N型热电偶用补偿导线的合金丝

摘要

一种N型热电偶用补偿导线的合金丝，特征是正极为含(重量百分比)硅0.1-0.85％、镍微量0.1％、铝0.05-0.51％、稀土元素0.1-0.31％和余量铁的铁硅铝合金丝；负极为含(重量百分比)镍9.0-13.0％、镁0.05-0.1％和余量铜的铜镍镁合金丝。优点是达到IEC584-3-89标准，符合N型热电偶分度表和允差要求；节省金属镍约为80％，降低成本；对推广具有抗氧化性和高稳定性且在1300℃以下替代铂铑热电偶丝的N型热电偶丝的应用，有明显的促进作用。

说明书

本发明涉及一种N型热电偶用补偿导线的合金丝。

国际电工委员会（IEC）和中国专业标准推荐多种标准型热电偶，其中之一的N型热电偶是指镍铬硅-镍硅热电偶，专业标准ZBN05004-88规定该偶丝的名义化学成份正极（NP）含镍84.3%;负极（NN）含镍95.5%。通常热电偶的使用是如果用1米长的热电偶测温，其参考端要连接50-300米的补偿导线。为实现高精度测温，对N型热电偶是采用延伸线方式，即用与偶丝对应材质相同的合金丝分别制成补偿导线相连接，以NX型补偿线表示。从中不难看出这需要消耗大量的贵重金属镍，因此成本十分昂贵。为了解决这个问题，人们通常的做法是研制与不同型号热电偶相匹配的廉价合金丝制成补偿导线。中国专利局检索服务部门检索到的US3684584美国专利介绍了K型热电偶用补偿导线的合金丝，它不但不能与N型热电偶匹配，而且贵重金属成份也不太低。

本发明的目的在于克服公知技术的不足之处而提供一种N型热电偶用补偿导线的合金丝。

本发明的目的是这样实现的：

N型热电偶用补偿导线的合金丝，正极是铁硅铝合金丝，其化学组成重量百分比为硅0.1-0.85%、镍微量-0.1%、铝0.05-0.51%、稀土元素0.1-0.31%、余量铁和不可避免的杂质;负极是铜镍镁合金丝，其化学组成重量百分比为镍9.0-13.0%、镁0.05-0.1%、余量铜和不可避免的杂质。

本发明的优点：用作N型热电偶的补偿导线，其性能达到IEC584-3-89标准，在-40-200℃温域内符合N型热电偶分度表和允差的要求;节省贵重金属镍约为80%，降低成本;对推广具有抗氧化性和高稳定性且在1300℃以下替代铂铑热电偶丝的N型热电偶丝的应用，有明显的促进作用。

附图说明：

图1是铜镍镁合金丝中不同含镍（Ni）量的热电势-温度曲线图;

图2是铁硅铝合金丝中不同含硅（Si）量的热电势-温度曲线图。

下面结合图1-2详细说明依据本发明提出实施例的细节。

本发明对供N型热电偶用补偿导线的合金丝，正极（NPC）是用铁硅铝合金丝，其化学组成重量百分比为硅0.1-0.85%、镍微量-0.1%、铝0.05-0.51、稀土元素0.1-0.31%、余量铁和不可避免的杂质;与其相匹配的负极（NNC）是用铜镍镁合金丝，其化学组成重量百分比为镍9.0-13.0%、镁0.05-0.1%、余量铜和不可避免杂质。

本发明的成分设计是依据铜镍镁合金丝的补偿导线对N型热电偶丝，合金丝中不同合镍量和同一含量值随不同温度对铜热电势（即指对标准电极的单极热电势）有不同影响，列于表1。而铁硅铝合金丝的补偿导线对N型热电偶丝，合金丝中不同含硅量和同一含量值随不同温度对铜热电势也有不同影响，列于表2。

表1

含镍（％）对铜热电势值（单位：毫伏）50℃100℃150℃200℃1.50.5611.1781.8422.5587.21.0482.1963.4954.91214.51.3632.9164.6646.577

表2

含硅（％）对铜热电势值（单位：毫伏）50℃100℃150℃200℃不加硅0.6231.1291.4931.7040.390.2640.4230.4870.4500.620.1670.2480.2300.120

从图1和表1中可以看出，所说的影响是铜镍镁合金丝对铜热电势（单极热电势）值随含镍量增加而增高，同一含量值随温度上升而增加，在-40-200℃测温域的高温区间单极热电势值更高。从图2和表2中又可以看出，铁硅铝合金丝对铜热电势（单极热电势）值，当含硅（或铝）量在临界含量后，随温度的上升而下降（含负数值）。如此进行双向匹配调整后取其二者单极热电势的代数和，就能实现满足分度表的规定。合金丝中含有镁、稀土元素等可以细化晶粒、净化组织，提高合金丝的抗氧化性。

按照该化学组成成分配比，对铁硅铝合金和铜镍镁合金冶炼出各为14.5公斤重的铸锭，计算各配料用量列于表3。

注：镁以镁铜合金加入，其重量百分比加入0.3%的镁铜合金等于加入0.05%的镁。

铁硅铝合金的熔炼工艺与铁基合金工艺基本相同;铜镍合金熔炼工艺与常规铜镍合金工艺也基本相同。即按照表3所述铁硅铝合金的配料，将铁和镍装入真空炉内的坩埚中，全熔后精炼10分钟，精炼后充氩气并加入铝、硅和稀土元素，电磁搅拌均匀后浇铸;按照表3所述铜镍合金的配料，将铜和镍装入在真空炉内的坩埚中，全熔后精炼10分钟，精炼后充氩气，加入镁铜合金电磁搅拌均匀，浇铸。

合金丝主要制造工艺流程：

铸锭（对铁硅铝合金锭车削去外表缺陷）→热锻→热轧成坯料→退火→（对铁硅铝坯料酸洗）→拉丝→保护介质中成品退火→成品检验。

合金丝经大量实验测定，参考端为0℃时，实施例所取得的配对热电势值列于表4;其电阻率列于表5;机械强度列于表6，可以充分满足《标准》的要求。

表5

名称20℃的电阻率（Ωmm²/m)铁硅铝合金丝＜0.300铜镍镁合金丝＜0.250

表6

名称抗拉强度（N/mm²)伸长率（％）铁硅铝合金丝≥240≥20铜镍镁合金丝≥250≥20