一种新型片式氧传感器的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及传感器技术领域，特别设及一种新型片式氧传感器的制备方法。
【背景技术】
[0002] 由于片式氧传感器具有加热时间快、响应速度高，广泛地应用于燃烧控制、安全控 制W及工业过程控制，特别是汽车发动机燃烧控制及其尾气排放控制系统中。片式传感器 一般将氧化错材料制作的传感器的敏感层与加热层集成在同一小型陶瓷片体中，为了便于 进行共烧结，通常加热部分也采用与传感器部分相同的氧化错材料制成，在敏感层和加热 层之间还设有参比空气通道层和绝缘层，先将绝缘浆料（一般为氧化侣材料或氧化侣中添 加适量助烧剂制得）印刷在氧化错基片上，再将加热导电浆料Pt印刷其上，将加热电路包 裹在氧化侣绝缘层之间，从而避免高温下加热电路对传感器部分的信号干扰。该种制作方 法必须采用Pt电阻浆料制作加热电阻，因而提高了氧传感器成本，而且由于绝缘层氧化侣 印刷厚度或者印刷质量不好，经常造成加热电路漏电而影响传感器的信号。
【发明内容】
[0003] 基于上述问题，本发明目的是提供一种新型片式氧传感器的制备方法，该方法可 用鹤电阻浆料代替销电阻浆料制作加热器，降低片式氧传感器的成本，而且提高了加热电 极与敏感层之间的绝缘性能。
[0004] 为了克服现有技术的不足，本发明提供的技术方案是：
[0005] 一种新型片式氧传感器的制备方法，包括W下步骤：
[0006] (1)用氧化物渗杂的氧化错粉末制作流延片作为传感器基体，在所述传感器基体 的上下两面分别印刷外电极和内电极，并在外电极的上方印刷多孔保护层后烘干、烧结制 得敏感层；
[0007] (2)用氧化侣粉末和氧化娃粉末或氧化儀粉末混合，制作流延片通过叠层方法制 作参比基体后烧结，该参比基体具有凹腔，或者通过注射成形方法制作带有凹腔的参比基 体；所述凹腔的长度与所述参比基体匹配并在所述参比基体的上面和侧面开口；
[000引 （3)在步骤（2)制得参比基体的底面印刷鹤电阻浆料作为加热电极，然后在加热 电极的表面印刷氧化侣制作的浆料后烧结；
[0009] (4)将步骤（1)中制得的敏感层覆盖在步骤做制得的参比基体上面，并在两者之 间涂覆高温陶瓷釉料后烧结制得片式氧传感器。
[0010] 优选的，所述步骤（1)中氧化物为Y2〇3、Mg〇或CaO中一种或其混合物。
[0011] 优选的，所述氧化物的含量为2?8Mole%。
[0012] 优选的，所述步骤（2)中氧化娃粉末或氧化儀粉末的含量为1?5wt%。
[0013] 优选的，所述步骤似中参比基体的厚度为1?1. 5mm。
[0014] 优选的，所述步骤（2)中凹腔厚度为0. 1?1mm。
[0015] 优选的，所述步骤（2)中烧结温度为1350?1550°C，时间为60?120分钟。
[0016] 优选的，所述步骤（3)中烧结温度为1400?1550°C，时间为60?120分钟。
[0017] 优选的，所述步骤（4)中烧结温度为1150?1200°C，时间为10?30分钟。
[001引与现有技术相比，本发明的优点是：
[0019] 1.采用本发明的技术方案，在传感器敏感层和加热层之间制作具有一定厚度W氧 化侣为主要成分的参比基体，并在其上设置凹腔作为空气通道，而加热电路印刷在该参比 基体的底面，该样该参比基体起到参比空气通道层和绝缘层的作用，增加了敏感层和加热 电极之间的绝缘性能，避免漏电流对传感器性能的影响；
[0020] 2.本发明采用的技术方案，可采用鹤电阻浆料代替贵金属销电阻浆料制作片式氧 传感器加热器，降低了生产成本。
【附图说明】
[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据该些附图获得其他的 附图。
[0022] 图1为采用本发明方法制得的一种新型片式氧传感器的结构示意图；
[002引其中；1、多孔保护层；2、外电极；3、传感器基体；4、内电极；5、参比基体；6、加热 电极；7、加热器保护层。
【具体实施方式】
[0024] W下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，该些实施例是用于说明 本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可W根据具体厂家的条件做 进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
[0025] 本发明提供一种新型片式传感器的制备方法，包括W下步骤：
[0026] (1)用氧化物渗杂的氧化错粉末制作流延片作为传感器基体，在所述传感器基体 的上下两面分别印刷外电极Pt和内电极Pt，并在外电极的上方印刷多孔保护层后烘干、烧 结制得敏感层；
[0027] (2)用氧化侣粉末和氧化娃粉末或氧化儀粉末混合，加入8%的PVB、5%S己醇 胺、5%聚己二醇、40%无水己醇W及32%的了酬，经过24小时球磨后流延成厚度为0. 3mm 的陶瓷片，然后其中切割成带槽的片W及没有槽的片经过叠压成为参比基体后烧结，成型 后的参比基体具有凹腔，所述凹腔的长度与所述参比基体匹配并在所述参比基体的上面和 侧面开口；
[002引 （3)在步骤（2)制得参比基体的底面印刷鹤电阻浆料作为加热电极，然后在加热 电极的表面印刷氧化侣制作的浆料后烧结；
[0029] (4)将步骤（1)中制得的敏感层覆盖在步骤做制得的参比基体上面，并在两者之 间涂覆高温陶瓷釉料后烧结制得片式氧传感器。
[0030] 本发明中，传感器基体采用流延成型工艺或者注射成型工艺制得。该流延成型工 艺为本领域技术人员公知，包括浆料制备、流延成型、生巧干燥几个环节，浆料制备过程加 入的有机试剂如溶剂、分散剂、增塑剂和粘接剂为本领域常规使用的试剂而各种试剂含量 也为本领域常规的选择，其中溶剂采用水、己醇或了酬中的一种或其混合物，分散剂采用= 己醇胺或鱼油中的一种或其混合物，增塑剂采用甘油或聚己二醇或其混合物，粘接剂采用 聚己締醇或己基纤维素或其混合物。注射成型工艺为本领域技术人员公知，包括喂料制备、 注射成型、生巧脱胶、烧结几个环节，喂料制备过程加入的有机试剂如溶剂、分散剂、粘接剂 为本领域常规使用的试剂而各种试剂含量也为本领域常规的选择，其中溶剂采用石蜡、分 散剂采用硬脂酸、粘接剂采用PE、EVA或其他混合物。
[0031] 制作传感器基体时氧化错粉末中渗杂有氧化物添加剂，该氧化物添加剂为Y2化、 MgO或CaO中一种或其混合物，W总的氧化错粉体材料为基准，其含量为2?8Mole%。
[0032] 本发明中制作电极的浆料为本领域常规的电极浆料，可W是在销粉中加入氧化错 微粒制成的浆料；制作多孔保护层的材料为本领域常规用来制作多孔保护层的儀侣尖晶石 微粉或则氧化侣微粉。在传感器基体上下两面分别印刷销电极浆料后作为外电极和内电 极，然后在外电极上印刷多孔保护层在60?400°C烘干后，在1350?1550°C烧结60?120 分钟。
[0033] 制作步骤（2)中参比基体时无机粉体材料中氧化娃粉末或氧化儀粉末的含量为 1?5wt %，其余为氧化侣粉末，加入8 %的PVB、5 %S己醇胺、5 %聚己二醇、40 %无水己醇 W及32%的了酬，经过24小时球磨后流延成厚度为0. 3mm的陶瓷片，然后其中切割成带槽 的片W及没有槽的片经过叠压成为参比基体后烧结，成型后的参比基体具有凹腔，该参比 基体的厚度为1?1. 5mm，凹腔的厚度为0. 1?1mm，然后在1350?1550°C条件下烧结60? 120分钟；参比基体还可采用注射成型工艺制得，本发明在此处不再寶述。
[0034] 本发明中步骤（3)中制作加热电极的浆