專利名稱：氧化物陶瓷膜濕敏元件的制造工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是以新型氧化物陶瓷膜濕敏材料制成的電阻值隨相對溫度變化而變化的濕敏元件。
當前，國內外被廣泛應用的濕敏元件，主要有高分子和陶瓷兩大類。高分子膜濕敏元件雖然響應快和精度高，但因其壽命短，不能在高污染的環(huán)境中工作，即使在使用溫度為60℃以下的環(huán)境中使用，仍需對其元件進行溫度修正;而陶瓷濕敏元件，雖然感濕范圍寬，耐熱性和耐腐蝕性都好，但是無論薄膜、厚膜或體型陶瓷濕敏元件，均存在穩(wěn)定性、重復性和一致性不好、溫度系數(shù)大等問題。如多孔氧化鋁薄膜濕敏元件和Fe3O4涂復厚膜元件，均存在上述弱點。(見特愿昭56-155962，1989年首屆全國敏感元件與傳感器學術會議論文H-01)本發(fā)明的目的在于以結構和表面狀態(tài)為特征的新的氧化物陶瓷材料制成穩(wěn)定性高、重復性和一致性好，既耐高溫又溫度系數(shù)小的新型濕敏元件。
本發(fā)明的主要技術特征是將百分含量為5～95%的新型感濕材料、0.1～20%的添加劑、0.1～10%的粘結劑和余量的蒸餾水混合配制成濕敏功能材料漿料，然后用這種漿料涂復在預先制備好的梳型電極基片上，待基片上的感濕膜烘干、熱處理(100℃～700℃)、老化和封裝、檢測標定后，即為新型氧化物陶瓷膜濕敏元件。
上述技術方案中的新型感濕材料可以為下列物質中的一種或多種混合使用鎂鈉鐵閃石石棉，其化學式為Na(Mg、Fe2+)4、Fe3+〔Si4O11〕2(OH)2及其類質同象體;蒙脫石，其化學式為(Ae，Mg)2〔Si4O10〕(OH)2·nH2O及其類質同象體;蛇紋石，其化學式為Mg6〔Si4O10〕(OH)8及其類質同象體;海泡石(包括α-海泡石、β-海泡石)，化學式為Mg8H6〔Si12O30〕(OH)10·6H2O及其類質同象體。
上述技術方案中的添加劑可以為有機硅、皂土、云母、沸石、二氧化鈦、碳、金屬氯化物和稀土鹵化物等任意一種或二種物質。
上述技術方案中的粘結劑可以為硅酸鹽、磷酸鹽、硅溶膠等無機粘結劑和聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、乙基纖維素、聚酰亞胺等有機粘結劑。在漿料的組成中，粘結劑可以為上述物質一種或二種混合物。
上述技術方案中的梳型電極基片為氧化鋁陶瓷片，或耐熱玻璃片，或石英片和硅片;梳型電極材料可以為二氧化釕、金或鉑-鈀合金;梳型電極的制作技術為絲網(wǎng)印刷或真空蒸鍍再光刻。


。附圖一為本發(fā)明的濕敏元件外觀示意圖。其中的標號表明1-感濕膜、2-基片、3-引線、4-梳型電極。附圖二至四為本發(fā)明的元件特性圖。其中圖二為感濕特性(橫坐標為RH%、縱坐標為阻抗logR值);圖三為響應時間曲線圖(橫坐標為時間、縱坐標為阻抗)在27℃、30%～80%RH條件下1-升濕，2-降濕。圖四為頻率特性圖(橫坐標為頻率，縱坐標為阻抗)，1-33%RH，2-53%RH，3-92%RH。
本發(fā)明的優(yōu)點是1)耐高溫，在蒸汽中蒸煮四小時，感濕性能不降低，在20℃、40℃、60℃和80℃溫度下，進行升降濕標定，其logR-RH%特性曲線基本重合，溫度系數(shù)很小，濕滯也很小;
2)測濕范圍廣，10～97%RH，阻抗為103～107Ω，不結露;
3)logR-RH%感濕特性呈線性，靈敏度高;
4)穩(wěn)定性高，重復性和一致性好，長期使用，電阻值和感濕特性變化很少;
5)響應時間短，30%R至80%RH小于5秒;
6)抗粘污，不要加熱清洗;
7)制造方法簡便、成本低。
實例1將20%的蒙脫石(粒度為0.01～10微米)，3%的沸石，2%的皂土，5%的二氧化鈦，10%的硅溶膠，加入60%的蒸餾水，進行充分混合，制成濕敏功能材料漿料，涂復在印有二氧化釕電極的氧化鋁陶瓷基片上，形成感濕膜，然后將膜進行烘干，在600℃左右的溫度下，進行熱處理，再經(jīng)過老化，封裝，檢測標定，即制成了感濕性能好的濕敏元件，如圖2所示。
實例2將15%的蒙脫石和5%鎂鈉鐵閃石石棉，5%的云母，3%的輕土氯化物，5%的二氧化鈦，2%的皂土，3%的硅溶膠，2%的硅酸鉀和60%的蒸餾水，進行充分攪拌混合，制成濕敏材料漿料，噴涂在預先制有金的梳型電極的氧化鋁陶瓷基片上，形成感濕膜，烘干后在低于500℃左右的溫度下，進行熱處理，然后老化、封裝、檢測標定，即制成了感濕性能好的濕敏元件如圖2所示。
權利要求
1.一種涉及電阻值隨相對濕度變化而變化的氧化物陶瓷膜濕敏元件，其特征在于由百分含量為5～95%的新型感濕材料，0.1～20%添加劑、0.1～10%的粘結劑和余量的蒸餾水混合配制成濕敏功能材料漿料，將這種漿料涂復在梳型電極基片上，經(jīng)烘干、熱處理、老化和檢測標定，即為本發(fā)明的濕敏元件。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型感濕材料，其特征在于可以為下列物質中的任意一種或二種鎂鈉鐵閃石石棉，化學式為Na3(Mg，F(xiàn)e2+)4Fe3+〔Si4O11〕2(OH)2及其類質同象體;蒙脫石，化學式為(Al，Mg)2〔Si4O10〕(OH)2·nH2O及其類質同象體;蛇紋石，化學式為Mg6〔Si4O10〕(OH)8及其類質同象體;海泡石(包括α-海泡石，β-海泡石)化學式為Mg8H6〔Si12O30〕(OH)10·6H2O及其類質同象體。
3.根據(jù)權利要求1所述的添加劑，其特征在于可以為皂土、有機硅、云母、沸石、二氧化鈦、碳、金屬氯化物和稀土鹵化物中任意一種或二種。
4.根據(jù)權利要求1所述的粘結劑，其特征在于可以為硅酸鹽、磷酸鹽、硅熔膠等無機粘結劑和聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、乙基纖維素、聚酰亞胺等有機粘結劑。
5.根據(jù)權利要求1所述的梳型電極基片，其特征在于電極基片可以為氧化鋁、耐熱玻璃片、石英片、硅片。
6.根據(jù)權利要求5所述的梳型電極基片，其特征在于梳型電極材料可以為二氧化釕、或金、或鉑-鈀合金。
7.根據(jù)權利要求5所述的梳型電極基片，其特征在于電極的制作方法可以為絲網(wǎng)印刷，或真空蒸鍍金、再光刻。
8.根據(jù)權利要求1所述的濕敏元件，其特征在于熱處理的溫度為100～700℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是新型氧化物陶瓷膜濕敏材料制成的濕敏元件。其主要特征是以Mg、Ae、Fe、Ti等層狀或鏈層結構的硅酸鹽氧化物陶瓷，加入適當?shù)奶砑觿┒渲瞥蓾衩艄δ懿牧蠞{，涂復于梳形電極基片上，經(jīng)熱處理后的該濕敏元件，在0～100％RH范圍內，靈敏度高，感濕特征、穩(wěn)定性、響應性、重復性均好，耐高溫，制造方便及成本低?？蓮V泛地運用于高溫和常溫環(huán)境下對濕度精確測量和控制。
文檔編號H01C7/00GK1053706SQ90105409
公開日1991年8月7日 申請日期1990年1月23日 優(yōu)先權日1990年1月23日
發(fā)明者佘月娥, 錢耀淞, 姜白玉, 趙惕平, 黃玲玲 申請人:冶金工業(yè)部長沙礦冶研究院