PDF《2019 年湖北省科技奖拟提名公示材料》

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2019 年湖北省科技奖拟提名公示材料

一、项目名称:基于氧化锆定径水口和氧传感器关键技术开发及产业化

二、提名者及提名意见 提名者:湖北省教育厅 提名意见:该项目针对氧化锆基础材料研究薄弱,应用开发不足,汽车电喷系统升级驱动的氧 传感器由管式到片式浓差型再到宽域型发展, 而国内车用宽域氧传感器主要依靠进口等问题, 开发 出复合氧化锆粉体、 高性能氧化锆定径水口以及系列宽域氧传感器产品等产品, 形成三大创新性成 果:复合氧化锆相组分控制与粒度级配以及成型工艺技术;

抗侵蚀抗热震定径水口生产技术;

宽域 氧传感器功能单元设计与制备技术.

项目获授权专利

16 件,发表学术论文

17 篇,形成了具有我国 自主知识产权的高性能定径水口和高精度宽域氧传感器系列产品技术. 成果在泰州市旺鑫耐火材料 有限公司、湖北熙田科技有限公司、武汉锆元传感技术有限公司、武汉天榜氧传感器有限公司、镇 江能斯特汽车科技有限公司、 莱鼎电子材料科技有限公司等企业应用, 取得了显著的经济和社会效 益,为机动车尾气排放控制和宽域氧传感器国产化提供了强有力保障和宝贵的技术积累. 提名该项目为湖北省科学技术进步一等奖.

三、项目简介: 项目属于材料冶金与汽车电子交叉技术领域. 氧化锆是一种重要的兼具结构和功能的陶瓷材料, 氧化锆及其制品产业链每年市值数千亿元. 钢铁和汽车是 我省支柱产业,近年来随着钢铁冶金技术进步,环保要求机动车尾气排放越来越严,用于连铸连轧的定径水口、 汽车电喷用氧传感器系列都基于氧化锆材料,其发展十分迅速,目前存在的主要问题:1)复合氧化锆粉体材料 体系基础研究不足,高性能定径水口主要依赖进口;

2)产品稳定性不足,存在顾此失彼的设计和制作缺陷;

3) 缺乏创新设计以规避专利纠纷风险.针对上述问题,项目开展氧化锆粉体制备、材料匹配,产品功能单元设计研 究及试验验证,开发出复合氧化锆粉体材料制备工艺、高性能氧化锆定径水口和宽域氧传感器等系列产品,形成 如下创新性成果: (1)复合氧化锆相组分控制与粒度级配以及成型工艺技术: 开展水热法等生产工艺研究优化氧化锆粉体特性,通过自制特种分散剂技术优化流延成型配方获得高装载 量、叠合性好、柔韧性好的氧化锆生片,完善了成型工艺. (2)抗侵蚀抗热震定径水口生产技术: 通过的掺杂级配发挥氧化锆的相变增韧以及单斜变四方体积收缩达到抵消热膨胀的抗热震性效果, 通过自创 的烧结助剂的加入优化烧结性能同时提高烧结密度从而提高水口的抗侵蚀性,实现了设计优化. (3)宽域氧传感器功能单元设计与制备技术: 独创的电极组分配方以及石墨烯改性实现孔隙率、粘结性和反应活性的同步优化. 独创设计将加热单元和信号单元集成于同一层氧化锆片上,加热单元由内外两层串联并通过导电过孔连接, 实现了加热效率和绝缘性的提升而热负荷的下降. 独创性的设计出宽域氧传感器扩散通道的侧面进气模式,有效规避了德国 BOSCH 的专利技术. 项目获授权发明专利

16 件, 发表论文

17 篇, 形成了具有我国自主知识产权的宽域氧传感器和定径水口等氧 化锆系列产品应用技术.成果在汽车尾气排放控制和冶金等领域应用,近三年创造经济效益 6.081 亿元.项目开 发的关键技术应用与推广,为汽车行业高技术国产化、冶金领域氧化锆系列产品应用提供了有力保障.

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四、代表性论文专著目录: [1] 彭梓,谢光远,石亮,黄海琴. 含Pt 保护层对氧传感器性能的影响研究. 仪表技术与传感器. 2013(3):93-96. [2] 黄海琴,谢光远,王杏,尹亮亮,彭梓. ZrO2 基电化学 Nox 传感器非活化电极浆料的研究. 武汉科技大学学报 2012.1:41-44. [3] 石亮,谢光远,高运明,黄海琴.凝胶注模制备氧化锆工艺研究.武汉科技大学学报.2013.05/36.366-369. [4] Haiqin Huang, Guangyuan Xie, Yunming Gao , Yingjun Pan.Influence of three diffusion paths on the pump signal in ZrO2-based Nox sensor. Advanced Materials Research Vols. 476-478 (2012) pp 2181-2187(SCI). [5] 张子豪 , 谢光远 , 张舟,陈影. 氧化锆与氧化铝双层结构及梯度材料配合的有限元分析. 材料科学. Vol.6 No.6

2016 [6] 陈影, 谢光远, 张舟 , 张子豪.手机背板用氧化锆陶瓷流延片烧结工艺研究.材料科学. Vol.6 No.6 2016. [7] 赵M,谢光远,张舟,氧化锆 PVA-水基流延成型工艺研究. 硅酸盐通报,2016,No.6 [8] 谢光远,陈潜,高玉,刘虎.钢水定氧半电池电极粉的预处理工艺研究.武汉科技大学学报 2012.1:5-9. [9] 谢光远,高玉,陈潜,黄海琴,刘虎. 氧化锆基 NOx 传感器扩散障研究.武汉科技大学学报 2012.2:102-106. [10] 孙春阳,罗志安,黄奥,张美杰,顾华志. 鳞片石墨/3Y-TZP 符合陶瓷烧结及其力学性能.陶瓷.2018(10):40-43. [11] 黄海琴,谢光远,吴丹丹,张天超.平板式汽车 Zr02 氧传感器保护层研究.武汉科技大学学报 2009,32:73-79. [12] 谢光远,曾艳,吴丹丹. 钢水测氧过程锆管温度场的有限元分析. 武汉科技大学学报.2008,31:320-323. [13] 曹祥康,黄峰,熊思,张姣,刘静.不同石墨烯纳米片添加量对石墨烯纳米片-40%Zn/环氧涂层防腐性能的影响.复合材料学报. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1801.TB.20180919.1605.004.html [14]黄飞,黄峰,蒋涛明,刘静,胡骞.石墨烯纳米碎片复合涂层的制备及其耐蚀性.腐蚀与防护.2017,3:168-171 [15]蒋涛明,黄峰,胡骞,刘静,乔文玮.碳钢表面电泳沉积制备石墨烯及其在海水中防腐蚀性能研究.腐蚀科学与防护技 术.2017.2:125-130 [16] 曹新,顾华志,黄奥,张美杰,罗志安. 累托石与白泥在不烧高铝砖中的结合性对比研究. 武汉科技大学学报(自然科学 版).2018(5): 352-358 [17] 黄奥, 顾华志, 付绿平, 连鹏飞, 张美杰, 罗志安.精炼钢包铝镁系耐火材料轻量化及其渣蚀行为研究. 中国材料进展. 2017(6): 425-431

五、主要知识产权证明目录: [1] 谢光远、石亮. 一种车用传感器外电极保护层制备方法:ZL201310606853.5 武汉锆元传感. [2] 谢光远 邱电荣 刘虎 黄海琴,一种片式宽域汽车氧传感器芯片制作方法.201310029118.2,镇江能斯特汽车科技有限公司 [3] 赵M 谢光远 甘章华 罗志安,一种片式氧传感器芯片的制备方法;

201610139188.7;

武汉锆元传感. [4] 赵M 谢光远 甘章华 罗志安,一种片式宽域汽车氧传感器芯片结构. 201620248681.8;

武汉科技大学 [5] 张舟 谢光远 甘章华 罗志安,一种双加热片式宽域氧传感器芯片结构,201620476022.X;

武汉科技大学. [6] 张舟 谢光远 甘章华 罗志安,一种外加热片式氧传感器芯片结构;

201620474383.0;

武汉科技大学. [7] 陈影 谢光远 张子豪 , 一种定磷传感器辅助电极涂料制备方法;

201510220320.2 武汉科技大学 [8] 谢光远、石亮,氧化锆基 NOx 芯片填充浆料及制备方法,201310606881.7,武汉锆元传感 [9] 王文长,谢光远,赵M, 一种定硅传感器辅助电极涂料制备方法;

201510220317.0 武汉科技大学 [10] 黄峰,黄飞,蒋涛明,刘静,甘章华.一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料及其制备方法 ZL 201510203553.1 武汉科技大学 [11] 黄峰,蒋涛明,张男,黄飞,刘静.一种在碳钢基体上电泳沉积石墨烯涂层的方法.ZL 201510706252.0. 武汉科技大学 [12] 顾华志;

曹新;

黄奥;

张美杰;

罗志安;

余泽慧.一种不烧粘土硅溶胶结合硅酸铝砖及其制备方法.201610467561.1.武汉科技大学 [13] 高桂航.中间包水口.201220386717.0,泰州市旺鑫耐火材料有限公司 [14] 高桂航,宋振亚.一种低温烧结水口锆芯的方法.201310630497.0,泰州市旺鑫耐火材料有限公司 [15] 张临财,宋振亚,高桂航,一种具有偏心调节功能的中间包水口,201520131534.8,泰州市旺鑫耐火材料有限公司

3 [16] 宋振亚,张临财,高桂航,一种中间包水口制作方法,201510100592.9,泰州市旺鑫耐火材料有限公司

六、推广应用情况: 1. 发明 (1)复合氧化锆相组分控制与粒度级配以及成型工艺技术 (2)抗侵蚀抗热震定径水口生产技术 (3)宽域氧传感器功能单元设计与制备技术 2. 进步 项目已取得具有自主知识产权的重要成果, 对提高我国汽车和冶金行业关键技术产品的国产化 具有重要意义,市场前景广阔. 3. 推广 项目针对氧化锆基础材料研究薄弱,应用研究也十分落后,近年来随着钢铁冶金技术进步,环 保要求特别是机动车尾气排放控制标准越来越严, 氧化锆材料以及基于氧化锆材料的定径水口、 氧 传感器升级换代的宽域氧传感器发展迅速而大量依靠进口等问题, 开发出系列宽域氧传感器产........