一種提高氧傳感器中氧化鋯陶瓷的金屬化強度的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高氧傳感器中氧化鋯陶瓷的金屬化強度的方法，其包括如下步驟：首先分別配制金屬化過渡層漿料和金屬化工作層漿料；然后將金屬化過渡層漿料覆蓋在氧化鋯芯片基體表面，形成金屬化過渡層；再將金屬化工作層漿料覆蓋在得到的金屬化過渡層表面，干燥后在1350～1600℃下進行燒結；所述的金屬化過渡層漿料是由貴金屬粉體和氧化鋯粉體分散在粘結劑中制備而得；所述的金屬化工作層漿料是由貴金屬粉體分散在粘結劑中制備而得。本發(fā)明可提高氧化鋯陶瓷的金屬化強度，延長氧傳感器的使用壽命，具有實用性。
【專利說明】一種提高氧傳感器中氧化鋯陶瓷的金屬化強度的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高氧傳感器中氧化鋯陶瓷的金屬化強度的方法。
【背景技術】
[0002]氮氧化物是大氣污染物之一，它不僅會導致光化學煙霧以及酸雨、破壞臭氧層，還會對人類的呼吸系統(tǒng)產生有害影響，出現(xiàn)脫發(fā)、喉嚨發(fā)炎、視力受損、呼吸系統(tǒng)抵抗力下降等癥狀。汽車尾氣排放是氮氧化物的主要來源，因此，氮氧化物減排被列為環(huán)境保護的要求之一，為此，人們已經投入了很大的精力和財力來降低這種氣體的產生并通過制定更為嚴厲的法規(guī)來限制這類氣體的排放。例如美國2000年12月的法規(guī)規(guī)定了 2007年及以后的載重車輛氮氧化物的排放必須在0.20g/bhp ;日本規(guī)定了氮氧化物的排放標準在0.25g/km ；歐洲也規(guī)定了類似的標準；我國在國四標準中也規(guī)定了氮氧化物的排放標準。
[0003]為了減少汽車對氮氧化物的排放量，幾乎所有的汽油車都裝備了三元催化裝置(TWC)，在空氣/燃料化學計量比準確的條件下，TWC對汽車廢氣的排放可以有效控制。而空氣/燃料化學計量比則是通過TWC中的氧化鋯基氧傳感器來控制的。
[0004]目前，氧化鋯基氧傳感器的使用壽命不夠長，主要原因在于電極容易脫落，氧化鋯陶瓷的金屬化強度不夠。

【發(fā)明內容】

[0005]針對現(xiàn)有技術存在的上述問題和缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種提高氧傳感器中氧化鋯陶瓷的金屬化強度的方法，以延長氧化鋯基氧傳感器的使用壽命。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明`目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0007]一種提高氧傳感器中氧化鋯陶瓷的金屬化強度的方法，包括如下步驟:
[0008]a)分別配制金屬化過渡層漿料和金屬化工作層漿料；
[0009]b)將金屬化過渡層漿料覆蓋在氧化鋯芯片基體表面，形成金屬化過渡層；
[0010]c)將金屬化工作層漿料覆蓋在步驟b)得到的金屬化過渡層表面，干燥后在1350~1600°C下進行燒結；
[0011]其中，所述的金屬化過渡層漿料是由貴金屬粉體和氧化鋯粉體分散在粘結劑中制備而得；所述的金屬化工作層漿料是由貴金屬粉體分散在粘結劑中制備而得。
[0012]作為優(yōu)選方案，所述的氧化鋯粉體的粒徑為30~lOOnm，所述的貴金屬粉體的粒徑< 15 u m。
[0013]作為優(yōu)選方案，所述的金屬化過渡層漿料中，氧化鋯粉體與貴金屬粉體的質量比為1:0.1~1:9，氧化鋯粉體與貴金屬粉體的總質量與粘結劑的質量之比為1:0.2~1:2。
[0014]作為優(yōu)選方案，所述的金屬化工作層漿料中，貴金屬粉體與粘結劑的質量比為1:0.2 ~1:2。
[0015]作為進一步優(yōu)選方案，所述的貴金屬選自金、銀、釕、銠、鈀、銥和鉬中的一種。
[0016]作為優(yōu)選方案，所述的粘結劑由有機溶劑、添加劑和增塑劑按質量比為1: (0.03 ~0.2): (0.03 ~0.2)混合而成。
[0017]作為進一步優(yōu)選方案，所述的有機溶劑為松油醇，所述的添加劑為乙基纖維素或聚乙烯醇縮丁醛，所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、檸檬酸三丁酯或聚乙二醇。
[0018]作為優(yōu)選方案，所述的覆蓋方法為絲網印刷、噴涂、涂覆或浸潰。
[0019]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過在貴金屬和氧化鋯基片之間增加一個由貴金屬與氧化鋯的混合物形成的過渡層，從而解決了因氧化鋯與貴金屬間的熱膨脹系數差異較大導致的金屬化強度不夠的問題，大大提高了氧化鋯陶瓷的金屬化強度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實施例制備的氧傳感器中氧化鋯陶瓷的表面形貌圖(SEM照片)。【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的保護范圍。
[0022]實施例1
[0023]一、將粒徑為30~IOOnm的氧化鋯粉體和粒徑≤15iim的鉬粉體按1:0.1~1:9的質量比混合后，分散在由松油醇與乙基纖維素和鄰苯二甲酸二丁酯按1: (0.03~
0.2): (0.03~0.2)的質量比混合而成的粘結劑中，控制氧化鋯粉體與鉬粉體的總質量與粘結劑的質量之比為1:0.5，制得金屬化過渡層漿料；
[0024]二、將粒徑≤15um的鉬粉體和前述的粘結劑按1:0.5的質量比混合后，制得金屬化工作層漿料；
[0025]三、將金屬化過渡層漿料采用絲網印刷方法涂覆在氧化鋯芯片基體表面，在70°C下干燥20h，形成金屬化過渡層；將金屬化工作層漿料采用絲網印刷方法覆蓋在金屬化過渡層表面，在70°C下干燥20h后，于1500°C下燒結2h,形成金屬化工作層。
[0026]本實施例制備的氧化鋯陶瓷的表面形貌如圖1所示，由圖1可見:所得氧化鋯陶瓷具有很好的多孔性，用拉拔的方法檢測得知其金屬化強度為50MPa。
[0027]綜上實驗可見:本發(fā)明通過在貴金屬和氧化鋯基片之間增加一個由貴金屬與氧化鋯的混合物形成的過渡層，從而解決了因氧化鋯與貴金屬間的熱膨脹系數差異較大導致的金屬化強度不夠的問題，大大提高了氧化鋯陶瓷的金屬化強度。
[0028]最后有必要在此說明的是:以上實施例只用于對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細地說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領域的技術人員根據本發(fā)明的上述內容作出的一些非本質的改進和調整均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種提高氧傳感器中氧化鋯陶瓷的金屬化強度的方法，其特征在于，包括如下步驟: a)分別配制金屬化過渡層漿料和金屬化工作層漿料； b)將金屬化過渡層漿料覆蓋在氧化鋯芯片基體表面，形成金屬化過渡層； c)將金屬化工作層漿料覆蓋在步驟b)得到的金屬化過渡層表面，干燥后在1350~1600°C下進行燒結； 其中，所述的金屬化過渡層漿料是由貴金屬粉體和氧化鋯粉體分散在粘結劑中制備而得；所述的金屬化工作層漿料是由貴金屬粉體分散在粘結劑中制備而得。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述的氧化鋯粉體的粒徑為30~lOOnm，所述的貴金屬粉體的粒徑< 15iim。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述的金屬化過渡層漿料中，氧化鋯粉體與貴金屬粉體的質量比為1:0.1~1:9，氧化鋯粉體與貴金屬粉體的總質量與粘結劑的質量之比為1:0.2~1:2。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述的金屬化工作層漿料中，貴金屬粉體與粘結劑的質量比為1:0.2~1:2。
5.如權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于:所述的貴金屬選自金、銀、釕、銠、鈀、銥和鉬中的一種。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述的粘結劑由有機溶劑、添加劑和增塑劑按質量比為I: (0.03~0.2): (0.03~0.2)混合而成。`
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于:所述的有機溶劑為松油醇，所述的添加劑為乙基纖維素或聚乙烯醇縮丁醛，所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、檸檬酸三丁酯或聚乙二醇。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述的覆蓋方法為絲網印刷、噴涂、涂覆或浸潰。
【文檔編號】C04B41/88GK103755390SQ201410025562
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權日:2014年1月20日
【發(fā)明者】馮濤, 蔣丹宇, 徐兵, 徐權, 夏金峰, 粘洪強, 黃德信, 徐海芳 申請人:中國科學院上海硅酸鹽研究所