中科院兰化所开发出环保型三价铬电镀新工艺
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一
２０ 年 第 ９ ０７ 期
部分研 究人 员开 始开 发采 用 陶瓷 固态 电解 质 （ 离 子导 体 ）的传感 器 ，不过 由于结 构一 直 氧 很复杂，必须组合多种 电化学反应才能测定 Ｎ ｘ浓度 ，所以本质上很难实现快速测定。因 Ｏ 此可 用于 车载 的 ＮＯ ｘ传 感器 始 终没 有 能够 实际应 用 。 产综 研先 进制 造 工 艺研 究 部 门— — 功 能模 块 化研 究 小 组 的产 综研 特 别 研 究 员演 本 孝一 等开 发的 ＮＯｘ传 感器 ，通过 精密 控制 检测 ＮＯｘ的 电极表 面 的纳米 结 构 ， 现 了极 高 的 Ｎ 实 Ｏｘ 分子选择 性 能 。通 过 改进 电 化学单 元 结构 、直 接检 测 ＮＯｘ分 子 ，检 测 速度 比此前 提高 了约 ５ 倍，并且 Ｎ ｘ Ｏ 分子的检测灵敏度提高了约 ２ 。 倍 汽 油发动 机车 型方 面 ，稀 薄燃烧 （ ｅｎＢ ｒ）发动 机用 ＮＯｘ吸 藏还 原 触媒 已开始 实际 Ｌ ａ ｕｎ 应用 。稀 薄燃烧 时 ，使 碱类 物质 吸 收 ＮＯ ，吸收量 达 到饱 和 时，使 发动 机 发生 Ｒｃ ｐｋ ｘ ｉ Ｓ ｉｅ ｈ （ 料过 量供 给 ） 燃 ，利用 瞬 时增加 的燃 料 来还 原并 净化 吸 附 的 ＮＯｘ 。不 过 ， 目前 的技术 为 ： 在发 动机 的 使用 范 围 内测 绘 尾气 状 态 ，通过 模 型演 算 来推 算 ＮＯ 的 吸收 量 ， 并求 出 Ｒｃ ｘ ｉ ｈ
１０ ０ｍＶ的 电压变 化 。对 于很 难检 测 的 ＮＯ气 体 ，也显 示 出 了全球 最 高级 别 的检测 特性 。 此外 ， 测 电极 的微细 结 构调整 到 了最佳 状 态 ， ０ 检 ９ ％的检 测 的 响应速 度 都在 ５ ｓ以下 （ 根 据测 量条 件 的不 同 ， 已经 确认 实 际 的检 测 速度 还 要更 快 ） 。结构 未 实现 最 佳状 态 时 的元件 响
展。
中科 院兰 化所 开发 出环 保 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ三 价铬 电镀 新工 艺 中科 院兰州化学物理所 固体润滑 国家重点实验室的张俊彦课题组 日前开发出一种环保
型三价铬电镀新工艺，并于 ２ ０ ０７年 ７月 ９日通过了甘肃省科学技术厅组织的项 目 验收和成
果鉴 定 。
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于混合 电位 型传 感器 。
混 合 电位 型传 感器 通过 数 种气 体产 生 的 电位差 之和 来 测定 气 体浓 度 。特 别 是对 于 ＮＯ ｘ 的浓度 变化 ，通过 努 力使 得传 感器 的电位 差 能够发 生 显著变 化 。
实际制成的传感器为 ｌｍ×２ ｒ ｃ ． ｍ×３０ ｍ左右的 电化学单元 。 ５ ａ ０ｒ ｉ 传感器采用脉冲激光沉 积法 （ｕｓｄＬ ｓｒＤ ｐ ｓｉｎ Ｌ ，在 ＳＯ 底 板 上 形成氧 化锆 陶 瓷 等 。在 ３ ０ Ｐ ｌ ａｅ ｅ ｏｉｏ ，Ｐ Ｄ） ｅ ｔ ｉ２ ５ ℃下 ，对 于 用含 ５ ％氧 气 的氮 气 稀 释 的 １０ｐ ｍ ＮＯ 气 体进 行 检 测 时 ，该 电化 学 单元 能够 产 生 约 ０ ０ｐ
Ｓｉ 的开始时刻。由于 该方法没有直接测定尾气 中的 Ｎ ｘ ｐｅ ｄ Ｏ 浓度 ， 所以有必要验证是否在在 任何条 件下 都能 正常 发挥 作用 。 另 一方面 ， 油 发动机 车 型 由于 ＮＯｘ和 未燃 碳是此 消彼涨 的 关系 ， 柴 降低 ＮＯｘ的排放 量 ，
Ｐ 的排放 量 将增加 ， 以有 必 要 使用 ＮＯｘ传 感器 将 ＮＯｘ的排 放控 制 在规 定值 ， Ｍ 所 以便把 Ｐ Ｍ 的排 放量 降低 到最 小 。
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２０ 年 第 ９ ０７ 期
目前在 表 面工 程领 域 ，电镀 铬 镀层 的工 艺大 多采 用 的是 剧 毒 的六 价铬 电镀 工 艺 ， 传统 该
工艺的使用对人类赖 以生存的 自然环境和 电镀工人 的健康都能造成极大的危害。 美国环境保 护署 （Ｐ 已 明确 规 定 将 于 ２ １ 年 前 全 面 禁 止 六 价铬 的 电 镀 生产 。 欧 洲 联 盟 发布 的指 令 Ｅ Ａ） ００ （ Ｅ 和Ｒ ＷＥ Ｅ ＯＨＳ明确 规 定从 ２０ ） ０３年 １月 １日起 在 欧盟 禁止 使 用六 价铬 对 汽 车零部 件进 行 表面处理，由于技术尚不够成熟推迟到今年 ７月。欧盟的 ＷＥ Ｅ和 Ｒ Ｈ Ｅ Ｏ Ｓ指令还严格规定 了 ２ ０ 年 ７ １日以后，将在欧洲全境禁止六价铬在 电子产 品中的使用。我国的 《 ０６ 月 电子信 息产 品污染控 制 管 理办 法 》也 明确 规 定 ，从 ２０ ０７年 ３月 １日起控 制 六 价铬 工 艺 的使 用 。同 传统 的六 价铬 电镀 工 艺相 比 ， 兰州 化学 物理 所开 发 出 的 电镀 工 艺在 技 术角度 上 取得 了实质性 的改进 ，为 实现 该新 型环 保 电镀 工 艺技术 的工业 化应 用 奠定 了基 础 。该项 三价 铬 电镀工 艺 的
应速度 ，在 ６０ 以上的高温 下，最快也需要 １ ０￣ Ｃ 分钟以上。一般来说，由于混合 电位型传感
器 的响应速度依赖于气体的吸附脱落能力， 在气体吸附脱离速度较慢的低温 下， 传感器的响
应速度就将变慢 。因此 ，此前 ３ ｏ ４温下的混合电位 型传感器 的开发 乎没有取得什么进 ｏ￣ ￣ ｃ Ｌ
由于这一原 因， 业界热切期待着开发出检测速度快、 检测灵敏度和定量测量性能高的小 型车载高性能 Ｎ ｘ Ｏ 传感器 。 通过监测每时每刻的 Ｎ ｘ Ｏ 排放量、 仅提供最低限度的 Ｒｃ ｉ ｉ Ｓｄ ｈｐ ｅ 来节约燃料 ，实现效率更高的 Ｎ ｘ Ｏ 排放控制并提高燃效 。 此 次 的成果 是将 钪 （ｃ Ｓ ）稳定 型氧 化锆 陶 瓷作 为 电解 质 ，控制 检测 电极 的微 细结 构得 到 的 ，３ ０ 以下 的低温 下 仍能 够对 ＮＯ 分 子有 很 高 的检 测 能力 和很 快 的响应 速 度 ，能够 应 用 ０℃
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２０ 年 第 ９ ０７ 期
部分研 究人 员开 始开 发采 用 陶瓷 固态 电解 质 （ 离 子导 体 ）的传感 器 ，不过 由于结 构一 直 氧 很复杂，必须组合多种 电化学反应才能测定 Ｎ ｘ浓度 ，所以本质上很难实现快速测定。因 Ｏ 此可 用于 车载 的 ＮＯ ｘ传 感器 始 终没 有 能够 实际应 用 。 产综 研先 进制 造 工 艺研 究 部 门— — 功 能模 块 化研 究 小 组 的产 综研 特 别 研 究 员演 本 孝一 等开 发的 ＮＯｘ传 感器 ，通过 精密 控制 检测 ＮＯｘ的 电极表 面 的纳米 结 构 ， 现 了极 高 的 Ｎ 实 Ｏｘ 分子选择 性 能 。通 过 改进 电 化学单 元 结构 、直 接检 测 ＮＯｘ分 子 ，检 测 速度 比此前 提高 了约 ５ 倍，并且 Ｎ ｘ Ｏ 分子的检测灵敏度提高了约 ２ 。 倍 汽 油发动 机车 型方 面 ，稀 薄燃烧 （ ｅｎＢ ｒ）发动 机用 ＮＯｘ吸 藏还 原 触媒 已开始 实际 Ｌ ａ ｕｎ 应用 。稀 薄燃烧 时 ，使 碱类 物质 吸 收 ＮＯ ，吸收量 达 到饱 和 时，使 发动 机 发生 Ｒｃ ｐｋ ｘ ｉ Ｓ ｉｅ ｈ （ 料过 量供 给 ） 燃 ，利用 瞬 时增加 的燃 料 来还 原并 净化 吸 附 的 ＮＯｘ 。不 过 ， 目前 的技术 为 ： 在发 动机 的 使用 范 围 内测 绘 尾气 状 态 ，通过 模 型演 算 来推 算 ＮＯ 的 吸收 量 ， 并求 出 Ｒｃ ｘ ｉ ｈ
１０ ０ｍＶ的 电压变 化 。对 于很 难检 测 的 ＮＯ气 体 ，也显 示 出 了全球 最 高级 别 的检测 特性 。 此外 ， 测 电极 的微细 结 构调整 到 了最佳 状 态 ， ０ 检 ９ ％的检 测 的 响应速 度 都在 ５ ｓ以下 （ 根 据测 量条 件 的不 同 ， 已经 确认 实 际 的检 测 速度 还 要更 快 ） 。结构 未 实现 最 佳状 态 时 的元件 响
展。
中科 院兰 化所 开发 出环 保 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ三 价铬 电镀 新工 艺 中科 院兰州化学物理所 固体润滑 国家重点实验室的张俊彦课题组 日前开发出一种环保
型三价铬电镀新工艺，并于 ２ ０ ０７年 ７月 ９日通过了甘肃省科学技术厅组织的项 目 验收和成
果鉴 定 。
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于混合 电位 型传 感器 。
混 合 电位 型传 感器 通过 数 种气 体产 生 的 电位差 之和 来 测定 气 体浓 度 。特 别 是对 于 ＮＯ ｘ 的浓度 变化 ，通过 努 力使 得传 感器 的电位 差 能够发 生 显著变 化 。
实际制成的传感器为 ｌｍ×２ ｒ ｃ ． ｍ×３０ ｍ左右的 电化学单元 。 ５ ａ ０ｒ ｉ 传感器采用脉冲激光沉 积法 （ｕｓｄＬ ｓｒＤ ｐ ｓｉｎ Ｌ ，在 ＳＯ 底 板 上 形成氧 化锆 陶 瓷 等 。在 ３ ０ Ｐ ｌ ａｅ ｅ ｏｉｏ ，Ｐ Ｄ） ｅ ｔ ｉ２ ５ ℃下 ，对 于 用含 ５ ％氧 气 的氮 气 稀 释 的 １０ｐ ｍ ＮＯ 气 体进 行 检 测 时 ，该 电化 学 单元 能够 产 生 约 ０ ０ｐ
Ｓｉ 的开始时刻。由于 该方法没有直接测定尾气 中的 Ｎ ｘ ｐｅ ｄ Ｏ 浓度 ， 所以有必要验证是否在在 任何条 件下 都能 正常 发挥 作用 。 另 一方面 ， 油 发动机 车 型 由于 ＮＯｘ和 未燃 碳是此 消彼涨 的 关系 ， 柴 降低 ＮＯｘ的排放 量 ，
Ｐ 的排放 量 将增加 ， 以有 必 要 使用 ＮＯｘ传 感器 将 ＮＯｘ的排 放控 制 在规 定值 ， Ｍ 所 以便把 Ｐ Ｍ 的排 放量 降低 到最 小 。
现代材料动态
２０ 年 第 ９ ０７ 期
目前在 表 面工 程领 域 ，电镀 铬 镀层 的工 艺大 多采 用 的是 剧 毒 的六 价铬 电镀 工 艺 ， 传统 该
工艺的使用对人类赖 以生存的 自然环境和 电镀工人 的健康都能造成极大的危害。 美国环境保 护署 （Ｐ 已 明确 规 定 将 于 ２ １ 年 前 全 面 禁 止 六 价铬 的 电 镀 生产 。 欧 洲 联 盟 发布 的指 令 Ｅ Ａ） ００ （ Ｅ 和Ｒ ＷＥ Ｅ ＯＨＳ明确 规 定从 ２０ ） ０３年 １月 １日起 在 欧盟 禁止 使 用六 价铬 对 汽 车零部 件进 行 表面处理，由于技术尚不够成熟推迟到今年 ７月。欧盟的 ＷＥ Ｅ和 Ｒ Ｈ Ｅ Ｏ Ｓ指令还严格规定 了 ２ ０ 年 ７ １日以后，将在欧洲全境禁止六价铬在 电子产 品中的使用。我国的 《 ０６ 月 电子信 息产 品污染控 制 管 理办 法 》也 明确 规 定 ，从 ２０ ０７年 ３月 １日起控 制 六 价铬 工 艺 的使 用 。同 传统 的六 价铬 电镀 工 艺相 比 ， 兰州 化学 物理 所开 发 出 的 电镀 工 艺在 技 术角度 上 取得 了实质性 的改进 ，为 实现 该新 型环 保 电镀 工 艺技术 的工业 化应 用 奠定 了基 础 。该项 三价 铬 电镀工 艺 的
应速度 ，在 ６０ 以上的高温 下，最快也需要 １ ０￣ Ｃ 分钟以上。一般来说，由于混合 电位型传感
器 的响应速度依赖于气体的吸附脱落能力， 在气体吸附脱离速度较慢的低温 下， 传感器的响
应速度就将变慢 。因此 ，此前 ３ ｏ ４温下的混合电位 型传感器 的开发 乎没有取得什么进 ｏ￣ ￣ ｃ Ｌ
由于这一原 因， 业界热切期待着开发出检测速度快、 检测灵敏度和定量测量性能高的小 型车载高性能 Ｎ ｘ Ｏ 传感器 。 通过监测每时每刻的 Ｎ ｘ Ｏ 排放量、 仅提供最低限度的 Ｒｃ ｉ ｉ Ｓｄ ｈｐ ｅ 来节约燃料 ，实现效率更高的 Ｎ ｘ Ｏ 排放控制并提高燃效 。 此 次 的成果 是将 钪 （ｃ Ｓ ）稳定 型氧 化锆 陶 瓷作 为 电解 质 ，控制 检测 电极 的微 细结 构得 到 的 ，３ ０ 以下 的低温 下 仍能 够对 ＮＯ 分 子有 很 高 的检 测 能力 和很 快 的响应 速 度 ，能够 应 用 ０℃
