[发明专利]一种片式氧传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种片式氧传感器，所述片式氧传感包括加热体和加热体上部的测氧体；

所述加热体，包括加热器基片、加热器基片上方的两个绝缘层和夹持于两绝缘层间的加热电极；所述测氧体，从下至上依次包括参比气基片、测氧电解质层和多孔保护层；

其特征在于，所述多孔保护层，从下至上依次包括过渡层、多孔层和致密层，各层上均具有孔洞使多孔保护层从下至上连通；所述过渡层含有氧化锆和镁铝尖晶石，过渡层的平均孔径为0.1-2.5μm，孔隙率为20-40％；所述多孔层含有氧化锆、镁铝尖晶石和贵金属，多孔层的平均孔径为0.1-3.5μm，孔隙率为30-50％；所述致密层为氧化锆，致密层的平均孔径为2-3μm，孔隙率为20-40％。

2.根据权利要求1所述的片式氧传感器，其特征在于：参比气基片上设有参比气通道；所述测氧电解质层包括氧化锆敏感基体和氧化锆敏感基体上下表面的外电极和内电极；内电极位于参比气通道中，且与大气连通；过渡层覆盖外电极表面。

3.根据权利要求1所述的片式氧传感器，其特征在于：过渡层的厚度为10-60μm，多孔层的厚度为10-60μm，致密层的厚度为10-50μm。

4.根据权利要求1或3所述的片式氧传感器，其特征在于：以过渡层的质量为基准，氧化锆的含量为30-65％，镁铝尖晶石的含量为20-55％。

5.根据权利要求1或3所述的片式氧传感器，其特征在于：以多孔层的质量为基准，氧化锆的含量为10-40％，镁铝尖晶石的含量为50-85％，贵金属的质量为0.1-2％。

6.根据权利要求1所述的片式氧传感器，其特征在于：致密层的孔洞呈锥形，孔洞从上至下尺寸增大。

7.根据权利要求1所述的片式氧传感器，其特征在于：致密层的面积大于多孔层的面积，致密层的面积大于过渡层的面积。

8.权利要求1所述的片式氧传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在加热器基片上涂覆绝缘层浆料、电极浆料、绝缘层浆料，烘干，在加热器基片上形成绝缘层，得到第一片层；取一参比气基片，作为第二片层；

2)在测氧电解质层上丝网印刷过渡层浆料，形成过渡层；过渡层浆料中含有氧化锆、镁铝尖晶石和第一成孔剂；丝网印刷多孔层浆料，在过渡层上形成多孔层；多孔层浆料中含有氧化锆、镁铝尖晶石、贵金属和第二成孔剂；得到第三片层；取一氧化锆流延片，激光打孔，即得到致密层，作为第四片层；

3)第一片层的绝缘层的一面朝上，第三片层的多孔层的一面朝上，将第一片层、第二片层、第三片层、第四片层从下到上依次叠加，将叠层热压、共烧得到片式氧传感器，其中过渡层的平均孔径为0.1-2.5μm，孔隙率为20-40％；多孔层的平均孔径为0.1-3.5μm，孔隙率为30-50％；致密层的平均孔径为2-3μm，孔隙率为20-40％。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：第一成孔剂的平均粒径为1.8-4μm，第二成孔剂的平均粒径为1.8-5μm。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：过渡层浆料的用量为2.0-4.0mg/cm²，多孔层浆料的用量为1.6-3.8mg/cm²，氧化锆流延片的厚度为10-50μm。

11.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于：以过渡层浆料的重量为基准，氧化锆的含量30-65％、镁铝尖晶石的含量为20-55％、第一成孔剂的含量为2-10％。

12.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于：以多孔层浆料的重量为基准，氧化锆的含量30-65％、镁铝尖晶石的含量为20-55％、贵金属的含量为0.1-2％，第二成孔剂的含量为2-10％。

13.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述第一成孔剂、第二成孔剂各自独立为碳酸钙、活性炭或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

14.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：致密层的面积大于多孔层的面积，致密层的面积大于过渡层的面积。

15.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述激光打孔的条件包括：激光功率为5-25w，频率为25-50Hz，打孔时间为4-20s；热压的条件包括：热压温度为40-80℃，热压时间为2-8s；共烧的条件包括：共烧温度为1400-1650℃，共烧时间为0.5-4h。