一种新型极限电流型片式氧传感器制造技术

一种新型片式极限电流型氧传感器，其特征在于由扩散障碍层、化学泵反应层、空气参比通道层以及加热层由上至下依次叠合后温等静压后烧结而成；该氧传感器结构紧凑坚实，反应灵敏，高温下也可以稳定的工作，同时其制备工序简单，生产效率很高，稳定性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种片式氧传感器，具体说是一种结构合理、工艺简单、成品率高且产品性能稳定的新型极限电流型片式氧传感器。
技术介绍
目前二氧化锆基传感器主要包括氧传感器和NOx传感器，用于空燃比控制的氧传感器按工作原理分类，可分为三类:(I)浓差电池型；(2)电化学栗型；(3)氧化物半导体型。在三种氧传感器中，只有电化学栗型氧传感器用于稀薄燃烧系统中，电化学栗型氧传感器又分为极限电流型氧传感器和宽域氧传感器。丰田公司1984年首次应用的稀薄燃烧控制系统。该系统的目的是，提高燃料的利用率，在保证有害气体的排放量低于规定值的基础上。控制空燃比在一个有限的范围内(14.7 ^ A/F ^ 23)是非常必要的，因为通过增大空燃比，在稀薄燃烧的范围(A/F>20)燃烧，可以使NOx的浓度降低到允许范围之内。但如果继续增大空燃比容易使发动机熄火，引起输出功率下降，同时由于不充分燃烧，污染反而更加严重。为了控制空燃比，在稀薄燃烧系统中，也要用到氧传感器来控制发动机废气的空燃比。而它利用的是稀薄空燃比传感器(即极限电流型氧传感器)。目前国内极限电流型氧传感器还没有摆脱长期依赖进口的状况，主要是被日本的产品所垄断，日本极限电流型氧传感器主要采用氧化铝和氧化锆流延片叠合的制造技术，本专利技术是基于二氧化锆流延片为陶瓷主体进行设计的一种极限电流型氧传感器，其结构简单，制备工艺简单，成本低廉。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种结构简单、工艺稳定、性能好，成本低的新型极限电流型氧传感器。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的: 一种新型片式氧传感器，由扩散障碍层、化学栗反应层、空气参比通道层以及加热层由上至下依次叠合后烧结而成。所述扩散障碍层为扩散障碍层流延基片7 ; 所述化学栗反应层包括由上至下依次叠合的第一层流延基片I和第二层流延基片2，在第一层流延基片I的上表面印刷有化学栗外电极11，在化学栗外电极11上分布有化学栗外电极上表面绝缘10和化学栗外电极下表面绝缘12，在化学栗外电极11的头部四周印刷有陶瓷粘结剂层8，在化学栗外电极的头部印刷有有机挥发层9，该有机挥发层9在烧结后消失，陶瓷粘结剂层8位于扩散障碍层流延片7的下方；第二层流延基片2的下表面印刷有化学栗内电极16，在化学栗内电极16上分布有内化学栗内电极的上表面绝缘15和化学栗内电极下表面的绝缘17 ;为了导出化学栗内电极16的引线，在第一层流延基片I的引脚处开有第一层流延基片化学栗内电极引出孔引出孔13，及在第二层流延基片2的引脚处开有第二层流延基片化学栗内电极引出孔14 ; 所述空气参比通道层包括由上至下依次叠合的第三层流延基片3和第四层流延基片4，所述第三层流延基片3的上表面设置有一端封闭的空气参比通道19，空气参比通道19内完全填充空气参比通道挥发片18，空气参比通道挥发片18在烧结后消失； 所述加热层包括由上至下依次叠合的第五层流延基片5和第六层流延基片6，在第五层流延基片5的上表面设置有一加热电极21，所述加热电极21的上表面与下表面分别设置有加热电极上表面绝缘20与加热电极上表面绝缘22，在第六层流延基片6的下表面设置有一加热引脚电极26，在第六层流延基片6下表面与加热引脚电极26上表面之间还设置有加热引脚绝缘层25 ;在第五层流延基片5上开有第五层流延基片加热电极引出孔23，在第六层流延基片6上开有第六层流延基片加热电极引出孔24。所述第一层流延基片I，第二层流延基片2，第三层流延基片3，第四层流延基片4，第五层流延基片5，第六层流延基片6均为氧化锆流延基片，其厚度均为250±5um。所述氧化锆基片以5mol氧化钇稳定氧化锆为主要粉体，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，通过球磨法制成流延浆料，在经流延机流延烘干定型，裁片，冲孔而成。所述氧化锆粉体、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为:1000: (300?500): (10 ?30): (50 ?80): (20 ?40)。所述扩散障碍层流延基片以5mol氧化钇稳定氧化锆为主要粉体，以纳米炭黑为造孔剂，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，通过球磨法制成流延浆料，在经流延机流延烘干定型，裁片，冲孔而成。所述氧化锆粉体、碳粉、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为:1000: (10?100): (300 ?500): (10 ?30): (50 ?80): (20 ?40)。所述化学栗外电极11，化学栗内电极16加热电极21，加热引脚电极26为用Pt电极浆料印刷而成。所述化学栗外电极上表面绝缘层10，化学栗外电极下表面绝缘层12，化学栗内电极的上表面绝缘15，化学栗内电极下表面的绝缘17，加热电极上表面绝缘层20，加热电极下表面绝缘层22，加热引脚绝缘层25均为用氧化铝浆料印刷而成。所述陶瓷粘结剂层8为用氧化锆粉体、分散剂、溶剂(松油醇)、增塑剂、粘结剂PVB做成的印刷浆料，印刷而成。所述空气参比通道挥发片18是以碳粉为主要粉体，加入溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，通过球磨法制成流延浆料，在经流延机流延烘干定型，裁片，冲孔而成。所述氧化锆粉体、碳粉、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂的质量比为:1000: (10?100): (300 ?500): (10 ?30): (50 ?80): (20 ?40)。所述烧结温度为1450?1550°C。该极限电流型传感器应用了氧化钇稳定的氧化锆在高温状态下具有导氧离子的功能，首先给加热电极通一定的加热电压，使传感器头部达到工作温度，尾气通过扩散障碍层稳定的扩散到气体反应空腔内，内电极与空气相连，代表空气中的氧气浓度，由于尾气和空气之间有氧浓度差，所以在化学栗内外电极之间施加一个电压，外电极接正极，内电极接负极，会形成氧离子的稳定移动，形成稳定的极限电流平台，每一个极限电流值代表一个氧浓度值，从而达到测氧的目的。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:提供了一种片式氧传感器，该氧传感器结构紧凑坚实，反应灵敏，高温下也可以稳定的工作，同时其制备工序简单，生产效率很高，稳定性好。【附图说明】图1为本专利技术一种新型片式氧传感器的结构示意图。【具体实施方式】以下结合具体实施例对本专利技术的具体技术方案进行说明。实施例1 一种新型片式氧传感器，由扩散障碍层、化学栗反应层、空气参比通道层以及加热层由上至下依次叠合后烧结而成。所述扩散障碍层为扩散障碍层流延基片7 ; 所述化学栗反应层包括由上至下依次叠合的第一层流延基片I和第二层流延基片2，在第一层流延基片I的上表面印刷有化学栗外电极11，在化学栗外电极11上分布有化学栗外外电极上表面绝缘10和化学栗外电极下表面绝缘12，在化学栗外电极11的头部四周印刷有陶瓷粘结剂层8，在化学栗外电极的头部印刷有有机挥发层9，该有机挥发层9在烧结后消失，粘结剂层8位于扩散障碍层流延片7的下方；第二层流延基片2的下表面印刷有化学栗内电极16，在化学栗内电极16上分布有内化学栗内电极的上表面绝缘15和化学栗内电极下表面的绝缘17 ;为了导出化学栗内电极16的引线，在第一层流延基片I的引脚处开有第一层流延基片化学栗内电极引出孔13，及在第二层流延基片2的引脚处开有第二层流延基片化学栗内电极引出孔14 ; 所述空气参比通道层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型片式极限电流型氧传感器，其特征在于由扩散障碍层、化学泵反应层、空气参比通道层以及加热层由上至下依次叠合后温等静压后烧结而成；所述扩散障碍层为扩散障碍层流延基片（7）；所述化学泵反应层包括由上至下依次叠合的第一层流延基片（1）和第二层流延基片（2），在第一层流延基片（1）的上表面印刷有化学泵外电极（11），在化学泵外电极（11）上分布有化学泵外外电极上表面绝缘层（10）和化学泵外电极下表面绝缘层（12），在化学泵外电极（11）的头部四周印刷有粘结剂层（8），在化学泵外电极的头部印刷有有机挥发层（9），该有机挥发层（9）在烧结后消失，粘结剂层（8）位于扩散障碍层流延片（7）的下方；第二层流延基片（2）的下表面印刷有化学泵内电极（16），在化学泵内电极（16）上分布有化学泵内电极的上表面绝缘（15）和化学泵内电极下表面的绝缘（17）；为了导出化学泵内电极（16）的引线，在第一层流延基片（1）的引脚处开有第一层流延基片化学泵内电极引出孔（13），及在第二层流延基片（2）的引脚处开有第二层流延基片化学泵内电极引出孔（14）；所述空气参比通道层包括由上至下依次叠合的第三层流延基片（3）和第四层流延基片（4），所述第三层流延基片（3）的上表面设置有一端封闭的空气参比通道（19），空气参比通道（19）内完全填充空气参比通道挥发片（18），空气参比通道挥发片（18）在烧结后消失；所述加热层包括由上至下依次叠合的第五层流延基片（5）和第六层流延基片（6），在第五层流延基片（5）的上表面设置有一加热电极（21），所述加热电极（21）的上表面与下表面分别设置有加热电极上表面绝缘层（20）与加热电极下表面绝缘层（22），在第六层流延基片（6）的下表面设置有一加热引脚电极（26），在第六层流延基片（6）下表面与加热引脚电极（26）上表面之间还设置有加热引脚绝缘层（25）；在第五层流延基片（5）上开有第五层流延基片加热电极引出孔（23），在第六层流延基片（6）上开有第六层流延基片加热电极引出孔（24）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海琴，陶建兵，陈圣龙，
申请(专利权)人：黄海琴，
类型：发明
国别省市：江苏;32