一种用于ZrO2氧传感器电极的化学镀液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于ZrO2氧传感器电极的化学镀液及其制备方法和应用，该化学镀液包括主盐、还原剂和络合剂，所述还原剂包括硼氢化钠，以及异烟酸酰肼或肼一水合物中的一种或两种。本发明专利技术还提供了一种使用上述化学镀液对ZrO2氧传感器电极进行化学镀的方法。本发明专利技术通过化学镀液中多种还原剂的联合作用，降低了化学镀的时间，提高了效率，同时化学镀镀层均匀，因此在低厚度的情况下就能保证电极性能，减少了铂的大量使用，降低成本。同时本发明专利技术还设计了化学镀过程中除需镀覆位置以外位置的保护器件，保证镀覆的陶瓷件电极面积可控。保证镀覆的陶瓷件电极面积可控。保证镀覆的陶瓷件电极面积可控。

【技术实现步骤摘要】
一种用于ZrO2氧传感器电极的化学镀液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及管式氧传感器中锆管制造领域，具体的说涉及一种用于ZrO2氧传感器电极的化学镀液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]ZrO2氧传感器其核心元件是多孔的ZrO2陶瓷管，它是一种固态电解质，锆管的内外两侧涂有铂电极，管内腔为参比通道，管外壁与尾气接触，管内设有加热器，通过加热器加热使传感器达到工作温度。利用YSZ固体电解质高温氧离子导电而无电子导电的特性，基于YSZ固体电解质两边氧分压的差异而产生浓差电势，不同浓度差对应不同电势，装车后传感器与ECU(汽车电控单元)连接，ECU在接收到电势信号后做出相应的指令。反馈系统循环反复动作，把空气和燃气的比例控制在理论值附近，保证燃气利用效率和尽量少的有害气体排放。由于车上作业条件很苛刻，氧传感器的电极材料应具有良好的导电率、较高的触媒活性和良好的化学稳定性。
[0003]现在氧化锆氧传感器的电极材料都为铂，起催化作用兼电极的作用，它使尾气中的O2与CO反应，变成CO2，使固体电解质两侧的氧浓差增加，从而使两极间的电压在理论空燃比附近产生突变。为了降低电极反应电阻，提高传感器的性能，ZrO2氧传感器的铂电极应呈多孔薄膜结构。由于锆管的异形结构，通过传统的涂刷方式很难实现自动化。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术提供了一种用于ZrO2氧传感器电极的化学镀液及其制备方法和应用，能够快速、自动化实现ZrO2氧传感器的铂电极镀覆。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种用于ZrO2氧传感器电极的化学镀液，包括主盐、还原剂和络合剂，所述还原剂包括硼氢化钠，以及异烟酸酰肼或肼一水合物中的一种或两种。
[0007]本专利技术经过长期试验发现，在以肼一水合物或异烟酸酰肼为还原剂的化学镀液中加入硼氢化钠可以提高沉积速率。
[0008]优选的，所述主盐为Na2Pt(OH)6、Na2PtCl6中的一种或两种；所述络合剂为乙二胺、柠檬酸、二乙三胺中一种或几种。
[0009]采用上述技术方案的有益效果：所选主盐为铂的易溶水溶液，浓度可控，所选络合剂能够有效促进镀覆过程，所选主盐及络合剂与还原剂匹配，反应速度迅速，沉积效率高。
[0010]优选的，还包括pH调节剂氢氧化钠、氨水中的一种或两种。
[0011]采用上述技术方案的有益效果：pH调节剂能够有效调节pH值，保证碱性环境，沉积过程迅速，提高镀覆效率。
[0012]优选的，所述主盐：络合剂：pH调节剂：还原剂的质量比为 10:10:5:1
‑
5:5:5:1；且所述硼氢化钠占所述还原剂的10
‑
50％。
[0013]采用上述技术方案的有益效果：此配比下反应充分，多种还原剂的使用有相互促
进的效果，保证镀覆效果的同时保证镀液的充分利用。
[0014]一种用于ZrO2氧传感器电极的化学镀液的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)将所述主盐和络合剂溶于水中，得溶液A备用；
[0016](2)将pH调节剂和还原剂溶于水中，得溶液B备用；
[0017](3)使用时，将溶液A与溶液B混合。
[0018]优选的，溶液A与溶液B混合后，主盐中每种物质的浓度均为0.1～100g/L，络合剂中每种物质的浓度均为0.001～10g/L，还原剂中每种物质的浓度均为 0.001
‑
1g/L，化学镀液的pH值在9～11之间。
[0019]采用上述技术方案的有益效果：分步配制可以保证镀覆过程的可控性，避免了无效反应和不必要的铂盐消耗，提高沉积效果，同时便于控制镀覆过程。
[0020]一种ZrO2氧传感器电极的化学镀方法，使用上述所述的或制备的化学镀液进行化学镀。
[0021]优选的，上述ZrO2氧传感器电极的化学镀方法，包括以下步骤：
[0022]S1氧化锆陶瓷基体的制备和活化：将氧化锆粉体压制、烧结成陶瓷基体，然后使用氢氟酸溶液进行浸泡，浸泡后的陶瓷基体装入保护器件中，先后使用Na2PtCl6和肼一水合物水溶液浸泡，最后干燥，得到活化氧化锆陶瓷基体；
[0023]S2氧化锆陶瓷基体化学镀：将活化氧化锆陶瓷基体浸入化学镀液中， 30
‑
80℃水浴1
‑
4h，中间补充硼氢化钠溶液保证其还原剂浓度；
[0024]S3煅烧：完成镀覆后，取出氧化锆陶瓷基体，去除保护器件，在900
‑
1300℃下煅烧0.5
‑
3h，得到表面银白色光泽的金属镀层。
[0025]优选的，所述步骤S1具体为：将纯度为99％的5YSZ或8YSZ的氧化锆粉体压制成型后，以1300
‑
1500℃的温度烧结保温1
‑
4h，烧结成陶瓷基体，然后使用0.001
‑
10mol/L的氢氟酸溶液对陶瓷基体进行活化0.5
‑
2h后室温循环风干燥，将陶瓷基体装入保护器件后，0.1
‑
100g/L的Na2Pt(OH)6水溶液中2
‑
30min 后40
‑
120℃循环风条件下干燥，0.001
‑
0.1g/L浓度的肼一水合物水溶液中后 40
‑
120℃循环风条件下干燥，得到活化氧化锆陶瓷基体。
[0026]优选的，所述步骤S1中保护器件包括：内电极保护器件和外电极保护器件；
[0027]所述内电极保护器件为三级阶梯状圆柱体，每级圆柱的直径逐级变大；第一级圆柱(1)和第二级圆柱(2)伸入所述陶瓷基体内部；
[0028]第一级圆柱(1)的直径小于所述陶瓷基体与之对应部位的内径，用于镀覆内电极；
[0029]第二级圆柱(2)沿轴向一侧开有沟槽，用于镀覆内纵向引线，且第二级圆柱的直径与所述陶瓷基体与之对应部位的内径等同；
[0030]第三级圆柱(3)内部环形开有沟槽，所述沟槽与所述陶瓷基体尾部相适配；且所述第三级圆柱(3)内部轴向开有通孔，所述通孔与所述第二级圆柱 (2)一侧的沟槽相连通；
[0031]所述外电极保护器件包括：保护帽(4)和中间壳体(5)；
[0032]所述陶瓷基体的前端穿过所述中间壳体(5)后伸入所述保护帽(4)内；且在所述中间壳体(5)与所述保护帽(4)之间、所述中间壳体(5)与所述第三级圆柱之间均留有孔隙，用于镀覆外电极；所述中间壳体(5)沿轴向一侧开有开口，用于镀覆外纵向引线；所述保护帽(4)与所述中间壳体(5) 通过柱销可拆卸连接。
[0033]使用时，保护帽和中间壳体组装使用，主要作用为覆盖外部闭口端处及基体除外
电极和纵向引线的部分不被镀覆，内电极保护器件主要作用为保护外部引线端下方、内部引线端下方以及除内电极及纵向引线以外部分不被镀覆。
[0034]与现有技术相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于ZrO2氧传感器电极的化学镀液，包括主盐、还原剂和络合剂，其特征在于，所述还原剂包括硼氢化钠，以及异烟酸酰肼或肼一水合物中的一种或两种。2.根据权利要求1中所述的一种用于ZrO2氧传感器电极的化学镀液，其特征在于，所述主盐为Na2Pt(OH)6、Na2PtCl6中的一种或两种；所述络合剂为乙二胺、柠檬酸、二乙三胺中一种或几种。3.根据权利要求2中所述的一种用于ZrO2氧传感器电极的化学镀液，其特征在于，所述pH调节剂为氢氧化钠、氨水中的一种或两种。4.根据权利要求3中所述的一种用于ZrO2氧传感器电极的化学镀液，其特征在于，所述主盐：络合剂：pH调节剂：还原剂的质量比为10:10:5:1
‑
5:5:5:1；且所述硼氢化钠占所述还原剂的10
‑
50％。5.根据权利要求4所述的一种用于ZrO2氧传感器电极的化学镀液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将所述主盐和络合剂溶于水中，得溶液A备用；(2)将pH调节剂和还原剂溶于水中，得溶液B备用；(3)使用时，将溶液A与溶液B混合。6.根据权利要求5中所述的一种用于ZrO2氧传感器电极的化学镀液的制备方法，其特征在于，溶液A与溶液B混合后，主盐中每种物质的浓度均为0.1～100g/L，络合剂中每种物质的浓度均为0.001～10g/L，还原剂中每种物质的浓度均为0.001
‑
1g/L，化学镀液的pH值在9～11之间。7.一种ZrO2氧传感器电极的化学镀方法，其特征在于，使用权利要求1
‑
4所述的或权利要求5
‑
6制备的化学镀液进行化学镀。8.根据权利要求7所述的一种ZrO2氧传感器电极的化学镀方法，其特征在于，包括以下步骤：S1氧化锆陶瓷基体的制备和活化：将氧化锆粉体压制、烧结成陶瓷基体，然后使用氢氟酸溶液进行浸泡，浸泡后的陶瓷基体装入保护器件中，先后使用Na2PtCl6和肼一水合物水溶液浸泡，最后干燥，得到活化氧化锆陶瓷基体；S2氧化锆陶瓷基体化学镀：将活化氧化锆陶瓷基体浸入化学镀液中，30
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80℃水浴1
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4h，中间补充硼氢化钠溶液保证其浓度；S3煅烧：完成镀...

【专利技术属性】
技术研发人员：于金营，
申请(专利权)人：深圳聚德寿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：