[其他]一种湿度敏感多孔陶瓷材料

说明书

本发明是一种阻值随相对湿度变化而变化的电阻式湿敏元件。此元件可用于测量物理系统的相对湿度，其一种电子传感器。

目前电阻式湿敏元件使用的感湿体主要是：（1）氯化锂;（2）Fe₃O₄厚膜型;（3）MgCr₂O₄-TiO₂，TiO₂-V₂O₃，Ca₁₀（PO₄）_5〉·（OH）₂等烧结体。氯化锂湿敏元件的湿阻特性呈直线变化，灵敏度也较高，但其抗污染能力差，响应时间长，体积大，寿命短，不能在高温下工作。MgCr₂O₄-TiO₂陶瓷湿敏元件，具有测量范围宽，响应时间短，能在高温下工作的优点，但是容易老化，需要定时热清洗，因此不能在闭环控制系统中长时间的使用，并且低湿时的电阻值很高（10⁷～10⁸Ω这给二次仪表使用带来困难。为了解决上述湿敏元件存在的问题，日本东芝公司研制出了H104型及H104C型湿敏元件，其感湿体分别为：ZnCr₂O₄-LiZnVO₄，ZnCr₂O₄-V-Zn-Li-Cu-O，这种陶瓷湿敏元件的性能良好，并且已经商品化，居世界先进水平。但几个重要指标仍存在着明显的不足。

如：响应时间长：10→90%RH，90→10%RH

均为2分钟

测量精度差：±5%RH-±10%RH

温度系数较大：1%RH/℃

〔注：对比文件，东芝lt″I-（37卷1号）昭和57年及

东芝lt″I-（39卷8号）昭和59年〕

而本发明对比H104型陶瓷湿敏元件在性能方面有很大的改进。本发明的元件抗老化性能好，不用热清洗，能长期使用，响应时间短，温度系数小，测量精度高。

其主要性能指标为：

响应时间：50～90%RH20秒

90～50%RH40秒

测量精度：≤4%RH

温度系数：0.3%RH/C°

湿-阻特性（负指数特性）：

10%RH-98%RH

3×10⁶Ω-3×10³Ω

本发明的湿敏元件的配比范围为：

ZnCr₂O₄40-98.8mol%

LiZnVO₄10-0.1mol%

Y₂O₃ 10-0.1mol%

SnO₂40-1mol%

它的制造工艺过程为：

1.首先按化学配比分别配制ZnCr₂O₄，LiZnVO₄，然后按一定的比例将LiZnVO₄，Y₂O₃ ，SnO₂掺入ZnCr₂O₄中。

2.将备好的原料进行24小时湿式球磨。

3.将球磨好的原料在800～900℃下预烧1～2小时。

4.将预烧好的原料过筛，加适量粘合剂，采用轧膜成型，制成4×4×0.25mm³或12×15×0.25mm³的薄片，此工艺便于成批生产。

5.将成型好的片子在900～1400℃下烧结1～5小时。

6.涂布RuO₂电极或蒸叉指金电极。

7.最后上电极引线。

这样就制成了湿敏元件。

从上述可知感湿体是采用常规的陶瓷材料制造工艺。由于感湿体是通过高温烧结而成的烧结体，所以热性能稳定，抗老化性能好，制造成品率也很高。

以下为几个配方实例：

试料：组份（mol%）