一种氧传感器陶瓷基体与电极及电极保护层共烧结的方法技术

本发明专利技术涉及一种氧传感器——氧化锆管的烧结工艺，尤其涉及氧化锆管陶瓷基体与铂金电极及电极保护层共烧结的方法。一种氧传感器陶瓷基体与电极及电极保护层共烧结的方法，包括以下工艺过程：1、注射成型陶瓷基体并脱脂；2、制作铂金电极；3、蘸涂保护层；4、共烧结；所用保护层浆料是经过球磨加工的，又含有造孔成分，因此具有良好烧结活性和一定的成孔性；另外保护层与基体含有相同的材料成分，根据相似相容原理，在高温共烧结时，保护层能够与基体牢固地烧结在一起，从而彻底解决了保护层容易脱落或剥落的问题，并简化了生产工艺过程，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氧传感器——氧化锆管的烧结工艺，尤其涉及氧化锆管陶瓷基体与铂金电极及电极保护层共烧结的方法。技术背景氧传感器广泛用于发动机喷油量调节和尾气排放控制，以达到减少油耗和控制污染气体排放的目的。而实现氧传感器功能的核心部件是其内部的氧化锆管（或氧化锆片）。通常氧化锆管的生产工艺是陶瓷基体与铂金电极及电极保护层分开进行多次烧结的制作工艺，而这样的烧结工艺容易导致电极附着力差，保护层剥落，制品电性能差等问题的出现；同时又增加了能耗增长了生产周期。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种相对简单快速，制品电性能和机械性能都相对较好的氧化锆管陶瓷基体与电极及电极保护层的共烧结的方法。为实现上述目的，本专利技术主要采用以下技术方案进行解决：一种氧传感器陶瓷基体与电极及电极保护层共烧结的方法，包括以下工艺过程：1、注射成型陶瓷基体并脱脂：将混有粘结剂的陶瓷喂料在精密注射成型机上注射成型；将注射成型的坯体用氧化铝粉末埋入莫来石匣钵中进行脱脂；脱脂完后将陶瓷基体外表面及内孔清理干净；2、制作铂金电极：将铂金浆料涂刷在陶瓷基体内外表面，涂刷形状见附图1、图2所示；将涂刷好电极陶瓷基体烘干并匣烧至800～1000℃；之后测内外电极电阻≤10Ω；3、蘸涂保护层：将制作好电极的陶瓷基体浸入保护层浆料中，保持2～5秒，取出，并置于烘箱中进行150℃烘干。4、共烧结：将蘸涂好保护层的锆管摆放在莫来石匣钵中，在高温炉中匣烧至1400～1600℃，炉冷至300～500℃取出。其中陶瓷基体是在精密注射成型机上成型，保证了尺寸的精确一致。脱脂所用的氧化铝粉末是200～800目具有虹吸性的惰性氧化铝粉末；脱脂工艺以40～60h升温至800～1000℃并保温2～5h进行，脱脂完成后，随炉冷却至200～300℃取出。所用铂金浆料的固相含量为40%～60%；锆管外电极用曲面丝网印刷机印制成网状结构（见图1），内电极用点胶机在陶瓷基体内部涂画一圈并画出电极引线，同时要求内电极沿内管壁涂制的一圈与外电极沿外管壁涂制的一圈正对应（见图2），两电极引脚用移印机印刷；制作电极的过程还包括将涂刷好电极的陶瓷基体在烘箱中以150～200℃保温30min进行烘干，之后将涂制好电极的基体整齐放入莫来石匣钵内并一起放入箱式高温炉中以8～20℃/min升至800～1200℃并保温1～2h,随炉冷却至400～500℃取出空冷，最后测试电极的电阻，要求内外电极电阻不超过10Ω。所用保护层浆料为尖晶石、氧化铝等其中的一种或多种陶瓷粉末与有机或无机粘结剂以及稀释剂、造孔剂等在全方位行星球磨机中球磨10～24h制成，具有更细的颗粒度和一定的烧结活性。另外共烧结过程的烧结工艺为：以6～12h升至1000～1200℃保温0.8～1.2h，再2～5h升温1400～1600℃保温2～3h，随炉冷却至400～500℃取出空冷。本专利技术的主要优势在于：1、陶瓷基体是通过精密注射以及脱脂工艺制得，基体尺寸精确，生产成本低廉。2、电极的制作是在基体未瓷化前进行的，这样电极颗粒与陶瓷基体表面的空隙相互镶嵌，电极附着力更强；同时未瓷化陶瓷具有一定的吸墨性，便于印刷操作。3、外电极采用的是曲面网格丝印技术，印刷的网格状电极不仅节约了电极成本，而且又大大增加了基体—电极—尾气三相界面的长度，使得锆管电性能更加优异。4、所用保护层浆料是经过球磨加工的，又含有造孔成分，因此具有良好烧结活性和一定的成孔性；另外保护层与基体含有相同的材料成分，根据相似相容原理，在高温共烧结时，保护层能够与基体牢固地烧结在一起，从而彻底解决了保护层容易脱落或剥落的问题，并简化了生产工艺过程，降低了成本。附图说明图1为本专利技术所述涂刷的网格状外电极示意图。图2为本专利技术所述涂刷的内电极示意图。图3为本专利技术所述陶瓷基体与铂金电极以及电极保护层共烧结之后的示意图及局部放大图。图4为本专利技术的工艺流程简图图1—3中：1为陶瓷基体2为外电极3为内电极4为电极保护层具体实施方法下面结合附图1—附图4对本专利技术的具体实施方法做详细的说明。实施例1一种氧传感器陶瓷基体与电极及电极保护层共烧结的方法包括以下工艺过程：1、注射成型陶瓷基体：将混有粘结剂的陶瓷喂料在精密注射成型机上注射入图1所示的陶瓷基体形状；2、脱脂：将注射成型的坯体用200目具有虹吸性的惰性氧化铝粉末埋入莫来石匣钵中，并放入排胶炉中进行脱脂，脱脂工艺以40h升温至800℃并保温2h进行，脱脂完成后，随炉冷却至300℃取出，并将陶瓷基体外表面及内孔清理干净；3、涂刷铂金电极：将固相含量为40%的铂金浆料涂刷在陶瓷基体内外表面，其中外电极用曲面丝网印刷机印制成网状结构（见图1），内电极用点胶机在陶瓷基体内部涂画一圈并画出电极引线，同时要求内电极沿内管壁涂制的一圈与外电极沿外管壁涂制的一圈正对应（见图2），两电极引脚用移印机印刷。将涂刷好电极的陶瓷基体在烘箱中以150℃保温30min进行烘干，之后将涂制好电极的基体整齐放入莫来石匣钵内。4、预烧电极：将涂制好电极的基体连同匣钵一起放入箱式高温炉中以8℃/min升至800℃并保温1h,随炉冷却至400℃取出空冷。5、测电极电阻：测试预烧好的电极的电阻，要求内外电阻不超过10Ω；6、蘸涂保护层：将制作好电极的陶瓷基体浸入保护层浆料中，保持2秒，取出，并置于烘箱中进行150℃烘干。所用保护层浆料为尖晶石、氧化铝等其中的一种或多种陶瓷粉末与有机或无机粘结剂以及稀释剂等在全方位行星球磨机中球磨10h制成。7、共烧结：将蘸涂好保护层的锆管摆放在莫来石匣钵中，并一起放进高温烧结炉中进行陶瓷基体、电极及保护层的共烧结，烧结工艺以6h升至1000℃保温0.8h，再2h升温1400℃保温2h，随炉冷却至300℃取出空冷。实施例2一种氧传感器陶瓷基体与电极及电极保护层共烧结的方法包括以下工艺过程：1、注射成型陶瓷基体：将混有粘结剂的陶瓷喂料在精密注射成型机上注射入图1所示的陶瓷基体形状；2、脱脂：将注射成型的坯体用500目具有虹吸性的惰性氧化铝粉末埋入莫来石匣钵中，并放入排胶炉中进行脱脂，脱脂工艺以50h升温至900℃并保温3h进行，脱脂完成后，随炉冷却至400℃取出，并将陶瓷基体外表面及内孔清理干净；3、涂刷铂金电极：将固相含量为50%的铂金浆料涂刷在陶瓷基体内外表面，其中外电极用曲面丝网印刷机印制成网状结构（见图1），内电极用点胶机在陶瓷基体内部涂画一圈并画出电极引线，同时要求内电极沿内管壁涂制的一圈与外电极沿外管壁涂制的一圈正对应（见图2），两电极引脚用移印机印刷。将涂刷好电极的陶瓷基体在烘箱中以180℃保温30min进行烘干，之后将涂制好电极的基体整齐放入莫来石匣钵内。4、预烧电极：将涂制好电极的基体连同匣钵一起放入箱式高温炉中以15℃/min升至1000℃并保温1h,随炉冷却至450℃取出空冷。5、测电极电阻：测试预烧好的电极的电阻，要求内外电阻不超过10Ω；6、蘸涂保护层：将制作好电极的陶瓷基体浸入保护层浆料中，保持3秒，取出，并置于烘箱中进行150℃烘干。所用保护层浆料为尖晶石、氧化铝其中的一种或两种陶瓷粉末与有机或无机粘结剂以及稀释剂在全方位行星球磨机中球磨15h制成。7、共烧结：将蘸涂好保护层的锆管摆放在莫来石匣钵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧传感器陶瓷基体与电极及电极保护层共烧结的方法，其特征在于，包括以下工艺过程：（1）注射成型陶瓷基体并脱脂：将混有粘结剂的陶瓷喂料在精密注射成型机上注射成型；将注射成型的坯体用氧化铝粉末埋入莫来石匣钵中进行脱脂，脱脂完后将陶瓷基体外表面及内孔清理干净；（2）制作铂金电极：将铂金浆料涂刷在陶瓷基体内外表面；将涂刷好电极陶瓷基体烘干并匣烧至800～1000℃；之后测内外电极电阻≤10Ω；（3）蘸涂保护层：将制作好电极的陶瓷基体浸入保护层浆料中，保持2～5秒，取出，并置于烘箱中进行150℃烘干；（4）共烧结：将蘸涂好保护层的锆管摆放在莫来石匣钵中，在高温炉中匣烧至1400～1600℃，炉冷至300～500℃取出。

【技术特征摘要】
1.一种氧传感器陶瓷基体与电极及电极保护层共烧结的方法，其特征在于，包括以下工艺过程：（1）注射成型陶瓷基体并脱脂：将混有粘结剂的陶瓷喂料在精密注射成型机上注射成型；将注射成型的坯体用氧化铝粉末埋入莫来石匣钵中进行脱脂，脱脂完后将陶瓷基体外表面及内孔清理干净；（2）制作铂金电极：将铂金浆料涂刷在陶瓷基体内外表面；将涂刷好电极陶瓷基体烘干并匣烧至800～1000℃；之后测内外电极电阻≤10Ω；（3）蘸涂保护层：将制作好电极的陶瓷基体浸入保护层浆料中，保持2～5秒，取出，并置于烘箱中进行150℃烘干；（4）共烧结：将蘸涂好保护层的锆管摆放在莫来石匣钵中，在高温炉中匣烧至1400～1600℃，炉冷至300～500℃取出。2.根据权利要求1所述的一种氧传感器陶瓷基体与电极及电极保护层共烧结的方法其特征在于，脱脂以40～60h升温至800～1000℃并保温2～5h进行，脱脂所用的氧化铝粉末是200～800目具有虹吸性的惰性氧化铝粉末。3.根据权利要求1所述的一种氧传感器陶瓷基体与电极及电极保护层共烧结的方法其特征在于，步骤（2）中所用铂金浆料的固相含量为40%～60%。4.根据权利要求1所述的一种氧传感器陶瓷基体与电极及电极保护层共烧结的方法，其特征在于，锆管外电极用曲面丝网印刷机...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴耀，王丽华，
申请(专利权)人：王丽华，
类型：发明
国别省市：浙江;33