[发明专利]一种无铅铂电极浆料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及无铅铂电极浆料及其制造方法。特别涉及一种可以在1200℃烧结的无铅铂电极浆料及其制备方法，该浆料作为氧化锆型氧传感器的烧渗电极。通过刷涂或丝网印刷工艺，使浆料均匀地附着在氧化锆型氧传感器的表面，通过烘干、烧结等工艺，在传感器的表面形成优良的催化电极层(铂电极)，使传感器表现出优良的催化和电气性能。

背景技术

氧化锆型固体电解质氧传感器(以下简称氧传感器)大量应用于汽车尾气排放控制系统。由氧传感器和三元催化剂组成的控制系统，能够极大地减少发动机产生的有害排放物，并很好地提高燃料经济效率。起活化催化剂作用的铂电极是氧传感器的重要组成部分，它的导电性能、附着力及催化活性对氧传感器的性能影响很大。

铂电极浆料由超细铂粉、玻璃粘结剂、有机粘结剂和添加剂等原料配制加工而成。超细铂粉在电极中起导电和催化作用。玻璃粘结剂在烧结时熔化，将金属导电粉附着在氧化锆基体表面，形成均匀的导电膜，导电膜的厚度为10～25μm。有机粘结剂起分散作用，同时使浆料具有一定流动性、触变性等，浆料呈一种比较稳定的悬浮体，可以较长时间放置而不产生沉淀。添加剂的作用是改善烧结后导电膜层的附着力、表面形貌和结构。

目前所用铂电极浆料中的玻璃粘结剂是一种硼-硅-铅玻璃料，这种玻璃料具有熔点较低、高温熔化时流动性好、与氧化锆基体材料的浸润性好等特点。但该材料含有很大比例的铅，铅含量在玻璃成分中通常都超过了50％以上。因此，这种浆料的使用对环境造成了较大的污染，对于氧传感器来说，铅的存在也降低了铂电极的催化活性。目前，全世界都在寻找一种新的玻璃料来代替硼-硅-铅玻璃。无铅玻璃料的熔点一般较高，与陶瓷的浸润性不好，使电极的附着力很小。因此，要找到一种适合于在氧化锆基体上烧结的无铅铂电极浆料是一个很难的课题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种用于无铅铂电极浆料的无铅玻璃粘结剂。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种无铅玻璃粘结剂，其包括：5～15重量％(此重量比是以无铅玻璃粘结剂为100％计)的SiO₂；5～15重量％的B₂O₃；余量为Bi₂O₃。

一种优选技术方案，其特征在于：所述无铅玻璃粘结剂还含有1～8重量％的Al₂O₃；1～8重量％的ZnO；1～5重量％的CaO；1～5重量％的MgO。

一种优选技术方案，其特征在于：所述无铅玻璃粘结剂还包括碱土金属氧化物CaO、MgO中的一种或几种，所述碱土金属氧化物的总含量为1～5重量％。

一种优选技术方案，其特征在于：所述无铅玻璃粘结剂还包括1～8重量％的Al₂O₃和1～8重量％的ZnO。

一种优选技术方案，其特征在于：所述无铅玻璃粘结剂还包括过渡金属氧化物ZrO₂、MnO₂、TiO₂中的一种或几种，所述过渡金属氧化物的总含量为1～8重量％。

一种优选技术方案，其特征在于：所述无铅玻璃粘结剂中的MnO₂最大含量为5重量％；TiO₂的最大含量为5重量％；ZrO₂的最大含量为5重量％。

本发明的另一目的是提供一种用上述无铅玻璃粘结剂制备的无铅铂电极浆料，该浆料能在1200℃下进行烧结，并具有很好的附着力和优良的电气性能。该无铅铂电极浆料也可通过玻璃料的配方调节，得到850℃～1500℃范围内烧结的无铅铂电极浆料。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种无铅铂电极浆料，由下述原料制备而成：2～10重量％的无铅玻璃粘结剂；2～10重量％的金属氧化物；10～20重量％的有机粘结剂；余量为超细铂粉。

所述超细铂粉为球形或多晶枝状，平均粒径为0.4μm，松装密度为1.1g/cm³。

一种优选技术方案，其特征在于：所述金属氧化物为Bi₂O₃、ZnO、ZrO₂中的一种或几种。

一种优选技术方案，其特征在于：所述有机粘结剂包括2～15重量％(此重量比是按有机粘结剂为100％计)的有机树脂，余量为有机溶剂。