CN101413914B - 一种氧传感器陶瓷感测头基体与铂金电极的共烧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧传感器陶瓷感测头基体与铂金电极的共烧方法，其中包括步骤：A、将陶瓷感测头生坯置于温度为900～1100℃的烧结炉中匣烧2～4小时后，随炉冷却至150～200℃取出空冷；B、使用气枪对陶瓷感测头基体表面进行清洁，并在其表面涂覆铂金电极层；C、将表面涂覆有铂金电极层的陶瓷感测头基体置于高温烧结炉中，在1400～1600℃下烧结4～7小时。本发明提出了一种新颖的共烧工艺方法，不仅有效地增强了陶瓷感测头成型体的抗压强度；而且将铂金颗粒嵌入匣烧后表面多孔的陶瓷感测头基体内部，使其在烧结的工艺中互相融合，大大增强了铂金电极层与基体的结合强度，从而有效地增强了陶瓷感测头成型体的抗压强度。

Description

一种氧传感器陶瓷感测头基体与铂金电极的共烧方法
技术领域：
本发明涉及车用氧传感器陶瓷感测头共烧技术，特别涉及一种陶瓷感测头基体与铂金电极的共烧工艺方法。 
背景技术：
氧传感器用来检测车辆排放尾气中的含氧量，并将数据传送到电脑系统以控制空燃比，从而达到提高燃烧效率、降低空气污染及省油的目的。 
常规氧传感器陶瓷感测头的制备方式为：陶瓷生坯直接涂覆铂金电极后共烧结。该工艺方法的不足之处在于： 
铂金电极的涂覆过程会对陶瓷感测头产生一定的压力，因此要求感测头具有相应的抗压强度。未经匣烧的生坯强度较低，在后续制备过程中出现裂纹的几率较大。 
陶瓷感测头在制备过程中需要添加不同温度层粘结剂，当其表面移印铂金电极层后，气孔率降低，当粘结剂在挥发时不仅会阻塞铂金电极的孔隙，而且会对铂金层造成损害与剥离，同时使铂金层与陶瓷感测头基体的附着力降低。 
铂金电极层气孔率脱落或被阻塞，均会直接影响到氧传感器对排放废气含氧量的探测灵敏度，并直接缩短其使用寿命。 
发明内容：
为此，本发明的目的在于提供一种氧传感器陶瓷感测头基体与铂金电极共烧的新方法，以解决现有工艺中铂金电极层阻塞，陶瓷感测头基体附着力差、易脱落等弊端。 
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基体与铂金电极的共烧方法，其中包括以下步骤： 
A、将陶瓷感测头生坯置于温度为900～1100℃的烧结炉中匣烧2～4小时后，随炉冷却至150～200℃取出空冷； 
B、使用气枪对陶瓷感测头基体表面进行清洁，并在其表面涂覆铂金电极层； 
C、将完成涂覆程序的陶瓷感测头基体置于高温烧结炉中，在1400～1600℃下烧结4～7小时。 
其中步骤A之前还包括：陶瓷粉末经干压成型后制成套管状陶瓷感测头生坯。 
陶瓷感测头生坯的匣烧装置，包括高温烧结炉、匣钵和陶瓷承烧板。其中匣钵材质为氧化钇稳定的氧化锆材料，承烧板的材料为氧化锆陶瓷。陶瓷感测头生坯的置放方式是将其置于匣钵内的承烧板上，并且各氧化锆基体之间应有一定的空隙，以保持烧结时热空气与热辐射的对流。 
将匣钵置于高温烧结炉中，升温机制为：100℃时保温0.5小时，300～400℃下保温1～2小时，550～650℃下保温2～3小时，继续升温至900～1100℃保温2～4小时。 
步骤B中外铂金电极的制备方法为移印法，内电极采用涂布法。 
步骤C中烧结升温过程为：从25℃升至400℃用时1～3小时，恒温2小时；从400℃升至1100℃用时3～5小时，恒温3小时；从1100℃升至最高温度用时2～4小时，恒温4～7小时。 
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 
1、本发明中的匣烧过程，可有效提高陶瓷感测头的抗压强度。
2、在移印前对陶瓷感测头生坯进行匣烧，可以彻底清除低温粘结剂，避免在后续共烧过程中由于粘结剂挥发而阻塞或者破坏铂金电极层。 
3、陶瓷感测头生坯中的陶瓷颗粒为不规则形状，匣烧后，生坯表面颗粒之间会由于粘结剂的挥发而产生孔隙，从而使得铂金颗粒更容易进入生坯表面深处，大大提高电极薄膜的附着力，降低了电极的剥落几率，并提高耐热冲击能力。 
附图说明：
图1为本发明所述与铂金电极共烧后氧传感器陶瓷感测头外观示意图。 
图2为氧传感器陶瓷感测头与铂金电极共烧的工艺流程示意图。 
图中标识说明：陶瓷感测头基体1，铂金电极层2。 
具体实施方式：
本发明的核心思想是：本发明将粉末干压成型后的陶瓷感测头生坯经匣烧将基体中的粘结剂清除完全，接着在陶瓷感测头基体表面涂覆铂金电极层，然后分别采用涂布法和移印法在陶瓷感测头基体制备铂金内、外电极，最后将陶瓷感测头基体在高温烧结炉中共烧，制备出含有铂金电极的氧传感器陶瓷感测头。 
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所示，通过粉末干压成型工艺制备出套管状陶瓷感测头基体1的生坯，然后将该生坯置于匣钵中高温匣烧，待匣烧后的陶瓷感测头基体1冷却和清洁后，分别在其内、外侧印制铂金电极涂层2，最后共烧制备陶瓷感测头。 
如图2所示，该工艺方法的具体步骤包括：
A、首先将喷雾造粒后的钇稳定的氧化锆粉末在一定压力下干压成型，即制成套管状陶瓷感测头基体的生坯。将套管状陶瓷感测头生坯置于匣钵内的承烧板上，并且待匣烧生坯之间留有一定空隙，以保持烧结时热空气与热辐射的对流。将匣钵放置于高温烧结炉中，升温至900～1100℃保温2～4小时，随炉冷却至150～200℃后取出空冷； 
B、使用气枪对陶瓷感测头基体进行表面清洁，最后在其表面涂覆铂金电极层。其中外铂金电极的印制方法为移印法，内电极采用涂布法。 
C、将完成所有涂覆程序的陶瓷感测头基体置于高温烧结炉中，在1400～1600℃下共烧4～7小时。 
其中步骤C具体升温机制为： 
c1：将陶瓷感测头基体置于高温烧结炉中，用时1～3小时将炉温从25℃升至400℃，保持恒温2小时； 
c2：用时3～5小时，将炉温从400℃升至1100℃，保持恒温3小时； 
c3：用时2～4小时，将炉温从1100℃升至1600℃，保持恒温4～7小时； 
c4：结束后，随炉冷却至150～200℃取出空冷。 
本发明提出了一种新颖的共烧工艺方法，从根本上避免了陶瓷感测头生坯和铂电极浆料共烧的弊端，有效地增强了陶瓷感测头成型体的抗压强度；特别地，通过将铂金颗粒嵌入匣烧后表面多孔的陶瓷感测头基体内部，并在最后烧结的工艺中将其融合，大大增强了铂金电极层与基体的结合强度，从而制造出了一种高抗振性能的氧传感器陶瓷感测头。 
以上是对本发明所提供的一种氧传感器陶瓷感测头基体与铂金电极的共烧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。

Claims (3)

1.一种氧传感器陶瓷感测头基体与铂金电极的共烧方法，其特征在于包括以下步骤：
A、将陶瓷感测头生坯保持100℃时0.5小时匣烧，加热到300～400℃下保温1～2小时，然后加温至550～650℃下保温2～3小时，继续升温至900～1100℃保温2～4小时，随炉冷却至150～200℃取出空冷；
B、使用气枪对陶瓷感测头基体表面进行清洁，并在其表面涂覆铂金电极层；
C、将陶瓷感测头基体置于高温烧结炉中，用时1～3小时将炉温从25℃升至400℃，保持恒温2小时；用时3～5小时，将炉温从400℃升至1100℃，保持恒温3小时；用时2～4小时，将炉温从1100℃升至1600℃，保持恒温4～7小时；结束后，随炉冷却至150～200℃取出空冷。
2.根据权利要求1所述的氧传感器陶瓷感测头基体与铂金电极的共烧方法，其特征在于步骤A之前还包括：陶瓷粉末经干压成型后制成套管状陶瓷感测头生坯。
3.根据权利要求1所述的氧传感器陶瓷感测头基体与铂金电极的共烧方法，其特征在于步骤B所述铂金外电极制备方法为移印法，内电极采用涂布法。 
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