電弧離子鍍法制備鎢錸熱電偶抗氧化(ZrO2-Zr)梯度層研究.pdf

1、鎢錸(W-Re)熱電偶是最常用的高溫傳感器之一，其測(cè)溫上限可達(dá)2800℃。但鎢錸熱電偶在高溫下極易氧化，只適用于還原、惰性、真空等環(huán)境的高溫測(cè)量，在空氣或其它氧化性氣氛中必須加以保護(hù)才能使用。本研究的目的是研發(fā)鎢錸熱電偶抗氧化涂層及其制備工藝，在不影響熱電偶測(cè)量響應(yīng)速度的前提下，提高其在空氣及其它氧化性氣氛中的測(cè)溫上限，延長(zhǎng)測(cè)溫工作時(shí)間。
　　本文根據(jù)高溫抗氧化涂層研究現(xiàn)狀的介紹及功能梯度薄膜優(yōu)良性能，選擇ZrO2作為抗氧化涂層材

2、料并設(shè)計(jì)了ZrO2+Zr梯度薄膜結(jié)構(gòu)作為抗氧化涂層。ZrO2+Zr梯度層與鎢錸熱電偶絲之間沉積過(guò)渡層ZrN薄膜，因?yàn)閆rN的線膨脹系數(shù)介于他們之間。
　　利用電弧離子鍍技術(shù)制備ZrO2+Zr薄膜的研究已經(jīng)很多，根據(jù)工藝參數(shù)不同制備的ZrO2薄膜會(huì)含有金屬Zr，即薄膜所得成分為ZrOx（x介于0～2）。本文通過(guò)改變預(yù)加熱溫度、基片負(fù)偏壓和氧氣分壓等工藝參數(shù)，研究ZrO2+Zr薄膜的制備工藝。利用導(dǎo)電性檢測(cè)、XRD和SEM等檢測(cè)方法得

3、出了一些結(jié)論。預(yù)加熱溫度在100℃時(shí)，沉積的薄膜均勻，沒(méi)有出現(xiàn)導(dǎo)電現(xiàn)象;基片負(fù)偏壓在80V～160V時(shí)對(duì)薄膜晶體結(jié)構(gòu)有影響;隨著氧氣分壓的增加，薄膜中氧鋯比值增大，最大時(shí)達(dá)到1.853∶1。
　　在鎢錸熱電偶絲上制備ZrO2+Zr梯度薄膜。制備過(guò)程中，通過(guò)改變工作氣體分壓的方法實(shí)現(xiàn)薄膜徑向方向組分和結(jié)構(gòu)的梯度變化;通過(guò)偶絲翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)圓周方向上薄膜制備均勻。ZrO2+Zr梯度層在累積沉積10小時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。
　　最后，在