一种氧化锆基体表面粗化的处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于汽车用氧传感器里氧化锆管制作过程中的等离子喷涂工艺技术领域， 尤其涉及一种氧化锆基体表面粗化的处理方法。
【背景技术】
[0002] 氧传感器作为电喷系统中的关键零部件，以氧化锆元件作为传感器的基础元件。 它是一种固体电解质，其内外表面都覆盖有多孔铂电极，内表面与大气相通，外表面与尾气 接触。尾气在与锆管的外表面接触时，尾气中的残留氧气渗入铂电极，在一定高温下锆管内 外由于氧浓差而产生电势差。当在浓燃烧时，尾气中的氧浓度降低，传感元件内外氧浓差变 大，氧传感器输出电压升至参考电压以上。当在稀燃烧时，尾气中的氧浓度升高，传感元件 内外氧浓差变小，氧传感器输出电压降至参考电压以下。在电喷系统中，ECU参考氧传感器 的输出信号调整燃料喷射等参数从而改变发动机空燃比，并结合三元催化装置，可以最大 限度降低尾气中有害气体排放量，提高燃烧效率、节约能源，优化发动机性能。氧传感器安 装在发动机排气管上，要求它在恶劣的环境下具有稳定的性能，由于汽车所用燃油中含有 铅化合物和硅化合物，氧传感器的铂金外电极在使用过程中会发生铅中毒和硅中毒，导致 传感器失效；或发动机燃烧不好，氧传感器表面形成积炭，使氧传感器输出信号失准，这就 要求在氧传感器制作过程中在锆管外电极表面覆盖一层多孔的保护层，使废气既能和外电 极充分接触，又可以避免电极中毒现象的发生。保护层材料大致分为两大类：一类是与锆管 基体材料相同的材料，如氧化钇稳定的氧化锆；另一类是不同于基体材料的耐高温、抗腐蚀 的氧化物材料，如Al 2O3。
[0003] 研宄发现，对氧传感器的锆管外电极进行有效的保护是防止电极中毒失效的重要 措施，通常需要在锆管外电极包裹一层多孔保护层，对废气中的杂质起到"过滤"作用，要求 保护层既要透气又能挡住污染微粒。现有技术常采用等离子喷涂工艺喷涂保护层。在氧传 感器等离子喷涂保护层时，为了助于氧化锆管表面和保护层的结合，需要对氧化锆管表面 进行粗化处理。现有技术中多采用氢氟酸浸泡或喷砂对氧化锆基体表面进行粗化，但经过 氢氟酸浸泡或喷砂粗化处理后的氧化锆基体与保护层结合强度仍然较低。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氧化锆基体表面粗化的处理方法，本发明 提供的处理方法使得到的粗化的氧化锆基体等离子喷涂保护层时，保护层和氧化锆基体的 结合强度高。
[0005] 本发明提供了一种氧化锆基体表面粗化的处理方法，包括以下步骤：
[0006] 将粗化液涂覆在氧化锆基体保护层区，得到涂覆粗化层的氧化锆基体，
[0007] 所述粗化液包括母液和粉体；
[0008] 以质量分数计，所述母液包括有机溶剂89 %?94. 7 %，
[0009] 粘结剂3%?5%，
[0010] 增塑剂2%?5%，
[0011] 分散剂 0.3%?1%;
[0012] 所述粉体包括氧化锆粉体和氧化铝粉体；
[0013] 将所述涂覆粗化层的氧化锆基体进行烘烤、涂铂金和烧结，得到待等离子喷涂的 已粗化的氧化锆基体。
[0014] 优选地，所述粗化液的粘度为IlOPa · s?120Pa · s。
[0015] 优选地，所述母液和粉体的质量比为1:0. 8?1. 2。
[0016] 优选地，所述有机溶剂包括松油醇、丁基卡必醇、环己酮和松节油中的一种或几 种。
[0017] 优选地，所述粘结剂包括乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇和邻苯二甲酸二 丁酯中的一种或几种。
[0018] 优选地，所述分散剂包括硬脂酰胺、聚苯乙烯和聚乙二醇中的一种或多种。
[0019] 优选地，所述增塑剂包括乙基纤维素、癸二酸丙二醇聚酯、甘油三醋酸酯和间苯二 甲酸酯中的一种或多种。
[0020] 优选地，所述氧化锆粉体和氧化铝粉体的质量比为15?25:1。
[0021] 优选地，所述烘烤的温度为75°C?85°C ;
[0022] 所述烘烤的时间为2h?6h。
[0023] 优选地，所述烧结的温度为1400°C?1600°C ;
[0024] 所述烧结的时间为2h?6h。
[0025] 本发明提供了一种氧化锆基体表面粗化的处理方法，包括以下步骤：将粗化液涂 覆在氧化锆基体保护层区，得到涂覆粗化层的氧化锆基体，所述粗化液包括母液和粉体；以 质量分数计，所述母液包括有机溶剂89%?94. 7%，粘结剂3%?5%，增塑剂2%?5%， 分散剂〇. 3%?1% ;所述粉体包括氧化锆粉体和氧化铝粉体；将所述涂覆粗化层的氧化锆 基体进行烘烤、涂铂金和烧结，得到待等离子喷涂的已粗化的氧化锆基体。本发明提供的处 理方法采用的粗化液中包括母液和粉体，粗化氧化锆基体后，经等离子喷涂保护层，能够提 高保护层和粗化的氧化锆基体的结合强度，提高抗热震性，增加氧传感器的使用寿命。另 夕卜，本发明提供的处理方法所采用的粗化液无腐蚀，制作方便，涂粗化液时操作简单。实验 结果表明：从本发明提供的处理方法得到的粗化的氧化锆基体经等离子喷涂保护层后的得 到的氧化锆管的SEM图看出，保护层和粗化的氧化锆基体结合面密合性好，使得保护层和 粗化的氧化锆基体的粘结较好，结合强度高。
【附图说明】
[0026] 图1为氧化锆管的结构示意图；
[0027] 图2为本发明实施例1得到的氧化锆管的扫描电镜图；
[0028] 图3为本发明实施例2得到的氧化锆管的扫描电镜图；
[0029] 图4为本发明实施例3得到的氧化锆管的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0030] 本发明提供了一种氧化锆基体表面粗化的处理方法，包括以下步骤：
[0031] 将粗化液涂覆在氧化锆基体保护层区，得到涂覆粗化层的氧化锆基体，
[0032] 所述粗化液包括母液和粉体；
[0033] 以质量分数计，所述母液包括有机溶剂89 %?94. 7 %，
[0034] 粘结剂3%?5%，
[0035] 增塑剂2%?5%，
[0036] 分散剂 0.3%?1%;
[0037] 所述粉体包括氧化锆粉体和氧化铝粉体；
[0038] 将所述涂覆粗化层的氧化锆基体进行烘烤、涂铂金和烧结，得到待等离子喷涂的 已粗化的氧化锆基体。
[0039] 本发明将粗化液涂覆在氧化锆基体保护层区，得到涂覆粗化层的氧化锆基体，所 述粗化液包括母液和粉体；以质量分数计，所述母液包括有机溶剂89 %?94. 7 %，粘结剂 3 %?5 %，增塑剂2 %?5 %，分散剂0. 3 %?1 %;所述粉体包括氧化锆粉体和氧化铝粉体。
[0040] 在本发明中，所述粗化液包括母液；所述母液包括有机溶剂89%?94. 7%，优选 为90 %?94%，更优选为91 %?93%。在本发明中，所述有机溶剂优选包括松油醇、丁基 卡必醇、环己酮和松节油中的一种或几种，更优选包括松油醇、丁基卡必醇和松节油中的一 种或几种。
[0041] 在本发明中，所述母液包括粘结剂3%?5%，优选为3. 3%?4. 7%，更优选为 3. 8 %?4. 3 %。在本发明中，所述粘接剂优选包括乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇 和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或几种，更优选包括乙基纤维素、聚乙烯醇和邻苯二甲酸二 丁酯中的一种或几种。本发明对所述粘接剂的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员 熟知的粘接剂即可，如可以采用其市售商品。
[0042] 在本发明中，所述母液包括增塑剂2%?5%，优选为2. 3%?4. 5%，更优选为 3. 0%?4. 0%。在本发明