[发明专利]一种管式汽车氧传感器结构及其制作方法

说明书

 

技术领域

 

本发明涉及一种管式汽车氧传感器，尤其涉及一种以氧化钇稳定二氧化锆为电解质的管式汽车氧传感器结构及其制作方法，应用于汽车电喷系统尾气排放控制领域。

 

背景技术

 

传统上管式氧传感器一直采用整体成型技术制作锆管，有干压和注射成型等方法，最近有业内人士意识到降低成本的要求，如专利号201210062893.3所述，描述了一种内外层采用不同材料，用部分Al2O3代替ZrO2降低成本的方法，这种方法不可避免的带来氧传感器电信号的性能下降，同时不同材质的匹配不好也会影响成品率，因此需要在性能和成本之间找到平衡的新方法。

 

发明内容

 

采用单一成分的氧化锆粉体材料制作的管式氧传感器，如果用含3%mol Y2O3的氧化锆（以下简称3Y）则强度较好而导电性能不足，反之用5%mol Y2O3的氧化锆（以下简称5Y）则导电性较好而强度不 足且成本较高，本发明旨在提供一种两种粉体复合的管式汽车氧传感器的结构及其制作方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

提供一种管式汽车氧传感器结构，包括一管状氧传感器，其特征在于：所述管状氧传感器的头部用5Y的粉体制成，所述管状氧传感器的管身用3Y的粉体制成；该技术方案可实现结构和性能优化且降低成本。

为制造上述管式汽车氧传感器，提供一种管式汽车氧传感器的制作方法，其技术方案如下：

提供一种管式汽车氧传感器的制作方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1.喷雾造粒而分别制备3Y和5Y的粉体，在3Y的粉体中，添加1%至5%的Al2O3粉体调节其热膨胀系数；

2.参见图1和图2所示，按照管状氧传感器头部的体积和产品的密度计算头部应加入5Y粉体的量，并按照该量先加入5Y的粉体到模具的头部；

3.加入含有Al2O3粉体的3Y粉体至管身所需的粉体量；

4.带橡胶模一起进行等静压，等静压压力在150 Mpa 至160Mpa，然后脱模数控加工到设计尺寸，进行排胶烧结，烧结温度在1350℃至1500℃之间；

5.检查烧结后的锆芯表面质量及其气密性，然后涂上内外电极，制成管式氧传感器。

所述管状氧传感器制作完成后，测量其高温条件下的管壁内阻和燃气条件下的电动势信号值是否符合标准；检验正品入库。

该发明制作的产品具有良好的电性能和机械性能，成本低廉。

 

附图说明

 

图1是本发明中管式氧传感器锆管的结构示意图；

图2是本发明中采用的一种等静压模具示意图；

图3是本发明的烧结曲线图。

 

具体实施方式

 

下面结构附图描述本发明的实施例，但不限于以下实施例：

提供一种管式汽车氧传感器结构，包括一管状氧传感器，所述管状氧传感器的头部用5Y的粉体制成，所述管状氧传感器的管身用3Y的粉体制成。

制作上述管式汽车氧传感器包括以下步骤：

1.采用3Y和5Y的粉体分别进行喷雾造粒，在3Y的粉体中，添加1%至5%的Al2O3粉体调节其热膨胀系数至设定区间；

2. 参见图1和图2所示，按照管状氧传感器头部的体积和产品的密度计算头部应加入5Y粉体的量，约2克粉体，并按照该量先加入5Y的粉体到模具的头部； 

3.加入含有Al2O3粉体的3Y粉体3克至管身所需的粉体量；

4.参见图3所示，带橡胶模一起进行等静压，等静压压力在150 Mpa 至160Mpa，然后脱模数控加工到图纸设计尺寸，进行排胶烧结，烧结温度在1350℃至1500℃之间；

5.烧结后的锆芯先观察表面质量无裂纹，无漏气现象，说明调节热膨胀系数的3Y粉体配比是合适的，然后涂上内外电极，装成氧传感器进行测试，测量高温条件下（置1kw实验室小电炉上方）的管壁内阻和燃气条件下（酒精灯火焰）的电动势信号值，对比纯3Y粉体或5Y粉体的数据如下表：

表1.管壁内阻和电动势信号值的比较