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二氧化锆式氧传感器是汽车上用来净化尾气的关键部件,其输出信号的强弱以及尾气的净化效果都与工作温度直接有关,并且铂电极的催化作用和效果也与传感器的工作温度有关。现在大部分二氧化锆式氧传感器都采用加热的方法来保证其工作温度。所以对其加热元件的研制是二氧化锆式氧传感器研究的重要部分,对提高其性能有重要的意义。 在对各种陶瓷成型方法进行实验比较的基础上,并结合实验室的具体情况,采用凝胶注模成型方法制备氧传感器用陶瓷加热棒。重点研究了氧化铝陶瓷稳定料浆的制备,加热棒的成型工艺、烧成工艺等,并对研究的加热棒进行了性能测试。 在料浆的制备过程中,研究了料浆的固相含量、pH值、分散剂、球磨时间等因素对料浆性能影响。结果表明,当料浆固相含量55vol％时,料浆的分散性最好,粘度最低,在pH值约为9时,有机单体占陶瓷粉体的4wt%,料浆分散性和稳定性最好,以聚丙烯酸钠为分散剂,其最佳值是陶瓷粉体的0.45wt%,它可以使球磨时间降低到2小时,证实聚丙烯酸钠具有良好的分散性和稳定性,最终研制出了固相含量高达55vol%的分散性和稳定性好的悬浮体。 在成型工艺过程中,研究了料浆pH值、成型温度、引发剂、催化剂等对聚合反应的影响。结果表明,在pH值约为9,成型温度为60-70℃,引发剂为有机单体质量的0.83﹪,催化剂为引发剂质量的5﹪,成型时间15min以内,在玻璃模具中成型,粒径为2um的?-A12O3粉,可制得坯体相对密度、强度较高,且密度分布及收缩均匀的坯体。同时,研究了发热电阻及保护层的涂刷方式。 在烧成工艺过程中,确定烧成温度1600℃,保温2h、固相含量55vol%时,得到的烧结体体积密度最大,均匀性最好。得到烧结助剂的配方为:烧结助剂采用CaO-MgO-SiO2(CMS)系统和TiO2组合配方,其中CaO占陶瓷粉体A12O3的0.42﹪, MgO为A12O3的0.18﹪,SiO2为A12O3的3.41﹪,即CMS占陶瓷粉体A12O3的4﹪左右。TiO2为CMS总质量的四分之一左右。 最后对成品加热棒进行了性能测试,主要包括:坯体脱脂率、收缩率的测定,烧结体密度、升温曲线的测定。