专利名称：一种氧传感器内铂金电极的涂覆装置及方法
技术领域：
本发明涉及车用氧传感器内铂金电极，特别一种氧传感器内铂金电极 的涂覆装置及方法，该方法可对氧传感器内铂金电极的涂覆速度进行自由 控制，并且可保证涂覆时精确定位。
背景技术：
汽车氧传感器的作用是通过检测排放废气体中的氧含量来获得混合气 空燃比的大小信号，并将检测结果的电压信号传回至车内ECU (Electronic Control Units电控单元)，ECU根据氧传感器传回的电压信号，不断地对喷 油脉宽进行修正，使混合气浓度持续地保持在理想空燃比范围内，实现最 佳空燃比的回馈控制，确保三元催化转化器对排气中的碳氢化合物、 一氧 化碳和氮氧化合物三种污染物都有最大的转化效率，最大程度地进行排放 污染物的转化和净化。
汽车氧传感器陶瓷感应测头内层涂覆有一层铂金电极(内铂金电极)， 主要在氧响应时起催化和导电作用，这里内铂金电极的质量对氧传感器的 氧性能和使用寿命有比较明显的影响，因此内铂金电极的制备工艺需要非 常严格的控制。
现阶段， 一般采用人工涂布法来涂覆氧传感器内铂金电极，如使用毛 笔、注射器等人工方式，在感测头内部描绘电极形状。这种方法受人为因 素影响大，而且厚度不稳定，产品质量不易控制，制备效率低，浆料严重 浪费、材料成本较高。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种氧传感器内铂金电极的涂覆装置及方法，以解决现有制备方法精度差、效率低、成本高等问题。 为实现上述目的，本发明主要采用以下技术方案-一种氧传感器内铂金电极涂覆装置，包括
一微量点胶机，由固定旋转治具、微量控制器、PLC控制器和线性滑 块构成，所述线性滑块上安装有针筒支撑座和针筒，针筒前端设有针头；
一氧传感器套管状氧化锆基体，其前端开口与针头对应，且固定夹持 在固定旋转治具中，并可通过固定旋转治具旋转。
所述微量控制器与针筒连接，以控制针筒吐出浆料的量。
所述PLC控制器与线性滑块连接，控制线性滑块的运行速度。
所述线性滑块可通过针筒支撑座调节旋转角度。
所述固定旋转治具与水平面的夹角范围为30~60°。
一种氧传感器内铂金电极的涂覆方法，包括以下步骤
A、 配制铂金颗粒粒径为1 15nm，浆料固含量为40~80%，粘度为 30 60kcps的纯铂金电极浆料；
B、 将上述纯铂金电极浆料填入微量点胶机的针筒内，通过该微量点胶 机在氧传感器套管状氧化锆基体内表面的对应两侧分别涂覆一条电极；
c、将涂覆有内铂金电极薄膜的氧传感器套管状氧化锆置于高温烧结炉 中，保持1400 1600'C温度下烧结4 7小时。 步骤A和步骤B之间还包括
将配置好的纯铂金电极浆料置于振动摇摆机中高频振动0.5-1小时。 步骤B具体包括
Bl、通过PLC控制器控制针头进入到氧传感器套管状氧化锆基体内， 并使其靠近底部处；B2、通过微量控制器控制针筒内的浆料从针头吐出，同时使针头由内 往外运动，使浆料呈线状均匀涂覆于氧传感器套管状氧化锆基体内表面；
B3、通过固定旋转治具带动氧传感器套管状氧化锆基体旋转180°，重 复步骤B2。
步骤B和步骤C之间还包括
将涂覆有内电极薄膜的套管状氧化锆放置在干燥箱中，保持100~200 'C的温度下干燥30分钟。
与现有技术相比，本专利具有以下有益效果
1、 弥补了手工涂覆内铂金电极的缺陷，具有涂覆速度可控制和定位精 确的优点，并可微量控制铂金浆料的吐出量，大大地避免了由于涂覆量不 均而造成的铂金浪费，从而有效地节约了生产成本与材料成本。
2、 通过线性滑块的运行来控制针头涂覆氧传感器内铂金电极，涂覆过 程受外在因素影响较少，保证了每个产品输出信号的稳定性、再现性，保 证了产品的高精度。
3、 氧传感器套管状氧化锆基体内为双电极结构，而这种精确定位的双 电极结构有效地降低了氧传感器在使用过程中内电极的断线率。
图1为本发明内铂金电极涂覆装置示意图。
图2为本发明氧传感器陶瓷感测头内铂金电极涂层的展开示意图。 图中标识说明固定旋转治具l、氧传感器套管状氧化锆基体2、针头
3、针筒4、线性滑块5、针筒支撑座6、 PLC控制器7、微量控制器8、套 管状氧化锆基体9、第一条内铂金电极IO、第二条内钼金电极ll。
具体实施例方式本发明的核心思想是首先配制纯铂金电极浆料，将其搅拌均匀后装 入微量点胶机的针筒内，然后通过PLC控制器和微量控制器控制针头进入 氧传感器套管状氧化锆基体内部，并由内向外在氧传感器套管状氧化锆基 体的内表面涂覆相对的两条线状铂金电极，涂覆完成后将氧化锆基体置于 高温烧结炉高温烧结。
为阐述本发明的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本发明 做进一步的说明。
本发明提供一种氧传感器内铂金电极的涂覆装置以及利用该装置对氧 传感器内铂金电极进行涂覆的方法，以解决现有制备方法精度差、效率低、 成本高等问题，同时通过该方法制造的氧传感器内部有两条铂金电极，可 以有效地降低氧传感器在使用过程中内电极的断线率，提高氧传感器使用 过程中稳定性以及使用寿命。
请参见图1所示， 一种氧传感器内铂金电极的涂覆装置，主要包括微 量点胶机，该微量点胶机由固定旋转治具1、微量控制器8、 PLC控制器7 和线性滑块5构成，其中所述线性滑块5上安装有针筒支撑座6和针筒4， 针筒4的前端设有针头3，这里微量控制器8与针筒4连接，用来控制针筒 4中铂金浆料的吐出量，以实现最佳的涂覆效果，同时还能对铂金浆料滴漏 的部分进行回收，以避免铂金浆料的浪费。
PLC控制器7与线性滑块5连接，主要由于控制线性滑块5的运行速 度，以带动针筒4及针头3的运动，保证涂覆的精确性，这里所述针筒4 的容量范围为5-10mL，针头3材质为不绣钢，长度范围为30~40mm，直 径范围为l~2.5mi 。
另外，固定在固定旋转治具l中的氧化锆基体2与工作台平面的夹角e范围为30 60。；氧化锆基体2的位置还与针头3平行，且它的开口与针头 3正对，这里为了保证氧化锆基体2位置与针头3平行，主要通过调节针筒 支撑座6实现，最终目的使氧化锆基体2与针头3平行。
这里氧化锆基体2夹持在固定旋转治具1中，可进行0。 ~180°的旋转 切换，也可进行0。 90°与工作台面夹角的调整；针筒支撑座6安装在线 性滑块5上，也可进行0。 ~90°角度调节。
本发明还提供一种氧传感器内铂金电极的涂覆方法，该方法主要利用 上述涂覆装置进行，其具体操作步骤如下-
A、 配制铂金颗粒粒径为l~15pm,浆料固含量为40~80%，粘度为 30 60kcps的纯铂金电极浆料；
其中在此之前，首先利用气枪对套管状氧化锆基体进行内表面清洁， 然后使用机械夹自动上/下物料抓取装置将充分清洁的氧化锆基体置放于固 定旋转治具上，使其与工作台平面的夹角范围为30~60°。
然后将上述配置好的纯铂金电极浆料置于振动摇摆机中高频振动 0.5 l小时，直至其充分均匀后，进入步骤B。
B、 将上述纯铂金电极浆料填入微量点胶机的针筒内，通过该微量点胶 机在氧传感器套管状氧化锆基体内表面的对应两侧分别涂覆一条电极；
其中具体操作过程为将上述纯铂金电极浆料装入微量点胶机的针筒 内，PLC控制器控制针筒支撑座快速下降到针管前缘距离氧化锆基体 l-3mm处，以节省时间，提高效率；然后控制针筒支撑座中速运行，以使 针管进入氧化锆基体内前定位点(即底部)，可避免针筒和针头与氧化锆基 体内部发生硬性碰触而产生划痕和破损；当针头运行到指定位置时，控制
针筒支撑座慢速向上，以使定位更精确以及涂覆更加均匀。此时微量控制器同时启动，开始进行铂金浆料出料动作，铂金浆料由 内往外呈线状涂覆于氧传感器套管状氧化锆基体内表面。涂覆第一条后速 度转换为中速，针管再次进入氧化锆基体内前定位点，套管状氧化锆基体
在固定旋转治具的作用下旋转180°，在氧化锆基体内表面再涂覆形状和厚 度相同的第二条线状铂金电极；涂覆完成后，针筒支撑座快速上升至原起 始点位置，完成涂覆过程，然后进入步骤C。
C、将涂覆有内铂金电极薄膜的氧传感器套管状氧化锆置于高温烧结炉 中，保持1400 160(TC温度下烧结4 7小时。
其中在烧结之前，需要将涂覆有内电极薄膜的套管状氧化锆放置在干 燥箱中，保持100 200'C的温度下干燥30分钟，最终得到成品。
如图2所示，图2为本发明氧传感器陶瓷感测头内铂金电极涂层的展 开示意图。这里的套管状氧化锆基体9展开后其内部包括有第一条内铂金 电极10和第二条内铂金电极11，而这里的第一条内铂金电极10和第二条 内铂金电极11分别位于氧传感器陶瓷感测头内侧的对应两侧，其高度大约 在27 34mm之间，占陶瓷感测头总高度的90%~98%;宽度在2.5~5mm之 间，占陶瓷感测头总圆周的10%~30%，厚度为8 12^im之间。
本发明从根本上解决了传统氧传感器内铂金电极涂覆中存在的浆料浪 费严重、电极层涂布厚度不均匀、响应信号不稳定等问题；具有涂覆速度 可控、定位精确，输出信号重现性及稳定性高等优点，且大大降低了使用 过程中的断线率。
以上是对本发明所提供的一种氧传感器内铂金电极的涂覆装置及方法 进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构原理及实施方 式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本发明专利书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1、一种氧传感器内铂金电极涂覆装置，其特征在于包括一微量点胶机，由固定旋转治具(1)、微量控制器(8)、PLC控制器(7)和线性滑块(5)构成，所述线性滑块(5)上安装有针筒支撑座(6)和针筒(4)，针筒(4)前端设有针头(3)；一氧传感器套管状氧化锆基体(2)，其前端开口与针头(3)对应，且固定夹持在固定旋转治具(1)中，并可通过固定旋转治具(1)旋转。
2、 根据权利要求1所述的氧传感器内铂金电极涂覆装置，其特征在于 所述微量控制器(8)与针筒(4)连接，以控制针筒(4)吐出浆料的量。
3、 根据权利要求1所述的氧传感器内铂金电极涂覆装置，其特征在于 所述PLC控制器(7)与线性滑块(5)连接，控制线性滑块(5)的运行速 度。
4、 根据权利要求1所述的氧传感器内铂金电极涂覆装置，其特征在于 所述线性滑块(5)可通过针筒支撑座(6)调节旋转角度。
5、 根据权利要求1所述的氧传感器内铂金电极涂覆装置，其特征在于 所述固定旋转治具(1)与水平面的夹角范围为30 60。。
6、 一种氧传感器内铂金电极的涂覆方法，其特征在于包括以下步骤A、 配制铂金颗粒粒径为1 15^im，浆料固含量为40~80%，粘度为 30 60kcps的纯铂金电极浆料；B、 将上述纯铂金电极浆料填入微量点胶机的针筒内，通过该微量点胶 机在氧传感器套管状氧化锆基体内表面的对应两侧分别涂覆一条电极；C、 将涂覆有内铂金电极薄膜的氧传感器套管状氧化锆置于高温烧结炉 中，保持1400 1600。C温度下烧结4~7小时。
7、 根据权利要求6所述的氧传感器内铂金电极的涂覆方法，其特征在于步骤A和步骤B之间还包括将配置好的纯铂金电极浆料置于振动摇摆机中高频振动0.5~1小时。
8、 根据权利要求6所述的氧传感器内铂金电极的涂覆方法，其特征在 于步骤B具体包括Bl 、通过PLC控制器控制针头进入到氧传感器套管状氧化锆基体内， 并使其靠近底部处；B2、通过微量控制器控制针筒内的浆料从针头吐出，同时使针头由内 往外运动，使浆料呈线状均匀涂覆于氧传感器套管状氧化锆基体内表面；B3、通过固定旋转治具带动氧传感器套管状氧化锆基体旋转180°,重 复步骤B2。
9、 根据权利要求6所述的氧传感器内铂金电极的涂覆方法，其特征在 于步骤B和步骤C之间还包括将涂覆有内电极薄膜的套管状氧化锆放置在干燥箱中，保持100~200°C 的温度下干燥30分钟。
全文摘要
本发明公开了一种氧传感器内铂金电极的涂覆装置及方法，包括以下步骤A.配制铂金颗粒粒径为1～15μm，浆料固含量为40～80％，粘度为30～60kcps的纯铂金电极浆料；B.将上述纯铂金电极浆料填入微量点胶机的针筒内，通过该微量点胶机在氧传感器套管状氧化锆基体内表面的对应两侧分别涂覆一条电极；C.将涂覆有内铂金电极薄膜的氧传感器套管状氧化锆置于高温烧结炉中，保持1400～1600℃温度下烧结4～7小时。本发明具有涂覆速度可控、涂覆定位精确、可有效节约生产成本的特点，而且通过本发明生产的氧传感器具有输出信号重现性好、断线率低、自动化程度高的优点。
文档编号G01N27/417GK101498682SQ20091010590
公开日2009年8月5日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者澍 江, 孟 熊, 薄向辉, 连儒宏 申请人:深圳市日理江澍实业有限公司