CN113252845B - 用于传感元件密封的密封件及其制造方法、气体传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于传感元件密封的密封件及其制造方法、气体传感器，所述用于传感元件密封的密封件制造方法包括：分别对六方相氮化硼粉和低温玻璃粉进行干燥处理；按重量占比均匀混合所述六方相氮化硼粉和所述低温玻璃粉，其中，所述低温玻璃粉占比2～30％，余量为所述六方相氮化硼粉；加入干压模具，干压成型后脱模。本发明技术方案降低了生产过程中的能量损耗和物料消耗，既环保又经济。

Description

用于传感元件密封的密封件及其制造方法、气体传感器
技术领域
本发明涉及内燃机用电气零件，具体涉及一种用于传感元件密封的密封件及其制造方法、气体传感器。
背景技术
气体传感器，如氧传感器是发动机管理系统中的重要部件，其安装在内燃机的排气系统中，用于感知废气中氧气的浓度，实现对污染物的排放控制。当前气体传感器使用以下结构进行内部密封，其结构包括不锈钢金属壳体、传感元件、滑石粉片、氮化硼片(由氮化硼和少量氧化硼成分组成)，其中氮化硼片为核心零件，用于对传感元件进行密封。
当前用于气体传感器传感元件密封的密封件制造流程如下：先将六方相氮化硼与氧化硼的原材料混合，再经过高温高压环境下制得大块状致密氮化硼(BN)陶瓷，再利用CNC(Computer numerical control计算机数字控制)机从大块氮化硼(BN)陶瓷上雕刻出所需形状的氮化硼(BN)片，由于生产过程中需要在高温高压环境下进行，需要大量的能量，且从大块的氮化硼(BN)陶瓷上雕刻出所需形状的氮化硼(BN)片会造成过多的物料消耗，因此当前的用于气体传感器传感元件密封的密封件制造方法在生产过程中能量损耗和物料消耗较多，既不环保也不经济。
因此，有必要提出一种新的用于传感元件密封的密封件制造方法，以降低生产过程中的能量损耗和物料消耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于传感元件密封的密封件及其制造方法、气体传感器，以降低生产过程中的能量损耗和物料消耗。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于传感元件密封的密封件制造方法，包括：
S1：分别对六方相氮化硼粉和低温玻璃粉进行干燥处理；
S2：按重量占比均匀混合所述六方相氮化硼粉和所述低温玻璃粉，其中，所述低温玻璃粉占比2％～30％，余量为所述六方相氮化硼粉；
S3：加入干压模具，干压成型后脱模。
可选的，所述S1之前还包括对所述低温玻璃粉进行筛选处理，选取180～2000目粉体备用。
可选的，所述S2与所述S3之间包括：
对所述六方相氮化硼粉和所述低温玻璃粉混合后的粉体进行造粒处理，形成造粒粉；
对所述造粒粉进行筛分，选取40～2000目粒度的粉料用于干压成型。
可选的，所述造粒处理可采用破碎造粒法、喷雾造粒法。
可选的，所述低温玻璃粉包括的成分包括：B2O3、SiO2、MgO。
可选的，所述低温玻璃粉中成分的重量占比：B2O3占比30％～65％，SiO2重量占比20～40％，MgO重量占比10％～20％。
可选的，所述S2中所述低温玻璃粉重量占比为3％～15％。
可选的，所述S1中所述干燥处理的温度为100～120℃。
可选的，所述S3中，压制压力为5KN～35KN。
可选的，所述S2中混合方法包括干法混合、湿法混合、凝胶法混合。
本发明还一种用于传感元件密封的密封件，采用本发明提供的所述用于传感元件密封的密封件制造方法制成。
本发明还一种气体传感器，包括本发明提供的所述用于传感元件密封的密封件。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明提供的用于传感元件密封的密封件制造方法，通过将六方相氮化硼粉和低温玻璃粉混合，再通过干压成型的方法制造所述用于传感元件密封的密封件，降低了生产过程中的能量损耗和物料消耗。
本发明提供的用于传感元件密封的密封件，通过本发明提供的所述用于传感元件密封的密封件制造方法制成，在生产过程中降低了能量损耗和物料消耗。
本发明提供的气体传感器，由于具有本发明提供的用于传感元件密封的密封件，降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明一实施例的用于传感元件密封的密封件制造方法的流程图；
图2是本发明一实施例的用于传感元件密封的密封件的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1～2对本发明提出的用于传感元件密封的密封件及其制造方法、气体传感器作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明一实施例提供一种用于传感元件密封的密封件制造方法，参阅图1，图1是本发明一实施例的用于传感元件密封的密封件制造方法的流程图，所述用于传感元件密封的密封件制造方法包括：
步骤S1：分别对六方相氮化硼粉和低温玻璃粉进行干燥处理；
步骤S2：按重量占比均匀混合所述六方相氮化硼粉和所述低温玻璃粉，其中，所述低温玻璃粉占比2～30％，余量为所述六方相氮化硼粉；
步骤S3：加入干压模具，干压成型后脱模。
下面更为详细地介绍本实施例提供的用于传感元件密封的密封件制造方法。
首先，按照步骤S1，分别对六方相氮化硼粉和低温玻璃粉进行干燥处理，优选处理温度为100～120摄氏度；所述低温玻璃粉是一种先进封接材料，具有较低的熔化温度和封接温度，良好的耐热性和化学稳定性，较高的机械强度。本实施例采用的所述低温玻璃粉的成分包括：B2O3、SiO2、MgO，还可以包括：BaO、P2O5、Li2O、ZnO、K2O、Na2O等，其玻璃化转变温度约300～400℃，其中B2O3的质量占比30％～65％，SiO2的质量占比为20～40％，MgO的质量占比为10～20％。
进一步地，在所述干燥处理之前，筛选所述低温玻璃粉，通过筛选，选取180～2000目的所述低温玻璃粉粉体备用。
所述六方相氮化硼粉作为原材料，六方相氮化硼为氮化硼晶体中的一种，所述六方相氮化硼粉具有优异的耐高温、抗热震、高温热稳定性、耐腐蚀和易切削加工等综合特性，本实施例中，所述六方相氮化硼粉作为密封片制造的主要材料。
然后，按照步骤S2，均匀混合所述六方相氮化硼粉和所述低温玻璃粉，其中，所述低温玻璃粉重量占比为2～30％，余量为所述六方相氮化硼粉，其中，混合方法包括：干法混合、湿法混合以及凝胶法混合；
优选地，所述低温玻璃粉的重量占比为3～15％；具体地，按以下重量份的组成称取所述六方相氮化硼粉原料以及所述低温玻璃粉原料：低温玻璃粉3～15份，六方相氮化硼粉85～97份，所述干法混合将经过干燥处理的所述六方相氮化硼粉和所述低温玻璃粉加入到球磨机中，进行球磨干混，得到混合物料；或者以大量水作为分散介质，将所述六方相氮化硼粉和所述低温玻璃粉进行湿法混合，得到混合物料，优先采用加入蒸馏水，湿法混合的设备为捏合机或混合机，例如可以选择卧式捏合机、立式捏合机、螺带混合机或声共振混合机；或者以以少量水和聚乙二醇作为分散介质，将所述六方相氮化硼粉和所述低温玻璃粉进行凝胶法混合。
另外地，除干法混合外，采用湿法混合以及凝胶法混合，均需要将分散介质去除，例如采用水作为分散介质的湿法混合，得到所述混合物料后需要对所述混合物料再次进行干燥处理；采用凝胶法混合后，需要去除所述水和聚乙二醇。需要说明的是，本实施例中用到的所述干法混合、湿法混合以及凝胶法混合均为现有技术，属于本领域的常规技术手段，且除了本实施例中提到的混合方法，在其他实施例中还可以采用其他的混合方法。
最后，按照步骤S3，将混合均匀的且干燥的所述低温玻璃粉与所述六方相氮化硼粉加入干压模具，一般称量0.4g～1g的造粒粉，需要说明的是，称取的所述造粒粉的重量根据实际情况决定，借助压力机，可采用单向加压、双向加压、四向加压等压制方式，压制压力为5KN～35KN，干压成型后脱模，成型后的所述用于气体传感元件密封的密封件如图2所示，需要说明的是，产品的规格并不做限制，视实际安装需要可进行尺寸调整。
优选地，在步骤S3之前，可以对所述六方相氮化硼粉和所述低温玻璃粉混合后的粉体进行造粒处理，以提高粉体的堆积密度和流动性，便于后续干压成型，形成造粒粉，所述造粒方法包括破碎造粒法和喷雾造粒法。
具体地，所述喷雾造粒法，首先将所述混合物料添加分散介质形成浆料，再借助喷雾干燥机将混合分散后的浆料进行气化造粒，得到流动性良好的干燥的球形混合粉末。
需要说明的是，本实施例中用到的所述喷雾造粒法及所述破碎造粒法均为现有技术，属于本领域的常规技术手段，且除了本实施例中提到的造粒方法，在其他实施例中还可以采用其他的造粒方法。
优选地，还包括对所述造粒粉进行筛分，选取40～2000目粒度的粉料用于干压成型。
本实施例的用于传感元件密封的密封件制造方法，由于采用了所述六方相氮化硼粉和所述低温玻璃粉混合形成混合粉料，再通过压制成型制得，相较于现有技术，利用氮化硼和氧化硼混合后的原材料在1800℃、20MPa的条件下热压烧结制成大块的氮化硼(BN)陶瓷，再利用CNC机从大块的氮化硼(BN)陶瓷上雕刻出所需的用于传感元件密封的密封件，本实施例在生产过程中的能量损耗和物料消耗得到了降低，既环保又经济，且干压成型的制造方式生产效率高、人工少、废品率低，适合大批量工业化生产。
综上所述，本发明提供的用于传感元件密封的密封件制造方法，包括：分别对六方相氮化硼粉和低温玻璃粉进行干燥处理；按重量占比均匀混合所述六方相氮化硼粉和所述低温玻璃粉，其中，所述低温玻璃粉占比2～30％，余量为所述六方相氮化硼粉；加入干压模具，干压成型后脱模。本发明的用于传感元件密封的密封件制造方法降低了生产过程中的能量损耗和物料消耗，既环保又经济。
本发明一实施例提供一种用于传感元件密封的密封件，由本发明提供的用于传感元件密封的密封件制造方法制造而成，具有更优异的的密封性能，因为所述用于传感元件密封的密封件安装于一气体传感器内部后，在实际应用的场景中，经过压实和烧结，能够完全填充气体传感器壳体的内部截面，形成结构致密的密封区域，起到阻隔气体和水分的作用，且本实施例提供的用于传感元件密封的密封件制造成本更低。
本发明一实施例提供一种气体传感器，具有本发明提供的用于传感元件密封的密封件，本发明提供的用于传感元件密封的密封件具有更优异的的密封性能，安装于一气体传感器内部后，经过压实和烧结，能够完全填充气体传感器壳体的内部截面，形成结构致密的密封区域，起到阻隔气体和水分的作用。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于传感元件密封的密封件制造方法，其特征在于，包括：
S1：分别对六方相氮化硼粉和低温玻璃粉进行干燥处理；
S2：以水为分散介质，按重量占比均匀混合所述六方相氮化硼粉和所述低温玻璃粉，其中，所述低温玻璃粉占比2％～30％，余量为所述六方相氮化硼粉，所述低温玻璃粉包括B2O3、SiO2和MgO，所述低温玻璃粉中各成分的重量占比为，B2O3占比30％～65％，SiO2重量占比20～40％，MgO重量占比10～20％，并且所述低温玻璃粉的玻璃化转变温度为300-400℃；
S3：加入干压模具，干压成型后脱模。
2.如权利要求1所述的用于传感元件密封的密封件制造方法，其特征在于，所述S1之前还包括对所述低温玻璃粉进行筛选处理，选取180～2000目粉体备用。
3.如权利要求1所述的用于传感元件密封的密封件制造方法，其特征在于，所述S2与所述S3之间包括：
对所述六方相氮化硼粉和所述低温玻璃粉混合后的粉体进行造粒处理，形成造粒粉；
对所述造粒粉进行筛分，选取40～2000目粒度的粉料用于干压成型。
4.如权利要求3所述的用于传感器元件密封的密封件制造方法，其特征在于，所述造粒处理可采用破碎造粒法、喷雾造粒法。
5.如权利要求1所述的用于传感元件密封的密封件制造方法，其特征在于，所述S2中所述低温玻璃粉重量占比为3％～15％。
6.如权利要求1所述的用于传感元件密封的密封件制造方法，其特征在于，所述S1中所述干燥处理的温度为100～120℃。
7.如权利要求1所述的用于传感元件密封的密封件制造方法，其特征在于，所述S3中，压制压力为5KN～35KN。
8.一种用于传感元件密封的密封件，其特征在于，采用如权利要求1～7中任一项所述的用于传感元件密封的密封件制造方法制成。
9.一种气体传感器，其特征在于，包括权利要求8所述的用于传感元件密封的密封件。
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