收藏词条 编辑词条 贵金属测温材料
贵金属测温材料 (thermometrical material of precious metal)
利用温差电效应或电阻随温度变化特性，测量某一热力学系统温度的贵金属材料，主要用金、银、铂、钯、铑、铱的单体金属或合金。它包括贵金属热电偶电极材料和热电阻用贵金属感温材料。测温材料应满足四个基本要求：(1)材料的某种性质应是温度的单值函数，最好是线性的。(2)有较强的输出信号。(3)有较好的测温稳定性和较宽的测温范围。(4)易于制作成组织性能均匀的丝、片材。对热电偶电极材料，还要求有小的电阻系数和电阻温度系数，对热电阻用感温材料则要求有大的电阻系数和电阻温度系数，受磁场影响小。贵金属测温材料除基本上能满足上述要求外，突出的优点是材料的物理、化学性能非常稳定，抗氧化能力强，测温的可靠性和精确度高，是惟一能用于高温氧化性气氛下的测温材料。从1927年起，标准铂铑10/铂热电偶一直是国际实用温标在630.74～1064.43oC温区的内插仪器。电阻比大于1.3925的高纯铂丝制作的标准铂电阻温度计是13.81～903.74K温区的内插仪器，1989年国际计量委员会通过决议：630.74～961.78oC的内插仪器也用标准铂电阻温度计。中国昆明贵金属研究所研制的高纯铂丝，1987年起已向英、德等国出口，用于制造内插仪器用的标准铂热电阻。
贵金属热电偶电极材料热电偶测温的物理基础是1821年德国塞贝克(T．J．Seebeck)发现的温差电效应及热电偶电极材料的热电动势随温度变化而变化的性质。温差电效应(塞贝克效应)是组成闭合回路的两种金属的两个接点置于不同温度中时产生的净热电动势及连续热电流，其方向和大小决定于接点温差和电极材料。当电极材料一定，且一个接点(通常称为冷接点或参考端)温度不变时，热电动势只与被加热的接点(通常称为热接点或测量端)温度有关。常用的贵金属热电偶电极材料见表。
常用的贵金属热电偶电极材料
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配对热电偶电极材料 |
最高使用温度/℃ |
适用环境气氛 |
研制成功时间 |
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长期 短期 |
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PtRh10/Pt(S型) |
1400 1600 |
非还原气氛，真空(短期) |
1885年 |
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PtRh13/Pt(R型) |
1400 1600 |
非还原气氛，真空(短期) |
1922～1923年 |
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PtRh30/PtRh6(B型) |
1600 1800 |
非还原气氛，真空(短期) |
1953年 |
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PtRh20/PtRh5 |
1600 1770 |
非还原气氛，真空(短期) |
1927年 |
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PtRh40/PtRh20 |
1800 1880 |
非还原气氛，真空(短期) |
1955年 |
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IrRh40/Ir |
2000 2150 |
真空，惰性，弱氧化气氛 |
1933年 |
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AuPtPd31-55/AuPd35 |
1300 |
氧化，中性，还原性气氛 |
1962年 |
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NiCr10/AuPt0.07 |
量程1～300K |
1932～1962年 |
常用贵金属热电偶电极丝直径为0.5mm。20世纪60年代初，钢铁工业开始大量使用直径0.1～0.05mm，最高精度达±0.5oC的S型、R型和B型偶丝测量钢液温度和碳含量。1987年还报导了一种快速响应的铂铱薄膜热电偶，膜厚为0.51和0.29um，热电动势分度到790oC。
热电阻用贵金属感温材料 电阻温度计测温的物理基础是材料电阻随温度变化的性质。用感温材料制作的测温元件称热电阻，分线绕式和膜式两种。热电阻用贵金属感温材料有两种：(1)铂。用于制造线绕式或膜式热电阻。1983年国际电工委员会(IEC)发布了《工业铂热电阻》标准，规定制造热电阻铂丝的电阻比为1.3850，中国于1986年发布了等效于IEC标准的《电阻温度计用铂丝》标准。铂丝的优点是可将测温上限由650℃提高到850℃，测温性能更稳定，精度更高。同线绕式元件相比，膜式铂热电阻响应时间短，易于小型化和自动化生产，耐机械冲击，制作工艺简单，成本低。厚膜铂热电阻是用丝网印刷法将铂浆印在Al2O3基片上经适当处理制成，膜厚为1～10um。薄膜铂热电阻采用真空溅射方法将铂沉积在Al2O3基片上经处理而成，膜厚小于1um。(2)RhFe0.5和PtCo0.5合金丝，两种合金在很低温度下具有较大的电阻率和正电阻温度系数，在20K以下具有准线性关系，制作的热电阻可用于0.5～293K范围的测温，在30K以下比铂热电阻性能好，20K以下铑铁热电阻优于铂钴热电阻，20K以上铂钴热电阻优于铑铁热电阻。1974(铑铁，英国)和1978年(铂钴，日本)分别报导了商品化的热电阻。随后不久，中国昆明贵金属研究所也先后研制成这两种合金丝并商品化。20世纪70年代出现的PdSiCr20-7非晶态合金，在20K以下温度灵敏度比铂热电阻大，且对中子辐射极不敏感，可用于20K以下辐射场内测温。