一種氮氧傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，設(shè)及一種氮氧傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著機動車數(shù)量的增加，汽車排放的尾氣已經(jīng)成為主要的大氣污染物，其中氮氧 化物的污染尤為嚴重。伴隨著越來越嚴格的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺，需要對汽車尾氣中 的氮氧化物排放進行實時檢測，而氮氧傳感器是該檢測系統(tǒng)中的核屯、部件之一。
[0003] 傳統(tǒng)的氮氧傳感器為片狀結(jié)構(gòu)，采用多層氧化錯陶瓷片疊合而成，由功能層與加 熱層組合而成，功能層主要完成一系列的電化學(xué)及催化分解反應(yīng)，W實現(xiàn)對NOx氣體的測 量；加熱層主要給氮氧傳感器加熱，使之達到功能層電化學(xué)及催化反應(yīng)所需的溫度。傳統(tǒng)的 的氮氧傳感器的電極采用對氮氧化合物幾乎無催化活性的金屬材料Au。氮氧傳感器巧片在 正常工作過程中，加熱層的加熱電極溫度高達l〇〇〇°C，十分接近Au的烙點1064°C，影響氮 氧傳感器的加熱效果，因此采用傳統(tǒng)的Au做為電極，效果并不理想。
[0004] 傳統(tǒng)的氮氧傳感器其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中含有多個腔室，制造工藝復(fù)雜，且減少了腔室周 圍的兩個氧化錯陶瓷片的接觸面積，降低了腔室所在的氮氧傳感器頭部的結(jié)構(gòu)強度。
[0005] 傳統(tǒng)的氮氧傳感器的內(nèi)部電極多采用長方形結(jié)構(gòu)，在加工過程中氮氧傳感器內(nèi)部 電極附近的尖角處容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，那么氮氧傳感器在工作過程中，其內(nèi)部電極 附近的尖角處極其容易出現(xiàn)開裂等問題，大大降低了氮氧傳感器的使用壽命。
[0006] 傳統(tǒng)的氮氧傳感器的測量電極對NOx的分解較緩慢，因此氮氧傳感器內(nèi)外的NOx 濃度差并不是十分大，NOx從外部擴散進還原腔室的速度較為緩慢，則NOx分解產(chǎn)生的電流 較小，靈敏度不高。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種氮氧傳感器，旨在解決現(xiàn) 有技術(shù)中的由于傳統(tǒng)氮氧傳感器內(nèi)部腔室結(jié)構(gòu)和測量電極與加熱電極的材料和形狀，導(dǎo)致 氮氧傳感器制造工藝復(fù)雜，頭部強度較低，電極附近出易現(xiàn)開裂，加熱電極加熱效果欠佳， 靈敏度不高的技術(shù)問題。
[000引本實用新型提供了一種氮氧傳感器，包括從上到下依次疊壓的第一層基片、第二 層基片、第=層基片、第四層基片、第五層基片、第六層基片、第走層基片、第八層基片和第 九層基片；所述第一層基片的上表面設(shè)置有圓環(huán)形的主電極，且所述第一層基片中包含有 第一擴散障層，汽車尾氣通過所述第一擴散障層進入氮氧傳感器；所述第二層基片內(nèi)設(shè)有 圓柱體形的定氧腔室，所述定氧腔室內(nèi)設(shè)有圓環(huán)形定氧電極；所述第=層基片中包含有第 二擴散障層；所述第四層基片中包含有圓柱體形的還原腔室，所述還原腔室內(nèi)設(shè)有比較電 極和測量電極；所述第五層基片中包含圓柱體形的參考腔室，所述參考腔室是與大氣相連 的參考氣體通道，所述參考腔室內(nèi)設(shè)有參考電極；所述第走層基片和所述第八層基片之間 設(shè)置有加熱電極。
[0009] 更進一步地，所述主電極的材料為對M)x化合物無催化作用的金屬陶瓷。
[0010] 更進一步地，所述金屬陶瓷由Pt、YSZ(氧化錠穩(wěn)定氧化錯）組成。
[0011] 更進一步地，所述第一擴散障層的材料為氧化侶和石墨的混合，且兩者之間具有 一定的孔隙率。
[0012] 更進一步地，所述加熱電極的材料為銷。
[0013] 更進一步地，所述測量電極的材料為由NiOXuO和YSZ構(gòu)成的復(fù)合材料，所述復(fù)合 材料中YSZ的體積百分比為5%~30%Vol，化0的體積百分比為7%~38%Vol。
[0014] 更進一步地，在所述測量電極上附著有一覆蓋層，所述覆蓋層的材料為含Mn元素 0%~10%Vol的晶尖石。
[0015] 本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)W下技術(shù)效果；（1)在結(jié)構(gòu)上本實用新型的氮氧傳感器內(nèi)部 一共只有3個腔室，相比較傳統(tǒng)的氮氧傳感器的5個腔室，減少2個腔室。由于腔室所占 空間的減少，該樣就增大了腔室周圍的氧化錯陶瓷基片之間的接觸面積，提高了腔室所在 的氮氧傳感器頭部的結(jié)構(gòu)強度。此外本實用新型也簡化了氮氧傳感器的結(jié)構(gòu)，從而使得整 個氮氧傳感器的制作工藝變得更為簡單，易于生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。（2)本實用新型中，氮 氧傳感器的定氧腔室和測量腔室均為圓柱體，主電極、測量電極、比較電極均為圓環(huán)形。相 比于傳統(tǒng)的氮氧傳感器的長方體腔室和長方形電極，本實用新型內(nèi)部的尖角都采用圓弧過 度，明顯降低了傳感器內(nèi)部的應(yīng)力集中，大大減少了其內(nèi)部開裂的可能性，從而提高其使用 壽命。（3)本實用新型中，加熱電極為金屬銷，銷的烙點為1772°C，遠高于加熱溫度1000°C， 相比較于W金屬金為電極，并不會出現(xiàn)在加熱過程中硬度下降、揮發(fā)等問題，其加熱效果良 好。（4)本實用新型中，測量電極由NiO、化0和YSZ的復(fù)合材料制成。復(fù)合材料中YSZ的 體積百分比為5%~30%Vol，化0的體積百分比為7%~38%Vol。測量電極上有一覆蓋 層，覆蓋層的材料為含Mn元素0%~10%Vol的晶尖石。相比于傳統(tǒng)的氮氧傳感器測量電 極材料，本材料可W提高NOx在測量電極上的分解速度，從而使得還原腔室的NOx的濃度更 低，加速定氧腔室的NOx擴散進還原腔室，進而加速氮氧傳感器外部的NOx擴散進定氧腔 室。由于擴散加快，則由NOx分解產(chǎn)生的電流增大，進而增加NOx測量的靈敏度。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本實用新型實施例提供的氮氧傳感器的剖面視圖。
[0017] 圖2是本實用新型實施例提供的氮氧傳感器的=維結(jié)構(gòu)視圖。
[0018] 圖3是本實用新型實施例提供的氮氧傳感器原理圖。
【具體實施方式】
[0019] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0020] 本實用新型提供的氮氧傳感器可W測量尾氣中NOx的含量，適用于汽車尾氣氮氧 化物氣體的測量。圖1示出了本實用新型實施例提供的氮氧傳感器的剖面視圖，為了便于 說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分，詳述如下；本實用新型提供的氮氧傳感器 由氧化錯陶瓷基片層疊構(gòu)成，包括第一層基片、第二層基片、第=層基片、第四層基片、第五 層基片、第六層基片、第走層基片、第八層基片和第九層基片從上到下依次疊壓。第一層基 片上表面上設(shè)有圓環(huán)形主電極1，第一層基片中包含有第一擴散障層2,汽車尾氣通過此擴 散障層2進入氮氧傳感器；第二層基片內(nèi)設(shè)有一定氧腔室4,定氧腔室4內(nèi)設(shè)有圓環(huán)形定氧 電極3 ;第S層基片中包含有第二擴散障層5 ;第四層基片中包含有還原腔室7,還原腔室7 內(nèi)設(shè)有比較電極6和測量電極8 ;第五層基片中包含參考腔室10,參考腔室10是與大氣相 連的參考氣體通道，參考腔室10內(nèi)設(shè)有參考電極；第走層和第八層基片之間包含有加熱電 極。
[0021] 在本實用新型實施例中，主電極1和比較電極6的材料都可W為對NOx化合物無 催化作用的金屬陶瓷，主要是由Pt、YSZ(氧化錠穩(wěn)定氧化錯）組成，主電極1外表面覆蓋了 一層保護層，保護層的材料可W是氧化侶。
[0022] 在本實用新型實施例中，擴散障層（2、5)的材料可W是有一定孔隙率的氧化侶。
[0023] 在本實用新型實施例中，測量電極的材料可W是銷錠和YSZ(氧化錠穩(wěn)定氧化 錯），對汽車尾氣中的氮氧化合物敏感。
[0024] 作為本實用新型的一個實施例，加熱層上、下表面均覆蓋有絕緣層。加熱電極材 料可W是銷。
[0025] 作為本實用新型的一個實施例，絕緣層的材料可W是致密的氧化侶。
[0026] 采用本實用新型提供的氮氧傳感器可W測量尾氣中NOx含量，具體為：
[0027] (1)通過所述加熱電極對氮氧傳感器進行加熱，使得氮氧傳感器的各個腔室中的 氧氣W氧離子的形式從各個腔室內(nèi)部累出；當(dāng)待測氣體通過第一擴散障層進入定氧腔室 時，通過在主電極和定氧電極之間施加主累電壓，使得定氧腔室中的氧氣W氧離子的形式 累出；