一種氧化鋯基體表面粗化的處理方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于汽車用氧傳感器里氧化鋯管制作過程中的等離子噴涂工藝技術領域， 尤其涉及一種氧化鋯基體表面粗化的處理方法。
【背景技術】
[0002] 氧傳感器作為電噴系統中的關鍵零部件，以氧化鋯元件作為傳感器的基礎元件。 它是一種固體電解質，其內外表面都覆蓋有多孔鉑電極，內表面與大氣相通，外表面與尾氣 接觸。尾氣在與鋯管的外表面接觸時，尾氣中的殘留氧氣滲入鉑電極，在一定高溫下鋯管內 外由于氧濃差而產生電勢差。當在濃燃燒時，尾氣中的氧濃度降低，傳感元件內外氧濃差變 大，氧傳感器輸出電壓升至參考電壓以上。當在稀燃燒時，尾氣中的氧濃度升高，傳感元件 內外氧濃差變小，氧傳感器輸出電壓降至參考電壓以下。在電噴系統中，ECU參考氧傳感器 的輸出信號調整燃料噴射等參數從而改變發動機空燃比，并結合三元催化裝置，可以最大 限度降低尾氣中有害氣體排放量，提高燃燒效率、節約能源，優化發動機性能。氧傳感器安 裝在發動機排氣管上，要求它在惡劣的環境下具有穩定的性能，由于汽車所用燃油中含有 鉛化合物和硅化合物，氧傳感器的鉑金外電極在使用過程中會發生鉛中毒和硅中毒，導致 傳感器失效；或發動機燃燒不好，氧傳感器表面形成積炭，使氧傳感器輸出信號失準，這就 要求在氧傳感器制作過程中在鋯管外電極表面覆蓋一層多孔的保護層，使廢氣既能和外電 極充分接觸，又可以避免電極中毒現象的發生。保護層材料大致分為兩大類：一類是與鋯管 基體材料相同的材料，如氧化釔穩定的氧化鋯；另一類是不同于基體材料的耐高溫、抗腐蝕 的氧化物材料，如Al 2O3。
[0003] 研宄發現，對氧傳感器的鋯管外電極進行有效的保護是防止電極中毒失效的重要 措施，通常需要在鋯管外電極包裹一層多孔保護層，對廢氣中的雜質起到"過濾"作用，要求 保護層既要透氣又能擋住污染微粒。現有技術常采用等離子噴涂工藝噴涂保護層。在氧傳 感器等離子噴涂保護層時，為了助于氧化鋯管表面和保護層的結合，需要對氧化鋯管表面 進行粗化處理。現有技術中多采用氫氟酸浸泡或噴砂對氧化鋯基體表面進行粗化，但經過 氫氟酸浸泡或噴砂粗化處理后的氧化鋯基體與保護層結合強度仍然較低。
【發明內容】
[0004] 有鑒于此，本發明的目的在于提供一種氧化鋯基體表面粗化的處理方法，本發明 提供的處理方法使得到的粗化的氧化鋯基體等離子噴涂保護層時，保護層和氧化鋯基體的 結合強度高。
[0005] 本發明提供了一種氧化鋯基體表面粗化的處理方法，包括以下步驟：
[0006] 將粗化液涂覆在氧化鋯基體保護層區，得到涂覆粗化層的氧化鋯基體，
[0007] 所述粗化液包括母液和粉體；
[0008] 以質量分數計，所述母液包括有機溶劑89 %?94. 7 %，
[0009] 粘結劑3%?5%，
[0010] 增塑劑2%?5%，
[0011] 分散劑 0.3%?1%;
[0012] 所述粉體包括氧化鋯粉體和氧化鋁粉體；
[0013] 將所述涂覆粗化層的氧化鋯基體進行烘烤、涂鉑金和燒結，得到待等離子噴涂的 已粗化的氧化鋯基體。
[0014] 優選地，所述粗化液的粘度為IlOPa · s?120Pa · s。
[0015] 優選地，所述母液和粉體的質量比為1:0. 8?1. 2。
[0016] 優選地，所述有機溶劑包括松油醇、丁基卡必醇、環己酮和松節油中的一種或幾 種。
[0017] 優選地，所述粘結劑包括乙基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇和鄰苯二甲酸二 丁酯中的一種或幾種。
[0018] 優選地，所述分散劑包括硬脂酰胺、聚苯乙烯和聚乙二醇中的一種或多種。
[0019] 優選地，所述增塑劑包括乙基纖維素、癸二酸丙二醇聚酯、甘油三醋酸酯和間苯二 甲酸酯中的一種或多種。
[0020] 優選地，所述氧化鋯粉體和氧化鋁粉體的質量比為15?25:1。
[0021] 優選地，所述烘烤的溫度為75°C?85°C ;
[0022] 所述烘烤的時間為2h?6h。
[0023] 優選地，所述燒結的溫度為1400°C?1600°C ;
[0024] 所述燒結的時間為2h?6h。
[0025] 本發明提供了一種氧化鋯基體表面粗化的處理方法，包括以下步驟：將粗化液涂 覆在氧化鋯基體保護層區，得到涂覆粗化層的氧化鋯基體，所述粗化液包括母液和粉體；以 質量分數計，所述母液包括有機溶劑89%?94. 7%，粘結劑3%?5%，增塑劑2%?5%， 分散劑〇. 3%?1% ;所述粉體包括氧化鋯粉體和氧化鋁粉體；將所述涂覆粗化層的氧化鋯 基體進行烘烤、涂鉑金和燒結，得到待等離子噴涂的已粗化的氧化鋯基體。本發明提供的處 理方法采用的粗化液中包括母液和粉體，粗化氧化鋯基體后，經等離子噴涂保護層，能夠提 高保護層和粗化的氧化鋯基體的結合強度，提高抗熱震性，增加氧傳感器的使用壽命。另 夕卜，本發明提供的處理方法所采用的粗化液無腐蝕，制作方便，涂粗化液時操作簡單。實驗 結果表明：從本發明提供的處理方法得到的粗化的氧化鋯基體經等離子噴涂保護層后的得 到的氧化鋯管的SEM圖看出，保護層和粗化的氧化鋯基體結合面密合性好，使得保護層和 粗化的氧化鋯基體的粘結較好，結合強度高。
【附圖說明】
[0026] 圖1為氧化鋯管的結構示意圖；
[0027] 圖2為本發明實施例1得到的氧化鋯管的掃描電鏡圖；
[0028] 圖3為本發明實施例2得到的氧化鋯管的掃描電鏡圖；
[0029] 圖4為本發明實施例3得到的氧化鋯管的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0030] 本發明提供了一種氧化鋯基體表面粗化的處理方法，包括以下步驟：
[0031] 將粗化液涂覆在氧化鋯基體保護層區，得到涂覆粗化層的氧化鋯基體，
[0032] 所述粗化液包括母液和粉體；
[0033] 以質量分數計，所述母液包括有機溶劑89 %?94. 7 %，
[0034] 粘結劑3%?5%，
[0035] 增塑劑2%?5%，
[0036] 分散劑 0.3%?1%;
[0037] 所述粉體包括氧化鋯粉體和氧化鋁粉體；
[0038] 將所述涂覆粗化層的氧化鋯基體進行烘烤、涂鉑金和燒結，得到待等離子噴涂的 已粗化的氧化鋯基體。
[0039] 本發明將粗化液涂覆在氧化鋯基體保護層區，得到涂覆粗化層的氧化鋯基體，所 述粗化液包括母液和粉體；以質量分數計，所述母液包括有機溶劑89 %?94. 7 %，粘結劑 3 %?5 %，增塑劑2 %?5 %，分散劑0. 3 %?1 %;所述粉體包括氧化鋯粉體和氧化鋁粉體。
[0040] 在本發明中，所述粗化液包括母液；所述母液包括有機溶劑89%?94. 7%，優選 為90 %?94%，更優選為91 %?93%。在本發明中，所述有機溶劑優選包括松油醇、丁基 卡必醇、環己酮和松節油中的一種或幾種，更優選包括松油醇、丁基卡必醇和松節油中的一 種或幾種。
[0041] 在本發明中，所述母液包括粘結劑3%?5%，優選為3. 3%?4. 7%，更優選為 3. 8 %?4. 3 %。在本發明中，所述粘接劑優選包括乙基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇 和鄰苯二甲酸二丁酯中的一種或幾種，更優選包括乙基纖維素、聚乙烯醇和鄰苯二甲酸二 丁酯中的一種或幾種。本發明對所述粘接劑的來源沒有特殊的限制，采用本領域技術人員 熟知的粘接劑即可，如可以采用其市售商品。
[0042] 在本發明中，所述母液包括增塑劑2%?5%，優選為2. 3%?4. 5%，更優選為 3. 0%?4. 0%。在本發明