CN108414602B - 一种宽域式线性氧传感器及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种传感器，尤其是涉及一种宽域式线性氧传感器及制造方法。该性氧传感器，包括依次设置的外电极保护层、氧泵电池层、参考电压感应层和基板层，氧泵电池层和参考电压感应层之间设有尾气气腔，尾气气腔内设有环形内外扩散障层。环形内外扩散障层包括第一扩散障层和第二扩散障层，通过梯度扩散障技术，第一扩散障层过滤尾气中杂质及对电极有毒颗粒，第二扩散障层对尾气进行限流控制，提高传感器的使用寿命，且达到了精确控流的效果；采用多孔陶瓷技术，通过调控组成控制孔隙率含量和分布，提高了传感器的精确度和灵敏度；采用多孔陶瓷支撑技术，通过多孔架构制备参考空气腔体，显著提高瓷片的力学强度，有利于提高成品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器，尤其是涉及一种宽域式线性氧传感器及制造方法。
背景技术
燃油汽车尾气中所含的有害物质主要有碳氧化物、NOx、SOx以及微粒物质(铅化物、碳烟、油雾)等，这些有害污染物的排放已经严重威胁到人类赖以生存的环境。据有关资料统计，城市中大多数HC、CO和NOx的污染来自燃油汽车尾气的排放。针对越来越严重的汽车尾气污染，世界各国制定了愈来愈严格的汽车排放标准。近年来，电动汽车的出现对燃油汽车的发展形成了不可忽略的挑战。越来越多的人呼吁用电动汽车代替燃油车。而实际上，电动汽车中电池的生产和废弃处理、所用的电系用煤或者水力发电也需要消耗大量的能源和造成环境污染，这些问题必须考虑在产业链能耗中。要与电动车进行抗衡，提高发动机燃油效率是最值得研究的课题。据报道，目前传统汽车的发动机燃油效率还很低，最高的本田公司一款可以达到39％，但是与发动机理论燃油效率还有距离。因此，车辆的燃油经济性仍然有很大的市场和提升空间。
提高燃油的经济性，其中之一就是提高燃油的燃烧效率，尽量使燃烧过程更充分，达到既降低环境污染，又可以充分燃烧的节能目的。汽车中氧传感器的作用就是监测尾气中氧含量，根据氧含量与空燃比的对应关系，确定空燃比，将信号反馈到电喷燃料控制系统，通过微调燃料的喷射量，使空燃比控制在理论燃烧状态。由于燃料的充分燃烧，既大大降低了尾气中有害物质的量，又提高燃料的燃烧效率，节约了能源。由于稀薄燃烧控制系统的实际空燃比远大于理论空燃比，此时普通氧传感器的输出信号接近于零，而且随氧分压变化的幅度很小，因此普通氧传感器已不可能准确测量稀薄燃烧控制系统下的实际空燃比，此时就需要有符合“国六”排放标准的宽测量范围的氧传感器。开发出能连续检测稀薄燃烧区的空燃比的宽域型氧传感器，是现阶段提高燃油的经济性和环保要求的有效手段。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种宽域式线性氧传感器及制造方法，克服现有的稀薄尾气检测氧传感器用陶瓷芯片存在的扩散障孔隙率调控难及陶瓷芯片强度不均匀问题。本发明提高了氧传感器的使用寿命，能够达到精确控流的效果，且提高了氧传感器的力学强度。
本发明采用的技术方案是：一种宽域式线性氧传感器，包括依次设置的外电极保护层、氧泵电池层、参考电压感应层和基板层，所述氧泵电池层上表面设有上氧泵电极层，下表面设有下氧泵电极层；所述参考电压感应层上表面设有上感应电极层，下表面设有下感应电极层；其特征在于：所述氧泵电池层和参考电压感应层之间设有尾气气腔，所述尾气气腔内设有环形内外扩散障层，所述环形内外扩散障层包括用于过滤尾气中杂质及对电极有毒颗粒的第一扩散障层和对尾气进行限流控制的第二扩散障层。
作为优选，所述第一扩散障层的印制料浆中固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉20～30wt％，氧化铝粉60～75wt％，碳酸钙粉5～15wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2～4wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.5～5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯20～50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在10～100μm。
进一步的，所述第二扩散障层的印制料浆中固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉24.5～35wt％，氧化铝粉60～75wt％，碳酸钙粉0.5～5wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2～4wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.5～5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯20～50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在10～100μm。
更进一步的，所述参考电压感应层和基板层之间设有多孔氧参比层。
更进一步的，所述多孔氧参比层内部设有多孔结构的填充物。
更进一步的，所述多孔氧参比层的内部填充物采用丝网印刷印制而成，印刷料浆固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉20～30wt％，氧化铝粉30～40wt％，碳粉30～50wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素0.1～3wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.2～6wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯25～50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在20～300μm。
一种宽域式线性氧传感器的制造方法，包括以下步骤：
a、制备各介质层：采用钇稳定氧化锆为主体材料，添加有机料粘结剂聚乙烯醇缩丁醛、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯和无水乙醇，球磨混合均匀，采用流延技术制备各介质层膜片；
b、在相应的介质层上印刷铂金电极层：氧泵电池层上下表面分别印刷上氧泵电极层和下氧泵电极层；参考电压感应层上下表面分别印刷上感应电极层和下感应电极层；在基板层上印刷氧化铝加热电极绝缘层和加热电路层；在氧泵电池层上印刷外电极保护层，烘干后进行激光冲孔，孔径控制在0.1～0.5mm；
c、制备环形内外扩散障层用丝网印刷浆料：
第一扩散障层印制料浆中固相粉体组成为：氧化锆粉20～30wt％，氧化铝粉60～75wt％，碳酸钙粉5～15wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在10～100μm；
第二扩散障层印制料浆中固相粉体组成为：氧化锆粉24.5～35wt％，氧化铝粉60～75wt％，碳酸钙粉0.5～5wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在10～100μm；
d、在参考电压感应层上分别印刷环形内外扩散障层，烘干；
e、制备多孔氧参比层用丝网印刷浆料：
多孔氧参比层中固相粉体组成为：氧化锆粉20～30wt％，氧化铝粉30～40wt％，碳粉30～50wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在20～300μm；
f、在基板层上印刷多孔氧参比层，烘干；
g、在各介质层上开好电极引线孔，依顺序将外电极保护层、氧泵电池层、环形内外扩散障层、参考电压感应层和基板层依氧传感器陶瓷片结构顺序定位、叠压，压实，得到胚体；
h、对胚体进行切割，获得氧传感器陶瓷片素胚片；
i、将氧传感器陶瓷片素胚片在650℃下排除有机物后，再在1400～1500℃的高温下烧结5～10小时，烧结降温时在1150～1250℃温度下保温2小时，之后随炉冷却，即得氧传感器陶瓷片；
j、将制得的陶瓷片与基座、密封件、紧扣件、接插件及相关线束进行组合封装，制得氧传感器。
作为优选，步骤a中，所述膜片采用自动切割机切割成均匀长度的样片，单层厚度为500～600μm；分别在各层上印制切割线和定位线，用激光刀切割成各层。
作为优选，步骤c中，所述第一扩散障层印制料浆中的有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2～4wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.5～5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯20～50wt％；所述第二扩散障层印制料浆中的有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2～4wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.5～5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯20～50wt％。
作为优选，步骤e中，所述多孔氧参比层印制料浆中的有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素0.1～3wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.2～6wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯25～50wt％。
本发明的宽域式线性氧传感器所采用的陶瓷片中，钇稳定氧化锆(YSZ)可以商购得到也可以按照本领域技术人员公知的方法制备得到，钇稳定氧化锆中氧化钇的摩尔百分比为3mol％～8mol％，可以根据需要选择合适的钇稳定氧化锆。
本发明取得的有益效果是：环形内外扩散障层包括第一扩散障层和第二扩散障层，通过梯度扩散障技术，第一扩散障层过滤尾气中杂质及对电极有毒颗粒，第二扩散障层对尾气进行限流控制，提高传感器的使用寿命，且达到了精确控流的效果；多孔氧参比层内部设有多孔结构的填充物，采用多孔陶瓷技术，通过调控组成控制孔隙率含量和分布，提高了传感器的精确度和灵敏度；采用多孔陶瓷支撑技术，通过多孔架构制备参考空气腔体，显著提高瓷片的力学强度，有利于提高成品率。
附图说明
图1为本发明宽域式线性氧传感器检测区剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，本发明的一种宽域式线性氧传感器，包括依次设置(图中由上至下依次设置)的外电极保护层1、氧泵电池层2、参考电压感应层9和基板层12，氧泵电池层2上表面印刷有上氧泵电极层3，下表面印刷有下氧泵电极层4；参考电压感应层9上表面印刷有上感应电极层8，下表面印刷有下感应电极层10；氧泵电池层2和参考电压感应层9之间设有尾气气腔7，尾气气腔7内设有环形内外扩散障层，环形内外扩散障层采用梯度扩散障技术，包括用于过滤尾气中杂质及对电极有毒颗粒的第一扩散障层5和对尾气进行限流控制的第二扩散障层6，提高传感器的使用寿命，且达到了精确控流的效果。基板层12内部设有加热电极绝缘层14和加热电路层13。
在一实施例中，第一扩散障层5的印制料浆中固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉20～30wt％，氧化铝粉60～75wt％，碳酸钙粉5～15wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2～4wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.5～5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯20～50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在10～100μm。
在一实施例中，第二扩散障层6的印制料浆中固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉24.5～35wt％，氧化铝粉60～75wt％，碳酸钙粉0.5～5wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2～4wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.5～5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯20～50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在10～100μm。
在一实施例中，参考电压感应层9和基板层12之间设有多孔氧参比层11，本实施例中，多孔氧参比层11内部设有多孔结构的填充物，以多孔结构材料支撑空气参比腔方式，提高氧传感器的力学强度。
在一实施例中，多孔氧参比层11的内部填充物采用丝网印刷印制而成，印刷料浆固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉20～30wt％，氧化铝粉30～40wt％，碳粉30～50wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素0.1～3wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.2～6wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯25～50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在20～300μm。
一种宽域式线性氧传感器的制造方法，包括以下步骤：
a、制备各介质层：采用钇稳定氧化锆为主体材料，添加有机料粘结剂聚乙烯醇缩丁醛、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯和无水乙醇，球磨混合均匀，采用流延技术制备各介质层膜片；膜片采用自动切割机切割成均匀长度的样片，单层厚度为500～600μm；分别在各层上印制切割线和定位线，用激光刀切割成各层。
b、在相应的介质层上印刷铂金电极层：氧泵电池层2上下表面分别印刷上氧泵电极层3和下氧泵电极层4；参考电压感应层9上下表面分别印刷上感应电极层8和下感应电极层10；在基板层12上印刷氧化铝加热电极绝缘层14和加热电路层13；在氧泵电池层2上印刷外电极保护层1，烘干后进行激光冲孔，孔径控制在0.1～0.5mm；
c、制备环形内外扩散障层用丝网印刷浆料：
第一扩散障层5印制料浆中固相粉体组成为：氧化锆粉20～30wt％，氧化铝粉60～75wt％，碳酸钙粉5～15wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2～4wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.5～5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯20～50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在10～100μm；
第二扩散障层6印制料浆中固相粉体组成为：氧化锆粉24.5～35wt％，氧化铝粉60～75wt％，碳酸钙粉0.5～5wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2～4wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.5～5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯20～50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在10～100μm；
d、在参考电压感应层9上分别印刷环形内外扩散障层，烘干；
e、制备多孔氧参比层11用丝网印刷浆料：
多孔氧参比层11中固相粉体组成为：氧化锆粉20～30wt％，氧化铝粉30～40wt％，碳粉30～50wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素0.1～3wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.2～6wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯25～50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在20～300μm；
f、在基板层12上印刷多孔氧参比层11，烘干；
g、在各介质层上开好电极引线孔，依顺序将外电极保护层1、氧泵电池层2、环形内外扩散障层、参考电压感应层9和基板层12依氧传感器陶瓷片结构顺序定位、叠压，压实，得到胚体；
h、对胚体进行切割，获得氧传感器陶瓷片素胚片；
i、将氧传感器陶瓷片素胚片在650℃下排除有机物后，再在1400～1500℃的高温下烧结5～10小时，烧结降温时在1150～1250℃温度下保温2小时，之后随炉冷却，即得氧传感器陶瓷片；
j、将制得的陶瓷片与基座、密封件、紧扣件、接插件及相关线束进行组合封装，制得氧传感器。
实施例1
一种宽域式线性氧传感器的制造方法，包括以下步骤：
a、制备各介质层：采用钇稳定氧化锆(YSZ)纳米粉体为主体材料，其中分别添加有机料粘结剂聚乙烯醇缩丁醛、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯、无水乙醇，球磨混合均匀，采用流延技术制备膜片。采用自动切割机切割成均匀长度的样片，单层厚度为600μm；分别在各层上印制切割线和定位线，用激光刀切割成各层；
b、在相应的介质层上印刷铂金电极层，氧泵电池层2上下表面分别印刷上氧泵电极层3和下氧泵电极层4；参考电压感应层9上下表面分别印刷上感应电极层8和下感应电极层10；在基板层12上印刷氧化铝加热电极绝缘层14和加热电路层13；在氧泵电池层2上印刷外电极保护层1，烘干后进行激光冲孔，孔径控制在0.1mm；
c、制备扩散障层用丝网印刷浆料：
第一扩散障层5印制料浆中固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉20wt％，氧化铝粉75wt％，碳酸钙5wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素4wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯20％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在100μm；
第二扩散障层6印制料浆中固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉24.5wt％，氧化铝粉75wt％，碳酸钙0.5wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素4wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯20wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度与第一扩散障层5相同；
d、在参考电压感应层9上分别印刷环形内外扩散障层，烘干；
e、制备多孔氧参比层11用丝网印刷浆料：
多孔氧参比层11内部填充物，采用丝网印刷印制而成，其料浆固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉30wt％，氧化铝粉30wt％，碳粉40wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素0.1wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯6wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在20μm；
f、在基板层12上印刷多孔氧参比层11，烘干；
g、在各介质层上开好电极引线孔，依顺序将上述胚片层依氧传感器陶瓷片结构顺序定位、叠压，放入压台压实；
h、按照切割线对胚体进行切割，获得氧传感器陶瓷片素胚片；
i、将陶瓷生片在650℃下排除有机物后，再在1400℃的高温下烧结10小时，烧结降温时在1250℃温度下保温2小时，之后随炉冷却，即得氧传感器陶瓷片；
j、将制得的陶瓷片与基座、密封件、紧扣件、接插件及相关线束进行组合封装，制得氧传感器。
实施例2
一种宽域式线性氧传感器的制造方法，包括以下步骤：
a、制备各介质层：采用钇稳定氧化锆(YSZ)纳米粉体为主体材料，其中分别添加有机料粘结剂聚乙烯醇缩丁醛、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯、无水乙醇，球磨混合均匀，采用流延技术制备膜片。采用自动切割机切割成均匀长度的样片，单层厚度为500μm；分别在各层上印制切割线和定位线，用激光刀切割成各层；
b、在相应的介质层上印刷铂金电极层，氧泵电池层2上下表面分别印刷上氧泵电极层3和下氧泵电极层4；参考电压感应层9上下表面分别印刷上感应电极层8和下感应电极层10；在基板层12上印刷氧化铝加热电极绝缘层14和加热电路层13；在氧泵电池层2上印刷外电极保护层1，烘干后进行激光冲孔，孔径控制在0.5mm；
c、制备扩散障层用丝网印刷浆料：
第一扩散障层5印制料浆中固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉30wt％，氧化铝粉60wt％，碳酸钙粉10wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在10μm；
第二扩散障层6印制料浆中固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉35wt％，氧化铝粉60wt％，碳酸钙粉5wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度与第一扩散障层5相同；
d、在参考电压感应层9上分别印刷环形内外扩散障层，烘干；
e、制备多孔氧参比层11用丝网印刷浆料：
多孔氧参比层11内部填充物，采用丝网印刷印制而成，其料浆固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉20wt％，氧化铝粉30wt％，碳粉50wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素3wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.2wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯25wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在300μm。
f、在基板层12上印刷多孔氧参比层11，烘干。
g、在各介质层上开好电极引线孔，依顺序将上述胚片层依氧传感器陶瓷片结构顺序定位、叠压，放入压台压实；
h、按照切割线对胚体进行切割，获得氧传感器陶瓷片素胚片；
i、将陶瓷生片在650℃下排除有机物后，再在1500℃的高温下烧结5小时，烧结降温时在1150℃温度下保温2小时，之后随炉冷却，即得氧传感器陶瓷片；
j、将制得的陶瓷片与基座、密封件、紧扣件、接插件及相关线束进行组合封装，制得氧传感器。
实施例3
一种宽域式线性氧传感器的制造方法，包括以下步骤：
a、制备各介质层：采用钇稳定氧化锆(YSZ)纳米粉体为主体材料，其中分别添加有机料粘结剂聚乙烯醇缩丁醛、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯、无水乙醇，球磨混合均匀，采用流延技术制备膜片。采用自动切割机切割成均匀长度的样片，单层厚度为550μm；分别在各层上印制切割线和定位线，用激光刀切割成各层；
b、在相应的介质层上印刷铂金电极层，氧泵电池层2上下表面分别印刷上氧泵电极层3和下氧泵电极层4；参考电压感应层9上下表面分别印刷上感应电极层8和下感应电极层10；在基板层12上印刷氧化铝加热电极绝缘层14和加热电路层13；在氧泵电池层2上印刷外电极保护层1，烘干后进行激光冲孔，孔径控制在0.3mm；
c、制备扩散障层用丝网印刷浆料：
第一扩散障层5印制料浆中固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉25wt％，氧化铝粉60wt％，碳酸钙粉15wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素3wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯2.5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯40wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在50μm；
第二扩散障层6印制料浆中固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉35wt％，氧化铝粉63.5wt％，碳酸钙粉1.5wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素3wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯1.5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯30wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度与第一扩散障层5相同；
d、在参考电压感应层9上分别印刷环形内外扩散障层，烘干；
e、制备多孔氧参比层11用丝网印刷浆料：
多孔氧参比层11内部填充物，采用丝网印刷印制而成，其料浆固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉30wt％，氧化铝粉40wt％，碳粉30wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯3wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯30wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在100μm；
f、在基板层12上印刷多孔氧参比层11，烘干；
g、在各介质层上开好电极引线孔，依顺序将上述胚片层依氧传感器陶瓷片结构顺序定位、叠压，放入压台压实；
h、按照切割线对胚体进行切割，获得氧传感器陶瓷片素胚片；
i、将陶瓷生片在650℃下排除有机物后，再在1450℃的高温下烧结8小时，烧结降温时在1200℃温度下保温2小时，之后随炉冷却，即得氧传感器陶瓷片；
j、将制得的陶瓷片与基座、密封件、紧扣件、接插件及相关线束进行组合封装，制得氧传感器。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种宽域式线性氧传感器，包括依次设置的外电极保护层(1)、氧泵电池层(2)、参考电压感应层(9)和基板层(12)，所述氧泵电池层(2)上表面设有上氧泵电极层(3)，下表面设有下氧泵电极层(4)；所述参考电压感应层(9)上表面设有上感应电极层(8)，下表面设有下感应电极层(10)；其特征在于：所述氧泵电池层(2)和参考电压感应层(9)之间设有尾气气腔(7)，所述尾气气腔(7)内设有环形内外扩散障层，所述环形内外扩散障层包括用于过滤尾气中杂质及对电极有毒颗粒的第一扩散障层(5)和对尾气进行限流控制的第二扩散障层(6)；
所述第一扩散障层(5)的印制料浆中固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉20～30wt％，氧化铝粉60～75wt％，碳酸钙粉5～15wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2～4wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.5～5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯20～50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在10～100μm；
所述第二扩散障层(6)的印制料浆中固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉24.5～35wt％，氧化铝粉60～75wt％，碳酸钙粉0.5～5wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2～4wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.5～5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯20～50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在10～100μm。
2.根据权利要求1所述的宽域式线性氧传感器，其特征在于：所述参考电压感应层(9)和基板层(12)之间设有多孔氧参比层(11)。
3.根据权利要求2所述的宽域式线性氧传感器，其特征在于：所述多孔氧参比层(11)内部设有多孔结构的填充物。
4.根据权利要求3所述的宽域式线性氧传感器，其特征在于：所述多孔氧参比层(11)的内部填充物采用丝网印刷印制而成，印刷料浆固相粉体重量百分组成为：氧化锆粉20～30wt％，氧化铝粉30～40wt％，碳粉30～50wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素0.1～3wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.2～6wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯25～50wt％；固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在20～300μm。
5.一种宽域式线性氧传感器的制造方法，包括以下步骤：
a、制备各介质层：采用钇稳定氧化锆为主体材料，添加有机料粘结剂聚乙烯醇缩丁醛、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯和无水乙醇，球磨混合均匀，采用流延技术制备各介质层膜片；
b、在相应的介质层上印刷铂金电极层：氧泵电池层(2)上下表面分别印刷上氧泵电极层(3)和下氧泵电极层(4)；参考电压感应层(9)上下表面分别印刷上感应电极层(8)和下感应电极层(10)；在基板层(12)上印刷氧化铝加热电极绝缘层(14)和加热电路层(13)；在氧泵电池层(2)上印刷外电极保护层(1)，烘干后进行激光冲孔，孔径控制在0.1～0.5mm；
c、制备环形内外扩散障层用丝网印刷浆料：
第一扩散障层(5)印制料浆中固相粉体组成为：氧化锆粉20～30wt％，氧化铝粉60～75wt％，碳酸钙粉5～15wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在10～100μm；
第二扩散障层(6)印制料浆中固相粉体组成为：氧化锆粉24.5～35wt％，氧化铝粉60～75wt％，碳酸钙粉0.5～5wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在10～100μm；
所述第一扩散障层(5)印制料浆中的有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2～4wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.5～5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯20～50wt％；所述第二扩散障层(6)印制料浆中的有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素2～4wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.5～5wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯20～50wt％；
d、在参考电压感应层(9)上分别印刷环形内外扩散障层，烘干；
e、制备多孔氧参比层(11)用丝网印刷浆料：
多孔氧参比层(11)中固相粉体组成为：氧化锆粉20～30wt％，氧化铝粉30～40wt％，碳粉30～50wt％，其组份含量重量百分数之和为100％；印制料浆中添加了有机料，固相粉体均通过300目筛，印刷厚度控制在20～300μm；
f、在基板层(12)上印刷多孔氧参比层(11)，烘干；
g、在各介质层上开好电极引线孔，依顺序将外电极保护层(1)、氧泵电池层(2)、环形内外扩散障层、参考电压感应层(9)和基板层(12)依氧传感器陶瓷片结构顺序定位、叠压，压实，得到胚体；
h、对胚体进行切割，获得氧传感器陶瓷片素胚片；
i、将氧传感器陶瓷片素胚片在650℃下排除有机物后，再在1400～1500℃的高温下烧结5～10小时，烧结降温时在1150～1250℃温度下保温2小时，之后随炉冷却，即得氧传感器陶瓷片；
j、将制得的陶瓷片与基座、密封件、紧扣件、接插件及相关线束进行组合封装，制得氧传感器。
6.根据权利要求5所述的宽域式线性氧传感器的制造方法，其特征在于：步骤a中，所述膜片采用自动切割机切割成均匀长度的样片，单层厚度为500～600μm；分别在各层上印制切割线和定位线，用激光刀切割成各层。
7.根据权利要求5所述的宽域式线性氧传感器的制造方法，其特征在于：步骤e中，所述多孔氧参比层(11)印制料浆中的有机料添加量以所述固相粉体重量为基础计：增稠剂硝化纤维素0.1～3wt％，增塑剂邻苯二甲酸酯0.2～6wt％，有机溶剂柠檬酸三丁酯25～50wt％。
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