CN102989634B - 一种氧传感器内部催化层的涂覆装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种氧传感器内部催化层的涂覆装置和方法，涂覆装置包括能够与氧传感器锆管内壁紧密配合的外部密封层；涂覆装置具还有同外部密封层同轴的压缩空气通道层，外部密封层同压缩空气通道层之间的环形空心空间为回流通道，压缩空气通道层包围的圆形空心区域是向回流通道通入压缩空气的通道；压缩空气通道层的前端是开口结构。本发明能够通过压缩空气吹拂的方式，将铂金浆料均匀涂覆在氧传感器锆管与外部催化层相对应的位置上，形成与外部催化层相对应的内部催化层；所述涂覆装置和涂覆方法，形成的内部催化层能够使氧传感器具有良好的电性能，并且涂覆过程减少了对铂金浆料的使用量，降低了氧传感器的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属层的涂覆装置和方法，尤其涉及一种氧传感器的锆管内部催化层的涂覆装置和方法。
背景技术
汽车用的氧传感器，其锆管内孔直径较小，一般在5mm之内，氧传感器锆管内孔具有内部催化层120， 氧传感器锆管外壁具有外部催化层110，如图1所示，内部催化层120和外部催化层110主要用于氧离子的吸附和脱附反应，用于产生氧离子信号。
由于氧传感器锆管的内孔直径小，其内孔上的内部催化层120难以涂覆，目前主要采用以下两种方法涂覆内部催化层120。
第一种，采用刷涂方法，如图1所示，该方法使用毛笔蘸取适量铂金浆料，通过手感深入氧传感器锆管内孔底部深处刷涂，该方法仅能将铂金浆料刷涂至锆管底部弧面内。氧传感器锆管内部具有加热器130，加热器130有个区域为发热区，一般情况下，所述加热器130的发热区同外部催化层110的位置相对应。加热器130提供热量的主要部分，加热器130的发热区的位置与传感器外部催化层110位置对应并且距离较近，氧传感器升温的速率会比较快，氧传感器也会最快的进入工作状态。
采用涂刷方法时，铂金浆料距离加热器的发热区及外部催化层的距离较远，氧离子传递路径过长，传感器响应慢，性能较差。
第二种，整体注浆方法，如图2所示，该方法主要是将铂金浆料整体注满锆管内部，然后将锆管倾斜，让铂金浆料流出，形成内部催化层120，该方法能够达到较好的传感器电性能，但是其对于铂金的使用量过大，成本极高。
因此，现有技术存在缺陷，有待于进一步改进和发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够合理使用铂金浆料，控制氧传感器成本，还能够达到较好的传感器电性能的内部催化层的涂覆装置和方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种氧传感器内部催化层的涂覆装置，氧传感器包括具有内孔的锆管，所述锆管具有外部涂覆层，其中，所述涂覆装置包括能够与氧传感器锆管内壁紧密配合的外部密封层，所述外部密封层的前端同锆管外部催化层的后端相对应；
所述涂覆装置还有同所述外部密封层同轴的压缩空气通道层，所述外部密封层同压缩空气通道层之间的环形空心空间为回流通道，所述压缩空气通道层包围的圆形空心区域是向所述回流通道通入压缩空气的通道；所述压缩空气通道层的前端是开口结构，保证所述压缩空气能够经所述压缩空气的通道，从压缩空气通道层的前端开口结构处流入回流通道。
所述的涂覆装置，其中，所述压缩空气通道层的前端的开口结构的直径设置为2mm以上。
所述的涂覆装置，其中，所述压缩空气通道层与外部催化层相对应的位置上设置均匀分布的若干微小的空隙。
所述的涂覆装置，其中，所述空隙的直径小于0.3mm。
一种氧传感器内部催化层的涂覆方法，采用权利要求1所述的涂覆装置，应用于包括具有内孔的锆管的氧传感器，所述锆管具有外部涂覆层，具体包括以下步骤：
步骤1、保持氧传感器锆管具有弧形底部的一端向下，将铂金浆料注入到锆管具有弧形的底部；
步骤2、在氧传感器锆管的开口的一端套入权利要求1所述的涂覆装置，使涂覆装置的外部密封层与锆管内壁紧密配合，外部密封层的前端到达外部催化层的后部位置；
步骤3、将特定压力和流量的气体吹入压缩空气通道，空气将锆管内部注入的铂金浆料吹入回流通道；
步骤4、在所述锆管内孔的内壁形成与外部催化层相对应的内部催化层；
步骤5、从涂覆装置中取出氧传感器的锆管即可。
所述的涂覆方法，其中，所述步骤1中，所述锆管注入的铂金浆料，铂金浆料的注入量能够覆盖锆管内底弧面及与外部催化层所对应的内部催化层位置。
所述的涂覆方法，其中，所述步骤3中，通过所述压缩空气通道层与外部催化层相对应的位置上均匀分布的若干微小的空隙，将与外部催化层对应的内部催化层部位的铂金吹拂均匀涂覆在锆管内壁的内部催化层上。
所述的涂覆方法，其中，所述步骤3中，其特征在于，空气将铂金浆料还通过回流通道吹入与回流通道连接的特定容器内。
所述的涂覆方法，其中，所述步骤3中，所述空隙的直径小于0.3mm。
本发明提供的一种氧传感器内部催化层的涂覆装置和方法，能够通过压缩空气吹拂的方式，将铂金浆料均匀涂覆在氧传感器锆管与外部催化层相对应的位置上，形成与外部催化层相对应的内部催化层；所述涂覆装置和涂覆方法，形成的内部催化层能够使氧传感器具有良好的电性能，并且涂覆过程减少了对铂金浆料的使用量，降低了氧传感器的成本。
附图说明
图1为现有技术下采用刷涂方法时，氧传感器锆管内部催化层的结构示意图；
图2为现有技术下采用整体注浆方法时，氧传感器锆管内部催化层的结构示意图；
图3为采用本发明涂覆方法时，氧传感器锆管内部催化层的结构示意图；
图4为采用本发明涂覆方法时，氧传感器锆管内部催化层和第二电极的结构示意图；
图5为本发明涂覆装置的结构示意图；
图6为本发明涂覆装置A向即纵截面的放大图；
图7为本发明涂覆装置上压缩空气通道层上设置的空隙的结构示意图。
具体实施方式
下面结合优选的实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明的提供的一种氧传感器内部催化层的涂覆装置，如图5所示，包括能够与锆管内壁紧密配合的外部密封层210，所述外部密封层210的前端211限定内部催化层120的后部位置，也就是所述外部密封层210的前端同锆管外部催化层110的后端相对应；如图5所示，定义所述外部密封层210的左端为其前端，定义所述外部催化层110和内部催化层120的右端为其后端，所述外部催化层110和内部催化层120的左端为其前端：所述涂覆装置具有同所述外部密封层210同轴的压缩空气通道层220，所述外部密封层210同压缩空气通道层220之间的环形空心空间为回流通道230，所述压缩空气通道层220包围的圆形空心区域向所述回流通道230通入压缩空气的通道；所述压缩空气通道层220的前端是开口结构，这样保证所述压缩空气能够经压缩空气的通道，从压缩空气通道层220的前端开口结构处流入回流通道230；本发明定义，如图5所示，所述压缩空气通道层220的左端为压缩空气通道层的前端。
进一步的，所述压缩空气通道层220的前端的开口结构的直径D，可以设置为2mm以上，如图6所示，以保证有足够的气流将锆管底部弧面内的铂金浆料吹入回流通道230。
另外一个优选实施例，如图7所示，所述压缩空气通道层220与外部催化层110相对应的位置上设置均匀分布的若干微小的空隙221，其空隙221直径D1应小于0.3mm，所述空隙的设置，一方面保证有适量的空气将聚集在内部催化层120位置的铂金浆料均匀吹散分布，另一方面保证内部催化层120有一定的催化层厚度。
本发明提供的一种氧传感器锆管的内部催化层的涂覆方法，包括以下步骤：
步骤1、保持氧传感器锆管具有弧形底部的一端向下，通过各种可控注入量的设施，将铂金浆料注入到锆管具有弧形的底部，要求注入量能够覆盖内底弧面及与外部催化层所对应的内部催化层位置，也就是铂金浆料注入以后，铂金浆料的水平面同所述外部催化层的后端一致。
步骤2、在氧传感器锆管的开口的一端套入所述涂覆装置，使涂覆装置的外部密封层210与锆管内壁紧密配合，外部密封层210的前端到达外部催化层110的后部位置；
步骤3、将特定压力和流量的气体吹入压缩空气的通道，空气将锆管内部注入的铂金浆料吹入回流通道230，以及与回流通道230连接的特定容器内。
步骤4、在所述锆管内孔的内壁形成与外部催化层110相对应的内部催化层120，如图3所示。
步骤5、从涂覆装置中取出氧传感器的锆管即可。
本发明的内部催化层120涂覆方法，能够将锆管底部的弧面内的铂金浆料吹入回流通道230内，使得铂金浆料仅能够通过该回流通道回流到特定容器内，以便于再次使用。
本发明的涂覆方法，进一步的，还能够在步骤3中，通过所述压缩空气通道层220与外部催化层110相对应的位置上均匀分布的若干微小的空隙221，将与外部催化层110对应内部催化层120部位的铂金吹拂均匀涂覆在锆管内壁的内部催化层120上，避免铂金浆料的堆积，使铂金浆料均匀分布。本发明可以将内部催化层120的厚度控制在20~50um，成品需要检测导通电阻小于3欧姆。
利用本发明的涂覆装置和涂覆方法所完成的氧传感器的锆管，如图4所示，可以在与外部催化层110相对应的位置上设置内部催化层120，在外部催化层110上引出第一电极140，在内部催化层上引出第二电极150。内部催化层120和外部催化层110主要用于氧离子的吸附和脱附反应，用于产生氧离子信号。其内部催化层120引出的第二电极150和外部催化层110引出的第一电极140：主要用于电压信号的传递。
本发明提供的氧传感器内部催化层的涂覆装置和涂覆方法，能够通过压缩空气吹拂的方式，将铂金浆料均匀涂覆在氧传感器锆管与外部催化层相对应的位置上，形成与外部催化层相对应的内部催化层；所述涂覆装置和涂覆方法，形成的内部催化层能够使氧传感器具有良好的电性能，并且涂覆过程减少了对铂金浆料的使用量，降低了氧传感器的成本。
以上内容是对本发明的优选的实施例的说明，可以帮助本领域技术人员更充分地理解本发明的技术方案。但是，这些实施例仅仅是举例说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于这些实施例的说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和变换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1. 一种氧传感器内部催化层的涂覆装置，氧传感器包括具有内孔的锆管，所述锆管具有外部涂覆层，其特征在于，所述涂覆装置包括能够与氧传感器锆管内壁紧密配合的外部密封层，所述外部密封层的前端同锆管外部催化层的后端相对应；
所述涂覆装置还有同所述外部密封层同轴的压缩空气通道层，所述外部密封层同压缩空气通道层之间的环形空心空间为回流通道，所述压缩空气通道层包围的圆形空心区域是向所述回流通道通入压缩空气的通道；所述压缩空气通道层的前端是开口结构，保证所述压缩空气能够经所述压缩空气的通道，从压缩空气通道层的前端开口结构处流入回流通道。
2.根据权利要求1所述的涂覆装置，其特征在于，所述压缩空气通道层的前端的开口结构的直径设置为2mm以上。
3.根据权利要求2所述的涂覆装置，其特征在于，所述压缩空气通道层与外部催化层相对应的位置上设置均匀分布的若干微小的空隙。
4.根据权利要求3所述的涂覆装置，其特征在于，所述空隙的直径小于0.3mm。
5.一种氧传感器内部催化层的涂覆方法，采用权利要求1所述的涂覆装置，应用于包括具有内孔的锆管的氧传感器，所述锆管具有外部涂覆层，具体包括以下步骤：
步骤1、保持氧传感器锆管具有弧形底部的一端向下，将铂金浆料注入到锆管具有弧形的底部；
步骤2、在氧传感器锆管的开口的一端套入权利要求1所述的涂覆装置，使涂覆装置的外部密封层与锆管内壁紧密配合，外部密封层的前端到达外部催化层的后部位置；
步骤3、将特定压力和流量的气体吹入压缩空气通道，空气将锆管内部注入的铂金浆料吹入回流通道；
步骤4、在所述锆管内孔的内壁形成与外部催化层相对应的内部催化层；
步骤5、从涂覆装置中取出氧传感器的锆管即可。
6.根据权利要求5所述的涂覆方法，其特征在于，所述步骤1中，所述锆管注入的铂金浆料，铂金浆料的注入量能够覆盖锆管内底弧面及与外部催化层所对应的内部催化层位置。
7.根据权利要求6所述的涂覆方法，其特征在于，所述步骤3中，通过所述压缩空气通道层与外部催化层相对应的位置上均匀分布的若干微小的空隙，将与外部催化层对应的内部催化层部位的铂金吹拂均匀涂覆在锆管内壁的内部催化层上。
8.根据权利要求7所述的涂覆方法，其特征在于，所述步骤3中，其特征在于，空气将铂金浆料还通过回流通道吹入与回流通道连接的特定容器内。
9.根据权利要求8所述的涂覆方法，其特征在于，所述步骤3中，所述空隙的直径小于0.3mm。
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