[发明专利]一种流延浆料及使用该流延浆料制备NOx传感器用的氧化锆基片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车NOx传感器开发领域，特别涉及针对于NOx传感器的材料，尤其涉及一种流延浆料及使用该流延浆料制备NOx传感器用的氧化锆基片的方法。 

背景技术

当今汽车行业迅速发展，环境污染问题日益严重，人们的环保意识及对生存环境的质量要求日益提高，故对于汽车尾气排放的标准也随之愈加严格。随着我国国四排放标准的推进，针对汽车尾气中颗粒物(PM2.5)及NOx气体的排放的标准越来越严，一般的汽车氧传感器已经不能满足排放标准，故需要专门的NOx传感器对汽车尾气中的NOx气体进行精确检测，进而将信号传递给汽车ECU，然后指导SCR系统对汽车尾气进行处理，进而降低NOx气体的排放。在制备NOx传感器时，综合性能良好的关键灵敏部件—氧化锆基片是整个传感器的基础，开发研究性能良好的氧化锆基片是非常重要的。 

目前应用最多的NOx传感器的结构如图1所示，是由六层氧化锆基片1～6叠加组成，它包括有两个气体室，一个参比气体通道，一个加热体，三个阻挡缓冲层，3个氧泵电池，3个能斯特电池。 

第一气体室里有一个氧泵电池和一个能斯特电池，尾气通过第一、二阻挡缓冲层进入第一气体室，在第一气体室由能斯特电池反馈控制第一氧泵电池工作，使得第一气体室的氧气浓度低于50ppm，发生以下反应： 

具有很低氧气浓度的尾气再经过第三阻挡缓冲层进入第二气体室，在第二气体室内，有2个氧泵电池和2个能斯特电池，其中一个氧泵电池是辅助泵氧电池，进一步使第二室的氧气浓度降低，至6*10-3ppm左右，第二个氧泵电池就是NOx传感器的测试电池，由于第二室的氧气不断被泵走，使得NO和O2的平衡被打破，发生以下反应： 

在第二气体室的测量电极附近，分解的氧气不断被泵出，这样就会产生一个泵氧电流， 即Ip2，这个电流也就相对应于NOx气体的浓度。 

而且为了获得精确度高的测试结果，对氧化锆基片的各项性能的要求更高，要求的电导率也更高，故开发研制出一种适用于NOx传感器要求的氧化锆基片是非常重要的。 

目前，制备氧化锆基片的方法一般采用流延成型法，因为此方法操作简单，易于工业化，应用广泛，但是很多都是采用流延成较薄(20-70μm)的素坯片，然后再进行叠压成所需厚度的素坯基片的方法制备，这样不仅工艺复杂，效率低，基片也容易分层。 

所以一种工艺简单，效率高，能够一次流延出所需厚度的流延片且流延片的表面平整，各项性能满足NOx传感器的使用要求的流延浆料是十分具有实用价值的。 

发明内容：

本发明的一个目的是为了解决上述问题，提供一种能够用于制备NOx传感器用的氧化锆基片、可以形成表面状况较好的厚度为0.15～0.5mm的、适用于六层结构的NOx传感器的流延片、满足传感器使用要求的流延浆料。 

本发明提供的用于制备NOx传感器用的氧化锆基片的流延浆料，具有以下特征，包括以下成分： 

陶瓷粉体、溶剂、粘结剂、分散剂、增塑剂，所述的这些成分的质量比为100:60～75:8～20:1～8:5～10。 

较佳地，所述的陶瓷粉体为为掺杂氧化钇摩尔分数为4～8％的氧化锆粉体，所述的氧化锆粉体的平均粒度为0.1～1.5μm，比表面积为7～9m²/g，纯度为99％以上。 

更佳地，所述的流延浆料中氧化锆的固含量为70％～85％，最佳地为75％～80％。 

较佳地，所述的溶剂为丁酮与无水乙醇的混合物，所述的丁酮与所述的无水乙醇的质量比为0.5～1。 

较佳地，所述的分散剂为三乙醇胺。 

较佳地，所述的粘结剂为乙基纤维素和聚乙烯醇缩丁醛的混合物，聚乙烯醇缩丁醛与乙基纤维素的质量比为5～10。较佳地，所述的增塑剂为聚乙二醇与邻苯二甲酸二丁酯共沸混合物，所述的聚乙二醇与所述的邻苯二甲酸二丁酯的质量比为1:1。 

本发明的有益效果具体在于：本发明流延浆料调整中氧化锆粉体的固含量、粘度等特征，还对浆料中的氧化锆粉体、分散剂、溶剂、粘结剂、塑化剂的用量比例进行调整，结合流延机参数的配合，获得一种可以制备出可以适用于六层结构NOx传感器(如图1所示)的厚度为0.15～0.5mm的流延片的浆料，能够一次流延出所需厚度的流延片且流延片的表面平整， 各项性能满足NOx传感器的使用要求，经过排胶烧结后综合性能良好的氧化锆基片，使用工艺简单。