专利名称：氧传感器陶瓷感测头外电极双层多孔保护膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及车用氧传感器陶瓷感测头，特别是一种车用氧传感器陶瓷 感测头表面电极双层多孔保护膜的制备方法。
背景技术：
氧传感器是闭环控制的汽车发动机电喷系统(EMS)的核心部件之一， 安装在汽车发动机排气管上，用于检测发动机排出废气中氧的残留量。
氧传感器在使用过程中，易受汽油燃烧产物的侵蚀和污染，如碳和颗 粒沉积于电极表面，会造成多孔电极的孔隙堵塞，阻止废气与电极面的接 触，从而失去反应的三相界面；另外，汽油燃烧后所产生的硫化物和热冲 击对陶瓷感测头表面的腐蚀和破坏亦是一个不容忽视的问题，这些因素都 将造成氧传感器陶瓷感测头表面电极"中毒"现象，降低响应速度和信号 输出灵敏度，从而縮短氧传感器的使用寿命。
目前，在电极表面制备单层多孔陶瓷保护膜的方法主要有火焰喷涂、 电浆喷涂、电弧喷涂、爆震喷涂等。虽然此类方法具有耐磨耗、阻热、耐 腐蚀的优点，但因其设备成本高、场地要求特殊、使用工作温度高、工艺 流程繁琐、污染物较多、良品率不易控制、操作人员须经过特殊培训、设 备需定期保养等外在因素，限制了其在工业批量生产中的应用。同时，此 类方法并不能完全阻止积碳、颗粒和废气物对电极面的污染，因此会导致 电极不能得到最有效的保护。若无保护膜则电极表面容易因热冲击与积碳 等问题造成剥落与降低响应速度和信号输出灵敏度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氧传感器陶瓷感测头外电极双层多孔保护膜的制备方法，以解决现有单层保护膜所存在的电极寿命短、 效率低、保护膜易剥落等不良问题。
为实现上述目的，本发明主要采用以下技术方案
一种氧传感器陶瓷感测头外电极双层多孔保护膜的制备方法，其中包 括以下步骤
A、 分别配制大尺寸颗粒保护膜前驱体浆料和小尺寸颗粒保护膜前驱体 浆料；
B、 将氧传感器陶瓷感测头外电极先浸入大尺寸颗粒保护膜前驱体浆料 中1分钟，取出并在100 30(TC温度下干燥，然后再浸入小尺寸颗粒保护膜 前驱体桨料中1分钟，取出并在100 30(TC温度下干燥；
C、 将上述氧传感器陶瓷感测头置于隧道窑中，在900 1100'C下高温 烧结4 6小时，随炉冷却。
步骤A具体包括
Al、取质量百分比大颗粒氧化铝粉末60%，纯水30%，高温粘结剂 5%和低温粘结剂5%均匀混合后，充分搅拌，制成大尺寸颗粒保护膜前驱 体桨料；
A2、取质量百分比小颗粒氧化铝粉末60%，纯水30%，高温粘结剂 5%和低温粘结剂5%均匀混合后，充分搅拌，制成小尺寸颗粒保护膜前驱 体浆料。
所述大尺寸颗粒保护膜前驱体浆料中颗粒粒径范围为10 40prn;所述 小尺寸颗粒保护膜前驱体浆料中颗粒粒径范围为0.5 2pm。 步骤A和步骤B之间还包括
将氧传感器陶瓷感测头外电极清洗干净，并在100 150。C温度下干燥。所述高温粘结剂优选为硅酸乙酯。 所述低温粘结剂优选为聚乙烯醇。 本发明具有以下有益效果
1、 本发明氧传感器陶瓷感测头外电极为双层多孔保护膜结构，其中小 颗粒尺寸的多孔保护膜包覆于大颗粒尺寸保护膜的外层，从而使孔隙不被 堵塞而且均匀分散于两保护膜的间隙之中。
2、 氧传感器使用过程中，废气中的污染物易于被小颗粒尺寸的保护膜 所捕获，从而阻止其对电极的损伤。同时，沉积于外层保护膜的污染物颗 �？梢栽谄档恼穸讨型崖洌延谧枞獠憧紫叮⒂欣诘缂砻� 与废气之间的互相接触，以达到应有的响应速度和信号输出灵敏度。
3、 与单层多孔保护膜相比，本发明采用双层多孔保护膜增强了与电极 表面的粘结强度，有效降低了保护膜剥落几率。
图1为本发明双层多孔保护膜氧传感器陶瓷感测头的立体示意图。 图2为本发明陶瓷感测头的剖面示意图。
图中标识说明管形固体电解质基体l、多孔电极保护膜2、内电极3、 陶瓷固体电解质4、外电极5、内层电极保护膜6、外层电极保护膜7。
具体实施例方式
本发明的核心思想是首先分别配置大尺寸颗粒保护膜前驱体浆料和 小尺寸颗粒保护膜前驱体浆料，然后将氧传感器陶瓷感测头外电极先浸泡 在大尺寸颗粒保护膜前驱体浆料中，烘干后形成第一层电极保护膜；然后 再将其浸泡在小尺寸颗粒保护膜前驱体浆料中，烘干后形成第二层电极保 护膜，然后将该氧传感器陶瓷感测头进行高温烧结，最后得到具有双层多孔电极保护膜的陶瓷响应感测头。
为阐述本发明的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本发明 做进一步说明。
如图1 图2所示，本发明所述的双层多孔保护膜的氧传感器陶瓷感测 头主要包括管形固体电解质基体1和在其外部电极上设置的多孔电极保护 膜2，其中所述管形固体电解质基体1主要由内电极3、陶瓷固体电解质4 和外电极5构成，而在外电极5的外侧包覆有内层电极保护膜6，在内层电 极保护膜6外侧还包覆有外层电极保护膜7。
本发明提供了一种氧传感器陶瓷感测头外电极双层多孔保护膜的制备 方法，其中包括以下步骤
一种氧传感器陶瓷感测头外电极双层多孔保护膜的制备方法，其中包 括以下步骤
A、分别配制大尺寸颗粒保护膜前驱体浆料和小尺寸颗粒保护膜前驱体 浆料；
其中步骤A具体包括
Al、取质量百分比大颗粒氧化铝粉末60%，纯水30%，高温粘结剂 5%和低温粘结剂5%均匀混合后，充分搅拌，制成大尺寸颗粒保护膜前驱 体浆料；
A2、取质量百分比小颗粒氧化铝粉末60%，纯水30%，高温粘结剂 5%和低温粘结剂5%均匀混合后，充分搅拌，制成小尺寸颗粒保护膜前驱 体浆料。
这里的高温粘结剂优选为饱和状态的硅酸乙酯溶液，低温粘结剂优选 为饱和状态的聚乙烯醇溶液。而上述氧化铝粉末首先进行喷雾造粒，然后再通过粒径筛选机将其分
成粒径为10 40pm大颗�：土＞段�0.5~2pm小颗粒两种，再通过磅秤称取 一定量的氧化铝粉末和纯水放入搅拌器中搅拌均匀。
B、 将氧传感器陶瓷感测头外电极先浸入大尺寸颗粒保护膜前驱体浆料 中1分钟，取出并在100 30(TC温度下干燥，然后再浸入小尺寸颗粒保护膜 前驱体浆料中1分钟，取出并在100 30(TC温度下干燥；
首先将氧传感器陶瓷感测头外电极浸入大尺寸颗粒保护膜前驱体浆料 中半分钟到l分钟，然后取出，并在100 30(TC温度下充分干燥，形成厚度 为100 150,，孔隙率为40 50%的第一层电极保护膜(内层电极保护膜)； 然后将干燥后的氧传感器陶瓷感测头外电极再浸入小尺寸颗粒保护膜前驱 体浆料中半分钟到l分钟，然后取出，并在100 30(TC温度下充分干燥，形 成厚度为100 150Mm，孔隙率为40~50%的第二层电极保护膜(外层电极保 护膜)，这里的第二层电极保护膜包覆于第一层电极保护膜上。
C、 将上述氧传感器陶瓷感测头置于隧道窑中，在900 110(TC下高温 烧结4 6小时，随炉冷却。
当氧传感器陶瓷感测头外电极外侧形成上述两侧电极保护膜后，则将 其放置在隧道窑中，并在900 110(TC下高温烧结4 6小时，然后随炉冷却， 最终得到成品。
本发明从根本上解决了车用氧传感器的陶瓷感测头电极因汽车尾气排 放污染、而导致的使用寿命变短和电极保护膜易剥落的问题。本发明整个 工艺流程快且稳定，可与自动化生产线互相结合，减少了加工过程中人为 因素的影响，而且所成型的电极保护膜孔隙率及厚度可控，与基体结合强
度咼o以上是对本发明所提供的一种氧传感器陶瓷感测头外电极双层多孔保 护膜的制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结 构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方 法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想， 在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容 不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1、一种氧传感器陶瓷感测头外电极双层多孔保护膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤A、分别配制大尺寸颗粒保护膜前驱体浆料和小尺寸颗粒保护膜前驱体浆料；B、将氧传感器陶瓷感测头外电极先浸入大尺寸颗粒保护膜前驱体浆料中1分钟，取出并在100～300℃温度下干燥，然后再浸入小尺寸颗粒保护膜前驱体浆料中1分钟，取出并在100～300℃温度下干燥；C、将上述氧传感器陶瓷感测头置于隧道窑中，在900～1100℃下高温烧结4～6小时，随炉冷却。
2、 根据权利要求1所述的氧传感器陶瓷感测头外电极双层多孔保护膜 的制备方法，其特征在于步骤A具体包括Al、取质量百分比大颗粒氧化铝粉末60%，纯水30%，高温粘结剂 5%和低温粘结剂5%均匀混合后，充分搅拌，制成大尺寸颗粒保护膜前驱 体浆料；A2、取质量百分比小颗粒氧化铝粉末60%，纯水30%，高温粘结剂 5%和低温粘结剂5%均匀混合后，充分搅拌，制成小尺寸颗粒保护膜前驱 体浆料。
3、 根据权利要求1所述的氧传感器陶瓷感测头外电极双层多孔保护膜 的制备方法，其特征在于所述大尺寸颗粒保护膜前驱体桨料中颗粒粒径 范围为10 4(Him;所述小尺寸颗粒保护膜前驱体浆料中颗粒粒径范围为 0.5 2jxm。
4、 根据权利要求1所述的氧传感器陶瓷感测头外电极双层多孔保护膜 的制备方法，其特征在于步骤A和步骤B之间还包括将氧传感器陶瓷感测头外电极清洗干净，并在100 15(TC温度下干燥。
5、 根据权利要求2所述的氧传感器陶瓷感测头外电极双层多孔保护膜 的制备方法，其特征在于所述高温粘结剂优选为硅酸乙酯。
6、 根据权利要求2所述的氧传感器陶瓷感测头外电极双层多孔保护膜 的制备方法，其特征在于所述低温粘结剂优选为聚乙烯醇。
全文摘要
本发明公开了一种氧传感器陶瓷感测头外电极双层多孔保护膜的制备方法，其中包括以下步骤A.分别配制大尺寸颗粒保护膜前驱体浆料和小尺寸颗粒保护膜前驱体浆料；B.将氧传感器陶瓷感测头外电极先浸入大尺寸颗粒保护膜前驱体浆料中1分钟，取出并在100～300℃温度下干燥，然后再浸入小尺寸颗粒保护膜前驱体浆料中1分钟，取出并在100～300℃温度下干燥；C.将上述氧传感器陶瓷感测头置于隧道窑中，在900～1100℃下高温烧结4～6小时，随炉冷却。与现有技术相比本发明从根本上解决了车用氧传感器的陶瓷感测头电极因汽车尾气排放污染而导致的使用寿命变短和电极保护膜易剥落的问题。
文档编号G01N27/30GK101424656SQ20081021612
公开日2009年5月6日 申请日期2008年9月9日 优先权日2008年9月9日
发明者林儒宏, 澍 江, 孟 熊, 薄向辉 申请人:深圳市日理江澍实业有限公司
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