【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电极导线浆料，具体涉及一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料及其制备方法。
技术介绍
1、传统气体检测技术中，存在一种用于机动车尾气分析的气体传感器核心元件。如公开号为cn111024796b的专利文献公开了一种气体传感器，该传感元件采用多层氧离子导体固体电解质构建的基体结构，其内部集成多级气体处理腔室。技术特征具体表现为：三级处理腔室依次设置于层叠电解质基体内，各腔室内壁分别配置主泵浦单元、辅助泵浦单元及检测单元（以下统称为内电极），与各内电极相连的导线被封装在上下电解质层之间。主泵浦单元通过电化学氧泵作用将被测气体氧浓度降至不影响nox检测的ppm量级，辅助泵浦腔室将被测气体氧浓度降低至ppb级，同时实现nox化合物向no分子的完全转化，含pt/rh催化合金的检测电极促使no解离为n2和o2，通过导线连通外接电极构成氧泵回路，输出解离氧气产生的极限电流，建立电流信号与nox浓度的线性对应关系实现精确检测。
2、当激活元件的加热系统后，系统需经历特定响应周期才能达到标定检测精度，这段时间被称为启动时间（即light-off time）。此阶段主要涉及：清除检测腔内非目标气体残留的干扰氧组分。具体而言，该时间参数定义为从通电启动到检测腔内背景氧浓度降至允许检测阈值所需时长，其持续时间与系统预热性能呈负相关。
3、在传感器芯片制造完成后，需要对芯片进行测试，以判定传感器的启动时间是否在要求的范围内（＜90s）。然而，在测试过程中发现存在启动时间远超使用范围的芯片，产生这一现象很容易归咎于内电极泵送
技术实现思路
1、经过专利技术人的潜心研究，发现上述措施仍无法有效解决气体传感器启动时间延长的原因主要是：气体传感器内电极导线浆料一般由铂（pt）和绝缘材料氧化铝构成，在烧结过程中由于有机组分的挥发、铂和氧化铝热膨胀系数与陶瓷基体之间的差异，造成了陶瓷芯片内部电极导线部分与陶瓷基体之间产生缝隙，这些缝隙相当于额外的内部空腔，从而导致传感器元件在启动时需要花费更多的时间将缝隙中残存的氧气泵出。而且，由于缝隙在陶瓷基体中会延伸一定的长度，缝隙中氧气被抽出就显得格外困难。因此，表现为启动时间的异常增加。
2、基于目前传感器电极导线与上下陶瓷基片之间在烧结后，由于材料间的烧结收缩不匹配导致在电极导线与电解质层间形成空腔的问题，本专利技术提供了一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料及其制备方法，使其共烧后形成的电极导线与基片间的结合力强且电极性能稳定，从而使得氮氧传感器的启动时间快。
3、本专利技术通过下述技术方案实现：
4、第一方面，本专利技术提供一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料，按重量百分比计，包括以下组分：60wt%~90wt%的铂粉，0.1wt%~2wt%的氧化铝粉，2wt%~20wt%的ysz粉，余量为有机载体。
5、本专利技术通过在电极导线浆料中加入的ysz粉，一方面，在高温下具有良好的氧离子导电性，对传感器尾气中氧气含量变化的敏感度较高，可以部分替代贵金属用量，从而降低成本；另一方面，加入的ysz粉具有优异的抗热震性、较大的热膨胀系数，调节了电极浆料与基片之间的收缩匹配一致性，避免了电极导线与基片因收缩不一致和导线在温度急剧变化环境中而产生的断裂、微裂纹、空腔等问题；另外，本专利技术中控制ysz粉的添加量，既可以满足烧结后不产生缝隙从而减少氮氧传感器的启动时间，又不会使导线的电阻过大，从而影响泵电极的vp0值，获得性能优异的陶瓷芯片。
6、采用本专利技术中的电极导线浆料制备的电极导线质量高，有助于保证氮氧传感器工作的稳定性，通过其良好的导电性和稳定性，可以减少信号传输过程中的干扰和损耗，本专利技术中的电极导线浆料与陶瓷基片结合强度高且致密，可以有效避免导线周围空腔的形成，从而缩短氮氧传感器的启动时间，有效控制尾气排放。
7、内电极需要丰富的孔隙以产生足够多的三相界面进行电极反应，而内电极导线部分优选孔隙率极低的致密结构，因此丝网印刷的图案优选为内电极与导线部分分开印刷的方案，内电极和内电极导线部分使用不同的电极浆料，本申请中的电极导线浆料适用于使用氧离子传导性固体电解质而构成的传感器元件，特别是用于与分布在腔室内部的电极相连的导线部位。
8、其中，铂粉的粒径为300nm~700nm，氧化铝粉末的粒径为0.05μm~1μm。
9、其中，为了匹配基片收缩和提高粘附力，优选与陶瓷基片相同摩尔比的ysz粉（钇稳定氧化锆粉），更为优选的是5ysz或8ysz。
10、进一步的，所述有机载体包括有机粘结剂和表面活性剂，所述有机粘结剂与所述表面活性剂的重量比为（70~85）：（15~30）。优选为有机粘结剂与所述表面活性剂的质量比为（70~85）：（20~25）。
11、进一步的，所述有机粘结剂包括有机树脂和有机溶剂，所述有机树脂与有机溶剂的重量比为（15~30）：（70~85）。优选为有机树脂与有机溶剂的质量比为（20~25）：（70~85）
12、进一步的，所述有机树脂包括乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、甲基丙烯酸、丙烯酸树脂、环氧树脂、硝化纤维素中的任意一种或几种。
13、进一步的，所述有机溶剂包括松节油透醇、丁基卡必醇、柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、丙酸酯中的任意一种或几种。
14、进一步的，所述表面活性剂包括分散剂、消泡剂、流平剂、触变剂中的任意一种或几种。
15、其中，分散剂包括pvp、ctab、sds、三乙醇胺、kd9中的任意一种或多种组合。
16、流平剂包括聚硅氧烷类、丙烯酸酯类、磷酸酯改性丙烯酸中的任意一种或多种组合。
17、触变剂包括氢化蓖麻油、软脂酸、糠酸、聚酰胺蜡、聚氨酯中的任意一种或多种组合。
18、消泡剂包括聚醚类消泡剂，具体包括gp、gpe、byk、二甲基硅油中的任意一种或多种组合。
19、第二方面，本申请提供一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料的制备方法，包括以下步骤：
20、制备有机粘结剂：按重量百分比，将有机树脂加入到有机溶剂中，搅拌至溶解完全，得到有机粘结剂；
21、制备有机载体：向有机粘结剂中加入表面活性剂，继续搅拌，将有机粘结剂和表面活性剂混合均匀，得到有机载体；
22、分散电极导线浆料：按照重量百分比，将铂粉、氧化铝粉、ysz粉进行充分混合，再将制备的有机体系按比例加入到混合粉中，充分搅拌分散均匀，再进行研磨分散、真空搅拌离心脱泡后得到电极导线浆料。
23、进一步的，使用陶瓷三辊研磨机进行研磨分散，所述陶瓷三辊研磨机的陶瓷辊的材质为氧化锆材质。
24、进一步的，所述真空搅拌离心脱泡的工艺为：先将经过研磨分散的浆料放入聚四氟乙烯杯中充分搅拌，然后放入非接触式行星搅拌真空脱泡一体机中，依次按照低速本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：60wt%~90wt%的铂粉，0.1wt%~2wt%的氧化铝粉，2wt%~20wt%的YSZ粉，余量为有机载体。
2.根据权利要求1所述的一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料，其特征在于，所述有机载体包括有机粘结剂和表面活性剂，所述有机粘结剂与所述表面活性剂的重量比为（70~85）：（15~30）。
3.根据权利要求2所述的一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料，其特征在于，所述有机粘结剂包括有机树脂和有机溶剂，所述有机树脂与有机溶剂的重量比为（15~30）：（70~85）。
4.根据权利要求3所述的一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料，其特征在于，所述有机树脂包括乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、甲基丙烯酸、丙烯酸树脂、环氧树脂、硝化纤维素中的任意一种或几种。
5.根据权利要求3所述的一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料，其特征在于，所述有机溶剂包括松节油透醇、丁基卡必醇、柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、丙酸酯中的任意一种或几种。
6.根据权利要求2所述
7.一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料的制备方法，其特征在于，使用陶瓷三辊研磨机进行研磨分散，所述陶瓷三辊研磨机的陶瓷辊的材质为氧化锆材质。
9.根据权利要求7所述的一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料的制备方法，其特征在于，所述真空搅拌离心脱泡的工艺为：先将经过研磨分散的浆料放入聚四氟乙烯杯中充分搅拌，然后放入非接触式行星搅拌真空脱泡一体机中，依次按照低速分散搅拌、高速分散搅拌、真空脱泡三个步骤进行。
10.根据权利要求7所述的一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料的制备方法，其特征在于，制备有机载体和有机体系时，搅拌温度均控制在60℃~80℃。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：60wt%~90wt%的铂粉，0.1wt%~2wt%的氧化铝粉，2wt%~20wt%的ysz粉，余量为有机载体。
2.根据权利要求1所述的一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料，其特征在于，所述有机载体包括有机粘结剂和表面活性剂，所述有机粘结剂与所述表面活性剂的重量比为（70~85）：（15~30）。
3.根据权利要求2所述的一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料，其特征在于，所述有机粘结剂包括有机树脂和有机溶剂，所述有机树脂与有机溶剂的重量比为（15~30）：（70~85）。
4.根据权利要求3所述的一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料，其特征在于，所述有机树脂包括乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、甲基丙烯酸、丙烯酸树脂、环氧树脂、硝化纤维素中的任意一种或几种。
5.根据权利要求3所述的一种氧化锆基气体传感器电极导线浆料，其特征在于，所述有机溶剂包括松节油透醇、丁基卡必醇、柠檬...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘兰，王心雨，雷运清，彭琛，张强，高志禧，
申请(专利权)人：成都能斯特新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。