‑60nm，铂铑热电偶表面防碳涂层的厚度为30μm‑50μm。本发明利用高温粘合剂加Y₂O₃超细粉体作为涂层材料在使用过程中，由于其本身具有的粘性可以使材料粘合在一起，制备完成的铂铑热电偶表面防碳涂层具有更好的附着力，且在氧化测试过程中更不容易开裂。

技术领域

本发明属于无机功能涂层材料技术领域，更具体地，涉及一种高附着力的铂铑热电偶表面防碳涂层及其制备方法。

背景技术

温度传感器在现代测量技术中有着广泛的应用，铂铑(Pt-Rh)热电偶是一种传统的测高温的传感器元件，也叫高温贵金属传感器。作为温度测温传感器，通常与温度变送器、调节器及显示仪表等配套使用，组成过程控制系统，用以直接测量或控制各种生产过程中0-1800℃范围内的流体、蒸汽和气体介质以及固体表面温度，长期使用温度为1600℃。铂铑(Pt-Rh)热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长，测温上限高等优点。

铂铑(Pt-Rh)热电偶适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真空中，但不适用于还原性气氛或金属蒸汽，金属氧化物及氧化硅和氧化硫气氛中。为解决铂铑(Pt-Rh)热电偶在1600℃高温或者有C的还原环境下迅速脆性失效的问题，目前通常采用以下几种办法保护热电偶：

1.采用一些耐高温的陶瓷管对热电偶进行“铠装”。由于这种陶瓷具有较大厚度，这显然也会对热电偶温度响应速度产生不良影响。

2.使用电泳沉积，等离子喷涂等方法在热电偶表面制备较厚(100μm以上)的厚膜涂层。这种厚膜虽然可以有效减缓热电偶的氧化速率，也不会对温度响应速率产生严重影响。然而，这些方法制备的厚膜通常附着力不行，很容易脱落。

3.溶胶-凝胶在热电偶表面制备一层薄膜(厚度小于1μm以上)。这种薄膜材料可以具有很好的附着力，也不会对温度响应速率产生不良影响。然而，由于涂层太薄，难以保证热电偶在有C的还原环境下长时间使用。

4、溶胶一凝胶在铂铑(Pt-Rh)热电偶表面制备一层Y₂O₃薄膜。然而，由于涂层中的Y₂O₃与基底之间附着力不够，一般采用涂膜完成后高温500℃烧结的方法，但此种方法导致涂膜成本较高。

由此可见，现有技术存在铂铑热电偶测温应用寿命短、热电偶温度响应速度慢、成本较高、附着力低的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高附着力的铂铑热电偶表面防碳涂层及其制备方法，由此解决现有技术存在铂铑热电偶测温应用寿命短、热电偶温度响应速度慢、成本较高、附着力低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高附着力的铂铑热电偶表面防碳涂层，包括交替放置的第一涂膜材料和第二涂膜材料，第一涂膜材料为向Y₂O₃溶胶凝胶中加入质量分数为20％-30％的Y₂O₃超细粉体得到的混合物、第二涂膜材料为向高温粘合剂中加入质量分数为25％-35％的Y₂O₃超细粉体得到的混合物，Y₂O₃超细粉体的直径为40nm-60nm，铂铑热电偶表面防碳涂层的厚度为30μm-50μm。