本发明专利技术公开了一种氧分压式型氧传感器及其制备方法，属于氧传感器技术领域。该氧分压型氧传感器的结构从上至下依次为：加热电极、氧化铝绝缘层、第一固体电解质、铂环、第二固体电解质和氧化铝保护层，其中，第一固体电解质和第二固体电解质的上下两面均涂有铂浆，加热电极、感应电极、铂环和泵电极上各引出一根铂丝，整个氧传感器通过这四根铂丝与外界进行电气连接。本发明专利技术的有益之处在于：仅保留内部一个作为空腔结构的铂环，无需内置有机浆料后期排胶烧结成空腔，既降低了物料成本，又保证了空腔结构的稳定性，进而保证了氧传感器的灵敏度；印刷有加热电极，简化了加热方式，减少了后期加工难度，更加有利于有效元件小型化。更加有利于有效元件小型化。更加有利于有效元件小型化。
【技术实现步骤摘要】
一种氧分压型氧传感器及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种氧传感器及其制备方法，具体涉及一种氧分压式型氧传感器及其制备方法，属于氧传感器
技术介绍
[0002]氧化锆固体电解质因在650℃条件下具有较高的离子电导率而被广泛使用在汽车、化工、医疗等领域。根据工作原理不同，氧传感器主要分为浓差型、极限电流型和氧分压型。其中：
[0003](1)浓差型氧传感器：需要设定参比空气通道，通过待测气体与参比气体的浓度差而形成的浓差电势对待测气体浓度进行测量。
[0004](2)极限电流型氧传感器：无需参比空气通道，但比浓差型氧传感器多了一个扩散层，通过氧扩散速度和泵氧速度的极限电流对氧浓度进行计算。
[0005](3)氧分压型氧传感器：由两个氧化锆固体电解质组成，二者之间需留有空腔，提供储氧空间，相比其他两种氧传感器，氧分压型氧传感器无需设置扩散孔或留有参比气体通道，但需要提供一个可逆直流源，通过达到设定的电压值，对空腔实现抽氧、泵氧功能，因此，在另一个氧化锆固体电解质两侧就会出现氧浓度差，从而形成能斯特电压，通过检测能斯特电压，实现对待测气体分压值的测量。
[0006]目前，现有的氧分压型氧传感器的结构大同小异，但有的氧分压型氧传感器结构较为复杂，比如：外置加热丝提供热源、使用三个铂环形成电气连接，这种氧分压型氧传感器的制作成本较高；有的氧分压型氧传感器取消了铂环，但需要对流延片进行打孔、填浆后续排胶成为空腔，这种氧分压型氧传感器的生产工序复杂，且空腔结构很难保证稳定。
技术实现思路
[0007]为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种结构得到简化、空腔结构稳定的氧分压型氧传感器及其制备方法。
[0008]为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：
[0009]一种氧分压型氧传感器，其特征在于，结构从上至下依次为：加热电极、氧化铝绝缘层、第一固体电解质、铂环、第二固体电解质和氧化铝保护层，其中，第一固体电解质的上下两面均涂有铂浆，上面的铂浆形成感应电极、下面的铂浆形成催化铂层A，第二固体电解质的上下两面也均涂有铂浆，上面的铂浆形成催化铂层B、下面的铂浆形成泵电极，加热电极、感应电极、铂环和泵电极上各引出一根铂丝，整个氧传感器通过这四根铂丝与外界进行电气连接。
[0010]优选的，所述加热电极呈S形排布。
[0011]优选的，所述第一固体电解质和第二固体电解质均由掺杂有钇的氧化锆基片叠层而成，钇的摩尔百分比为3％～9％。
[0012]一种前述的氧分压型氧传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013]Step1：流延出氧化铝绝缘层基片，裁片、叠层，制备出氧化铝绝缘层；
[0014]Step2：在step1制备出的氧化铝绝缘层上印刷加热电极印刷浆料，制备出加热电极；
[0015]Step3：流延出氧化锆基片，裁片、叠层，上下两面涂刷铂浆，制备出上下两面涂刷有铂浆的第一固体电解质和第二固体电解质，烘干；
[0016]Step4：流延出氧化铝保护层基片，裁片、叠层，制备出氧化铝保护层；
[0017]Step5：在第一固体电解质上面的铂浆层、第二固体电解质下面的铂浆层、加热电极以及铂环上各引出一根铂丝，将加热电极、氧化铝绝缘层、第一固体电解质、铂环、第二固体电解质和氧化铝保护层从上至下依次叠压，一体化排胶、烧结制备成氧分压型氧传感器。
[0018]优选的，在Step1中，流延氧化铝绝缘层基片所用的流延浆料由氧化铝粉末、有机添加剂和有机溶剂制成，制备方法如下：将氧化铝粉末、有机添加剂和有机溶剂按质量分数比40～60：1～20：50～70混合，其中，有机添加剂为聚乙烯醇缩丁醛，有机溶剂为乙醇、甲基乙基酮和二甲苯中的一种或多种。
[0019]优选的，在Step2中，所述加热电极印刷浆料由铂粉、粘结剂、有机溶剂制成，制备方法如下：将铂粉、粘结剂和有机溶剂按质量分数比1：0.2～0.4：0.8～2混合，其中，粘结剂为乙基纤维素，有机溶剂为松油醇、二乙二醇丁醚醋酸酯和乙醇中的一种或多种。
[0020]优选的，在Step3中，流延氧化锆基片所用的流延浆料由氧化锆粉末、有机添加剂和有机溶剂制成，制备方法如下：将氧化锆粉末、有机添加剂和有机溶剂按质量分数比30～65：1～20：40～70混合，其中，氧化锆粉末中掺杂有摩尔百分比为3％～9％的钇，有机添加剂为聚乙烯醇缩丁醛，有机溶剂为乙醇、甲基乙基酮和二甲苯中的一种或多种。
[0021]优选的，在Step4中，流延氧化铝保护层基片所用的流延浆料由氧化铝粉末、造孔剂和有机溶剂制成，制备方法如下：将氧化铝粉末、造孔剂和有机溶剂按质量分数比30～60：1～10：50～80混合，其中，造孔剂为淀粉，有机溶剂为乙醇、甲基乙基酮和二甲苯中的一种或多种。
[0022]优选的，在Step5中，一体化排胶、烧结的过程具体如下：温等静压后于450℃～600℃排胶，并在1350℃～1600℃烧结。
[0023]本专利技术的有益之处在于：
[0024](1)本专利技术提供的氧分压型氧传感器，减少了原有的上下两个铂环结构，仅保留内部一个作为空腔结构的铂环，无需内置有机浆料后期排胶烧结成空腔，既降低了物料成本，又保证了空腔结构的稳定性，进而保证了氧传感器的灵敏度；
[0025](2)本专利技术提供的氧分压型氧传感器，印刷有加热电极，取消了外置热源设置，与现有的氧分压型氧传感器相比，简化了加热方式，减少了后期加工难度，更加有利于有效元件小型化；
[0026](3)本专利技术提供的氧分压型氧传感器的制备方法，选择通用的流延工艺，分别制备氧化锆浆料和氧化铝浆料，各自流延成基片，在相应结构上印刷铂浆和加热层等，最后将各功能层叠压，一体化排胶、烧结制备成氧分压型氧传感器，工艺一体化程度高，不仅提高了生产效率，更重要的是，有效的提高了氧传感器结构的机械强度；
[0027](4)本专利技术提供的氧分压型氧传感器的制备方法，无需冲孔和填浆，简化了工艺过程，减少了设备成本。
附图说明
[0028]图1是本专利技术提供的氧分压型氧传感器的整体结构示意图；
[0029]图2是本专利技术提供的氧分压型氧传感器的结构分解示意图。
[0030]图中附图标记的含义：1
‑
加热电极；2
‑
氧化铝绝缘层；3
‑
感应电极；4
‑
第一固体电解质；5
‑
催化铂层A；6
‑
铂环；7
‑
催化铂层B；8
‑
第二固体电解质；9
‑
泵电极；10
‑
氧化铝保护层。
具体实施方式
[0031]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。
[0032]一、氧分压型氧传感器的结构
[0033]本专利技术提供的氧分压型氧传感器，是由流延制成的氧化铝绝缘层基片、氧化锆基片裁片、叠层后本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氧分压型氧传感器，其特征在于，结构从上至下依次为：加热电极(1)、氧化铝绝缘层(2)、第一固体电解质(4)、铂环(6)、第二固体电解质(8)和氧化铝保护层(10)，其中，第一固体电解质(4)的上下两面均涂有铂浆，上面的铂浆形成感应电极(3)、下面的铂浆形成催化铂层A(5)，第二固体电解质(8)的上下两面也均涂有铂浆，上面的铂浆形成催化铂层B(7)、下面的铂浆形成泵电极(9)，加热电极(1)、感应电极(3)、铂环(6)和泵电极(9)上各引出一根铂丝，整个氧传感器通过这四根铂丝与外界进行电气连接。2.根据权利要求1所述的氧分压型氧传感器，其特征在于，所述加热电极(1)呈S形排布。3.根据权利要求1所述的氧分压型氧传感器，其特征在于，所述第一固体电解质(4)和第二固体电解质(8)均由掺杂有钇的氧化锆基片叠层而成，钇的摩尔百分比为3％～9％。4.一种权利要求1、2或3所述的氧分压型氧传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：Step1：流延出氧化铝绝缘层基片，裁片、叠层，制备出氧化铝绝缘层；Step2：在step1制备出的氧化铝绝缘层上印刷加热电极印刷浆料，制备出加热电极；Step3：流延出氧化锆基片，裁片、叠层，上下两面涂刷铂浆，制备出上下两面涂刷有铂浆的第一固体电解质和第二固体电解质，烘干；Step4：流延出氧化铝保护层基片，裁片、叠层，制备出氧化铝保护层；Step5：在第一固体电解质上面的铂浆层、第二固体电解质下面的铂浆层、加热电极以及铂环上各引出一根铂丝，将加热电极、氧化铝绝缘层、第一固体电解质、铂环、第二固体电解质和氧化铝保护层从上至下依次叠压，一体化排胶、烧结制备成氧分压型氧传感器。5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，初菲，孙志檬，刘皓，孙俊杰，
申请(专利权)人：明石创新产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。