[发明专利]一种管式氧传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车氧传感器，尤其涉及一种管式氧传感器及其制备方法。

背景技术

汽车氧传感器是减少排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件。针对越来越严重的汽车尾气污染，世界各国制定了越来越严格的汽车排放标准，拿2010年来说，中国汽车总销量就达到了1806万辆，提高汽车的燃油效率，减少排放成为中国乃至世界亟待解决的问题。在目前的国内专利中，CN1754670涉及一种汽车氧传感器基质的制备方法。系将陶瓷粉末、塑化剂等以体积比2∶1～1.2∶1混合均匀，并辅以表面活性剂在100～150℃温度下形成均匀流体，充分填充到模具中冷却后成型，然后经脱脂烧结后得到所需陶瓷基体。采用精密成型技术，将陶瓷粉同粘结剂充分混合，得到高质量均匀喂料,然后将制得的陶瓷喂料在高温高压下流动冲模。虽然此专利可以获得很高的生产效率和较高的注射精度，但是对昂贵的陶瓷粉末浪费严重，产生的水口料和浇口料占总陶瓷粉末的20-40wt%。CN102180668A公开一种用等静压的方法制备陶瓷管的方法。等静压设备非常昂贵，且该技术方案产生与CN1754670类似的问题，即对原料陶瓷粉末的利用率比较低。CN1329247氧传感器的一端开口，一端封闭的管状陶瓷氧敏感元件的内外表面有带导电连线的多孔参比电极和测量电极。测量电极的极面上依次设置有氧化锆多孔保护层和氧化铝多孔保护层。该专利采用涂覆、印刷或喷涂的方法在固体电解质上制作电极和保护层。这些方法制作的电极和保护层精度都不高，对提高氧传感器的响应速度和寿命都是不利的。CN1725005 公开了管式氧传感器的装配方法，在该方法中，加热电极被插入管中提供氧离子导通所必需的温度，加热电极与管之间存在一定的间隙，间隙中是空气，空气是热的不良导体，所以这种方案的加热效率较低，启动速度较慢，为了达到足够的加热效率，往往需要采取大功率的加热电压，这也是不经济的。

发明内容

针对上述技术问题，本发明需要解决的技术问题是提供一种生产成本低、精度高、性能好的管式氧传感器及其制备方法。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种管式氧传感器，它是以开口端为参比氧通道，封口端为接触尾气端的氧化锆管为基底，在氧化锆管封口端的外层上从内外设依次设有ZrO₂层、外电极，封口端的内层上设有参比内电极；在氧化锆管开口端外侧从内向外依次设有Al₂O₃和ZrO₂的混合物过渡层、Al₂O₃层、加热电极、Al₂O₃层、Al₂O₃和ZrO₂的混合物过渡层、外电极引线；在氧化锆管开口端内侧设有与参比内电极连接的内电极引线；所述封口端占传感器的总管长为30～50%。

进一步：在上述管式氧传感器中，所述的管式氧传感器的外侧设有保护层。Al₂O₃和ZrO₂的混合物过渡层是由Al₂O₃和ZrO₂的混合物浆料层干燥后而成，所述的Al₂O₃和ZrO₂的混合物浆料层的重量百分组成为Al₂O₃ 10～80wt%、ZrO₂ 20～90wt%、乙基纤维素1～10wt%、酯类溶剂1～10wt%。所述的Al₂O₃层（5）是由Al₂O₃浆料层干燥后而成，所述Al₂O₃浆料层的重量百分组成为Al₂O₃ 80～98wt%、乙基纤维素2～10wt%、酯类溶剂5～10wt%。所述加热电极的重量百分组成为铂粉50～85wt%、Al₂O₃ 10～20wt%、乙基纤维素2～10wt%、异佛尔酮1～10wt%。所述氧化锆管的重量百分组成为ZrO₂ 50～90wt%、SiO₂ 5～10wt%、石蜡5～10wt%和5～20wt%聚乙烯。所述的保护层是Mg(OH)₂和Al(OH)₃的混合物。