片式氧传感器用氧化铝绝缘浆料的流变性

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1、第34卷第1期《陶瓷学报》Vol.34,No.12013年3月JOURNALOFCERAMICSMar.2013文章编号：1000-2278（2013）01-0057-04片式氧传感器用氧化铝绝缘浆料的流变性122111王峥王太斌杨健冯涛夏金峰蒋丹宇（1.中国科学院上海硅酸盐研究所，上海200050；2东风襄樊仪表有限公司，湖北襄樊441000）摘要以松油醇为溶剂、乙基纤维素为粘结剂、三乙醇胺为分散剂、蓖麻油为触变剂，制备了低粘度、高固含量的氧化铝绝缘浆料。分别研究了分散剂、触变剂的添加量对浆料

2、流变性的影响，研究表明：分散剂三乙醇胺在有机溶剂中添加量为5wt%，触变剂蓖麻油在有机溶剂中添加量为3wt.%时，浆料具有良好的流变性。将制备的绝缘浆料丝网印刷在基材上，经1100℃烧结形成的导热绝缘层厚度均匀约为8μm，电阻率为8.0×106Ω·cm。关键词氧化铝；绝缘浆料；分散剂；触变剂；流变性中图分类号：TQ174.75文献标识码：A体浆料的性质。0引言1实验绝缘保护层是片式氧传感器发热电路的保护1.1样品制备层，同时它又是发热电路的载体，它应具有良好的电以分析纯的松油醇、乙基纤维素、三乙

3、醇胺、蓖绝缘性能和耐高温性能。为了保证氧传感器的正常使麻油和BaikowskiCr-6氧化铝粉为原料。先将松油醇用，温度和稳定性，良好的散热能力是必不可少的。最和乙基纤维素按质量比16∶1混合，经玻璃棒搅拌为常见的无机非金属导热绝缘粉体材料有氮化铝、后静置24h，待其混合均匀成透明状后使用。然后将[1-6]氧化铝、氧化锌、氧化铍、氮化硼等，其中氧化铝导混合均匀的松油醇和乙基纤维素、三乙醇胺、蓖麻热率相对其它材料导热不高，但因其来源广泛，价格[7]油、Al2O3粉按照比例加入到小球磨罐中，使用直径

4、为较低而被广泛的应用。在使用中通常是将氧化铝粉5mm的氧化锆磨球，球料质量比为2∶1，经QM-3A体均匀分散在有机载体中制备成绝缘浆料后丝网印高速摆振磨上球磨2小时后备用。将配制的绝缘浆料刷在基材上，经高温烧结形成一层很薄的氧化铝陶瓷丝网印刷在烧结的氧化锆基片上，经高温马弗炉层作为片式氧传感器发热电路的绝缘保护层。1100℃烧结成导热绝缘保护层。目前丝网印刷工艺主要使用有机溶剂，因此有必1.2样品分析与性能测试要对氧化物超细粉体在有机溶剂中形成的分散体系使用PhysicaMCR301型流变仪测试

5、低剪切速[8]的性能进行研究。分散体系的性质是指分散相浓率下配制的绝缘浆料的粘度、剪切应力等。在1550℃度、颗粒大小、体系粘度等。性能良好的丝网印刷浆烧结的氧化锆基片上丝网印刷氧化铝浆料，经1100℃料应具有良好的稳定性、均匀性、流变性、高的固相烧结后使用SU1510型扫描电子显微镜（scanning含量。要控制浆料分散体系的性能，对其流变性进行electronmicroscope，SEM）观察样品的表面和断面的[9][10]恰当的评价非常重要。流变性是指在外力作用下微观形貌。用ZC-90G型

6、高绝缘电阻测量仪100V下分散体系的流动状态、表观粘度等发生有规律变化测量氧化铝绝缘层的室温绝缘电阻。的特性。这种方法被广泛用于评价高固相含量陶瓷粉收稿日期：2012-10-12通讯联系人：王峥，E-mail:wangzhengfp@sina.com58《陶瓷学报》2013年第1期表1绝缘浆料中分散剂的添加量在一定浓度范围内，分散剂刚好覆盖在陶瓷颗粒表Tab.1Dosageofdispersantsininsulationslurry面，形成均匀的单层吸附，即饱和吸附，此时可以理解Dosageo

7、fDosageofotherDosageof为分散剂分子长链垂直于颗粒表面排列。当分散剂的alumina/wt.%organicsolvents/wt.%dispersants/wt.%浓度低于上述浓度值，即不够单层吸附浓度值时，长60382链分散剂分子就不会像上述有规则地排列，即形成不60373饱和吸附。如果分散剂浓度很高时，过剩的分散剂分60364子相互桥接形成的网络结构极大地限制了粒子的运60355动，而且可能产生双层甚至更多层吸附，即过饱和吸60346附现象。第一层和第二层极性相反，这样

8、就把原来已60337改变的颗粒表面极性又改变过来，使分散剂失去分散效果，从而影响浆料的性能。分散剂不仅能改变颗粒表面的极性，而且还能影响颗粒表面的范德华力，它2实验结果与讨论的存在可以减小范德华力。此外，分散剂在氧化铝颗粒表面形成一层有机膜，当颗粒相互靠近时还会起到2.1分散剂含量对绝缘浆料流变性的影响空间位阻稳定的作用，使颗粒之间具有一定的间距，绝缘浆料中分散剂的添加量如表1所示。防止团聚的发生。使用流变仪测试制备浆料的剪切应力和粘度，分2.2触变剂含量对绝缘浆料流变性的影响别作出浆料剪切应力