CN101413839B - 传感器用防腐蚀膜片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种传感器用防腐蚀膜片及其制备方法，它从根本上解决了现有膜片存在的防腐蚀效果不理想、加工困难、造价高等问题，该传感器用防腐蚀膜片包括金属膜片和弹性防腐薄膜，其技术要点是：所述金属膜片采用普通金属材料制成，所述弹性防腐薄膜采用聚全氟乙丙烯薄膜制成或聚全氟乙丙烯薄膜与聚四氟乙烯薄膜紧密复合而成，并使所述金属膜片与所述弹性防腐薄膜在压紧模具的作用下置于加热炉内烧结，牢固压封成带有与传感器油路连通的膜盒所需波纹相匹配的凹凸波纹的整体膜片。该制备方法简单，显著降低了制造成本，提高了加工效率，加工出的膜片结构设计合理，拓宽适用范围，便于维护，进一步加强防腐性能，明显提高使用性能和延长使用寿命。

Description

传感器用防腐蚀膜片及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种仪表需要的防腐蚀隔离膜及其制造工艺，特别是一种仪表传感器用防腐蚀膜片及其制备方法。该方法主要用于制造需要防腐蚀仪表的弹性隔离膜片，以及金属基的防腐隔离膜，等强腐蚀环境下使用的隔离膜层，可以广泛用于化工、石化、环保、化肥、医药、农药、电站及其它军用、民用领域。

背景技术

目前，广泛用于需要防腐蚀测量仪表传感器的耐腐蚀膜片主要有以下几种：其一是较洁净类腐蚀介质测量用的耐腐蚀膜片，其大多以单一金属不锈钢制作波纹管膜片，但不锈钢膜片存在着自身结构的缺陷，膜壁厚一般为25μm，容易影响测量的准确性；另外不锈钢膜片的耐腐蚀性较差，长期处于腐蚀环境下会缩短其使用寿命。其二是非洁净类腐蚀介质或强酸、强碱类介质测量用的耐腐蚀膜片，采用在金属膜片上喷涂特氟隆等耐腐蚀材料或直接以耐腐蚀材料制作膜片，防腐蚀效果不理想。如专利公告号为CN2051350U的“一种防腐压力传感器”中，公开了一种采用聚四氟乙烯膜片代替金属膜片的测量装置。聚四氟乙烯膜片虽然能达到较好的防腐蚀效果，但因其弹性较差，故容易导致降低制造出的传感器的灵敏度和精度。其三是为解决强酸、强碱类介质测量用的耐腐蚀膜片的耐腐蚀性较差的缺陷，采用耐腐蚀材料制作隔离模片来封装介质，如专利公告号为CN2225023Y的“测腐蚀介质用液位传感器”、专利公告号为CN2217794Y的“耐腐蚀压力传感器”，将测量的敏感元件两端以耐腐蚀隔离膜片封装使之不与被测介质腐蚀直接接触，基本上解决了提高防腐性能和测量正压问题，但对于负压、真空来说做不到。因为其间夹杂着空气等中间介质，很容易将膜片抽掉或者使其失灵。再者，因为中间介质问题，对于微小量程测量也有难处，并且测不准。其四是采用高耐腐蚀金属制作膜片，譬如金、铂、钽、哈氏合金等材料，如专利公告号为CN2886532Y的“微压耐腐蚀压力传感器”，就是采用金铂银铜合金制备膜片。虽然这些贵金属具有抗强酸或强碱腐蚀，如铂(Pt)膜片，但其造价极高且不说，还存在与仪表体不容易可靠密封结合，且难焊接的加工缺陷。另外，有的金属只能适应酸性，不能适应碱性，或者只适应碱性，而不适应酸性，如：钽(Ta)膜，只耐盐酸等强酸，但不耐碱：哈氏B合金只耐干净HCL，而盐酸中有杂质时，会马上腐蚀等问题，使其应用起来有一定的局限性。就金属本身而言，所谓耐腐蚀也只是腐蚀速率低而已，根本找不到不腐蚀的金属。对大块金属材料无所谓，但对于只有几十微米的膜片来说，不用说在轧制过程就存在缺欠(更易从疵点处腐蚀)，单就这么薄的金属，即使腐蚀速率为每年50μm的耐腐蚀金属，也用不了多久就坏掉了。因此，研制理想结构的防腐蚀膜片及其加工方法越来越受到科研人员的重视。

发明内容

本发明的目的是提供一种传感器用防腐蚀膜片及其制备方法，它从根本上解决了现有膜片存在的防腐蚀效果不理想、加工困难、造价高等问题，该制备方法简单，显著降低了制造成本，提高了加工效率，加工出的膜片结构设计合理，拓宽适用范围，便于维护，进一步加强防腐性能，明显提高使用性能和延长使用寿命。

本发明所采用的技术方案是：该传感器用防腐蚀膜片包括金属膜片和弹性防腐薄膜，其技术要点是：所述金属膜片采用普通金属材料制成，所述弹性防腐薄膜采用聚全氟乙丙烯薄膜制成或聚全氟乙丙烯薄膜与聚四氟乙烯薄膜紧密复合而成，并使所述金属膜片与所述弹性防腐薄膜在压紧模具的作用下置于加热炉内烧结，牢固压封成带有与传感器油路连通的膜盒所需波纹相匹配的凹凸波纹的整体膜片。

所述传感器用防腐蚀膜片的制备步骤如下：

一、采用普通金属材料制成所述的金属膜片，并进行严格的去油、去污清洗，洗净晾干；

二、将洗净的所述金属膜片固定到带有充油孔的膜盒式靠膜上或固定在带有匹配波形的靠膜上；

三、采用干净的聚全氟乙丙烯薄膜制成所述弹性防腐薄膜或在干净的聚全氟乙丙烯薄膜上覆盖一层干净的聚四氟乙烯薄膜紧密复合成所述弹性防腐薄膜；

四、将步骤二制作的固定在所述靠膜上的金属膜片与步骤三制作的所述弹性防腐薄膜紧密结合在一起，再用一个具有弹性的防粘柔软耐温垫覆盖，然后放入不锈钢模具底座和不锈钢模具压盖之间，并利用碳素钢螺栓压紧；

五、将步骤四所述的压紧金属膜片、弹性防腐薄膜和防粘柔软耐温垫的模具放入加热炉内烧结，直至达到聚全氟乙丙烯薄膜处于熔融状态10分钟后停止加热，再保温10分钟后自然降温，待烧结件达到室温时，从模具上取下已牢固压封成的防腐蚀膜片。

本发明具有的优点及积极效果是：由于该防腐蚀膜片的弹性防腐薄膜是用含有既耐酸又耐碱的聚全氟乙丙烯防腐材料制成的薄膜，这种弹性膜片在压紧模具的作用下置于加热炉内烧结，能很好地与普通金属材料制成的金属膜片相浸润粘贴，牢固粘结成整体膜片，所以可使弹性防腐薄膜与金属膜片之间无空隙，无空气等中间介质，以利于对微小量程测量，拓宽适用范围。因其采用压封膜片固定于膜盒上的方法，故可使本来不能相互焊接的金属材料有效地构成一体，进一步加强防腐性能。由于本发明可以采用普通金属材料替代贵金属材料制成金属膜片，且其防腐性能只取决于弹性防腐薄膜层，造价很低，所以整个防腐蚀膜片的制备方法简单，可以显著降低制造成本，提高加工效率；因此，它从根本上解决了现有膜片存在的防腐蚀效果不理想、加工困难、造价高等问题。

用本发明方法制成的防腐蚀膜片结构设计合理，即使在负压及高真空的条件下，也能使金属膜片和弹性防腐薄膜进行同步应变，保持正常工作从不脱离，提高防腐性能。当弹性防腐薄膜采用在聚全氟乙丙烯薄膜上紧密复合聚四氟乙烯薄膜时，可以利用聚四氟乙烯薄膜的几乎与所有物质不相浸润，即不粘的性能，但熔融的聚全氟乙丙烯薄膜能与聚四氟乙烯薄膜相结合，并产生自洁功能，可以明显提高防腐蚀膜片的使用性能和延长使用寿命。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明防腐蚀膜片的一种具体结构使用状态示意图。

图2是本发明方法中制备防腐蚀膜片用的一种封装模具结构示意图。

图中序号说明：1防腐蚀密封垫、2弹性防腐薄膜、3金属法兰、4紧固螺栓、5密封环、6连通传感器油路、7金属膜片、8膜盒、9碳素钢螺栓、10防粘柔软耐温垫、11不锈钢模具压盖、12不锈钢模具底座、13充油孔、14膜盒式靠膜。

具体实施方式

根据图1～2详细说明本发明的具体结构。该传感器用防腐蚀膜片包括金属膜片7和弹性防腐薄膜2。金属膜片7可以采用普通金属材料替代贵金属材料制成，造价很低。弹性防腐薄膜2可以采用含有既耐酸又耐碱的聚全氟乙丙烯防腐材料制成的薄膜，利用聚全氟乙丙烯材料加热时能很好地与普通金属材料相浸润粘贴的特性，使弹性防腐薄膜2与金属膜片7之间能紧密牢固粘结。如果弹性防腐薄膜2用于测量高浓度强酸，为了延长膜的使用寿命，弹性防腐薄膜2也可以在其与金属膜片7粘结的聚全氟乙丙烯薄膜外表面紧密覆盖聚四氟乙烯薄膜，由两层薄膜复合而成。将制成的金属膜片7与制成的弹性防腐薄膜2在由不锈钢模具压盖11、膜盒式靠膜14、不锈钢模具底座12和碳素钢螺栓9组成的压紧模具的作用下置于加热炉内烧结，使之牢固压封成带有与传感器油路6连通的膜盒8所需波纹相匹配的凹凸波纹的整体膜片。

上述传感器用防腐蚀膜片的制备步骤如下：

一、选择具有所需要弹性的普通金属材料制成金属膜片7，并进行严格的去油、去污清洗，洗净晾干。

二、将洗净的金属膜片7固定到带有充油孔13的膜盒式靠膜14上或固定在带有匹配波形的靠膜上。也可以根据实际使用需要、将洗净的金属膜片7直接焊接固定到传感器用的带有连通传感器油路6的膜盒8上，以防止当防腐蚀膜片整体成型后，在膜盒8上焊接金属膜片7的过程中，使弹性防腐薄膜2遭到分解破坏。

三、采用干净的聚全氟乙丙烯薄膜制成弹性防腐薄膜2或在干净的聚全氟乙丙烯薄膜上覆盖一层干净的聚四氟乙烯薄膜紧密复合成弹性防腐薄膜2。

四、将步骤二制作的固定在膜盒式靠膜14或膜盒8上的金属膜片7与步骤三制作的弹性防腐薄膜2紧密结合在一起，再用一个具有弹性的防粘柔软耐温垫10覆盖，该垫可以采用柔性石墨垫、耐高温硅橡胶等；然后放入压紧模具的不锈钢模具底座12和不锈钢模具压盖11之间，并利用碳素钢螺栓9压紧。

五、将步骤四中的压紧金属膜片7、弹性防腐薄膜2和防粘柔软耐温垫10的模具放入加热炉内烧结，直至达到聚全氟乙丙烯薄膜处于熔融状态10分钟后停止加热，为便于观察和控制熔融温度，可以额外放一片聚全氟乙丙烯薄膜于炉中，当该薄膜熔融时就开始计算停止加热的时间。然后再保温10分钟后自然降温，待烧结件达到室温时，从模具上取下已牢固压封成的防腐蚀膜片。另外，上述金属膜片7、弹性防腐薄膜2和防粘柔软耐温垫10在加热炉内烧结时，利用不锈钢膨胀系数大于碳素钢的条件，以获得在高温下产生热膨胀力，使膜层结合紧密，与此同时，压封成的防腐蚀膜片也形成所需的波纹了。

使用时，将上述压封成的防腐蚀膜片放在与传感器油路6连通的膜盒8上，并通过密封环5和紧固螺栓4将防腐蚀膜片与包覆防腐蚀密封垫1的金属法兰3组装在一起，完成对腐蚀介质的精确测量。由于该传感器采用机械压封，在膜盒8不被损坏的情况下，打开紧固螺栓等压紧结构，只花很少的费用，只换膜片，重新充油就可以更新。进一步节省费用，提高防腐蚀膜片的利用率。

Claims (1)

1.一种传感器用防腐蚀膜片的制备方法，包括采用普通金属材料制成的金属膜片和采用聚全氟乙丙烯薄膜制成或聚全氟乙丙烯薄膜与聚四氟乙烯薄膜紧密复合而成的弹性防腐薄膜，在压紧模具的作用下置于加热炉内烧结，牢固压封成带有与传感器油路连通的膜盒所需波纹相匹配的凹凸波纹的整体防腐蚀膜片，其特征在于：所述防腐蚀膜片的制备步骤如下：

一、采用普通金属材料制成所述的金属膜片，并进行严格的去油、去污清洗，洗净晾干；

二、将洗净的所述金属膜片固定到带有充油孔的膜盒式靠膜上或固定在带有匹配波形的靠膜上；

三、采用干净的聚全氟乙丙烯薄膜制成所述弹性防腐薄膜或在干净的聚全氟乙丙烯薄膜上覆盖一层干净的聚四氟乙烯薄膜紧密复合成所述弹性防腐薄膜；

四、将步骤二制作的固定在所述靠膜上的金属膜片与步骤三制作的所述弹性防腐薄膜紧密结合在一起，再用一个具有弹性的防粘柔软耐温垫覆盖，然后放入不锈钢模具底座和不锈钢模具压盖之间，并利用碳素钢螺栓压紧；

五、将步骤四所述的压紧金属膜片、弹性防腐薄膜和防粘柔软耐温垫的模具放入加热炉内烧结，直至达到聚全氟乙丙烯薄膜处于熔融状态10分钟后停止加热，再保温10分钟后自然降温，待烧结件达到室温时，从模具上取下已牢固压封成的防腐蚀膜片。

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