專利名稱：一種片式氧傳感器及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及汽車氧傳感器領域，具體涉及一種片式氧傳感器及其制備方法。
背景技術：
氧傳感器用于檢測發(fā)動機排除廢氣中氧的含量，平板式汽車二氧化鋯氧傳感器具 有尺寸小、響應快、能耗低、易集成加熱和工作穩(wěn)定等優(yōu)點。在使用過程中，汽油和機油中含 有鉛、硫、磷等雜志，使傳感器性能大幅度下降，而灰塵、油、硅等成分則會堵塞傳感器的保 護層和電極，失去了電極反應的三相界面，使得氧傳感器響應速度減慢，信號輸出不靈敏， 即電極中毒。為了防止電極失效，目前一般采用以下兩方面的措施一是對電極進行防護， 二是采用抗中毒的電極材料。對電極進行防護的方法中，采用涂層保護是較為簡便而實用 的方法。電極保護層的應用可有效的提高電極在廢氣環(huán)境中的使用壽命。目前，片式氧傳感器的電極保護層多為單層或雙層結構。例如現(xiàn)有技術中公開了 一種^O2氧傳感器，該氧傳感器的保護層與氧化鋯固體電解質(zhì)層之間還設有一層中間過渡 層，該中間過渡層的主要組成為氧化鋯和鎂鋁尖晶石，具有較好的連通氣孔率和比保護層 更細小的氣孔。該過渡層，一方面用于匹配保護層與氧化鋯固體電解質(zhì)的膨脹系數(shù)，另一方 面該過渡層可以對廢氣中的雜質(zhì)起到“二次過濾”作用。采用該^o2氧傳感器，能對電極起 一定的保護作用，但由于氧傳感器處于汽車尾氣環(huán)境中，保護層的多孔結構容易被尾氣中 的顆?；覊m堵塞，且保護層的孔洞的分布不理想，使得氧傳感器響應速度延遲，信號輸出失 真，降低靈敏度。CN1014M656A中公開了一種氧傳感器陶瓷感測頭外電極雙層多孔保護膜的制備 方法，其包括如下步驟:A、分別配制大尺寸顆粒保護膜前驅(qū)體漿料和小尺寸顆粒保護膜前 驅(qū)體漿料；B、將氧傳感器陶瓷感測頭外電極先浸入大尺寸顆粒保護膜前驅(qū)體漿料中1分 鐘，取出在100-300°C溫度下干燥，然后在浸入小尺寸顆粒保護膜前驅(qū)體漿料中1分鐘，取 出在100-300°C溫度下干燥；C、將上述氧傳感器陶瓷感測頭置于隧道窯中，在900-1100°C 下高溫燒結4- ，隨爐冷卻。該方法制備的外電極保護膜生產(chǎn)設備成本高、膜層厚度難以控 制、與氧化鋯敏感基體附著力差，采用該保護層的氧傳感器的抗熱震性差、使用壽命短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中存在的氧傳感器靈敏度低、抗熱震性差和使用壽命短的 技術問題。本發(fā)明提供了一種片式氧傳感器，所述片式氧傳感包括加熱體和加熱體上部的測 氧體；所述加熱體，包括加熱器基片、加熱器基片上方的兩個絕緣層和夾持于兩絕緣層間的 加熱電極；所述測氧體，從下至上依次包括參比氣基片、測氧電解質(zhì)層和多孔保護層；所述多孔保護層，從下至上依次包括過渡層、多孔層和吸附層，各層上均具有孔 洞使多孔保護層從下至上連通；過渡層中孔徑為0. 1-1. 5μπι的孔洞占過渡層孔洞總數(shù)的 80%以上，多孔層中孔徑為0. 3-8 μ m的孔洞占多孔層孔洞總數(shù)的80%以上，吸附層中孔徑為0. 1-2 μ m的孔洞占吸附層孔洞總數(shù)的80%以上；所述過渡層含有氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯和鎂鋁尖晶石，所述多孔層含有氧化鋯、鎂 鋁尖晶石和貴金屬；所述吸附層含有氧化鎂、氧化鈣、氧化鋁、硫酸鎂和氧化鋇。本發(fā)明還提供了一種片式氧傳感器的制備方法，包括以下步驟1)在加熱器基片上涂覆絕緣層漿料、電極漿料、絕緣層漿料，烘干，在加熱器基片 上形成絕緣層，得到第一片層；取一參比氣基片，作為第二片層；2)在測氧電解質(zhì)層上絲網(wǎng)印刷過渡層漿料，形成過渡層；絲網(wǎng)印刷多孔層漿料， 在過渡層上形成多孔層；得到第三片層；3)第一片層的絕緣層的一面朝上，第三片層的多孔層的一面朝上，將第一片層、 第二片層、第三片層從下到上依次疊加，將疊層1300-160(TC共燒；得到片式氧傳感器共燒 體；4)在片式氧傳感器共燒體的多孔層上，絲網(wǎng)印刷吸附層漿料，600-800°C燒結，在 多孔層上形成吸附層，得到所述片式氧傳感器；其中，過渡層漿料中含有過渡層粉末料和平均粒徑為0. 15-2. Oym的成孔劑；所 述過渡層粉末料中含有氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯和鎂鋁尖晶石；多孔層漿料中含有多孔層粉末 料和平均粒徑為0. 4-11 μ m的成孔劑；所述多孔層粉末料中含有氧化鋯、鎂鋁尖晶石和貴 金屬；吸附層漿料含有吸附層粉末料和平均粒徑為0. 13-2. 8 μ m的成孔劑；所述吸附層粉 末料中含有氧化鎂、氧化鈣、氧化鋁、硫酸鎂和硝酸鋇。本發(fā)明的片式氧傳感器與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點(1)多孔保護層包括 過渡層、多孔層和吸附層，各層均具有孔洞使多孔保護層從下至上連通，且孔洞尺寸為 小-大-小結構，可以保證汽車排氣順利到達外電極表面，縮短排氣傳輸時間，使得測量數(shù) 值真實準確，提高氧傳感器的靈敏度；(2)多孔保護層能阻擋微小固體顆粒進入多孔保護 層內(nèi)，從而防止電極中毒，提高片式氧傳感器的使用壽命；C3)過渡層與測氧電解質(zhì)層結合 力好，而多孔層與過渡層結合力也較好，吸附層與多孔層的熱膨脹系數(shù)相近，從而實現(xiàn)多孔 保護層與測氧電解質(zhì)層的高附著力，使得本發(fā)明的片式氧傳感器的抗熱震性高、使用壽命 長。


圖1是本發(fā)明片式氧傳感器的結構示意圖。圖2是本發(fā)明片式氧傳感器的多孔保護層的結構示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合 附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種片式氧傳感器，所述片式氧傳感包括加熱體和加 熱體上部的測氧體；所述加熱體，從下至上依次包括加熱器基片8、絕緣層61、加熱電極7、絕緣層62 ； 所述測氧體從下至上依次包括參比氣基片5、內(nèi)電極4、氧化鋯敏感基體3、外電極2和多孔 保護層1，多孔保護層1上具有貫通孔洞結構；其中，內(nèi)電極4、氧化鋯敏感基體3和外電極2構成測氧電解質(zhì)層。 所述絕緣層61、加熱電極7和絕緣層62通過厚膜絲網(wǎng)印刷工藝形成于加熱器基片 8上。參比氣基片5上設有參比氣通道51。內(nèi)電極4和外電極2通過厚膜絲網(wǎng)印刷工藝分 別形成于氧化鋯敏感基體3的兩面，其中內(nèi)電極4位于參比氣通道51中，且與參比氣通道 51中的大氣連通。外電極2和內(nèi)電極4測量氧化鋯敏感基體3兩側(cè)的氧的含量/濃度差， 并根據(jù)測量數(shù)據(jù)輸出電壓信號，從而控制噴油量的大小。如圖2所示，多孔保護層1，從下至上依次包括過渡層11、多孔層12和吸附層13。 過渡層11、多孔層12和吸附層13上均具有孔洞，使多孔保護層1從下至上連通，汽車排氣 可穿過多孔保護層1與外電極2、氧化鋯敏感基體3接觸。過渡層11覆蓋于外電極2表面。本發(fā)明中，過渡層中孔徑為0. 1-1. 5μπι的孔洞占過渡層孔洞總數(shù)的80%以上， 多孔層12中孔徑為0. 3-8 μ m的孔洞占多孔層孔洞總數(shù)的80%以上，吸附層13中孔徑為 0. 1_2μπι的孔洞占吸附層孔洞總數(shù)的80%以上。因此，多孔保護層具有孔徑為小-大-小 的多層孔洞結構，可以阻止大分子氣體和鉛等有害物質(zhì)的通過，而氧氣可通過該多孔保護 層，從而有效防止電極中毒以及保護層的孔隙堵塞，提高片式氧傳感器的靈敏度。本發(fā)明 中，過渡層、多孔層和吸附層上還含有微細孔，所述微細孔由各層粉末料燒結收縮而成。各 層中，微細孔的數(shù)量占各層孔洞總數(shù)的20%以下。本發(fā)明中，片式氧傳感器的多孔保護層1的厚度和孔隙率不宜過大，否則會影響 排氣的傳輸路徑，降低片式氧傳感器的靈敏度。優(yōu)選情況下，過渡層11的厚度為15-40 μ m, 多孔層12的厚度為20-50 μ m,吸附層13的厚度為5_20 μ m。過渡層11的孔隙率為20-60%， 多孔層12的孔隙率為30-70%，吸附層13的孔隙率為25-70%。本發(fā)明的片式氧傳感器中，過渡層中含有氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯(Y-ZrO2)和鎂鋁尖 晶石(MgAl2O4)。以過渡層的質(zhì)量為基準，的含量為80-96% ,MgAl2O4的含量為4-20%。過 渡層中Y-^O2的含量為80以上，因此與氧化鋯敏感基體的附著力較高，從而提高多孔保護 層的抗熱震性能。多孔層含有氧化鋯( )、MgAl2O4和貴金屬。其中，貴金屬采用本領域技術人員 常用的各種貴金屬，用于吸收汽車排氣中的鉛，阻止鉛進入到外電極表面；此外還可以催化 汽車排氣中的氧氣使得轉(zhuǎn)化成氧離子，提高氧傳感器的反應速度，例如可以選自鉬(Pt)、銠 0 )、鈀(Pd)中的至少一種。以多孔層的質(zhì)量為基準，ZrO2W含量為6- %,MgAl2O4的含 量為75-90 %，貴金屬的含量為0. 05-3 %。吸附層可以吸附汽車排氣中的S、P、醛、活性Si等有毒物質(zhì)。吸附層中含有氧化 鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、氧化鋁(Al2O3)、硫酸鎂(MgSO4)和氧化鋇(BaO)；其中MgSOjP BaO 用于凈化汽車排氣中的S02，Al203、Mg0和MgSO4用于吸附粉塵顆粒，CaO用于吸附汽車排氣 中的S和P。以吸附層的質(zhì)量為基準，MgO的含量為15-35%，CaO的含量為6-35%,Al2O的 含量為3-12%, MgSO4的含量為35-70%，BaO的含量為5-18%。本發(fā)明還提供了一種片式氧傳感器的制備方法，包括以下步驟1)在加熱器基片上涂覆絕緣層漿料、電極漿料、絕緣層漿料，烘干，在加熱器基片 上形成絕緣層，得到第一片層；取一參比氣基片，作為第二片層；2)在測氧電解質(zhì)層上絲網(wǎng)印刷過渡層漿料，形成過渡層；絲網(wǎng)印刷多孔層漿料， 在過渡層上形成多孔層；得到第三片層；
3)第一片層的絕緣層的一面朝上，第三片層的多孔層的一面朝上，將第一片層、 第二片層、第三片層從下到上依次疊加，將疊層1300-160(TC共燒；得到片式氧傳感器共燒 體；4)在片式氧傳感器共燒體的多孔層上，絲網(wǎng)印刷吸附層漿料，600-800°C燒結，在 多孔層上形成吸附層，得到所述片式氧傳感器；其中，過渡層漿料中含有過渡層粉末料和平均粒徑為0. 15-2. Oym的成孔劑；所 述過渡層粉末料中含有Y-^O2和MgAl2O4 ；多孔層漿料中含有多孔層粉末料和平均粒徑為 0. 4-11 μ m的成孔劑；所述多孔層粉末料中含有&02、MgAl2O4和貴金屬；吸附層漿料含有 吸附層粉末料和平均粒徑為0. 13-2. 8 μ m的成孔劑；所述吸附層粉末料中含有MgO、CaO, Al2O3、MgSO4 和 Ba (NO3) 2。所述過渡層粉末料、多孔層粉末料和吸附層粉末料的粒徑均小于2 μ m,中位徑為 0. 5-1. 2 μ m,在共燒/燒結時顆粒之間產(chǎn)生微細孔。本發(fā)明中，所述第一片層可采用現(xiàn)有技術中公開的方法制備而成，例如在加熱器 基片上通過絲網(wǎng)印刷依次涂覆絕緣層漿料、電極漿料、絕緣層漿料，干燥即可得到。第二 片層可采用現(xiàn)有技術中公開的方法制備而成，例如在參比基片毛坯上切割處空氣槽即可得 到。所述測氧電解質(zhì)層可采用商購產(chǎn)品，也可采用現(xiàn)有技術中公開的方法制備而成， 例如可以在氧化鋯敏感基體的兩側(cè)分別通過絲網(wǎng)印刷電極漿料，烘干，在氧化鋯敏感基體 兩側(cè)形成電極，即得到所述測氧電解質(zhì)層。所述絕緣層漿料、電極漿料為本領域技術人員常 用的各種漿料，本發(fā)明中不贅述。在測氧電解質(zhì)層上絲網(wǎng)印刷過渡層漿料，在測氧電解質(zhì)層上形成過渡層。所述 過渡層漿料為含有過渡層粉末料和成孔劑的混合物，所述過渡層粉末料中含有Y^rO2和 MgAl204。以過渡層粉末料的重量為基準，Y-ZiO2的含量80-96% ,MgAl2O4的含量為4-20%。 以100重量份的過渡層粉末料為基準，過渡層漿料中成孔劑的含量為1-5重量份。過渡層漿料中的成孔劑的平均粒徑為0. 15-2. 0 μ m,在共燒過程中全部轉(zhuǎn)化為氣 體，從過渡層中溢出，在過渡層中形成孔洞；燒結過程中，孔洞會發(fā)生收縮，從而在過渡層中 形成孔徑為0. 1_1.5μπι的大孔洞。過渡層粉末料在共燒過程中會產(chǎn)生收縮，從而在過渡層 中形成微細孔，微細孔分布于大孔洞周圍，使過渡層從上至下連通。以過渡層的總孔洞數(shù)為 基準，大孔洞的含量為80%以上，微細孔的含量為20%以下。在過渡層上通過絲網(wǎng)印刷多孔層漿料，在過渡層上形成多孔層；即得到第三片 層。多孔層漿料為含有多孔層粉末料和成孔劑的混合物，所述多孔層粉末料中含有&02、 MgAl2O4和貴金屬。以過渡層粉末料的重量為基準，氧化釔穩(wěn)定的^O2的含量80-96%， MgAl2O4的含量為4-20% ；以100重量份的過渡層粉末料為基準，過渡層漿料中成孔劑的含 量為1-5重量份。多孔層漿料中的成孔劑的平均粒徑為0. 4-11 μ m，在共燒過程中全部轉(zhuǎn)化為氣體， 從過渡層中溢出，從而在多孔層中形成孔徑為0. 3-8 μ m的大孔洞。類似地，多孔層粉末料 在共燒過程中也會產(chǎn)生收縮，多孔層上也具有微細孔。以多孔層的總孔洞數(shù)為基準，大孔洞 的含量為80%以上，微細孔的含量為20%以下。第一片層的絕緣層的一面朝上，第三片層的多孔層的一面朝上，將第一片層、第二片層、第三片層從下到上依次疊加，將疊層共燒，得到片式氧傳感器共燒體。共燒的條件包 括共燒溫度為1300-1600°C，共燒時間為l_4h。在片式氧傳感器共燒體的多孔層上絲網(wǎng)印刷吸附層漿料，低于共燒溫度進行再次 燒結，在多孔層上形成吸附層；即得到本發(fā)明提供的片式氧傳感器。所述吸附層漿料含有吸 附層粉末料和成孔劑；所述吸附層粉末料中含有Mg0、Ca0、Al203、MgS04和Ba (NO3) 2。以吸附 層粉末料的重量為基準，MgO的含量為15-35 %，CaO的含量6_35 %，Al2O3的含量為3_12 %， MgSO4的含量為35-70%、Ba (NO3)2的含量為5-18%;以100重量份的吸附層粉末料為基準， 多孔層漿料中成孔劑的含量為1-5重量份。再次燒結的條件包括燒結溫度為600-800°C， 燒結時間為1-池。吸附層漿料中含有Ba (NO3)2，燒結時，Ba (N03) 2熱分解生成氧化鋇和氣體，氣體溢 出在多孔層上形成部分微孔，BaO可以凈化汽車排氣中的S02。吸附層漿料中成孔劑的平均 粒徑為0. 13-2. 8 μ m,在共燒過程中全部轉(zhuǎn)化為氣體，從過渡層中溢出，從而在多孔層中形 成孔徑為0. 1-2 μ m的大孔洞。以多孔層的總孔洞數(shù)為基準，大孔洞的含量為80%以上，微 孔的含量為20%以下。過渡層漿料、多孔層漿料和吸附層漿料中所采用的成孔劑在燒結過程中，由成孔 劑產(chǎn)生的孔洞會發(fā)生收縮。本發(fā)明的發(fā)明人通過大量實驗發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的過渡層漿料和多 孔層漿料燒結后，由成孔劑所產(chǎn)生的孔洞的孔徑收縮率均為20-35% ；而吸附層漿料燒結后 的孔洞的孔徑收縮率為15-25%。因此，本發(fā)明中，本發(fā)明中過渡層漿料中成孔劑的平均粒 徑為0. 15-2. 0 μ m,多孔層漿料中成孔劑的平均粒徑為0. 4-11 μ m,吸附層漿料中的成孔劑 的粒徑為0. 13-2. 8 μ m ；使得燒結后得到的片式氧傳感器的過渡層中孔徑為0. 1-1. 5 μ m的 孔洞占過渡層孔洞總數(shù)的80%以上，多孔層中孔徑為0. 3-8 μ m的孔洞占多孔層孔洞總數(shù) 的80%以上，吸附層中孔徑為0. 1-2 μ m的孔洞占吸附層孔洞總數(shù)的80%以上。過渡層漿料、多孔層漿料和吸附層漿料中所采用的成孔劑的種類可以相同，也可 以不同，例如可以采用本領域技術人員常用的各種成孔劑，優(yōu)選采用淀粉、超細聚苯乙烯 (UPS)或丙烯酸酯共聚物中的至少一種。作為本領域人員的公知常識，所述過渡層漿料、多孔層漿料和吸附層漿料中還含 有樹脂粘結劑，選擇性含有分散劑、流平劑。所述樹脂粘結劑、分散劑和流平劑的種類和含 量均為本領域技術人員所公知，此處不贅述。優(yōu)選情況下，過渡層漿料的固含量為55-85%， 多孔層漿料的固含量為30-80%，吸附層漿料的固含量為50-80%。過渡層漿料、多孔層漿 料和吸附層漿料中含有的樹脂粘結劑、分散劑和流平劑可以相同，也可以不同。優(yōu)選情況 下，為提高各層之間的附著力，采用相同的樹脂粘結劑、分散劑和流平劑。另外，為使過渡層漿料、多孔層漿料和吸附層漿料中各層的粉末料與成孔劑均勻 混合，可采用球磨的方法，其中球磨介質(zhì)采用無水乙醇與氧化鋯陶瓷球按質(zhì)量比為1 1.5 的混合物。以100重量份的粉末料為基準，球磨介質(zhì)的添加量為150-250重量份，優(yōu)選為 200重量份。本發(fā)明中，所述片式氧傳感器的多孔保護層的厚度不宜過大，因此優(yōu)選情況下，過 渡層漿料的用量為2. 2-4. 3mg/cm2,多孔層漿料的用量為1. 8-4. 5mg/cm2,吸附層漿料的用 量為 0. 8-3. 8mg/cm2。以下結合實施例對本發(fā)明的片式氧傳感器及其制備方法作進一步說明。實施例和對比例中所采用的原料均由商購得到。實施例1(1)采用流延工藝制得加熱器基片、參比氣基片毛坯、氧化鋯電解質(zhì)基體；在加熱 器基片上方采用絲網(wǎng)印刷工藝先后涂覆絕緣層、加熱電極、絕緣層制得加熱器基體；參比氣 基片毛坯采用激光切割出空氣通道制得參比氣基片；在氧化鋯電解質(zhì)基體兩面印刷上電極 制得測氧電解質(zhì)層。(2)原料配制粉末料粒徑均小于2 μ m，中位徑為0. 5-1. 2 μ m 過渡層過渡層粉末料Y-Zr029 2重量份，MgAl2O4S重量份；成孔劑(粒徑< 2 μ m， 中位徑為0. 6 μ m)淀粉0. 4重量份，高聚物超細聚氯乙烯0. 8重量份，活性炭0. 3重量份。多孔層多孔層粉末料MgAl20483重量份，Zr0216重量份，貴金屬Pd 1重量份；成 孔劑(粒徑< 3 μ m,中位徑為0. 8 μ m)淀粉0. 8重量份，高聚物超細聚氯乙烯2. 5重量份， 活性炭0.7重量份。吸附層吸附層粉末料MgO 21重量份，CaO 15重量份，Al2036重量份，MgS0450重 量份，Ba (NO3)2S重量份；成孔劑(粒徑< 1 μ m,中位徑為0. 6 μ m)淀粉0. 4重量份、高聚物 超細聚氯乙烯1.6重量份。采用行星球磨機分別混合以上各層的粉末料和相應成孔劑，球磨罐的轉(zhuǎn)速為 300rpm，球磨時間為40h、球磨介質(zhì)無水乙醇80重量份，氧化鋯陶瓷球120重量份。加入 樹脂粘結劑，分散劑、流平劑，研磨得到固含量均為70%的過渡層漿料、多孔層漿料和吸附 層漿料。(3)在氧化鋯敏感基體的一面的電極表面通過絲網(wǎng)印刷，依次涂覆過渡層漿料與 多孔層漿料，其中過渡層漿料用量為3. Omg/cm2，多孔層漿料用量為3. 5mg/cm2 ；烘干，得到
第二片層。(4)將第片層的絕緣層的一面朝上，第三片層的多孔層的一面朝上，將第一片層、 第二片層、第三片層從下到上依次疊加，將疊層共燒；得到片式氧傳感器共燒體；共燒溫度 1530°C，共燒時間2h。(5)在步驟(4)得到的片式氧傳感器共燒體的多孔層上，采用絲網(wǎng)印刷方式涂覆 吸附層漿料，涂覆量為2. 2mg/cm2 ；然后在650°C的條件下燒結1.證。通過上述步驟，得到本實施例的片式氧傳感器，具有圖1所示結構，其中多孔保護 層具有圖2所示結構，記為Al。實施例2-3采用與實施例1相同的方法制備本實施例的片式氧傳感器，不同之處在于步驟 (2)中，漿料用量、漿料組分不同，具體參見表1。通過上述步驟，得到的片式氧傳感器，依次記為A2-A3。表 權利要求
1.一種片式氧傳感器，所述片式氧傳感包括加熱體和加熱體上部的測氧體；所述加熱體，包括加熱器基片、加熱器基片上方的兩個絕緣層和夾持于兩絕緣層間的 加熱電極；所述測氧體，從下至上依次包括參比氣基片、測氧電解質(zhì)層和多孔保護層；其特征在于，所述多孔保護層，從下至上依次包括過渡層、多孔層和吸附層，各層上均 具有孔洞使多孔保護層從下至上連通；過渡層中孔徑為0. 1-1. 5μπι的孔洞占過渡層孔洞 總數(shù)的80%以上，多孔層中孔徑為0. 3-8 μ m的孔洞占多孔層孔洞總數(shù)的80%以上，吸附層 中孔徑為0. 1-2 μ m的孔洞占吸附層孔洞總數(shù)的80%以上；所述過渡層含有氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯和鎂鋁尖晶石，所述多孔層含有氧化鋯、鎂鋁尖 晶石和貴金屬；所述吸附層含有氧化鎂、氧化鈣、氧化鋁、硫酸鎂和氧化鋇。
2.根據(jù)權利要求1所述的片式氧傳感器，其特征在于參比氣基片上設有參比氣通道； 所述測氧電解質(zhì)層包括氧化鋯敏感基體和氧化鋯敏感基體上下表面的外電極和內(nèi)電極；內(nèi) 電極位于參比氣通道中，且與大氣連通；過渡層覆蓋于外電極表面。
3.根據(jù)權利要求1所述的片式氧傳感器，其特征在于過渡層的厚度為15-40μ m，多孔 層的厚度為20-50 μ m,吸附層的厚度為5-20 μ m。
4.根據(jù)權利要求1所述的片式氧傳感器，其特征在于過渡層的孔隙率為20-50%，多 孔層的孔隙率為30-70%，吸附層的孔隙率為25-70%。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的片式氧傳感器，其特征在于以過渡層的質(zhì)量為基準，氧 化釔穩(wěn)定的氧化鋯的含量為80-96%，鎂鋁尖晶石的含量為4-20%。
6.根據(jù)權利要求1或4所述的片式氧傳感器，其特征在于以多孔層的質(zhì)量為基準，氧 化鋯的含量為6- %，鎂鋁尖晶石的含量為75-90%，貴金屬的含量為0. 05-3%。
7.根據(jù)權利要求1或4所述的片式氧傳感器，其特征在于以吸附層的質(zhì)量為基準，氧 化鎂的含量為15-35%，氧化鈣的含量為6-35%，氧化鋁的含量為3-12%，硫酸鎂的含量為 35-70%，氧化鋇的含量為5-18%。
8.權利要求1所述的片式氧傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)在加熱 器基片上涂覆絕緣層漿料、電極漿料、絕緣層漿料，烘干，在加熱器基片上形成絕緣層，得到 第一片層；取一參比氣基片，作為第二片層；2)在測氧電解質(zhì)層上絲網(wǎng)印刷過渡層漿料，形成過渡層；絲網(wǎng)印刷多孔層漿料，在過 渡層上形成多孔層；得到第三片層；3)第一片層的絕緣層的一面朝上，第三片層的多孔層的一面朝上，將第一片層、第二片 層、第三片層從下到上依次疊加，將疊層1300-160(TC共燒，得到片式氧傳感器共燒體；4)在片式氧傳感器共燒體的多孔層上，絲網(wǎng)印刷吸附層漿料，600-800°C燒結，在多孔 層上形成吸附層，得到所述片式氧傳感器；其中，過渡層漿料中含有過渡層粉末料和平均粒徑為0. 15-2. Oym的成孔劑；所述過 渡層粉末料中含有氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯和鎂鋁尖晶石；多孔層漿料中含有多孔層粉末料和 平均粒徑為0. 4-11 μ m的成孔劑；所述多孔層粉末料中含有氧化鋯、鎂鋁尖晶石和貴金屬； 吸附層漿料含有吸附層粉末料和平均粒徑為0. 13-2. 8 μ m的成孔劑；所述吸附層粉末料中 含有氧化鎂、氧化鈣、氧化鋁、硫酸鎂和硝酸鋇。
9.根據(jù)權利要求8所述的制備方法，其特征在于過渡層漿料的用量為2.2-4. 3mg/ cm2,多孔層漿料的用量為1. 8-4. 5mg/cm2,吸附層漿料的用量為0. 8-3. 8mg/cm2。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的制備方法，其特征在于以過渡層粉末料的重量為基 準，氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯的含量80-96%，鎂鋁尖晶石的含量為4-20% ；以100重量份的過 渡層粉末料為基準，過渡層漿料中成孔劑的含量為1-5重量份。
11.根據(jù)權利要求8或9所述的制備方法，其特征在于以多孔層粉末料的重量為基 準，氧化鋯的含量6-M %，鎂鋁尖晶石的含量為75-90 %，貴金屬的含量為0. 05-3 % ；以100 重量份的多孔層粉末料為基準，多孔層漿料中成孔劑的含量為2-8重量份。
12.根據(jù)權利要求8或9所述的制備方法，其特征在于以吸附層粉末料的重量為基 準，氧化鎂的含量為15-35 %，氧化鋯的含量6-35 %，氧化鋁的含量為3-12 %，硫酸鎂的含 量為35-70%、硝酸鋇的含量為5-18% ；以100重量份的吸附層粉末料為基準，多孔層漿料 中成孔劑的含量為1-5重量份。
13.根據(jù)權利要求8所述的制備方法，其特征在于所述成孔劑為淀粉、超細聚苯乙烯、 丙烯酸酯共聚物或活性炭中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種片式氧傳感器及其制備方法。本發(fā)明的片式氧傳感器的多孔保護層，包括過渡層、多孔層和吸附層，各層上均具有孔洞使多孔保護層從下至上連通；過渡層中孔徑為0.1-1.5μm的孔洞占過渡層孔洞總數(shù)的80％以上，多孔層中孔徑為0.3-8μm的孔洞占多孔層孔洞總數(shù)的80％以上，吸附層中孔徑為0.1-2μm的孔洞占吸附層孔洞總數(shù)的80％以上；所述過渡層含有氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯和鎂鋁尖晶石，所述多孔層含有氧化鋯、鎂鋁尖晶石和貴金屬；所述吸附層含有氧化鎂、氧化鈣、氧化鋁、硫酸鎂和氧化鋇。本發(fā)明的片式氧傳感器，與現(xiàn)有技術相比，靈敏度高、抗熱震性好且使用壽命長。
文檔編號G01N27/407GK102109486SQ20091018945
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月26日 優(yōu)先權日2009年12月26日
發(fā)明者徐斌, 王田軍 申請人:比亞迪股份有限公司