摘(zhai)要:介紹了電(dian)磁流量計 中(zhōng)電極的工作(zuo)原理、鉑銥電(diàn)極的特性和(hé)使用範圍、鉑(bo)銥電極🍉的生(shēng)産工藝問題(ti)及解決措施(shi)等;并展望了(le)電磁流量計(ji)電極材料的(de)發展方向,包(bao)鉑及鉑銥合(hé)金由㊙️于可節(jiē)約大量🏃‍♀️貴金(jin)屬資源,具🌂有(yǒu)廣闊的應用(yòng)前景。
1引言
　　電(diàn)磁流量計是(shì)根據法拉第(dì)電磁感應定(dìng)律進行流量(liang)測量的流量(liàng)計,廣泛應用(yòng)于測量導電(dian)性液體,如給(gei)水💘排水、紙漿(jiāng)、石油🌂混合液(yè)體、化學及食(shi)品工業的🌈液(yè)體等。電極是(shi)電磁流量計(jì)的關鍵元件(jiàn),常用的電極(ji)材料有耐蝕(shí)不鏽鋼、哈氏(shì)合金、钛、钽、鉑(bó)銥合金等🈲材(cái)料,其中鉑銥(yī)合金是耐腐(fu)蝕性能好、适(shì)用範圍廣的(de)電極材料。從(cong)🈚2005年開始鉑銥(yi)元件的開發(fā)工作,在國内(nei)率先實💔現了(le)鉑銥合金棒(bàng)材和元件一(yī)體化規模生(sheng)✨産,爲國内衆(zhōng)多用戶解決(jué)了生産難題(ti),降低了生産(chǎn)成本,并爲國(guo)内衆多合資(zi)公司實現了(le)進口産品替(ti)代。
2電磁流量(liàng)計工作原理(li)
　　 電磁流量計(ji)的工作原理(lǐ) 是依據法拉(la)第電磁感應(ying)定律。流量計(jì)測量管是一(yī)内襯絕緣材(cai)料的非導磁(ci)合金管,兩隻(zhī)電極與軸流(liu)⛷️方向垂直安(ān)裝,電極頭與(yǔ)内管表面平(ping)齊。當勵磁線(xiàn)圈由雙向進(jin)行方波脈沖(chòng)時,即🔴産生一(yi)個磁通密度(dù)爲B的磁場,此(cǐ)時有一定導(dǎo)電率的流體(tǐ)流過測量管(guǎn)時,則切割磁(cí)力線感應産(chǎn)生電動勢E。感(gǎn)應電動勢與(yu)流量成正比(bi),傳感器将感(gǎn)應電動勢轉(zhuǎn)化爲标準電(dian)☂️流信号(4～ 20mA)傳送(song)至流🚩量積算(suan)儀,流量積算(suan)儀就可以顯(xiǎn)示當前的流(liú)量值V。圖1是電(diàn)磁流量計的(de)原理圖。

3電磁(cí)流量計電極(jí)種類
　　電極是(shi)電磁流量計(jì)中的核心部(bù)件,主要起着(zhe)傳輸電信号(hao)的作用。而信(xin)号傳遞的準(zhun)确性受電極(ji)形狀、大小、表(biǎo)面💃質量及材(cái)料性能等因(yin)素影響,所以(yi)不同的流量(liàng)測量應選擇(zé)與🌈之相适應(yīng)的電❤️極材料(liao),這樣可以盡(jìn)量保證測量(liàng)的正确率和(he)延長使用壽(shòu)命。電💃磁流量(liàng)計常😄用的電(dian)極材🥵料及耐(nài)腐蝕性能見(jiàn)表1。
　　雖然鉑銥(yī)電極耐腐蝕(shí)性能好,但其(qi)性能也不是(shi)萬能的。其使(shǐ)用也會受到(dào)一定的條件(jian)限制,表2所列(liè)就有部🌍分是(shì)鉑銥合金☔不(bu)耐腐蝕的化(huà)學介質,當然(rán)表中列入的(de)溶液🌂僅是示(shi)例,而非全部(bù)。
表1電極材料(liào)的耐腐蝕性(xing)能

電極材料(liao)	耐腐蝕性能(néng)
1Cr18Ni9Ti 0Cr18Ni12Mo2Ti	對硝酸、室溫(wen)下< 5%硫酸、沸騰(téng)的磷酸、蟻酸(suan)、堿溶液、在一(yi)定壓力下的(de)亞硫酸、海水(shui)、醋酸等介質(zhì)等有強的耐(nài) 腐蝕性。可廣(guǎng)泛應用于石(shi)油化工、工業(ye)用水、尿素、維(wei)尼綸等工業(ye)。
哈氏合金B(HB)	對(duì)沸點以下一(yī)切濃度的鹽(yán)酸有良好的(de)耐腐蝕性💃🏻,也(ye)耐硫酸、磷酸(suan)、氫氟酸、有機(ji)酸等非氧化(huà)性酸、堿,非氧(yǎng)化性鹽液的(de)腐
哈氏合金(jin)C(HC)	能耐氧化性(xìng)酸,如硝酸、鉻(ge)酸與硫酸的(de)混合介質的(de)腐蝕,也耐氧(yǎng)化性的如含(han)Fe3+、Cu2+的鹽類的腐(fu)蝕。
钛(Ti)	能耐海(hai)水、各種氯化(hua)物和次氯酸(suan)鹽、氧化性酸(suān)(包括發煙硝(xiao)酸)、有❤️機酸、堿(jiǎn)等的腐蝕,不(bu)耐較純的還(hai)原性♊酸(如👉硫(liu)酸㊙️、鹽酸)的腐(fu)蝕。但如酸中(zhong)含有氧化劑(jì)(如Fe3+、Cu2+)時,則腐蝕(shí)大爲降⁉️低
钽(tǎn)(Ta)	具有和玻璃(lí)相似的優越(yue)耐腐蝕性,除(chu)氫氟酸、發煙(yan)硫酸等少數(shu)酸外,大部分(fen)酸液适用,氫(qīng)氧化鈉等堿(jiǎn)液不适用。
鉑(bo)、鉑銥合金	對(duì)幾乎所有酸(suan)堿液耐腐蝕(shí)。王水、铵鹽以(yǐ)及少數介質(zhi)不适用。

表2鉑(bo)銥合金和钽(tǎn)不耐腐蝕的(de)化學介質

化(huà)學液體介質(zhi)	鉑銥合金	钽(tǎn)	其它材料
氟(fú)化鋁(Aluminum fluoride) 硝酸鋁(lǚ)(Aluminum nitrate) 氟化铵(Ammonium fluoride) 氫氧(yang)化鋇(Barium hydroxide) 二氧化(huà)氯(Chlorine dioxide) 氯化銅(Copper fluoride) 氯(lǜ)化銅(Copper chloride)40% 氯氧銅(tong)(Copper oxychloride) 氯化鐵(Ferric chloride) 氯化(huà)鋅(Zinc chloride)50% 氟矽酸(Fluosilicic acid)10%～ 40% 氫(qing)溴酸(Hydrobromic acid)50% 氫氟酸(suān)(Hydrofluoric acid)10%～ 20% 氫氟矽酸(Hydrofluosilicic acid)35% 次(cì)氯酸(Hypochlorous acid)10%～ 20% 乙酸鉛(qian)(Lead acetate) 氫氧化鎂(Magnesium hydroxide) 氫(qīng)氧化鉀(Potassium hydroxide)10%～ 40% 氰化(huà)鈉(Sodium ferrocyanide) 氫鐵酸鈉(nà)(Sodium ferrocyanide) 氫亞鐵酸鈉(na)(Sodium ferricyanide) 氟化鈉(Sodium fluoride)5%～ 50% 氫氧(yǎng)化鈉(Sodium hydroxide)5%～ 50% 硫酸(Sulfuric acid)10%～ 50% 硫(liu)代硫酸鈉(Sodium thiosulfate)	A A A A × A × A × A A × A A × × A A × × × A A A ×	× × × × A × A × A × × A × × A A × × A B B × × A ×	B(哈(hā)氏合金C) B(哈氏(shi)合金C) B(哈氏合(hé)金C) B(哈氏合金(jīn)C) B(哈氏合金C) A(哈(ha)氏合金C)

4鉑銥(yī)電極生産中(zhong)的問題及解(jiě)決措施
4.1鉑銥(yi)合金的成分(fen)設計
　　銥是一(yī)種揮發性非(fēi)常強的金屬(shǔ),在1500℃時其蒸汽(qi)壓比鉑低兩(liǎng)個數量級[2],在(zài)高溫熔煉時(shí)其揮發性是(shì)鉑的幾十🏃倍(bei),所以在進行(hang)合金的成分(fèn)設計時必須(xū)考慮銥元素(sù)的過量問題(tí)。最常用的鉑(bó)銥合金觸點(dian)材料牌号有(yǒu)PtIr10、PtIr20、PtIr25 3種合金,成分(fèn)🚶要求見表3[3]。

4.2鉑(bó)銥合金的加(jia)工工藝
　　鉑銥(yi)合金是一種(zhǒng)容易發生成(chéng)分偏析的合(he)金,也是容易(yi)産生🏒内部縮(suo)孔等缺陷的(de)合金,采用高(gāo)頻和中頻二(er)次真空熔煉(liàn)可💋提高合金(jin)成分的均勻(yún)性。在進行中(zhōng)頻精煉時,爲(wèi)了減🈲少由于(yú)銥元素的吸(xi)氣而産📐生合(hé)金錠🏃内部縮(suo)孔,爐腔的真(zhen)💔空度應保🈲持(chi)在10- 2MP等級。多次(ci)重熔的方法(fǎ)也有利于充(chong)分排盡合金(jin)錠内部✍️的氣(qì)體。
　　鉑銥合金(jin)的鍛打工藝(yì)與合金中銥(yi)的含量有密(mi)切關✔️系,銥含(han)量較低(≤ 20%)的合(hé)金塑性較好(hao),合金錠經均(jun1)勻化處🥵理後(hou)可以進行冷(lěng)加工,而銥含(hán)量較高(≥ 20%)的合(hé)金通常需要(yao)熱加工。
　　鉑銥(yi)合金棒材的(de)拉制應注意(yi)配模的變型(xing)量,銥含量低(dī)的♊合❄️金單次(ci)變形量可以(yi)大一些,銥含(han)量高的合金(jin)🧡單次🌈變形🏃🏻‍♂️量(liàng)則小一📐些,而(er)且有些合金(jin)必須熱拉才(cai)能🏃🏻保證合金(jin)具有良好的(de)♋塑性。拉制過(guo)程中應将棒(bang)材表面缺陷(xian)如包皮、劃痕(hén)清理幹淨,否(fou)則這些🧑🏽‍🤝‍🧑🏻缺陷(xiàn)會影響元件(jian)的表面質量(liàng)。
4.3鉑銥元件的(de)車床加工
　　車(che)床加工鉑銥(yī)元件存在的(de)主要問題:(1)鉑(bo)銥合金車加(jia)工時非🚶常容(rong)易粘刀,而且(qiě)散發出大量(liàng)熱量,刀具⚽材(cái)料📞磨損得很(hen)快,加工精度(du)不容易控制(zhi);(2)流量計元件(jian)都有密封性(xìng)🍉要求,大部分(fèn)密🌐封是靠加(jiā)工斜面精度(du)或倒R0.2的角來(lai)實現,所以對(dui)加工刀具的(de)精度要求🌐很(hěn)高,人工磨制(zhi)的刀具很♍難(nán)達到要求;(3)使(shǐ)用沖冷卻📐液(ye)方式可以有(you)效地降低刀(dāo)具✊加工的溫(wēn)度,延長使用(yong)壽命,但同時(shi)會帶走大量(liang)的粉狀車削(xue)料,加大了貴(gui)金屬材料的(de)損耗;(4)元件的(de)使用面光潔(jie)度要求很🌂高(gao),車加工難以(yǐ)達到要求,需(xu)要進行精細(xì)抛光💋。
　　針對以(yǐ)上問題,制定(dìng)了适當的加(jiā)工工藝和控(kong)制措👈施:(1)對每(mei)個元🙇‍♀️件的每(měi)個尺寸進行(hang)在線監測,避(bì)免了刀具磨(mó)損對元❓件加(jia)工尺寸精度(dù)造成的影響(xiang),提高了産品(pǐn)的成品率;(2)采(cai)用了塗刷🌍冷(lěng)卻液的方式(shi)進行鉑銥元(yuán)件加工,減少(shao)了材料損耗(hao),同時有利于(yú)車削🙇🏻料的清(qīng)洗和回收;(3)成(cheng)型刀具,滿足(zu)各種🈚流量計(ji)用鉑銥元件(jiàn)的加工需要(yào);(4)采用了多種(zhǒng)抛光技術相(xiang)🔞結合的抛光(guang)方法,制得🔞了(le)鏡面🌈效果的(de)元件表面。采(cǎi)用高精度儀(yí)表車床加工(gong)元件後,元件(jiàn)的成品率達(dá)到95%以上,加工(gōng)精💋度可以控(kong)制在± 0.005mm以内🏃🏻‍♂️。
4.4鉑(bo)銥元件的檢(jiǎn)測
鉑銥元件(jiàn)的檢測主要(yào)包括成分分(fen)析、表面質量(liang)和尺寸檢測(ce)♻️3方面的内容(rong)。
(1)成分檢測:由(yóu)于鉑銥合金(jin)的難溶解性(xìng),不宜采用化(hua)🌍學的分析🐉方(fāng)法檢測其成(cheng)分。光譜和探(tan)針分析雖然(ran)有一定缺陷(xian),如對某些微(wēi)量元素不能(neng)定量分析,隻(zhi)能通過标樣(yàng)作定性分析(xī),而主元素的(de)✍️測量誤差也(ye)🔅通常比化學(xué)分析大☎️一些(xiē)。但由于通常(chang)情況下鉑銥(yī)合金的主元(yuán)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻素鉑和銥要(yao)🔆求成分偏差(chà)不超過0.5%,雜質(zhì)總量的要求(qiú)不超過0.3%,所以(yǐ)采用⭐光譜或(huo)探針的測量(liang)方法是完全(quan)可以滿足要(yao)求的。
(2)表面質(zhi)量檢測:表面(miàn)質量的檢測(cè)包括表面裂(lie)紋和⛱️表面💋粗(cū)‼️糙度的檢測(ce)。由于鉑銥元(yuan)件的密度大(da),不适宜射❌線(xiàn)探傷;由于加(jiā)工鉑銥元件(jian)的鉑銥棒材(cai)通常⭕直徑較(jiao)小(< 8mm),超聲波探(tan)傷也很困難(nan),采用超聲波(bō)探傷和着色(sè)探傷相結合(hé)的辦法來檢(jian)測合金的内(nèi)部和🏃表面裂(lie)紋,達🐇到了比(bi)較理想的效(xiao)果,元✏️件的表(biǎo)面粗糙度通(tōng)常用目測或(huò)放大鏡配合(hé)檢測即可。
(3)尺(chi)寸檢測:元件(jiàn)的配合螺紋(wén)、傳遞信号面(mian)R的弧度、密封(fēng)處的倒角弧(hu)度等尺寸是(shì)精度要求最(zuì)高的,需要重(zhong)點檢測。R弧度(du)根據大小和(he)精度要求通(tōng)常用R規、工具(jù)顯微鏡或投(tóu)影儀檢🏃‍♀️測;螺(luó)紋✔️一般需要(yao)用環規(通止(zhǐ)規)進行檢測(ce);密封處的倒(dao)角一般尺寸(cun)較小爲R0.2～ 0.3mm,三坐(zuò)标法檢測有(yǒu)一定的困難(nan),投影檢測必(bì)須對元件進(jin)行破壞,用輪(lun)廓儀進行檢(jiǎn)測可以在不(bú)破壞元件的(de)情況下得到(dào)較好的檢測(cè)效果。
5鉑銥電(dian)極在流量計(jì)領域的應用(yòng)現狀及前景(jǐng)
5.1應用現狀
　　我(wo)國目前在流(liu)量計領域每(mei)年消耗鉑銥(yī)電極約20000～ 25000顆⁉️。由(yóu)于🚩國内以前(qian)沒有專門的(de)鉑銥元件生(sheng)産廠家,需方(fang)單位須采購(gou)鉑銥棒材自(zi)行機加工成(chéng)元件,而有些(xiē)對元件質量(liang)要求高的公(gong)司🔞則直接🥰使(shǐ)用進口元件(jian),這些進口元(yuán)件大部分來(lai)自德國和日(ri)本。
5.2産品發展(zhǎn)方向
　　資源節(jiē)約型産品是(shi)未來産品的(de)發展方向,鉑(bó)和銥均🙇‍♀️是世(shì)界稀缺的資(zi)源,所以鉑銥(yi)元件的設計(jì)和生😄産工藝(yi)均㊙️應充分考(kao)慮節約材料(liào)的因素。現在(zai)有的使用廠(chǎng)💘家也在逐步(bù)進行産品的(de)升級換代,在(zài)不影響使用(yong)性能的條件(jiàn)下,将原來完(wán)全用鉑銥合(he)金制作的元(yuan)件改爲部分(fèn)使用鉑銥合(hé)金。比如有的(de)廠家🔞将裝配(pei)後浸于腐蝕(shí)液的部分設(shè)計成鉑銥材(cai)料,其🔴餘部分(fèn)設🧑🏾‍🤝‍🧑🏼計成其😄它(ta)材料,通過螺(luo)紋或焊接的(de)方式将兩者(zhě)連接起來。
　　另(ling)一方面,包覆(fu)型貴金屬是(shi)貴金屬元件(jian)的最新發展(zhǎn)方💁向✂️,其中包(bāo)鉑的貴金屬(shu)元件在我國(guó)一些企業已(yǐ)經開始得到(dào)應用,通過包(bao)鉑及包鉑銥(yi)的貴金屬元(yuan)件。随着科學(xué)技術的進步(bu),更多、更先進(jin)的工藝将在(zai)貴金屬元件(jian)得到應用。

以(yǐ)上内容來源(yuan)于網絡，如有(yǒu)侵權請聯系(xi)即删除!