[发明专利]一种管式氧传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种管式氧传感器，包括电解质层，所述电解质层的内外两侧分别涂有内铂电极层和外铂电极层，且所述外铂电极层外侧依次设置有第一保护层和第二保护层；所述第二保护层的孔径和孔隙率大于所述第一保护层的孔径和孔隙率。本发明通过建立两层不同孔径和材料的保护层，形成两层过滤的方式，在不影响导电能力的情况下有效提高了产品的耐久性。

技术领域

本发明涉及汽车氧传感器技术领域，更具体的说是涉及一种管式氧传感器及其制备方法。

背景技术

在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。

氧传感器的核心元件是ZrO₂陶瓷管，锆管的内外两侧涂有铂电极，管内腔为参比通道，管外壁与氧气接触，管内设有加热器，通过加热器加热使传感器达到工作温度。由于车上作业条件很苛刻，电极材料应具有良好的导电率、较高的触媒活性和良好的化学稳定性。

现在氧化锆氧传感器的电极材料都为铂，起催化作用兼电极的作用，它使尾气中的O₂与CO反应，变成CO₂，使固体电解质两侧的氧浓差增加，从而使两极间的电压在理论空燃比附近产生突变。目前为了降低电极反应电阻，提高传感器的性能，ZrO₂氧传感器的铂电极应呈多孔薄膜结构，但是由于锆管的异型结构，通过传统的涂刷方式很难实现自动化。

因此，如何提供一种耐久性优异的管式氧传感器是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种管式氧传感器，可以在不影响产品导电能力的情况下提高产品的耐久性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种管式氧传感器，包括电解质层，所述电解质层的内外两侧分别涂有内铂电极层和外铂电极层，且所述外铂电极层外侧依次设置有第一保护层和第二保护层；所述第二保护层的孔径和孔隙率大于所述第一保护层的孔径和孔隙率。

优选的，在上述一种管式氧传感器中，所述第一保护层为纳米活性γ-Al₂O₃材料。

优选的，在上述一种管式氧传感器中，所述第一保护层材料的孔隙率为20-50％，粒径为20-800nm。

优选的，在上述一种管式氧传感器中，所述第二保护层为铝镁尖晶石或α-Al₂O₃中的任意一种。

优选的，在上述一种管式氧传感器中，所述第二保护层材料的孔隙率为30-80％，粒径为0.5-2.5μm。

其中第一保护层为纳米活性γ-Al₂O₃材料，比表面积大且吸附能力强，与电解质和电极结合强度高，同时作为分子筛；第二保护层为铝镁尖晶石或α-Al₂O₃的一种，孔径和孔隙率比第一保护层大，主要作用为过滤尾气中的大颗粒，避免堵塞氧气的运行通道。

本发明还公开了上述管式氧传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)将电解质粉末进行等静压和车削成型后烧结，对烧结后的产品进行表面处理，其中烧结温度为1300-1500℃；

(2)将经过步骤(1)表面处理过的电解质的内外两侧分别采用点胶的方式印刷内铂电极和外铂电极，烘干；