[发明专利]一种管式氧传感器测试电极及保护层

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测试电极及保护层。

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。在这些专利中，对测量电极的探讨比较少，已知专利CN1821771公开了一种铂电极浆料，重量百分比的65～85％的铂粉、15～35 ％的粘合剂、0～2％的玻璃粉配比配料。在这个方案中玻璃粉的存在会增加烧结，减少测量电极的孔隙率或降低三相界面。在专利CN200962099Y中对电极的孔隙率和孔径进行了描述，即孔隙率介于20-30%，平均孔径参比电极为5-10微米，平均孔径测量电极为10-20微米，这篇专利公开的平均孔径偏大导致响应时间偏大，并且形成过程也比较含糊。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种管式氧传感器外电极及保护层，可在降低传感器响应时间的同时还降低启动时间，获得信号优良的管式氧传感器。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种管式氧传感器测试电极及保护层，由内到外依次为固体电解质层、测量电极一、测量电极二、保护层一、保护层二；

所述测量电极一为材料中含有Li₂O的白金测量电极，孔径为1-10nm；

所述测量电极二为材料中含有碳纳米管的白金测量电极，孔隙率为15%-50%，孔径100-1000nm；

所述保护层一为Al₂O₃保护层，孔隙率为30-60%；

所述保护层二为Al₂O₃保护层，并含有Pt金属，孔隙率为40-70%。

进一步的，所述测量电极一的浆料配方为40～65wt%的铂粉、10～20wt%的ZrO₂、2～10wt%的乙基纤维素、10-20wt%的LiCO₃，1～10wt%的异佛尔酮。LiCO₃是为使测量电极一形成1-10nm的小孔而使用的。在试验中我们惊奇地发现LiCO₃在异佛尔酮中可以形成十几纳米的颗粒，在浆料中呈悬浮状态，这些纳米颗粒在电极烧结过程中会变成Li₂O，同时形成1-10nm的孔，Li₂O在电极在可以提高电极的导电性，所以其启动时间得到降低。应用该电极一，启动时间可以降低到低于10s。