[發明專利]錐形雙電池寬域氧傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201410077755.1
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN103837589B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 馮江濤;楊世養;黨桂彬
• 申請（專利權）人: 常州聯德電子有限公司
• 主分類號: G01N27/407
• 分類號: G01N27/407;G01N27/41;G01N27/409
• 代理公司: 常州市夏成專利事務所(普通合伙)32233
• 代理人: 姜佩娟

1.一種錐形雙電池寬域氧傳感器，包括氧化鋯管和加熱棒，其特征是，所述氧化鋯管和加熱棒均為錐形，所述錐形氧化鋯管（1）內表面設置參比空氣電極（11），所述錐形氧化鋯管（1）外表面依次設置測量電極（12）、混合腔（41）和擴散層（4）；由錐形氧化鋯管（1）內外表面設置的參比空氣電極（11）和測量電極（12）一起形成濃差電池單元；在此基礎上，設置致密氧化鋯涂層（3）將內部封閉起來，并留出擴散孔（42）；所述致密氧化鋯涂層（3）外表面設置泵電池外電極（31），與包裹在致密氧化鋯涂層（13）內的測量電極（12）一起形成泵電池單元；所述致密氧化鋯涂層（3）外表面設置多孔外電極保護層（5）。

2.根據權利要求1所述的錐形雙電池寬域氧傳感器，其特征是，所述帶濃差電池單元、泵電池單元、混合腔（41）、擴散層（4）、擴散孔（42）和多孔外電極保護層（5）組成功能感應區（6），錐形加熱棒（2）頭部為發熱區（7），功能感應區（6）布置于發熱區（7）徑向方向上，兩者高度重合，形成更好的配合。

3.根據權利要求1所述的錐形雙電池寬域氧傳感器，其特征是，所述錐形氧化鋯管（1），在不影響下端封裝尺寸和強度的前提下，管體內徑≤2.6mm。

4.根據權利要求2所述的錐形雙電池寬域氧傳感器，其特征是，所述帶濃差電池單元、泵電池單元、混合腔（41）、擴散層（4）、擴散孔（42）和多孔外電極保護層（5）的錐形雙電池寬域氧傳感器功能感應區（6）整體外徑縮小至4.2mm以內。

5.一種錐形雙電池寬域氧傳感器的制作方法，其特征是，包括以下步驟：

（1）將納米a-?Al₂O₃按0.3-2%的質量比例跟5mol%氧化釔穩定微米氧化鋯粉末充分球磨，混合均勻烘干后添加5%～25%的粘結劑制備成注射成型所需喂料，通過注射成型方法制備成帶有臺階的錐形管體，經脫脂后形成氧化鋯素胚管體；

（2）將鉑電極漿料精確涂覆在錐形氧化鋯素胚管體內外兩側以形成參比空氣電極和測量電極，與氧化鋯管體構成濃差電池單元；?

（3）將石墨粉、PVB、松油醇和柔軟劑混合充分，制備出一種高溫燒結后可完全揮發的漿料，精確涂覆在測量電極上端，以便燒結后自動形成混合空腔；

（4）制備多孔氧化鋁或者氧化鋯漿料，用提拉法涂覆在混合空腔上部，以形成擴散層；

（5）待上述工序完成并烘干后，制備一種摻雜4~6mo%l氧化釔的氧化鋯漿料，使其固含量與制備錐型氧化鋯管體漿料的固含量一致或者接近，并將涂覆有各種功能漿料層的錐形氧化鋯素胚浸泡在該漿料中并均勻提拉，得到厚度均勻且完全封閉的致密氧化鋯薄壁涂層，在此過程中，管體頂部留出直徑0.5~2mm的擴散孔；

（6）待外部致密氧化鋯薄壁涂層烘干后，在其外表面印刷特殊多孔結構附著層，并精確涂敷納米鉑電極漿料，以便燒結后形成帶有納米結構催化鉑電極的泵氧電池電極；

（7）用提拉法將制備好的多孔保護層流體漿料提拉在外電極的表面，待上述表面漿料烘干后放入高溫爐內，在1350~1600度之間共燒1~5個小時，最終可制備出帶濃差電池、泵氧電池、混合空腔、擴散層、擴散孔和多孔保護層的錐形雙電池寬域氧傳感器感應單元；

（8）制備頂端發熱區直徑小于2.3mm的錐形氧化鋁陶瓷加熱棒，并與上述錐形雙電池寬域氧傳感器感應單元進行匹配和組裝，便可形成本發明錐形雙電池寬域氧傳感器。

6.根據權利要求5所述的錐形雙電池寬域氧傳感器的制作方法，其特征是，所述采用提拉涂敷方法制備外層致密氧化鋯薄層，該層的厚度控制在0.25mm以內，且該涂層與錐形管體完全結合為一體。