貴金屬測溫材料(thermometricalmaterialofpreciousmetal)

利用溫差電效應或電阻隨溫度變化特性，測量某一熱力學系統溫度的貴金屬材料，主要用金、銀、鉑、鈀、銠、銥的單體金屬或合金。它包括貴金屬熱電偶電極材料和熱電阻用貴金屬感溫材料。測溫材料應滿足四個基本要求：(1)材料的某種性質應是溫度的單值函數，最好是線性的。(2)有較強的輸出信號。(3)有較好的測溫穩定性和較寬的測溫范圍。(4)易于制作成組織性能均勻的絲、片材。對熱電偶電極材料，還要求有小的電阻系數和電阻溫度系數，對熱電阻用感溫材料則要求有大的電阻系數和電阻溫度系數，受磁場影響小。貴金屬測溫材料除基本上能滿足上述要求外，突出的優點是材料的物理、化學性能非常穩定，抗氧化能力強，測溫的可靠性和精確度高，是惟一能用于高溫氧化性氣氛下的測溫材料。從1927年起，標準鉑銠10/鉑熱電偶一直是國際實用溫標在630.74～1064.43^oC溫區的內插儀器。電阻比大于1.3925的高純鉑絲制作的標準鉑電阻溫度計是13.81～903.74K溫區的內插儀器，1989年國際計量委員會通過決議：630.74～961.78^oC的內插儀器也用標準鉑電阻溫度計。中國昆明貴金屬研究所研制的高純鉑絲，1987年起已向英、德等國出口，用于制造內插儀器用的標準鉑熱電阻。

貴金屬熱電偶電極材料熱電偶測溫的物理基礎是1821年德國塞貝克(T．J．Seebeck)發現的溫差電效應及熱電偶電極材料的熱電動勢隨溫度變化而變化的性質。溫差電效應(塞貝克效應)是組成閉合回路的兩種金屬的兩個接點置于不同溫度中時產生的凈熱電動勢及連續熱電流，其方向和大小決定于接點溫差和電極材料。當電極材料一定，且一個接點(通常稱為冷接點或參考端)溫度不變時，熱電動勢只與被加熱的接點(通常稱為熱接點或測量端)溫度有關。常用的貴金屬熱電偶電極材料見表。

常用的貴金屬熱電偶電極材料

常用貴金屬熱電偶電極絲直徑為0.5mm。20世紀60年代初，鋼鐵工業開始大量使用直徑0.1～0.05mm，最高精度達±0.5^oC的S型、R型和B型偶絲測量鋼液溫度和碳含量。1987年還報導了一種快速響應的鉑銥薄膜熱電偶，膜厚為0.51和0.29um，熱電動勢分度到790^oC。

熱電阻用貴金屬感溫材料電阻溫度計測溫的物理基礎是材料電阻隨溫度變化的性質。用感溫材料制作的測溫元件稱熱電阻，分線繞式和膜式兩種。熱電阻用貴金屬感溫材料有兩種：(1)鉑。用于制造線繞式或膜式熱電阻。1983年國際電工委員會(IEC)發布了《工業鉑熱電阻》標準，規定制造熱電阻鉑絲的電阻比為1.3850，中國于1986年發布了等效于IEC標準的《電阻溫度計用鉑絲》標準。鉑絲的優點是可將測溫上限由650℃提高到850℃，測溫性能更穩定，精度更高。同線繞式元件相比，膜式鉑熱電阻響應時間短，易于小型化和自動化生產，耐機械沖擊，制作工藝簡單，成本低。厚膜鉑熱電阻是用絲網印刷法將鉑漿印在Al₂O₃基片上經適當處理制成，膜厚為1～10um。薄膜鉑熱電阻采用真空濺射方法將鉑沉積在Al₂O₃基片上經處理而成，膜厚小于1um。(2)RhFe0.5和PtCo0.5合金絲，兩種合金在很低溫度下具有較大的電阻率和正電阻溫度系數，在20K以下具有準線性關系，制作的熱電阻可用于0.5～293K范圍的測溫，在30K以下比鉑熱電阻性能好，20K以下銠鐵熱電阻優于鉑鈷熱電阻，20K以上鉑鈷熱電阻優于銠鐵熱電阻。1974(銠鐵，英國)和1978年(鉑鈷，日本)分別報導了商品化的熱電阻。隨后不久，中國昆明貴金屬研究所也先后研制成這兩種合金絲并商品化。20世紀70年代出現的PdSiCr20-7非晶態合金，在20K以下溫度靈敏度比鉑熱電阻大，且對中子輻射極不敏感，可用于20K以下輻射場內測溫。