为什么压力变送器测量氢气时，不锈钢膜片要镀金处理

在测量氢气的应用中，压力变送器或差压变送器通常使用不锈钢膜片。然而，在处理和测量氢气时，常见做法是对不锈钢膜片进行镀金处理。这背后的原因涉及氢气的物理化学特性及其与金属材料的相互作用。以下是详细讲解：

1. 氢气的特性及其渗透性

氢气（H₂）是自然界中最小的分子之一，具有极高的渗透性。其分子尺寸极小，使其能够很容易地穿透许多固体材料，包括金属，如不锈钢。当氢气穿透不锈钢膜片后，会导致以下问题：

•氢脆（Hydrogen Embrittlement）：氢原子能够扩散到不锈钢的晶格中，导致材料变脆。氢的渗入会引起应力集中，促使不锈钢在机械应力下发生脆性断裂或损伤。

•测量误差：氢气渗透到膜片的背面，会影响膜片的应变特性，进而影响变送器的测量准确度。

2. 镀金处理的必要性

镀金处理用于减少或阻止氢气的渗透。金是一种高密度且化学性质惰性的金属，具有优异的抗渗透性能。具体原因如下：

•低渗透率：金对氢气的渗透性远低于不锈钢。这是因为金的晶格结构更为紧密且原子排列密集，能够有效阻止氢气分子通过。

•抗腐蚀性：金不会与氢气发生反应，因此能够保持其物理化学稳定性，从而在接触氢气时不会劣化或腐蚀。

•减少氢脆现象：由于金能够阻挡氢气的渗透，使得不锈钢基底不易受到氢原子的扩散侵入，从而减少或防止氢脆现象。

3. 镀金处理的作用机制

当不锈钢膜片进行镀金处理后，金层会作为物理屏障，阻止氢分子穿透至不锈钢底层。这一处理方式能够显著减少氢气的渗透，保护膜片内部的结构，维持不锈钢膜片的机械强度和弹性性能，确保压力变送器在测量氢气时能够提供稳定和准确的读数。

技术细节包括：

•镀金层的厚度：镀金层的厚度需要足够薄以不影响膜片的灵敏性，但也需要足够厚以防止氢气渗透。通常厚度范围在几微米至几十微米。

•镀金工艺：采用电镀或物理气相沉积（PVD）等技术确保金层均匀、无孔隙，以增强其抗渗透能力。

4. 应用实例与实践经验

在工业应用中，氢气广泛用于化工、能源等领域，压力变送器是关键测量设备。如果没有镀金保护，不锈钢膜片长期暴露在氢气中会逐渐失效。因此，在测量高纯氢气或含氢环境中的压力时，选用镀金膜片可以显著提高仪表的使用寿命和测量稳定性。

总结

不锈钢膜片在测量氢气时需要镀金处理，根本原因在于氢气的高渗透性和对不锈钢的潜在氢脆效应。通过在膜片上镀金，形成了抗渗透的屏障，阻止氢气分子穿透，确保设备的测量准确性和长久稳定性。