摘要：隨著我國工業(yè)自動化水平的進一步提高，對溫度數(shù)據(jù)的實時掌控成了軍工國防、科學(xué)研究、環(huán)境保護、氣象觀測和智能制造等領(lǐng)域的一種必備手段。熱電偶結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便，在各個領(lǐng)域的測溫環(huán)節(jié)得到了廣泛的應(yīng)用。然而其實際的使用環(huán)境相對復(fù)雜，所以就要求熱電偶保護管能應(yīng)對外部的機械損壞，同時保護熱電偶免遭介質(zhì)的化學(xué)腐蝕。本文將對熱電偶保護管上的表面涂層技術(shù)現(xiàn)狀做梳理和總結(jié)。

　　表面涂層技術(shù)能夠賦予零部件表面耐腐蝕、耐磨損、抗氧化、抗高溫等一系列特殊功能，具有顯著經(jīng)濟效益，國際上也越來越多地采用該技術(shù)來解決工件表面的高溫腐蝕和磨損問題。

　　梯度功能涂層技術(shù)適用于玻璃行業(yè)

　　梯度功能材料最早是由日本科學(xué)家提出的概念，用以開發(fā)具有緩和熱應(yīng)力功能可應(yīng)用在高溫環(huán)境的超耐熱材料。這種材料的組合可有金屬-陶瓷、金屬-合金、非金屬-非金屬、非金屬-陶瓷、陶瓷-陶瓷等多種形式。而應(yīng)用于熱電偶保護管的梯度功能涂層技術(shù)不僅可以緩和熱應(yīng)力提高保護管涂層的使用壽命，還可以與金屬間化合物結(jié)合形成復(fù)合效果更佳的涂層。金屬間化合物和精細陶瓷梯度復(fù)合涂層技術(shù)近幾年的研究已經(jīng)相對成熟，它同時具有金屬間化合物優(yōu)良的耐熱性和耐蝕性特點，還具有精細陶瓷優(yōu)良的耐磨性和不粘性特點，因此非常適用于玻璃行業(yè)，并且取得了很好的使用效果。

　　熱噴涂技術(shù)最有可能在短時間內(nèi)產(chǎn)生市場效益

　　納米材料界面原子排列混亂且界面較大，很容易發(fā)生外力作用下的原子遷移擴散，使得材料本身具備良好的塑性、韌性和延展性。制備納米陶瓷涂層是一種能夠發(fā)揮納米材料優(yōu)勢的重要途徑，而熱噴涂技術(shù)是在納米陶瓷涂層的制備方法中最有可能在短時間內(nèi)產(chǎn)生市場效益。

　　究其原因共有4點：1.納米陶瓷涂層材料較大比表面積和極小的粒徑可以降低燒結(jié)致密化程度，節(jié)約有限的能源;2.使得結(jié)構(gòu)均勻化致密化，提高了陶瓷材料的可靠性;3.容易控制材料的組分及結(jié)構(gòu)，可以制備定向設(shè)計的納米材料組織結(jié)構(gòu)，充分發(fā)掘陶瓷材料的應(yīng)用潛力;4.與微米陶瓷涂層相比，納米陶瓷涂層材料抗腐蝕性能提高一倍以上，耐磨性能提高四倍以上。納米陶瓷涂層和熱噴涂技術(shù)相結(jié)合保留4點優(yōu)勢的同時，還兼顧了熱噴涂技術(shù)工藝簡單、沉積率高和容易形成復(fù)合涂層等優(yōu)點，具有很好的市場應(yīng)用前景。

　　金屬間化合物涂層技術(shù)提升性能最顯著

　　一般情況下，熱電偶保護套管主要的失效原因是被磨損或者被高溫腐蝕，而普通的高溫合金和金屬陶瓷不能繼續(xù)擔(dān)此重任，起到很好的防護效果。這時，有序金屬間化合物就成了一種很好的解決方案，因為其具有一系列優(yōu)異的性能，內(nèi)部晶體有序結(jié)構(gòu)及金屬鍵和共價鍵共存使其在高溫下還能保持高強度，很多工況下屈服強度隨溫度升高而升高。有序金屬間化合物高溫材料是很有應(yīng)用前景的特殊高溫材料，其耐熱性能在高溫合金和陶瓷材料之間。

　　為了發(fā)揮金屬間化合物的特性，并且利用表面技術(shù)避開其脆性大的劣勢，采用涂層技術(shù)將金屬間化合物材料與熱電偶保護套管結(jié)合，可使熱電偶套管的性能得到顯著的提升：1.耐腐蝕性能和抗氧化性能得到提升，針對硫化氫的防護效果特別明顯;2.涂層傳承了金屬間化合物高溫高硬度的特點，耐磨性能得到提升;3.與高溫合金相比，耐熱性能可提升200℃左右;4.普通材料替代了高價材料，使得產(chǎn)品性價比得到提升。

　　結(jié)語

　　目前，熱電偶保護管上的表面涂層技術(shù)包含：梯度功能涂層技術(shù)、納米陶瓷涂層技術(shù)和金屬間化合物涂層技術(shù)，極大地提升了熱電偶保護套管的耐磨損、耐腐蝕和耐高溫等性能。目前，梯度功能涂層技術(shù)在玻璃行業(yè)取得了很好的使用效果，納米陶瓷涂層技術(shù)和熱噴涂技術(shù)的結(jié)合最有可能在短時間內(nèi)產(chǎn)生市場效益，金屬間化合物涂層技術(shù)提升熱電偶保護套管性能最顯著。隨著涂層技術(shù)和表面工程技術(shù)的發(fā)展，熱電偶保護管的涂層應(yīng)用會更加廣泛，市場前景大好。