[发明专利]氧传感器电极浆料和氧传感器传感层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧传感器电极浆料及其制备方法，以及使用该电极浆料制备氧传感器传感层的方法及由该方法制得的氧传感器传感层。

背景技术

在汽车发动机三元控制系统中，电子控制供油单元、氧传感器、三元催化是控制系统的核心。现代发动机电喷系统中，使用最多的氧传感器是检测理论空燃比型氧传感器，它主要是保持发动机在理论空燃比附近工作，使三元催化处于最佳工作区间。目前广泛使用的氧传感器是浓差型氧化锆氧传感器，主要采用管式和片式结构，其中片式氧传感器由于响应时间短，成为广泛应用的新一代氧传感器产品。

片式氧传感器传感层主要是在氧化锆基片上涂覆电极浆料并共同烧结而制成。但是，由于氧化锆陶瓷的烧结温度很高，在1400℃以上，在此温度下现有的电极浆料的性能并不能达到要求，在共烧结后，得到的氧传感器的传感层的导电性的稳定性较低，共烧后形成的涂层与氧化锆基片的结合力较差且电阻较大，导致最终的氧传感器传感层的催化性能不佳。

如CN101168472A公开了一种无铅铂电极浆料及其制备方法，其中，该电极浆料含有无铅玻璃粘结剂(无机粘结剂)、有机粘结剂、金属氧化物和铂金属粉末。该电极浆料同样存在上述缺点，即共烧后形成的涂层与氧化锆基片的结合力较差且电阻较大。

因此，开发一种新的氧传感器电极的电极浆料是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是克服现有的氧传感器电极浆料的性能达不到要求，从而导致共烧后形成的涂层与氧化锆基片的结合力较差且电阻较大的问题，提供一种具有优良性能的氧传感器电极浆料，使共烧后形成的涂层与氧化锆基片的结合力较强且电阻较小，从而使最终的氧传感器传感层具有优良的催化性能。

本发明提供了一种氧传感器电极浆料，该电极浆料含有无机粘结剂、有机粘结剂和铂金属粉末，其中，该电极浆料还含有稀土金属粉末和/或稀土金属氧化物粉末。

本发明还提供了所述电极浆料的制备方法，其中，该方法包括将一种原料混合物混合均匀，之后进行研磨，所述原料混合物含有无机粘结剂、有机粘结剂、铂金属粉末和稀土金属粉末和/或稀土金属氧化物粉末。

本发明还提供了一种氧传感器传感层的制备方法，其中，该方法包括在氧化锆基片的两侧表面上涂覆本发明提供的电极浆料，之后共烧。

本发明还提供了一种氧传感器传感层，其中，该传感层是通过本发明提供的氧传感器传感层的制备方法制备得到的。

本发明提供的电极浆料在高温下的烧结性能显著地提高，使共烧后形成的涂层与氧化锆基片的结合力较强且电阻较小，从而使最终的氧传感器传感层具有优良的催化性能。此外，由于本发明提供的电极浆料能够在空气气氛下进行共烧，大大地降低了工业生产的工艺要求，从而提高了生产效率；并且由于稀土金属粉末和/或稀土金属氧化物的加入也能够降低电极浆料中铂金属粉末的用量，也降低了生产成本。

具体实施方式

本发明提供了一种氧传感器电极浆料，该电极浆料含有无机粘结剂、有机粘结剂和铂金属粉末，其中，该电极浆料还含有稀土金属粉末和/或稀土金属氧化物粉末。

本发明的发明人对氧传感器电极浆料进行深入的研究，发现在电极浆料中引入稀土金属粉末和/或稀土金属氧化物粉末，能够显著地提高电极浆料的性能，使共烧后形成的涂层与氧化锆基片的结合力较强且电阻较小，从而使最终的氧传感器传感层具有优良的催化性能。此外，由于稀土金属粉末和/或稀土金属氧化物的加入也能够降低电极浆料中铂金属粉末的用量，大大地降低了生产成本。

所述稀土金属粉末和/或稀土金属氧化物粉末可以为各种能够实现上述效果的稀土金属粉末和/或稀土金属氧化物粉末，优选情况下，所述稀土金属粉末可以为金属铈粉末、金属镧粉末和金属镨粉末中的一种或几种，所述稀土金属氧化物粉末可以为氧化铈粉末、氧化镧粉末和氧化镨粉末中的一种或几种，所述稀土金属粉末和/或稀土氧化物粉末的平均粒子直径可以在很大范围内改变，优选为0.1-2μm。

本发明中，所述电极浆料中各组分的含量可以在很大范围内改变，优选情况下，相对于100重量份的铂金属粉末，所述无机粘结剂的含量可以为1-10重量份，所述有机粘结剂的含量可以为20-40重量份，所述稀土金属粉末和/或稀土金属氧化物粉末的含量可以为5-20重量份。进一步优选为，相对于100重量份的铂金属粉末，所述无机粘结剂的含量可以为2-5重量份，所述有机粘结剂的含量为25-35重量份，所述稀土金属粉末和/或稀土金属氧化物粉末的含量可以为10-15重量份。