[發明專利]一種極限電流型氧傳感器的制備方法

在審

• 申請號: 202210966845.0
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN115791930A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 高曉佳;戴馮輝;陳江翠
• 申請（專利權）人: 江蘇惟哲新材料有限公司
• 主分類號: G01N27/409
• 分類號: G01N27/409;G01N27/407
• 代理公司: 無錫盛陽專利商標事務所(普通合伙) 32227
• 代理人: 顧朝瑞

本發明提供了一種極限電流型氧傳感器的制備方法，其具有集成度高、結構簡單，克服了很多應用場景傳感器體積過大無法安裝的問題，同時由于產品體積較小，加熱時功耗低，多層工藝加工時加工效率高，單次可大批量生產。其包括以下步驟：一、生瓷塊的加工；選用三塊厚度為0.1?0.25mm的氧化鋯生瓷塊分別為生瓷塊一、生瓷塊二和生瓷塊三，其中生瓷塊一印刷形成絕緣層一、加熱器層和絕緣層二；生瓷片二的中部挖空形成空腔，生瓷片二的頂部印刷出犧牲層一；生瓷片三印刷形成泵內電極層、泵外電極層；二、堆疊；三、層壓；四、切割；五、燒結。

技術領域

本發明涉及氧傳感器技術領域，具體為一種極限電流型氧傳感器的制備方法。

背景技術

氧化鋯氧傳感器是利用氧化鋯陶瓷材料在高溫下可傳導氧離子的特性開發而成，通過設計不同的傳感器結構，配合相應的控制電路，可開發出電壓型和電流型兩大類氧傳感器，這些氧化鋯傳感器已廣泛的應用于汽車發動機控制，鍋爐燃燒尾氣測量，煙氣分析和鋼水定氧等領域，是唯一可用于高溫環境氧含量測量的一類傳感器。

現在較為成熟的極限電流型氧傳感器一般為長片式，尺寸約為長60mm，寬4mm，厚1.3mm，這種設計多用于汽車尾氣檢測等對體積大小要求不高，但使用環境較為惡劣的領域。在應用于家電、醫療或其他民用領域時，產品因為體積大小受限，而且產品加熱功耗高，不利于推廣。

發明內容

針對傳統氧傳感器體積較大、產品加熱功耗高的問題，本發明提供了一種極限電流型氧傳感器的制備方法，其具有集成度高、結構簡單，克服了很多應用場景傳感器體積過大無法安裝的問題，同時由于產品體積較小，加熱時功耗低，多層工藝加工時加工效率高，單次可大批量生產。

其技術方案是這樣的：一種極限電流型氧傳感器的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：一、生瓷塊的加工；選用三塊厚度為0.1-0.25mm的氧化鋯生瓷塊分別為生瓷塊一、生瓷塊二和生瓷塊三，其中生瓷塊一的頂部由下往上依次通過印刷的方式形成絕緣層一、加熱器層和絕緣層二；

生瓷片二的中部挖空形成空腔，生瓷片二的頂部還通過使用混合漿料印刷的方式印刷出厚度為1-12微米的犧牲層一，混合漿料由碳和聚碳酸酯按照重量比例0.1：9.9~1：9混合而成；

生瓷片三通過沖孔并填充導電材料形成導電通孔，其頂部通過印刷的方式形成位于頂部的并與導電通孔連接的泵內電極層、位于底部的泵外電極層、位于底部的與所述泵外電極層連接的電極焊區層一、位于底部的與所述導電通孔連接的電極焊區層二；

二、堆疊；將加工完成后的所述生瓷塊一、所述生瓷塊二和所述生瓷塊三由上至下依次堆疊，堆疊過程中，所述生瓷塊二的空腔中填入由碳基生瓷構成的犧牲層二，所述犧牲層二的厚度與所述生瓷塊二的厚度相等；

三、層壓；將堆疊完成后的生瓷塊一、生瓷塊二和生瓷塊三在70-90攝氏度下采用3000-6000psi的壓力水等靜壓，通過層壓使犧牲層一向下壓入生瓷片二中；

四、切割；根據所需尺寸在70-85攝氏度的臺面溫度下切割；

五、燒結；切割完成后對生瓷塊在1350-1500攝氏度的溫度下進行燒結形成極限電流型氧傳感器，極限電流型氧傳感器呈方形并且單邊長度為3-6mm，厚度為0.4-1mm，燒結過程中所述犧牲層二揮發形成容納所述泵內電極層的空腔，所述犧牲層一揮發形成進氣腔，所述進氣腔連通所述空腔和所述極限電流型氧傳感器的外部。

其進一步特征在于：

所述絕緣層一和所述絕緣層二的材料為氧化鋁，所述加熱器層、所述泵外電極層、所述泵內電極層、所述電極焊區層一和所述電極焊區層二的材料為鉑，生瓷塊中還添加有三氧化二釔；

所述泵外電極層與所述泵內電極層上下位置相互對應；

所述加熱器層呈S型均勻分布在所述絕緣層一和所述絕緣層二之間，所述加熱器層兩端分別連接加熱器焊區，所述絕緣層二對應所述加熱層焊區的位置呈鏤空狀。