铂金属陶瓷及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铂金属陶瓷及其制备方法。此外本发明还涉及使用所述铂金属陶瓷作为废气探针的电极引线和/或接触垫。
【背景技术】
[0002]废气探针的电极引线和接触垫通常由一种铂金属陶瓷组成，所述铂金属陶瓷超过90体积％是由铂基体构成，陶瓷材料被嵌在所述铂基体之中。目前陶瓷材料涉及通过氧化钇部分稳定的氧化锆(氧化钇稳定的氧化锆:YSZ)。铂金属陶瓷是通过在大约1400°C温度下进行烧结制备而成。铂金属陶瓷中高的铂含量导致电极引线区域和从属的接触垫的成本较高。铂金属陶瓷引线的表面部分包含接触垫通常占由电极、电极引线和接触垫组成的总印刷电极的60%以上。铂金属陶瓷引线和接触垫位于一个绝缘层上面。从属的铂电极部分位于电解质上面。引线区域被包在由氧化铝构成的绝缘层之中。在氧传感器的情况下在一个传感器元件中集成了两个电极和在宽频带氧传感器(LSU)的情况下甚至集成了 3个印刷电极。
【发明内容】
[0003]按照本发明的铂金属陶瓷的制备方法包括下述步骤:
[0004]-提供粉末混合物，所述粉末混合物具有，尤其是含有铂粉和至少一种陶瓷粉末，其中在粉末混合物中铂粉的含量处于大于或等于25体积％至小于或等于50体积％，优选小于或等于45体积％，尤其优选小于或等于40体积％范围和在粉末混合物中至少一种陶瓷粉末的含量处于大于或等于50体积％至小于或等于75体积％，优选大于或等于55体积％，尤其优选大于或等于60体积％范围，和
[0005]-烧结，尤其致密烧结粉末混合物。
[0006]按照本发明的方法使得制备这样一种铂金属陶瓷成为可能，所述铂金属陶瓷在高温范围内适合用于电极引线和接触垫并且相对于传统的铂金属陶瓷具有相当低的铂含量。由此，与传统的铂金属陶瓷的制备方法相比能够以明显较低的费用实施按照本发明的方法。
[0007]至少一种陶瓷粉末的烧结活性优选大于铂粉的烧结活性。如果至少一种陶瓷粉末的平均粒度小于铂粉，则按照本发明视其为比铂粉更具烧结活性。替代地，如果至少一种陶瓷粉末按照DIN-1SO 9277标准与铂粉相比具有更大的BET-表面，则按照本发明尤其视其为比铂粉更具烧结活性。由于至少一种陶瓷粉末具有较大的烧结活性，这导致在烧结时陶瓷相的体积很早就缩小，从而固定金属铂基体。此外在烧结时金属相的体积缩小低于陶瓷相的体积缩小，致使陶瓷相仿佛是烧结在金属相上面。其中之前彼此分开的含铂的区域被相互连接在一起，从而产生铂金属陶瓷的良好的电导性。
[0008]优选陶瓷粉末是纳米晶体的，纳米晶体陶瓷粉末的优势在于，其具有高的表面积并且由此是特别烧结活性的。
[0009]优选使用氧化铝粉末(Al2O3)，镁尖晶石粉末(MgAl2O4)或它们的混合物作为陶瓷粉末。与纳米晶体陶瓷粉末相比，能够以更低的成本提供陶瓷粉末。尤其优选陶瓷粉末是镁尖晶石粉末，这种粉末能够在特别低的温度下使得烧结成为可能。
[0010]优选在低于1400°C的温度下，尤其优选在低于1350°C的温度下，特别优选在最高13000C的温度下进行烧结。与传统的、在约14000C的温度下实施的铂金属陶瓷的制备方法相比，尤其在使用镁尖晶石粉末作为陶瓷粉末的情况下，这使得节能地实施按照本发明的方法成为可能。
[0011]为了避免异物的干扰效应，优选粉末混合物除了铂粉和至少一种陶瓷粉末之外不含其它可烧结的物质。
[0012]按照本发明的铂金属陶瓷包含铂和至少一种陶瓷材料，其中铂金属陶瓷的铂含量为小于50体积%，优选小于45体积%，特别优选小于40体积%。
[0013]优选铂金属陶瓷包含相关联的铂相，从而保证铂金属陶瓷的高的电导性。
[0014]优选铂金属陶瓷的陶瓷材料为氧化铝、镁尖晶石或它们的混合物，其中尤其优选镁尖晶石。借此保证能够容易地制备铂金属陶瓷。
[0015]为了铂金属陶瓷的耐高温性和良好的电导性，优选铂金属陶瓷除了铂和至少一种陶瓷材料之外不含其它物质。
[0016]按照本发明的铂金属陶瓷是尤其可以通过按照本发明的方法制备的。优选通过按照本发明的方法制备按照本发明的铂金属陶瓷，借此能够以简单和低成本的方式进行提供。
[0017]按照本发明的铂金属陶瓷由于其耐高温性和良好的电导性尤其能够被用作废气探针的电极引线和/或接触垫。
【附图说明】
[0018]本发明的实施例在附图中示出并且在下述说明中进行详细解释。
[0019]图1是按照本发明的第一实施例的铂金属陶瓷的显微图片。
[0020]图2是按照本发明的另一个实施例的铂金属陶瓷的显微图片。
【具体实施方式】
[0021]在本发明的第一实施例中，由铂粉和纳米晶体的镁尖晶石粉末构成的粉末混合物在1300°C的温度下被致密烧结。借此得到一种铂金属陶瓷，所述铂金属陶瓷至多38体积％是由铂组成和至多62体积％是由镁尖晶石组成。在图1中所示为在电压为1kV和放大系数为5000的情况下通过扫描电子显微技术(REM)拍摄的铂金属陶瓷的表面显微图片的一部分。其中铂基体显示为黑色和陶瓷相显示为白色。可以识别出，铂金属陶瓷具有相关联的铂基体，铂金属陶瓷由此具有良好的电导性。
[0022]在本发明的第二实施例中示出了一种粉末混合物，所述粉末混合物包含在1400°C的温度下烧结的铂粉和纳米晶体的氧化铝粉末。得到一种铂金属陶瓷，其铂基体占铂金属陶瓷的38体积％，而陶瓷相相当于62体积％。在图2中所示为该铂金属陶瓷的显微表面图像。该图像是在与图1中示出的图像相同的测量条件下拍摄。按照本发明的第二实施例的铂金属陶瓷也拥有一个相关联的铂相。
[0023]按照本发明的两个实施例的铂金属陶瓷可以被加工成可丝网印刷的铂金属陶瓷浆料。所述铂金属陶瓷浆料可以被用于制备废气探针的电极引线和接触垫并且是能够与废气探针的其余的陶瓷系统共烧结的。
【主权项】
1.铂金属陶瓷的制备方法，其包括下述步骤: -提供粉末混合物，所述粉末混合物具有，尤其是含有铂粉和至少一种陶瓷粉末，其中在粉末混合物中铂粉的含量处于大于或等于25体积％至小于或等于50体积％范围和在粉末混合物中至少一种陶瓷粉末的含量处于大于或等于50体积％至小于或等于75体积％范围，和 -烧结所述粉末混合物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一种陶瓷粉末的烧结活性大于铂粉的烧结活性。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，陶瓷粉末是纳米晶体的。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，陶瓷粉末是Al203-粉末、MgAl2O4-粉末或它们的混合物。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，在低于1400°C的温度下进行作么士6.铂金属陶瓷，包含铂和至少一种陶瓷材料，其中铂金属陶瓷的铂含量为小于50体积％。7.根据权利要求6所述的铂金属陶瓷，其特征在于，其包含相关联的铂相。8.根据权利要求6或7所述的铂金属陶瓷，其特征在于，所述陶瓷材料是Al203,MgAl2O4或它们的混合物。9.根据权利要求6-8中任一项所述的铂金属陶瓷，其特征在于，其可以通过根据权利要求1-5中任一项所述的方法制备的。10.根据权利要求6-9中任一项所述的铂金属陶瓷作为废气探针的电极引线和/或接触垫的用途。
【专利摘要】本发明涉及一种铂金属陶瓷，所述铂金属陶瓷包含铂和至少一种陶瓷材料。铂金属陶瓷的铂含量为小于50体积％。可以通过以下方式制备所述铂金属陶瓷：提供含有铂粉和至少一种陶瓷粉末的粉末混合物，和随后烧结所述粉末混合物。在粉末混合物中铂粉的含量为小于50体积％和在粉末混合物中至少一种陶瓷粉末的含量为大于50体积％。所述铂金属陶瓷能够被用作废气探针的电极引线和/或接触垫。
【IPC分类】C22C29/12, C22C1/05, B22F5/00, B22F3/10
【公开号】CN105087984
【申请号】CN201510277847
【发明人】G·厄勒, U·格兰茨
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年5月12日
【公告号】DE102014209029A1