專利名稱：改進(jìn)固緊特性的車載氣體傳感器密封材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種密封材料，尤其涉及一種可改進(jìn)固緊特性的車載氣體傳感器密封材料。前景技術(shù)
目前大多數(shù)車載氣體傳感器密封件的主要原材料是滑石粉(talc)，再加上一些添加劑，例如低熔點(diǎn)玻璃，氮化硼(boron nitride),非有機(jī)氟化物(inorganic fluoridecompounds)等。這些添加劑的目的是改進(jìn)密封材料的密封特性。另外，氮化硼也可以單獨(dú)作為密封材料。
車載尾氣氣體傳感器的密封件防止尾氣和其它污染物泄漏到傳感器的大氣端，而這些泄漏是氣體傳感器失效的重要原因。在傳感器裝配時需要完成傳感器密封過程，該過程要加壓縮力到密封材料，把密封材料擠壓到傳感器殼體里的上下襯套之間。壓縮力除了壓實密封材料外，還強(qiáng)迫密封材料側(cè)向擴(kuò)張，從而把密封材料緊密地壓附在傳感器殼體上和傳感單元周邊。如果傳感器傳感單元被壓得太緊，特別是加在傳感單元的壓緊力不均勻的話，傳感器單元在裝配或使用時會被損傷。當(dāng)傳感器在惡劣的機(jī)械或大氣環(huán)境使用時，損傷更容易產(chǎn)生。由于密封材料的流動性非常有限，而壓縮方向又垂直于密封材料流動方向，要在嚴(yán)格控制的條件下施加足夠大的壓縮力，才能保證氣體傳感器密封效果好，同時對傳感單元產(chǎn)生足夠的固緊力。在任何局部地區(qū)壓縮力還不能過量，才不會使傳感單元產(chǎn)生裂紋或損傷。壓緊密封材料后，還要對密封材料進(jìn)行熱處理。熱處理過程是要除去滑石粉(talc)晶體結(jié)構(gòu)中(以及吸收在其它材料里)的有機(jī)雜質(zhì)和水分，但是該過程也會降低加在傳感單元上的壓縮力。另外，傳感器使用過程中經(jīng)歷的溫度循環(huán)也會慢慢減少加在傳感單元上的壓縮力。這兩個減少壓縮力的因素都可能降低對傳感單元固緊，從而產(chǎn)生傳感器失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是克服現(xiàn)有密封材料缺點(diǎn)，在密封材料中加入具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性的無機(jī)材料添加劑，這些具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性添加劑在熱處理時會自然膨脹，從而在傳感單元周邊產(chǎn)生均勻的橫向緊固力，并且，在傳感器整個使用壽命里，這樣的壓縮力比傳統(tǒng)密封材料產(chǎn)生的緊固力更加穩(wěn)定。本發(fā)明的密封材料按重量百分比計算的配方包括至少60%的滑石粉(talc)，不多于40%的具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性的無機(jī)材料添加劑。密封材料中的其它成分可能有粘合齊U、潤滑劑、或其它材料。本發(fā)明所述的具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性無機(jī)材料添加劑最好是采用蛭石(Vermiculite)，其不可逆轉(zhuǎn)體積熱膨脹率可以達(dá)到50%。蛭石的熱膨脹是由層間結(jié)構(gòu)的可剝離性而產(chǎn)生的，因此它的熱膨脹只發(fā)生在層間方向，而不是體積三維方向。它的體積膨脹率大約為層間線性膨脹率的三分之一。本發(fā)明所述的粘合劑可能是聚乙二醇(Polyethylene glycol)。本發(fā)明所述的潤滑劑可能是鎂硬脂酸鹽(Magnesium stearate)。本發(fā)明所述的其它材料可能是低熔點(diǎn)玻璃顆粒。本發(fā)明所述滑石粉(talc)的主顆粒平均相當(dāng)球型顆粒直徑不超過20 Mm。本發(fā)明所述蛭石顆粒的平均相當(dāng)球型顆粒直徑在20到60 Mffl之間。
本發(fā)明所述具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性的無機(jī)材料添加劑的實際用量需要根據(jù)添加劑的體積熱膨脹率和氣體傳感器的具體設(shè)計來調(diào)整，其用量應(yīng)該按如下方式來決定加入具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性的無機(jī)材料添加劑后，密封材料總熱膨脹率在0. 5%到5%之間。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明所述密封材料的制備和使用程序是，先把各種原材料完全均和在一起，然后，研磨均和后的材料，最終使其成為具有一定流動性的粉料。其后，可以把密封粉料壓制成適合傳感器套裝空間的預(yù)制片(preform)，也可以在傳感器裝配時，直接把密封粉料灌注在傳感器殼體中。如果要壓制成預(yù)制片，下一步就可以把密封粉料焙燒至足夠高的溫度，以去除其中的有機(jī)雜質(zhì)和水分。焙燒溫度不能太高，以防止損壞滑石粉和其它添加劑的晶體結(jié)構(gòu)，也不能使密封材料產(chǎn)生燒結(jié)或使材料顆粒的排列產(chǎn)生變化，同時不能使無機(jī)材料添加劑出現(xiàn)熱膨脹。如果現(xiàn)有設(shè)備不能滿足這樣的要求，該焙燒過程可以等到裝配后進(jìn)行。下一步要把預(yù)制片裝入傳感器殼體里的前端陶瓷襯套上面，再把后端陶瓷襯套裝在預(yù)制片上面，就可以進(jìn)行加壓密封工序。此后，要完成密封件在傳感器殼體里最后緊固定位工序，該工序包括對半裝配品進(jìn)行熱處理，以使無機(jī)材料添加劑產(chǎn)生熱膨脹，同時除去剩余的有機(jī)雜質(zhì)和水份。最后，完成其它裝配工序。如果直接使用密封粉料的話，首先把粉料灌注在前端陶瓷襯套上、介于傳感單元和殼體之間的縫隙中，然后放入后端陶瓷襯套，就可以進(jìn)行加壓密封。灌入密封粉料到加壓密封的過程也可以分多步完成，每步加壓至一定壓力，最后再用高壓徹底完成壓緊。壓緊后，把傳感器殼體扣壓在后端陶瓷襯套上，以使密封件在傳感器殼體里被固緊住。這時就需要對半裝配品進(jìn)行熱處理，以使無機(jī)材料添加劑產(chǎn)生熱膨脹，同時除去剩余的有機(jī)雜質(zhì)和水份。最后，完成其它裝配工序。不管是直接使用密封粉料，還是使用預(yù)制片來完成密封，加壓過程就是要強(qiáng)迫密封件側(cè)向變形、流動，把密封材料壓附在傳感器殼體上和傳感單元周邊。由于密封材料的流動性非常有限，而加壓方向又垂直于密封材料流動方向，在嚴(yán)格控制的條件下施加足夠大的壓力，才能保證氣體傳感器密封得好。在任何局部地區(qū)，壓縮力還不能過量，才不會使傳感單元產(chǎn)生裂紋或損傷。以下所述中，名稱約定(簡化)如下
I)配方中百分比例均為重量百分比。2)主顆粒(primary particle)指的是材料的單一晶體(a single crystallite)顆粒，而不是指加工處理原材料過程中產(chǎn)生的晶體聚合體。也不是指在形成密封件時特意令其產(chǎn)生的晶體聚合體。
3)平均相當(dāng)球型粒直徑(Equivalent Spherical Diameter)簡稱為平均粒徑。實施例I :
氣體傳感器密封材料包括75%的滑石粉，25%的具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性的蛭石(Vermiculite)。該蛭石熱處理后的不可逆轉(zhuǎn)體積熱膨脹率大約為30%，從而密封材料的總體積熱膨脹率大約為2. 5%。該蛭石顆粒的平均粒徑大約為30Mm。該滑石粉主顆粒平均粒徑大約為12 Mm。實施例2
氣體傳感器密封材料包括80%的滑石粉，20%的具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性的蛭石 (Vermiculite)。該蛭石熱處理后的不可逆轉(zhuǎn)體積熱膨脹率大約為20%，從而密封材料的總體積熱膨脹率大約為I. 3%。該蛭石顆粒的平均粒徑大約為50Mm。該滑石粉主顆粒平均粒徑大約為10 Mm。實施例3
氣體傳感器密封材料包括75%的滑石粉，25%的具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性的蛭石(Vermiculite)。該蛭石熱處理后的不可逆轉(zhuǎn)體積熱膨脹率大約為10%，從而密封材料的總體積熱膨脹率大約為0. 8%。該蛭石顆粒的平均粒徑大約為20Mm。該滑石粉主顆粒平均粒徑大約為12 Mm。實施例4
氣體傳感器密封材料包括60%的滑石粉，20%的具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性的蛭石(Vermiculite),和20%的低熔點(diǎn)玻璃顆粒。該蛭石熱處理后的不可逆轉(zhuǎn)體積熱膨脹率大約為20%,從而密封材料的總體積熱膨脹率大約為I. 3%。該蛭石顆粒的平均粒徑大約為50Mm.玻璃顆粒的熔點(diǎn)在600到750攝氏度之間，平均粒徑在I到5 Mm之間。該滑石粉主顆粒平均粒徑大約為10 Mm。實施例5
氣體傳感器密封材料包括60%的滑石粉，20%的具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性的蛭石(Vermiculite), 18%的低熔點(diǎn)玻璃顆粒，1%的聚乙二醇(Polyethylene glycol),和1%的鎂硬脂酸鹽(Magnesium stearate)。該蛭石熱處理后的不可逆轉(zhuǎn)體積熱膨脹率大約為20%,從而密封材料的總體積熱膨脹率大約為I. 3%。該蛭石顆粒的平均粒徑大約為60Mm。玻璃顆粒的熔點(diǎn)在600到750攝氏度之間，平均粒徑在I到5 Mm之間。該滑石粉主顆粒平均粒徑大約為10 Mm。本發(fā)明的具體例證和應(yīng)用體現(xiàn)，在該領(lǐng)域稍有經(jīng)驗的專業(yè)人員能夠?qū)⒈緦＠l(fā)明的方法、設(shè)計、概念應(yīng)用到其它應(yīng)用例證中。因此，本專利的權(quán)利要求保護(hù)范疇絕不限于該申請中引用的具體例證和應(yīng)用體現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)固緊特性的車載氣體傳感器密封材料，其特征在于密封材料含有按重量百分比至少60%的滑石粉，不多于40%的具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性的無機(jī)材料添加劑。
2.一種改進(jìn)固緊特性的車載氣體傳感器密封材料，其特征在于密封材料含有按重量百分比至少60%的滑石粉，不多于40%的具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性的蛭石。
3.如權(quán)利要求I或2所述的改進(jìn)固緊特性的車載氣體傳感器密封材料，其特征在于所述滑石粉主顆粒平均粒徑不超過20 Mm。
4.如權(quán)利要求I或2所述的改進(jìn)固緊特性的車載氣體傳感器密封材料，其特征在于所述具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性的無機(jī)材料添加劑顆粒的平均粒徑大于或等于20小于或等于·60 Wn0
全文摘要
本發(fā)明發(fā)明了一種可改進(jìn)固緊特性的車載氣體傳感器密封材料，所述密封材料配方包含至少60%的滑石粉和不多于40%的具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性的無機(jī)材料添加劑。密封材料中的其它成分可能有粘合劑、潤滑劑、或其它材料。把傳感器密封件裝配并壓緊后，對其進(jìn)行熱處理，具有不可逆轉(zhuǎn)熱膨脹性的無機(jī)材料添加劑將使密封材料膨脹，在傳感單元周邊產(chǎn)生均勻的固緊力，該固緊力比初始軸向壓縮產(chǎn)生的固緊力更大。因此，本發(fā)明的密封材料具有更好的固緊特性。
文檔編號C04B26/04GK102719218SQ201210206070
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者陳興舉 申請人:陳興舉