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，其測溫上限可達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)境的高溫測量，在空氣或其它氧化性氣氛中必須加以保護才能使用。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，在不影響熱電偶測量響應速度的前提下，提高其在空氣及其它氧化性氣氛中的測溫上限，延長測溫工作時間。
　　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、料并設計了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渡層ZrN薄膜，因為ZrN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薄膜會含有金屬Zr，即薄膜所得成分為ZrOx（x介于0～2）。本文通過改變預加熱溫度、基片負偏壓和氧氣分壓等工藝參數(shù)，研究ZrO2+Zr薄膜的制備工藝。利用導電性檢測、XRD和SEM等檢測方法得

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