一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法技术

本发明专利技术涉及涂层制备技术领域，一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，包括A、准备原料：准备固体颗粒材料和添加剂；B、制备浆料：将微米级的陶瓷颗粒、金属微粉、玻璃微粉、分散剂、粘结剂和无水乙醇溶剂通过球磨机球磨混合均匀，配置成具有粘度范围在515

【技术实现步骤摘要】
一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法


[0001]本专利技术涉及涂层制备
，尤其是一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会工业化的发展，汽车产量和保有量持续增加的同时也不可避免地带来了大气污染问题。汽车尾气排放目前已经逐渐成为城市空气污染的主要来源，尤其是近年来在比较发达的大城市，汽车尾气污染的问题尤为突出。汽车尾气中包含很多大气污染物质，主要含有氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、二氧化碳及炭黑、焦油、重金属等颗粒物。在解决汽车尾气污染的诸多方案中，基于二氧化锆的氧传感器已成为汽车尾气控制的重要技术。汽车氧传感器是利用陶瓷敏感元件对排气管道内的氧电势进行测量，再计算出相应的氧浓度，达到监测和控制发动机中燃烧空燃比的目的，从而有效降低汽车尾气污染物的排放。汽车尾气的排放水平主要与发动机原始排放水平及尾气后处理有关，其中发动机原始排放水平主要由发动机本体结构例如燃烧室设计，压缩比定义以及发动机排放控制等因素决定。发动机排放控制包括冷启动控制、点火控制、怠速控制及空燃比控制等手段，在冷启动阶段汽车的尾气污染物排放是其它阶段的数倍之多，因此，对于发动机冷启动阶段的燃烧优化与排放控制尤其重要。
[0003]目前主流氧传感器的核心元件是氧化锆陶基片，由于氧化锆电解质只有在高温下才具有传导氧离子的能力，通常采用在氧传感器内部布置加热电路，使得在发动机启动后，通过加热电路使得氧传感器尽快达到工作温度，进入闭环控制。目前，通过加热电路加热，可以使氧传感器陶瓷基片在数秒内升至工作温度，但发动机在启动过程中，燃油的燃烧会产生大量的水蒸气，当遇到冷的氧传感器金属保护套时会产生冷凝水，在汽车尾气管震动和尾气高速流动的双重作用下，产生的冷凝水有可能会被带到在高温下工作的氧传感器基片上。处于高温状态的氧传感器基片一旦遇到冷凝水超过2 μL，便会产生微裂纹，继而导致氧传感器失效。传统方式是在氧传感器的使用中进行露点保护，以避免汽车冷启动过程中尾气产生的冷凝水使氧传感器失效。基本原理是在尾气容易产生冷凝水的阶段（60 o
C）以内，限制氧传感器基片的温度在350 o
C以内。通常氧传感器在升温过程中需要20
‑
30秒的时间过露点，之后才可以对氧传感器进行全功率加热至正常工作温度范围，而这一阶段通常只需要3
‑
4秒的时间，随后进入发动机闭环控制。而在前面30
‑
40秒的时间，汽车空燃比处于开环控制，大量的尾气污染物也在这一阶段产生。因此取消汽车冷启动阶段的露点保护，缩短开环控制时间，可显著降低汽车的尾气污染。

技术实现思路

[0004]为了克服上述不足，提供一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、准备原料：准备微米级的陶瓷颗粒、金属微粉、玻璃微粉和造孔剂作为固体颗粒材料；准备分散剂、粘结剂和无水乙醇溶剂作为添加剂；B、制备浆料：将微米级的陶瓷颗粒、金属微粉、玻璃微粉、分散剂、粘结剂和无水乙醇溶剂通过球磨机球磨混合均匀，配置成具有粘度范围在515
‑
1313mpa.s之间稳定浆料；C、造孔：向浆料中加入造孔剂，使用搅拌脱泡混料机混匀浆料；D、涂覆涂层：将步骤C得到的浆料，利用旋涂、喷涂或浸渍提拉涂覆到氧传感器基片表面；E、脱脂：将涂层生坯放置于脱脂炉中，脱脂炉温度低于260℃，排出涂层中的有机添加物；F、烧结：转移至电阻炉中烧结成型即可得到车用氧传感器抗露点保护涂层。
[0006]上述的一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其中：步骤A中固体颗粒材料的质量占材料总质量的比例大于60 %。
[0007]上述的一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其中：步骤A中固体颗粒材料质量占材料总质量的比例是70～80 %。
[0008]上述的一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其中：步骤A中所述金属微粉质量在固体颗粒总质量中的比例小于30 %；玻璃颗粒的质量在固体颗粒总质量中的比例小于20 %；造孔剂颗粒的质量在固体颗粒总质量中的比例小于40 %。
[0009]上述的一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其中：步骤A中陶瓷颗粒为氧化铝陶瓷颗粒、氧化锆陶瓷颗粒、二氧化钛陶瓷颗粒和氧化镁陶瓷颗粒中的任意一种或至少两种的混合物；所述金属微粉为铝微粉、钛微粉和镁微粉中的任意一种或至少两种的混合物；所述玻璃颗粒中氧化钠和氧化钾总含量小于0.2 %；所述分散剂为鲱鱼鱼油；所述粘结剂是含有10wt%乙基纤维素的松油醇。
[0010]上述的一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其中：步骤A金属微粉的平均颗粒尺寸为陶瓷颗粒平均尺寸的1/5～1/3，金属微粉的颗粒直径为1～10um。
[0011]上述的一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其中：步骤C中造孔剂为石墨、淀粉、PMMA、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂和聚氨酯树脂中的任意一种或至少两种的混合物，粒径在10～30um之间。
[0012]上述的一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其中：步骤D中得到的保护涂层厚度为0.2～1.0 mm。
[0013]上述的一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其中：步骤D中浸渍、提拉具体方法是将氧传感器基片固定在浸渍提拉机的夹具上，利用浸渍提拉机将氧传感器基片浸渍、提拉并干燥，且浸渍、提拉并干燥至少循环两次，直至得到具有设计厚度的涂层生坯。
[0014]上述的一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其中：步骤F完成后进行性能测试步骤，所述性能测试的步骤为实验时将封装后的产品安装在发动机台架排气管中，待尾气温度达到450 ℃时，向排气管中注入40 mL的水，待温度重新升到450 ℃后继续向排气管中注入40 mL的水，直至基片失效或达到规范次数，实验中产品的注水合格次数为30次。
[0015]本专利技术的有益效果是：制备方法简单，适宜工业化生产控制，材料的化学稳定性和
热稳定性好，适用氧传感器工作温度范围宽，其最大优点是生产控制简单，涂层在合适的成型工艺下对于不同型号规格的氧传感器基片均表现出良好的界面结合与抗露点性能。虽然涂层与氧传感器基片之间存在一定程度的热失配，长期使用过程中依然能够保持良好的结构完整性与抗露点防护能力。
附图说明
[0016]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0017]图1是本专利技术工艺流程图。
具体实施方式
[0018]一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：A、准备原料：准备微米级的陶瓷颗粒、金属微粉、玻璃微粉和造孔剂作为固体颗粒材料；准备分散剂、粘结剂和无水乙醇溶剂作为添加剂；B、制备浆料：将微米级的陶瓷颗粒、金属微粉、玻璃微粉、分散剂、粘结剂和无水乙醇溶剂通过球磨机球磨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：准备原料：准备微米级的陶瓷颗粒、金属微粉、玻璃微粉和造孔剂作为固体颗粒材料；准备分散剂、粘结剂和无水乙醇溶剂作为添加剂；制备浆料：将微米级的陶瓷颗粒、金属微粉、玻璃微粉、分散剂、粘结剂和无水乙醇溶剂通过球磨机球磨混合均匀，配置成具有粘度范围在515
‑
1313mpa.s之间稳定浆料；造孔：向浆料中加入造孔剂，使用搅拌脱泡混料机混匀浆料；涂覆涂层：将步骤C得到的浆料，利用旋涂、喷涂或浸渍提拉涂覆到氧传感器基片表面；脱脂：将涂层生坯放置于脱脂炉中，脱脂炉温度低于260℃，排出涂层中的有机添加物；烧结：转移至电阻炉中烧结成型即可得到车用氧传感器抗露点保护涂层。2.根据权利要求1所述的用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其特征是，所述步骤A中固体颗粒材料的质量占材料总质量的比例大于60 %。3.根据权利要求2所述的用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其特征是，所述固体颗粒材料质量占材料总质量的比例是70～80 %。4.根据权利要求1所述的用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其特征是，所述金属微粉质量在固体颗粒总质量中的比例小于30 %；玻璃颗粒的质量在固体颗粒总质量中的比例小于20 %；造孔剂颗粒的质量在固体颗粒总质量中的比例小于40 %。5.根据权利要求1所述的用于车用氧传感器抗露点保护涂层的制备方法，其特征是，所述步骤A中陶瓷颗粒为氧化铝陶瓷颗粒、氧化锆陶瓷颗粒、二氧化钛陶瓷颗粒和氧化镁陶瓷颗粒中的任意一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲健，常宁，冯江涛，池波，
申请(专利权)人：常州联德电子有限公司，
类型：发明
国别省市：