CN114933476A - 一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提出了一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片及其制备方法，涉及氧化锆陶瓷技术领域。一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片，按质量百分比计，包括以下组分：氧化钇稳定氧化锆50％～70％、复合溶剂20～40％、分散剂0.1～2％、粘结剂0.1～5％和增塑剂0.1～5％。本申请采用氧化钇稳定氧化锆作为主要原料，搭配复合溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，按照一定的工艺先后加入，球磨均匀混合形成生瓷浆料，对浆料进行脱泡后，再通过流延的方法将生瓷浆料流延得到生瓷片。该工艺节能环保，制备得到的产品稳定性和一致性好、工艺简单、成本低廉、无毒害作用、可连续生产，非常适合工业化大规模连续生产。

Description

一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片及其制备方法
技术领域
本申请涉及氧化锆陶瓷技术领域，具体而言，涉及一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片及其制备方法。
背景技术
近年来，随着微电子技术尤其是混合集成电路和多芯片组件技术的飞速发展，多层共烧氧化锆陶瓷材料日益受到人们的重视。多层共烧氧化锆陶瓷材料具有高强度、耐高温和化学稳定性等优点，被广泛应用于电子、机械、化工、航空航天等领域。氧化钇稳定氧化锆(YSZ)材料在高温下可以高效导通氧离子，被广泛应用于氧传感器、氮氧传感器、SOFC等领域。在高温作用下，YSZ成为氧离子导电的固体电解质，O2-在YSZ内具有较高的迁移率和较低的激活能，电场作用下O2-可以通过YSZ基体中的大量氧空位进行定向移动，从而形成电流。通过检测电流大小，可间接检测尾气NOx含量，为SCR提供依据，控制尾气NOx排放量。因此，YSZ材料对氮氧传感器的性能有着决定性影响。
现有技术中制备YSZ材料具有以下缺点：1、单一溶剂表面张力较大，润湿粉体需要较多的溶剂量，浆料固含量减少，生瓷片强度下降，增大了烧结收缩率，增加了产品设计的难度；2、单一溶剂溶解粘结剂的时间较长，制浆过程中溶剂挥发较多，对浆料的组分产生影响，易出现干燥不均匀、易开裂等问题；3、溶剂中含有正丁醇、乙酸丁酯等高沸点有机物时，混合溶剂整体沸点高，流延过程溶剂挥发慢，提高了对流延设备和流延工艺的要求；4、苯类、酮类均有一定的毒性和污染，防护设施和废气处理成本较高，运行和维护的费用也非常高，不利于节能减排；5、分散剂：三乙醇胺只适合碱性体系，遇到酸性有机物后会发生中和反应生成盐类，破坏分散作用；磷酸三丁酯有刺激性气味，长时间停留会对人体造成危害，不利于生瓷片的大批量制备；三油酸甘油酯为有害物质，不宜长期使用；6、目前采用的的增塑剂，需要较多的量才能保证制备的氧化锆生瓷片具备较好的塑性，增塑剂过多增加了脱脂过程的时间和难度，易对脱脂炉造成腐蚀污染，增加生产成本。
发明内容
本申请的目的在于提供一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片，此氧化锆生瓷片具有性能好、无毒害以及成本低等优点。
本申请的另一目的在于提供一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片的制备方法，该制备方法节能环保。
本申请解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
一方面，本申请实施例提供一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片，按质量百分比计，包括以下组分：氧化钇稳定氧化锆50％～70％、复合溶剂20～40％、分散剂0.1～2％、粘结剂0.1～5％和增塑剂0.1～5％。
另一方面，本申请实施例提供一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片的制备方法，包括以下步骤：
将氧化钇稳定氧化锆与溶剂和分散剂混合，进行一次球磨；
然后加入粘结剂和增塑剂，进行二次球磨，得到悬浮液；
将悬浮液进行过滤和脱泡后，得到流延浆料；
将流延浆料经流延机进行流延，在聚酯塑料薄膜上平铺并干燥后得到所述氧化锆生瓷片。
相对于现有技术，本申请的实施例至少具有如下优点或有益效果：
本申请采用氧化钇稳定氧化锆作为主要原料，搭配复合溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，按照一定的工艺先后加入，球磨均匀混合形成生瓷浆料，对浆料进行脱泡后，再通过流延的方法将生瓷浆料流延得到生瓷片。该工艺节能环保，制备得到的产品稳定性和一致性好、工艺简单、成本低廉、无毒害作用、可连续生产，非常适合工业化大规模连续生产。
在本申请中，复合溶剂采用乙醇、异丁醇、正丙醋酸酯的三元共沸物，其具有以下优势：①混合溶剂的表面张力比单一溶剂低，易润湿粉体，可提高流延浆料固含量；②混合溶剂可有效促进聚乙烯醇缩丁醛溶解，缩短制浆工艺时间；③使用沸点低的乙醇和沸点略高的异丁醇和正丙醋酸酯混合，可使流延过程中溶剂挥发速度适中，使坯体干燥更加均匀，降低了氧化锆生瓷片流延成型中的开裂、密度不均匀、不易干燥等问题；④适中的混合溶剂沸点，使流延过程溶剂挥发不会过慢，降低了对流延设备和流延工艺的要求；⑤混合溶剂体系代替传统苯类溶剂，无污染毒害作用，大大降低了废气处理成本，非常利于节能减排。
本申请的分散剂采用山梨醇酐油酸酯(S80)，代替常用的三乙醇胺、磷酸三丁酯、三油酸甘油脂等。山梨醇酐油酸酯(S80)为中性分散剂，对溶剂体系的pH值要求低，无刺激性气味和毒害作用，适用于大批量制备。
本申请的增塑剂使用三乙二醇二异辛酸酯(3GO)，是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的特效增塑剂，具有优良的低温性、耐久性、耐油性、耐紫外线照射和抗静电性，相对于其它增塑剂，可更有效的降低粘结剂的转变温度Tg，降低用量，降低脱脂工艺的难度，增加脱脂炉使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例制备的氧化锆生瓷片产品图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本申请。
一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片，按质量百分比计，包括以下组分：氧化钇稳定氧化锆50％～70％、复合溶剂20～40％、分散剂0.1～2％、粘结剂0.1～5％和增塑剂0.1～5％。
在本申请的一些实施例中，按质量百分比计，包括以下组分：氧化钇稳定氧化锆59％、复合溶剂34％、分散剂1.5％、粘结剂4％和增塑剂1.5％。
在本申请的一些实施例中，上述氧化钇稳定氧化锆中，氧化锆与氧化钇的质量比为(92～96)：(4～8)。
在本申请的一些实施例中，上述复合溶剂由乙醇、异丁醇和正丙醋酸酯按照质量比为(2～6)：(2～6)：(2～6)配制而成。
在本申请的一些实施例中，上述分散剂为山梨醇酐油酸酯，上述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛，上述增塑剂为三乙二醇二异辛酸酯。
一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片的制备方法，包括以下步骤：
将氧化钇稳定氧化锆与溶剂和分散剂混合，进行一次球磨；
然后加入粘结剂和增塑剂，进行二次球磨，得到悬浮液；
将悬浮液进行过滤和脱泡后，得到流延浆料；
将流延浆料经流延机进行流延，在聚酯塑料薄膜上平铺并干燥后得到所述氧化锆生瓷片。
在本申请的一些实施例中，上述一次球磨和二次球磨的时间均为15～45h。
在本申请的一些实施例中，上述过滤采用180～220目的筛网，所述脱泡采用真空密封搅拌脱泡机，其真空度为-0.98～-0.9MPa，搅拌速度为60～120转/min，脱泡时间15～30min。
在本申请的一些实施例中，上述流延机的第一温区温度为25～45℃，第二温区温度为30～50℃，第三温区温度为40～60℃，第四温区温度为45～65℃，流延速度为100～300mm/min。
在本申请的一些实施例中，上述氧化锆生瓷片的厚度为0.1～0.3mm。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片，其制备方法包括以下步骤：
采用天平称取粒径为0.5um的ZrO2粉5.7kg和Y2O3粉0.3kg，混合成6kg的固体粉料，将固体粉料倒入球磨罐中；
采用天平称取乙醇0.9kg，异丁醇0.9kg，正丙醋酸酯1.2kg，倒入同一个烧杯混合成3kg的复合溶剂，倒入球磨罐中；
采用天平称取0.2kg的山梨醇酐油酸酯(S80)，倒入球磨罐中；
密封球磨罐，使用球磨机对其中的物料进行第一次球磨，球磨时间为28h；
称量0.4kg聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，打开罐口，倒入球磨罐中；
称量0.4kg的三乙二醇二异辛酸酯(3GO)，倒入球磨罐中；
密封球磨罐，使用球磨机对其中的物料进行第二次球磨，球磨时间为32h；
打开球磨罐，将球磨罐中悬浮液经200目不锈钢滤网进行过滤，取滤液，倒入一个大烧杯中，在真空密封搅拌脱泡机中进行真空除泡，真空度-0.95MPa，搅拌速度60转/min，脱泡时间25min，制得适于流延成型的流延浆料；
将流延机加热温区分别设定如下：第一区30℃，第二区45℃，第三区50℃，第四区60℃；将刮刀安装到流延机上，设置刮刀与传送带之间间隙0.25mm，流延机传送带速度设定为100mm/min；启动流延浆料输送***，将流延浆料输入流延机储料槽，精确设定储料槽中浆料的液面高度，启动流延机运行，浆料在聚酯塑料薄膜上平铺并干燥后形成氧化锆生瓷片，本实施例氧化锆生瓷片的厚度为0.2mm。
本实施例制备的氧化锆生瓷片样品如图1所示，从图中可以看出该氧化锆生瓷片表面光滑平整。
实施例2
一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片，其制备方法包括以下步骤：
采用天平称取粒径为0.5um的ZrO2粉6.0kg和Y2O3粉0.3kg，混合成6.3kg的固体粉料，将固体粉料倒入球磨罐中；
采用天平称取乙醇1.2kg，异丁醇1.2kg，正丙醋酸酯0.8kg，倒入同一个烧杯混合成3kg的复合溶剂，倒入球磨罐中；
采用天平称取0.1kg的山梨醇酐油酸酯(S80)，倒入球磨罐中；
密封球磨罐，使用球磨机对其中的物料进行第一次球磨，球磨时间为30h；
称量0.5kg聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，打开罐口，倒入球磨罐中；
称量0.1kg的三乙二醇二异辛酸酯(3GO)，倒入球磨罐中；
密封球磨罐，使用球磨机对其中的物料进行第二次球磨，球磨时间为35h；
打开球磨罐，将球磨罐中悬浮液经200目不锈钢滤网进行过滤，取滤液，倒入一个大烧杯中，在真空密封搅拌脱泡机中进行真空除泡，真空度-0.95MPa，搅拌速度60转/min，脱泡时间20min，制得适于流延成型的流延浆料；
将流延机加热温区分别设定如下：第一区25℃，第二区35℃，第三区55℃，第四区65℃；将刮刀安装到流延机上，设置刮刀与传送带之间间隙0.3mm，流延机传送带速度设定为200mm/min；启动流延浆料输送***，将流延浆料输入流延机储料槽，精确设定储料槽中浆料的液面高度，启动流延机运行，浆料在聚酯塑料薄膜上平铺并干燥后形成氧化锆生瓷片，本实施例氧化锆生瓷片的厚度为0.1mm。
实施例3
一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片，其制备方法包括以下步骤：
采用天平称取粒径为0.5um的ZrO2粉4.7kg和Y2O3粉0.3kg，混合成5.0kg的固体粉料，将固体粉料倒入球磨罐中；
采用天平称取乙醇1.3kg，异丁醇1.5kg，正丙醋酸酯1kg，倒入同一个烧杯混合成3.8kg的复合溶剂，倒入球磨罐中；
采用天平称取0.2kg的山梨醇酐油酸酯(S80)，倒入球磨罐中；
密封球磨罐，使用球磨机对其中的物料进行第一次球磨，球磨时间为45h；
称量0.5kg聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，打开罐口，倒入球磨罐中；
称量0.5kg的三乙二醇二异辛酸酯(3GO)，倒入球磨罐中；
密封球磨罐，使用球磨机对其中的物料进行第二次球磨，球磨时间为15h；
打开球磨罐，将球磨罐中悬浮液经180目不锈钢滤网进行过滤，取滤液，倒入一个大烧杯中，在真空密封搅拌脱泡机中进行真空除泡，真空度-0.98MPa，搅拌速度60转/min，脱泡时间30min，制得适于流延成型的流延浆料；
将流延机加热温区分别设定如下：第一区35℃，第二区40℃，第三区60℃，第四区65℃；将刮刀安装到流延机上，设置刮刀与传送带之间间隙0.2mm，流延机传送带速度设定为150mm/min；启动流延浆料输送***，将流延浆料输入流延机储料槽，精确设定储料槽中浆料的液面高度，启动流延机运行，浆料在聚酯塑料薄膜上平铺并干燥后形成氧化锆生瓷片，本实施例氧化锆生瓷片的厚度为0.15mm。
实施例4
一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片，其制备方法包括以下步骤：
采用天平称取粒径为0.5um的ZrO2粉6.6kg和Y2O3粉0.4kg，混合成7.0kg的固体粉料，将固体粉料倒入球磨罐中；
采用天平称取乙醇0.9kg，异丁醇0.5kg，正丙醋酸酯1kg，倒入同一个烧杯混合成2.4kg的复合溶剂，倒入球磨罐中；
采用天平称取0.1kg的山梨醇酐油酸酯(S80)，倒入球磨罐中；
密封球磨罐，使用球磨机对其中的物料进行第一次球磨，球磨时间为25h；
称量0.4kg聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，打开罐口，倒入球磨罐中；
称量0.1kg的三乙二醇二异辛酸酯(3GO)，倒入球磨罐中；
密封球磨罐，使用球磨机对其中的物料进行第二次球磨，球磨时间为25h；
打开球磨罐，将球磨罐中悬浮液经180目不锈钢滤网进行过滤，取滤液，倒入一个大烧杯中，在真空密封搅拌脱泡机中进行真空除泡，真空度-0.98MPa，搅拌速度120转/min，脱泡时间15min，制得适于流延成型的流延浆料；
将流延机加热温区分别设定如下：第一区25℃，第二区30℃，第三区40℃，第四区45℃；将刮刀安装到流延机上，设置刮刀与传送带之间间隙0.2mm，流延机传送带速度设定为200mm/min；启动流延浆料输送***，将流延浆料输入流延机储料槽，精确设定储料槽中浆料的液面高度，启动流延机运行，浆料在聚酯塑料薄膜上平铺并干燥后形成氧化锆生瓷片，本实施例氧化锆生瓷片的厚度为0.2mm。
实施例5
一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片，其制备方法包括以下步骤：
采用天平称取粒径为0.5um的ZrO2粉5.6kg和Y2O3粉0.3kg，混合成5.9kg的固体粉料，将固体粉料倒入球磨罐中；
采用天平称取乙醇1kg，异丁醇1kg，正丙醋酸酯1kg，倒入同一个烧杯混合成3kg的复合溶剂，倒入球磨罐中；
采用天平称取0.2kg的山梨醇酐油酸酯(S80)，倒入球磨罐中；
密封球磨罐，使用球磨机对其中的物料进行第一次球磨，球磨时间为45h；
称量0.4kg聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，打开罐口，倒入球磨罐中；
称量0.5kg的三乙二醇二异辛酸酯(3GO)，倒入球磨罐中；
密封球磨罐，使用球磨机对其中的物料进行第二次球磨，球磨时间为30h；
打开球磨罐，将球磨罐中悬浮液经220目不锈钢滤网进行过滤，取滤液，倒入一个大烧杯中，在真空密封搅拌脱泡机中进行真空除泡，真空度-0.9MPa，搅拌速度100转/min，脱泡时间10min，制得适于流延成型的流延浆料；
将流延机加热温区分别设定如下：第一区40℃，第二区45℃，第三区50℃，第四区55℃；将刮刀安装到流延机上，设置刮刀与传送带之间间隙0.2mm，流延机传送带速度设定为180mm/min；启动流延浆料输送***，将流延浆料输入流延机储料槽，精确设定储料槽中浆料的液面高度，启动流延机运行，浆料在聚酯塑料薄膜上平铺并干燥后形成氧化锆生瓷片，本实施例氧化锆生瓷片的厚度为0.2mm。
对比例1
本对比例中的生瓷片采用博曼迪公司的产品，其配比如表1所示。
表1
Figure BDA0003689259370000121
注：消泡剂在博曼迪公司专利中有提到，但没有说明具体物质，浆料制备常用的消泡剂有磷酸三丁酯、有机硅油等。
本对比例制备的成品生瓷片在外观上存在轻微针眼，原因可能在于配方中溶剂含量较多且沸点低，在流延过程中从浆料内部到表面再从表面挥发的速度较快，形成少量针眼。XY收缩率为18～20％，因其固含量40％较低，收缩率偏大，烧结后对尺寸的精度控制能力降低；机械强度为93.4MPa。
对比例2
本对比例中的生瓷片采用吉林一汽的产品，其配比如表2所示。
表2
Figure BDA0003689259370000131
本实施例制备得到的生瓷片XY收缩率为17.5％～20％，同样是因为其固含量40％较低，收缩率偏大，烧结后对尺寸的精度控制能力降低；机械强度为98.3MPa。
实验例
将本申请实施例1制备的氧化锆生瓷片对对比例1和对比例2的氧化锆进行性能测试，测试结果如表3所示。
表3
Figure BDA0003689259370000141
Figure BDA0003689259370000151
从表3中可以看出，本申请实施例制备的氧化锆生瓷片符合相关行业的标准，且与对比例1、对比例2中的性能相比具有更好的效果。
综上所述，本申请实施例的一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片及其制备方法。本申请采用氧化钇稳定氧化锆作为主要原料，搭配复合溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂，按照一定的工艺先后加入，球磨均匀混合形成生瓷浆料，对浆料进行脱泡后，再通过流延的方法将生瓷浆料流延得到生瓷片。该工艺节能环保，制备得到的产品稳定性和一致性好、工艺简单、成本低廉、无毒害作用、可连续生产，非常适合工业化大规模连续生产。
在本申请中，复合溶剂采用乙醇、异丁醇、正丙醋酸酯的三元共沸物，其具有以下优势：①混合溶剂的表面张力比单一溶剂低，易润湿粉体，可提高流延浆料固含量；②混合溶剂可有效促进聚乙烯醇缩丁醛溶解，缩短制浆工艺时间；③使用沸点低的乙醇和沸点略高的异丁醇和正丙醋酸酯混合，可使流延过程中溶剂挥发速度适中，使坯体干燥更加均匀，降低了氧化锆生瓷片流延成型中的开裂、密度不均匀、不易干燥等问题；④适中的混合溶剂沸点，使流延过程溶剂挥发不会过慢，降低了对流延设备和流延工艺的要求；⑤混合溶剂体系代替传统苯类溶剂，无污染毒害作用，大大降低了废气处理成本，非常利于节能减排。
本申请的分散剂采用山梨醇酐油酸酯(S80)，代替常用的三乙醇胺、磷酸三丁酯、三油酸甘油脂等。山梨醇酐油酸酯(S80)为中性分散剂，对溶剂体系的pH值要求低，无刺激性气味和毒害作用，适用于大批量制备。
本申请的增塑剂使用三乙二醇二异辛酸酯(3GO)，是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的特效增塑剂，具有优良的低温性、耐久性、耐油性、耐紫外线照射和抗静电性，相对于其它增塑剂，可更有效的降低粘结剂的转变温度Tg，降低用量，降低脱脂工艺的难度，增加脱脂炉使用寿命。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：氧化钇稳定氧化锆50％～70％、复合溶剂20～40％、分散剂0.1～2％、粘结剂0.1～5％和增塑剂0.1～5％。
2.根据权利要求1所述的一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：氧化钇稳定氧化锆59％、复合溶剂34％、分散剂1.5％、粘结剂4％和增塑剂1.5％。
3.根据权利要求1或2所述的一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片，其特征在于，所述氧化钇稳定氧化锆中，氧化锆与氧化钇的质量比为(92～96)：(4～8)。
4.根据权利要求1或2所述的一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片，其特征在于，所述复合溶剂由乙醇、异丁醇和正丙醋酸酯按照质量比为(2～6)：(2～6)：(2～6)配制而成。
5.根据权利要求1或2所述的一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片，其特征在于，所述分散剂为山梨醇酐油酸酯，所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛，所述增塑剂为三乙二醇二异辛酸酯。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的氮氧传感器用氧化锆生瓷片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将氧化钇稳定氧化锆与溶剂和分散剂混合，进行一次球磨；
然后加入粘结剂和增塑剂，进行二次球磨，得到悬浮液；
将悬浮液进行过滤和脱泡后，得到流延浆料；
将流延浆料经流延机进行流延，在聚酯塑料薄膜上平铺并干燥后得到所述氧化锆生瓷片。
7.根据权利要求6所述的一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片的制备方法，其特征在于，所述一次球磨和二次球磨的时间均为15～45h。
8.根据权利要求6所述的一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片的制备方法，其特征在于，所述过滤采用180～220目的筛网，所述脱泡采用真空密封搅拌脱泡机，其真空度为-0.98～-0.9MPa，搅拌速度为60～120转/min，脱泡时间15～30min。
9.根据权利要求6所述的一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片的制备方法，其特征在于，所述流延机的第一温区温度为25～45℃，第二温区温度为30～50℃，第三温区温度为40～60℃，第四温区温度为45～65℃，流延速度为100～300mm/min。
10.根据权利要求6所述的一种氮氧传感器用氧化锆生瓷片的制备方法，其特征在于，所述氧化锆生瓷片的厚度为0.1～0.3mm。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115746750A (zh) * 2022-11-22 2023-03-07 苏州博材贵金新材料有限公司 一种氮氧传感器用粘结剂浆料及制备方法和应用
CN115838284A (zh) * 2022-10-08 2023-03-24 浙江百岸科技有限公司 一种氮氧传感器用水基流延膜带的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103058665A (zh) * 2011-10-20 2013-04-24 中国科学院上海硅酸盐研究所 陶瓷流延浆料及其制备方法
CN105481368A (zh) * 2015-12-23 2016-04-13 北京大学包头创新研究院 氮化铝陶瓷流延浆料、陶瓷基板及其制备方法和应用
CN106187201A (zh) * 2015-05-04 2016-12-07 北京大学 一种无苯流延成型制备氮化铝陶瓷的方法
CN108046797A (zh) * 2017-11-30 2018-05-18 华中科技大学 一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法及其产品
CN111761686A (zh) * 2020-06-15 2020-10-13 深圳顺络电子股份有限公司 Ysz电解质制备材料、流延片、制备方法及气体传感器
CN113698212A (zh) * 2021-08-18 2021-11-26 江苏富乐德半导体科技有限公司 一种陶瓷流延浆料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103058665A (zh) * 2011-10-20 2013-04-24 中国科学院上海硅酸盐研究所 陶瓷流延浆料及其制备方法
CN106187201A (zh) * 2015-05-04 2016-12-07 北京大学 一种无苯流延成型制备氮化铝陶瓷的方法
CN105481368A (zh) * 2015-12-23 2016-04-13 北京大学包头创新研究院 氮化铝陶瓷流延浆料、陶瓷基板及其制备方法和应用
CN108046797A (zh) * 2017-11-30 2018-05-18 华中科技大学 一种利用晶须增韧氧化锆薄板的制备方法及其产品
CN111761686A (zh) * 2020-06-15 2020-10-13 深圳顺络电子股份有限公司 Ysz电解质制备材料、流延片、制备方法及气体传感器
CN113698212A (zh) * 2021-08-18 2021-11-26 江苏富乐德半导体科技有限公司 一种陶瓷流延浆料及其制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李冬云等: "流延法制备陶瓷薄片的研究进展", 《硅酸盐通报》 *
王国建等编著: "《建筑涂料与涂装》", 30 April 2002, 中国轻工业出版社 *
王科等: "铁氧体基片流延成型工艺的研究进展", 《电子元件与材料》 *
肖立华等著: "《窗用透明太阳辐射屏蔽材料理论与实验研究》", 30 April 2018, 北京航空航天大学出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115838284A (zh) * 2022-10-08 2023-03-24 浙江百岸科技有限公司 一种氮氧传感器用水基流延膜带的制备方法
CN115746750A (zh) * 2022-11-22 2023-03-07 苏州博材贵金新材料有限公司 一种氮氧传感器用粘结剂浆料及制备方法和应用
CN115746750B (zh) * 2022-11-22 2024-01-09 浙江百岸科技有限公司 一种氮氧传感器用粘结剂浆料及制备方法和应用

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