一種氧傳感器陶瓷基體與電極及電極保護層共燒結的方法技術

本發明專利技術涉及一種氧傳感器——氧化鋯管的燒結工藝，尤其涉及氧化鋯管陶瓷基體與鉑金電極及電極保護層共燒結的方法。一種氧傳感器陶瓷基體與電極及電極保護層共燒結的方法，包括以下工藝過程：1、注射成型陶瓷基體并脫脂；2、制作鉑金電極；3、蘸涂保護層；4、共燒結；所用保護層漿料是經過球磨加工的，又含有造孔成分，因此具有良好燒結活性和一定的成孔性；另外保護層與基體含有相同的材料成分，根據相似相容原理，在高溫共燒結時，保護層能夠與基體牢固地燒結在一起，從而徹底解決了保護層容易脫落或剝落的問題，并簡化了生產工藝過程，降低了成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種氧傳感器——氧化鋯管的燒結工藝，尤其涉及氧化鋯管陶瓷基體與鉑金電極及電極保護層共燒結的方法。技術背景氧傳感器廣泛用于發動機噴油量調節和尾氣排放控制，以達到減少油耗和控制污染氣體排放的目的。而實現氧傳感器功能的核心部件是其內部的氧化鋯管（或氧化鋯片）。通常氧化鋯管的生產工藝是陶瓷基體與鉑金電極及電極保護層分開進行多次燒結的制作工藝，而這樣的燒結工藝容易導致電極附著力差，保護層剝落，制品電性能差等問題的出現；同時又增加了能耗增長了生產周期。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術提供一種相對簡單快速，制品電性能和機械性能都相對較好的氧化鋯管陶瓷基體與電極及電極保護層的共燒結的方法。為實現上述目的，本專利技術主要采用以下技術方案進行解決：一種氧傳感器陶瓷基體與電極及電極保護層共燒結的方法，包括以下工藝過程：1、注射成型陶瓷基體并脫脂：將混有粘結劑的陶瓷喂料在精密注射成型機上注射成型；將注射成型的坯體用氧化鋁粉末埋入莫來石匣缽中進行脫脂；脫脂完后將陶瓷基體外表面及內孔清理干凈；2、制作鉑金電極：將鉑金漿料涂刷在陶瓷基體內外表面，涂刷形狀見附圖1、圖2所示；將涂刷好電極陶瓷基體烘干并匣燒至800～1000℃；之后測內外電極電阻≤10Ω；3、蘸涂保護層：將制作好電極的陶瓷基體浸入保護層漿料中，保持2～5秒，取出，并置于烘箱中進行150℃烘干。4、共燒結：將蘸涂好保護層的鋯管擺放在莫來石匣缽中，在高溫爐中匣燒至1400～1600℃，爐冷至300～500℃取出。其中陶瓷基體是在精密注射成型機上成型，保證了尺寸的精確一致。脫脂所用的氧化鋁粉末是200～800目具有虹吸性的惰性氧化鋁粉末；脫脂工藝以40～60h升溫至800～1000℃并保溫2～5h進行，脫脂完成后，隨爐冷卻至200～300℃取出。所用鉑金漿料的固相含量為40%～60%；鋯管外電極用曲面絲網印刷機印制成網狀結構（見圖1），內電極用點膠機在陶瓷基體內部涂畫一圈并畫出電極引線，同時要求內電極沿內管壁涂制的一圈與外電極沿外管壁涂制的一圈正對應（見圖2），兩電極引腳用移印機印刷；制作電極的過程還包括將涂刷好電極的陶瓷基體在烘箱中以150～200℃保溫30min進行烘干，之后將涂制好電極的基體整齊放入莫來石匣缽內并一起放入箱式高溫爐中以8～20℃/min升至800～1200℃并保溫1～2h,隨爐冷卻至400～500℃取出空冷，最后測試電極的電阻，要求內外電極電阻不超過10Ω。所用保護層漿料為尖晶石、氧化鋁等其中的一種或多種陶瓷粉末與有機或無機粘結劑以及稀釋劑、造孔劑等在全方位行星球磨機中球磨10～24h制成，具有更細的顆粒度和一定的燒結活性。另外共燒結過程的燒結工藝為：以6～12h升至1000～1200℃保溫0.8～1.2h，再2～5h升溫1400～1600℃保溫2～3h，隨爐冷卻至400～500℃取出空冷。本專利技術的主要優勢在于：1、陶瓷基體是通過精密注射以及脫脂工藝制得，基體尺寸精確，生產成本低廉。2、電極的制作是在基體未瓷化前進行的，這樣電極顆粒與陶瓷基體表面的空隙相互鑲嵌，電極附著力更強；同時未瓷化陶瓷具有一定的吸墨性，便于印刷操作。3、外電極采用的是曲面網格絲印技術，印刷的網格狀電極不僅節約了電極成本，而且又大大增加了基體—電極—尾氣三相界面的長度，使得鋯管電性能更加優異。4、所用保護層漿料是經過球磨加工的，又含有造孔成分，因此具有良好燒結活性和一定的成孔性；另外保護層與基體含有相同的材料成分，根據相似相容原理，在高溫共燒結時，保護層能夠與基體牢固地燒結在一起，從而徹底解決了保護層容易脫落或剝落的問題，并簡化了生產工藝過程，降低了成本。附圖說明圖1為本專利技術所述涂刷的網格狀外電極示意圖。圖2為本專利技術所述涂刷的內電極示意圖。圖3為本專利技術所述陶瓷基體與鉑金電極以及電極保護層共燒結之后的示意圖及局部放大圖。圖4為本專利技術的工藝流程簡圖圖1—3中：1為陶瓷基體2為外電極3為內電極4為電極保護層具體實施方法下面結合附圖1—附圖4對本專利技術的具體實施方法做詳細的說明。實施例1一種氧傳感器陶瓷基體與電極及電極保護層共燒結的方法包括以下工藝過程：1、注射成型陶瓷基體：將混有粘結劑的陶瓷喂料在精密注射成型機上注射入圖1所示的陶瓷基體形狀；2、脫脂：將注射成型的坯體用200目具有虹吸性的惰性氧化鋁粉末埋入莫來石匣缽中，并放入排膠爐中進行脫脂，脫脂工藝以40h升溫至800℃并保溫2h進行，脫脂完成后，隨爐冷卻至300℃取出，并將陶瓷基體外表面及內孔清理干凈；3、涂刷鉑金電極：將固相含量為40%的鉑金漿料涂刷在陶瓷基體內外表面，其中外電極用曲面絲網印刷機印制成網狀結構（見圖1），內電極用點膠機在陶瓷基體內部涂畫一圈并畫出電極引線，同時要求內電極沿內管壁涂制的一圈與外電極沿外管壁涂制的一圈正對應（見圖2），兩電極引腳用移印機印刷。將涂刷好電極的陶瓷基體在烘箱中以150℃保溫30min進行烘干，之后將涂制好電極的基體整齊放入莫來石匣缽內。4、預燒電極：將涂制好電極的基體連同匣缽一起放入箱式高溫爐中以8℃/min升至800℃并保溫1h,隨爐冷卻至400℃取出空冷。5、測電極電阻：測試預燒好的電極的電阻，要求內外電阻不超過10Ω；6、蘸涂保護層：將制作好電極的陶瓷基體浸入保護層漿料中，保持2秒，取出，并置于烘箱中進行150℃烘干。所用保護層漿料為尖晶石、氧化鋁等其中的一種或多種陶瓷粉末與有機或無機粘結劑以及稀釋劑等在全方位行星球磨機中球磨10h制成。7、共燒結：將蘸涂好保護層的鋯管擺放在莫來石匣缽中，并一起放進高溫燒結爐中進行陶瓷基體、電極及保護層的共燒結，燒結工藝以6h升至1000℃保溫0.8h，再2h升溫1400℃保溫2h，隨爐冷卻至300℃取出空冷。實施例2一種氧傳感器陶瓷基體與電極及電極保護層共燒結的方法包括以下工藝過程：1、注射成型陶瓷基體：將混有粘結劑的陶瓷喂料在精密注射成型機上注射入圖1所示的陶瓷基體形狀；2、脫脂：將注射成型的坯體用500目具有虹吸性的惰性氧化鋁粉末埋入莫來石匣缽中，并放入排膠爐中進行脫脂，脫脂工藝以50h升溫至900℃并保溫3h進行，脫脂完成后，隨爐冷卻至400℃取出，并將陶瓷基體外表面及內孔清理干凈；3、涂刷鉑金電極：將固相含量為50%的鉑金漿料涂刷在陶瓷基體內外表面，其中外電極用曲面絲網印刷機印制成網狀結構（見圖1），內電極用點膠機在陶瓷基體內部涂畫一圈并畫出電極引線，同時要求內電極沿內管壁涂制的一圈與外電極沿外管壁涂制的一圈正對應（見圖2），兩電極引腳用移印機印刷。將涂刷好電極的陶瓷基體在烘箱中以180℃保溫30min進行烘干，之后將涂制好電極的基體整齊放入莫來石匣缽內。4、預燒電極：將涂制好電極的基體連同匣缽一起放入箱式高溫爐中以15℃/min升至1000℃并保溫1h,隨爐冷卻至450℃取出空冷。5、測電極電阻：測試預燒好的電極的電阻，要求內外電阻不超過10Ω；6、蘸涂保護層：將制作好電極的陶瓷基體浸入保護層漿料中，保持3秒，取出，并置于烘箱中進行150℃烘干。所用保護層漿料為尖晶石、氧化鋁其中的一種或兩種陶瓷粉末與有機或無機粘結劑以及稀釋劑在全方位行星球磨機中球磨15h制成。7、共燒結：將蘸涂好保護層的鋯管擺放在莫來石匣缽本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氧傳感器陶瓷基體與電極及電極保護層共燒結的方法，其特征在于，包括以下工藝過程：（1）注射成型陶瓷基體并脫脂：將混有粘結劑的陶瓷喂料在精密注射成型機上注射成型；將注射成型的坯體用氧化鋁粉末埋入莫來石匣缽中進行脫脂，脫脂完后將陶瓷基體外表面及內孔清理干凈；（2）制作鉑金電極：將鉑金漿料涂刷在陶瓷基體內外表面；將涂刷好電極陶瓷基體烘干并匣燒至800～1000℃；之后測內外電極電阻≤10Ω；（3）蘸涂保護層：將制作好電極的陶瓷基體浸入保護層漿料中，保持2～5秒，取出，并置于烘箱中進行150℃烘干；（4）共燒結：將蘸涂好保護層的鋯管擺放在莫來石匣缽中，在高溫爐中匣燒至1400～1600℃，爐冷至300～500℃取出。

【技術特征摘要】
1.一種氧傳感器陶瓷基體與電極及電極保護層共燒結的方法，其特征在于，包括以下工藝過程：（1）注射成型陶瓷基體并脫脂：將混有粘結劑的陶瓷喂料在精密注射成型機上注射成型；將注射成型的坯體用氧化鋁粉末埋入莫來石匣缽中進行脫脂，脫脂完后將陶瓷基體外表面及內孔清理干凈；（2）制作鉑金電極：將鉑金漿料涂刷在陶瓷基體內外表面；將涂刷好電極陶瓷基體烘干并匣燒至800～1000℃；之后測內外電極電阻≤10Ω；（3）蘸涂保護層：將制作好電極的陶瓷基體浸入保護層漿料中，保持2～5秒，取出，并置于烘箱中進行150℃烘干；（4）共燒結：將蘸涂好保護層的鋯管擺放在莫來石匣缽中，在高溫爐中匣燒至1400～1600℃，爐冷至300～500℃取出。2.根據權利要求1所述的一種氧傳感器陶瓷基體與電極及電極保護層共燒結的方法其特征在于，脫脂以40～60h升溫至800～1000℃并保溫2～5h進行，脫脂所用的氧化鋁粉末是200～800目具有虹吸性的惰性氧化鋁粉末。3.根據權利要求1所述的一種氧傳感器陶瓷基體與電極及電極保護層共燒結的方法其特征在于，步驟（2）中所用鉑金漿料的固相含量為40%～60%。4.根據權利要求1所述的一種氧傳感器陶瓷基體與電極及電極保護層共燒結的方法，其特征在于，鋯管外電極用曲面絲網印刷機...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳耀，王麗華，
申請(專利權)人：王麗華，
類型：發明
國別省市：浙江;33