[发明专利]湿敏电阻器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于测量场所湿度，进行超湿或低湿预报的湿敏电阻器及其制备方法。

目前，用于测量湿度的器件除一般常用的干湿泡湿度计、毛发湿度计外，还有电阻式湿敏元件，如日本专利“昭57-184203”公开了一种湿度传感器，其感湿层材料的配方是ZnO为30-69.95MOl%、Cr₂O₃为29.95～50Mol%、V₂O₅为0.05～10Mol%、Na₂O为0.05～10Mol%，其制备方法是将上述氧化物按配比称重混合、搅拌均匀后在压力为100～1200Kg/cm²下压制成片，再在1000℃～1400℃温度下烧结制成。其缺点是制备中需用压力机设备进行预压制，而且烧结温度要求高于1000℃，因此生产工艺复杂，工艺条件要求高，生产成本高。

本发明的目的是提供一种生产工艺简单、烧结温度低、成品性能好的湿敏电阻器及其制备方法。

本发明是这样实现的：一种在具有金电极的陶瓷基体表面涂有感湿层的湿敏电阻器，其感湿层是以分析纯硅为主体，加入过氧化钠、氧化铬和三氧化二镍组成的烧结体。感湿层材料的配方是分析纯Si为55～95Mol%、Na₂O₂为0.1～30Mol%、CrO₃为0.1～25Mol%、Ni₂O₃为0.1～15Mol%。

本发明所说的湿敏电阻器的制备方法是采用稀浆涂层烧结工艺，将上述的感湿层材料按配方称重配制后用无水酒精为稀释剂磨成稀浆，均匀涂敷在有金电极的陶瓷基体表面，以100℃/小时的升温速率在500℃～750℃温度下烧结0.5～6小时后自然冷却到室温。

为使研磨得到的稀浆状感湿层材料具有合适的粘性便于涂敷，使经烧结后的感湿层具有较低的电阻，且又有一定的强度，可在感湿层配料中加进15～30wt%的丙三醇（甘油）作粘接剂，加2-6wt%的丹宁酸作助孔剂进行研磨，所加的无水酒精的量以能形成稀浆状即可。感湿层材料的涂层厚度一般为50～200μm。涂层在空气中凉干后，将元件置于烘箱内在90℃温度下烘烤1～6小时，再进行高温烧结。

为提高产品的长期稳定性能，可将烧结好的元件进行老化处理，即将烧结好的湿敏元件置于95℃蒸汽中蒸煮30分钟或在相对湿度为60～70%RH下通过1～2V的交流电压48小时。

与现有技术相比，本发明的显著优点是将感湿层材料研磨成稀浆状物，并采用涂层烧结工艺，中间省去了压片工序及其所需的压力机设备，而且烧结温度低，所以制备工艺简单、工艺条件要求低，大大降低了生产成本。而且以分析纯Si为骨架材料，加入Na₂O₂提高感湿层与陶瓷基体之间的结合强度，加入CrO₃能产生Cr离子而提高了感湿层的导电能力，加入Ni₂O₃又降低低湿度时元件的电阻，从而提高了元件从30%～95%RH范围内的稳定性。

现结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述：

图1是湿敏电阻器结构示意图;

图2是湿敏电阻器环境湿度与电阻值关系示意图;

图3为湿敏电阻器电阻值随环境温湿度变化示意图;

图4为湿敏电阻器响应时间和除湿时间关系示意图。

如图1所示，一种湿敏电阻器包括两端镀有彼此分离的梳齿状金电极5的陶瓷管4和涂敷在陶瓷管4和梳齿状金电极5表面的感湿层3，陶瓷管4的两端的金电极5设有导电端帽2，端帽2上钎焊有电极引线1，陶瓷管尺寸为φ4×8。感湿层3是以分析纯Si为主体，加入Na₂O₂、CrO₃和Ni₂O₂组成的烧结体。感湿层材料的配方、烧结温度及测得的相对湿度与电阻值关系如表1和表2所示。（表见文后）

上述四个样品加入丙三醇（甘油）分别为18wt%、20wt%、24wt%、27wt%作粘接剂;加入丹宁酸分别为6wt%、5wt%、4wt%、3wt%作助孔剂;感湿层材料涂层厚度分别为80μm、120μm、150μm、180μm;烘烤时间分别为2小时，3小时，4小时，5小时，烧结时间分别为45分钟，2小时，4小时，5小时，湿敏元件老化处理方法，样品1和2烧结好后置于95℃蒸汽中蒸煮30分钟，样品3和4烧结好后通以1-2V交流电压48小时。