铂铑S型热电偶退火工艺偶丝的直径应该如何控制

铂铑S型热电偶用于高温测量，为贵金属热电偶，其分度号为S，故称之为铂铑S型热电偶。其正极(SP)的名义化学成分为铂铑合金，其中铂含量为90%，铑含量为10%，负极(SN)为纯铂，所以俗称单铂铑热电偶。

铂铑S型热电偶主要测量0-1600℃的介质的温度，其长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。S型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点，所以符合国际使用温标的S型热电偶，长期以来曾作为国际温标的内插仪器，“ITS-90”虽规定今后不再作为国际温标的内插仪器，但国际温度咨询委员会(CCT)认为S型热电偶仍可用于近似实现国际温标。

本文所提到的S型热电偶生产、使用中的问题主要针对工业测温用热电偶，即通常描述的“粗丝”，满足GB/T 3772-1998要求，与快速测温用“细丝”有所区别。

铂丝纯度

GB/T 3772-1998《铂铑10-铂热电偶丝》中规定SN的纯度R100/R0≥1.3920，而大多数质量可靠的偶丝生产厂家在生产S型热电偶时采用的原料为铂纯度≥99.99%。以上提到的两种铂丝纯度有一定关联却不完全等同：其中R100/R0为铂丝的电阻比，R100和R0表示铂丝在100℃和0℃时的电阻值;≥99.99%的原料纯度指铂的杂质总量小于100ppm。通俗的讲，前者为“物理纯度”，后者为“化学纯度”。

从1933年至今，热电偶材料的质量已经有了许多的改进，偶丝的纯度也得到了极大的提高。以SN为例，从历次国际温标对标准铂电阻温度计用纯铂丝的纯度规定就可清晰反映出来。如1927年国际温标规定的铂丝纯度不低于1.390，1948年修改为不低于1.3910，1960年又修改为1.3920，1968年的国际温标又修改为不低于1.3925。这些数值充分表现了过去各个年代铂丝纯度的不断提高。

通过大量的数据积累，通常认为R100/R0≥1.3920的铂丝其化学纯度≥99.99%，反之则未必。究其原因，GB/T 1419-2015《海绵铂》中需要分析的杂质元素虽然由1989版的11个增加到2015版的18个，但实际上部分未涉及的杂质元素对铂丝电阻比的影响仍有待进一步深入研究。

部分杂质元素对铂电阻比的影响

由于铂原料的来源、批次各异，化学纯度为99.99%铂原料，熔炼加工出来的铂极电阻比有较大的差别。如果按现行的GB/T 3772-1998的标准来看，1.3920以下的SN是不能出厂的，但由于铂极纯度的测量，大部分厂家都是采用热电动势换算法，而现在各个热电偶生产厂家的标准铂电极的电阻比没有量值溯源和标准传递，所以铂极纯度不符合GB/T 3772-1998标准要求的偶丝流向各下游企业的可能性是很大的。

而如果只是对铂铑热电偶材料的热电动势进行判定，从表2可以看出，热电偶材料的热电动势是符合S型热电偶偶丝标准的，但线性差别较大，电阻比较高的铂极配对的线性相对较好。同时，由纯度不够的SN配对而成的热电偶.其重复性和稳定性都较差，S型热电偶使用一段时间以后，在下一检定周期重新检定，其热电动势有较大概率出现允差超差的现象，只能降等或做不合格处理。值得注意的是，近年来部分厂家采用加入氧化锆弥散强化等方式提高SN的强度，在提高强度的同时也需要考虑对铂丝纯度的影响。

S型热电偶退火工艺

部分客户反馈某些热电偶厂家生产的S型热电偶使用时电动势值误差较大，有时差值甚至会达到6-10℃。为避免昌晖仪表生产的S型热电偶也出现类似的情况，经技术人员与客户沟通及出现问题的同行厂家沟通后发现，排除补偿导线与极性的问题后(后文会涉及)，几乎所有出现较大差值的现象都是由于未对S型热电偶偶丝进行退火处理。

JJG141-2013规定的偶丝通电退火工艺，其偶丝的直径为0.5mm-0.015mm。实际上，随着市场的变化，越来越多的厂家在不断降低偶丝的直径，部分企业甚至降低到0.1mm。

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