一种片式氧传感器及其制备方法技术

一种片式氧传感器，所述片式氧传感包括一加热器基体，该加热器基体为一氧化钇稳定的氧化锆流延基片上依次设有绝缘层、加热电极、绝缘层，所述绝缘层由Ａｌ２Ｏ３浆料涂覆形成，所述Ａｌ２Ｏ３浆料的固含量为５５ｗｔ％～８０ｗｔ％，浆料粘度为８０００～１０００００ｍｐａｓ，所述片式氧传感器的抗弯强度为８９０～９００ＭＰａ。上述的片式氧传感器的制备方法，其中，包括，在一氧化钇稳定的氧化锆流延基片上依次涂覆绝缘层浆料、加热电极浆料、绝缘层浆料烘干，形成加热器基体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
汽车氧传感器是将燃烧后的气体情况实时反馈给发动机控制单元(ECU)的一个 关键元件，而发动机电控喷射系统则依据氧传感器提供的信号精确控制空燃比。因此，在使 用三元催化转换器发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离 理论空燃比，三元催化剂对C0、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感 器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减， 从而将混合气的空燃比(A/F，空气与汽油的质量比)控制在理论值附近。目前广泛使用的氧传感器是浓差型片式氧化锆氧传感器，氧化锆是氧离子固态电 解质材料，具有高的离子导电率，而单斜晶结构的离子导电率很低，因此常用的&02都采 用Y203为稳定剂，使&02晶体的正方氟化物结构稳定到较低的使用温度。一般，现有的片式氧传感器的制作包括下述步骤，首先，A1203流延片作为固体绝 缘层片。在两片A1203流延片中间印刷加热电极，所述的加热电极为以金属钨或金属钼为 主的导电浆料形成的加热电极，形成绝缘层、加热电极、绝缘层三层复合体。一个YSZ流延 基片上叠加该三层复合体，叠层热压形成第一片层。另一个YSZ流延基片作为氧化锆基体， 通过丝网印刷的方法在该氧化锆基体的一侧印刷多孔钼电极，烘干，接着在与该氧化锆基 体的一侧相对应的另一侧印刷多孔钼电极，烘干，对印刷有双面电极的氧化锆基体进行高 温烧结，然后在一侧的电极上印刷多孔陶瓷保护层，材料一般为&02-Ca0-Mg0-A1203，干 燥，高温烧结形成第三片层。取一参比气基片，作为第二片层，所述参比气基片为设有参比 气通道的氧化钇稳定的氧化锆流延基片；将第三片层印刷有陶瓷保护层的一面朝上，将第 三片层、第二片层、第一片层从上到下依次叠加，叠成热压，得到片式氧传感器。其中，电极 上的多孔陶瓷保护层还可以先不在形成第三片层时涂刷，待第三片层、第二片层、第一片层 叠加热压后，再涂刷多孔陶瓷保护层、烧结，得到片式氧传感器。其中，在第一片层的制备过程中，需要叠层热压形成第一片层，以期后续制备得到 的氧传感器片层间结合紧密、烧结后无裂纹和翘曲。但是制备得到的片式氧传感器的抗弯 强度仍相对较差，且制备工艺复杂，不利于工业化生产。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是片式氧传感器抗弯强度的提高，以及片式氧传感器的 制备工艺的简化。—种片式氧传感器，所述片式氧传感包括一加热器基体，该加热器基体为一氧化 钇稳定的氧化锆流延基片上依次设有绝缘层、加热电极、绝缘层，所述绝缘层由A1203浆料 涂覆形成，所述A1203浆料的固含量为55wt% 80wt%，浆料粘度为8000 lOOOOOmpas， 所述片式氧传感器的抗弯强度为890 900MPa。一种上述的片式氧传感器的制备方法，其中，包括，在一氧化钇稳定的氧化锆流延 基片上依次涂覆绝缘层浆料、加热电极浆料、绝缘层浆料烘干，形成加热器基体；所述绝缘 层浆料为A1203浆料，所述A1203浆料的固含量为55wt % 80wt %，浆料粘度为8000 lOOOOOmpas，所述片式氧传感器的抗弯强度为890 900MPa。与现有技术相比本专利技术在制备第一片层时，通过对固含量和浆料黏度的调节可以 调整，采用涂覆的绝缘层的方式，具体的涂覆方式可采用丝网印刷的方式，利用浆料中溶剂 及粘结剂的润湿粘结作用，以及该浆料的收缩率较被涂覆绝缘层的YSZ流延基片的收缩率 相接近，从而第一片层的形成不需要进行热压，只需要进行简单的烘烤。且最终制备得到的 烧成的片式氧传感器具有更高的抗弯强度。具体实施例方式一种片式氧传感器，所述片式氧传感包括一加热器基体，该加热器基体为一氧化 钇稳定的氧化锆流延基片上依次设有绝缘层、加热电极、绝缘层，所述绝缘层由A1203浆料 涂覆形成，所述A1203浆料的固含量为55wt% 80wt%，浆料粘度为8000 lOOOOOmpas， 所述片式氧传感器的抗弯强度为890 900MPa。上述的片式氧传感器，在加热器基体上依次设有参比气基片、电极、氧化锆基体、 电极、多孔陶瓷保护层，所述参比气基片为设有参比气通道的氧化钇稳定的氧化锆流延基 片。所述的A1203浆料包括A1203粉末、粘结剂、分散剂、溶剂，以浆料的总量计，所述 A1203粉末的重量百分含量为50wt% 60wt%、粘结剂的重量百分含量为2wt% 6wt%、 分散剂的重量百分含量为lwt% 3wt%、溶剂的重量百分含量为20wt% 47wt%。所述绝缘层的厚度为50 500 u m。所述的A1203浆料包括A1203粉末、粘结剂、分散剂、溶剂。所述粘结剂为本领域 的技术人员常见的粘结剂，如粘结剂乙基纤维素和/或聚乙烯醇缩丁醛。所述的分散剂为 本领域的技术人员常见的分散剂，如聚羧酸铵盐。所述溶剂为本领域的技术人员常见的溶 剂，如水、松油醇、酒精、二甲苯中的一种或多种。A1203浆料还含有增塑剂，所述的增塑剂为本领域的技术人员常见的增塑剂，如增 塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、聚乙二醇中的一种。以浆料的总量计，所述A1203粉末的重量百 分含量为50wt% 60wt%、粘结剂的重量百分含量为2wt% 6wt%、分散剂的重量百分 含量为lwt% 3wt%、增塑剂的重量百分含量为0wt% 9wt%、溶剂的重量百分含量为 20wt% 45wt%。所述的A1203粉末为本领域的技术人员公知的用于制备绝缘层的A1203粉末，优 选平均粒度为1 10 ii m的A1203粉末。具体地A1203浆料的制备过程为，首先将粘结剂放进溶剂中溶解，搅拌0. 5 2h 完全溶解后，在溶解有粘结剂的溶剂中加入A1203粉末、分散剂、增塑剂，放入球磨罐中球 磨，球磨12 30h，达到均勻分散的效果，球磨后的浆料放入真空度为-0. 5 -0. 95MPa的 真空除泡机中搅拌下进行真空脱泡10 lOOmin，得到A1203浆料。一种上述的片式氧传感器的制备方法，其中，包括，在一氧化钇稳定的氧化锆流延 基片上依次涂覆绝缘层浆料、加热电极浆料、绝缘层浆料烘干，形成加热器基体；所述绝缘层浆料为A1203浆料，所述A1203浆料的固含量为55wt% 80wt%，浆料粘度为8000 lOOOOOmpas，所述片式氧传感器的抗弯强度为890 900MPa。上述的片式氧传感器的制备方法，具体地，其中，加热器基体作为第一片层；另一 个氧化钇稳定的氧化锆流延基片作为氧化锆基体，在该氧化锆基体的两侧分别印刷电极， 烘干，对印刷有双面电极的氧化锆基体进行高温烧结，然后在一侧的电极上印刷多孔陶瓷 保护层，干燥，高温烧结形成第三片层；取一参比气基片，作为第二片层，所述参比气基片为 设有参比气通道的氧化钇稳定的氧化锆流延基片；将第三片层印刷有陶瓷保护层的一面朝 上，将第三片层、第二片层、第一片层从上到下依次叠加，叠成热压，得到片式氧传感器。所述氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)，它可以商购得到也可以按照本领域技术 人员公知的方法制备得到，所述氧化钇稳定的氧化锆中&02与103的摩尔比可以为 92 8-97 3，可以根据需要选择适合的&02、Y203摩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种片式氧传感器，所述片式氧传感包括一加热器基体，该加热器基体为一氧化钇稳定的氧化锆流延基片上依次设有绝缘层、加热电极、绝缘层，所述绝缘层由Ａｌ２Ｏ３浆料涂覆形成，所述Ａｌ２Ｏ３浆料的固含量为５５ｗｔ％～８０ｗｔ％，浆料粘度为８０００～１０００００ｍｐａｓ，所述片式氧传感器的抗弯强度为８９０～９００ＭＰａ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志彬，向其军，禹棣，唐莹，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]