用于车载尾气气体传感器的低渗透性可压缩密封材料

摘要

本发明公开了一种用于车载尾气气体传感器的低渗透性可压缩密封材料配方包括至少60%的滑石粉和不多于25%的具有片状颗粒形态的致密无机添加剂，其片状颗粒形态的无机添加剂的特征在于：片状颗粒的最大长度与最大宽度之和的一半与颗粒最大厚度之比大于3。密封材料中的其它成分可能包括粘合剂、润滑剂，或其它材料。所述无机添加剂起的作用是阻碍挥发气体从传感器尾气端到大气端的弥散和（或）液体以同样途径的吸入，故本发明的密封材料可显著地阻碍汽油液体或汽油挥发气体对其渗透。

说明书

技术领域

本发明涉及一种密封材料，尤其涉及一种具有低渗透性、可压缩的车载尾气气体传感器密封材料。

背景技术

车载尾气气体传感器的密封件防止尾气和其它污染物泄漏到传感器的大气端，而这些泄漏是气体传感器失效的重要原因。 在传感器装配时要完成传感器密封过程，该过程包括加压缩力到密封材料，并把密封材料挤压到传感器壳体里的上下衬套之间。 压缩力除了压实密封材料外，还强迫密封材料侧向扩张，从而把密封材料紧密地压附在传感器壳体上和传感单元周边。

由于密封材料的流动性非常有限，而压缩方向又垂直于密封材料流动方向，要在严格控制的条件下施加足够大的压缩力，才能保证气体传感器密封得好。 在任何局部地区，压缩力还不能过量，才不会使传感单元产生裂纹或损伤。

目前车载气体传感器密封件的主要原材料是滑石粉，再加上一些添加剂，例如低熔点玻璃，氮化硼，无机氟化物等。 这些添加剂的目的是减少密封材料的渗透性，特别是防止汽油挥发气体和汽油液体往密封材料里的渗透。尽管这些添加剂能够或多或少地改进密封材料的渗透性，但是，使用它们通常会增加传感器装配成本和（或）增加装配过程的复杂性。另外顺便指出，氮化硼也可以单独作为密封材料。

发明内容

本发明的主要目的是提供一个能够克服现有密封材料缺点的密封材料，以有效地阻碍液体或各类挥发气体对其渗透。

本发明用于车载尾气气体传感器的低渗透性可压缩密封材料配方包括至少60%的滑石粉和不多于25%的具有片状颗粒形态的无机添加剂， 其片状颗粒形态的无机添加剂的特征在于： 片状颗粒的最大长度与最大宽度之和的一半与颗粒最大厚度之比大于5。 密封材料中的其它成分可能包括粘合剂、润滑剂，或其它材料。  

本发明所述的无机添加剂可能是碳化硅，二硼化钛，云母，或其它具有片状颗粒结构的致密无机物。

本发明所述的粘合剂可能是聚乙二醇（Polyethylene glycol）。

本发明所述的润滑剂可能是镁硬脂酸盐（Magnesium stearate）。

本发明所述的其它材料可能是低熔点玻璃颗粒。

本发明所述滑石粉主颗粒的平均相当球型粒直径（Equivalent Spherical Diameter）不超过 20 μm。

本发明所述无机添加剂颗粒的平均相当球型粒直径（Equivalent Spherical Diameter）不超过 80 μm。

本发明由于具有片状颗粒形态的无机添加剂就像一种障碍，大大地增加挥发气体从传感器尾气端到大气端扩散的平均路径长度，和（或者）液体从同一路径吸入的平均路径长度。可显著地阻碍汽油液体或汽油挥发气体对其渗透。

 具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行详细说明。以下所述中，名称约定（简化）如下：

1）          百分比例均为重量百分比。

2）          主颗粒（primary particle）指的是材料的单一晶体（a single crystallite）颗粒，而不是指加工处理原材料过程中产生的晶体聚合体。

3）          平均相当球型粒直径（Equivalent Spherical Diameter）简称为平均粒径。

 实施例1：

    本实施所述的用于车载尾气气体传感器的低渗透性可压缩密封材料配方为86%的滑石粉、12%的具有片状颗粒形态的云母（Mica），1%的聚乙二醇（Polyethylene glycol）、1%的镁硬脂酸盐（Magnesium stearate），其中所述滑石粉的主颗粒平均粒径大约为 10 μm。云母的平均粒径大约为 50 μm。

 实施例2：

本实施所述的用于车载尾气气体传感器的低渗透性可压缩密封材料配方为79%的滑石粉、20%的具有片状颗粒形态的云母（Mica），0.5%的聚乙二醇（Polyethylene glycol）、0.5%的镁硬脂酸盐（Magnesium stearate），其中所述滑石粉的主颗粒平均粒径大约为 10 μm。云母的平均粒径大约为 25 μm。

 实施例3：

本实施所述的用于车载尾气气体传感器的低渗透性可压缩密封材料配方为74%的滑石粉、25%的具有片状颗粒形态的碳化硅（Silicon carbide），0.5%的聚乙二醇（Polyethylene glycol）、0.5%的镁硬脂酸盐（Magnesium stearate），其中所述滑石粉的主颗粒平均粒径大约为 12 μm。云母的平均粒径大约为 20 μm。

 实施例4：

本实施所述的用于车载尾气气体传感器的低渗透性可压缩密封材料配方为74%的滑石粉、25%的具有片状颗粒形态的二硼化钛（Titanium diboride），0.5%的聚乙二醇（Polyethylene glycol）、0.5%的镁硬脂酸盐（Magnesium stearate），其中所述滑石粉的主颗粒平均粒径大约为 12 μm。云母的平均粒径大约为 25 μm。

 实施例5：

本实施所述的用于车载尾气气体传感器的低渗透性可压缩密封材料配方为75%的滑石粉、10%的具有片状颗粒形态的云母（Mica），和15%的低熔点玻璃颗粒，其中所述滑石粉的主颗粒平均粒径大约为 10 μm；云母的平均粒径大约为 50 μm；玻璃颗粒的熔点在600到750摄氏度之间。

 实施例6：

本实施所述的用于车载尾气气体传感器的低渗透性可压缩密封材料配方为65%的滑石粉、20%的具有片状颗粒形态的云母（Mica），和15%的低熔点玻璃颗粒，其中所述滑石粉的主颗粒平均粒径大约为 10 μm；云母的平均粒径大约为 50 μm；玻璃颗粒的熔点在600到750摄氏度之间。

本发明所述密封材料的制备和使用程序是：先把各种原材料完全均和在一起，然后，研磨均和后的材料，最终使其成为具有一定流动性的粉料。 其后，可以把密封粉料压制成适合传感器套装空间的预制片，也可以在传感器装配时，直接把密封粉料灌注在传感器壳体中。 如果压制成预制片，要把密封粉料焙烧至足够高的温度，以去除其中的有机杂质和水分。但是，焙烧温度不能太高，以防止损坏滑石粉和其它添加剂的结构，也防止密封材料产生烧结或材料颗粒的排列产生变化。 焙烧后，把预制片装入传感器壳体里的前端陶瓷衬套上面，然后，把后端陶瓷衬套装在预制片上面，就可以进行加压密封工序。 其后再去完成传感器其它套装工序。

如果直接使用密封粉料的话，首先把粉料灌注在前端陶瓷衬套上、介于传感单元和壳体之间的缝隙中，然后放入后端陶瓷衬套，就可以进行加压密封。  灌入密封粉料到加压密封的过程也可以分多步进行，每步加压至一定压力，最后再用高压彻底完成压紧。 压紧后，把传感器壳体扣压在后端陶瓷衬套上。 接下来步骤是把半成品做高温处理，以去除有机杂质和水分。之后才能进行其他部件的组装。

 不管是直接使用密封粉料，还是使用预制片来完成密封，加压过程就是要强迫密封件侧向变形、流动，以把密封材料压附在传感器壳体上和传感单元周边。 由于密封材料的流动性非常有限，而加压方向又垂直于密封材料流动方向，要在严格控制的条件下施加足够大的压力，才能保证气体传感器密封得好。 

在任何局部地区，压缩力还不能过量，才不会使传感单元产生裂纹或损伤。

 本发明配方中具有片状颗粒的无机添加剂就像一种障碍，阻碍挥发气体从传感器尾气端到大气端弥散和（或者）液体从同一路径吸入，同时也大大增加污染物通过密封材料，到达传感器大气端的平均路径长度。

 本发明保护范畴绝不限于实施例。