Технология изготовления термопар и наконечников

Спай термоэлемента формируется в процессе спекания. Если в термоэле­менте в качестве одного из электродов служит графит, его в виде готового стержня запрессовывают в дно внешнего колпачкового электрода и такую заго­товку подвергают спеканию. Если внутренний электрод не является графитом, его готовят отдельно и монтируют подобно термоэлементу с графитовым элект­родом. Иногда центральный электрод припекают к дну внешнего электрода в специально подготовленное гнездо, заполняемое уплотняемой засыпкой из материала внешнего электрода.

Как наконечники, так и термоэлектроды термоэлементов и термопар из тугоплавких соединений перед спеканием формируют в виде заготовок, обычно методом мундштучного прессования. Для обеспечения процесса мундштучного прессования применяют пластификаторы, вводимые в состав исходной порошко­вой смеси. В качестве последних при мундштучном прессовании используют крахмальный клейстер, раствор поливинилового спирта в воде, парафин, рас­творы каучука в бензине, парафина в бензине, парафина в бензоле, бакелита в спирте.

В качестве пластификаторов используют также бентонитовые глины и жид­кое стекло, когда неорганические примеси существенно не влияют в готовом спеченном изделии на основные свойства.

В органические пластификаторы вводят обычно компоненты с возможно более низким коксовым числом во избежание образования в спекаемом изделии избыточного активного углерода. Для измерения температур свыше 2000 °С изготавливают термопары из NbC, TaC или HfC, вторым плечом в которых может служить графит или же один из этих карбидов. Термопары из этих со­единений спекают при температурах выше 3000 °С, так как остается высокая остаточная пористость. В этом случае эффективно применение активированного спекания за счет присадок СоС1₂, NaCl, KC1 и др. С их применением темпе­ратура спекания может быть снижена до 2500 °С.

Характеристики термопар и области их применения

Термопары из тугоплавких соединений пока широкого распространения не получили, так как они требуют тарирования каждой термопары.

Наибольшее распространение получили термоэлектрические преобразова­тели на основе термоэлементов, изготовленных из селенидов либо теллуридов некоторых металлов, например Bi₂Te₃, PbTe. Эти вещества используют не в чистом виде, а в виде раствора с добавками, рационально подбираемыми на основании оценки их влияния на концентрацию носителей тока, их подвиж­ность и на уровень поверхности Ферми.

В РТ обычно обеспечивается избыток либо свинца, увеличивающего кон­центрацию носителей р-типа, либо Те, увеличивающего концентрацию носи­телей р-типа.

Названные селениды и теллуриды низкоплавки, поэтому термоэлектриче­ские преобразователи на их основе эксплуатируются при температуре спаев, не превышающей 350 °С.

Для термоэлектрических преобразователей с температурой спая, достигаю­щей 800—1000 °С и выше, эффективны некоторые сульфиды и силициды. Однако они не применяются в чистом виде. Необходимо вводить присадки, оптимизи­рующие свойства этих материалов по всем показателям, определяющим доброт­ность и КПД термоэлементов термоэлектрических преобразователей энергии.