CN108760823A - 一种摩托车用片式氧传感器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摩托车用片式氧传感器，包括从上到下依次叠加烧结而成的多孔及保护层、功能层、扩散层和加热层；多孔及保护层的一端为多孔氧化铝基片，多孔及保护层的另一端为第一氧化铝基片，功能层包括第一氧化锆基片、设于第一氧化锆基片两侧的内电极和外电极，扩散层包括第二氧化锆基片和设于第二氧化锆基片上方的扩散通道，加热层包括从上到下依次叠加的第二氧化铝基片和第三氧化铝基片，第三氧化铝基片上设有加热器；该摩托车用片式氧传感器在工作时，所述内电极和外电极上施加有作为测试参比的泵电流；本发明还公开了一种摩托车用片式氧传感器的制备方法；本发明结构紧凑，适用于摩托车尾气排放系统。

Description

一种摩托车用片式氧传感器及其制备方法
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别是一种摩托车用片式氧传感器及其制备方法。
背景技术
目前，氧传感器作为闭环反馈式电喷系统上必不可少的元件，已广泛用于汽车尾气控制系统中，以满足日益严格的排放要求。但随着环保要求的进一步提高，电喷系统也将强制应用于摩托车上。因此，研制出一种适用于摩托车电喷系统的氧传感器已成为一项紧迫的任务。
从功能上来看，摩托车用氧传感器与汽车用氧传感器一致，即测定尾气中氧气含量，将其转化为电信号，电子控制器(ECU)根据此电信号控制发动机喷油量来实现以过量空气系数λ＝1为目标的闭环控制，从而实现燃油的完全燃烧，使三元催化器对尾气中HC、CO和NOx三种污染物都有最大的转化效率。从结构上来看，摩托车用氧传感器的体积要比汽车用氧传感器小很多，因此也被称为微型氧传感器，研究的一般思路是直接缩小汽车用氧传感器体积来达到目的，但仍需要针对摩托车使用环境对其结构进行重新设计以达到使用要求。
目前，汽车用氧传感器结构主要包括管式和片式，其中管式结构由于体积庞大，不适合摩托车使用，因此对其研究主要集中在片式结构上。目前，片式结构主要包括全氧化锆结构和氧化锆加氧化铝结构。两种结构都可以随着结构层的增加或减少灵活控制产品的厚度，但前者由于加热器上下需要设置绝缘层以及空气参比腔的存在，其宽度不能做到足够小；后者虽然没有绝缘层，但结构中还是存在空气参比腔，其宽度同样也很难做到足够小。并且空气腔的大小受到了限制，影响了空气的扩散以及更容易受到污染，导致输出信号的稳定性较差。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种摩托车用片式氧传感器及其制备方法，本发明的摩托车用片式氧传感器自带加热器，加热效率高，响应时间短，同时能确保传感器在工作时处于最佳工作温度，而且制备工艺简单。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种摩托车用片式氧传感器，包括从上到下依次叠加烧结而成的多孔及保护层、功能层、扩散层和加热层；所述多孔及保护层的一端为多孔氧化铝基片，多孔及保护层的另一端为第一氧化铝基片，所述功能层包括第一氧化锆基片、设于第一氧化锆基片两侧的内电极和外电极，其中外电极位于第一氧化锆基片上靠近多孔及保护层一侧，且所述多孔氧化铝基片完全覆盖外电极，第一氧化铝基片覆盖外电极引线，所述扩散层包括第二氧化锆基片和设于第二氧化锆基片上方的扩散通道，所述加热层包括从上到下依次叠加的第二氧化铝基片和第三氧化铝基片，所述第三氧化铝基片上设有加热器。
作为一种优选的实施方试，所述第一氧化锆基片和第一氧化铝基片上均设有供外电极引线和内电极引线穿过的电极通孔，所述第一氧化铝基片上设有用于将外电极引线和内电极引线引出的一对电极引脚，所述内电极引线依次穿过第一氧化锆基片和第一氧化铝基片上的电极通孔后与其中一个电极引脚连接，所述外电极引线穿过第一氧化铝基片上的电极通孔后与另外一个电极引脚连接。
作为另一种优选的实施方试，所述扩散通道由逃脱材料烧结完全挥发后形成，且该扩散通道的一端与所述内电极接触，扩散通道的另一端延伸至第二氧化锆基片的末端并与空气连通。
作为另一种优选的实施方试，所述扩散通道的宽度为50μm-100μm，厚度为5μm-20μm。
作为另一种优选的实施方试，所述第三氧化铝基片上设有供加热器引线穿过的加热器通孔和用于接入加热电压的加热器引脚，加热器引线穿过加热器通孔后与所述加热器引脚连接。
作为另一种优选的实施方试，所述泵电流为5μA-13μA。
一种摩托车用片式氧传感器的制备方法，包括以下步骤：
1)制备氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料；
2)对氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料采用流延工艺分别制备得到对应的基片，然后采用机械冲孔的方式在各个基片上冲打定位孔，在第一氧化铝基片、第一氧化锆基片上冲打电极通孔，在第三氧化铝基片上冲打加热器通孔；
3)对第一氧化铝基片和第一氧化锆基片上的电极通孔进行填充并印刷电极引脚，在第一氧化锆基片两侧印刷内电极和外电极，在第二氧化锆基片的上方印刷烧结挥发后形成扩散通道的逃脱材料，在第三氧化铝基片上印刷加热器，同时进行加热器通孔的填充以及印刷加热器引脚；
4)按从上到下的顺序将多孔及保护层、功能层、扩散层和加热层所对应的基片进行叠层，然后将其压制成整体，采用机械切割将叠层后的陶瓷块切割成芯片生坯；
5)将芯片生坯放入承烧板内，将承烧板放入空气循环炉内进行缓慢排胶，其中，排胶最高温度为600-800℃，将排完胶的芯片生坯放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为1350-1500℃，待冷却后即制备摩托车用片式氧传感器。
作为一种优选的实施方试，在步骤1)中，所述氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料按以下质量百分比的原料进行配制：
氧化锆陶瓷浆料：将75-92％的氧化锆、3-15％的氧化钇和5-10％的氧化铝配制成无机成分，再加入占无机成分总质量1-10％的分散剂、占无机成分总质量40-60％的有机溶剂、占无机成分总质量5-15％的粘接剂和占无机成分总质量5-15％的增塑剂；球磨后即形成氧化锆陶瓷浆料；
氧化铝陶瓷浆料：将80-97％的氧化铝和3-20％的烧结助剂配制成无机成分，再加入占无机成分总质量1-10％的分散剂、占无机成分总质量40-70％的有机溶剂、占无机成分总质量5-15％的粘接剂和占无机成分总质量5-15％的增塑剂；球磨后即形成氧化铝陶瓷浆料；
多孔氧化铝陶瓷浆料：将70-95％的氧化铝、5-30％的碳粉配制成无机成分，再加入占无机成分总质量1-10％的分散剂、占无机成分总质量60-95％的有机溶剂、占无机成分总质量5-15％的粘接剂和占无机成分总质量5-15％的增塑剂；球磨后即形成多孔氧化铝陶瓷浆料。
作为另一种优选的实施方试，所述氧化锆为氧化钇稳定氧化锆，且氧化钇稳定氧化锆中氧化钇的含量为3mo l％-8mo l％。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的摩托车用片式氧传感器采用泵电流测试参比的形式给片式氧传感器的使用提供参考，这种形式避免了传统的片式氧传感器由于空气污染或空气参考腔堵塞造成参比气体氧浓度变化，同时扩散腔可将内电极处多余的氧气扩散出去，进一步确保了参考氧气浓度的稳定性，这样大幅提高了传感器测试的灵敏度和精度。
2、本发明在结构上取消了传统的片式氧传感器的空气参考腔，取而代之的是宽度为50-100μm，厚度为5-20μm的狭小扩散通道，使结构更加紧凑，更有利于片式传感器的小型化，特别是厚度和宽度，使之适用于摩托车尾气排放系统。
3、结构中没有空气腔对加热器热量的扩散，使功能层能够更快速的达到工作温度并且受热更均匀，有利于提高片式传感器的响应时间、信号的稳定性和精确性。
4、从配方上调节氧化锆基片的配方使二者热膨胀系数匹配，调节氧化铝基片以及多孔氧化铝基片的配方使二者收缩率和收缩速率匹配，消除其在工作过程中发生弯曲和分层，提高了片式氧传感器的成品率和使用寿命以及简化制备工艺。
附图说明
图1为本发明实施例中摩托车用片式氧传感器的结构示意图；
图2为本发明实施例中摩托车用片式氧传感器的静态跳变图；
图3为本发明实施例中摩托车用片式氧传感器的动态跳变图；
附图标记：
1、多孔及保护层，11、多孔氧化铝基片，12、第一氧化铝基片，13、电极引脚，2、功能层，21、第一氧化锆基片，22、内电极，23、外电极，3、扩散层，31、第二氧化锆基片，32、扩散通道，4、加热层，41、第二氧化铝基片，42、第三氧化铝基片，43、加热器，44、加热引脚。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1
一种摩托车用片式氧传感器，包括从上到下依次叠加烧结而成的多孔及保护层1、功能层2、扩散层3和加热层4；所述多孔及保护层1的一端为多孔氧化铝基片11，多孔及保护层1的另一端为第一氧化铝基片12，所述功能层2包括第一氧化锆基片21、设于第一氧化锆基片21两侧的内电极22和外电极23，其中外电极23位于第一氧化锆基片21上靠近多孔及保护层1一侧，且所述多孔氧化铝基片11完全覆盖外电极23，第一氧化铝基片12覆盖外电极引线，所述扩散层3包括第二氧化锆基片31和设于第二氧化锆基片31上方的扩散通道32，所述加热层4包括从上到下依次叠加的第二氧化铝基片41和第三氧化铝基片42，所述第三氧化铝基片42上设有加热器43，第二氧化基片41可防止加热器43直接与第二氧化锆基片31接触，在工作时导致加热器43短路；该摩托车用片式氧传感器在工作时，所述内电极22和外电极23上施加有5μA-13μA作为测试参比的泵电流。
所述第一氧化锆基片21和第一氧化铝基片12上均设有供外电极23引线和内电极22引线穿过的电极通孔，所述第一氧化铝基片12上设有用于将外电极23引线和内电极22引线引出的一对电极引脚13，所述内电极22引线依次穿过第一氧化锆基片21和第一氧化铝基片12上的电极通孔后与其中一个电极引脚13连接，所述外电极引线穿过第一氧化铝基片12上的电极通孔后与另外一个电极引脚13连接。
所述扩散通道31由逃脱材料烧结完全挥发后形成，且该扩散通道31的一端与所述内电极22接触，扩散通道31的另一端延伸至第二氧化锆基片31的末端并与空气连通。
所述扩散通道31的宽度为50μm-100μm，厚度为5μm-20μm。
所述第三氧化铝基片42上设有供加热器43引线穿过的加热器通孔和用于接入加热电压的加热器引脚44，加热器43引线穿过加热器通孔后与所述加热器引脚44连接。
实施例2
一种摩托车用片式氧传感器的制备方法，包括以下步骤：
1)制备氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料：
按以下质量百分比的原料进行配制：
氧化锆陶瓷浆料：将75％的氧化钇的含量为3mo l％的氧化钇稳定氧化锆、15％的氧化钇和10％的氧化铝配制成无机成分，再加入占无机成分总质量1％的分散剂、占无机成分总质量40％的有机溶剂、占无机成分总质量5％的粘接剂和占无机成分总质量5％的增塑剂；球磨后即形成氧化锆陶瓷浆料；
氧化铝陶瓷浆料：将80％的氧化铝和20％的烧结助剂配制成无机成分，再加入占无机成分总质量1％的分散剂、占无机成分总质量40％的有机溶剂、占无机成分总质量5％的粘接剂和占无机成分总质量5％的增塑剂；球磨后即形成氧化铝陶瓷浆料；
多孔氧化铝陶瓷浆料：将70％的氧化铝、30％的碳粉配制成无机成分，再加入占无机成分总质量1％的分散剂、占无机成分总质量60％的有机溶剂、占无机成分总质量5％的粘接剂和占无机成分总质量5％的增塑剂；球磨后即形成多孔氧化铝陶瓷浆料。
2)对氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料采用流延工艺分别制备得到对应的基片，然后采用机械冲孔的方式在各个基片上冲打定位孔，在第一氧化铝基片12、第一氧化锆基片21上冲打电极通孔，在第三氧化铝基片42上冲打加热器通孔；
3)对第一氧化铝基片12和第一氧化锆基片21上的电极通孔进行填充并印刷电极引脚13，在第一氧化锆基片21两侧印刷内电极22和外电极23，在第二氧化锆基片31的上方印刷烧结挥发后形成扩散通道32的逃脱材料，逃脱材料具体可选用碳、有机物等烧结挥发材料，在第三氧化铝基片42上印刷加热器43，同时进行加热器通孔的填充以及印刷加热器引脚44；
4)按从上到下的顺序将多孔及保护层1、功能层2、扩散层3和加热层4所对应的基片进行叠层，然后将其压制成整体，采用机械切割将叠层后的陶瓷块切割成芯片生坯；
5)将芯片生坯放入承烧板内，将承烧板放入空气循环炉内进行缓慢排胶，其中，排胶最高温度为600℃，将排完胶的芯片生坯放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为1350℃，待冷却后即制备摩托车用片式氧传感器。
实施例3
一种摩托车用片式氧传感器的制备方法，包括以下步骤：
1)制备氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料：
按以下质量百分比的原料进行配制：
氧化锆陶瓷浆料：将92％的氧化钇的含量为8mo l％的氧化钇稳定氧化锆、3％的氧化钇和5％的氧化铝配制成无机成分，再加入占无机成分总质量8％的分散剂、占无机成分总质量50％的有机溶剂、占无机成分总质量10％的粘接剂和占无机成分总质量10％的增塑剂；球磨后即形成氧化锆陶瓷浆料；
氧化铝陶瓷浆料：将97％的氧化铝和3％的烧结助剂配制成无机成分，再加入占无机成分总质量8％的分散剂、占无机成分总质量55％的有机溶剂、占无机成分总质量10％的粘接剂和占无机成分总质量10％的增塑剂；球磨后即形成氧化铝陶瓷浆料；
多孔氧化铝陶瓷浆料：将95％的氧化铝、5％的碳粉配制成无机成分，再加入占无机成分总质量8％的分散剂、占无机成分总质量75％的有机溶剂、占无机成分总质量10％的粘接剂和占无机成分总质量10％的增塑剂；球磨后即形成多孔氧化铝陶瓷浆料。
2)对氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料采用流延工艺分别制备得到对应的基片，然后采用机械冲孔的方式在各个基片上冲打定位孔，在第一氧化铝基片12、第一氧化锆基片21上冲打电极通孔，在第三氧化铝基片42上冲打加热器通孔；
3)对第一氧化铝基片12和第一氧化锆基片21上的电极通孔进行填充并印刷电极引脚13，在第一氧化锆基片21两侧印刷内电极22和外电极23，在第二氧化锆基片31的上方印刷烧结挥发后形成扩散通道32的逃脱材料，逃脱材料具体可选用碳、有机物等烧结挥发材料，在第三氧化铝基片42上印刷加热器43，同时进行加热器通孔的填充以及印刷加热器引脚44；
4)按从上到下的顺序将多孔及保护层1、功能层2、扩散层3和加热层4所对应的基片进行叠层，然后将其压制成整体，采用机械切割将叠层后的陶瓷块切割成芯片生坯；
5)将芯片生坯放入承烧板内，将承烧板放入空气循环炉内进行缓慢排胶，其中，排胶最高温度为700℃，将排完胶的芯片生坯放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为1400℃，待冷却后即制备摩托车用片式氧传感器。
实施例4
一种摩托车用片式氧传感器的制备方法，包括以下步骤：
1)制备氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料：
按以下质量百分比的原料进行配制：
氧化锆陶瓷浆料：将85％的氧化钇的含量为5mo l％的氧化钇稳定氧化锆、8％的氧化钇和7％的氧化铝配制成无机成分，再加入占无机成分总质量10％的分散剂、占无机成分总质量60％的有机溶剂、占无机成分总质量15％的粘接剂和占无机成分总质量15％的增塑剂；球磨后即形成氧化锆陶瓷浆料；
氧化铝陶瓷浆料：将90％的氧化铝和10％的烧结助剂配制成无机成分，再加入占无机成分总质量10％的分散剂、占无机成分总质量70％的有机溶剂、占无机成分总质量15％的粘接剂和占无机成分总质量15％的增塑剂；球磨后即形成氧化铝陶瓷浆料；
多孔氧化铝陶瓷浆料：将80％的氧化铝、20％的碳粉配制成无机成分，再加入占无机成分总质量10％的分散剂、占无机成分总质量95％的有机溶剂、占无机成分总质量15％的粘接剂和占无机成分总质量15％的增塑剂；球磨后即形成多孔氧化铝陶瓷浆料。
2)对氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料采用流延工艺分别制备得到对应的基片，然后采用机械冲孔的方式在各个基片上冲打定位孔，在第一氧化铝基片12、第一氧化锆基片21上冲打电极通孔，在第三氧化铝基片42上冲打加热器通孔；
3)对第一氧化铝基片12和第一氧化锆基片21上的电极通孔进行填充并印刷电极引脚13，在第一氧化锆基片21两侧印刷内电极22和外电极23，在第二氧化锆基片31的上方印刷烧结挥发后形成扩散通道32的逃脱材料，逃脱材料具体可选用碳、有机物等烧结挥发材料，在第三氧化铝基片42上印刷加热器43，同时进行加热器通孔的填充以及印刷加热器引脚44；
4)按从上到下的顺序将多孔及保护层1、功能层2、扩散层3和加热层4所对应的基片进行叠层，然后将其压制成整体，采用机械切割将叠层后的陶瓷块切割成芯片生坯；
5)将芯片生坯放入承烧板内，将承烧板放入空气循环炉内进行缓慢排胶，其中，排胶最高温度为800℃，将排完胶的芯片生坯放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为1500℃，待冷却后即制备摩托车用片式氧传感器。
在测试时，由上述实施例所制得的摩托车用片式氧传感器在工作时，在内电极、外电极上施加5-13μA的泵电流作为测试参比。
图2为本发明实施例中摩托车用片式氧传感器的静态跳变图，在测试过程中通过流量计的调节分别配制不同浓度的N2，O2，CO，H2，CO2的混合气体来模拟摩托车尾气含量，同时使λ从0.95向1.05变动。从测试结果中可以看出，输出电压在λ＝1出现了跳变。说明该传感器通过在λ＝1附近的信号突变可以准确给ECU提供发动机工作状态，通过ECU对发动机工作状态进行控制，使其在理论空燃比λ＝1下工作。
图3为本发明实施例中摩托车用片式氧传感器的动态跳变图，测试时配制混合气体使λ在0.95和1.05之间反复转换，采用数据采集系统记录传感器的波形电压。从结果中可以看出，该传感器在λ处于0.95和1.05之间反复跳变的重复性好，电压从上升到下降在1S左右完成，说明传感器的响应时间快，同时对于不同气氛变换其灵敏性也较好。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种摩托车用片式氧传感器，其特征在于，包括从上到下依次叠加烧结而成的多孔及保护层、功能层、扩散层和加热层；所述多孔及保护层的一端为多孔氧化铝基片，多孔及保护层的另一端为第一氧化铝基片，所述功能层包括第一氧化锆基片、设于第一氧化锆基片两侧的内电极和外电极，其中外电极位于第一氧化锆基片上靠近多孔及保护层一侧，且所述多孔氧化铝基片完全覆盖外电极，第一氧化铝基片覆盖外电极引线，所述扩散层包括第二氧化锆基片和设于第二氧化锆基片上方的扩散通道，所述加热层包括从上到下依次叠加的第二氧化铝基片和第三氧化铝基片，所述第三氧化铝基片上设有加热器；该摩托车用片式氧传感器在工作时，所述内电极和外电极上施加有作为测试参比的泵电流。
2.根据权利要求1所述的摩托车用片式氧传感器，其特征在于，所述第一氧化锆基片和第一氧化铝基片上均设有供外电极引线和内电极引线穿过的电极通孔，所述第一氧化铝基片上设有用于将外电极引线和内电极引线引出的一对电极引脚，所述内电极引线依次穿过第一氧化锆基片和第一氧化铝基片上的电极通孔后与其中一个电极引脚连接，所述外电极引线穿过第一氧化铝基片上的电极通孔后与另外一个电极引脚连接。
3.根据权利要求1所述的摩托车用片式氧传感器，其特征在于，所述扩散通道由逃脱材料烧结完全挥发后形成，且该扩散通道的一端与所述内电极接触，扩散通道的另一端延伸至第二氧化锆基片的末端并与空气连通。
4.根据权利要求1或3所述的摩托车用片式氧传感器，其特征在于，所述扩散通道的宽度为50μm-100μm，厚度为5μm-20μm。
5.根据权利要求1所述的摩托车用片式氧传感器，其特征在于，所述第三氧化铝基片上设有供加热器引线穿过的加热器通孔和用于接入加热电压的加热器引脚，加热器引线穿过加热器通孔后与所述加热器引脚连接。
6.根据权利要求1所述的摩托车用片式氧传感器，其特征在于，所述泵电流为5μA-13μA。
7.一种摩托车用片式氧传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料；
2)对氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料采用流延工艺分别制备得到对应的基片，然后采用机械冲孔的方式在各个基片上冲打定位孔，在第一氧化铝基片、第一氧化锆基片上冲打电极通孔，在第三氧化铝基片上冲打加热器通孔；
3)对第一氧化铝基片和第一氧化锆基片上的电极通孔进行填充并印刷电极引脚，在第一氧化锆基片两侧印刷内电极和外电极，在第二氧化锆基片的上方印刷烧结挥发后形成扩散通道的逃脱材料，在第三氧化铝基片上印刷加热器，同时进行加热器通孔的填充以及印刷加热器引脚；
4)按从上到下的顺序将多孔及保护层、功能层、扩散层和加热层所对应的基片进行叠层，然后将其压制成整体，采用机械切割将叠层后的陶瓷块切割成芯片生坯；
5)将芯片生坯放入承烧板内，将承烧板放入空气循环炉内进行缓慢排胶，其中，排胶最高温度为600-800℃，将排完胶的芯片生坯放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为1350-1500℃，待冷却后即制备摩托车用片式氧传感器。
8.根据权利要求7所述的摩托车用片式氧传感器的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述氧化锆陶瓷浆料、氧化铝陶瓷浆料和多孔氧化铝陶瓷浆料按以下质量百分比的原料进行配制：
氧化锆陶瓷浆料：将75-92％的氧化锆、3-15％的氧化钇和5-10％的氧化铝配制成无机成分，再加入占无机成分总质量1-10％的分散剂、占无机成分总质量40-60％的有机溶剂、占无机成分总质量5-15％的粘接剂和占无机成分总质量5-15％的增塑剂；球磨后即形成氧化锆陶瓷浆料；
氧化铝陶瓷浆料：将80-97％的氧化铝和3-20％的烧结助剂配制成无机成分，再加入占无机成分总质量1-10％的分散剂、占无机成分总质量40-70％的有机溶剂、占无机成分总质量5-15％的粘接剂和占无机成分总质量5-15％的增塑剂；球磨后即形成氧化铝陶瓷浆料；
多孔氧化铝陶瓷浆料：将70-95％的氧化铝、5-30％的碳粉配制成无机成分，再加入占无机成分总质量1-10％的分散剂、占无机成分总质量60-95％的有机溶剂、占无机成分总质量5-15％的粘接剂和占无机成分总质量5-15％的增塑剂；球磨后即形成多孔氧化铝陶瓷浆料。
9.根据权利要求8所述的摩托车用片式氧传感器的制备方法，其特征在于，所述氧化锆为氧化钇稳定氧化锆，且氧化钇稳定氧化锆中氧化钇的含量为3mo l％-8mo l％。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111521661A (zh) * 2020-05-25 2020-08-11 深圳安培龙科技股份有限公司 一种参考泵电流式氧传感器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101806768A (zh) * 2010-04-16 2010-08-18 常州联德电子有限公司 集成片式氧传感器及其制作方法
CN102288664A (zh) * 2011-07-13 2011-12-21 奇瑞汽车股份有限公司 一种片式氧传感器的制造方法及片式氧传感器
CN102841121A (zh) * 2012-06-25 2012-12-26 郑龙华 宽域型氧传感器芯片及其制造方法
CN103278545A (zh) * 2013-04-25 2013-09-04 苏州禾苏传感器科技有限公司 一种片式宽域氧传感器及其制作方法
CN105044174A (zh) * 2015-07-06 2015-11-11 黄海琴 一种新型极限电流型片式氧传感器
CN106370712A (zh) * 2016-09-28 2017-02-01 成都凯天电子股份有限公司 锆片型片式氧传感器及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101806768A (zh) * 2010-04-16 2010-08-18 常州联德电子有限公司 集成片式氧传感器及其制作方法
CN102288664A (zh) * 2011-07-13 2011-12-21 奇瑞汽车股份有限公司 一种片式氧传感器的制造方法及片式氧传感器
CN102841121A (zh) * 2012-06-25 2012-12-26 郑龙华 宽域型氧传感器芯片及其制造方法
CN103278545A (zh) * 2013-04-25 2013-09-04 苏州禾苏传感器科技有限公司 一种片式宽域氧传感器及其制作方法
CN105044174A (zh) * 2015-07-06 2015-11-11 黄海琴 一种新型极限电流型片式氧传感器
CN106370712A (zh) * 2016-09-28 2017-02-01 成都凯天电子股份有限公司 锆片型片式氧传感器及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111521661A (zh) * 2020-05-25 2020-08-11 深圳安培龙科技股份有限公司 一种参考泵电流式氧传感器

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