我國(guó)平板式汽車氧傳感器專利技術(shù)綜述

周程麗　周慶成　余玲

摘 要 平板式汽車氧傳感器具有成本低、響應(yīng)快、靈敏度高、工作溫度低等優(yōu)點(diǎn)，已成為汽車傳感器的發(fā)展方向。本文利用中國(guó)專利檢索系統(tǒng)，檢索了我國(guó)平板式汽車氧傳感器的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)，提出相應(yīng)的建議，為進(jìn)一步研究我國(guó)平板式汽車氧傳感器相關(guān)技術(shù)提供參考資料。

關(guān)鍵詞 平板式汽車氧傳感器 專利技術(shù) 專利分析

中圖分類號(hào)：TQ174.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，大量的汽車在給生活帶來便利的同時(shí)也帶來了許多的負(fù)面影響，這些影響中最突出的問題就是汽車的排氣污染。汽車氧傳感器對(duì)于提高燃燒效率、降低污染排放量和三元催化起著重要的作用。汽車使用時(shí)必須安裝氧傳感器控制的電子噴射系統(tǒng)才能達(dá)到環(huán)保要求。

目前汽車氧傳感器主要有管式和平板式兩種類型，由于傳統(tǒng)的套管式氧傳感器的電解質(zhì)較厚，響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，工作溫度相對(duì)較高。平板式氧傳感器由于具有響應(yīng)時(shí)間快、尺寸小、成本低、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，而成為汽車尾氣控制的主流產(chǎn)品。我國(guó)對(duì)汽車氧傳感器的研究較晚，且氧傳感器的技術(shù)含量很高，當(dāng)前國(guó)內(nèi)在此方面的研究開發(fā)較為薄弱，與國(guó)外有著很大的差距，但隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展和汽車尾氣對(duì)環(huán)境污染的加劇，汽車氧傳感的研究已引起大家的重視。自1992年以來，我國(guó)相關(guān)的企業(yè)及高校院所對(duì)平板式汽車氧傳感器進(jìn)行了研究，并申請(qǐng)了相關(guān)的專利技術(shù)。

1典型專利技術(shù)分析

（1）目前，我國(guó)市場(chǎng)上平板式汽車氧傳感器產(chǎn)品按工作原理可分為濃差電壓型、極限電流型、雙電池寬范圍型氧傳感器。我國(guó)涉及的相關(guān)專利技術(shù)都是以上述平板式汽車氧傳感器為基礎(chǔ)所進(jìn)行的改進(jìn)。

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所申請(qǐng)的CN102103118A提供了一種一體式分壓型氧傳感器的制造方法。它是采用高溫陶瓷共燒工藝技術(shù)將加熱器、測(cè)溫器、濃差池、泵池、氣體通道、氣密工作腔室依次疊層，熱壓制成一體，一次共燒制成具有一體式加熱和測(cè)量功能的分壓型氧氣傳感器。所述的加熱器是在部分穩(wěn)定的ZrO2流延膜片印刷Pt電極圖形。測(cè)溫器是在部分穩(wěn)定的ZrO2流延膜片印刷Pt電阻圖形。泵池和濃差池是在ZrO2膜片上印刷多孔Pt電極，并在兩池之間構(gòu)成氣密工作腔室組成氧敏感芯體。

寧波大學(xué)申請(qǐng)的公開號(hào)為CN101936942A的專利中提供了一種極限電流型氧傳感器，包括電解質(zhì)層、致密擴(kuò)散障層、正集電極層和負(fù)集電極層，正集電極層設(shè)置在電解質(zhì)層下表面，特點(diǎn)是電解質(zhì)層和致密擴(kuò)散障層為同一種材料，均為氧化鋯基陶瓷或氧化鈰基陶瓷，負(fù)集電極層設(shè)置在電解質(zhì)層和致密擴(kuò)散障層之間，用于分隔電解質(zhì)層和致密擴(kuò)散障層，致密擴(kuò)散障層上表面設(shè)置有等電位電極層，等電位電極層和負(fù)集電極層由一條導(dǎo)線相連接。

蘇州禾蘇傳感器科技有限公司申請(qǐng)的公開號(hào)為CN103293208A的專利中提供了一種片式寬域氧傳感器及其制作方法，它包括從上自下依次疊放的第一氧化鋯固體電解質(zhì)基片、第二氧化鋯固體電解質(zhì)基片和氧化鋯基板，其中，第二氧化鋯固體電解質(zhì)基片中設(shè)置有通過尾氣擴(kuò)散通道與尾氣進(jìn)口連通的測(cè)試腔和參比腔，參比腔內(nèi)填充有氧化鋁漿料，第一氧化鋯固體電解質(zhì)基片的下表面安裝有泵電池內(nèi)電極、測(cè)量電極以及參比內(nèi)電極，第一氧化鋯固體電解質(zhì)基片的上表面安裝有泵電池外電極和參比外電極。

（2）平板式氧傳感器的結(jié)構(gòu)形式包括片狀、薄膜及厚膜，目前產(chǎn)品普遍采用技術(shù)成熟的片狀和厚膜結(jié)構(gòu)，薄膜型氧傳感器由于響應(yīng)快、靈敏度高、特性好、工作溫度低將成為未來發(fā)展趨勢(shì)。

西藏瑞陽科技發(fā)展有限公司申請(qǐng)的公開號(hào)為CN102140953A的專利中提供了一種片狀氧傳感器芯片的制造方法，包括如下步驟：在氧化鋯粉末中加入松油醇、石蠟混合形成固體狀態(tài)的氧化鋯混合料；再將固體狀態(tài)的氧化鋯混合料壓制成薄片狀氧化鋯胚體；將氧化鋯胚體切割成所需要的片狀氧化鋯基體，自然冷卻成型；在冷卻后的氧化鋯基體兩側(cè)分別均勻涂制加熱棒用鉑漿層和機(jī)體外電極用鉑漿層，再壓制成整體的片狀基體；將片狀基體放入氧化鋯粉末混合料中形成所需的毛坯，自然冷卻后去除電極部分處的氧化鋯粉末；再將毛坯脫脂、燒結(jié)成型氧傳感器芯片。

豐田自動(dòng)車株式會(huì)社申請(qǐng)的公開號(hào)為CN101091112A的專利中提供了一種氧敏傳感器的制備方法，其步驟為：

①利用三氯化鈦以及摻雜一定比例五氯化鈮、五氯化鉭為源物質(zhì)；

②采用溶膠-凝膠方法，添加過氧化氫強(qiáng)氧化劑和DBS表面包覆劑，在50℃～70℃水浴下攪拌直至形成凝膠，保溫3～5小時(shí)；

③用松油醇調(diào)制以上納米粉體，均勻涂抹在附有刷式電極瓷管上；

④將它置于馬弗爐中，在380℃～450℃下1小時(shí)燒結(jié)之后，制備了TiO2基摻雜五氯化鈮、五氯化鉭納米粉體，附上加熱絲制成厚膜型氣敏元件，電加熱老化10天。

（3）目前，國(guó)內(nèi)外氧傳感器生產(chǎn)廠家成型工藝主要采用流延成型的方法或流延成型和絲網(wǎng)印刷相結(jié)合的方法。

蘇州工業(yè)園區(qū)福特斯汽車電子有限公司申請(qǐng)的公開號(hào)為CN103822952A的專利申請(qǐng)中提供了一種寬域型氧傳感器片芯及其制造方法。其片芯依次由多孔陶瓷保護(hù)層、泵電池上電極、泵電池介質(zhì)層、泵電池參考電極、參考電池介質(zhì)層、參考電池電極層、參考?xì)馐覍印⑻荻冗B接層、上基板層、加熱電路層和下基板層依次相疊構(gòu)成；梯度連接層采用梯度復(fù)合材料過渡技術(shù)，有效地解決了異質(zhì)材料間的結(jié)合問題；泵電池介質(zhì)層上有一擴(kuò)散孔及上下相對(duì)應(yīng)的環(huán)形電極；參考電池介質(zhì)層上有一擴(kuò)散小腔，擴(kuò)散小腔內(nèi)采用多孔陶瓷填料支撐技術(shù)，確保了腔體的形成和信號(hào)的靈敏度；各層采用流延成型和絲網(wǎng)印刷相結(jié)合方式，依次定位、疊壓和切割，制成氧傳感器片芯胚體，燒結(jié)制成致密的氧傳感器片芯。

2結(jié)語

目前，我國(guó)平板式汽車氧傳感器專利技術(shù)正處于發(fā)展的初期，平板式汽車氧傳感器仍需要依賴大量的進(jìn)口或進(jìn)口組裝，未來我國(guó)平板式汽車氧傳感器的專利技術(shù)需要大力發(fā)展，該專利技術(shù)將有很大的發(fā)展空間和潛力。