一种氧电池传感器用固体电解质及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种氧电池传感器用固体电解质的制备方法，包括以下步骤：S1)将粉体与粘结剂混合，得到混料；所述粉体包括ZrO

【技术实现步骤摘要】
一种氧电池传感器用固体电解质及其制备方法
本专利技术属于电池传感器
，尤其涉及一种氧电池传感器用固体电解质及其制备方法。
技术介绍
氧化锆固体电解质定氧传感器(氧电池传感器)直接定氧技术被列为70年代世界上钢铁冶金领域三项重大科研成果之一。目前常用的氧电池传感器为管式传感器，其核心技术在于氧电池中固体电解质。镁部分稳定氧化锆陶瓷由于其具有良好的高温离子电导率，同时满足高温抗热震要求，因此用其制作成氧浓差电池，广泛的应用于冶金行业中金属熔液的测定，可现实冶炼过程中精确的在线检测。要实现氧电池测量的精确度，必须要求固体电解质具有较高的致密度、较高的机械强度、非常好的抗热震性和较高的高温离子电导率。但目前市场上常用的固体电解质为镁部分稳定的氧化锆陶瓷由于不能较好的兼顾“高的离子电导”和“优异的抗热震性”两个关键指标，所以市场上氧电池在低氧测量时还存在着不足，主要体现在测量偏差大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种氧电池传感器用固体电解质及其制备方法，该方法制备的氧电池传感器用固体电解质可精确测量低氧。本专利技术提供了一种氧电池传感器用固体电解质的制备方法，包括以下步骤：S1)将粉体与粘结剂混合，得到混料；所述粉体包括ZrO2、MgO与Y2O3；所述ZrO2、MgO与Y2O3的摩尔比为(90～99.96)：(5～12)：(0.1～1)；S2)将所述混料成型，得到坯体；S3)将所述坯体进行排胶，得到排胶后的坯体；S4)将所述排胶后的坯体进行烧结，然后在低于烧结温度50℃～100℃时保温1～2h，冷却后，得到氧电池传感器用固体电解质。优选的，所述粘结剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯、高密度聚丙烯、硬脂酸、油酸与石蜡中的一种或多种。优选的，所述粘结剂为体积比为(12～22)：(6～11)：(6～12)：(2～5)：(50～70)的乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯或高密度聚丙烯、硬脂酸、油酸与石蜡的混合物。优选的，所述粉体与粘结剂的体积比为(35～60)：(40～65)。优选的，所述步骤S2)具体为：将所述混料进行造粒，得到造粒料；所述造粒料的粒径为1～3mm；将所述造粒料成型，得到坯体。优选的，所述步骤S3)具体为：将所述坯体先进行第一次排胶，然后进行第二次排胶，得到排胶后的坯体。优选的，所述第一次排胶的温度为200℃～350℃；所述第一次排胶的时间为48～72h；所述第二次排胶的温度为300℃～900℃；所述第二次排胶的时间为36～54h。优选的，所述烧结的温度为1650℃～1750℃；所述烧结的时间为3～10h。本专利技术还提供了一种氧电池传感器用固体电解质，由粉体与粘结剂制备而成；所述粉体包括ZrO2、MgO与Y2O3；所述ZrO2、MgO与Y2O3的摩尔比为(90～99.96)：(5～12)：(0.1～1)。本专利技术还提供了一种上述的氧电池传感器用固体电解质在低氧位测量中应用。本专利技术提供了一种氧电池传感器用固体电解质的制备方法，包括以下步骤：S1)将粉体与粘结剂混合，得到混料；所述粉体包括ZrO2、MgO与Y2O3；所述ZrO2、MgO与Y2O3的摩尔比为(90～99.96)：(5～12)：(0.1～1)；S2)将所述混料成型，得到坯体；S3)将所述坯体进行排胶，得到排胶后的坯体；S4)将所述排胶后的坯体进行烧结，然后在低于烧结温度50℃～100℃时保温1～2h，冷却后，得到氧电池传感器用固体电解质。与现有技术相比，本专利技术通过调节粉体的配方使其混合更加均匀，同时在烧结后在低于烧结温度50℃～100℃保温1～2h有助于细化晶粒，保持四方相的稳定性，提高锆管的抗热震性、离子电导率，从而可通过此固体电解质制备出高性能的氧电池材料，精确测量低氧。附图说明图1是本专利技术实施例1中制备的氧电池传感器用固体电解质在钢水中测试后显微镜观察后的断面结构图；图2是本专利技术实施例1中常规烧结工艺(即没有在低于最高烧结温度50～100℃保温1～2h)中制备的氧化锆固体电解质在钢水中测试后显微镜观察后的断面结构图；图3是本专利技术实施例1制备的氧电池传感器用固体电解质在光学显微镜下的微观组织图；图4是本专利技术实施例1中常规烧结工艺(即没有在低于最高烧结温度50～100℃保温1～2h)中制备的氧化锆固体电解质在光学显微镜下的微观组织图；图5是本专利技术实施例1中制备的氧电池传感器在低氧浓度下的第一次性能测试结果图；图6是本专利技术实施例1中制备的氧电池传感器在低氧浓度下的第二次性能测试结果图；图7是本专利技术实施例2中制备的氧电池传感器用固体电解质在钢水中测试后显微镜观察后的断面结构图；图8是本专利技术实施例2中常规烧结工艺(即没有在低于最高烧结温度50～100℃保温1～2h)中制备的氧化锆固体电解质在钢水中测试后显微镜观察后的断面结构图；图9是本专利技术实施例2制备的氧电池传感器用固体电解质在光学显微镜下的微观组织图；图10是本专利技术实施例2中常规烧结工艺(即没有在低于最高烧结温度50～100℃保温1～2h)中制备的氧化锆固体电解质在光学显微镜下的微观组织图；图11是本专利技术实施例2中制备的氧电池传感器在低氧浓度下的第一次性能测试结果图；图12是本专利技术实施例2中制备的氧电池传感器在低氧浓度下的第二次性能测试结果图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种氧电池传感器用固体电解质，由粉体与粘结剂制备而成；所述粉体包括ZrO2、MgO与Y2O3；所述ZrO2、MgO与Y2O3的摩尔比为(90～99.96)：(5～12)：(0.1～1)。本专利技术对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。所述ZrO2、MgO与Y2O3的摩尔比优选为(90～96)：(5～12)：(0.1～1)，更优选为(91～94)：(5～10)：(0.1～0.8)，再优选为(91～92)：(6～8)：(0.3～0.5)；在本专利技术提供的一些实施例中，所述ZrO2、MgO与Y2O3的摩尔比优选为92：6：0.5；在本专利技术提供的另一些实施例中，所述ZrO2、MgO与Y2O3的摩尔比优选为91：8：0.3。所述粘结剂为本领域技术人员熟知的粘结剂即可，并无特殊的限制，本专利技术中优选为乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯、高密度聚丙烯、硬脂酸、油酸与石蜡中的一种或多种，更优选为乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯或高密度聚丙烯、硬脂酸、油酸与石蜡的混合物；所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯或高密度聚丙烯、硬脂酸、油酸与石蜡的体积比优选为(12～22)：(6～11)：(6～12)：(2～5)：(50～70)，更优选为(12～18)：(6～10)：(8～12)：(2～5)：(60～70)，再优选为(12～15)：(6～10)：(8～12)：(2～5)：(64～70)，最优选为(12～15)：8：10：(2～5)：(64～70)；采用此粘结剂配方可以使混料更为均匀；在本专利技术提供的一些实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯、硬脂酸、油酸与石蜡的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧电池传感器用固体电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1)将粉体与粘结剂混合，得到混料；所述粉体包括ZrO

【技术特征摘要】
1.一种氧电池传感器用固体电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1)将粉体与粘结剂混合，得到混料；所述粉体包括ZrO2、MgO与Y2O3；所述ZrO2、MgO与Y2O3的摩尔比为(90～99.96)：(5～12)：(0.1～1)；S2)将所述混料成型，得到坯体；S3)将所述坯体进行排胶，得到排胶后的坯体；S4)将所述排胶后的坯体进行烧结，然后在低于烧结温度50℃～100℃时保温1～2h，冷却后，得到氧电池传感器用固体电解质。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯、高密度聚丙烯、硬脂酸、油酸与石蜡中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为体积比为(12～22)：(6～11)：(6～12)：(2～5)：(50～70)的乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯或高密度聚丙烯、硬脂酸、油酸与石蜡的混合物。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粉体与粘结剂的体积比为(35～60)：(40～65)。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：田陆，
申请(专利权)人：湖南镭目科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43