[发明专利]一种双电池型片式宽域氧传感器的制备方法

权利要求书

1.一种双电池型片式宽域氧传感器的制备方法，其特征在于，包括由从上到下依次叠放的泵氧电池、参比电池、结构层和加热层烧结而成的双电池型片式宽域氧传感器，其中：

泵氧电池：包括第一氧化锆流延基片、设置在所述第一氧化锆流延基片上表面的泵氧外电极和设置在第一氧化锆流延基片下表面的泵氧内电极，所述泵氧外电极覆盖有多孔保护层；

参比电池：包括第二氧化锆流延基片、参比电极和设置在所述第二氧化锆流延基片上表面的测试电极，所述第二氧化锆流延基片下表面设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层下表面设置所述参比电极；

所述泵氧电池与参比电池之间设置有扩散障和扩散腔，所述扩散腔位于所述第一氧化锆流延基片和第二氧化锆流延基片之间，第一氧化锆流延基片和第二氧化锆流延基片的两侧与扩散腔之间设置有扩散障，用于形成尾气扩散和尾气交换的通道，所述泵氧内电极和测试电极处于所述扩散腔内，泵氧内电极面积与扩散腔面积相同；

所述结构层由至少一层氧化锆流延基片组成；

加热层：包括第四氧化锆流延基片、第五氧化锆流延基片、设置在所述第四氧化锆流延基片下表面的第二绝缘层、设置在所述第五氧化锆流延基片上表面的第三绝缘层和被所述第二绝缘层和第三绝缘层覆盖的加热器；

所述双电池型片式宽域氧传感器采用内参比作为参考气氛，其泵电流为7μA-30μA；

所述扩散腔是在泵氧内电极和测试电极之间形成的空腔，所述空腔由碳粉制备成丝网印刷浆料然后丝网印刷在泵氧内电极上烧结后碳挥发形成；

制备方法包括：

步骤S1：制备氧化锆流延基片，得到第一氧化锆流延基片、第二氧化锆流延基片、第三氧化锆流延基片和第四氧化锆流延基片；

制备氧化锆流延基片具体包括：

步骤S11：将氧化钇掺杂氧化锆、氧化铝按照质量百分比(75～100)：(0～25)配置无机成分，其中氧化钇掺杂氧化锆中氧化钇含量为3mol%~8mol%；

步骤S12：将无机成分与分散剂、有机溶剂、粘结剂、增塑剂按照质量比100：（1~10）：（40~80）：（5~15）：（5~15）进行球磨形成氧化锆陶瓷浆料；

步骤S13：采用流延法制备得到氧化锆流延基片，得到第一氧化锆流延基片、第二氧化锆流延基片、第三氧化锆流延基片和第四氧化锆流延基片；

采用机械冲孔冲打定位孔、电极导出孔和加热器导出孔；

步骤S2：制备泵氧电极浆料、扩散障浆料和多孔保护层浆料；

所述步骤S2具体包括：将铂粉、碳按质量百分比：(80～95)：(5～20)混合，再加入有机溶剂制备得到泵电极浆料；将氧化锆、碳按质量百分比：(50～90)：(10～50)混合，再加入有机溶剂制备得到扩散障浆料；将氧化锆、碳按质量百分比：(50～90)：(10～50)混合，再加入有机溶剂制备得到多孔保护层浆料；

步骤S3：在第一氧化锆流延基片的上表面印刷泵氧外电极和导线，在第一氧化锆流延基片的下表面印刷泵氧内电极和导线，泵氧内电极通过通孔填充从第一氧化锆流延基片的上表面引出；在泵氧外电极上印刷多孔保护层，在泵氧内电极上印刷同样面积的碳粉制备成的丝网印刷浆料形成扩散腔，在泵氧内电极两侧印刷扩散障浆料形成扩散障，扩散障的厚度与所述扩散腔的厚度相同；

步骤S4：在第二氧化锆流延基片的上表面印刷测试电极，在第二氧化锆流延基片的下表面先印刷第一绝缘层，然后再印刷参比电极，将测试电极和参比电极通过通孔填充从第一氧化锆流延基片上表面引出；

步骤S5：在第三氧化锆流延基片的下表面印刷第二绝缘层，在第四氧化锆流延基片的上表面印刷第三绝缘层，然后在第三绝缘层上印刷加热器；

步骤S6：将加热层、结构层、参比电池、泵氧电池按照从下到上的顺序依次叠层，采用等静压将其压制成整体，采用机械切割成芯片生坯；

步骤S7：将芯片生坯放入承烧板内，将承烧板放入空气循环炉内进行缓慢排胶，排胶最高温度为600～800°C，将排完胶的芯片生坯放入烧结炉中在1350℃~1500℃下烧结成型。

2.根据权利要求1所述的一种双电池型片式宽域氧传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S3、步骤S4和步骤S5中均采用丝网印刷。

3.根据权利要求1所述的一种双电池型片式宽域氧传感器的制备方法，其特征在于，所述第一氧化锆流延基片和第二氧化锆流延基片设置有电极导出孔。