[發(fā)明專利]車用氧傳感器的壓縮式密封方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810257422.5 | 申請日： | 2018-03-27 |
| 公開（公告）號： | CN108519419A | 公開（公告）日： | 2018-09-11 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 蒲健;馮江濤;王曉春;李瑞珠;池波;李箭 | 申請（專利權(quán)）人： | 常州聯(lián)德電子有限公司 |
| 主分類號： | G01N27/407 | 分類號： | G01N27/407 |
| 代理公司： | 常州市夏成專利事務所(普通合伙) 32233 | 代理人： | 沈毅 |
| 地址： | 213000 江蘇省*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 車用氧傳感器 密封材料 壓縮式 密封 氧傳感器 高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 抗沖擊性能 熱應力集中 性能穩(wěn)定性 玻璃粉體 玻璃復合 層狀結(jié)構(gòu) 密封部位 密封性能 復合體 氣密性 熱循環(huán) 有效地 溶劑 施壓 液膜 成型 酒精 裝配 | ||
本發(fā)明涉及車用氧傳感器的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車用氧傳感器的壓縮式密封方法。這種車用氧傳感器的壓縮式密封方法的密封材料包括h?BN、或h?BN和玻璃粉體復合體，以及溶劑為酒精，通過成型、裝配、施壓以及升溫完成。這種車用氧傳感器的壓縮式密封方法通過采用在密封性能與高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面能夠滿足高精度氧傳感器使用要求的新型h?BN基密封材料密封材料，h?BN的層狀結(jié)構(gòu)與柔性的B2O3液膜均可以有效降低在熱循環(huán)過程中產(chǎn)生的熱應力集中，提高密封材料的性能穩(wěn)定性；h?BN?玻璃復合密封材料能夠有效地改善氧傳感器密封部位的氣密性、結(jié)合強度和抗沖擊性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種密封方法，尤其涉及一種車用氧傳感器的壓縮式密封方法。
背景技術(shù)
為確保氧傳感器能夠正常工作，從低溫到高溫環(huán)境中，密封材料均必須提供足夠的氣密性，以阻隔汽車尾氣與參比氣氛之間的混合，否則將會降低YSZ電解質(zhì)兩側(cè)的電動勢，得到汽車尾氣濃度的錯誤信息。如果密封材料性能快速下降，則將導致整個氧傳感器產(chǎn)品的失效。此外，氧傳感器中密封材料的應用環(huán)境非常嚴苛，需具有良好絕緣性，化學穩(wěn)定性、耐溫性及優(yōu)良的抗熱振動能力。相對于管式氧傳感器，片式氧傳感器在結(jié)構(gòu)上更難實現(xiàn)密封穩(wěn)定。圖1是現(xiàn)有片式氧傳感器的密封結(jié)構(gòu)示意圖，以滑石為主的密封粉填充在氧化鋯感應芯片與六角座的內(nèi)壁之間，屬于靜態(tài)的填料壓密封。滑石是具有層狀結(jié)構(gòu)的鎂硅酸鹽礦物，層與層之間的結(jié)構(gòu)單元依靠分子鍵結(jié)合，易于產(chǎn)生層間的相對滑動，因此具有很低的摩擦系數(shù)與流變性能，適合于陶瓷粉體的致密堆積。同時滑石還具有絕緣、耐溫、耐腐蝕等優(yōu)點。然而，氧傳感器密封件可能存在的氣體泄漏方式主要有兩種，其一是密封材料與相鄰部件之間的界面泄漏，其二是密封材料內(nèi)部存在的滲透泄漏。滑石是典型的壓縮式密封材料，主要成分是含水的硅酸鎂，晶體呈假六方或菱形的片狀。只有通過在相互疊層的片狀滑石施加很高的壓應力才能夠維持良好的氣密性，而過高的壓力則會致使氧化鋯芯片在組裝過程中的破損率增大。滑石密封材料的性能在很大程度上取決于其界面結(jié)合狀態(tài)，界面泄露是其氣體泄漏率的主要途徑，如何改善滑石密封材料的界面結(jié)合狀態(tài)一直是一個需要解決的問題。
壓密封技術(shù)的優(yōu)點在于對密封材料的熱膨脹匹配性要求不高，陶瓷粉體幾何尺寸形成致密堆積結(jié)構(gòu)。在一定的恒定壓力下，即可保持良好的密封性能，外加壓力越大，壓縮式密封材料的氣密效果越好。由于壓密封結(jié)構(gòu)屬于填料密封，在密封材料內(nèi)部存在滲透泄漏，以及密封材料與相鄰部件之間的界面泄漏，這均要求需要施加很高的壓應力才能夠維持密封材料良好的氣密性，這種壓應力會導致陶瓷感應芯片斷裂。此外氧傳感器同時處在汽車尾氣的高壓力與參比氣室的低壓力狀態(tài)，這種壓力差也會導致密封材料中氣體滲漏現(xiàn)象加劇。
玻璃基密封材料作為典型的硬密封材料，不需要施加高的壓力以實現(xiàn)密封，但是其自身的CTE必須與相鄰部件相匹配，以盡可能減少在熱循環(huán)過程產(chǎn)生的熱應力。玻璃是熱力學非穩(wěn)定相，在高溫工作環(huán)境有向更穩(wěn)定晶相轉(zhuǎn)化的趨勢，以Ba-Si-Al玻璃為例，在800oC運行一段時間，將形成BaSiO3和BaAl2Si2O8兩種低膨脹系數(shù)的晶相，熱循環(huán)5次以后密封材料強度下降50%。此外，與相鄰組件之間的界面化學穩(wěn)定性、寬溫域環(huán)境的結(jié)構(gòu)強度與密封性能的一致性、以及玻璃固有的脆性均是玻璃作為車用傳感器密封材料需要解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服和避免上述傳統(tǒng)車用氧傳感器密封材料在寬溫域與頻繁熱循環(huán)工作條件下可能出現(xiàn)的失效問題，提供一種車用氧傳感器的壓縮式密封方法。該壓縮式密封方法使用了一種在密封性能與高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面能夠滿足高精度氧傳感器使用要求的新型h-BN基密封材料，該材料和使用方法適用于工作溫度在室溫至800 °C之間，頻繁啟動氧傳感器的氣體密封。
為了克服背景技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：這種車用氧傳感器的壓縮式密封方法的密封材料包括h-BN、或h-BN和玻璃粉體復合體，以及溶劑為酒精，其特征在于，該方法包括：
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