[其他]稀土高温热敏电阻的制造

说明书

本发明属于测温和控温用高温热敏电阻的制造配方与工艺。

氧化物热敏电阻多数是由两种以上Cr、Mg、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等的氧化物混合烧结制成，由于在较高温度下易产生分解，因此不适于高温（500℃以上）使用。

福特汽车公司（美国专利申请，05、12、77、US、857498）介绍了由过渡金属元素（如Fe）、稀土元素或钇，氧组成的热敏电阻，其中详细描述的PrFeO₃热敏电阻作为TiO₂氧传感器的温度补偿器用在汽车内燃机燃料反馈控制系统中。该申请中提到的RFeO₃（R是稀土元素或钇）类热敏电阻除PrFeO₃之外，均无实例介绍，更没有给出作为温度传感器的主要热敏电阻参数。

本发明采用Er₂O₃和Fe₂O₃为原料制成E₁FeO₃热敏电阻，经石英管封装的器件，可适用于500-900℃温度的测量和控制。

RFeO₃化合物作为热敏电阻材料，在logR与1/T关系中往往存在折点，我们观察到随稀土原子序数的增加，该折点逐渐减小，对于本发明中提到的ErFeO₃，在500-900℃范围内观察不到logR与1/T关系中的折点，因此ErFeO₃作500℃-900℃温区使用的高温热敏电阻材料是适宜的。

本发明ErFeO₃热敏电阻的制造工艺如下：将原料Fe₂O₃和Er₂O₃分别在100-200℃和800-900℃下烘干;按Fe₂O₃∶Er₂O₃＝1∶1称料;混匀;在1300-1350℃下予烧5-6小时，予烧料研细调匀以2%浓度的聚乙烯醇调至糊状;在平行的细铂丝间将糊料点制成珠（直径1.0-1.2mm）;阴干24小时;1350℃烧结4小时后自然冷却。

将上述制得的热敏电阻元件封装在石英管中并用毛细石英管绝缘引线，外引线为杜美丝，它与热敏电阻冷端接线柱相焊，所得热敏电阻在950℃下老化240小时测试各种参数如下：

1.适用温区：500-900℃

2.标称阻值：R₅₀₀＝6×10⁴-1×10⁵Ω

R₉₀₀＝200-600Ω

3.温度系数：α500＝-2.0%/℃

α900＝-0.9%/℃

4.材料常数：B＝12000-12500°K

5.测量电流：＜100μA

6.稳定性：900℃考验1000小时，电阻值飘移不超过4%

7.温度再现性：900℃至室温的冷热冲击试验下，电阻值偏差均不超过4%。

本发明的热敏电阻不仅可以制成珠状而且可以制成或封装成所需要的各种形状。

本发明的实施例：

将Fe₂O₃和Er₂O₃分别在200℃和900℃下烘干，称取Fe₂O₃0.2945克，Er₂O₃0.7055g置两种化合物于玛瑙研钵中研细混匀，研好的混合物放在刚玉坩埚中在硅碳棒炉内1300℃予烧6小时，将予烧后已生成ErFeO₃的烧结物再次充分研细，加入适量浓度为2%的聚乙烯醇调至糊状，将此糊状物在两条拉直的平行铂丝间点制成珠体（铂丝直径为0.1mm，丝间距为0.3mm，珠间距为10-12mm，珠体直径为1.0-1.2mm）。成型后的珠体阴干24小时，然后置于刚玉舟中在二硅化钼炉中1350℃烧结4小时，自然冷却后即得ErFeO₃热敏电阻元件。

将热敏电阻元件封装在石英管中（直径为5-6mm，长300-350mm）并用毛细管绝缘引线，外引线为杜美丝，并与热敏电阻器冷端接线柱焊接。将所得热敏电阻器于950℃下老化240小时然后测试各种参数。