Способ изготовления высокотемпературной пленочной термопары

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

tst) G 01 К 7/02, 7/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕ НТУ (21) 4762082/10 (22) 05.10.89 (46) 30.08.93. Бюл. Nã 32 (71) Харьковский авиационный институт им, Н.Е,Жуковского (72) А.В.Олейник, П,П.Першин, А,П.Маштылева, Т.В, Посикан, С.И. Проненко и А.Я. Аникин (56) Electrotechn and Maschinenbau, 1986.

103, N 1. S. 22 — 26.

Патент США М 4110124,. кл, Н 01 t/1/14, 1978. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛЕНОЧНОЙ ТЕРМОПАРЫ (57) Использование; термометрия поверхности турбинных лопаток, Сущность изобретеИзобретение относится к способам измерения температуры термоэлектрическими устройствами, в частности к способам изготовления термопар, предназначенных для термометрии поверхности твердых тел, и может быть использовано преимущественно для измерения температуры поверхности турбинных лопаток газотурбинных двигателей (ГТД).

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет сближения термоэлектрических свойств пленочного и .проволочного элементов термопары.

Поставленная цель достигается тем, что фритту наносят в виде дополнительного слоя по трассе каждого из термоэлектродов

Я3 „„,1 838766 А3 ния: на электроизоляционную подложку наносят фритту в виде слоев пасты, содержащей атмосферное связующее и окислы кремния, алюминия, бора, кальция, бария, хрома, магния и двуокись титана. Слои фритты высушивают при температуре, не превышающей 100"С, после чего наносят на каждый из них слой пасты из смеси порошков термоэлектрических металлов и жидкого органического связующего с перекрытием их в месте рабочего слоя. Осуществляют высушивание слоев и их высокотемпературный обжиг. К сформированным пленочным термоэлектродам подсоединяют удлинительные провода, однотипные по составу материала термоэлектродов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. перед нанесением основных слоев, а затем высушивают дополнительные слои при температуре, не превышающей 100 С, Кроме того, при изготовлении высоко " а температурной пленочной термопары пла- 00 тинородий-платина с удлинительным проводом из платинородиевого сплава П P10, в качестве порошков термоэлектродных металлов в одном из основных слоев пасты используют платину и родий в массовом со- О

"отношении 89;11. (л

В предложенном техническом решении, благодари еыоокои концентрации фритты а на стыке поверхностей, электроизоляционной подложки и пленки термоэлеткрода, усовершенствуют механические свойства

1838766 термопары; отсутствие фритты в пленках термоэлектродов совершенствует термоэлектрическую характеристику термопа ры и упрощает регистрацию термоЗДС благодаря уменьшению сопротивления пленок термоэлектродов.

У платинородий-платиновой пленочнОй термопары, для изготовления платинородиевого термоэлектрода которой использована паста с содержанием платины и родия в массовом соотношении 89 — 11, обеспечено соответствие термоэлектрических свойств пленочных и проволочных элементов термопары и тем самым достижение цели изобретения.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Готовятся термоэлектродные пасты на базе мелкодисперсных nopoLUK08 термоэлектродных металлов (например, платины, родия, иридия, палладия, серебра, золота и др.) и жидкого органического связующего (например, раствора порошка канифоли в скипидаре); паста фритты, включающая алюмофосфатное связующее и добавки (окись кремния, гйдроокись алюминия, бора, кальция, бария, хрома, магния и двуокись титана), На поверхность электроизолирующей подложки исследуемой детали по трассе термоэлектродов наносят полосы пасты фритты. Эти полосы просушивают в атмосферных условиях в течение трех часов, за- тем в сушильном шкафу с нагревом до 100 С со скоростью 1,5 град/мин, После охлаждения детали до комнатной температуры на поверхности образовавшихся пленок наносят полосы термоэлектродных паст с перекрытием их в месте рабочего спая термопары. Деталь помещают в сушильный шкаф и просушивают. После этого деталь подвергают высокотемпературному отжигу для формирования термоэлектродов, Ох. лаждают деталь до комнатной температуры и к свободным концам пленок термоэлектродов крепят провода из материала, соответствующего материалу термоэлектродов.

На фиг. изображена лопатка турбины ГТД, препарированная платинородийплатиновой пленочной термопарой, изготовленной по предложенному способу; на фиг.2 и 3 — пленочные термопары, Термопара содержит пленочные термоэлектроды 1,2 из платинородиевой пасты (1) и платиновой пасты (2), нанесенных íà поверхность лопатки 3, предварительно защищенной электроизоляционной подложкой, по трассам 1 и 2, и удлинительные провода

4,5 из сплава платинородия ПР-10 (4) и пластины ПлТ (5).

Указанные выше элементы выполнены следующим образом.

На поверхность детали 3 вдоль трассы пленок 1 и 2 на электроизоляционную подложку с разрывом в 0,5 — 1 мм в зоне рабочего спая 6 нанесена паста фритты,выполненная на алюмофосфатном связующем из окисей кремния, алюминия, бора, кальция, бария, хрома, магния, гидроокиси алюминия и двуокиси титана. После просушивания в течение трех часов в атмосферных условиях и в сушильном шкафу с нагревом до 100 С со скоростью нагрева 1,5 град/мин поверх полученных пленок нанесены ветви-полосы платинородия 1 и платины 2, перекрываемые в месте 6 пастами, составленными на канифольно-скипидарном связующем из порошков соответственно платины и родия в массовом соотношении 89: 11 и платины.

На свободных концах этих полос выполнены площадки 7 для опорных спаев размерами 3 х 1,5 мм. Деталь с нанесенными ветвями и . опорными спаями помещают в сушильный шкаф и нагревают до 150 С со скоростью 1,5 град/мин с выдержкой при 150 С в течение

30 — 40 мин. После просушивания деталь с пленками выдерживают при температуре

1100 С в течение 20 мин, С целью защиты пленок от эрозии рабочим потоком поверх

30:пленок (кроме мест опорных спаев свободнЫх концов пленочных термоэлектродов) наносят пленки из пасты фритты, которые просушивают на воздухе при комнатной температуре в течение 2 ч с последующим

35 нагревом до 1050 — 1100 С в течение 20 мин.

После охлаждения детали присоединяют провода 4 и 5.

С целью подтверждения эффективности способа выполнены пленочные термопары, 40 приведенные на фиг.2 и 3, где 1 — платинородиевый термоэлектрод, изготовленный из пасты с массовым соотношением платины и радия 90: 10: 1 .— платинородиевый термоэлектрод, изготовленный из пасты с весо45 вым соотношением платины и родия 89; 11;

1 — удлинительный провод из ПР-10; 2— платиновый пленочный термоэлектрод; 2 —

1 удлинительный провод из ПлТ.

Результаты испытаний показали, что

Я снимаемый сигнал EI(EII) соответствует сигналу стандартной проволочной термопары

ТПП с номинальной статической характеристикой преобразователя ПП (S).

Формула изобретения

1, Способ изготовления высокотемпературной пленочной термопары, включающий нанесение на электроизоляционную подложку фритты в виде пасты и слоев пасты из смеси порошков термоэлектродных металлов и жидкого органического связующего, 1838766 высушивают дополнительные слои при температуре, не превышающей 100ОС, 2

Фиг.2

Составитель П.Першин

Техред М.Моргентал

Корректор Т. Вашкович

За аз 2923 Тираж .Подписное ВНИИ ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5 и

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ерекрывающихся в месте образования раочего спая, последующее высушивание и

ысокотемпературный отжиг слоев для форирования термоэлектродов и подсоединеие к последним удлинительных проводов, днотипных по составу материала термоэ ектродов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, ритту наносят в виде дополнительного аггее по трассе каждого иа термоеаекгродое перед нанесением основных слоев, а затем (2. Способ по п.1, отличающийся

5 тем, что при выполнении удлинительного провода из платинородиевого сплава ПР-10 к термоэлектроду термопары платинородий-платина, в качестве порошков ермоэлектродных металлов в одном из основных

10 слоев пасты используют платину и родий в массовом соотношении 89; 11,