DE102014103142A1

DE102014103142A1 - pressure transducers

Info

Publication number: DE102014103142A1
Application number: DE102014103142.3A
Authority: DE
Inventors: Sergej Lopatin; Igor Getman
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2015-09-10

Abstract

Es ist ein in aggressiven Medien einsetzbarer Druckmessaufnehmer mit einer auf einem metallischen Träger (1, 19) angeordneten metallischen Trennmembran (3), die eine mit einem vom Druckmessaufnehmer aufzunehmenden Druck (p) beaufschlagbare Außenseite aufweist, beschrieben, bei dem die Trennmembran (3) auf deren Außenseite eine Tantalschicht (25) aufweist.It is a pressure measuring transducer which can be used in aggressive media and has a metallic separating diaphragm (3) arranged on a metallic carrier (1, 19) which has an outer side which can be acted upon by a pressure (p) to be received by the pressure measuring transducer, in which the separating diaphragm (3) has on its outer side a tantalum layer (25).

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckmessaufnehmer, mit einer auf einem metallischen Träger angeordneten metallischen Trennmembran, die eine mit einem vom Druckmessaufnehmer aufzunehmenden Druck beaufschlagbare Außenseite aufweist.The invention relates to a pressure transducer, having a metal carrier disposed on a metallic separation membrane, which can be acted upon by a male to be absorbed by the pressure transducer outer side.

Druckmessaufnehmer werden in der industriellen Druckmesstechnik z.B. in oder in Verbindung mit Druck- oder Differenzdruckmessgeräten zur Messung von Drücken bzw. Druckdifferenzen eingesetzt.Pressure transducers are used in industrial pressure measurement, e.g. used in or in conjunction with pressure or differential pressure gauges for measuring pressures or pressure differences.

Sie weisen eine auf einem Träger angeordnete Trennmembran auf, die eine mit einem vom Druckmessaufnehmer aufzunehmenden Druck beaufschlagbare Außenseite aufweist. Die Trennmembran bildet eine Trennung des Druckmessaufnehmerinnenraums gegenüber der Umgebung, und ist im Einsatz einem Medium ausgesetzt, dessen Druck vom Druckmessaufnehmer am Einsatzort aufgenommen werden soll.They have a separation membrane arranged on a carrier, which has an outer side which can be acted upon by a pressure to be absorbed by the pressure measuring transducer. The separation membrane forms a separation of the Druckmessaufnehmerinnenraums from the environment, and is exposed in use a medium whose pressure is to be absorbed by the pressure transducer at the site.

Druckmessaufnehmer können beispielsweise als Bestandteil eines kompakten Druckmessgeräts eingesetzt werden. Diese Druckmessgeräte weisen auf der von der Trennmembran abgewandten Rückseite des Trägers ein Gehäuse mit einem in einer Druckmesskammer angeordneten Drucksensor auf. In diesem Fall ist im Träger des Druckmessaufnehmers unter der Trennmembran eine Druckempfangskammer eingeschlossen, die über eine durch den Träger hindurch verlaufende Druckübertragungsleitung mit der Druckmesskammer verbunden ist. Druckempfangskammer, Druckübertragungsleitung und Druckmesskammer sind mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit befüllt, die einen von außen auf die Trennmembran einwirkenden Druck auf den Drucksensor überträgt.Pressure transducers can be used for example as part of a compact pressure gauge. These pressure measuring devices have a housing with a pressure sensor arranged in a pressure measuring chamber on the side facing away from the separation membrane back of the carrier. In this case, a pressure receiving chamber is enclosed in the support of the pressure measuring sensor under the separation membrane, which is connected via a through the support extending through pressure transmission line with the pressure measuring chamber. Pressure-receiving chamber, pressure transmission line and pressure measuring chamber are filled with a pressure-transmitting liquid, which transmits an externally acting on the separation membrane pressure on the pressure sensor.

Alternativ können Druckmessaufnehmer als Teil eines einem Drucksensor vorgeschalteten Druckmittlers eingesetzt werden. In dem Fall ist der Druckmessaufnehmer an einem vom Drucksensor entfernt angeordneten Einsatzort angeordnet. Auch hier ist im Druckmessaufnehmer unter der Trennmembran eine Druckempfangskammer eingeschlossen, die über eine entsprechend längere Druckübertragungsleitung mit einer in einem vom Druckmessaufnehmer entfernt angeordneten Gehäuse eingeschlossenen Druckmesskammer verbunden ist, in der der Drucksensor angeordnet ist.Alternatively, pressure transducers can be used as part of a pressure transmitter upstream of a pressure transmitter. In that case, the pressure measuring transducer is arranged at a location remote from the pressure sensor. Again, a pressure-receiving chamber is included in the pressure transducer under the separation membrane, which is connected via a correspondingly longer pressure transmission line with a pressure measuring chamber enclosed in a housing remote from the pressure transducer, in which the pressure sensor is arranged.

In Verbindung mit analog ausgebildeten kompakten oder mit vorgeschalteten Druckmittlern ausgestatteten Differenzdruckmessgeräten kommen zwei Druckmessaufnehmer zum Einsatz, über die ein Differenzdrucksensor mit den beiden Drücken beaufschlagt wird, deren Differenz gemessen werden soll.In combination with analogue designed compact or equipped with upstream diaphragm seals differential pressure gauges two pressure transducers are used, via which a differential pressure sensor is acted upon by the two pressures whose difference is to be measured.

Alternativ kann der Druckmessaufnehmer selbst mit einem Sensor ausgestattet sein, der eine druckabhängige Durchbiegung der Trennmembran unmittelbar messtechnisch erfasst.Alternatively, the pressure measuring transducer itself can be equipped with a sensor which detects a pressure-dependent deflection of the separation membrane directly by measurement.

Die Trennmembranen von Druckmessaufnehmern bestehen regelmäßig aus Metall, z.B. aus Edelstahl, und sind auf einen metallischen Träger, in der Regel einen Träger aus Edelstahl, aufgebracht, z.B. aufgeschweißt oder aufgelötet. Die Träger sind beispielsweise als Prozessanschluss, z.B. als Flansch, ausgebildet.The separation membranes of pressure transducers are regularly made of metal, e.g. stainless steel, and are applied to a metallic support, typically a stainless steel support, e.g. welded or soldered. The carriers are for example as a process connection, e.g. as a flange, formed.

Die Dicke der Trennmembran wird üblicher Weise in Abhängigkeit von der Konstruktion des Druckmessaufnehmers und der Anwendung, in der er eingesetzt werden soll, vorgegeben. Typische Werte für die Dicke der Messmembran liegen im Bereich von 20 µm bis 300 µm.The thickness of the separation membrane is usually dictated by the design of the pressure transducer and the application in which it is to be used. Typical values for the thickness of the measuring membrane are in the range of 20 μm to 300 μm.

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen die Trennmembran im Einsatz einem aggressiven Medium ausgesetzt ist. Aggressive Medien, wie z.B. Säuren, greifen die Trennmembran an. Aufgrund der funktionsbedingt in der Regel geringen Dicke der Trennmembran besteht die Gefahr, dass die Trennmembran, z.B. durch Korrosion, beschädigt wird. Eine Beschädigung der Trennmembran führt zum Ausfall des Druckmessaufnehmers. Ein solcher Ausfall kann je nach Anwendung erhebliche Gefahren und/oder Risiken für den Betreiber des Druckmessaufnehmers mit sich bringen. Darüber hinaus besteht bei mit Druck übertragender Flüssigkeit gefüllten Druckmessaufnehmern die Gefahr, dass Druck übertragende Flüssigkeit austritt, und das in Kontakt mit der Trennmembran stehende Medium verunreinigt.There are a variety of applications in which the separation membrane in use is exposed to an aggressive medium. Aggressive media, such as Acids, attack the separation membrane. Due to the functionally small thickness of the separation membrane, there is a risk that the separation membrane, e.g. due to corrosion, is damaged. Damage to the diaphragm causes failure of the pressure transducer. Depending on the application, such a failure can entail considerable risks and / or risks for the operator of the pressure measuring transducer. In addition, there is a risk in pressure-transmitting liquid filled with pressure transducers that leaks pressure-transmitting liquid, and contaminates the standing in contact with the separation medium medium.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Maßnahmen zum Schutz der Trennmembran gegenüber aggressiven Medien bekannt.From the prior art, various measures for protecting the separation membrane against aggressive media are known.

Eine Maßnahme besteht darin, die Trennmembran durch eine auf deren mit dem Medium in Kontakt stehende Außenseite galvanisch aufgebrachte Goldschicht zu schützten. Gold weist jedoch den Nachteil auf, dass es gegenüber Königswasser nicht beständig ist.One measure is to protect the separation membrane by a layer of gold deposited on its outside in contact with the medium. However, gold has the disadvantage that it is not resistant to aqua regia.

Eine alternative Maßnahme sieht vor, die Trennmembran durch eine auf deren mit dem Medium in Kontakt stehende Außenseite aufgebrachte Schicht aus einem Fluorpolymer, z.B. aus Polytetraflourethylen, zu schützen. Bei Fluorpolymerschichten besteht jedoch die Gefahr einer Delamination, bei der sich die Flourpolymerschicht von der Trennmembran löst, und die ungeschützte Trennmembran mit dem Medium in Kontakt kommt.An alternative measure is to provide the separation membrane with a layer of a fluoropolymer, e.g. made of polytetrafluoroethylene, protect. With fluoropolymer layers, however, there is a risk of delamination, in which the fluoropolymer layer separates from the separation membrane, and the unprotected separation membrane comes into contact with the medium.

Eine weitere bekannte Maßnahme sieht vor, die Trennmembran insgesamt aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff, wie z.B. Tantal, zu fertigen. Tantalmembranen können jedoch nicht auf Träger aus Edelstahl aufgeschweißt werden, da die beiden Werkstoffe insoweit nicht kompatibel sind. Um ein Aufschweißen der Trennmembran zu ermöglichen können Trennmembran und Träger aus Tantal gefertigt werden. Tantal ist jedoch teurer als Edelstahl, so dass hiermit Mehrkosten verbunden sind. Alternativ kann die Tantalmembran mittels einer mit einem Sonderlot ausgeführten Fügung auf den Träger aufgebracht werden. Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass im Lot Hohlräume oder poröse Bereiche eingeschlossen werden, die eine reduzierte Beständigkeit der Fügung bewirken. A further known measure envisages manufacturing the separating membrane as a whole from a corrosion-resistant material, such as tantalum. However, tantalum membranes can not be welded onto stainless steel supports, as the two materials are not compatible in this respect. In order to enable the separation membrane to be welded on, the separation membrane and the carrier can be manufactured from tantalum. However, tantalum is more expensive than stainless steel, so there are additional costs involved. Alternatively, the tantalum membrane can be applied to the carrier by means of a joint made with a special solder. However, there is a risk that trapped in the solder voids or porous areas that cause a reduced resistance of the joint.

Darüber hinaus sind Tantalmembranen sehr empfindlich gegenüber Wasserstoff. Wasserstoff diffundiert in die Tantalmembran hinein, und bewirkt dort eine Versprödung der Trennmembran. Je spröder die Trennmembran ist, umso größer ist die Gefahr, dass die Trennmembran unter Druckbelastung bricht oder splittert. Dies hat zur Folge, dass der Druckmessaufnehmer ausfällt, und der Einsatzort durch Bruchstücke oder Splitter der Trennmembran verunreinigt wird. Bei mit Druck übertragenden Flüssigkeiten gefüllten Druckmessaufnehmern tritt darüber hinaus Flüssigkeit aus.In addition, tantalum membranes are very sensitive to hydrogen. Hydrogen diffuses into the tantalum membrane, where it causes embrittlement of the separation membrane. The more brittle the separation membrane is, the greater the risk that the separation membrane breaks or splits under pressure. This has the consequence that the pressure transducer fails, and the site is contaminated by fragments or splinters of the separation membrane. In addition, fluid is discharged from pressure transducers filled with pressure-transmitting fluids.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen in aggressiven Medien einsetzbaren Druckmessaufnehmer anzugeben.It is an object of the invention to provide a usable in aggressive media pressure transducer.

Hierzu umfasst die Erfindung einen Druckmessaufnehmer, mit einer auf einem metallischen Träger angeordneten metallischen Trennmembran, die eine mit einem vom Druckmessaufnehmer aufzunehmenden Druck beaufschlagbare Außenseite aufweist, und sich dadurch auszeichnet, dass die Trennmembran auf deren Außenseite eine Tantalschicht aufweist.For this purpose, the invention comprises a pressure measuring transducer, with a arranged on a metallic carrier metallic separating membrane which has an acted upon by a pressure transducer to be absorbed pressure externally, and is characterized in that the separating membrane has on its outer side a tantalum layer.

Gemäß einer ersten Variante der Erfindung ist die Tantalschicht eine durch Abscheidung aus einer mindestens eine Tantalverbindung, insb. ein Tantalhalogenid, enthaltenden Gasphase und Pyrolyse auf einer Oberfläche der Außenseite der Trennmembran erzeugte Schicht.According to a first variant of the invention, the tantalum layer is a layer produced by deposition from a gas phase containing at least one tantalum compound, in particular a tantalum halide, and pyrolysis on a surface of the outside of the separation membrane.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der ersten Variante weist die Tantalschicht eine Schichtdicke in der Größenordnung von 5 µm bis 100 µm, insb. von 20 µm bis 50 µm, auf. Dabei ist die vorzugsweise größer gleich 40 µm.According to a preferred embodiment of the first variant, the tantalum layer has a layer thickness in the order of magnitude of 5 μm to 100 μm, in particular of 20 μm to 50 μm. It is preferably greater than or equal to 40 microns.

Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Druckmessaufnehmers gemäß der ersten Variante, bei dem

– die Trennmembran aus Edelstahl oder einer Eisenlegierung besteht, und
– die Pyrolyse auf der Oberfläche der Trennmembran bei einer Temperatur der Trennmembran in der Größenordnung von 850°C bis 1100°C erfolgt.

Furthermore, the invention comprises a method for producing a pressure measuring transducer according to the first variant, in which

- The separation membrane made of stainless steel or an iron alloy, and
- The pyrolysis on the surface of the separation membrane at a temperature of the separation membrane in the order of 850 ° C to 1100 ° C takes place.

Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung ist die die Tantalschicht eine durch elektrochemische Abscheidung aus einem geschmolzene tantalhaltige Salze, insb. eine Mischung aus einem LiF-NaF-KF Eutektikum und Kaliumtantalofluorit (K₂TaF₇), enthaltenden elektrolytischen Bad erzeugte galvanische Beschichtung.According to a second variant of the invention, the tantalum layer is a galvanic coating produced by electrochemical deposition from a molten tantalum-containing salt, in particular a mixture of a LiF-NaF-KF eutectic and potassium tantalofluorite (K ₂ TaF ₇ ).

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der zweiten Variante weist die Tantalschicht eine Schichtdicke in der Größenordnung von 100 µm bis 200 µm auf.According to a preferred embodiment of the second variant, the tantalum layer has a layer thickness in the order of 100 .mu.m to 200 .mu.m.

Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Druckmessaufnehmers gemäß der zweiten Variante, bei dem

– die Trennmembran aus Edelstahl oder einer Eisenlegierung besteht, und
– der elektrochemische Abscheidungsprozess bei einer Bad-Temperatur in der Größenordnung von 800°C bis 1000°C erfolgt.

Furthermore, the invention comprises a method for producing a pressure measuring transducer according to the second variant, in which

- The separation membrane made of stainless steel or an iron alloy, and
- The electrochemical deposition process at a bath temperature in the order of 800 ° C to 1000 ° C takes place.

Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Druckmessaufnehmers gemäß der zweiten Variante, bei dem eine Geschwindigkeit eines Schichtwachstums der Tantalschicht durch Abscheidung kleiner gleich 100 µm/Stunde ist.The invention further comprises a method for producing a pressure measuring transducer according to the second variant, in which a speed of layer growth of the tantalum layer by deposition is less than or equal to 100 μm / hour.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmer bestehen der Träger und die Trennmembran aus Edelstahl oder einer Eisenlegierung.According to a preferred embodiment of the pressure transducer according to the invention, the carrier and the separation membrane made of stainless steel or an iron alloy.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht die Trennmembran aus einem austenitischen Stahl oder einem Duplexstahl.According to a development of the invention, the separating membrane consists of an austenitic steel or a duplex steel.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung erstreckt sich die Tantalschicht über eine an die Trennmembran angrenzende Außenfläche des Trägers, insb. dessen Stirnseite.According to a further development, the tantalum layer extends over an outer surface of the carrier adjacent to the separating membrane, in particular its end face.

Zusätzlich erstreckt sich die Tantalsschicht vorzugsweise über mindestens eine weitere Außenfläche, insb. eine Außenseite des Trägers und einen beim Einsatz des Druckmessaufnehmers der Umgebung ausgesetzten Bereich einer von der Trennmembran abgewandten Rückseite des Trägers.In addition, the tantalum layer preferably extends over at least one further outer surface, in particular an outer side of the carrier and a region of a rear side of the carrier facing away from the separating membrane when the pressure measuring transducer is used.

Vorzugsweise erstreckt sich die Tantalschicht auf alle mit der Umgebung des Druckmessaufnehmers in Kontakt stehenden Außenflächen des Trägers.Preferably, the tantalum layer extends to all exterior surfaces of the carrier in contact with the environment of the pressure transducer.

Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmer zeichnet sich dadurch aus, dass

– im Träger unter der Trennmembran eine Druckempfangskammer eingeschlossen ist,
– die Druckempfangskammer über eine Druckübertragungsleitung mit einer Druckmesskammer verbunden ist,
– in der Druckmesskammer ein Drucksensor angeordnet ist, und
– Druckempfangskammer, Druckübertragungsleitung und Druckmesskammer mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit befüllt sind, die dazu dient einen von außen auf die Trennmembran einwirkenden Druck auf den Drucksensor zu übertragen.

A first embodiment of the pressure measuring transducer according to the invention is characterized in that

A pressure-receiving chamber is enclosed in the carrier under the separating membrane,
- The pressure-receiving chamber is connected via a pressure transmission line with a pressure measuring chamber,
- In the pressure measuring chamber, a pressure sensor is arranged, and
- Pressure receiving chamber, pressure transmission line and pressure measuring chamber are filled with a pressure-transmitting liquid, which serves to transmit an externally acting on the separation membrane pressure on the pressure sensor.

Gemäß einer Weiterbildung dieser ersten Ausführungsform ist die Trennmembran eine im Anschluss an deren Beschichtung mit der Tantalschicht geprägte Trennmembran.According to a development of this first embodiment, the separating membrane is a separating membrane embossed following its coating with the tantalum layer.

Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmer zeichnet sich dadurch aus, dass

– im Träger unter der Trennmembran ein Innenraum vorgesehen ist, und
– im Innenraum ein auf einer Innenseite der Trennmembran angeordneter Sensor zur messtechnischen Erfassung einer druckabhängigen Durchbiegung der Trennmembran vorgesehen ist.

A second embodiment of the pressure measuring transducer according to the invention is characterized in that

- An interior space is provided in the carrier under the separation membrane, and
- In the interior of a arranged on an inner side of the separation membrane sensor for metrological detection of a pressure-dependent deflection of the separation membrane is provided.

Die erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmer weisen den Vorteil auf, dass Träger und Trennmembran aus vergleichsweise kostengünstigen Edelstählen oder Eisenlegierungen bestehen können, und trotzdem aufgrund der Tantalschicht eine hohe Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien aufweisen, die bei ausreichender Dicke der Tantalschicht der Beständigkeit von im Vergleich zu Edelstählen oder Eisenlegierungen sehr viel teurerem Tantal entspricht. Darüber hinaus bieten sie den Vorteil, dass die Fügung von Trennmembran und Träger durch die Erstreckung der Tantalschicht auf diesen Bereich auf effektive und kostengünstige Weise vor aggressiven Medien geschützt ist. Des Weiteren bieten mit der Tantalschicht beschichtete Trennmembranen aus autenitischen Stählen oder Duplexstählen gegenüber den teureren Trennmembranen aus Tantal den Vorteil auf, dass sie nicht brechen oder splittern, wenn sie Wasserstoff ausgesetzt werden.The pressure transducers according to the invention have the advantage that carrier and separating membrane can consist of comparatively inexpensive stainless steels or iron alloys, and nevertheless have a high resistance to aggressive media due to the tantalum layer, which with a sufficient thickness of the tantalum layer is very resistant to the resistance of stainless steels or iron alloys much more expensive tantalum. In addition, they offer the advantage that the separation of separation membrane and support by the extension of the tantalum layer is protected in this area in an effective and cost-effective manner against aggressive media. Furthermore, tantalum-coated separation membranes of autentitle steels or duplex steels offer the advantage over the more expensive tantalum separation membranes that they do not crack or splinter when exposed to hydrogen.

Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen drei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert; gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.The invention and its advantages will now be explained in more detail with reference to the figures of the drawing, in which three embodiments are shown; the same elements are provided in the figures with the same reference numerals.

1 zeigt: einen Druckmessaufnehmer; 1 shows: a pressure transducer;

2 zeigt: ein Druckmessgerät mit integriertem Druckmessaufnehmer; 2 shows: a pressure gauge with integrated pressure transducer;

3 zeigt: ein Druckmessgerät mit einem vorgeschalteten als Druckmittler ausgebildeten Druckmessaufnehmer; und 3 shows: a pressure gauge with an upstream formed as a pressure transmitter pressure transducer; and

4 zeigt: einen mit einem Sensor zur Erfassung einer druckabhängigen Durchbiegung von dessen Trennmembran ausgestatteten Druckmessaufnehmer. 4 shows: a pressure sensor equipped with a sensor for detecting a pressure-dependent deflection of its separation membrane.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers. Dieser umfasst eine auf einem Träger 1 angeordnete Trennmembran 3. Träger 1 und Trennmembran 3 bestehen aus Metall, vorzugsweise aus einer Eisenlegierung oder einem Edelstahl. Vorzugsweise besteht die Trennmembran 3 aus austenitischem Stahl, oder aus austenitische und ferritische Anteile enthaltendem Duplexstahl. Beispiele für austenitische Stähle sind unter der Werkstoffnummer 1.4435 der Europäischen Norm EN 10027-2 , sowie unter der Bezeichnung 316L des American Iron and Steel Institute bekannte Stähle. Ein Beispiel für einen Duplexstahl ist der mit der Werkstoffnummer 1.4462 der Europäischen Norm EN 10027-2 bezeichnete Duplexstahl. 1 shows an embodiment of a pressure measuring transducer according to the invention. This includes one on a carrier 1 arranged separation membrane 3 , carrier 1 and separation membrane 3 consist of metal, preferably of an iron alloy or a stainless steel. Preferably, the separation membrane 3 austenitic steel, or from austenitic and ferritic fractions containing duplex steel. Examples of austenitic steels are under material number 1.4435 of European standard EN 10027-2 , as well as under the designation 316L of the American Iron and Steel Institute known steels. An example of a duplex steel is the material number 1.4462 of European standard EN 10027-2 designated duplex steel.

Ein äußerer Rand der Trennmembran 3 ist mit einer dieser zugewandten Stirnfläche des Trägers 1 mittels einer druckdichten Fügung verbunden. Bei den oben genannten Metallen ist die Fügung z.B. eine – hier durch schwarze Dreiecke dargestellte – Schweißung.An outer edge of the separation membrane 3 is with one of these facing end face of the carrier 1 connected by means of a pressure-tight joint. In the case of the metals mentioned above, the joint is, for example, a weld - here represented by black triangles.

Die Trennmembran 3 weist eine vom Träger 1 abgewandte Außenseite auf, die von außen mit einem vom Druckmessaufnehmer aufzunehmenden Druck p beaufschlagbar ist. Hierzu wird die Trennmembran 3 einem Medium ausgesetzt, dessen Druck p mit dem Druckmessaufnehmer aufgenommen werden soll.The separation membrane 3 has one from the carrier 1 remote from outside, which is acted upon from the outside with a male by the pressure transducer pressure p. For this purpose, the separation membrane 3 exposed to a medium whose pressure p is to be recorded with the pressure transducer.

Der Träger 1 ist vorzugsweise als Prozessanschluss ausgebildet, mit dem der Druckmessaufnehmer an einem Einsatzort montiert werden kann. In den hier dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Träger 1 als Flansch ausgebildet, der an dessen äußerem Rand durchgehende Bohrungen 5 zur Aufnahme von Schraubbolzen aufweist, mit denen der Flansch am Einsatzort auf einen entsprechenden Gegenflansch oder Anschlussstutzen aufgeschraubt werden kann.The carrier 1 is preferably designed as a process connection, with which the pressure transducer can be mounted at a site. In the embodiments shown here is the carrier 1 formed as a flange, which at the outer edge of through holes 5 for receiving bolts, with which the flange can be screwed at the place of use on a corresponding counter flange or connecting piece.

Der Druckmessaufnehmer kann beispielsweise als integraler Bestandteil eines kompakten Druckmessgeräts oder als Teil eines Druckmittlers eines Druckmessgeräts eingesetzt werden. In dem Fall ist im Druckmessaufnehmer eine Druckempfangskammer 7 vorgesehen, die im Träger 1 unter der Trennmembran 3 eingeschlossen ist.The pressure transducer can be used for example as an integral part of a compact pressure gauge or as part of a pressure transmitter of a pressure gauge. In that case, the pressure transducer has a Pressure receiving chamber 7 provided in the carrier 1 under the separation membrane 3 is included.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines kompakten Druckmessgeräts. Es weist auf der von der Trennmembran 3 abgewandten Rückseite des Trägers 1 ein Gehäuse 9 auf, in dem sich eine Druckmesskammer 11 befindet. In der Druckmesskammer 11 ist ein Drucksensor 13 angeordnet. Der Drucksensor 13 ist z.B. ein Halbleiter-Sensor, z.B. ein Silizium-Chip mit Piezowiderständen. 2 shows an embodiment of a compact pressure gauge. It points to the of the separation membrane 3 facing away from the back of the carrier 1 a housing 9 on, in which a pressure measuring chamber 11 located. In the pressure measuring chamber 11 is a pressure sensor 13 arranged. The pressure sensor 13 is eg a semiconductor sensor, eg a silicon chip with piezoresistors.

Träger 1 und Gehäuse 9 können einteilig ausgebildet sein, oder zwei miteinander z.B. durch eine Schweißung oder eine Schraubverbindung verbundene Bauteile sein. Die im Träger 1 angeordnete Druckempfangskammer 7 ist über eine durch den Träger 1 hindurch verlaufende, in der Druckmesskammer 11 mündende Druckübertragungsleitung 15 mit der Druckmesskammer 11 verbunden. Druckempfangskammer 5, Druckübertragungsleitung 15 und Druckmesskammer 11 sind mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit befüllt, die einen von außen auf die Trennmembran 3 einwirkenden Druck p auf den Drucksensor 13 überträgt.carrier 1 and housing 9 may be formed in one piece, or two with each other, for example by a weld or a screw connection connected components. The in the carrier 1 arranged pressure receiving chamber 7 is about one by the carrier 1 passing through, in the pressure measuring chamber 11 opening pressure transmission line 15 with the pressure measuring chamber 11 connected. Pressure receiving chamber 5 , Pressure transmission line 15 and pressure measuring chamber 11 are filled with a pressure-transmitting liquid, which flows from the outside to the separation membrane 3 acting pressure p on the pressure sensor 13 transfers.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mit einem vorgeschalteten Druckmittler ausgestatteten Druckmessgeräts. Diese Variante unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass der Druckmessaufnehmer an einem vom Drucksensor 13 entfernt angeordneten Einsatzort angeordnet ist, und dessen Druckempfangskammer 5 über eine entsprechend längere Druckübertragungsleitung 17 mit der Druckmesskammer 11 im Inneren des Gehäuses 9 des Druckmessgeräts verbunden ist. 3 shows an embodiment of a equipped with an upstream diaphragm seal pressure gauge. This variant differs from the one in 2 illustrated embodiment only in that the pressure transducer at one of the pressure sensor 13 remote arranged location is arranged, and its pressure-receiving chamber 5 via a correspondingly longer pressure transmission line 17 with the pressure measuring chamber 11 inside the case 9 of the pressure gauge is connected.

Auf analoge Weise können natürlich auch entsprechende kompakte oder mit vorgeschalteten Druckmittlern ausgestattete Differenzdruckmessgeräte aufgebaut werden, die dann mit zwei Druckmessaufnehmer betrieben werden.In an analogous manner, of course, corresponding compact or equipped with upstream pressure transmitters differential pressure gauges can be constructed, which are then operated with two pressure transducers.

4 zeigt eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers mit einer auf einem Träger 19 angeordneten Trennmembran 3. Dieser unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass im Träger 19 unter der Trennmembran 3 ein Innenraum 21 vorgesehen ist. Im Innenraum 21 ist auf der Innenseite der Trennmembran 3 ein Sensor 23 vorgesehen, mit dem eine druckabhängige Durchbiegung der Trennmembran 3 messtechnisch erfassbar ist. Hierzu eignet sich z.B. ein Dehnungssensor, z.B. ein Silizium-Sensor mit piezoresistiven Dehnungsmesswiderständen. Dieser Druckmessaufnehmer benötigt weder eine Druckempfangskammer, noch eine Druckübertragungsleitung, und wird ohne Druck übertragende Flüssigkeit zur Druckmessung eingesetzt. 4 shows an alternative embodiment of a pressure sensor according to the invention with a on a support 19 arranged separation membrane 3 , This differs from the one in 1 illustrated embodiment in that in the carrier 19 under the separation membrane 3 an interior 21 is provided. In the interior 21 is on the inside of the separation membrane 3 a sensor 23 provided, with which a pressure-dependent deflection of the separation membrane 3 can be detected metrologically. For this purpose, for example, a strain sensor, such as a silicon sensor with piezoresistive strain gauges is suitable. This pressure transducer requires neither a pressure-receiving chamber, nor a pressure transmission line, and is used without pressure-transmitting liquid for pressure measurement.

Die erfindungsgemäßen in den 1 bis 4 dargestellten Druckmessaufnehmer zeichnen sich dadurch aus, dass die Trennmembran 3 auf deren Außenseite eine Tantalschicht 25 aufweist. Zur Hervorhebung in der Darstellung, ist Tantalschicht 25 in den Figuren viel dicker dargestellt als sie tatsächlich ist. Die Figuren sind insoweit nicht maßstabsgetreu.The inventive in the 1 to 4 shown pressure transducers are characterized in that the separation membrane 3 on the outside of a tantalum layer 25 having. For emphasis in the representation, is tantalum layer 25 represented in the figures much thicker than it actually is. The figures are not to scale insofar.

Zur Herstellung der Tantalschicht 25 können aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren eingesetzt werden.For the preparation of the tantalum layer 25 For example, methods known in the art may be used.

Vorzugsweise wird die Tantalsschicht 25 durch Abscheidung aus einer tantalhaltigen Gasphase und Pyrolyse auf der Oberfläche der Außenseite der Trennmembran 3 erzeugt. Die Gasphase enthält hierzu mindestens eine Tantalverbindung, vorzugsweise ein Tantalhalogenid. Die Abscheidung erfolgt in einer Vakuumkammer bei einer für die Pyrolyse auf der Trennmembran 3 ausreichend hohen Temperatur. Besteht die Trennmembran 3 aus einer Eisenlegierung oder einem Edelstahl, so erfolgt die Pyrolyse vorzugsweise bei einer Trennmembrantemperatur in der Größenordnung von 850°C bis 1100°C.Preferably, the tantalum layer becomes 25 by deposition from a tantalum-containing gas phase and pyrolysis on the surface of the outside of the separation membrane 3 generated. For this purpose, the gas phase contains at least one tantalum compound, preferably a tantalum halide. The deposition takes place in a vacuum chamber at one for the pyrolysis on the separation membrane 3 sufficiently high temperature. Does the separation membrane exist? 3 From an iron alloy or a stainless steel, the pyrolysis is preferably carried out at a separation membrane temperature in the order of 850 ° C to 1100 ° C.

Durch dieses Verfahren entsteht eine im Wesentlichen poren- und defektfreie, auf atomarer Ebene mit dem darunter befindlichen Metall gefügte, duktile, polykristalline, insb. feinpolykristalline, und weitgehend spannungsfreie Tantalschicht 25. Ein Absplittern, Abplatzen oder eine Delamination der Tantalschicht 25 ist somit nicht zu befürchten.This process produces a substantially pore-free and defect-free tantalum layer, which is joined at the atomic level with the metal underneath, and which is ductile, polycrystalline, especially fine polycrystalline, and largely stress-free 25 , A chipping, flaking or delamination of the tantalum layer 25 is therefore not to be feared.

Besonders stabile und auch unter Belastung dauerhafte Verbindungen lassen sich mit diesem Verfahren zwischen Tantal und Eisenlegierungen oder Edelstahl erzielen.Particularly stable and durable under load connections can be achieved with this method between tantalum and iron alloys or stainless steel.

Das Beschichtungsverfahren bietet den Vorteil, dass es fertigungstechnisch mit vergleichsweise geringem Aufwand steuer- und kontrollierbar ist. Durch Abscheidung aus der Gasphase lassen sich poren- und defektfreie Tantalschichten 25 mit einem vergleichsweise schnellen Schichtwachstum mit Geschwindigkeiten von 0,1 µm/min bis 10 µm/min aufbringen. Das Verfahren ist damit in der industriellen Fertigung sehr wirtschaftlich einsetzbar.The coating process has the advantage that it can be controlled and controlled in terms of production technology with comparatively little effort. By deposition from the gas phase can be pore and defect-free tantalum layers 25 with a comparatively fast layer growth at speeds of 0.1 μm / min to 10 μm / min. The method is thus very economical to use in industrial production.

Durch dieses Beschichtungsverfahren können qualitativ hochwertige Tantalschichten 25 mit einer Schichtdicke von 5 µm bis 100 µm erzeugt werden. Vorzugsweise wird auf der Trennmembran 3 eine Tantalsschicht 25 mit einer Schichtdicke in der Größenordnung von 20 µm bis 50 µm aufgebracht. Hierdurch wird erreicht, dass die beschichtete Trennmembran 3 zum einen dünn und damit elastisch genug ist, um den darauf einwirkenden Druck p möglichst unverändert zu übertragen, und die Tantalschicht 25 zugleich ausreichend dick ist, um einen zuverlässigen Schutz des darunter befindlichen Metalls der Trennmembran 3 gegenüber aggressiven Medien zu bewirken. Da die aus der Gasphase abgeschiedene Tantalschicht 25 poren- und defektfrei ist genügt bereits eine Schichtdicke in der Größenordnung von 40 µm, um durch die Tantalschicht 25 die gleiche vorteilhafte Korrosionsbeständigkeit gegenüber aggressiven Medien zu erzielen, die eine insgesamt aus Tantal bestehende Trennmembran hätte.High quality tantalum coatings can be produced by this coating process 25 be produced with a layer thickness of 5 microns to 100 microns. Preferably, a tantalum layer is formed on the separation membrane 3 25 applied with a layer thickness of the order of 20 microns to 50 microns. This ensures that the coated separation membrane 3 on the one hand thin and therefore elastic is enough to transfer the pressure acting on p as unchanged as possible, and the tantalum layer 25 at the same time sufficiently thick to provide reliable protection of the underlying metal of the separation membrane 3 against aggressive media. Since the deposited from the gas phase tantalum layer 25 Pore- and defect-free is sufficient already a layer thickness in the order of 40 microns to pass through the tantalum layer 25 To achieve the same advantageous corrosion resistance to aggressive media, which would have a total of tantalum separating membrane.

Alternativ kann die Tantalschicht 25 eine durch elektrochemische Abscheidung aus einem geschmolzene tantalhaltige Salze enthaltenden elektrolytischen Bad bei hohen Temperaturen erzeugte galvanische Beschichtung sein. Das Bad enthält vorzugsweise eine Mischung aus einem LiF-NaF-KF Eutektikum und Kaliumtantalofluorit (K₂TaF₇). Die galvanische Beschichtung von Eisenlegierungen oder Edelstählen erfolgt vorzugsweise bei einer Bad-Temperatur in der Größenordnung von 800°C bis 1000°C. Beim Abscheidungsprozess lässt sich die Geschwindigkeit des Schichtwachstum durch die Stromzufuhr und die Zusammensetzung des Elektrolyts steuern. Um eine möglichst porenfreie und defektarme Beschichtung zu erzielen, werden Stromzufuhr und Tantalkonzentration des Elektrolyts vorzugsweise derart vorgegeben, dass die Geschwindigkeit des Schichtwachstums kleiner gleich 100 µm/Stunde ist. Da auch bei diesen Geschwindigkeiten noch Poren und Defekte in der Tantalsschicht 25 auftreten können, weisen die auf diese Weise hergestellten Tantalschichten 25 vorzugsweise eine größere Dicke auf, als Tantalschichten 25, die auf die oben beschriebene Weise durch Abscheidung aus der Gasphase erzeugt wurden. Vorzugsweise liegt die Dicke der durch elektrochemische Abscheidung erzeugten Tantalschichten 25 im Bereich von 100 µm bis 200 µm. Hierdurch wird erreicht, dass die galvanisch abgeschiedene Tantalschicht 25 die gleiche vorteilhafte Korrosionsbeständigkeit aufweist, die eine insgesamt aus Tantal bestehende Trennmembran hätte.Alternatively, the tantalum layer 25 be a galvanic coating produced by electrochemical deposition from a molten tantalum salts containing electrolytic bath at high temperatures. The bath preferably contains a mixture of a LiF-NaF-KF eutectic and potassium tantalofluorite (K ₂ TaF ₇ ). The galvanic coating of iron alloys or stainless steels is preferably carried out at a bath temperature in the order of 800 ° C to 1000 ° C. In the deposition process, the rate of film growth can be controlled by the power and composition of the electrolyte. In order to achieve the best possible non-porous and low-defect coating, the current supply and tantalum concentration of the electrolyte are preferably predetermined such that the speed of the layer growth is less than or equal to 100 μm / hour. Because even at these speeds still pores and defects in the tantalum layer 25 may occur, have the tantalum layers prepared in this way 25 preferably a greater thickness than tantalum layers 25 which were produced in the manner described above by deposition from the gas phase. Preferably, the thickness of the tantalum layers produced by electrochemical deposition is 25 in the range of 100 microns to 200 microns. This ensures that the electrodeposited tantalum layer 25 has the same advantageous corrosion resistance, which would have a total of tantalum separating membrane.

Aufgrund der größeren Dicke dieser Tantalschichten 25, wird dieses Beschichtungsverfahren vorzugsweise für Trennmembranen 3 entsprechend größerer Dicke eingesetzt. Dickere Trennmembranen 3 werden zur Aufnahme größerer Drücke eingesetzt.Due to the larger thickness of these tantalum layers 25 , this coating method is preferably for separation membranes 3 used according to greater thickness. Thicker separation membranes 3 are used to absorb larger pressures.

Geht man von einer fertigungstechnisch bedingten Mindestdicke der metallischen Trennmembran 3 von 20 µm bis 30 µm aus, so beträgt die für den Druckmessbereich relevante Gesamtdicke von Trennmembran 3 und durch galvanische Abscheidung aufgebrachter Tantalschicht 25 zusammen genommen vorzugsweise mindestens 120 µm, und die Gesamtdicke von Trennmembran 3 und durch Abscheidung aus der Gasphase aufgebrachter Tantalschicht 25 zusammen genommen vorzugsweise mindestens 60 µm.If one starts from a production-related minimum thickness of the metallic separation membrane 3 from 20 μm to 30 μm, the total thickness of the separating membrane relevant for the pressure measuring range is 3 and by electrodeposition deposited tantalum layer 25 taken together preferably at least 120 microns, and the total thickness of the separation membrane 3 and by deposition of the vapor phase applied tantalum layer 25 taken together preferably at least 60 microns.

Im Anschluss an die Beschichtung der Trennmembran 3 erfolgt bei den Ausführungsbeispielen von 1 bis 3 vorzugsweise eine Prägung der beschichteten Trennmembran 3. Dies kann durch Abprägen der beschichteten Trennmembran 3 an einem im Träger 1 vorgesehenen Membranbett erfolgen. Anstelle des in den 1 bis 3 dargestellten, im Wesentlichen der Biegelinie der Trennmembran 3 unter Druckbeaufschlagung folgenden asphärischen Membranbettform, kann der Träger 1 auf dessen der Trennmembran 3 zugewandten Stirnseite ein – hier nicht dargestelltes – Wellenprofil aus konzentrisch zur Trägermitte angeordneten Wellen aufweisen. In dem Fall wird die zunächst planare durch Fügung mit dem Träger 1 verbundene Trennmembran 3 durch das Abprägen in eine Wellmembran umgeformt.Following the coating of the separation membrane 3 takes place in the embodiments of 1 to 3 preferably an embossing of the coated separating membrane 3 , This can be done by stamping off the coated separating membrane 3 at one in the vehicle 1 provided membrane bed done. Instead of in the 1 to 3 shown, essentially the bending line of the separation membrane 3 pressurizing the following aspherical membrane bed mold, the carrier can 1 on whose the separation membrane 3 facing front side - not shown here - have wave profile concentric to the carrier center arranged waves. In the case, the first planar by joining with the carrier 1 connected separation membrane 3 deformed by stamping into a corrugated membrane.

Die Beschichtung durch Abscheidung aus der Gasphase bietet den Vorteil, dass dieses Verfahren unabhängig von der Geometrie des zu beschichteten Körpers ist, und somit auch komplexe Geometrien beschichtet werden können.The coating by deposition from the gas phase offers the advantage that this method is independent of the geometry of the body to be coated, and thus also complex geometries can be coated.

Demgegenüber wird die galvanische Beschichtung vorzugsweise zur Beschichtung von im Wesentlichen planaren Strukturen eingesetzt. Der Grund hierfür liegt in der Abhängigkeit des Schichtwachstum von der Konzentration der elektrischen Feldlinien, die sich am zu beschichtenden Körper in Abhängigkeit von dessen Geometrie ausbildenden. Grundsätzlich können durch galvanische Abscheidung aber auch komplexere Geometrien beschichtet werden, indem der zu beschichtende Körper während des Beschichtungsvorgangs gedreht wird.In contrast, the galvanic coating is preferably used for coating substantially planar structures. The reason for this is the dependence of the layer growth on the concentration of the electric field lines, which form on the body to be coated depending on its geometry. In principle, by galvanic deposition but also more complex geometries can be coated by the body to be coated is rotated during the coating process.

Vorzugsweise erstreckt sich die Tantalschicht 25 nicht nur über die gesamte Außenseite der Trennmembran 3 hinweg, sondern zumindest auch über eine an die Trennmembran 3 angrenzende Außenfläche 27 des Trägers 1, 19. Die Erstreckung der Tantalschicht 25 auf die an die Trennmembran 3 angrenzende Außenfläche des Trägers 1, 19 bietet den Vorteil, dass damit auch die Fügung zwischen Träger 1, 19 und Trennmembran 3 vor einem unmittelbaren Kontakt mit dem Medium geschützt ist.Preferably, the tantalum layer extends 25 not only over the entire outside of the separation membrane 3 but at least one on the separation membrane 3 adjacent outer surface 27 of the carrier 1 . 19 , The extent of the tantalum layer 25 on the to the separation membrane 3 adjacent outer surface of the carrier 1 . 19 offers the advantage that with it also the joining between carriers 1 . 19 and separation membrane 3 is protected from direct contact with the medium.

Die Tantalschicht 25 überdeckt vorzugsweise die gesamte Stirnseite 29 des Druckmessaufnehmers. Die Stirnseite 29 bildet einen im Wesentlichen planaren Körper, zu dessen Beschichtung beide oben genannten Beschichtungsverfahren gleichermaßen gut geeignet sind.The tantalum layer 25 preferably covers the entire end face 29 of the pressure transducer. The front side 29 forms a substantially planar body, to whose coating both above coating methods are equally well suited.

Zusätzlich erstreckt sich die Tantalschicht 25 vorzugsweise auch über weitere, vorzugsweise alle, mit der Umgebung des Druckmessaufnehmers in Kontakt stehenden Außenflächen des Trägers 1, 19. Hierzu zählen insb. diejenigen Außenflächen, die mit dem Medium in Kontakt kommen könnten, dessen Druck p mit dem Druckmessaufnehmer aufgenommen werden soll. Das schließt vorzugsweise auch solche Außenflächen mit ein, die nur dann mit dem Medium in Kontakt kommen, wenn eine den Prozessanschluss abdichtende Prozessdichtung fehlt, undicht ist, oder mit der Zeit undicht wird.In addition, the tantalum layer extends 25 preferably also via further, preferably all exterior surfaces of the carrier in contact with the environment of the pressure transducer 1 . 19 , These include esp. Those outer surfaces that could come into contact with the medium whose pressure p is to be recorded with the pressure transducer. This preferably also includes those outer surfaces which only come into contact with the medium when a process seal sealing the process connection is missing, leaking, or leaking over time.

In den hier dargestellten Ausführungsbeispielen erstreckt sich die Tantalschicht 25 über die gesamte Stirnseite 29 des jeweiligen Druckmessaufnehmers, dessen Außenseite 31, die Innenflächen der Bohrungen 7, und einen beim Einsatz des Druckmessaufnehmers der Umgebung ausgesetzten Bereich 33 der von der Trennmembran 3 abgewandten Rückseite des Trägers 1, 19. Damit sind alle mit der Umgebung in Kontakt stehenden Außenflächen von Trennmembran 3 und Träger 1, 19 durch die Tantalschicht 25 geschützt. Das bietet den Vorteil, dass Trennmembran 3 und Träger 1, 19 ohne Einbußen hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit des Druckmessaufnehmers, aus vergleichsweise günstigen Werkstoffen, wie z.B. einfachen Eisenlegierungen gefertigt werden können.In the exemplary embodiments illustrated here, the tantalum layer extends 25 over the entire front page 29 of the respective pressure measuring transducer whose outside 31 , the inner surfaces of the holes 7 , and an area exposed to the environment when using the pressure transducer 33 that of the separation membrane 3 facing away from the back of the carrier 1 . 19 , Thus, all exterior surfaces in contact with the environment are separation membranes 3 and carriers 1 . 19 through the tantalum layer 25 protected. That offers the advantage that separation membrane 3 and carriers 1 . 19 can be made without sacrificing the corrosion resistance of the pressure transducer, from comparatively cheap materials, such as simple iron alloys.

Tantal oxidiert in Luft. Das führt dazu, dass sich auf der äußeren Oberfläche der Tantalschicht 25 in Luft eine schützende Oxidschicht ausbildet. Die Oxidschicht ist amorph und mit einer Dicke von maximal 4 nm sehr dünn. Sie weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der dem von Tantal sehr nahe kommt. Hierdurch besteht eine sehr gute Adhäsion und Stabilität der Oxidschicht. Die Oxidschicht bewirkt eine Korrosionsbeständigkeit der Tantalschicht 25, die der von viel teureren Edelmetallen vergleichbar ist. Die Tantalschicht 25 ist insb. gegenüber einer Vielzahl von Säuren beständig. Hierzu zählen insb. Salzsäure (HCl), Schwefelsäure (H₂SO₄), Salpetersäure (HNO₃) und Königswasser.Tantalum oxidizes in air. This causes the tantalum layer to be on the outer surface 25 forms a protective oxide layer in air. The oxide layer is amorphous and with a maximum thickness 4 very thin. It has a thermal expansion coefficient very close to that of tantalum. As a result, there is a very good adhesion and stability of the oxide layer. The oxide layer causes corrosion resistance of the tantalum layer 25 which is comparable to that of much more expensive precious metals. The tantalum layer 25 esp. Is resistant to a variety of acids. These include in particular hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H ₂ SO ₄ ), nitric acid (HNO ₃ ) and aqua regia.

Wird die mit der Tantalschicht 25 versehene Trennmembran 3 Wasserstoff ausgesetzt, so findet auch hier eine Diffusion von Wasserstoff durch die Tantalschicht 25 und das darunter befindliche Metall der Trennmembran 3 hindurch statt. Bei mit Druck übertragenden Flüssigkeiten befüllten Druckmessaufnehmern führt dies dazu, dass Wasserstoff in die Flüssigkeit eindringt. Dies führt auch hier zu einer die Druckmessung beeinträchtigenden Veränderung der Druckübertragungseigenschaften der Flüssigkeit.Will the with the tantalum layer 25 provided separation membrane 3 Hydrogen is exposed to a diffusion of hydrogen through the tantalum layer 25 and the underlying metal of the separation membrane 3 through. In pressure transducers filled with pressure transducers, this causes hydrogen to enter the fluid. This also leads to a pressure measurement affecting the change in the pressure transmission properties of the liquid.

Im Unterschied zu Tantal sind austenitische Stähle und Austenit- und Ferritbildner enthaltende Duplexstähle auch dann noch in ausreichendem Maße elastisch, wenn sie mit Wasserstoff gesättigt sind. Mit der Tantalschicht 25 beschichtete Trennmembranen 3 aus austenitischem Stahl oder Duplexstahl bietet somit den Vorteil, dass sie auch dann nicht brechen oder sogar splittern, wenn sie Wasserstoff ausgesetzt werden. Darüber hinaus bleiben diese Trennmembranen 3 dicht. Das hat den Vorteil, dass im Druckmessaufnehmer enthaltende Druck übertragende Flüssigkeit nicht austreten kann.Unlike tantalum, austenitic steels and austenitic and ferrite containing duplex steels are still sufficiently elastic when saturated with hydrogen. With the tantalum layer 25 coated separating membranes 3 austenitic steel or duplex steel thus has the advantage that they will not break or even splinter even when exposed to hydrogen. In addition, these separation membranes remain 3 tight. This has the advantage that pressure-transmitting liquid contained in the pressure measuring transducer can not escape.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Träger carrier
33: Trennmembran separating membrane
55: Bohrung drilling
77: Druckempfangskammer Pressure receiving chamber
99: Gehäuse casing
1111: Druckmesskammer Pressure measuring chamber
1313: Drucksensor pressure sensor
1515: Druckübertragungsleitung Pressure transmission line
1717: Druckübertragungsleitung Pressure transmission line
1919: Träger carrier
2121: Innenraum inner space
2323: Sensor sensor
2525: Tantalschicht tantalum layer
2727: Außenfläche outer surface
2929: Stirnseite des Druckmessaufnehmers Front side of the pressure transducer
3131: Außenseite des Druckmessaufnehmers Outside of the pressure transducer
3333: Bereich der Rückseite des Druckmessaufnehmers Area of the rear of the pressure transducer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

European standard EN 10027-2 [0039]
European standard EN 10027-2 [0039]

Claims

Pressure transducer, with one on a metallic support ( 1 . 19 ) arranged metallic separation membrane ( 3 ), which has an outer surface to be acted upon by a pressure (p) to be received by the pressure measuring transducer, characterized in that the separating diaphragm ( 3 ) on the outside of which a tantalum layer ( 25 ) having.

Pressure transducer according to claim 1, characterized in that the tantalum layer ( 25 ) a gas phase containing by deposition from at least one tantalum compound, esp. A tantalum halide, and pyrolysis on a surface of the outside of the separation membrane ( 3 ) is generated layer.

Pressure transducer according to claim 2, characterized in that the tantalum layer ( 25 ) has a layer thickness in the order of 5 .mu.m to 100 .mu.m, esp. From 20 .mu.m to 50 .mu.m.

Pressure transducer according to claim 3, characterized in that the tantalum layer ( 25 ) has a layer thickness greater than or equal to 40 microns.

Method for producing a pressure measuring transducer according to claim 2, 3 or 4, characterized in that - the separating membrane ( 3 ) consists of stainless steel or an iron alloy, and - the pyrolysis on the surface of the separation membrane ( 3 ) at a temperature of the separation membrane ( 3 ) takes place in the order of 850 ° C to 1100 ° C.

Pressure transducer according to claim 1, characterized in that the tantalum layer ( 25 ) is a galvanic coating produced by electrochemical deposition from a molten tantalum-containing salts, in particular a mixture of a LiF-NaF-KF eutectic and potassium tantalofluorite (K ₂ TaF ₇ ), containing electrolytic bath.

Pressure transducer according to claim 6, characterized in that the tantalum layer ( 25 ) has a layer thickness in the order of 100 .mu.m to 200 .mu.m.

Method for producing a pressure measuring transducer according to claim 6 or 7, characterized in that - the separating membrane ( 3 ) is made of stainless steel or an iron alloy, and - the electrochemical deposition process is carried out at a bath temperature of the order of 800 ° C to 1000 ° C.

Method for producing a pressure measuring transducer according to claim 6 or 7, characterized in that a speed of layer growth of the tantalum layer ( 25 ) by deposition is less than or equal to 100 μm / hour.

Pressure transducer according to claim 1, characterized in that the carrier ( 1 . 19 ) and the separation membrane ( 3 ) made of stainless steel or an iron alloy.

Pressure measuring transducer according to claim 1, characterized in that the separating membrane ( 3 ) consists of an austenitic steel or a duplex steel.

Pressure transducer according to claim 1, characterized in that the tantalum layer ( 25 ) via a to the separation membrane ( 3 ) adjacent outer surface of the carrier ( 1 . 19 ), esp. Its front side ( 29 ) extends.

Pressure transducer according to claim 12, characterized in that the tantalum layer ( 25 ) via at least one further outer surface, in particular an outer side ( 31 ) of the carrier ( 1 . 19 ) and an area exposed to the environment when using the pressure transducer ( 33 ) one of the separation membrane ( 3 ) facing away from the back of the carrier ( 1 . 19 ) extends.

Pressure transducer according to claim 12, characterized in that the tantalum layer ( 25 ) on all outer surfaces of the support in contact with the environment of the pressure transducer ( 1 . 19 ).

Pressure sensor according to claim 1, characterized in that - in the carrier ( 1 ) under the separation membrane ( 3 ) a pressure receiving chamber ( 7 ), - the pressure receiving chamber ( 7 ) via a pressure transmission line ( 15 ; 17 ) with a pressure measuring chamber ( 11 ), - in the pressure measuring chamber ( 11 ) a pressure sensor ( 13 ), and - pressure receiving chamber ( 7 ), Pressure transmission line ( 15 . 17 ) and pressure measuring chamber ( 11 ) are filled with a pressure-transmitting liquid, which serves a from the outside to the separation membrane ( 3 ) acting pressure (p) on the pressure sensor ( 13 ) transferred to.

Pressure sensor according to claim 15, characterized in that the separating membrane ( 3 ) one after its coating with the tantalum layer ( 25 ) embossed separating membrane ( 3 ).

Pressure sensor according to claim 1, characterized in that - in the carrier ( 19 ) under the separation membrane ( 3 ) an interior ( 21 ), and - in the interior ( 21 ) on an inside of the separation membrane ( 3 ) arranged sensor ( 23 ) for metrological detection of a pressure-dependent deflection of the separation membrane ( 3 ) is provided.