热老化是传感器制造中关键的稳定步骤。老化站或恒温烘箱将镍掺杂的LaFeO3传感器置于150°C下持续24小时。这种特定的热处理是强制性的，目的是去除制造副产品并将传感材料与基板在结构上键合，确保设备可靠运行。
老化过程通过消除生产中的瑕疵和化学稳定表面，将原始涂层传感器转化为可靠的设备。没有这24小时的热处理，传感器将出现附着力差和性能显著漂移的问题。
物理转变
要理解为什么不能跳过这一步，必须了解加热周期中传感器结构内部发生的物理变化。
消除残留溶剂
镍掺杂的LaFeO3最初以糊状物形式施加。这种糊状物含有溶剂，以产生涂覆所需的粘度。
老化站会驱动这些残留溶剂挥发。去除这些挥发性物质可以防止它们在之后逸出，否则会干扰传感器的基线读数和准确性。
增强结构附着力
敏感层必须有效地附着在下方的陶瓷管基板上。
在150°C下的热处理显著增强了这种附着力。这确保了传感层在传感器实际运行期间经历的快速加热和冷却循环中不会开裂、剥落或分层。
化学稳定
除了物理结构之外，老化站还处理传感材料的化学状态。
达到化学平衡
新涂覆的材料通常处于化学活性或不稳定的状态。
24小时的热暴露使材料表面达到化学平衡状态。这在传感器投入使用之前，将表面能和结构稳定在一个一致的状态。
提高重复性
如果传感器未达到化学平衡，其读数会随着材料在使用过程中自行缓慢稳定而漂移。
通过在烘箱中预先稳定传感器，可以显著提高长期稳定性。这确保了传感器具有高重复性，在相同气体浓度下随时间提供相同的读数。
理解权衡
虽然老化过程对质量至关重要，但它也给制造流程带来特定的限制。
生产瓶颈
最明显的权衡是制造吞吐量。在生产线上增加24小时的等待时间会造成严重的瓶颈，阻碍“准时”交付组件。
能源和资源成本
在150°C下运行恒温烘箱需要持续的能源输入。与可能需要更短或更低温度固化工艺的技术相比，这增加了每个传感器的单位成本。
为您的目标做出正确选择
在规划传感器制造过程时，您必须将老化站视为对质量的投资，而不仅仅是一个简单的干燥步骤。
- 如果您的主要重点是机械耐用性：确保完成完整的24小时周期，以最大限度地提高敏感层与陶瓷管之间的结合强度。
- 如果您的主要重点是测量精度：优先考虑烘箱严格的温度控制，以确保材料达到真正的化学平衡，从而实现一致的重复性。
老化站是从原始化学糊状物到精密测量仪器的基本桥梁。
总结表：
| 工艺方面 | 目的与影响 | 最终效益 |
|---|---|---|
| 热处理 | 在恒温烘箱中150°C处理24小时 | 去除制造副产品 |
| 溶剂去除 | 消除糊状物中的残留挥发物 | 防止逸出和基线漂移 |
| 附着力增强 | 将传感层键合到陶瓷基板上 | 防止开裂、剥落或分层 |
| 化学平衡 | 稳定表面能和结构 | 长期重复性和零漂移 |
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参考文献
- Fanli Meng, Zhenyu Yuan. Study of the Gas Sensing Performance of Ni-Doped Perovskite-Structured LaFeO3 Nanospheres. DOI: 10.3390/chemosensors12040065
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
