CN104412102B - 用于感测测量气体室中的测量气体的至少一个特性的传感器元件，其包含被研磨的、被浸渍的粉浆层 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于制造传感器元件(10)的方法，所述传感器用于感测测量气体室(12)中的测量气体的至少一个特性，尤其是用于证实所述测量气体中的气体成分或者所述测量气体的温度，所述方法包括以下步骤：将至少一个功能元件(14)至少一次地这样引入、尤其是浸入到至少一个粉浆中，使得将粉浆层(20)施加到所述功能元件(14)上，其中，所述功能元件(14)包括至少一个固体电解质(16)和至少一个功能层(18)；在所述功能元件(14)上烧结所述粉浆层(20)；至少在所述至少一个功能层(18)的区域中研磨所述粉浆层(14)；浸渍所述粉浆层(20)；和热处理被浸渍的所述粉浆层(20)。

Description

用于感测测量气体室中的测量气体的至少一个特性的传感器 元件，其包含被研磨的、被浸渍的粉浆层
背景技术
由现有技术已知许多用于感测测量气体室中的测量气体的至少一个特性的传感器元件和方法。在此，原则上可以涉及测量气体的任意的物理和/或化学特性，其中，可以感测一个或多个特性。本发明在下文中尤其参照测量气体的气体成分的定性和/或定量感测来描述，尤其是参照测量气体中的氧气份额。氧气份额例如可以以分压力的形式和/或以百分比的形式被感测。然而，替代或附加地也可以感测测量气体的其他特性。
例如，这样的传感器元件可以设计为所谓的氧传感器(Lambdasonden)，例如其由Konrad Reif(出版):Sensoren im Kraftfahrzeug,2010第一版,160-165页所已知的那样。通过宽带氧传感器、尤其平面式宽带氧传感器例如可以在大的范围中确定废气中的氧气浓度进而推断燃烧室中的空气-燃料-比例。空气系数λ描述了该空气-燃料-比例关系。
由现有技术尤其已知陶瓷的传感器元件，其基于对确定的固体的电解特性的应用，即基于该固体的离子传导特性。尤其，该固体可以涉及陶瓷的固体电解质，例如二氧化锆(ZrO2)、尤其钇稳定化的二氧化锆(YSZ)和/或掺杂钪的二氧化锆(ScSZ)，其可以包含少量三氧化二铝(Al2O3)和/或二氧化硅(SiO2)添加物。
对这样的传感器元件提出了越来越多的功能要求。尤其，氧传感器的快速运行准备在发动机起动之后起大的作用。该快速运行准备基本上被两个方面影响。第一方面涉及氧传感器快速加热到其600℃以上的运行温度，这可以通过加热元件的相应设计或待加热的区域的缩小来实现。另一方面涉及在运行期间针对由水冲击引起的热震的鲁棒性。所提到的热震基于：在发动机起动之后确定的时间区间上，排气管中的温度处于水的露点之下，从而在燃料燃烧时产生的水蒸气可以在排气管中冷凝。由此，在排气管中产生水滴的形成。氧传感器的被加热的陶瓷可以由于水滴的出现通过传感器陶瓷中的热应力或断裂被损坏或甚至破坏。因此，研发了这样的氧传感器，该氧传感器在其表面上具有多孔的陶瓷的保护层，所述保护层也称为热震保护层。该保护层用于：使碰撞到氧传感器上的水滴在大的面积上分布并且由此减小在固体电解质或传感器陶瓷中所出现的局部温度梯度。这些氧传感器在被加热状态下则经受得住一定的冷凝水滴大小，而不被损坏。保护层通常在附加的方法步骤中被施加到传感器元件上。不同的材料例如氧化铝或尖晶石(MgAI2O4)和施加技术例如喷射工艺或沉浸工艺为此得以应用。
尽管由现有技术已知的用于制造用于氧传感器的传感器元件的方法具有多种优点，但是这些方法还包含改善潜力。
发明内容
因此，提出一种用于制造用于感测测量气体室中的测量气体的至少一个特性的传感器元件的方法以及一种可根据该方法制造的传感器元件，它们至少在很大程度上避免了已知方法和传感器元件的缺点并且在所述方法和传感器元件情况下能够通过成本有利的方法改善相对于热震的鲁棒性。
按照本发明的方法包括以下步骤，优选以所提到的顺序，其中，然而原则上也可以考虑其他的顺序：
-将至少一个功能元件至少一次地这样引入、尤其是浸入到至少一个粉浆中，使得将粉浆层施加到所述功能元件上，其中，所述功能元件包括至少一个固体电解质和至少一个功能层；
-在所述功能元件上烧结所述粉浆层；
-至少在所述至少一个功能层的区域中研磨所述粉浆层；
-浸渍所述粉浆层；和
-热处理被浸渍的所述粉浆层。
除此之外，本发明可以包括一个或多个另外的未提及的步骤。此外，也可以同时、在时间上交叠地或者重复地实施单个或多个或所有方法步骤。
功能元件例如可以通过浸入到粉浆中被引入。浸入到粉浆中尤其可以完全或也可以仅部分地进行。功能元件可以多次被引入到粉浆中。在多次将功能元件引入到粉浆中之间，可以分别实施至少一个干燥工艺。浸渍可以借助于含贵金属的和/或含除气剂的溶液进行。例如，浸渍物可以包含铂、钯、铑和/或包括含除气剂的配制物，例如氢氧化锂、氯化镁。在引入到粉浆中之前可以将空腔形成物层施加到功能元件上。所述至少一个粉浆层可以在烧结和研磨之后具有50微米至600微米、优选150微米至350微米并且更优选地200微米至300微米例如250微米的厚度。粉浆层可以与以未烧结状态存在的功能元件共同地被烧结。然而，也可考虑的是，将粉浆层施加到已经烧结的功能元件上并且事后被燃烧。粉浆尤其可以是稀液的、能滴的浸粉浆，也就是说基于有机溶剂或基于水的粉浆。尤其，粉浆可以是能滴的并且充以氧化固体例如氧化铝、氧化锆和/或二氧化钛，孔形成物例如玻璃碳或蜡，细分的贵金属粉末或贵金属盐例如金属的铂粉末、钯粉末、铑粉末，或者例如其氯化物或硝酸盐，粘结剂或有机辅料的份额，例如用于调节流变特性的湿润剂、分散剂、消泡剂，溶剂或水。这样的粉浆例如在文献DE 28 52 647 A1和EP 0 386 027 B1中描述并且其配方、成分和用于配置的方法在该文献中通过参考包括。例如，粉浆可以如下组成：40.0％重量的二甘醇一丁醚作为溶剂，1.5％重量的聚乙烯醇缩丁醛作为粘结剂，2.0％重量的聚乙烯(PE)-蜡作为孔形成物，0.5％重量的湿润剂，42.0％重量的钇稳定化的二氧化锆(YSZ)，和14.0％重量的氧化铝。
以粉浆来浸涂例如可以通过一次或多次具有中间干燥的浸入进行，其中，例如在多次涂层时有利地应用不同的粉浆配方。例如，粉浆层可以包括从内层到外层增大的多孔性。在每次施加粉浆层之后，可以跟随干燥工艺，例如在低于250℃的温度下在少于一小时的持续时间上。在施加全部粉浆层之后，可以在从1200℃至1450℃的温度下实施随后的烧结。
研磨例如可以以刚石磨带或磨盘进行。这提供了在多次利用下的研磨的优点。例如，研磨可以在氧传感器的外电极或测量电极的上方或在宽带氧传感器的进气孔之上进行。粉浆层的具有较大厚度的那些区域例如可以限界或限定处于其下的空腔。研磨可以至少在所述至少一个功能层的区域中进行，也就是在这样的区域中进行，该区域在传感器元件的层结构的方向上与功能层重叠。
浸渍例如可以以含铂和/或含铑的浸渍溶液进行。例如可以应用滴法用于将含贵金属的溶液施加到研磨部位上，其中，基于节省贵金属而仅在电极的上方进行有目的的局部润湿。浸渍例如也可以以含除气剂的溶液进行。然而，也可以考虑沉浸法，其中，将被研磨的粉浆层沉浸到浸渍液体中。在此，通过研磨产生的表面比未研磨的相邻区域具有对于浸渍液体的更高的接收能力。这引起了较小的多孔性和在未研磨的表面上对于浸渍液体的接收能力，并且对于浸渍液体的高的接收能力取决于例如在被研磨的部位上的较高的开孔的多孔性。随后进行浸渍的粉浆层的热处理，例如浸渍物的燃烧，和在传感器元件上功能测试。
作为按照本发明的方法的特别的变型，可以在粉浆涂层之前例如在电极侧上在进气孔的上方施加空腔形成物层，例如借助于丝网印刷来印刷。空腔形成物层例如可以是高度填充的玻璃碳膏，其在烧结之后留下空腔。此后，所述浸涂可以以粉浆与随后的研磨工艺一起进行。
按照本发明的传感器元件包括：功能元件，其包括至少一个固体电解质和至少一个功能层；和处于所述功能元件上的至少一个被浸渍的粉浆层，其中，所述粉浆层至少在所述至少一个功能层的区域中被研磨。所述至少一个粉浆层可以具有50微米至600微米、优选150微米至350微米并且更优选地200微米至300微米例如250微米的厚度。粉浆层可以具有10％至60％、优选15％至50％以及更优选地15％至30％的开孔的多孔性。粉浆层可以具有多孔性梯度，其中，多孔性从粉浆层的朝向功能元件的一侧向着粉浆层的背离功能元件的一侧的方向升高。在粉浆层和功能元件之间可以是空腔。所述功能元件可以包括层结构，该层结构具有至少一个第一电极、具有至少一个第二电极并具有所述固体电解质，其中，所述固体电解质连接所述第一电极和所述第二电极，其中，所述第二电极通过所述层结构的至少一个层相对于所述测量气体室分开地构成，其中，所述第二电极经由至少一个进气路径与所述测量气体室连接，其中，所述进气路径在所述层结构中具有至少一个进气孔，其中，所述空腔处于所述进气孔和所述粉浆层之间。
层结构例如可以如此构型，使得第一电极和第二电极布置在固体电解质的相互对置的侧上，例如布置在固体电解质层例如固体电解质薄膜或固体电解质膏的相互对置的侧上。然而，替代或附加地，至少两个电极可以布置在固体电解质的相同的侧上。电极和固体电解质优选共同地构成至少一个电池单元。传感器元件可以构型为具有仅单个电池单元的单电池单元传感器元件，该单个的电池单元例如可以用作能斯特电池单元或也可以用作泵电池单元。然而，替代地，传感器元件也可以构型为具有多个这样的电池单元的多电池单元的传感器元件，所述多个电池单元也可以实现不同的功能。例如，可以设有至少一个泵电池单元和至少一个能斯特电池单元。
在此，所述至少两个电极中的至少一个(其在下文中也称为第二电极，而不对这些电极进行加权或排序)布置在层结构的内部中。换言之，第二电极通过层结构的至少一个层相对于测量气体室分开地构成。尤其，该至少一个层可以涉及至少一个固体电解质层。这样，该至少一个第二电极布置在层结构的较深的层平面中，即，布置在构型成远离固体电解质的指向测量气体室的表面的层平面中。该至少一个另外的电极、即根据在此应用的术语表为该至少第一电极也可以布置在较深的层平面中，然而，该至少一个另外的电极也可以布置在上方，即例如布置在层结构的指向测量气体室的表面上。例如，第一电极可以构型为外电极并且相对于测量气体室例如仅通过透气的多孔的保护层分开并且在其他部位上例如与测量气体室处于直接气体交换中。不同的构型方案是可能的。
在此，该至少一个第二电极通过至少一个进气路径与测量气体室连接。在此，一般可将进气路径理解为这样的元件，通过该元件可以在测量气体室和第二电极之间发生交换，其中，可以确保完全的气体交换或也可以仅交换单个气体成分。例如，进气路径可以包括一个或多个孔、通道、开口或诸如此类。进气路径尤其可以这样构型，使得进气路径确保气体从测量气体室续流和/或后扩散到第二电极或者沿相反的方向续流和/或后扩散，例如氧气的续流和/或后扩散。进气路径在层结构中具有至少一个进气孔。
在此，可将进气孔理解为开口，该开口经过层结构、尤其是固体电解质沿着轴线延伸，尤其穿过所述至少一个层，该层分开该至少一个第二电极与测量气体室。进气孔原则上可以具有任意的横截面，例如圆形横截面或多边形横截面。进气孔尤其可以垂直于层结构的层平面延伸并且例如可以具有至少区段式的柱体形的形状，例如圆柱形的形状。
该至少一个第二电极可以尤其布置在电极空腔中。该电极空腔可以布置在层结构的内部中并且例如可以构型为打开的空腔。替代地，该电极空腔也可以完全或部分充以透气的多孔的材料，例如充以透气的氧化铝。电极空腔尤其可以通过至少一个扩散障碍与进气孔连接。在该情况下，通到所述至少一个第二电极的进气路径则包括进气孔、扩散障碍或其中布置有所述扩散障碍的通道以及电极空腔。
在本发明的范围中，一般可将扩散障碍理解为这样的元件，该元件阻止或至少止动气体从进气孔直接续流到电极空腔中。扩散障碍也就是这样的元件，该元件提供高的流动阻力，相比之下，气体或气体成分能够相对简单地扩散通过扩散障碍。扩散障碍例如可以包括多孔的陶瓷元件，尤其是细孔的氧化铝。如果设有这样的扩散障碍，那么特别优选的是，扩散障碍相对于进气孔返回错开地构成。在此，可以将返回错开的扩散障碍理解为这样的扩散障碍，其不直接邻接进气孔，而是相对于该进气孔返回错开地布置。例如，扩散障碍可以布置在通道中或其他开口中，该开口是进气路径的组成部分，其中，然而扩散障碍不紧够到该通道或该开口和进气孔之间的过渡部，而是与该过渡部隔开间距地结束。该返回错开的或缩回的扩散障碍的优点在于，该扩散障碍在进气孔的制造中不被损坏，由此可能出现扩散障碍的污染或者由此可能出现在调节边界流时的不均匀性，该边界流通过扩散障碍的宽度确定。此外，所提及的构型方案改善了运行中的持续运行稳定性，尤其关于布满烟炱方面，例如由于灰烬例如油灰的颗粒和/或金属氧化物。
在用于传感器元件的制造方法中，层结构可以通过应用薄膜技术和/或厚层技术和/或其他的陶瓷的层技术来制造。
如上已经提及的那样，引入、尤其是浸入可以完全地或也可以仅部分地进行。功能元件可以是以烧结的状态存在的陶瓷固体电解质。然而，也可以考虑的是，该固体电解质以未烧结的状态或以炽热或者说预烧结的状态存在。烧结可以如此进行，使得功能元件以未烧结的状态存在并且与施加上的粉浆层共同地被烧结。
在本发明的范围中，可以将粉浆理解为液体的、糊状至粘稠的水-矿物质或者说溶剂-矿物质-混合物，该混合物也可以称为块，用于制造陶瓷制品。
在本发明的范围中，可以将功能元件理解为这样的元件，其包括至少一个固体电解质和至少一个功能层。在本发明的范围中，可将固体电解质理解为这样的构件，其基于对确定的固体的电解特性的应用，也就是基于该固体的离子传导特性。尤其，该固体可以涉及陶瓷的固体电解质，例如氧化锆(ZrO2)、尤其钇稳定化的二氧化锆(YSZ)和/或掺杂钪的二氧化锆(ScSZ)，该固体电解质可以包含少量的三氧化二铝(Al2O3)和/或二氧化硅(SiO2)添加物。在本发明的范围中，可将功能层理解为这样的元件，该元件选自这样的组，所述组包括：电极、导体电路、扩散障碍、扩散间隙、参考气体通道、加热元件、能斯特电池单元和氧气泵电池单元。尤其，可以将其理解为这样的元件，该元件满足氧传感器的重要的化学和/或物理和/或电气和/或电化学的功能。功能元件可以以未烧结或预烧结的状态存在。相应地，功能元件可以是制造完成的功能元件或者其预备阶段，其必须首先还被烧结。
在本发明的范围中，可将浸渍液体或浸渍溶液理解为一种液体或溶液，其在粉浆层中支持调节层的调节而且支持作为抵抗来自废气的侵蚀和腐蚀作用的保护层的功能。浸渍液体可以基于贵金属。贵金属，尤其来自铂族，催化热动力平衡的调节并且由此确定在化学计算点附近、即在λ＝1的情况下的传感器元件调节层。然而，也可考虑基于非贵金属的含除气剂的溶液，也就是说作为用于有害物质的吸气剂的物质，例如铅、硅、磷、锌，它们可能损害电极功能并且由废气产生。也可能应用混合氧化物，其由一方面至少一个碱金属氧化物或碱土金属氧化物和具有至少三价的优选来自元素周期表的IIIa、IIIb或IVb族的元素的热稳定的氧化物组成。因此，基于非贵金属基的除气剂例如氢氧化锂、氯化镁作为浸渍液体也是可能的。
在本发明的范围中，可将孔形成物理解为任何这样的材料，该材料设置用于使得包含该材料的层或包含该材料的构件多孔并且较轻。例如，孔形成物可以包含在粉浆中，以赋予该粉浆一定的多孔性。用于孔形成物的例子是玻璃碳、锯末和软木末、淀粉、煤粉、聚合物微球或聚合纤维，尤其是短纤维。尤其，可将其理解为基于碳的材料，其在所谓的烧结中燃烧并且在此留下空腔。
在本发明的范围中，可将多孔性理解为作为无量纲的测量变量的、空腔容积相对于材料或材料混合物的总体积的比例关系。该测量变量尤其可以以百分比给出。在此，可将开孔的多孔性理解为这样的空腔的空腔容积占总体积的份额，所述空腔相互地并且与环境空气处于连接中。
在本发明的范围中，可将空腔形成物层理解为包括至少一种材料的层，所述材料可以通过化学工艺例如水解、溶剂萃取和/或热工艺例如自由燃烧、去粘结、烧结优选无残留物地除去并且因此留下空腔。该材料例如可以包含空腔形成物，其在烧结时燃烧。该材料例如是淀粉、煤尘或聚合物微球。尤其可将其理解为基于碳的材料，其在所谓的烧结中燃烧并且在此留下空腔。对于平面式氧传感器的制造，可以应用例如焰黑形式的煤尘作为空腔形成物。而且纯有机的成分和/或碳变型是可应用的，例如石墨、玻璃碳、炭黑。
按照本发明的、用于制造传感器元件的方法可良好地适用于不同的功能元件长度。尤其可在所有侧上实现平面式传感器元件的厚的和紧密的保护层，也就是说所谓的四周保护，尤其是在传感器元件的热区域中的所有棱边上。此外，通过匹配粉浆配方、粉浆准备条件、粉浆厚度和/或烧结条件，准确的多孔性调节是可能的。此外，一次涂层和多次涂层是可能的。总而言之，按照本发明的方法是成本有利的。
附图说明
本发明另外的可选择的细节和特征由优选实施例的以下说明得知，这些实施例在附图中示意地示出。
附图示出：
图1：横截面视图，该横截面垂直于按照本发明的具有一个施加在其上的粉浆层的传感器元件的层结构的方向；
图2：横截面视图，该横截面垂直于按照本发明的具有三个施加在其上的粉浆层的传感器元件的层结构的方向；
图3：横截面视图，该横截面平行于按照本发明的具有用于研磨部位的标记的传感器元件的层结构并且平行于所述传感器元件的纵延伸方向，和
图4：横截面视图，该横截面按照变型平行于按照本发明的传感器元件的层结构并且平行于按照本发明的传感器元件的纵延伸方向。
具体实施方式
图1示出了垂直于按照本发明的传感器元件10的层结构的横截面视图。在图1中示出的传感器元件10可以用于证实测量气体的物理和/或化学特性，其中，可以感测一个或多个特性。本发明在下文中尤其参照测量气体的气体成分的定性和/或定量的感测来描述，尤其参照测量气体中的氧气份额的感测。氧气份额例如可以以分压力的形式和/或百分比的形式被感测。然而，原则上也可以感测其他种类的气体成分，例如氧化氮、碳氢化合物和/或氢。然而，替代或附加地，也可以感测测量气体的其他特性。本发明尤其可用于机动车技术的领域中，从而测量气体室12尤其可以涉及内燃机的废气道并且测量气体尤其可以涉及废气。
作为平面式氧传感器的示例性组成部分的传感器元件10具有功能元件14，该功能元件具有呈陶瓷的固体电解质层16形式的固体电解质16并具有功能层18。例如，功能层18涉及氧传感器的外电极或者说测量电极。一般地，功能元件14可以具有层结构，在该层结构中，例如固体电解质16由多个电解质薄膜构成。在这些电解质薄膜之间和上面例如可以布置一个或多个功能层18，例如一个加热元件和多个电极。
此外，传感器元件10包括浸渍的粉浆层20。粉浆层20例如可以以滴的形式布置在固体电解质16上。粉浆层20可以覆盖固体电解质16的表面的全部或一部分。粉浆层20至少在至少一个功能层18的区域中被研磨。粉浆层20例如可以具有50微米至600微米、优选150微米至350微米并且更优选地200微米至300微米、例如250微米的厚度。粉浆层20尤其包含氧化固体，尤其氧化铝、氧化锆和/或氧化钛。此外，粉浆层20包含精细地分布的贵金属，例如铂、钯、铑。粉浆层20可以具有10％至60％、优选15％至50％以及更优选地15％至30％、例如20％的开孔的多孔性。例如，粉浆层20可以具有多孔性梯度。在此，多孔性可以从粉浆层20的朝向功能元件14的一侧22向着粉浆层20的背离功能元件14的一侧24的方向升高。
尤其，粉浆层20是被浸渍的。浸渍物例如可以在制造传感器元件10时通过含贵金属的和/或含除气剂的配制来引入，如随后所详述的那样。粉浆层20用作热震保护层，其中，所述浸渍物用于：功能元件14不被测量气体的有害物质闷住，其方式是，废气中的有害物质、例如硅附着或吸附在浸渍物上并且因此不到达功能层18处。贵金属还用作催化剂，以便以催化方式分解测量气体的不燃烧的组成部分。上述多孔性用于：每单位时间仅确定数量的测量气体从测量气体室12到达功能层18处。
传感器元件10尤其可以如下述那样制造。
首先，将功能元件14引入到粉浆中，该功能元件包括至少一个固体电解质16和至少一个功能层18。例如，功能元件14可以一次地浸入到粉浆中。由此，将一个粉浆层20施加到功能元件14上。在此，功能元件14可以完全或部分地被引入到粉浆中。替代地，如图2所示，功能元件14可以多次地被引入到粉浆中。在此，将三个粉浆层20施加到功能元件14上，如图2所示。在此，在图2中所示的三个粉浆层20可以由相同的粉浆或不同的粉浆制造。所述粉浆例如可以在其孔形成物的份额和层厚度上不同。由此，粉浆例如可以用于调节由多个粉浆层构成的粉浆层20中的多孔性梯度。这样，多孔性例如可以从粉浆层20的朝向功能元件14的一侧22向着粉浆层20的背离功能元件14的一侧24的方向升高。
粉浆例如可以为稀液的、能滴的浸式粉浆，尤其基于有机溶剂或基于水。尤其，粉浆可以被充以氧化固体例如氧化铝、氧化锆和/或二氧化钛，孔形成物例如玻璃碳或蜡，细分的贵金属粉末或贵金属盐例如铂粉末、钯粉末、铑粉末或者例如其氯化物或硝酸盐，粘结剂或有机辅料的份额例如用于调节流变特性的湿润剂、分散剂、消泡剂，溶剂或水。
功能元件14可以包括至少一个陶瓷的固体电解质16和至少一个功能层18。例如，功能元件14以未烧结的状态存在或作为已经烧结的功能元件14存在。出于该原因，未烧结的固体电解质16和被施加在其上的粉浆层20可以被共同地烧结。如果功能元件14被多次浸入，则可以在各个浸入过程之间进行中间干燥。在此，干燥例如可以在250℃以下的温度下在少于1小时的持续时间上进行。所述烧结可以在1200℃至1450℃之间的温度下进行。
随后，粉浆层20至少在所述至少一个功能层18的区域中被研磨。所述研磨例如可以借助于刚石磨带或磨盘进行。这提供的优点在于，也可以多次利用地研磨传感器元件10。
图3示出了标记26，研磨可以在该标记上进行。尤其，标记26给出研磨平面。在研磨之后，粉浆层20具有形成的50微米至600微米并且优选地200微米至300微米、例如250微米的层厚度。例如，粉浆层20的研磨可以单侧地在作为氧传感器的功能层18的外电极的上方或者在平面式宽带氧传感器的进气孔的上方进行。在此，在上方提出这样的层平面，该层平面在从功能元件14到测量气体室12的方向上垂直于传感器元件10的层结构地看去处于功能层18之上。
随后，以例如含贵金属的配制物和/或含除气剂的溶液进行浸渍工艺。例如，可以借助于滴法至少将浸渍液体在研磨部位的区域中施加到粉浆层20上。例如，基于节省贵金属，浸渍液体以有目的的局部润湿的形式而仅施加在功能层18之上，例如以含铂和含铑的浸渍溶液来施加。然而，替代地也可采用沉浸法，其中，将功能元件14和被研磨的粉浆层20沉浸到浸渍液体中。粉浆层20的通过研磨产生的表面具有比未研磨的相邻区域针对浸渍液体高的接收能力。相应地，与未研磨的区域相比，较多的浸渍液体渗入到粉浆层20的被研磨的区域中。
随后，进行浸渍的粉浆层20的热处理，例如燃烧，以固定粉浆层20中的浸渍物。为了终止该方法，在传感器元件10上实施功能测试。
图4按照变型方案示出平行于按照本发明的传感器元件的层结构并且平行于按照本发明的传感器元件的纵延伸方向的横截面视图。以下仅描述与上述传感器元件10的区别。图4的传感器元件10可以是平面式宽带氧传感器的一部分并且在功能层18的上方具有空腔28，该空腔由粉浆层20限界。功能层18例如可以是进气孔。空腔28可以被产生，其方式是，将空腔形成物层施加到未烧结的功能元件14上或已经烧结的功能元件14上，例如借助于空腔膏施加，所述空腔膏借助于丝网印刷工艺来施加。空腔形成物层例如可以包括被高度填充的玻璃碳膏。随后，以如上所述的相同方式进行粉浆层20的施加。在烧结期间燃烧空腔形成物层，优选无残留物地燃烧，并且因此留下空腔28。粉浆层20在标记26上被研磨。在此，标记26的走向示出，通过粉浆层20的研磨，空腔28在朝向测量气体室12的一侧上露出，从而测量气体自由地进入进气孔。然而，可能的是，如此实施研磨，使得空腔28通过薄的粉浆层20与测量气体室12保持分开，从而测量气体能够经过粉浆层20中的孔到达进气孔。随后进行上述方法步骤，即，施加浸渍物、热处理被浸渍的粉浆层20和传感器元件10的功能测试。
传感器元件10的按照本发明的制造通过对传感器元件10的观察和通过对烧结的粉浆层20的支持性的材料分析是清楚可见的。

Claims (23)

1.用于制造传感器元件(10)的方法，所述传感器元件用于感测测量气体室(12)中的测量气体的至少一个特性，所述方法包括以下步骤：
-将至少一个功能元件(14)至少一次地这样引入到至少一个粉浆中，使得将粉浆层(20)施加到所述功能元件(14)上，其中，所述功能元件(14)包括至少一个固体电解质(16)和至少一个功能层(18)；
-在所述功能元件(14)上烧结所述粉浆层(20)；
-至少在所述至少一个功能层(18)的区域中研磨所述粉浆层(20)；
-浸渍所述粉浆层(20)；和
-热处理被浸渍的所述粉浆层(20)，
其中，所述粉浆层(20)用作热震保护层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述功能元件(14)被多次引入到所述粉浆中。
3.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括在将所述功能元件(14)多次引入到粉浆中之间的至少一个干燥工艺。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述浸渍借助于含贵金属的和/或含除气剂的溶液进行。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在引入到所述粉浆中之前，将空腔形成物层施加到所述功能元件(14)上。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述至少一个粉浆层(20)在烧结和研磨之后具有50微米至600微米的厚度。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述功能元件(14)在未烧结状态下被引入到所述粉浆中，并且所述功能元件(14)和所述粉浆层(20)被共同地烧结。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述功能元件(14)在烧结的状态下被引入到所述粉浆中，并且烧结所述功能元件(14)上的粉浆层(20)。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器元件用于证实所述测量气体中的气体成分或者所述测量气体的温度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述功能元件(14)浸入到所述粉浆中。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，所述至少一个粉浆层(20)在烧结和研磨之后具有150微米至350微米的厚度。
12.根据权利要求6所述的方法，其中，所述至少一个粉浆层(20)在烧结和研磨之后具有200微米至300微米的厚度。
13.传感器元件(10)，其用于感测测量气体室(12)中的测量气体的至少一个特性，所述传感器元件能够按照根据权利要求1至12中任一项所述的方法制造，所述传感器元件包括：
功能元件(14)，其包括至少一个固体电解质(16)和至少一个功能层(18)；和
处于所述功能元件(14)上的至少一个被浸渍的粉浆层(20)，其中，所述粉浆层(20)至少在所述至少一个功能层(18)的区域中被研磨。
14.根据权利要求13所述的传感器元件(10)，其中，所述至少一个粉浆层(20)具有50微米至600微米的厚度。
15.根据前权利要求13或14所述的传感器元件(10)，其中，所述粉浆层(20)具有10％至60％的开孔的多孔性。
16.根据权利要求15所述的传感器元件(10)，其中，所述粉浆层(20)具有多孔性梯度，其中，所述多孔性从所述粉浆层(20)的朝向所述功能元件(14)的一侧(22)向着所述粉浆层(20)的背离所述功能元件(14)的一侧(24)的方向升高。
17.根据权利要求13或14所述的传感器元件(10)，其中，在所述粉浆层(20)和所述功能元件(14)之间是空腔(28)。
18.根据权利要求17所述的传感器元件(10)，其中，所述功能元件(14)包括层结构，该层结构具有至少一个第一电极、具有至少一个第二电极，并具有所述固体电解质(16)，其中，所述固体电解质(16)连接所述第一电极和所述第二电极，其中，所述第二电极通过所述层结构的至少一个层相对于所述测量气体室(12)分开地构成，其中，所述第二电极经由至少一个进气路径与所述测量气体室连接，其中，所述进气路径在所述层结构中具有至少一个进气孔，其中，所述空腔(28)处于所述进气孔和所述粉浆层(20)之间。
19.根据权利要求13所述的传感器元件(10)，其中，该传感器元件用于证实所述测量气体中的气体成分或者所述测量气体的温度。
20.根据权利要求14所述的传感器元件(10)，其中，所述至少一个粉浆层(20)具有150微米至350微米的厚度。
21.根据权利要求14所述的传感器元件(10)，其中，所述至少一个粉浆层(20)具有200微米至300微米的厚度。
22.根据前权利要求15所述的传感器元件(10)，其中，所述粉浆层(20)具有15％至50％的开孔的多孔性。
23.根据前权利要求15所述的传感器元件(10)，其中，所述粉浆层(20)具有15％至30％的开孔的多孔性。
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