[發明專利]一種含有兩部分氧化鋯結構的片式氧傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201810573731.3
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108760822B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 黃濤;包紹明;李婷;余苗
• 申請（專利權）人: 成都科銳傳感技術有限公司
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;C04B35/48;C04B35/622;C04B35/10;C04B38/06
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 劉渝

1.一種含有兩部分氧化鋯結構的片式氧傳感器，其特征在于，包括從上到下依次疊加燒結而成的多孔及保護層、功能層、空氣腔層、結構層和加熱層；所述多孔及保護層的一端為多孔氧化鋁基片，多孔及保護層的另一端為第一氧化鋁基片，所述功能層包括第一氧化鋯基片和設于第一氧化鋯基片兩側的內電極和外電極，其中外電極位于第一氧化鋯基片上靠近多孔及保護層一側，且所述多孔氧化鋁基片完全覆蓋外電極，第一氧化鋁基片覆蓋外電極引線，所述空氣腔層包括第二氧化鋁基片和設于其上方的空氣腔，所述結構層包括從上到下依次疊加的第二氧化鋯基片、第三氧化鋁基片和第四氧化鋁基片，所述加熱層包括第五氧化鋁基片和設于其上方的加熱器。

2.根據權利要求1所述的含有兩部分氧化鋯結構的片式氧傳感器，其特征在于，所述第一氧化鋯基片和第一氧化鋁基片上均設有供外電極引線和內電極引線穿過的電極通孔，所述第一氧化鋁基片上設有用于將外電極引線和內電極引線引出的一對電極引腳，所述內電極引線依次穿過第一氧化鋯基片和第一氧化鋁基片上的電極通孔后與其中一個電極引腳連接，所述外電極引線穿過第一氧化鋁基片上的通孔后與另外一個電極引腳連接。

3.根據權利要求1所述的含有兩部分氧化鋯結構的片式氧傳感器，其特征在于，所述第五氧化鋁基片上設有供加熱器引線穿過的加熱器通孔和用于接入加熱電壓的加熱器引腳，加熱器引線穿過加熱器通孔后與所述加熱器引腳連接。

4.根據權利要求1所述的含有兩部分氧化鋯結構的片式氧傳感器，其特征在于，所述多孔氧化鋁基片、第一氧化鋁基片、第一氧化鋯基片、第二氧化鋁基片、第二氧化鋯基片、第三氧化鋁基片、第四氧化鋁基片和第五氧化鋁基片的厚度均為0.1mm-0.3mm。

5.一種如權利要求1-4任一項所述的含有兩部分氧化鋯結構的片式氧傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)制備氧化鋯陶瓷漿料、氧化鋁陶瓷漿料和多孔氧化鋁陶瓷漿料；

所述氧化鋯陶瓷漿料、氧化鋁陶瓷漿料和多孔氧化鋁陶瓷漿料按以下質量百分比的原料進行配制：

氧化鋯陶瓷漿料：將76.5-90％的氧化鋯粉末、5-13.5％的氧化釔粉末和5-10％的第一氧化鋁粉末配制成無機成分，再加入占無機成分總質量1-10％的分散劑、占無機成分總質量40-60％的有機溶劑、占無機成分總質量5-15％的粘接劑和占無機成分總質量5-15％的增塑劑；球磨后即形成氧化鋯陶瓷漿料；

氧化鋁陶瓷漿料：將70-85％的第一氧化鋁粉末、10-20％的第二氧化鋁粉末和5-10％的燒結助劑配制成無機成分，再加入占無機成分總質量1-10％的分散劑、占無機成分總質量40-70％的有機溶劑、占無機成分總質量5-15％的粘接劑和占無機成分總質量5-15％的增塑劑；球磨后即形成氧化鋁陶瓷漿料；

多孔氧化鋁陶瓷漿料：將30-40％的第一氧化鋁粉末、30-40％的第二氧化鋁粉末和20-40％的碳粉配制成無機成分，再加入占無機成分總質量1-10％的分散劑、占無機成分總質量60-95％的有機溶劑、占無機成分總質量5-15％的粘接劑和占無機成分總質量5-15％的增塑劑；球磨后即形成多孔氧化鋁陶瓷漿料；

2)對氧化鋯陶瓷漿料、氧化鋁陶瓷漿料和多孔氧化鋁陶瓷漿料采用流延工藝分別制備得到對應的基片，然后采用機械沖孔的方式在各個基片上沖打定位孔，在第一氧化鋁基片、第一氧化鋯基片上沖打電極通孔，在第五氧化鋁基片上沖打加熱器通孔；

3)對第一氧化鋁基片和第一氧化鋯基片上的電極通孔進行填充并印刷電極引腳，在第一氧化鋯基片兩側印刷內電極和外電極，在第二氧化鋁基片的上方印刷空氣腔，在第五氧化鋁基片上印刷加熱器，同時進行加熱器通孔的填充以及印刷加熱器引腳；

4)按從上到下的順序將多孔及保護層、功能層、空氣腔層、結構層和加熱層所對應的基片進行疊層，然后將其壓制成整體，采用機械切割將疊層后的陶瓷塊切割成芯片生坯；

5)將芯片生坯放入承燒板內，將承燒板放入空氣循環爐內進行緩慢排膠，其中，排膠最高溫度為600-800℃，將排完膠的芯片生坯放入燒結爐中進行燒結，燒結溫度為1350-1500℃，待冷卻后即制備得到片式氧傳感器。

6.根據權利要求5所述的含有兩部分氧化鋯結構的片式氧傳感器的制備方法，其特征在于，所述第一氧化鋁粉末的中粒粒徑(D50)的范圍為0.1μm-0.8μm，比表面積范圍為6m²/g-12m²/g；所述第二氧化鋁粉末的中粒粒徑(D50)的范圍為2μm-5μm，比表面積范圍為20m²/g-60m²/g。