[發(fā)明專利]一種氧化鋯氧傳感器及高溫封接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110169097.5
• 申請日: 2011-06-22
• 公開（公告）號: CN102262120A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫陽;劉翼翔
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢華敏測控技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01N27/409
• 分類號: G01N27/409
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 唐正玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種氧化鋯氧傳感器及在600-1000℃高溫下的封接方法。

背景技術(shù)

氧化鋯氧傳感器的工作溫度在600度以上，有些特殊應(yīng)用可以達到1000℃。而且要求將傳感器直接插入高溫氣氛中測量。傳統(tǒng)的氧化鋯氧傳感器采用管狀氧化鋯，但由于氧化鋯的特點，不可能將氧化鋯管做到很長(最長1.5米)。但很多工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，需要將傳感器直接插入工藝裝置的高溫被測氣氛中，單純的氧化鋯管傳感器就無法應(yīng)用。因此就有了將氧化鋁管前端粘接氧化鋯敏感元件的設(shè)想。氧化鋁管成型簡單，可以做到很長，價格便宜。但由于在高溫下，氧化鋁的膨脹系數(shù)與氧化鋯的膨脹系數(shù)相差較大，在高溫下要氧化鋁和氧化鋯之間會產(chǎn)生相對位移，最終會因應(yīng)力過大而破裂，使得密封失敗，傳感器失效。因此要在如此高溫下，達到絕對的氣密性能對粘接的材料和粘接工藝要求非常高！

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的為了解決上述在高溫條件下氧化鋁管和氧化鋯敏感元件氣密性的問題，而提供一種氧化鋯氧傳感器及高溫封接方法，其中關(guān)鍵是粘接材料的配制、粘接部件成型和燒制工藝。目的是使得粘接材料在高溫下，可以抵消氧化鋁和氧化鋯兩種材料之間因為膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的相對位移和應(yīng)力。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種氧化鋯氧傳感器，包括氧化鋯敏感元件、氧化鋁管和粘接部件，其特征在于：所述的氧化鋯敏感元件設(shè)計成一個凸臺的圓片，氧化鋁管通過粘接部件與氧化鋯敏感元件連接成一整體，且氧化鋁管的內(nèi)徑對著氧化鋯敏感元件的凸臺，氧化鋁管并垂直于氧化鋁管與氧化鋯敏感元件相接觸的端面。

所述的氧化鋯氧傳感器高溫封接方法，其特征在于其步驟為：(1)將氧化鋯敏感元件做設(shè)計成一個凸臺的圓片；(2)將氧化鋁管的內(nèi)徑進行加工，使之與氧化鋯敏感元件的凸臺之間留有相應(yīng)的間隙；(3)將氧化鋁管的內(nèi)徑對著氧化鋯敏感元件的凸臺，且氧化鋁管垂直于氧化鋁管與氧化鋯敏感元件相接觸的端面；(4)按照氧化鋁管與氧化鋯敏感元件之間的間隙形狀制作成型模具，將粘接的原料粉與粘接劑混合調(diào)勻后，注入成型模具，壓制成粘接部件；所述的粘接的原料粉由以下按重量份計的原料混合組成，氧化硅28-62份、氧化鋯12-20份、氧化鋁15-32份、氧化鎂0-10份、硅酸鈣0-15份；所述的粘接劑由以下按重量份計的原料混合組成，石蠟35-48份、聚乙烯醇飽和溶液0-5份、醋酸乙酯15-22份、水玻璃飽和溶液0-2份；(5)將成型后的粘接部件安裝在氧化鋁管與氧化鋯敏感元件之間，放入爐子中進行燒制，升溫到150-220℃，保溫20-30分鐘，然后升溫到460-550℃，保溫50-70分鐘；再以每分鐘升溫8-12℃的升溫速度，將溫度升到780-860℃，保溫50-70分鐘，再以每分鐘升溫5-10℃的升溫速度，將溫度升到1100-1300℃，保溫20-30分鐘；然后隨爐降溫冷卻制得氧化鋯氧傳感器。

本發(fā)明將氧化鋯與氧化鋁管通過粘接材料在高溫下燒制，使得制成的氧化鋯氧傳感器在可以直接使用在600-1000℃的高溫氣氛中使用，達到氣密的效果，使得氧化鋯氧傳感器可以直接插入到高溫氣氛中進行氧含量的測量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

結(jié)合附圖1對本發(fā)明涉及的方法步驟描述如下：

本發(fā)明氧化鋯氧傳感器結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括氧化鋯敏感元件2、氧化鋁管1和粘接部件3，所述的氧化鋯敏感元件2設(shè)計成一個凸臺的圓片，氧化鋁管1通過粘接部件3與氧化鋯敏感元件2連接成一整體，且氧化鋁管1的內(nèi)徑對著氧化鋯敏感元件2的凸臺，氧化鋁管1并垂直于氧化鋁管1與氧化鋯敏感元件2相接觸的端面。

實施例1：