本发明专利技术公开了一种低电阻温度系数铂基合金加热板的制备方法，属于金属材料制备领域，包括：S1、将铂粉、钽粉、钯粉与有机载体混合后的粉体球磨，形成金属浆料；其中，所述铂粉的质量分数大于所述钽粉和所述钯粉的质量分数之和；S2、使所述金属浆料在基板上形成铂基合金膜层；S3、将形成铂基合金膜层的基板共烧后，得到所述铂基合金加热板。基于该制备方法，还提供了一种低电阻温度系数铂基合金加热板以及一种气体传感器。本发明专利技术制备的低电阻温度系数铂基合金加热板能够满足工作温度在室温至800℃温度变化范围内的加热应用，在相关条件下，电阻温度系数可低于1000ppm。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料制备领域，更具体地，涉及一种低电阻温度系数铂基合金加热板的制备方法。
技术介绍
1、气体传感器在改善空气质量、污染物监测方面具有重要作用。其中，气体传感器的一个重要组成部分是电阻式加热元件，用于将传感器的活动区加热到指定工作温度。在高温下，铂基材料具有较高的电阻温度系数，一般应用于温度传感器中。与传统钨、镍铬合金等电热材料相比，铂基材料良好的耐高温氧化性能、宽温度范围、耐腐蚀、耐氧化等优点，使其可以应用在气体传感器领域中。因此，如何降低铂基材料的电阻温度系数是关键。
2、现有技术中，有公开一种低电阻温度系数镍铬硅薄膜的制备方法，通过在传统电热镍铬合金材料中加入硅元素制备成薄膜电阻，优化气压和退火工艺将镍铬材料的电阻温度系数降低；这种方法存在；并且由于铂与硅材料形成固溶体的含量较少，固溶程度较低，因此，这种方法并不适用降低铂基合金材料的电阻温度系数，并且由于镍铬加热温度范围较窄，这种方法也存在加热效率低的问题。还有相关研究中采用了铂铑合金磁控溅射制备低电阻温度系数铂基合金加热板，可以将电阻温度系数显著降低为2000ppm左右，但磁控溅射铂铑合金工艺价格昂贵，流程复杂，不利于持续化生产。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种低电阻温度系数铂基合金加热板的制备方法，其目的在于降低铂基合金材料的电阻温度系数。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的第一方面，提供了一种低电阻温度系数铂基合金加热板的制备方法，包括：</p>3、s1、将铂粉、钽粉、钯粉与有机载体混合后的粉体球磨，形成金属浆料；其中，所述铂粉的质量分数大于所述钽粉和所述钯粉的质量分数之和；
4、s2、使所述金属浆料在基板上形成铂基合金膜层；
5、s3、将形成铂基合金膜层的基板共烧后，得到所述铂基合金加热板。
6、进一步地，s1中，所述铂粉、所述钽粉及所述钯粉的质量之比为(80-85)：(10-15)：(5-10)。
7、进一步地，s3中，共烧温度为1200℃-1450℃。
8、进一步地，所述铂粉、所述钽粉及所述钯粉的质量之比为85：10：5，所述共烧温度为1300℃。
9、进一步地，s2中，采用丝网印刷工艺，将所述金属浆料丝网印刷于所述基板上，使所述金属浆料在基板上形成铂基合金膜层。
10、进一步地，s2中，所述基板为热压层叠后的氧化铝板。
11、进一步地，s1中，混合后的粉体还包括玻璃粉。
12、进一步地，s3中，将形成铂基合金膜层的基板共烧之前，还包括：在所述铂基合金膜层上制备隔离层。
13、按照本专利技术的第二方面，提供了一种如第一方面任意一项所述的制备方法制备得到的低电阻温度系数铂基合金加热板。
14、按照本专利技术的第三方面，提供了一种气体传感器，包括低电阻温度系数铂基合金加热板；所述低电阻温度系数铂基合金加热板通过第一方面任意一项所述的制备方法制备得到；
15、或所述低电阻温度系数铂基合金加热板为第二方面所述的低电阻温度系数铂基合金加热板。
16、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
17、(1)本专利技术的低电阻温度系数铂基合金加热板的制备方法，在高温烧结下，铂作为溶剂，钽和钯作为溶质原子，钽与钯进入铂晶体结构中使铂晶格发生畸变，引入附加电阻率；并且，钯与铂能够形成无限固溶体，再通过钽的加入，进一步加大了铂晶格畸变，引入更大的附加电阻率，从而降低铂基合金的电阻温度系数。
18、同时，与贵金属相比，钽具有相对较低的成本，较好的耐化学性能以及具有较高的熔点，在降低成本的同时能够较好的应用在高温环境中；并且在高温下钽能够抑制铂的扩散，可以提升高温下电阻的寿命；钽的热膨胀系数与铂较为接近，能够提升成膜后的铂基合金膜层的质量。
19、(2)作为优选，在铂粉、钽粉、钯粉设定的配比下，能够获得电阻温度系数≤1000ppm的低电阻温度系数铂基合金，并同时兼顾了钯金属成本较高的问题。
20、(3)作为优选，在设定的共烧温度下，能够获得电阻温度系数在800ppm-1660ppm的低电阻温度系数铂基合金。
21、(4)作为优选，当铂粉、钽粉、钯粉的质量分数配比为85：10：5，共烧温度为1300℃时，能够获得电阻温度系数为800ppm的低电阻温度系数铂基合金。
22、(5)作为优选，本专利技术通过丝印共烧的方式制备低电阻温度系数铂基合金加热板，适合大批量制备，无需像磁控溅射需要昂贵且复杂的工艺。
23、(6)作为优选，采用热压层叠-丝网印刷-共烧工艺，将热压后的氧化铝作为基板，热压层叠后的氧化铝板与金属板适配程度高，通过热压将多层氧化铝板之间的空气完全排出，丝网印刷后的浆料与氧化铝板共烧，基板与金属浆料的收缩曲线一致，且金属颗粒之间连接较为紧密，形成连续的导电体，进一步提升成膜后的铂基合金膜层的质量。
24、(7)作为优选，考虑到铂基合金材料的电阻中，小丘状岛屿、膜-基板分层、表面开裂、空隙和晶粒粗化最终都会导致不均匀的膜形态和电特性变化，在高温下晶粒粗化和小丘的形成是破坏铂网络的关键，本专利技术在制备工艺中加入了玻璃粉在烧结过程中连接三种金属，在高温烧结下，可以控制膜中金属晶粒的尺寸，减少粒子的团聚，抑制铂粒子高温下向氧化铝层扩散，电阻温度系数不会随着电阻自热和环境温度的变化而产生变动，提高了加热板的稳定性和精度。
25、(8)进一步地，基于本专利技术中制备得到的低电阻温度系数铂基合金加热板得到的气体传感器，在铂基材料低电阻温度系数下，具有较高的稳定性和精度。
26、总而言之，本专利技术制备的低电阻温度系数铂基合金加热板能够满足工作温度在室温至800℃温度变化范围内的加热应用，在相关条件下，电阻温度系数可低于1000ppm。
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【技术保护点】
1.一种低电阻温度系数铂基合金加热板的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述铂粉、所述钽粉及所述钯粉的质量之比为(80-85)：(10-15)：(5-10)。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，S3中，共烧温度为1200℃-1450℃。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铂粉、所述钽粉及所述钯粉的质量之比为85：10：5，所述共烧温度为1300℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，采用丝网印刷工艺，将所述金属浆料丝网印刷于所述基板上，使所述金属浆料在基板上形成铂基合金膜层。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述基板为热压层叠后的氧化铝板。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，混合后的粉体还包括玻璃粉。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S3中，将形成铂基合金膜层的基板共烧之前，还包括：在所述铂基合金膜层上制备隔离层。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的制备方法制备得到的低电阻温度系数铂基合金加热板。
10.一种气体传感器，其特征在于，包括低电阻温度系数铂基合金加热板；所述低电阻温度系数铂基合金加热板通过权利要求1-8任意一项所述的制备方法制备得到；
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【技术特征摘要】
1.一种低电阻温度系数铂基合金加热板的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1中，所述铂粉、所述钽粉及所述钯粉的质量之比为(80-85)：(10-15)：(5-10)。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，s3中，共烧温度为1200℃-1450℃。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铂粉、所述钽粉及所述钯粉的质量之比为85：10：5，所述共烧温度为1300℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中，采用丝网印刷工艺，将所述金属浆料丝网印刷于所述基板上，使所述金属浆料在基板上形成...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯中，傅邱云，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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