[發明專利]濕敏電阻器及其制備方法

無效

• 申請號: 91105898.2
• 申請日: 1991-08-27
• 公開（公告）號: CN1024232C
• 公開（公告）日: 1994-04-13
• 發明（設計）人: 楊繼材;曹繩全
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: H01C7/00
• 分類號: H01C7/00;G01N27/12
• 代理公司: 核工業專利法律事務所
• 代理人: 張水梯,石俊

本發明涉及一種用于測量場所濕度，進行超濕或低濕預報的濕敏電阻器及其制備方法。

目前，用于測量濕度的器件除一般常用的干濕泡濕度計、毛發濕度計外，還有電阻式濕敏元件，如日本專利“昭57-184203”公開了一種濕度傳感器，其感濕層材料的配方是ZnO為30-69.95MOl%、Cr₂O₃為29.95～50Mol%、V₂O₅為0.05～10Mol%、Na₂O為0.05～10Mol%，其制備方法是將上述氧化物按配比稱重混合、攪拌均勻后在壓力為100～1200Kg/cm²下壓制成片，再在1000℃～1400℃溫度下燒結制成。其缺點是制備中需用壓力機設備進行預壓制，而且燒結溫度要求高于1000℃，因此生產工藝復雜，工藝條件要求高，生產成本高。

本發明的目的是提供一種生產工藝簡單、燒結溫度低、成品性能好的濕敏電阻器及其制備方法。

本發明是這樣實現的：一種在具有金電極的陶瓷基體表面涂有感濕層的濕敏電阻器，其感濕層是以分析純硅為主體，加入過氧化鈉、氧化鉻和三氧化二鎳組成的燒結體。感濕層材料的配方是分析純Si為55～95Mol%、Na₂O₂為0.1～30Mol%、CrO₃為0.1～25Mol%、Ni₂O₃為0.1～15Mol%。

本發明所說的濕敏電阻器的制備方法是采用稀漿涂層燒結工藝，將上述的感濕層材料按配方稱重配制后用無水酒精為稀釋劑磨成稀漿，均勻涂敷在有金電極的陶瓷基體表面，以100℃/小時的升溫速率在500℃～750℃溫度下燒結0.5～6小時后自然冷卻到室溫。

為使研磨得到的稀漿狀感濕層材料具有合適的粘性便于涂敷，使經燒結后的感濕層具有較低的電阻，且又有一定的強度，可在感濕層配料中加進15～30wt%的丙三醇（甘油）作粘接劑，加2-6wt%的丹寧酸作助孔劑進行研磨，所加的無水酒精的量以能形成稀漿狀即可。感濕層材料的涂層厚度一般為50～200μm。涂層在空氣中涼干后，將元件置于烘箱內在90℃溫度下烘烤1～6小時，再進行高溫燒結。

為提高產品的長期穩定性能，可將燒結好的元件進行老化處理，即將燒結好的濕敏元件置于95℃蒸汽中蒸煮30分鐘或在相對濕度為60～70%RH下通過1～2V的交流電壓48小時。

與現有技術相比，本發明的顯著優點是將感濕層材料研磨成稀漿狀物，并采用涂層燒結工藝，中間省去了壓片工序及其所需的壓力機設備，而且燒結溫度低，所以制備工藝簡單、工藝條件要求低，大大降低了生產成本。而且以分析純Si為骨架材料，加入Na₂O₂提高感濕層與陶瓷基體之間的結合強度，加入CrO₃能產生Cr離子而提高了感濕層的導電能力，加入Ni₂O₃又降低低濕度時元件的電阻，從而提高了元件從30%～95%RH范圍內的穩定性。

現結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細描述：

圖1是濕敏電阻器結構示意圖;

圖2是濕敏電阻器環境濕度與電阻值關系示意圖;

圖3為濕敏電阻器電阻值隨環境溫濕度變化示意圖;

圖4為濕敏電阻器響應時間和除濕時間關系示意圖。

如圖1所示，一種濕敏電阻器包括兩端鍍有彼此分離的梳齒狀金電極5的陶瓷管4和涂敷在陶瓷管4和梳齒狀金電極5表面的感濕層3，陶瓷管4的兩端的金電極5設有導電端帽2，端帽2上釬焊有電極引線1，陶瓷管尺寸為φ4×8。感濕層3是以分析純Si為主體，加入Na₂O₂、CrO₃和Ni₂O₂組成的燒結體。感濕層材料的配方、燒結溫度及測得的相對濕度與電阻值關系如表1和表2所示。（表見文后）

上述四個樣品加入丙三醇（甘油）分別為18wt%、20wt%、24wt%、27wt%作粘接劑;加入丹寧酸分別為6wt%、5wt%、4wt%、3wt%作助孔劑;感濕層材料涂層厚度分別為80μm、120μm、150μm、180μm;烘烤時間分別為2小時，3小時，4小時，5小時，燒結時間分別為45分鐘，2小時，4小時，5小時，濕敏元件老化處理方法，樣品1和2燒結好后置于95℃蒸汽中蒸煮30分鐘，樣品3和4燒結好后通以1-2V交流電壓48小時。