[發(fā)明專利]一種氧傳感器陶瓷片及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710211193.9
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107121473B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾詠平;堯中華;胡國付;張喜成
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢澤科寧電子科技有限公司
• 主分類號: G01N27/409
• 分類號: G01N27/409;G01N27/407;C04B35/48
• 代理公司: 42104 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 馬輝

本發(fā)明涉及一種汽車用傳感器陶瓷芯片的制造方法。該氧傳感器陶瓷片，由電極保護(hù)層、信號上電極層、信號介質(zhì)層、信號下電極層、U型氣腔層、上絕緣層、加熱電路層、下絕緣層和基板層依次相疊構(gòu)成，信號介質(zhì)層、U型氣腔層和基板層，采用氧化釔穩(wěn)定氧化鋯納米粉體為主體材料，主體材料中添加了有機(jī)料，有機(jī)料添加量以主體材料質(zhì)量為基礎(chǔ)計：粘結(jié)劑聚乙烯醇縮丁醛1wt％～10wt％，增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯1wt％～8wt％，溶劑無水乙醇30wt％～60wt％，球磨混合均勻，烘干，放入模具中熱壓。本發(fā)明通過減少有機(jī)添加劑含量、采用直接熱壓技術(shù)實現(xiàn)氧傳感器的制造，從而提高胚體的強度和可加工性能，有效提高陶瓷片的成品率；制備過程簡單、實用，成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種汽車用傳感器陶瓷芯片的制造方法，特別涉及一種汽車用控制空燃比的片式氧傳感器制造方法，屬于特種功能無機(jī)非金屬材料及器件高端制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，環(huán)境問題一直是可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。汽車作為一種越來越時尚的交通工具已經(jīng)慢慢的進(jìn)入了千家萬戶，而由于汽車尾氣的污染導(dǎo)致的環(huán)境問題也越來越突出。以前，為了減少汽車燃燒汽油等燃料導(dǎo)致的環(huán)境污染問題，一般在汽車排氣管通過安裝三元催化轉(zhuǎn)化器來適當(dāng)?shù)臏p少污染；雖然三元催化轉(zhuǎn)化器安裝在排氣管中段，它能凈化排氣中一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸?NOX)三種主要有害成分，但其只在混合氣的空燃比接近理論空燃比的窄小范圍內(nèi)才能有效地起到凈化作用；當(dāng)混合氣的空燃比偏離理論值，其催化效果大打折扣。實際情況是，汽車尾氣空燃比一般會偏離理論值；因此，通過三元催化器的凈化來調(diào)控氮氧化物、一氧化碳等有毒氣體排放非常有限；現(xiàn)今，為有效且精確地控制排放，在使用三元催化轉(zhuǎn)化器降低排放污染的發(fā)動機(jī)上同時安裝有氧傳感器進(jìn)行調(diào)控，使排出的氣體達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。其原理是：在排氣管中插入氧傳感器，借檢測廢氣中的氧濃度來測定空燃比，并將其轉(zhuǎn)換成電壓或電阻信號，反饋給電子控制單元控制空燃比收斂于理論值，從而可以通過優(yōu)化三元催化劑的作用來控制燃燒發(fā)動機(jī)，使排放廢氣的量最少，優(yōu)化發(fā)動機(jī)的性能，可節(jié)省85％～15％的燃油消耗。

目前，片式傳感器的制造主要通過流延技術(shù)來實現(xiàn)，流延成型存在的主要問題是粘結(jié)劑含量較高，因此在排膠過程中坯體收縮率較大，薄板容易產(chǎn)生開裂、卷曲、厚度不均勻等缺陷，傳感器陶瓷片各層間結(jié)合部致密化方面存在重大的技術(shù)難題，導(dǎo)致產(chǎn)品的力學(xué)性能存在很大的問題；且流延成型生產(chǎn)工藝過程復(fù)雜，可操作性差，生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上問題，本發(fā)明提供了一種氧傳感器陶瓷片及其制備方法，本發(fā)明通過減少有機(jī)添加劑含量、采用直接熱壓技術(shù)實現(xiàn)氧傳感器的制造，從而提高胚體的強度和可加工性能，有效提高陶瓷片的信號靈敏度、力學(xué)性能和成品率；同時制備過程簡單、實用，成本較低。本發(fā)明適用于濃差型、極限電流型及寬域型片式氧傳感器的制造。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種氧傳感器陶瓷片，它由電極保護(hù)層、信號上電極層、信號介質(zhì)層、信號下電極層、U型氣腔層、上絕緣層、加熱電路層、下絕緣層和基板層依次相疊構(gòu)成，其特征在于：所述電極保護(hù)層采用絲網(wǎng)印刷印制而成，所述絲網(wǎng)印刷印制料漿中固相粉體質(zhì)量百分組成為：氧化鋯粉50～60wt％，氧化鋁粉34～44wt％，淀粉6wt％；印制料漿中添加了有機(jī)料，有機(jī)料添加量以所述固相粉體質(zhì)量為基礎(chǔ)計：增稠劑乙基纖維素2～9wt％，增塑劑鄰苯二甲酸酯 0.5～4wt％，有機(jī)溶劑松油醇10～30％，外加鉑金漿3～6wt％；固相粉體均通過300目篩，印刷的單層厚度控制在50～200μm；

所述的信號介質(zhì)層、U型氣腔層和基板層，采用氧化釔穩(wěn)定氧化鋯納米粉體為主體材料，主體材料中添加了有機(jī)料，有機(jī)料添加量以所述主體材料質(zhì)量為基礎(chǔ)計：粘結(jié)劑聚乙烯醇縮丁醛1wt％～10wt％，增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯1wt％～8wt％，溶劑無水乙醇30wt％～60wt％，球磨混合均勻，烘干，放入模具中熱壓。

作為優(yōu)選，所述的信號介質(zhì)層、U型氣腔層和基板層，采用熱壓成型技術(shù)制備，各層厚度為500～1000μm；所述的信號介質(zhì)層、U型氣腔層和基板層具有相同的厚度、寬度和長度。