压阻式压力传感器的芯片通常被一层不锈钢膜片包围。不锈钢应用在很多的测量仪器壳体上,但是如果与氢发生接触,这种物质就会变得脆弱,从而破裂。

氢脆不仅影响不锈钢也会影响其它的金属。这也是为什么在氢气应用中只能采用钛金属。

什么是脆变?

氢脆通常表现为应力作用下的延迟断裂现象。延迟断裂指的是材料承受的应力低于静载断裂强度,经过一段时间后发生的断裂。根据它的类型呢,不锈钢变形超过25%,没有这种能力的材料称之为脆性材料。

但是延性材料也会变得脆弱。当这种材料的脆化是氢吸收的结果,这就被称为氢脆。

氢脆发生在氢原子扩散到物质的时候。氢脆的前提条件通常是氢腐蚀。

氢腐蚀也称之为酸腐蚀,通常发生在缺氧和金属接触到水的时候。这个氧化还原反应的最终产物是纯氢,然后使得金属氧化。金属以离子的方式进入溶液,使材料被均匀地降解。

由于氢原子大小只有0.1纳米,这种氧化还原反应释放出的氢会扩散到不锈钢中。氢作为原子间质直接占据材料的金属晶格。这里的晶格会增加吸收能力。这就导致了材料的化学疲劳,最终即使是在低负荷的时候,产生内部到外部的裂缝。

氢和压力传感器

由于它的密度很小,氢不仅能穿透物质,而且能完全渗入。因此可能会发生物质的脆化。 压阻式压力传感器的金属膜片非常薄,膜片越薄,传感器就越灵敏和精准。如果氢渗入并穿透膜片,它能够与传感器芯片周围的转移流体发生反应。因此,由于氢的吸附作用,测量电桥的计量性能发生了变化。与此同时,由于这些沉积物也可能会产生压力增加。,从而使得传感器膜片变形,最终完全破坏。

除了使用较厚但不是很精确的膜片外,使用金基合金可大大改善这种情况。更多信息请点击这里。