CN106047291A - 一种用于氧传感器的密封材料及其制备和密封方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于氧传感器的密封材料及其制备和密封方法，密封材料包括50‑75份滑石粉、20‑45份蛭石粉、1‑3份粘合剂和1‑3份分散剂，将密封材料制成密封块，氧传感器的前陶瓷、密封块、后陶瓷按照工装要求依次安装好，进一步将安装好的氧传感器施压使得密封块完全粉碎，再将氧传感器放入加热炉中加热，然后冷却至室温，氧传感器密封完毕。本技术方案具有氧传感器固定、密封效果好，大大延长了氧传感器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及氧传感器技术领域，尤其涉及一种密封效果更好的用于氧传感器的密封材料及其制备和密封方法。
背景技术
氧传感器作为汽车电喷系统中关键的零部件,在降低尾气排放、提高燃油经济性方面发挥着积极作用。其工作原理是当氧化锆固体离子陶瓷两侧的氧气浓度不同,产生能斯特电动势,根据输出电压判断尾气中的贫油富油状态。氧传感器中需要引入空气作为稳定参比。因此氧传感器结构中需要有密封材料或结构将尾气与参比空气隔离，避免尾气泄漏到参比空气中，造成输出信号的漂移从而引起器件的失效。
常见的氧传感器有管式和片式。片式的氧传感器由于起燃快，加热功率低等优势成为市场主流，包括窄域氧传感器、宽域氧传感器、极限电流型氧传感器等内部片芯都是采用片式结构。但是因为片式的氧传感器中空气腔狭小，对密封要求更为严格。
现有技术中的密封方法是将滑石粉预压成密封块形状，然后将密封块通过扣压填实传感器，达到固定锆片和密封结构的作用。但是由于密封块在扣压结束后，在器件中处于零压力状态，密封块与金属外壳和片芯之间存在着空隙，扣压结束后的密封效果并不好；而且随着使用过程中的振动，该空隙会增加泄漏的趋势，从而严重影响氧传感器的密封效果。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷及存在的技术问题，本发明解决的首要技术问题是提供一种氧传感器密封材料及其制备和密封方法，具有密封效果好的优点。
实现上述目的的技术方案是：
根据本申请的一个方面，本发明的一种用于氧传感器的密封材料，包括滑石粉、蛭石粉、粘合剂和分散剂，其中，所述滑石粉、蛭石粉、粘合剂和分散剂依次占总组分的重量份数分别为50-75份、20-45份、1-3份和1-3份。
本发明的进一步在于，所述滑石粉为70份，所述蛭石粉为25份，所述粘合剂为2.5份，所述分散剂为2.5份。
本发明的进一步在于，所述粘合剂为不含硫基团和硅烷基团的粘合剂。
本发明的进一步在于，所述粘合剂为聚乙二醇。
根据本申请的另一方面，本发明的一种用于氧传感器的密封材料的制备方法，包括如下步骤：
a准备50-75份滑石粉、20-45份蛭石粉、1-3份粘合剂和1-3份分散剂；
b将滑石粉、蛭石粉和分散剂倒入水中，制成混合液；
c将步骤b制得的混合液通过球磨机进行球磨得到均匀浆料；
d向步骤c中制得的浆料中添加粘合剂；
e将步骤d中制得的浆料继续进行球磨，形成40％-60％的均匀浆料；
f对步骤e中制得的均匀浆料进行喷雾造粒，得到均匀粉料；
g将步骤f中制得的均匀粉料通过压片机制备出具有通孔的密封块。
本发明的进一步在于，所述步骤c和步骤e中的球磨时间总计不少于16小时。
本发明的进一步在于，还包括步骤h，对步骤g制得的密封块进行烘干处理，烘干温度为100℃-150℃，使得密封块的含水率不高于1％。
根据本申请的再一方面，本发明的一种使用上述密封材料密封氧传感器的方法，包括如下步骤：
A将氧传感器的前陶瓷、密封块、后陶瓷按照工装要求依次安装好，将六角基座套装在所述前陶瓷、密封块、后陶瓷的外部；
B通过压机对所述后陶瓷进行施压，进而所述密封块完全粉碎，填充到所述六角基座内的空隙中；
C对所述后陶瓷端的六角基座的端部进行收口处理，使得所述六角基座对后陶瓷的固定更加牢固；
D将所述步骤B中压装好的氧传感器整体放入加热炉中，加热炉的温度从室温迅速升至300℃-500℃；
E保温半小时后冷却至室温。
本发明的进一步在于，所述步骤A、B中的密封块为步骤h中制得的密封块。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：
1、本技术方案在常见的密封块材料中添加蛭石粉，蛭石粉在快速加热过程中，体积发生6-30倍的膨胀。氧传感器在装配后，给与密封块的空间有限，因此密封块在氧传感器金属外壳和锆片之间产生极大的压紧力，使得密封块与金属外壳壁面和锆片之间的泄漏量降低，达到改善固定和密封的效果。因此可以延长氧传感器产品寿命。
2、本技术方案中，粘合剂采用了聚乙二醇，从而大大降低了成本。
附图说明
图1为本发明一种用于氧传感器的密封材料的制备方法流程图；
图2为本发明氧传感器的密封方法流程图；
图3为本发明氧传感器的密封装配图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种用于氧传感器的密封材料，包括滑石粉、蛭石粉、粘合剂和分散剂，其中，滑石粉、蛭石粉、粘合剂和分散剂依次占总组分的重量份数分别为50-75份、20-45份、1-3份和1-3份。
优选地，粘合剂为不含硫基团和硅烷基团的粘合剂。
具体地，粘合剂为聚乙二醇、甲基纤维素、聚乙烯醇等，本实施例中采用聚乙二醇。
在另一实施例中，一种用于氧传感器的密封材料，包括滑石粉、蛭石粉、粘合剂和分散剂，其中，滑石粉为70份，蛭石粉为25份，粘合剂为2.5份，分散剂为2.5份。
优选地，粘合剂为不含硫基团和硅烷基团的粘合剂。
具体地，粘合剂为聚乙二醇、甲基纤维素、聚乙烯醇等，本实施例中采用聚乙二醇。
如图1所示，本发明提供的一种用于氧传感器的密封材料的制备方法，包括如下步骤：
a准备50-75份滑石粉、20-45份蛭石粉、1-3份粘合剂和1-3份分散剂；
b将滑石粉、蛭石粉和分散剂倒入水中，制成混合液；
c将步骤b制得的混合液通过球磨机进行球磨得到均匀浆料；
d向步骤c中制得的浆料中添加粘合剂；
e将步骤d中制得的浆料继续进行球磨，形成40％-60％的均匀浆料，也就是说总组分与水的比例为2:3-3:2；
f对步骤e中制得的均匀浆料进行喷雾造粒，得到均匀粉料；
g将步骤f中制得的均匀粉料通过压片机利用干压成型法制备成氧传感器装配需要的中心具有通孔的密封块形状。
优选地，步骤c和步骤e中的球磨时间总计不少于16小时，组分与水混合更加均匀，以形成均匀浆料。
本制备方法还包括步骤h，对步骤g制得的密封块进行烘干处理，烘干温度为100℃-150℃，使得密封块的含水率不高于1％。
如图2和图3所示，本发明提供的一种使用上述制备方法制成的密封块密封氧传感器的方法，包括如下步骤：
A将氧传感器的前陶瓷4、密封块3、后陶瓷1按照工装要求依次安装好，将六角基座2套装在前陶瓷4、密封块3、后陶瓷1的外部，其中，密封块3为通过上述密封材料制备方法制得的密封块；
B通过压机对后陶瓷1进行施压，进而密封块3完全粉碎，填充到六角基座2内的空隙中；
C对后陶瓷端的六角基座的端部进行收口处理，使得六角基座对后陶瓷的包裹更加紧密，同时对后陶瓷的固定更加牢固，以防止后陶瓷在密封材料受热膨胀时被顶出六角基座，破坏氧传感器的密封；
D将步骤B中压装好的氧传感器整体放入加热炉中，加热炉的温度从室温迅速升至300℃-500℃，具体地在本实施例中加热温度为400℃；
E保温半小时后冷却至室温。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于氧传感器的密封材料，其特征在于：包括滑石粉、蛭石粉、粘合剂和分散剂，其中，所述滑石粉、蛭石粉、粘合剂和分散剂依次占总组分的重量份数分别为50-75份、20-45份、1-3份和1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种用于氧传感器的密封材料，其特征在于：所述滑石粉为70份，所述蛭石粉为25份，所述粘合剂为2.5份，所述分散剂为2.5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于氧传感器的密封材料，其特征在于：所述粘合剂为不含硫基团和硅烷基团的粘合剂。
4.根据权利要求3所述的一种用于氧传感器的密封材料，其特征在于：所述粘合剂为聚乙二醇。
5.一种用于氧传感器的密封材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
a准备50-75份滑石粉、20-45份蛭石粉、1-3份粘合剂和1-3份分散剂；
b将滑石粉、蛭石粉和分散剂倒入水中，制成混合液；
c将所述步骤b制得的混合液通过球磨机进行球磨得到均匀浆料；
d向所述步骤c中制得的浆料中添加粘合剂；
e将所述步骤d中制得的浆料继续进行球磨，形成40%-60%的均匀浆料；
f对所述步骤e中制得的均匀浆料进行喷雾造粒，得到均匀粉料；
g将所述步骤f中制得的均匀粉料通过压片机制备出具有通孔的密封块。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤c和步骤e中的球磨时间总计不少于16小时。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：还包括步骤h，对所述步骤g制得的密封块进行烘干处理，烘干温度为100℃-150℃，使得密封块的含水率不高于1％。
8.一种使用权利要求5制成的密封块密封氧传感器的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A将氧传感器的前陶瓷、密封块、后陶瓷按照工装要求依次安装好，将六角基座套装在所述前陶瓷、密封块、后陶瓷的外部；
B通过压机对所述后陶瓷进行施压，进而所述密封块完全粉碎，填充到所述六角基座内的空隙中；
C对所述后陶瓷端的六角基座的端部进行收口处理，使得所述六角基座对后陶瓷的固定更加牢固；
D将所述步骤B中压装好的氧传感器整体放入加热炉中，加热炉的温度从室温迅速升至300℃-500℃；
E保温半小时后冷却至室温。
9.根据权利要求8所述的一种使用权利要求1的密封材料密封汽车用片式氧传感器的方法，其特征在于：所述步骤A、B中的密封块为步骤h中制得的密封块。
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