CN102109486A

CN102109486A - 一种片式氧传感器及其制备方法

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Publication number: CN102109486A
Application number: CN2009101894532A
Authority: CN
Inventors: 王田军; 徐斌
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2009-12-26
Filing date: 2009-12-26
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2029-12-26
Also published as: CN102109486B

Abstract

本发明提供了一种片式氧传感器及其制备方法。本发明的片式氧传感器的多孔保护层，包括过渡层、多孔层和吸附层，各层上均具有孔洞使多孔保护层从下至上连通；过渡层中孔径为0.1-1.5μm的孔洞占过渡层孔洞总数的80％以上，多孔层中孔径为0.3-8μm的孔洞占多孔层孔洞总数的80％以上，吸附层中孔径为0.1-2μm的孔洞占吸附层孔洞总数的80％以上；所述过渡层含有氧化钇稳定的氧化锆和镁铝尖晶石，所述多孔层含有氧化锆、镁铝尖晶石和贵金属；所述吸附层含有氧化镁、氧化钙、氧化铝、硫酸镁和氧化钡。本发明的片式氧传感器，与现有技术相比，灵敏度高、抗热震性好且使用寿命长。

Description

一种片式氧传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉及汽车氧传感器领域，具体涉及一种片式氧传感器及其制备方法。

背景技术

氧传感器用于检测发动机排除废气中氧的含量，平板式汽车二氧化锆氧传感器具有尺寸小、响应快、能耗低、易集成加热和工作稳定等优点。在使用过程中，汽油和机油中含有铅、硫、磷等杂志，使传感器性能大幅度下降，而灰尘、油、硅等成分则会堵塞传感器的保护层和电极，失去了电极反应的三相界面，使得氧传感器响应速度减慢，信号输出不灵敏，即电极中毒。为了防止电极失效，目前一般采用以下两方面的措施：一是对电极进行防护，二是采用抗中毒的电极材料。对电极进行防护的方法中，采用涂层保护是较为简便而实用的方法。电极保护层的应用可有效的提高电极在废气环境中的使用寿命。

目前，片式氧传感器的电极保护层多为单层或双层结构。例如现有技术中公开了一种ZrO₂氧传感器，该氧传感器的保护层与氧化锆固体电解质层之间还设有一层中间过渡层，该中间过渡层的主要组成为氧化锆和镁铝尖晶石，具有较好的连通气孔率和比保护层更细小的气孔。该过渡层，一方面用于匹配保护层与氧化锆固体电解质的膨胀系数，另一方面该过渡层可以对废气中的杂质起到“二次过滤”作用。采用该ZrO₂氧传感器，能对电极起一定的保护作用，但由于氧传感器处于汽车尾气环境中，保护层的多孔结构容易被尾气中的颗粒灰尘堵塞，且保护层的孔洞的分布不理想，使得氧传感器响应速度延迟，信号输出失真，降低灵敏度。

CN101424656A中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，其包括如下步骤：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，取出在100-300℃温度下干燥，然后在浸入小尺寸颗粒保护膜前驱体浆料中1分钟，取出在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4-6h，随炉冷却。该方法制备的外电极保护膜生产设备成本高、膜层厚度难以控制、与氧化锆敏感基体附着力差，采用该保护层的氧传感器的抗热震性差、使用寿命短。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的氧传感器灵敏度低、抗热震性差和使用寿命短的技术问题。

本发明提供了一种片式氧传感器，所述片式氧传感包括加热体和加热体上部的测氧体；所述加热体，包括加热器基片、加热器基片上方的两个绝缘层和夹持于两绝缘层间的加热电极；所述测氧体，从下至上依次包括参比气基片、测氧电解质层和多孔保护层；

所述多孔保护层，从下至上依次包括过渡层、多孔层和吸附层，各层上均具有孔洞使多孔保护层从下至上连通；过渡层中孔径为0.1-1.5μm的孔洞占过渡层孔洞总数的80％以上，多孔层中孔径为0.3-8μm的孔洞占多孔层孔洞总数的80％以上，吸附层中孔径为0.1-2μm的孔洞占吸附层孔洞总数的80％以上；

所述过渡层含有氧化钇稳定的氧化锆和镁铝尖晶石，所述多孔层含有氧化锆、镁铝尖晶石和贵金属；所述吸附层含有氧化镁、氧化钙、氧化铝、硫酸镁和氧化钡。

本发明还提供了一种片式氧传感器的制备方法，包括以下步骤：

1)在加热器基片上涂覆绝缘层浆料、电极浆料、绝缘层浆料，烘干，在加热器基片上形成绝缘层，得到第一片层；取一参比气基片，作为第二片层；

2)在测氧电解质层上丝网印刷过渡层浆料，形成过渡层；丝网印刷多孔层浆料，在过渡层上形成多孔层；得到第三片层；

3)第一片层的绝缘层的一面朝上，第三片层的多孔层的一面朝上，将第一片层、第二片层、第三片层从下到上依次叠加，将叠层1300-1600℃共烧；得到片式氧传感器共烧体；

4)在片式氧传感器共烧体的多孔层上，丝网印刷吸附层浆料，600-800℃烧结，在多孔层上形成吸附层，得到所述片式氧传感器；

其中，过渡层浆料中含有过渡层粉末料和平均粒径为0.15-2.0μm的成孔剂；所述过渡层粉末料中含有氧化钇稳定的氧化锆和镁铝尖晶石；多孔层浆料中含有多孔层粉末料和平均粒径为0.4-11μm的成孔剂；所述多孔层粉末料中含有氧化锆、镁铝尖晶石和贵金属；吸附层浆料含有吸附层粉末料和平均粒径为0.13-2.8μm的成孔剂；所述吸附层粉末料中含有氧化镁、氧化钙、氧化铝、硫酸镁和硝酸钡。

本发明的片式氧传感器与现有技术相比，具有以下优点：(1)多孔保护层包括过渡层、多孔层和吸附层，各层均具有孔洞使多孔保护层从下至上连通，且孔洞尺寸为小-大-小结构，可以保证汽车排气顺利到达外电极表面，缩短排气传输时间，使得测量数值真实准确，提高氧传感器的灵敏度；(2)多孔保护层能阻挡微小固体颗粒进入多孔保护层内，从而防止电极中毒，提高片式氧传感器的使用寿命；(3)过渡层与测氧电解质层结合力好，而多孔层与过渡层结合力也较好，吸附层与多孔层的热膨胀系数相近，从而实现多孔保护层与测氧电解质层的高附着力，使得本发明的片式氧传感器的抗热震性高、使用寿命长。

附图说明

图1是本发明片式氧传感器的结构示意图。

图2是本发明片式氧传感器的多孔保护层的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种片式氧传感器，所述片式氧传感包括加热体和加热体上部的测氧体；

所述加热体，从下至上依次包括加热器基片8、绝缘层61、加热电极7、绝缘层62；所述测氧体从下至上依次包括参比气基片5、内电极4、氧化锆敏感基体3、外电极2和多孔保护层1，多孔保护层1上具有贯通孔洞结构；其中，内电极4、氧化锆敏感基体3和外电极2构成测氧电解质层。

所述绝缘层61、加热电极7和绝缘层62通过厚膜丝网印刷工艺形成于加热器基片8上。参比气基片5上设有参比气通道51。内电极4和外电极2通过厚膜丝网印刷工艺分别形成于氧化锆敏感基体3的两面，其中内电极4位于参比气通道51中，且与参比气通道51中的大气连通。外电极2和内电极4测量氧化锆敏感基体3两侧的氧的含量/浓度差，并根据测量数据输出电压信号，从而控制喷油量的大小。

如图2所示，多孔保护层1，从下至上依次包括过渡层11、多孔层12和吸附层13。过渡层11、多孔层12和吸附层13上均具有孔洞，使多孔保护层1从下至上连通，汽车排气可穿过多孔保护层1与外电极2、氧化锆敏感基体3接触。过渡层11覆盖于外电极2表面。

本发明中，过渡层中孔径为0.1-1.5μm的孔洞占过渡层孔洞总数的80％以上，多孔层12中孔径为0.3-8μm的孔洞占多孔层孔洞总数的80％以上，吸附层13中孔径为0.1-2μm的孔洞占吸附层孔洞总数的80％以上。因此，多孔保护层具有孔径为小-大-小的多层孔洞结构，可以阻止大分子气体和铅等有害物质的通过，而氧气可通过该多孔保护层，从而有效防止电极中毒以及保护层的孔隙堵塞，提高片式氧传感器的灵敏度。本发明中，过渡层、多孔层和吸附层上还含有微细孔，所述微细孔由各层粉末料烧结收缩而成。各层中，微细孔的数量占各层孔洞总数的20％以下。

本发明中，片式氧传感器的多孔保护层1的厚度和孔隙率不宜过大，否则会影响排气的传输路径，降低片式氧传感器的灵敏度。优选情况下，过渡层11的厚度为15-40μm，多孔层12的厚度为20-50μm，吸附层13的厚度为5-20μm。过渡层11的孔隙率为20-60％，多孔层12的孔隙率为30-70％，吸附层13的孔隙率为25-70％。

本发明的片式氧传感器中，过渡层中含有氧化钇稳定的氧化锆(Y-ZrO₂)和镁铝尖晶石(MgAl₂O₄)。以过渡层的质量为基准，的含量为80-96％，MgAl₂O₄的含量为4-20％。过渡层中Y-ZrO₂的含量为80以上，因此与氧化锆敏感基体的附着力较高，从而提高多孔保护层的抗热震性能。

多孔层含有氧化锆(ZrO₂)、MgAl₂O₄和贵金属。其中，贵金属采用本领域技术人员常用的各种贵金属，用于吸收汽车排气中的铅，阻止铅进入到外电极表面；此外还可以催化汽车排气中的氧气使得转化成氧离子，提高氧传感器的反应速度，例如可以选自铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)中的至少一种。以多孔层的质量为基准，ZrO₂的含量为6-24％，MgAl₂O₄的含量为75-90％，贵金属的含量为0.05-3％。

吸附层可以吸附汽车排气中的S、P、醛、活性Si等有毒物质。吸附层中含有氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)、氧化铝(Al₂O₃)、硫酸镁(MgSO₄)和氧化钡(BaO)；其中MgSO₄和BaO用于净化汽车排气中的SO₂，Al₂O₃、MgO和MgSO₄用于吸附粉尘颗粒，CaO用于吸附汽车排气中的S和P。以吸附层的质量为基准，MgO的含量为15-35％，CaO的含量为6-35％，Al₂O的含量为3-12％，MgSO₄的含量为35-70％，BaO的含量为5-18％。

其中，过渡层浆料中含有过渡层粉末料和平均粒径为0.15-2.0μm的成孔剂；所述过渡层粉末料中含有Y-ZrO₂和MgAl₂O₄；多孔层浆料中含有多孔层粉末料和平均粒径为0.4-11μm的成孔剂；所述多孔层粉末料中含有ZrO₂、MgAl₂O₄和贵金属；吸附层浆料含有吸附层粉末料和平均粒径为0.13-2.8μm的成孔剂；所述吸附层粉末料中含有MgO、CaO、Al₂O₃、MgSO₄和Ba(NO₃)₂。

所述过渡层粉末料、多孔层粉末料和吸附层粉末料的粒径均小于2μm，中位径为0.5-1.2μm，在共烧/烧结时颗粒之间产生微细孔。

本发明中，所述第一片层可采用现有技术中公开的方法制备而成，例如在加热器基片上通过丝网印刷依次涂覆绝缘层浆料、电极浆料、绝缘层浆料，干燥即可得到。第二片层可采用现有技术中公开的方法制备而成，例如在参比基片毛坯上切割处空气槽即可得到。

所述测氧电解质层可采用商购产品，也可采用现有技术中公开的方法制备而成，例如可以在氧化锆敏感基体的两侧分别通过丝网印刷电极浆料，烘干，在氧化锆敏感基体两侧形成电极，即得到所述测氧电解质层。所述绝缘层浆料、电极浆料为本领域技术人员常用的各种浆料，本发明中不赘述。

在测氧电解质层上丝网印刷过渡层浆料，在测氧电解质层上形成过渡层。所述过渡层浆料为含有过渡层粉末料和成孔剂的混合物，所述过渡层粉末料中含有Y-ZrO₂和MgAl₂O₄。以过渡层粉末料的重量为基准，Y-ZrO₂的含量80-96％，MgAl₂O₄的含量为4-20％。以100重量份的过渡层粉末料为基准，过渡层浆料中成孔剂的含量为1-5重量份。

过渡层浆料中的成孔剂的平均粒径为0.15-2.0μm，在共烧过程中全部转化为气体，从过渡层中溢出，在过渡层中形成孔洞；烧结过程中，孔洞会发生收缩，从而在过渡层中形成孔径为0.1-1.5μm的大孔洞。过渡层粉末料在共烧过程中会产生收缩，从而在过渡层中形成微细孔，微细孔分布于大孔洞周围，使过渡层从上至下连通。以过渡层的总孔洞数为基准，大孔洞的含量为80％以上，微细孔的含量为20％以下。

在过渡层上通过丝网印刷多孔层浆料，在过渡层上形成多孔层；即得到第三片层。多孔层浆料为含有多孔层粉末料和成孔剂的混合物，所述多孔层粉末料中含有ZrO₂、MgAl₂O₄和贵金属。以过渡层粉末料的重量为基准，氧化钇稳定的ZrO₂的含量80-96％，MgAl₂O₄的含量为4-20％；以100重量份的过渡层粉末料为基准，过渡层浆料中成孔剂的含量为1-5重量份。

多孔层浆料中的成孔剂的平均粒径为0.4-11μm，在共烧过程中全部转化为气体，从过渡层中溢出，从而在多孔层中形成孔径为0.3-8μm的大孔洞。类似地，多孔层粉末料在共烧过程中也会产生收缩，多孔层上也具有微细孔。以多孔层的总孔洞数为基准，大孔洞的含量为80％以上，微细孔的含量为20％以下。

第一片层的绝缘层的一面朝上，第三片层的多孔层的一面朝上，将第一片层、第二片层、第三片层从下到上依次叠加，将叠层共烧，得到片式氧传感器共烧体。共烧的条件包括：共烧温度为1300-1600℃，共烧时间为1-4h。

在片式氧传感器共烧体的多孔层上丝网印刷吸附层浆料，低于共烧温度进行再次烧结，在多孔层上形成吸附层；即得到本发明提供的片式氧传感器。所述吸附层浆料含有吸附层粉末料和成孔剂；所述吸附层粉末料中含有MgO、CaO、Al₂O₃、MgSO₄和Ba(NO₃)₂。以吸附层粉末料的重量为基准，MgO的含量为15-35％，CaO的含量6-35％，Al₂O₃的含量为3-12％，MgSO₄的含量为35-70％、Ba(NO₃)₂的含量为5-18％；以100重量份的吸附层粉末料为基准，多孔层浆料中成孔剂的含量为1-5重量份。再次烧结的条件包括：烧结温度为600-800℃，烧结时间为1-2h。

吸附层浆料中含有Ba(NO₃)₂，烧结时，Ba(NO3)₂热分解生成氧化钡和气体，气体溢出在多孔层上形成部分微孔，BaO可以净化汽车排气中的SO₂。吸附层浆料中成孔剂的平均粒径为0.13-2.8μm，在共烧过程中全部转化为气体，从过渡层中溢出，从而在多孔层中形成孔径为0.1-2μm的大孔洞。以多孔层的总孔洞数为基准，大孔洞的含量为80％以上，微孔的含量为20％以下。

过渡层浆料、多孔层浆料和吸附层浆料中所采用的成孔剂在烧结过程中，由成孔剂产生的孔洞会发生收缩。本发明的发明人通过大量实验发现，本发明的过渡层浆料和多孔层浆料烧结后，由成孔剂所产生的孔洞的孔径收缩率均为20-35％；而吸附层浆料烧结后的孔洞的孔径收缩率为15-25％。因此，本发明中，本发明中过渡层浆料中成孔剂的平均粒径为0.15-2.0μm，多孔层浆料中成孔剂的平均粒径为0.4-11μm，吸附层浆料中的成孔剂的粒径为0.13-2.8μm；使得烧结后得到的片式氧传感器的过渡层中孔径为0.1-1.5μm的孔洞占过渡层孔洞总数的80％以上，多孔层中孔径为0.3-8μm的孔洞占多孔层孔洞总数的80％以上，吸附层中孔径为0.1-2μm的孔洞占吸附层孔洞总数的80％以上。

过渡层浆料、多孔层浆料和吸附层浆料中所采用的成孔剂的种类可以相同，也可以不同，例如可以采用本领域技术人员常用的各种成孔剂，优选采用淀粉、超细聚苯乙烯(UPS)或丙烯酸酯共聚物中的至少一种。

作为本领域人员的公知常识，所述过渡层浆料、多孔层浆料和吸附层浆料中还含有树脂粘结剂，选择性含有分散剂、流平剂。所述树脂粘结剂、分散剂和流平剂的种类和含量均为本领域技术人员所公知，此处不赘述。优选情况下，过渡层浆料的固含量为55-85％，多孔层浆料的固含量为30-80％，吸附层浆料的固含量为50-80％。过渡层浆料、多孔层浆料和吸附层浆料中含有的树脂粘结剂、分散剂和流平剂可以相同，也可以不同。优选情况下，为提高各层之间的附着力，采用相同的树脂粘结剂、分散剂和流平剂。

另外，为使过渡层浆料、多孔层浆料和吸附层浆料中各层的粉末料与成孔剂均匀混合，可采用球磨的方法，其中球磨介质采用无水乙醇与氧化锆陶瓷球按质量比为1∶1.5的混合物。以100重量份的粉末料为基准，球磨介质的添加量为150-250重量份，优选为200重量份。

本发明中，所述片式氧传感器的多孔保护层的厚度不宜过大，因此优选情况下，过渡层浆料的用量为2.2-4.3mg/cm²，多孔层浆料的用量为1.8-4.5mg/cm²，吸附层浆料的用量为0.8-3.8mg/cm²。

以下结合实施例对本发明的片式氧传感器及其制备方法作进一步说明。实施例和对比例中所采用的原料均由商购得到。

实施例1

(1)采用流延工艺制得加热器基片、参比气基片毛坯、氧化锆电解质基体；在加热器基片上方采用丝网印刷工艺先后涂覆绝缘层、加热电极、绝缘层制得加热器基体；参比气基片毛坯采用激光切割出空气通道制得参比气基片；在氧化锆电解质基体两面印刷上电极制得测氧电解质层。

(2)原料配制：粉末料粒径均小于2μm，中位径为0.5-1.2μm：

过渡层：过渡层粉末料：Y-ZrO₂92重量份，MgAl₂O₄8重量份；成孔剂(粒径＜2μm，中位径为0.6μm)：淀粉0.4重量份，高聚物超细聚氯乙烯0.8重量份，活性炭0.3重量份。

多孔层：多孔层粉末料：MgAl₂O₄83重量份，ZrO216重量份，贵金属Pd 1重量份；成孔剂(粒径＜3μm，中位径为0.8μm)：淀粉0.8重量份，高聚物超细聚氯乙烯2.5重量份，活性炭0.7重量份。

吸附层：吸附层粉末料：MgO 21重量份，CaO 15重量份，Al₂O₃6重量份，MgSO₄50重量份，Ba(NO₃)₂8重量份；成孔剂(粒径＜1μm，中位径为0.6μm)：淀粉0.4重量份、高聚物超细聚氯乙烯1.6重量份。

采用行星球磨机分别混合以上各层的粉末料和相应成孔剂，球磨罐的转速为300rpm，球磨时间为40h、球磨介质：无水乙醇80重量份，氧化锆陶瓷球120重量份。加入树脂粘结剂，分散剂、流平剂，研磨得到固含量均为70％的过渡层浆料、多孔层浆料和吸附层浆料。

(3)在氧化锆敏感基体的一面的电极表面通过丝网印刷，依次涂覆过渡层浆料与多孔层浆料，其中过渡层浆料用量为3.0mg/cm²，多孔层浆料用量为3.5mg/cm²；烘干，得到第三片层。

(4)将第片层的绝缘层的一面朝上，第三片层的多孔层的一面朝上，将第一片层、第二片层、第三片层从下到上依次叠加，将叠层共烧；得到片式氧传感器共烧体；共烧温度1530℃，共烧时间2h。

(5)在步骤(4)得到的片式氧传感器共烧体的多孔层上，采用丝网印刷方式涂覆吸附层浆料，涂覆量为2.2mg/cm²；然后在650℃的条件下烧结1.5h。

通过上述步骤，得到本实施例的片式氧传感器，具有图1所示结构，其中多孔保护层具有图2所示结构，记为A1。

实施例2-3

采用与实施例1相同的方法制备本实施例的片式氧传感器，不同之处在于：步骤(2)中，浆料用量、浆料组分不同，具体参见表1。

通过上述步骤，得到的片式氧传感器，依次记为A2-A3。

表1

实施例4

采用与实施例1相同的方法制备本实施例的片式氧传感器，不同之处在于：步骤(3)中，过渡层浆料用量为3.8mg/cm²，多孔层浆料用量为4.0mg/cm²；步骤(5)中，吸附层浆料的涂覆量为4.0mg/cm²。

通过上述步骤，得到的片式氧传感器，记为A4。

对比例1

(2)配制浆料：

DD1：取质量百分比：大颗粒氧化铝粉末(粒径10-40μm)60％，纯水30％，高温粘结剂硅酸乙酯5％和低温粘结剂聚乙烯醇5％均匀混合，搅拌均匀；

DD2：取质量百分比：小颗粒氧化铝粉末(粒径0.5-2μm)60％，纯水30％，高温粘结剂硅酸乙酯5％和低温粘结剂聚乙烯醇5％均匀混合，搅拌均匀。

(3)在氧化锆敏感基体一面的电极上，先涂覆DD1浆料，干燥；再涂覆DD2浆料，干燥；1000℃下高温烧结6小时，冷却，得到本对比例的片式氧传感器，记为D1。

对比例2

采用与实施例1相同的方法制备本对比例的片式氧传感器，不同之处在于：

步骤(2)中，过渡层：过渡层粉末料：Y-ZrO₂60重量份，MgAl₂O₄40重量份；成孔剂(粒径＜2μm，中位径为0.6μm)：淀粉0.4重量份，高聚物超细聚氯乙烯0.8重量份，活性炭0.3重量份。

多孔层：多孔层粉末料：MgAl₂O₄80重量份，ZrO₂20重量份；成孔剂(粒径＜3μm，中位径为0.8μm)：淀粉0.8重量份，高聚物超细聚氯乙烯2.5重量份，活性炭0.7重量份。

步骤(4)中，叠层共烧后直接得到本对比例的片式氧传感器，记为D2。

测试：

1、多孔保护层测试：采用电子扫描电镜检测片式氧传感器样品A1-A4多孔保护层各层的大孔孔径和厚度。测试结果如表2所示。

表2

2、孔隙率测试：采用排水法测量片式氧传感器样品A1-A4多孔保护层各层的孔隙率。测试结果如表3所示。

表3

孔隙率(％)	A1	A2	A3	A4
					过渡层	23％	56％	37％	21.5％
多孔层	48％	76％	32％	51％
					吸附层	36％	62％	53％	34％

3、响应时间测试：采用汽车行业标准QC/T803.1-2008公开的方法，测试片式氧传感器样品A1-A4和D1-D2的响应时间。测试结果如表4所示。

4、抗热震性测试：将片式氧传感器样品A1-A4和D1-D2升温至600℃，保温30min，然后放入水中急剧冷却，检测多孔保护层是否出现裂纹或者脱落；若未脱落，记为1次。重复实验，记录实验次数。测试结果如表4所示。

5、使用寿命测试：采用样品A1-A4和D1-D2在试车道上进行整车实验，测试行驶路程，即为片式氧传感器的使用寿命。测试结果如表4所示。

表4

样品	响应时间(ms)	抗热震性(次)	使用寿命(公里)
				A1	59	＞25	＞10W
A2	53	＞25	10w
				A3	66	＞25	＞10w
A4	74	＞25	＞10w
				D1	90	5	2W
D2	81	25	5W

通过表2和3的测试结果，可以看出本发明的片式氧传感器的多孔保护层为三层结构，其中过渡层的大孔孔径为0.3-1.4um，厚度为28-38um，孔隙率为21.5-56％；多孔层的大孔孔径为0.55-2.2um，厚度为32-48um，孔隙率为31-76％；吸附层的大孔孔径为0.19-0.7um，厚度为11-18um，孔隙率为34-62％。

通过表4的测试结果，可以看出，本发明的片式氧传感器与现有技术相比，响应时间缩短为53-74ms，抗热震实验达到25次以上，使用寿命为10w公里以上。

Claims

1.一种片式氧传感器，所述片式氧传感包括加热体和加热体上部的测氧体；

所述加热体，包括加热器基片、加热器基片上方的两个绝缘层和夹持于两绝缘层间的加热电极；所述测氧体，从下至上依次包括参比气基片、测氧电解质层和多孔保护层；

其特征在于，所述多孔保护层，从下至上依次包括过渡层、多孔层和吸附层，各层上均具有孔洞使多孔保护层从下至上连通；过渡层中孔径为0.1-1.5μm的孔洞占过渡层孔洞总数的80％以上，多孔层中孔径为0.3-8μm的孔洞占多孔层孔洞总数的80％以上，吸附层中孔径为0.1-2μm的孔洞占吸附层孔洞总数的80％以上；

2.根据权利要求1所述的片式氧传感器，其特征在于：参比气基片上设有参比气通道；所述测氧电解质层包括氧化锆敏感基体和氧化锆敏感基体上下表面的外电极和内电极；内电极位于参比气通道中，且与大气连通；过渡层覆盖于外电极表面。

3.根据权利要求1所述的片式氧传感器，其特征在于：过渡层的厚度为15-40μm，多孔层的厚度为20-50μm，吸附层的厚度为5-20μm。

4.根据权利要求1所述的片式氧传感器，其特征在于：过渡层的孔隙率为20-50％，多孔层的孔隙率为30-70％，吸附层的孔隙率为25-70％。

5.根据权利要求1或4所述的片式氧传感器，其特征在于：以过渡层的质量为基准，氧化钇稳定的氧化锆的含量为80-96％，镁铝尖晶石的含量为4-20％。

6.根据权利要求1或4所述的片式氧传感器，其特征在于：以多孔层的质量为基准，氧化锆的含量为6-24％，镁铝尖晶石的含量为75-90％，贵金属的含量为0.05-3％。

7.根据权利要求1或4所述的片式氧传感器，其特征在于：以吸附层的质量为基准，氧化镁的含量为15-35％，氧化钙的含量为6-35％，氧化铝的含量为3-12％，硫酸镁的含量为35-70％，氧化钡的含量为5-18％。

8.权利要求1所述的片式氧传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在加热器基片上涂覆绝缘层浆料、电极浆料、绝缘层浆料，烘干，在加热器基片上形成绝缘层，得到第一片层；取一参比气基片，作为第二片层；

3)第一片层的绝缘层的一面朝上，第三片层的多孔层的一面朝上，将第一片层、第二片层、第三片层从下到上依次叠加，将叠层1300-1600℃共烧，得到片式氧传感器共烧体；

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：过渡层浆料的用量为2.2-4.3mg/cm²，多孔层浆料的用量为1.8-4.5mg/cm²，吸附层浆料的用量为0.8-3.8mg/cm²。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于：以过渡层粉末料的重量为基准，氧化钇稳定的氧化锆的含量80-96％，镁铝尖晶石的含量为4-20％；以100重量份的过渡层粉末料为基准，过渡层浆料中成孔剂的含量为1-5重量份。

11.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于：以多孔层粉末料的重量为基准，氧化锆的含量6-24％，镁铝尖晶石的含量为75-90％，贵金属的含量为0.05-3％；以100重量份的多孔层粉末料为基准，多孔层浆料中成孔剂的含量为2-8重量份。

12.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于：以吸附层粉末料的重量为基准，氧化镁的含量为15-35％，氧化锆的含量6-35％，氧化铝的含量为3-12％，硫酸镁的含量为35-70％、硝酸钡的含量为5-18％；以100重量份的吸附层粉末料为基准，多孔层浆料中成孔剂的含量为1-5重量份。

13.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述成孔剂为淀粉、超细聚苯乙烯、丙烯酸酯共聚物或活性炭中的至少一种。