[发明专利]一种车用平板式氧传感器生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧传感器，尤其是一种车用平板式氧传感器生产工艺。

背景技术

车用氧传感器是电喷系统的关键核心部件，用于测量汽车排放尾气中的氧含量。汽车电控单元利用氧传感器的电压输出转变为控制信号，可通过控制燃料喷射量改变空气与燃料的比例，使燃油处于最佳燃烧状态。技术特点：是粉体工程、陶瓷工程、等离子喷涂技术及传感器技术等多种高新技术的结合。

车用氧传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用，其基本工作原理是：在一定条件下(高温和铂催化)，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。大气中氧的含量为21％，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多。在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多，套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势。当套管废气一侧的氧浓度低时，在电极之间产生一个高电压(0.6～1V)，这个电压信号被送到ECU放大处理，ECU把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，电脑按照尽可能接近14.7∶1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。因此氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器。氧传感器只有在高温时(端部达到300℃以上)其特性才能充分体现，才能输出电压。它在约800℃时，对混合气的变化反应最快，而在低温时这种特性会发生很大变化。

目前随着国内庞大的汽车市场发展，严格的汽车尾气排放法规和国内相关技术的欠缺，使得研究和开发具有自主产权的、性能好、可靠性高的氧传感器产品显得尤为迫切和重要。目前国内汽车发动机氧传感器都是以管状结构为主，其汽车尾气排放不达标，氧传感锆头起燃点很高，一般都在300度以上，使用寿命短、响应时间慢(200ms以内为正常)，其产品甚至测试十几分钟就出现故障等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种性能好、可靠性高的车用平板式氧传感器生产工艺。

为解决上述技术问题，本发明一种车用平板式氧传感器生产工艺，具体步骤包括：①粉体预处理、②浆料准备、③流延成型、④自然干燥、⑤开孔、⑥丝网印刷、⑦定位压缩、⑧切割、⑨共烧结。其特征在于：在步骤⑥中，所述丝网印刷是在片式氧传感器采用上中下三片式，中间片不印刷电极，它与空气中的氧气接触，形成参比电极。下片先印刷一层绝缘层(主要成份为AL2O3)，然后上面覆盖一层导电层(主要成份为Pt)，最后导电层上面覆盖一层绝缘层把导电层整体绝缘，每印刷一层需要烘干处理。最后，将三片按照上中下的顺序叠加起来，进行烧结。

与现有技术相比，其有益效果是：该发明使汽车在满足汽车性能要求的条件下，减少有害排放物，可减少各新车之间由于制造装配等因素造成有害排放物的差异和减少由于车辆老化使发动机有害排放物恶化。

具体实施方式

本发明是先将粉料分散在有机溶剂中，添加分散剂、粘结剂和塑性剂等有机成分，通过球磨方法制得分散均匀的稳定的料浆，然后用流延设备将浆料涂刮在基片表面，干燥后再烧结得到YSZ电解质薄膜。

在流延成型时浆料从料斗下部流至基带上，通过基带与刮刀的相对运动形成素坯，在表面张力的作用下形成光滑的上表面，坯膜的厚度由刮刀控制。待溶剂蒸发，有机结合剂在陶瓷颗粒间形成网络结构，形成具有一定强度和柔韧性的素坯，干燥的素坯与基带剥离后卷轴待用。

在丝网印刷中，平板式氧传感器采用上中下三片式。其中，中间片不印刷电极，它与空气中的氧气接触，形成参比电极。下片先印刷一层绝缘层(主要成份为AL2O3)，然后上面覆盖一层导电层(主要成份为Pt)，最后导电层上面覆盖一层绝缘层把导电层整体绝缘，通过小孔将线引出来；上片正反两面分别印刷信号电极内电极和外电极。每印刷一层需要烘干处理。将印刷好的上下片和中间片按照顺序进行叠压成一个整体，叠成热压的要求是三片必须连成一个整体，烧结后中间片所形成的空气参比通道必须是密封的，要保证电极的导通和通道的存在。

最后，将三片按照上中下的顺序叠加起来，进行烧结，使成型的坯体在高温作用下致密化，完成预期的物理化学反应，制成车用平板式氧传感器。