氧化鋯基傳感器的低溫共燒方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種片式氧化鋯傳感器的低溫共燒方法，所述方法包括：在氧化釔穩(wěn)定氧化鋯中加入低熔點、具有離子導電性的玻璃粉，配制漿料；將漿料流延成型，切割，沖過孔、參比氣體通道、氣體室等；印刷Pt等貴金屬電極，疊層熱壓，并在1000℃～1200℃下共燒0.5～4小時。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種片式。
技術介紹
最早的氧傳感器是于1961年由美國西屋電氣公司兩位科學家Weissbart和Ruka制成的氧化鋯管式氧傳感器。但當時的氧傳感器主要用于工業(yè)煉鋼中的氧氣測量。真正的汽車用管式氧傳感器是由博世(Bosch)公司于1976年研制的，主要用于汽車尾汽控制，能有效提高燃油效率，減少尾氣污染。該產(chǎn)品一經(jīng)面世后，就受到了廣泛的關注，并很快上市銷售，并于當年向美國市場銷售1000萬只氧傳感器。1982年博世公司又開始生產(chǎn)加熱型管式氧傳感器，該種傳感器可加熱到400°C，很大程度提高了氧傳感器的反應速度，這種氧傳感器可在冷車啟動30秒內(nèi)進入完全工作狀態(tài)。為了進一步滿足對尾氣排放控制要求日益嚴格的需要，必需解決管式氧傳感器目前存在的問題啟動時間和寬域測試氧濃度。一方面是在預熱階段就啟動閉路模式，這就要求傳感器具有快速啟動能力(〈15秒甚至〈10秒〉，而傳統(tǒng)的管式氧傳感器遠遠不能滿足這一要求。另一方面是采用線性控制以適應遠離I時的排放控制，也就是寬域氧傳感器。要想實現(xiàn)上述解決策略就必須先解決傳感器的結構問題，新型傳感器要具有較寬的線性范圍、快速啟動和高精度。基于Zr02固體電解質(zhì)材料的片式傳感器不僅能夠滿足快速啟動、對稀薄燃燒在寬范圍的高性能要求，在小型化以及作為下一代尾氣傳感器(N0x、HC等)的平臺均顯示了極大的可能性。這種傳感器的主要特征在于預熱時間短、尺寸小、重量輕，最重要的是價格便宜。整個氧化鋯基片式傳感器包括加熱層、空氣導入層以及傳感器層。貴金屬鉬具有良好的電導率、結構穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，具有較好的吸附、脫附性能，是良好的催化劑，工作溫度400 - 1000°C與固體電解質(zhì)相兼容，因此是電極和加熱體材料的首選。加熱層是由一層鉬金線組成，測試電極是多孔鉬金電極及覆蓋的NOx敏感電極組成。這些都是采用絲網(wǎng)印刷技術印刷在傳感器(YSZ)的兩面。印刷好的基片通過堆垛、層疊、共燒制備成NOx傳感器部件。但是，在氧化鋯共燒制備片式傳感器的時候，氧化鋯的燒結溫度(1350°C 1550°C)和目前商業(yè)Pt電極漿料的燒結溫度(800°C 1000°C)之間存在較大的距離。如果氧化鋯燒結致密，則Pt電極也會燒結致密,從而達不到Pt多孔性的要求；如果保持Pt電極的多孔性，則氧化鋯就很難燒結致密。達不到需要的致密度和氣密性的要求。目前片式傳感器采用的解決方案是采取措施提高Pt金屬的燒結溫度，使Pt電極在高溫燒結的時候還能保持多孔的特性。顯然，現(xiàn)有技術中需要一種，以解決氧化鋯的燒結溫度和目前商業(yè)Pt電極漿料的燒結溫度存在差異的問題
技術實現(xiàn)思路
為此，本專利技術提供一種制備片式，所述方法包括在氧化鋯中加入低熔點、具有離子導電性的玻璃粉，配制漿料；將所述漿料流延成型，經(jīng)切割和沖出孔、參比氣體通道和氣體室，由此提供傳感器基片;在基片上印刷電極，疊層熱壓，并在1000°C 1200°C下共燒O. 5 4小時。在本專利技術一個實施方式中，所述氧化鋯是氧化釔、氧化鎂或氧化鈣穩(wěn)定的氧化鋯。其中，所述氧化釔的含量為4 8mol%，所述氧化鎂的含量為6 12mol%，和所述氧化鈣的含量為6 12mol%。在本專利技術一個實施方式中，所述低熔點、具有離子導電性的玻璃粉包括Li20-A1203-Si02 玻璃、Li20-Ca0-A1203_Si02 玻璃。在本專利技術一個實施方式中，所述漿料還加入有機溶劑、分散劑、粘結劑、和/或增塑劑。在本專利技術一個實施方式中，所述Li20-A1203-Si02玻璃的加入量為10 50重量％ ;所述Li20-Ca0-A1203-Si02玻璃的加入量為10 50重量％。優(yōu)選地，所述Li20-A1203-Si02玻璃的加入量為30 40重量％ ;所述Li20-Ca0-A1203_Si02玻璃的加入量為30 40重量％。在本專利技術一個實施方式中，所述共燒是在900°C 1300°C燒結溫度下進行O. 5 4小時。優(yōu)選地，所述共燒是在1000°C 1200°C燒結溫度下進行O. 5 2小時。具體的說，為解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本專利技術采用如下技術方案在氧化釔穩(wěn)定氧化鋯中加入低熔點、具有離子導電性的玻璃粉，配制漿料；漿料流延成型；切割；沖出傳感器所需的孔、參比氣體通道、氣體室等，提供傳感器基片；在傳感器基片印刷Pt等貴金屬電極；進行疊層熱壓；以及在1000°C 1200°C下共燒O. 5 4小時。在本專利技術中，氧化鋯采用氧化釔(4 8mol%)或氧化鎂(6 12mol%)氧化鈣(6 12mol%)穩(wěn)定氧化鋯陶瓷材料。在本專利技術中，添加的低熔點、具有離子導電性的玻璃粉包括Li20-A1203_Si02玻璃、Ca0-A1203-Si02玻璃或它們的組合。其中，Li20-A1203_Si02玻璃成分為Li20 10 40 重量％、A1203 10 30 重量％、Si0230 80 重量％ ；Ca0-A1203-Si02 玻璃成分為CaO20 40重量％、A120320 40重量％、Si02 20 60重量％。在優(yōu)選的實施方式中，在混合好的低熔點玻璃料-氧化鋯粉體中加入有機溶劑、分散劑、粘結劑、增塑劑制備成漿料，經(jīng)切割，沖出孔、參比氣體通道、氣體室等，印刷Pt等貴金屬電極，疊層熱壓。在本專利技術中，低溫共燒的燒結溫度在900°C 1300°C，共燒時間為O. 5 4小時。優(yōu)選的燒結溫度范圍為1000°c 1200°C ;共燒時間為O. 5 2小時。附圖說明圖I為本專利技術氧化鋯基傳感器低溫共燒方法的工藝流程圖。具體實施例方式以下結合具體的實施例對本專利技術的方法和方案做進一步說明。需要注意的是，本專利技術的內(nèi)容并不限于這些具體的實施方式。在不背離本專利技術背景和精神的前提下，本領域技術人員在閱讀本專利技術的內(nèi)容的基礎上可以進行等價替換和修改，其內(nèi)容也包括在本專利技術要求保護的范圍內(nèi)。實施例I提供氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯，其中，氧化釔的含量為6mol%。向所述氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯中添加30重量％的Li20-A1203-Si02玻璃，提供玻璃料-氧化鋯漿料。其中，Li20-A1203-Si02 玻璃成分為Li20 :20 重量％、A1203 :30 重量％、Si02 :50 重量％。向混合好的玻璃料-氧化鋯漿料中加入有機溶劑、分散劑、粘結劑、增塑劑制備成漿料，流延成型，經(jīng)切割，沖出孔、參比氣體通道、氣體室等，提供傳感器基片，在所述基片上印刷Pt等貴金屬電極，疊層熱壓，在1000°c下燒結溫度下共燒O. 5小時。經(jīng)過后處理，制備得到氧化鋯基傳感器。燒結后陶瓷材料的密度為4. 629 ；氣孔率為O. 5% ；抗折強度為545MPa ；電阻(直徑15mm，厚度 2mm，700 °C )為 90 Ω。滿足片式氧化鋯陶瓷材料的需要。權利要求1.一種制備片式，所述方法包括在氧化鋯中加入低熔點、具有離子導電性的玻璃粉，配制漿料；將所述漿料流延成型，經(jīng)切割和沖出孔、參比氣體通道和氣體室，由此提供傳感器基片在基片上印刷電極，疊層熱壓，并在1000°C 1200°C下共燒O. 5 4小時。2.根據(jù)權利要求I所述的低溫共燒方法，其特征在于所述氧化鋯是氧化釔、氧化鎂或氧化鈣穩(wěn)定的氧化鋯。3.根據(jù)權利要求2所述的低溫共燒方法，其特征在于所述氧化釔的含量為4 8mol%，所述氧本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種制備片式氧化鋯基傳感器的低溫共燒方法，所述方法包括：在氧化鋯中加入低熔點、具有離子導電性的玻璃粉，配制漿料；將所述漿料流延成型，經(jīng)切割和沖出孔、參比氣體通道和氣體室，由此提供傳感器基片；在基片上印刷電極，疊層熱壓，并在1000℃～1200℃下共燒0.5～4小時。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：馮濤，夏金峰，蔣丹宇，
申請(專利權)人：中國科學院上海硅酸鹽研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：