[发明专利]一种新型极限电流型片式氧传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种极限电流型片式氧传感器的制备方法，具体说是一种结构合理、工艺简单、成品率高且产品性能稳定的新型极限电流型片式氧传感器的制备方法。

背景技术

目前二氧化锆基传感器主要包括氧传感器和NOx传感器，用于空燃比控制的氧传感器按工作原理分类，可分为三类：(1)浓差电池型；(2)电化学泵型；(3)氧化物半导体型。在三种氧传感器中，只有电化学泵型氧传感器用于稀薄燃烧系统中，电化学泵型氧传感器又分为极限电流型氧传感器和宽域氧传感器。

丰田公司1984年首次应用的稀薄燃烧控制系统。该系统的目的是，提高燃料的利用率，在保证有害气体的排放量低于规定值的基础上。控制空燃比在一个有限的范围内(14.7≤A/F≤23)是非常必要的，因为通过增大空燃比，在稀薄燃烧的范围(A/F>20)燃烧，可以使NOx的浓度降低到允许范围之内。但如果继续增大空燃比容易使发动机熄火，引起输出功率下降，同时由于不充分燃烧，污染反而更加严重。为了控制空燃比，在稀薄燃烧系统中，也要用到氧传感器来控制发动机废气的空燃比。而它利用的是稀薄空燃比传感器(即极限电流型氧传感器)。

目前国内极限电流型氧传感器还没有摆脱长期依赖进口的状况，主要是被日本的产品所垄断，日本极限电流型氧传感器主要采用氧化铝和氧化锆流延片叠合的制造技术，本发明是基于二氧化锆流延片为陶瓷主体进行设计的一种极限电流型氧传感器的制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、工艺稳定、性能好，成本低的新型极限电流型氧传感器的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种新型片式氧传感器的制备方法，其特征在于依次包括以下工序：制备氧化锆流延基片工序，制备挥发性流延基片工序，制备扩散障碍层流延基片工序，去边落片工序，冲孔工序，冲压填充挥发片工序，丝网印刷工序，叠片工序，真空封塑工序，温等静压工序，分切工序，烧结工序，检测工序；

所述制备氧化锆流延基片工序包括：以5mol氧化钇稳定氧化锆为主要粉体，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，通过球磨法制成稳定均匀的流延浆料；把氧化锆浆料在流延机上进行流延烘干定型，获得氧化锆流延生坯卷带；

所述制备挥发性流延基片工序包括：以碳粉为主要粉体，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，通过球磨法制成稳定均匀的流延浆料；把碳粉浆料在流延机上进行流延烘干定型，获得挥发性流延生坯卷带；

所述制备扩散障碍层流延基片工序包括：以5mol氧化钇稳定氧化锆为主要粉体，以纳米炭黑为造孔剂，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，通过球磨法制成稳定均匀的流延浆料；把扩散障碍层浆料在流延机上进行流延烘干定型，获得扩散障碍层流延生坯卷带；

所述去边落片工序包括：将氧化锆流延生坯卷带在自动裁片机上，裁成传感器上信号层的第一层氧化锆流延基片1、第二层氧化锆流延基片2、第三层氧化锆流延基片3、第四层氧化锆流延基片4、第五层氧化锆流延基片5和第六层氧化锆流延基片6；将扩散障碍层流延生坯卷带在自动裁片机上，裁成传感器扩散障碍层流延基片7；将挥发片流延生坯卷带在自动裁片机上，裁成传感器上空气参比通道19内的空气参比通道挥发片18；

所述冲孔工序包括：在裁好的第一层氧化锆流延基片1冲出印刷对位孔和第一层流延基片化学泵内电极引出孔13、在第二层氧化锆流延基片2上冲出印刷对位孔和第二层流延基片化学泵内电极引出14；在第三层氧化锆流延基片3上冲出空气参比通道19；第五层氧化锆流延基片5冲出印刷对位孔和第五层流延基片加热电极引出孔23，第六层氧化锆流延基片6冲出印刷对位孔和第六层流延基片加热电极引出孔24；

所述冲压填充挥发片工序包括：在冲压机上将挥发性流延带冲出空气参比通道19的形状，然后填充到第三层氧化锆流延基片3里面去。

所述丝网印刷工序包括：在第一层氧化锆流延基片1上表面依次用氧化铝浆料印刷化学泵外电极上表面绝缘层10、用Pt电极浆料印刷化学泵外电极11、用氧化铝浆料印刷化学泵外电极下表面绝缘层12；用炭黑浆料在化学泵外电极11头部位置印刷有机挥发层9、在挥发层图案四周印刷粘结剂层8，然后在粘结剂层8和有机挥发层9的上方叠压上扩散障碍层流延基片7。

在第二层氧化锆流延基片2的下表面依次用氧化铝浆料印刷化学泵内电极的上表面绝缘层15、用Pt电极浆料印刷化学泵内电极16、用氧化铝浆料印刷化学泵内电极的下表面绝缘层17。