专利名称：陶瓷电极氧气传感器及其制备方法
技术领域：
本发明属于汽车用电极氧气传感装置，具体是一种陶瓷电极氧气传感器及其制备方法。
随着全国城市化的高速发展，造成城市大气环境质量不断恶化，而汽车污染就是一个相当主要的因素，汽车的主要污染物有CO、CHn和NO2，在我国传统的尾气处理系统中，只注意了碳和氢的转化，即充分的氧化气氛，而造成了氮的氧化物的污染，这也是二元催化的缺点，在近几年环保问题日益得到重视的情况下，开始应用三元催化器，这就需要对氧气含量的精确控制，氧气传感器就成了不可缺少的部分，在国内外，现在通用的氧气传感器，其电极是铂等贵重金属，成本相当高，并且工艺也比较繁琐。
本发明的目的在于提供一种汽车用陶瓷电极氧气传感器材料，该电极材料制造、使用简单方便，成本低，与固体电解质界面具有良好的复合性能，并且具有良好导电性；本发明同时提供了科学易行的制备方法。
本发明所述的陶瓷电极氧气传感器或称电极材料，含有亚锰酸锶镧，还含有高温玻璃粉，高温玻璃粉占亚锰酸锶镧重量的2～5％。
高温玻璃粉为熔融温度在850℃以上的硅酸金属盐玻璃粉，特别是以硅酸铝为主要成分的玻璃粉，除硅酸铝外，还可以有硅酸钡、硅酸钾、硅酸钠、硅酸钙、硅酸铅等其中的几种，例一硅酸金属盐中钡、钾、铝、钠元素的摩尔比为2.3∶6.4∶7.7∶4.3即可应用。
陶瓷电极氧气传感器的制备方法，科学合理，简单易行，包括配料、混合和烧成，其特征在于(1)主要配料为亚锰酸锶镧和高温玻璃粉，高温玻璃粉占亚锰酸锶镧重量的2～5％，其余为常规杂质；(2)亚锰酸锶镧经高温预烧后再配料。
在制备方法中
电极的制备烧成温度为1200～1400℃。
在本发明中(1)该电极材料阴、阳极通用，制造、使用简单方便。
(2)通过将亚锰酸锶镧进行高温预烧，解决了组分挥发和热膨胀不匹配的问题，改善了与氧化锆等固体电解质界面的结合性能，增强了结合强度。
(3)科学的原料配方，成本低，且改变了原有电极材料的微观结构，形成了理想的界面和网络多孔结构，使其有良好的催化性、导电性、多孔性。
(4)本发明电极延长了工作时间，又降低了成本，使电极陶瓷化这一高新技术走向产业化成为了可能。
目前，还没有成品的亚锰酸锶镧，因此需要同时制备，我们采用了化学沉淀制备法。
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
在实际工艺中，考虑到Mn的挥发性，配制溶液时Mn与La的比例为2.6877∶1,如若溶液配制时原料是Mn(NO3)2和La(NO3)3，则其质量比mMn(NO3)2/mLa(NO3)3=179*269/325=1.48另msr(NO3)2/mLa(NO3)3=211.6*5/325*45=0.07234Sr与La的物质的量的比例为0.1∶0.85，保持不变。
(2)将原料加蒸馏水分别溶解，倒入容器中。
(3)在40℃水浴中，用NH4HCO3沉淀。用量为化学反应理论量，由于的PH值较低，且不稳定，要达到完全沉淀，须用1∶1的氨水即浓度为50％的氨水调至PH值为9左右。
(4)过滤，洗涤1～2次。
(5)干燥。在温度40℃左右2小时。
(6)焙烧。在550℃左右2小时，通氩气等保护气体；在950℃左右2小时，通氢气等还原气体。
通氩气等保护气体。
(7)研磨。至200目筛。
二、亚锰酸锶镧预处理将亚锰酸锶镧在1300℃左右预烧，再粉碎过200目筛制成细粉备用。
三、配料亚锰酸锶镧细粉100克过200目筛的高温玻璃粉3克其中高温玻璃粉的组成为硅酸钾、硅酸钠、硅酸钡、硅酸铝及常规杂质，钡、钾、铝、钠元素的摩尔比为2.3∶6.4∶7.7∶4.3。
四、烧成将配好的料混合均匀，用印刷工艺涂于固体电解质表面，在1350℃温度下密封保护烧成(如容器加盖)，保温4小时后自然冷却得产品。烧成曲线见

图1。
产品经检测，与原有的相比差别非常明显，见图2、图3对比。
图2、未加玻璃粉的复合片形貌图；图3、掺加玻璃粉的复合片形貌图；玻璃粉的掺加量在2～5％内，我们选作了2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％各点的实验，结果均较好。玻璃粉的量太高则影响导电性能，使电阻变大；太低则起不到改善复合结合性能的作用。
权利要求
1.一种陶瓷电极氧气传感器，含有亚锰酸锶镧，其特征在于还含有高温玻璃粉，高温玻璃粉占亚锰酸锶镧重量的2～5％。
2.根据权利要求1所述的陶瓷电极氧气传感器，其特征在于高温玻璃粉为熔融温度在850℃以上的玻璃粉。
3.根据权利要求2所述的陶瓷电极氧气传感器，其特征在于高温玻璃粉为以硅酸铝为主要成分的玻璃粉。
4.一种陶瓷电极氧气传感器的制备方法，包括配料、混合和烧成，其特征在于(1)主要配料为亚锰酸锶镧和高温玻璃粉，高温玻璃粉占亚锰酸锶镧重量的2～5％，其余为常规杂质；(2)亚锰酸锶镧经高温预烧后再配料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于亚锰酸锶镧的预烧温度为1200～1400℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于配料均过200目筛。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于电极的制备烧成温度为1200～1400℃。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于亚锰酸锶镧由化学共沉淀法或溶胶-凝胶法制备。
全文摘要
本发明涉及一种汽车用陶瓷电极氧气传感器,含有亚锰酸锶镧,还含亚锰酸锶镧重量的2～5%的高温玻璃粉,并同时公开了其科学易行的制备方法,该传感器制造、使用简单方便,原料配方科学合理,且采用全陶瓷结构,具有良好的复合结合性能及良好的电性能,替代了铂等贵重金属,降低了成本。
文档编号G01N27/409GK1306207SQ0011082
公开日2001年8月1日 申请日期2000年1月17日 优先权日2000年1月17日
发明者毛红艳 申请人:毛红艳