装有锆合金尖端的电化学腐蚀电位传感器电极

摘要

一种电化学腐蚀电位传感器电极(10)形成有一锆合金电极尖端(12)和一导线(20)，该锆合金电极尖端(12)具有一封闭端部(24)和一开口端部(26)，该开口端部(26)固定到一陶瓷绝缘体(14)上，该导线(20)穿过该绝缘体(14)延伸到该电极尖端(12)中。

说明书

技术领域

本发明涉及电极，特别是一种用于电化学腐蚀电位(ECP)传感器的装有锆合金尖端的电极。

背景技术

现有的传感器包括一装有铂尖端的传感器，一种装有氧化锆陶瓷尖端的传感器和一装有不锈钢尖端的传感器。该铂类型的传感器用作标准氢类型的电极。这样用作参考电极，因为该电极对于在反应水中的氢浓度具有典型的能斯脱反应。一种铂尖端ECP电极在一共同拥有的US专利No6222307中被披露。另一共同拥有的专利US5192414披露了装有不锈钢或者铂尖端的ECP电极。

该氧化锆陶瓷类型的传感器是一种陶瓷ECP电极，该电极包括一在该可渗透的氧化锆陶瓷尖端内的金属-金属氧化物的混合物。例如参见共同拥有的US专利Nos5043053和6357284。这种类型的电极响应在反应水中的氧气浓度。通过该氧化锆ECP传感器所获得的测量值是一表示了该反应水的氧气浓度和电位的原始电压。这些测量值必须通过一数据采集系统进行加工以便实施计算从而获得“被校正”到该标准氢电极水平的浓度，然后该浓度可以与暴露于该反应水的特定表面的腐蚀电位相关。

该不锈钢电极用作一种比较测量装置。由这个电极测量的电位与该铂标准和氧化锆陶瓷参考电极的电压作比较，因此允许该不锈钢表面在一给定的水化学中的ECP被直接测量。最好使一用于结合一金属尖端的类似的电极由锆合金而不是不锈钢构成。与用标准氢和参考氧化锆电极测量的电位相比，这样将允许直接测量该锆合金的ECP。

发明内容

根据本发明的ECP电极包括一金属尖端，该金属尖端在一个端部封闭。该电极的尖端由锆合金金属生产并且用于通过与一标准参考铂电极相比较计算暴露于反应水的锆合金金属的电化学腐蚀电位。该锆合金金属电极尖端被铜焊到一陶瓷绝缘体上，该陶瓷绝缘体然后被铜焊到一铁镍合金配合套管上，该铁镍合金配合套管的热膨胀系数与该陶瓷绝缘体的热膨胀系数紧密地匹配。该配合套管焊接到一金属配合壳体上，该金属配合壳体然后被固定到一金属同轴缆线上。该同轴缆线从该电极尖端将电信号传递到一数据采集系统。

因此，本发明涉及一种包括一电极尖端的ECP传感器电极，该电极尖端具有一封闭端部和一开口端部，该开口端部紧固到一陶瓷绝缘体上，该电极尖端具有一导线，该导线通过该绝缘体延伸到该电极尖端中，其中该电极尖端由锆合金构成。

另一方面，本发明涉及一种ECP传感器电极，该ECP传感器电极包括一锆合金电极尖端和一导线，该锆合金电极尖端具有一封闭端部和一开口端部，该开口端部紧固到一陶瓷绝缘体上，该导线穿过该绝缘体延伸到该电极尖端中；其中该开口端部铜焊到该陶瓷绝缘体的一个端部上；该陶瓷绝缘体的一个对置端部被铜焊到一大致圆柱形金属配合套管的一个端部中；其中该金属配合套管的一对置端部紧固到一配合壳体上，该配合壳体支撑一连接到该导线上的同轴缆线。

附图说明

图1是本发明的示范实施例的一ECP电极的部分截面图。

具体实施方式

参照图1，一ECP传感器电极10大致包括一电极尖端12，一圆柱陶瓷绝缘体14，一金属配合套管16，一金属配合壳体18，一钢的中心导线20和一同轴缆线22。

该电极的锆合金尖端12在一个端部是封闭的，而另一个端部保持开口。该锆合金尖端的开口端部26被铜焊到该圆柱陶瓷绝缘体14的一个端部上，该圆柱陶瓷绝缘体14在其中心具有一钻孔28。该陶瓷绝缘体最好由具有3mol％浓度的氧化镁的使氧化锆部分稳定的氧化镁构成。该锆合金尖端到陶瓷绝缘体的铜焊最好使用纯银黄铜填料来进行铜焊工艺。该陶瓷绝缘体14的对置端部铜焊到该金属配合套管16上，该金属配合套管16由铁镍合金构成。该配合套管到陶瓷绝缘体的铜焊最好使用含有钛铜银的黄铜合金的活性黄铜材料。该导线20通过使用一银的黄铜填料与该锆合金尖端12的开口端部的内部连接。该导线20穿过该氧化锆陶瓷绝缘体14的中心并且穿过该配合套管16和配合壳体18并且电连接到该同轴缆线22上。

该铁镍合金配合套管16焊接到该不锈钢(或者其它等效合金)配合壳体18上。该配合壳体18用作过渡零件以便该电极可以焊接到该同轴缆线22上，该同轴缆线22具有不锈钢的外鞘。该同轴缆线22最好是与氧化镁绝缘的矿物或者围绕该中心线20的其它适合的绝缘体。该同轴缆线22可以以一合适的电连接器(未示出)结束，或者可以通过使用合适的环氧树脂与该中心金属线20密封在一起，该中心金属线20可以超过该同轴缆线的终端延伸一小的距离。

作为一替换的结构，该陶瓷绝缘体14以及该锆合金金属电极尖端12的一部分和铁镍合金配合套管16可以通过一使氧化锆部分稳定的氧化镁，或者使氧化锆部分稳定的氧化钇等离子体喷涂进行涂装以便用作隔热层和防腐蚀剂。

高压釜的检测数据表示出该锆合金电极在与一铂参考电极相比时，响应氢和氧的浓度变化以及相应水的温度变化。这将允许该锆合金电极表示出在调整水化学时该锆合金表面的电化学腐蚀电位的变化，并且还将指出在该锆合金暴露于一给定的环境中时该锆合金的电化学腐蚀电位的长期变化。

通过在一例如核反应器或者其它类似环境中的冷却剂中改变该水化学的条件，该ECP电极10可以用来测量该锆合金金属的电化学腐蚀电位。在对金属超应力引起的裂纹腐蚀和在该反应器和冷却剂环内发生的整体腐蚀，实施更加有效更加精确并且更加可靠的监测时，这些测量也将有助于该反应器。

仅管本发明就目前认为是最实用和优选的实施例进行了描述，但是应当理解到本发明并不局限于所披露的实施例，而是相反用于覆盖包含在所附权利要求书的精神和范围内的多种改进和等效构造。