[发明专利]一种基于等离子喷涂的厚膜热电偶传感器制造方法

权利要求书

1.一种基于等离子喷涂的厚膜热电偶传感器制造方法，其特征在于：先对涡轮叶片表面进行预处理，除去叶片表面各种异物，提供适合于涂装要求的良好基底；采用等离子喷涂Al₂O₃粉末材料完成绝缘涂层的制备，其后，采用等离子喷涂分别喷涂热电偶功能层的正负极，最后再次采用等离子喷涂Al₂O₃粉末材料完成对功能层的保护。

2.根据权利要求1所述的一种基于等离子喷涂的厚膜热电偶传感器制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：表面预处理；

步骤2：绝缘层制备

对不需喷涂绝缘层的部位用高温绝缘胶带保护后，使用高能等离子喷枪喷涂Al₂O₃粉末材料，喷嘴垂直于涡轮叶片表面，形成绝缘层；

步骤3：功能层制备

首先利用高温胶带将正极掩模板与叶片表面紧密贴合，固定牢靠；接着利用等离子喷涂工艺喷涂热电偶正极粉末材料，使热电偶正极粉末材料涂层与绝缘基体之间形成牢固的冶金结合；其后，去除正极掩模板，将负极掩模板与叶片表面紧密贴合，固定牢靠；最后利用等离子喷涂工艺喷涂热电偶负极粉末材料，使热电偶负极粉末材料涂层与绝缘基体之间形成牢固的冶金结合；完成功能层制备；

步骤4：保护层制备

首先除去负极掩模板，对功能层正负电极引线端采用所述的高温胶带进行保护。其后对厚膜热电偶再次等离子喷涂Al₂O₃粉末材料，使厚膜热电偶全部被陶瓷涂层覆盖保护；

步骤5：测试引线引出

首先利用热电偶裸丝通过平行微隙焊接工艺按照对应正负极完成与厚膜热电偶引线端连接；接着，对完成焊接的引线端再次采用等离子喷涂Al₂O₃粉末材料进行固定保护；其后，通过激光焊接技术完成热电偶裸丝与后端高温补偿导线连接；最后，将所述高温补偿导线通过引线轴接入滑环引电器或遥测系统进行信号传输。

3.根据权利要求2所述的一种基于等离子喷涂的厚膜热电偶传感器制造方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：

首先将涡轮叶片榫槽用高温胶带保护，其后对预喷涂厚膜热电偶位置进行喷砂；喷砂处理完成后，用吹净枪对涡轮叶片清洁处理，吹净残留砂粒；使用丙酮对涡轮叶片表面进行超声清洗；最后使用热风枪吹干试片表面。

4.根据权利要求2所述的一种基于等离子喷涂的厚膜热电偶传感器制造方法，其特征在于，所述步骤3中热电偶正极材料包括PtRh₁₀合金粉末材料、PtRh₁₃合金粉末材料、PtRh₃₀合金粉末材料、Ni₉₀Cr₁₀合金粉末材料当中的一种；热电偶负极材料包括Pt金属粉末材料、PtRh₆合金粉末材料、Ni₉₇Si₃合金粉末材料当中的一种。

5.根据权利要求3所述的一种基于等离子喷涂的厚膜热电偶传感器制造方法，其特征在于，步骤1中涡轮叶片表面喷砂处理，砂粒为棕刚玉，砂粒度约20目～30目，喷砂压力为0.6MPa。使用丙酮进行超声清洗时间不少于10min。

6.根据权利要求2所述的一种基于等离子喷涂的厚膜热电偶传感器制造方法，其特征在于，步骤2中所述等离子喷涂绝缘层是以等离子射流为热源，将Al₂O₃粉末瞬间加热、加速，熔融或半熔融状态的粒子以一定速度喷射至涡轮叶片表面，喷枪电流480A、电压70V、主气流量约50L/min，喷嘴垂直于涡轮叶片表面并距离约90mm左右，形成绝缘层，涂层厚度约30μm～50μm。