DE102021211957A1

DE102021211957A1 - Zusammengefügter Körper und Verfahren zur Herstellung des zusammengefügten Körpers

Info

Publication number: DE102021211957A1
Application number: DE102021211957.3A
Authority: DE
Inventors: Shinji Suzuki; Takafumi Kimata; Takahiro Tomita
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2022-05-12
Also published as: JP2022072369A; US20220134487A1; CN114427490A

Abstract

Ein zusammengefügter Körper umfasst ein Übergangsziel, eine Grundschicht (41), einen Elektrodenteil (3) und eine fixierte Schicht (42). Die leitfähige Grundschicht (41) ist an einer Oberfläche des Übergangsziels fixiert. Der Elektrodenteil (3) ist an der Grundschicht (41) fixiert. Die leitfähige fixierte Schicht (42) ist an der Grundschicht (41) fixiert, wobei der Elektrodenteil (3) dazwischen eingefügt ist. Jeweilige Porositäten der Grundschicht (41) und der fixierten Schicht (42) sind jeweils nicht höher als 10 %. Dadurch ist es möglich, einen hohen Oxidationswiderstand im Übergang zwischen dem Übergangsziel und dem Elektrodenteil (3) zu erreichen.

Description

[QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG]
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Prioritätsvorteil der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-181757 , eingereicht am 29. Oktober 2020, deren Inhalt hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen zusammengefügten Körper und auf ein Verfahren zur Herstellung des zusammengefügten Körpers.
Stand der Technik
Herkömmlich wurde, um eine Reinigungsbehandlung von toxischen Substanzen wie z. B. HC, CO, NOx oder dergleichen, die in Abgas enthalten sind, das aus einer Kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen abgeführt wird, durchzuführen, ein katalytischer Wandler mit einer säulenförmigen Wabenstruktur oder dergleichen, die einen Katalysator trägt, verwendet. In einem solchen katalytischen Wandler muss die Temperatur des Katalysators in einer Abgasreinigungsbehandlung auf eine Aktivierungstemperatur ansteigen, da jedoch die Temperatur des katalytischen Wandlers unmittelbar nach dem Start der Kraftmaschine niedrig ist, oder so weiter, besteht eine Möglichkeit, dass die Abgasreinigungsleistung verringert werden kann. Insbesondere nimmt in einem Plugin-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) oder einem Hybridfahrzeug (HV) da das Fahrzeug nur mit dem Motor läuft, die Temperatur des Katalysators leicht ab.
Dann wird ein elektrisch geheizter Katalysator (EHC) verwendet, in dem ein leitfähiger katalytischer Wandler mit einem Paar von Elektroden verbunden ist und bewirkt, dass er selbst durch Erregung Wärme erzeugt, um dadurch den Katalysator vorzuheizen.
In der Patentveröffentlichung Nr. 5246337 (Dokument 1) ist beispielsweise ein elektrisch geheizter Katalysator vorgeschlagen, in dem ein Elektrodenteil an einem SiC-Träger fixiert ist. In dem elektrisch geheizten Katalysator ist eine Grundschicht, die eine poröse Membran ist, auf einer Oberfläche des SiC-Trägers durch Sprühen ausgebildet, eine Kammelektrode ist auf der Grundschicht angeordnet und ferner ist eine fixierte Schicht auf Oberflächen der Kammelektrode und der Grundschicht durch Sprühen ausgebildet.
In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2017-171526 (Dokument 2) ist ferner eine Technik vorgeschlagen, in der beim Zusammenfügen eines Metallelements mit einem Keramikkörper auf SiC-Basis des elektrisch geheizten Katalysators eine erste Übergangsschicht auf einer Oberfläche des Keramikkörpers ausgebildet wird und das Metallelement, das auf der ersten Übergangsschicht angeordnet wird, mit einer zweiten Übergangsschicht von oben bedeckt und gebrannt wird. Die erste Übergangsschicht enthält eine Legierung, deren Hauptkomponenten Fe und Cr sind, und in der Legierung ist eine Verbindung mit geringer Wärmeausdehnung wie z. B. kristalliner Cordierit oder dergleichen dispergiert. Die zweite Übergangsschicht enthält eine Legierung, deren Hauptkomponenten Fe und Cr sind und die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der höher ist als jener der ersten Übergangsschicht.
Zusammenfassung der Erfindung
In dem elektrisch geheizten Katalysator ist die Zusammenfügungszuverlässigkeit (d. h. die mechanische Zusammenfügungszuverlässigkeit und die elektrische Zusammenfügungszuverlässigkeit) der Elektrode in einer Hochtemperaturoxidationsatmosphäre innerhalb eines Abgasrohrs eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen erforderlich. In dem elektrisch geheizten Katalysator, der im Dokument 1 offenbart ist, sind jedoch die Grundschicht und die fixierte Schicht, die verwendet werden, um den SiC-Träger und die Kammelektrode zusammenzufügen, porös, da diese Schichten durch Sprühen ausgebildet werden. Aus diesem Grund werden in der vorstehend beschriebenen Hochtemperaturoxidationsatmosphäre die Grundschicht und die fixierte Schicht leicht oxidiert und im Übergang zwischen dem SiC-Träger und der Kammelektrode besteht eine Möglichkeit, dass die mechanische Festigkeit verringert werden kann und die Erregungsleistung auch verringert werden kann. Mit anderen Worten, im Übergang zwischen dem SiC-Träger und der Kammelektrode, die durch Sprühen ausgebildet werden, besteht eine Möglichkeit, dass der Oxidationswiderstand an einem Übergangsteil verringert werden kann und die Zusammenfügungszuverlässigkeit verringert werden kann. Im Zusammenfügungsverfahren, das im Dokument 2 offenbart ist, besteht ferner, da die Übergangsschicht aufgrund eines Einflusses von kristallinem Cordierit oder dergleichen porös wird, eine Begrenzung der Erhöhung des Oxidationswiderstandes im Übergang zwischen dem Keramikkörper und dem Metallelement.
Die vorliegende Erfindung ist für einen zusammengefügten Körper bestimmt und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hohen Oxidationswiderstand im Übergang zwischen einem Übergangsziel und einem Elektrodenteil zu erreichen.
Der zusammengefügte Körper gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Übergangsziel, eine leitfähige Grundschicht, die an einer Oberfläche des Übergangsziels fixiert ist, einen Elektrodenteil, der an der leitfähigen Grundschicht fixiert ist, und eine leitfähige fixierte Schicht, die an der leitfähigen Grundschicht fixiert ist, wobei der Elektrodenteil dazwischen eingefügt ist. Jeweilige Porositäten der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht sind jeweils nicht höher als 10 %.
Gemäß dem zusammengefügten Körper ist es möglich, einen hohen Oxidationswiderstand im Übergang zwischen dem Übergangsziel und dem Elektrodenteil zu erreichen.
Vorzugsweise ist das Übergangsziel ein leitfähiger Träger zum Tragen eines Katalysators in einem elektrisch geheizten Katalysator. Der Elektrodenteil ist ein Teil eines Elektrodenanschlusses zum Zuführen von elektrischer Leistung zum leitfähigen Träger.
Vorzugsweise umfasst das Übergangsziel ein leitfähiges Basismaterial mit einer Wabenstruktur und eine leitfähige Elektrodenschicht, die zwischen der leitfähigen Grundschicht und einer äußeren Oberfläche des leitfähigen Basismaterials angeordnet ist.
Vorzugsweise enthält jede der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht ein Metall und ein Oxid.
Vorzugsweise ist die Erweichungstemperatur des Oxids geringer als die Heiztemperatur bei der Ausbildung der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht.
Vorzugsweise ist die Komponente der leitfähigen Grundschicht dieselbe wie jene der leitfähigen fixierten Schicht.
Vorzugsweise ist die Dicke der leitfähigen fixierten Schicht nicht kleiner als 100 µm.
Vorzugsweise ist die Fläche eines Abschnitts des Elektrodenteils, der mit der leitfähigen fixierten Schicht in einer Draufsicht überlappt, nicht kleiner als 5 % und nicht größer als 80 % der Fläche der leitfähigen fixierten Schicht in einer Draufsicht.
Vorzugsweise ist die Dicke eines Abschnitts des Elektrodenteils, der zwischen der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht angeordnet ist, nicht kleiner als 10 µm und nicht größer als 1000 µm.
Vorzugsweise enthält der Elektrodenteil Aluminium.
Vorzugsweise sind jeweilige Wärmeausdehnungskoeffizienten der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht jeweils höher als jener eines Abschnitts des Übergangsziels, an dem die leitfähige Grundschicht fixiert ist, und niedriger als jener des Elektrodenteils.
Vorzugsweise werden die leitfähige Grundschicht und die leitfähige fixierte Schicht durch Sintern eines Rohmaterials, das auf dem Übergangsziel angeordnet wird, zusammen mit dem Übergangsziel ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst der Elektrodenteil einen ersten Abschnitt, der zwischen der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht ausgedehnt ist, und einen zweiten Abschnitt, der mit dem ersten Abschnitt durch Schweißen in einer Position, die von der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht entfernt ist, zusammengefügt ist.
Die vorliegende Erfindung ist auch für ein Verfahren zur Herstellung eines zusammengefügten Körpers bestimmt. Der zusammengefügte Körper umfasst ein Übergangsziel, eine leitfähige Grundschicht, die auf einer Oberfläche des Übergangsziels fixiert ist, einen Elektrodenteil, der an der leitfähigen Grundschicht fixiert ist, und eine leitfähige fixierte Schicht, die an der leitfähigen Grundschicht fixiert ist, wobei der Elektrodenteil dazwischen eingefügt ist. Das Verfahren zur Herstellung des zusammengefügten Körpers umfasst a) das Aufbringen einer Grundschichtpaste, die ein Rohmaterial der leitfähigen Grundschicht ist, auf eine Oberfläche des Übergangsziels, b) das Anordnen des Elektrodenteils auf der Grundschichtpaste, c) das Ausbilden einer Vorstufe des zusammengefügten Körpers durch Aufbringen einer Paste der fixierten Schicht, die ein Rohmaterial der leitfähigen fixierten Schicht ist, auf die Grundschichtpaste oder die leitfähige Grundschicht, die durch Sintern der Grundschichtpaste ausgebildet wird, wobei der Elektrodenteil dazwischen eingefügt wird, und d) das Sintern der Vorstufe des zusammengefügten Körpers. Die Sintertemperatur ist nicht niedriger als 900 °C und nicht höher als 1400 °C und die Sinteratmosphäre ist eine Inertgasatmosphäre im Vorgang d). Jeweilige Porositäten der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht nach dem Vorgang d) sind jeweils nicht höher als 10 %.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich.
Figurenliste

1 ist ein Querschnitt, der einen zusammengefügten Körper gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt;
2 ist eine Draufsicht, die die Umgebung eines Elektrodenteils zeigt;
3 ist eine vergrößerte Draufsicht, die die Umgebung des Elektrodenteils zeigt;
4 ist ein vergrößerter Querschnitt, der die Umgebung des Elektrodenteils zeigt;
5 ist ein Ablaufplan, der einen Betriebsablauf zur Herstellung des zusammengefügten Körpers zeigt;
6 ist eine Draufsicht, die eine Probe zeigt;
7A und 7B sind vergrößerte Draufsichten, die jeweils die Umgebung des Elektrodenteils zeigen;
8 ist ein SEM-Bild eines Querschnitts des Elektrodenteils und eines Übergangsteils; und
9 ist eine Draufsicht, die die Umgebung des Elektrodenteils zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
1 ist ein Querschnitt, der einen zusammengefügten Körper 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der zusammengefügte Körper 1 ist ein säulenförmiges Element, das in einer Richtung lang ist, und 1 zeigt einen Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung des zusammengefügten Körpers 1. Der zusammengefügte Körper 1 wird als elektrisch geheizter Katalysator (EHC) zum Durchführen einer Reinigungsbehandlung von Abgas, das aus einer Kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen abgeführt wird, oder als Heizvorrichtung zum Heizen eines zu heizenden Objekts verwendet. Nachstehend wird eine Beschreibung unter der Annahme durchgeführt, dass der zusammengefügte Körper 1 der elektrisch geheizte Katalysator ist.
Der zusammengefügte Körper 1 umfasst eine Struktur 2, einen Elektrodenteil 3 und einen Übergangsteil 4. Die Struktur 2, der Elektrodenteil 3 und der Übergangsteil 4 sind jeweils leitfähig. Die Struktur 2 ist ein Träger, der einen Katalysator im elektrisch geheizten Katalysator trägt. Der Elektrodenteil 3 ist an einer Oberfläche der im Wesentlichen säulenförmigen Struktur 2 unter Verwendung des Übergangsteils 4 fixiert. Mit anderen Worten, die Struktur 2 ist ein Übergangsziel, mit dem der Elektrodenteil 3 zusammengefügt werden soll.
Die Struktur 2 umfasst ein im Wesentlichen säulenförmiges Basismaterial 20 mit einer Wabenstruktur und ein Paar von Elektrodenschichten 25, die an einer äußeren Oberfläche des Basismaterials 20 fixiert sind. Das Basismaterial 20 und die Elektrodenschichten 25 sind jeweils leitfähig. Das Basismaterial 20 ist eine Zellenstruktur, die innen in mehrere Zellen 23 unterteilt ist. Das Paar von Elektrodenschichten 25 ist folienartige oder plattenartige Elemente, die einander zugewandt angeordnet sind, wobei eine Mittelachse J1 dazwischen eingefügt ist. Die Mittelachse J1 erstreckt sich in einer Längsrichtung des Basismaterials 20. Jede der Elektrodenschichten 25 ist entlang der äußeren Oberfläche des Basismaterials 20 vorgesehen. Der im Wesentlichen streifenartige Elektrodenteil 3 ist an eine Oberfläche jeder Elektrodenschicht 25 angefügt.
2 ist eine Draufsicht, die die Umgebung des Elektrodenteils 3 an einer des Paars von Elektrodenschichten 25 zeigt. Die linke und die rechte Richtung in 2 entspricht der Längsrichtung des zusammengefügten Körpers 1. Eine Richtung, die zu diesem Papier von 2 senkrecht ist, entspricht einer radialen Richtung um die Mittelachse J1 (nachstehend auch einfach als „radiale Richtung“ bezeichnet). In dem in 2 gezeigten beispielhaften Fall ist ein Elektrodenteil 3 mit der Elektrodenschicht 25 unter Verwendung des Übergangsteils 4 zusammengefügt. Der Elektrodenteil 3 ist ein Teil eines Elektrodenanschlusses 30, der elektrische Leistung zur Struktur 2 zuführt. Die Anzahl und die Anordnung von Elektrodenteilen 3 an der anderen Elektrodenschicht 25 sind dieselben wie jene in 2. Ferner können die Anzahl und die Anordnung von Elektrodenteilen 3 gegebenenfalls geändert werden.
Der Elektrodenteil 3 ist mit einer nicht gezeigten Leistungsversorgung verbunden. Wenn die Leistungsversorgung eine Spannung über das Paar von Elektrodenschichten 25 durch den Elektrodenteil 3 anlegt, fließt ein Strom in der Struktur 2 und die Struktur 2 erzeugt Wärme durch die Joule-Wärme. Die an den zusammengefügten Körper 1 angelegte Spannung ist beispielsweise 12 V bis 900 V und vorzugsweise 64 V bis 600 V. Der spezifische elektrische Widerstand von Keramik, die das Basismaterial 20 bildet, ist beispielsweise 1 Ω · cm bis 200 Ω · cm und vorzugsweise 10 Ω · cm bis 100 Ω · cm. Der spezifische elektrische Widerstand ist ein Wert, der durch das Vier-Sonden-Verfahren (Vier-Anschluss-Verfahren) bei 400 °C gemessen wird, und dasselbe gilt für die folgende Beschreibung. Ferner können der spezifische elektrische Widerstand und die vorstehend beschriebene Spannung gegebenenfalls geändert werden.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das Basismaterial 20 eine zylindrische Außenwand 21 und eine Sperrrippe 22. Die zylindrische Außenwand 21 ist ein zylindrischer Abschnitt, der sich in der Längsrichtung (zu diesem Papier von 1 senkrechten Richtung) erstreckt. Eine Querschnittsform der zylindrischen Außenwand 21, die zur Längsrichtung senkrecht ist, ist im Wesentlichen kreisförmig. Die Querschnittsform kann irgendeine andere Form wie z. B. eine elliptische Form, eine polygonale Form oder dergleichen sein.
Die Sperrrippe 22 ist innerhalb der zylindrischen Außenwand 21 vorgesehen und ist ein Gitterelement, das das Innere davon in mehrere Zellen 23 unterteilt. Jede der mehreren Zellen 23 ist ein Raum, der sich über im Wesentlichen die volle Länge des Basismaterials 20 in der Längsrichtung erstreckt. Jede Zelle 23 ist ein Strömungsdurchgang, in dem das Abgas strömt, und der für die Reinigungsbehandlung des Abgases verwendete Katalysator ist durch die Sperrrippe 22 getragen. Eine Querschnittsform der Zelle 23, die zur Längsrichtung senkrecht ist, ist beispielsweise im Wesentlichen ein Rechteck. Die Querschnittsform kann irgendeine andere Form wie z. B. eine polygonale Form, eine kreisförmige Form oder dergleichen sein. Hinsichtlich der Verringerung des Druckverlusts in der Strömung des Abgases in der Zelle 23 ist es bevorzugt, dass die Querschnittsform ein Viereck oder ein Hexagon sein sollte. Ferner ist es hinsichtlich der Erhöhung der strukturellen Festigkeit und der Gleichmäßigkeit der Heizung im Basismaterial 20 bevorzugt, dass die Querschnittsform ein Rechteck sein sollte. Die mehreren Zellen 23 weisen im Prinzip dieselbe Querschnittsform auf. Die mehreren Zellen 23 können einige Zellen 23 mit jeweils einer unterschiedlichen Querschnittsform umfassen.
Die Länge der zylindrischen Außenwand 21 in der Längsrichtung ist beispielsweise 30 mm bis 200 mm. Der Außendurchmesser der zylindrischen Außenwand 21 ist beispielsweise 25 mm bis 80 mm. Hinsichtlich der Erhöhung des Wärmewiderstandes des Basismaterials 20 ist die Fläche einer Bodenoberfläche des Basismaterials 20 (d. h. die Fläche eines Bereichs, der von der zylindrischen Außenwand 21 umgeben ist, in der Bodenoberfläche des Basismaterials 20) vorzugsweise 2000 mm² bis 20000 mm² und ferner vorzugsweise 5000 mm² bis 15000 mm². Hinsichtlich der Verhinderung einer Ausströmung eines Fluids, das in der Zelle 23 strömt, einer Erhöhung der Festigkeit des Basismaterials 20 und des Festigkeitsgleichgewichts zwischen der zylindrischen Außenwand 21 und der Sperrrippe 22 ist die Dicke der zylindrischen Außenwand 21 beispielsweise 0,1 mm bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,15 mm bis 0,7 mm und bevorzugter 0,2 mm bis 0,5 mm.
Die Länge der Sperrrippe 22 in der Längsrichtung ist im Wesentlichen dieselbe wie jene der zylindrischen Außenwand 21. Hinsichtlich der Erhöhung der Festigkeit des Basismaterials 20 und der Verringerung des Druckverlusts in der Strömung des Abgases in der Zelle 23 ist die Dicke der Sperrrippe 22 beispielsweise 0,1 mm bis 0,3 mm und vorzugsweise 0,15 mm bis 0,25 mm.
Die Sperrrippe 22 kann porös sein. In diesem Fall ist hinsichtlich der Unterdrückung der Verformung beim Sintern und der Erhöhung der Festigkeit des Basismaterials 20 die Porosität der Sperrrippe 22 beispielsweise 35 % bis 60 % und vorzugsweise 35 % bis 45 %. Die Porosität kann beispielsweise durch ein Quecksilberporosimeter gemessen werden. Hinsichtlich des Unterdrückens, dass der spezifische elektrische Widerstand übermäßig hoch oder übermäßig niedrig wird, ist der mittlere Porendurchmesser der Sperrrippe 22 beispielsweise 2 µm bis 15 µm und vorzugsweise 4 µm bis 8 µm. Der mittlere Porendurchmesser kann beispielsweise durch das Quecksilberporosimeter gemessen werden.
Hinsichtlich der Vergrößerung der Fläche der Sperrrippe 22, die den Katalysator trägt, und der Verringerung des Druckverlusts in der Strömung des Abgases in der Zelle 23 ist die Zellendichte des Basismaterials 20 (d. h. die Anzahl von Zellen 23 pro Einheitsfläche im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung) beispielsweise 40 Zellen/cm² bis 150 Zellen/cm² und vorzugsweise 70 Zellen/cm² bis 100 Zellen/cm². Die Zellendichte kann durch Dividieren der Anzahl von Zellen im Basismaterial 20 durch die Fläche eines Bereichs innerhalb einer inneren Umfangskante der zylindrischen Außenwand 21 in der Bodenoberfläche des Basismaterials 20 erhalten werden. Die Größe der Zelle 23, die Anzahl von Zellen 23, die Zellendichte und dergleichen können in verschiedenen Weisen geändert werden.
Das Basismaterial 20 ist beispielsweise aus einer leitfähigen Keramik, einem Metall oder einem Verbundmaterial der leitfähigen Keramik und des Metalls ausgebildet. Die Komponente des Basismaterials 20 kann beispielsweise Oxidkeramik wie z. B. Aluminiumoxid, Mullit, Zirkonoxid, Cordierit oder dergleichen sein oder kann Nicht-Oxid-Keramik wie z. B. Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid oder dergleichen sein. Ferner kann die Komponente des Basismaterials 20 ein Silizium-Siliziumcarbid-Verbundmaterial, ein Siliziumcarbid-Graphit-Verbundmaterial oder dergleichen sein. Hinsichtlich der Kompatibilität zwischen dem Wärmewiderstand und der Leitfähigkeit ist die Komponente des Basismaterials 20 vorzugsweise Keramik, deren Hauptkomponente Siliziumcarbid (SiC) oder ein Silizium-Siliziumcarbid-Verbundmaterial (Si-SiC-Verbundmaterial) (das insbesondere 90 Massenprozent oder mehr enthält) und bevorzugter SiC oder ein Si-SiC-Verbundmaterial ist. Das Si-SiC-Verbundmaterial enthält SiC-Partikel als Aggregat und Si als Bindemittel zum Binden der SiC-Partikel und es ist bevorzugt, dass mehrere SiC-Partikel so durch Si gebunden werden sollten, dass eine Pore zwischen den SiC-Partikeln gebildet wird.
Die Elektrodenschicht 25 erstreckt sich in der Längsrichtung entlang der äußeren Oberfläche des Basismaterials 20 und breitet sich in einer Umfangsrichtung um die Mittelachse J1 aus (nachstehend auch einfach als „Umfangsrichtung“ bezeichnet). Die Elektrodenschicht 25 breitet den Strom vom Elektrodenteil 3 in der Längsrichtung und der Umfangsrichtung aus, um dadurch die Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung des Basismaterials 20 zu erhöhen. Die Länge der Elektrodenschicht 25 in der Längsrichtung ist beispielsweise 80 % oder mehr der Länge des Basismaterials 20 in der Längsrichtung und vorzugsweise 90 % oder mehr. Bevorzugter erstreckt sich die Elektrodenschicht 25 über die volle Länge des Basismaterials 20. Der Winkel der Elektrodenschicht 25 in der Umfangsrichtung (d. h. ein Winkel, der durch zwei Liniensegmente gebildet ist, die sich von beiden Enden der Elektrodenschicht 25 in der Umfangsrichtung zur Mittelachse J1 erstrecken) ist beispielsweise 30 ° oder mehr, vorzugsweise 40° oder mehr und bevorzugter 60° oder mehr. Andererseits ist hinsichtlich des Unterdrückens, dass der Strom, der innerhalb des Basismaterials 20 fließt, aufgrund des Paars von Elektrodenschichten 25 abnimmt, die zu nahe sind, der Winkel der Elektrodenschicht 25 in der Umfangsrichtung beispielsweise 140° oder weniger, vorzugsweise 130° oder weniger und bevorzugter 120° oder weniger.
In dem in 1 gezeigten beispielhaften Fall kann, obwohl der Winkel zwischen Zentren des Paars von Elektrodenschichten 25 in der Umfangsrichtung (d. h. der Winkel, der durch zwei Liniensegmente gebildet ist, die sich von den jeweiligen Zentren der zwei Elektrodenschichten 25 in der Umfangsrichtung zur Mittelachse J1 in 1 erstrecken) 180° ist, dieser Winkel (180° oder weniger) gegebenenfalls geändert werden. Der Winkel ist beispielsweise 150° oder mehr, vorzugsweise 160° oder mehr und bevorzugter 170° oder mehr.
Hinsichtlich des Verhinderns, dass der elektrische Widerstand übermäßig hoch wird, und des Verhinderns irgendeines Bruchs bei der Ummantelung ist die Dicke der Elektrodenschicht 25 (d. h. die Dicke in der radialen Richtung) beispielsweise 0,01 mm bis 5 mm und vorzugsweise 0,01 mm bis 3 mm.
Es ist bevorzugt, dass der spezifische elektrische Widerstand der Elektrodenschicht 25 niedriger sein sollte als jener des Basismaterials 20. Der Strom fließt dadurch leichter zur Elektrodenschicht 25 als zum Basismaterial 20 und der Strom wird leichter in der Längsrichtung und der Umfangsrichtung der Struktur 2 ausgebreitet. Der spezifische elektrische Widerstand der Elektrodenschicht 25 ist beispielsweise 1/10 von jenem des Basismaterials 20 oder weniger, vorzugsweise 1/20 davon und bevorzugter 1/30 davon oder weniger. Andererseits ist hinsichtlich des Unterdrückens, dass der Strom zwischen Endabschnitten des Paars von Elektrodenschichten 25 konzentriert wird, der spezifische elektrische Widerstand der Elektrodenschicht 25 beispielsweise 1/200 von jenem des Basismaterials 20 oder mehr, vorzugsweise 1/150 davon oder mehr und bevorzugter 1/100 davon oder mehr.
Die Elektrodenschicht 25 ist beispielsweise aus leitfähiger Keramik, einem Metall oder einem Verbundmaterial der leitfähigen Keramik und des Metalls ausgebildet. Die leitfähige Keramik ist beispielsweise SiC oder ein Metallsilizid wie z. B. Tantalsilizid (TaSi₂), Chromsilizid (CrSi₂) oder dergleichen. Das Metall ist beispielsweise Chrom (Cr), Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (N), Si oder Titan (Ti). Hinsichtlich der Verringerung des Wärmeausdehnungskoeffizienten kann die Komponente der Elektrodenschicht 25 ein Verbundmaterial sein, in dem Aluminiumoxid, Mullit, Zirkonoxid, Cordierit, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid oder dergleichen zu einer Art oder zwei oder mehr Arten von Metallen zugegeben ist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient (Längenausdehnungskoeffizient) der Elektrodenschicht 25 ist beispielsweise 3×10^-6/K bis 10×10^-6/K und vorzugsweise 4×10^-6/K bis 8×10-⁶/K.
Es ist bevorzugt, dass die Komponente der Elektrodenschicht 25 ein Material sein sollte, das zusammen mit dem Basismaterial gesintert werden kann. Hinsichtlich der Kompatibilität zwischen dem Wärmewiderstand und der Leitfähigkeit ist die Komponente der Elektrodenschicht 25 vorzugsweise Keramik, deren Hauptkomponente Siliziumcarbid (SiC) oder ein Silizium-Siliziumcarbid-Verbundmaterial (Si-SiC-Verbundmaterial) (das insbesondere 90 Massenprozent oder mehr enthält) und bevorzugter SiC oder ein Si-SiC-Verbundmaterial ist. Das Si-SiC-Verbundmaterial enthält SiC-Partikel als Aggregat und Si als Bindemittel zum Binden der SiC-Partikel und es ist bevorzugt, dass mehrere SiC-Partikel durch Si so gebunden werden sollten, dass eine Pore zwischen den SiC-Partikeln gebildet wird.
3 ist eine Ansicht, die vergrößert die Umgebung des Elektrodenteils 3 und des Übergangsteils 4 zeigt. In der folgenden Beschreibung, wie in 3 gezeigt, wird ein aus der radialen Richtung betrachteter Zustand als „Draufsicht“ bezeichnet. 4 ist ein Querschnitt, der den Elektrodenteil 3, den Übergangsteil 4 und dergleichen in der Position von IV-IV von 3 zeigt. In 4 sind jeweilige Dicken des Elektrodenteils 3 und des Übergangsteils 4 größer als die tatsächlichen Dicken gezeigt. Der Übergangsteil 4 umfasst eine Grundschicht 41 und eine fixierte Schicht 42. Die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42 sind jeweils leitfähig.
Die Grundschicht 41 ist direkt an einer Oberfläche der Elektrodenschicht 25 der Struktur 2 fixiert. Mit anderen Worten, die Grundschicht 41 ist indirekt an der äußeren Oberfläche des Basismaterials 20 (siehe 1) fixiert, wobei die Elektrodenschicht 25 dazwischen eingefügt ist. Mit anderen Worten ist ferner die Elektrodenschicht 25 zwischen der Grundschicht 41 und der äußeren Oberfläche des Basismaterials 20 angeordnet. Der Elektrodenteil 3 ist direkt an der Grundschicht 41 fixiert. Mit anderen Worten, der Elektrodenteil 3 ist direkt an einer Oberfläche der Grundschicht 41 fixiert, die sich auf der entgegengesetzten Seite der Struktur 2 befindet. Die fixierte Schicht 42 ist direkt an der Grundschicht 41 fixiert, wobei der Elektrodenteil 3 dazwischen eingefügt ist.
In dem in 3 gezeigten beispielhaften Fall sind die jeweiligen Formen der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 in einer Draufsicht (d. h. die aus der radialen Richtung betrachteten Formen) im Wesentlichen kreisförmig, wobei sie im Wesentlichen dieselbe Größe aufweisen. Die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42 überlappen einander im Wesentlichen gänzlich in einer Draufsicht. Die Form des Elektrodenteils 3 in einer Draufsicht ist eine im Wesentlichen rechteckige streifenartige Form. Die jeweiligen Durchmesser der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 sind jeweils beispielsweise 1 mm bis 10 mm. Die Breite des Elektrodenteils 3 in einer Draufsicht (d. h. die Breite in der linken und der rechten Richtung von 3) ist kleiner als die Durchmesser der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 und beispielsweise 0,5 mm bis 3,0 mm. In dem in 3 gezeigten beispielhaften Fall ist die Breite des Elektrodenteils 3 in einer Draufsicht im Wesentlichen konstant in einem Bereich, in dem der Elektrodenteil 3 mit der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 überlappt.
Der Elektrodenteil 3 steht nach unten von einem unteren Endabschnitt des Übergangsteils 4 in 3 vor. Vorzugsweise überlappt der Elektrodenteil 3 mit dem Zentrum C der fixierten Schicht 42 in der radialen Richtung in einer Draufsicht (d. h. der zu diesem Papier von 3 senkrechten Richtung). Bevorzugter ist eine Spitze (d. h. ein oberes Ende in 3) des Elektrodenteils 3 auf einer Seite des Elektrodenteils 3 entgegengesetzt zum vorstehenden Abschnitt vom Übergangsteil 4 positioniert, wobei das Zentrum C der fixierten Schicht 42 dazwischen eingefügt ist. Der Elektrodenteil 3 kann die fixierte Schicht 42 in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung von 3 durchdringen. Die Fläche eines Abschnitts des Elektrodenteils 3, der mit der fixierten Schicht 42 in einer Draufsicht überlappt, ist vorzugsweise nicht kleiner als 5 % der Fläche der fixierten Schicht 42 in einer Draufsicht und nicht größer als 80 % davon und bevorzugter nicht kleiner als 25 % davon und nicht größer als 50 % davon. In einer Position, in der der Elektrodenteil 3 in einer Draufsicht vorhanden ist, sind die Grundschicht 41, der Elektrodenteil 3 und die fixierte Schicht 42 auf der Struktur 2 in dieser Reihenfolge laminiert. In einer Position, in der der Elektrodenteil 3 in einer Draufsicht nicht vorhanden ist, sind ferner die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42 auf der Struktur 2 in dieser Reihenfolge laminiert.
Die Dicke eines Abschnitts des Elektrodenteils 3, der zwischen der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 angeordnet ist (nachstehend auch einfach als „Dicke des Elektrodenteils 3“ bezeichnet), ist vorzugsweise 10 µm oder mehr und bevorzugter 50 µm oder mehr hinsichtlich des Verhinderns irgendeiner Beschädigung wie z. B. eines Risses oder dergleichen. Hinsichtlich des Unterdrückens einer Zunahme der Größe des zusammengefügten Körpers 1 in der radialen Richtung in einer Verbindungsposition des Elektrodenteils 3 ist ferner die Dicke des Elektrodenteils 3 vorzugsweise 1000 µm oder weniger und bevorzugter 500 µm oder weniger. Hier bezieht sich die Dicke des Elektrodenteils 3 auf einen Abstand zwischen einer Grenzfläche zwischen dem Elektrodenteil 3 und der Grundschicht 41 und jener zwischen dem Elektrodenteil 3 und der fixierten Schicht 42 in der radialen Richtung (d. h. in der Aufwärts-Abwärts-Richtung von 4) in der Position des Zentrums C der fixierten Schicht 42 in einem SEM-Bild (Rasterelektronenmikroskopbild), das 25-fach vergrößert ist, eines polierten Querschnitts des Elektrodenteils 3 und des Übergangsteils 4.
Hinsichtlich der Erhöhung der Festigkeit einer Verbindungsstelle des Elektrodenteils 3 mit der Struktur 2 ist die Dicke der Grundschicht 41 vorzugsweise 50 µm oder mehr und bevorzugter 100 µm oder mehr. Hinsichtlich des Unterdrückens einer Zunahme der Größe des zusammengefügten Körpers 1 in der radialen Richtung in der Verbindungsposition des Elektrodenteils 3 ist ferner die Dicke der Grundschicht 41 vorzugsweise 1000 mm oder weniger und bevorzugter 500 mm oder weniger. Hier bezieht sich die Dicke der Grundschicht 41 auf einen Abstand zwischen der Grenzfläche zwischen dem Elektrodenteil 3 und der Grundschicht 41 und jenen zwischen der Grundschicht 41 und der Elektrodenschicht 25 in der radialen Richtung in der Position des Zentrums C der fixierten Schicht 42 in dem vorstehend beschriebenen SEM-Bild.
Hinsichtlich der Erhöhung der Festigkeit der Verbindungsstelle des Elektrodenteils 3 mit der Struktur 2 ist die Dicke der fixierten Schicht 42 vorzugsweise 100 µm oder mehr und bevorzugter 300 µm oder mehr. Hinsichtlich des Unterdrückens einer Zunahme der Größe des zusammengefügten Körpers 1 in der radialen Richtung in der Verbindungsposition des Elektrodenteils 3 ist ferner die Dicke der fixierten Schicht 42 vorzugsweise 10 mm oder weniger und bevorzugter 3 mm oder weniger. Hier bezieht sich die Dicke der fixierten Schicht 42 auf einen Abstand zwischen der Grenzfläche zwischen dem Elektrodenteil 3 und der fixierten Schicht 42 und einer Oberfläche der fixierten Schicht 42 außerhalb in der radialen Richtung (d. h. einer oberen Oberfläche in 4) in der Position des Zentrums C der fixierten Schicht 42 im vorstehend beschriebenen SEM-Bild.
Der Elektrodenteil 3 ist beispielsweise aus einem einfachen Metall oder einer Legierung ausgebildet. Hinsichtlich dessen, einen hohen Korrosionswiderstand und einen geeigneten spezifischen elektrischen Widerstand und Wärmeausdehnungskoeffizienten zu haben, ist die Komponente des Elektrodenteils 3 vorzugsweise eine Legierung, die mindestens eines von Cr, Fe, Co, Ni, Ti und Aluminium (AI) enthält. Der Elektrodenteil 3 ist vorzugsweise Edelstahl und enthält bevorzugter AI. Ferner kann der Elektrodenteil 3 aus einem Metall-Keramik-Mischelement ausgebildet sein. Das im Metall-Keramik-Mischelement enthaltene Metall ist beispielsweise ein einfaches Metall, wie z. B. Cr, Fe, Co, Ni, Si oder Ti oder eine Legierung, die mindestens ein Metall enthält, das aus einer Gruppe dieser Metalle ausgewählt ist. Die in dem Metall-Keramik-Mischelement enthaltene Keramik ist beispielsweise Siliziumcarbid (SiC) oder eine Metallverbindung wie z. B. Metallsilizid (z. B. Tantalsilizid (TaSi₂) oder Chromsilizid (CrSi₂)) oder dergleichen. Als Keramik kann Cermet (d. h. ein Verbundmaterial aus Keramik und einem Metall) verwendet werden. Das Cermet ist beispielsweise ein Verbundmaterial aus metallischem Silizium und Siliziumcarbid, ein Verbundmaterial aus Metallsilizid, metallischem Silizium und Siliziumcarbid oder ein Verbundmaterial, in dem eine oder mehrere Arten von Isolationskeramiken wie z. B. Aluminiumoxid, Mullit, Zirkonoxid, Cordierit, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid oder dergleichen zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Metalle zugegeben sind. Der Wärmeausdehnungskoeffizient (Längenausdehnungskoeffizient) des Elektrodenteils 3 ist beispielsweise 6×10^-6/K bis 18×10^-6/K und vorzugsweise 10×10^-6/K bis 15×10^-6/K.
Jede der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 ist beispielsweise aus einem Verbundmaterial, das ein Metall und ein Oxid enthält, ausgebildet. Das Metall ist beispielsweise eines oder mehrere von Edelstahl, einer Ni-Fe-Legierung und Si. Das Oxid ist eines oder mehrere von Glas auf Cordieritbasis, Siliziumdioxid (SiO₂), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Magnesiumoxid (MgO) und eines Verbundoxids dieser Oxide.
Die Erweichungstemperatur des Oxids ist vorzugsweise niedriger als die Heiztemperatur (d. h. die Sintertemperatur) bei der später beschriebenen Ausbildung der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42. Beim Ausbilden der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 wird das Oxid dadurch erweicht und die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42 werden dicht. Die jeweiligen Porositäten der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 sind jeweils nicht höher als 10 %. Vorzugsweise sind die jeweiligen Porositäten der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 jeweils nicht höher als 8 % und bevorzugter nicht höher als 5 %. Die untere Grenze der Porosität ist nicht besonders eingeschränkt, aber praktisch nicht niedriger als 1%. Die Porositäten können durch Durchführen einer Bildverarbeitung des SEM-Bildes des polierten Querschnitts der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 erhalten werden. Die beschriebene Erweichungstemperatur des Oxids ist ein Wert, der durch ein Messverfahren erhalten wird, das in „JIS R 3103-1“ definiert ist. Ferner enthält das Oxid vorzugsweise Amorphie. Der Gehalt (Einschluss) von Amorphie kann aus einem Röntgenstrahlbeugungsmuster der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 geprüft werden und kann auch durch eine lokale Analyse unter Verwendung des TEM (Transmissionselektronenmikroskops) geprüft werden.
Jede der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 kann ein anderes leitfähiges Material als irgendein Metall anstelle des vorstehend beschriebenen Metalls oder zusätzlich zum vorstehend beschriebenen Metall enthalten. Das leitfähige Material ist beispielsweise eines oder mehrere eines Borids wie z. B. Zinkborid, Tantalborid oder dergleichen, eines Nitrids wie z. B. Titannitrid, Zirkoniumnitrid oder dergleichen und eines Carbids wie z. B. Siliziumcarbid, Wolframcarbid oder dergleichen. Die jeweiligen Komponenten der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 können zueinander gleich sein oder können voneinander verschieden sein. Hinsichtlich des Verhinderns, dass ein Unterschied der Eigenschaften wie z. B. des Wärmeausdehnungskoeffizienten oder dergleichen auftritt, ist es bevorzugt, dass die Komponenten der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 gleich sein sollten.
Die jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten (Längenausdehnungskoeffizienten) der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 sind jeweils beispielsweise 3×10^-6/K bis 10×10^-6/K und vorzugsweise 4×10^-6/K bis 8×10^-6/K. Die jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 sind jeweils vorzugsweise höher als jener der Elektrodenschicht 25 (d. h. der Wärmeausdehnungskoeffizient eines Abschnitts der Struktur 2, an dem die Grundschicht 41 fixiert ist) und niedriger als jener des Elektrodenteils 3. Mit anderen Worten, der Wärmeausdehnungskoeffizient der Grundschicht 41, die zwischen die Elektrodenschicht 25 und den Elektrodenteil 3 in der radialen Richtung eingefügt ist, ist ein Wert zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Elektrodenschicht 25 und jenem des Elektrodenteils 3.
Mit Bezug auf 5 wird als nächstes ein beispielhafter Ablauf der Herstellung des zusammengefügten Körpers 1 beschrieben. Zuerst wird die Struktur 2 ausgebildet und vorbereitet (Schritt S11). In Schritt S11 wird ein Basismaterialgrünkörper, der eine Vorstufe der Struktur 2 ist, ausgebildet und getrocknet. Dann wird eine pastenartige Elektrodenschichtpaste, die ein Rohmaterial der Elektrodenschicht 25 ist, auf eine äußere Oberfläche des Basismaterialgrünkörpers aufgebracht. Danach wird der Basismaterialgrünkörper, auf den die Elektrodenschichtpaste aufgebracht ist, gemäß einem vorbestimmten Sinterprofil gesintert, um dadurch die Elektrodenschicht 25 mit dem Basismaterial 20 und der Elektrodenschicht 25 auszubilden.
Der vorstehend beschriebene Basismaterialgrünkörper wird beispielsweise durch ein Verfahren ausgebildet, in dem ein Grünkörperrohmaterial durch Zugeben eines Bindemittels, eines Tensids, eines Porenbildungsmaterials, Wasser und dergleichen zu Rohmaterialpulver des Basismaterials 20 ausgebildet wird und eine Körperpaste, die durch Kneten des Grünkörperrohmaterials erhalten wird, stranggepresst wird. Die vorstehend beschriebene Elektrodenschichtpaste wird beispielsweise durch Zugeben von verschiedenen Additiven zu Rohmaterialpulver der Elektrodenschicht 25 und Kneten des Rohmaterialpulvers mit den Additiven ausgebildet. Ferner kann in Schritt S11 ein Verfahren vorliegen, in dem vor dem Aufbringen der Elektrodenschichtpaste der Basismaterialgrünkörper gesintert wird, um dadurch das Basismaterial 20 auszubilden, und nach dem Aufbringen der Elektrodenschichtpaste auf das Basismaterial 20 das Basismaterial 20 erneut gesintert wird, um dadurch die Struktur 2 auszubilden.
Anschließend wird auf die Oberfläche der Elektrodenschicht 25 der Struktur 2 ein pastenartiges Material (nachstehend auch als „Grundschichtpaste“ bezeichnet) aufgebracht, das ein Rohmaterial der Grundschicht 41 ist (Schritt S12). Die Grundschichtpaste wird beispielsweise durch Zugeben von verschiedenen Additiven zu Rohmaterialpulver der Grundschicht 41 und Kneten des Rohmaterialpulvers mit den Additiven ausgebildet. Ferner wird das Aufbringen der Grundschichtpaste auf die Elektrodenschicht 25 beispielsweise durch Siebdrucken, Streichbeschichten oder dergleichen durchgeführt.
Nachdem das Aufbringen der Grundschichtpaste beendet ist, wird der Elektrodenteil 3 auf der Grundschichtpaste angeordnet (Schritt S13). Der Elektrodenteil 3 wird in die Grundschichtpaste geschoben und eine Oberfläche des Elektrodenteils 3 (d. h. eine obere Oberfläche in 4) wird in im Wesentlichen derselben Position wie jener einer Oberfläche der Grundschichtpaste in der radialen Richtung (d. h. in der Aufwärts-Abwärts-Richtung von 4) positioniert. Ferner steht eine Hauptoberfläche des Elektrodenteils 3, die mit der Grundschichtpaste in Kontakt steht (d. h. eine untere Oberfläche in 4), nicht mit der Elektrodenschicht 25 in direktem Kontakt, sondern steht mit der Elektrodenschicht 25 in indirektem Kontakt, wobei die Grundschichtpaste dazwischen eingefügt ist.
Als nächstes wird auf die Oberflächen der Grundschichtpaste und des Elektrodenteils 3 ein pastenartiges Material (nachstehend auch als „Paste der fixierten Schicht“ bezeichnet) aufgebracht, das ein Rohmaterial der fixierten Schicht 42 ist. Mit anderen Worten, die Paste der fixierten Schicht wird auf die Grundschichtpaste aufgebracht, wobei der Elektrodenteil 3 dazwischen eingefügt wird. Eine Vorstufe des zusammengefügten Körpers, die eine Vorstufe des zusammengefügten Körpers 1 ist, wird dadurch ausgebildet (Schritt S14). In Schritt S14 wird ein Abschnitt des Elektrodenteils 3, der auf der Grundschichtpaste angeordnet ist, im Wesentlichen vollständig mit der Paste der fixierten Schicht bedeckt. Ferner wird ein Bereich der Oberfläche der Grundschichtpaste, der nicht mit dem Elektrodenteil 3 bedeckt ist, im Wesentlichen vollständig mit der Paste der fixierten Schicht bedeckt. Die Paste der fixierten Schicht wird beispielsweise durch Zugeben von verschiedenen Additiven zu Rohmaterialpulver der fixierten Schicht 42 und Kneten des Rohmaterialpulvers mit den Additiven ausgebildet. Ferner wird das Aufbringen der Paste der fixierten Schicht auf die Grundschichtpaste und den Elektrodenteil 3 beispielsweise durch Siebdrucken, Streichbeschichten oder dergleichen durchgeführt.
Wenn Schritt S14 beendet ist, nachdem die Grundschichtpaste und die Paste der fixierten Schicht getrocknet sind, wird die Vorstufe des zusammengefügten Körpers gesintert (Schritt S15). Mit anderen Worten, die Grundschichtpaste, der Elektrodenteil 3 und die Paste der fixierten Schicht, die auf der Struktur 2 angeordnet sind, werden zusammen mit der Struktur 2 gesintert. Der Übergangsteil 4, der die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42 umfasst, wird dadurch aus der Grundschichtpaste und der Paste der fixierten Schicht ausgebildet und der Elektrodenteil 3 wird an der Struktur 2 unter Verwendung des Übergangsteils 4 fixiert, um dadurch den zusammengefügten Körper 1 auszubilden. Der zusammengefügte Körper 1 kann als elektrisch geheizter Katalysator verwendet werden, indem bewirkt wird, dass eine innere Oberfläche der Zelle 23 (d. h. eine Seitenoberfläche der Sperrrippe 22) den Katalysator trägt.
Das Sintern in Schritt S15 wird beispielsweise in einer inerten Atmosphäre wie z. B. einer Vakuumatmosphäre, einer Stickstoffatmosphäre oder dergleichen durchgeführt. Die Sintertemperatur in Schritt S15 (d. h. die maximale Temperatur beim Sintern) ist beispielsweise nicht niedriger als 900 °C und nicht höher als 1400 °C, und vorzugsweise nicht niedriger als 1000 °C und nicht höher als 1300 °C. Die Sinterzeit in Schritt S15 liegt beispielsweise im Bereich von 15 Minuten bis 2 Stunden.
Wie vorstehend beschrieben, enthalten die Rohmaterialien der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 ein Oxid (z. B. Glas auf Cordieritbasis), dessen Erweichungstemperatur niedriger ist als die Sintertemperatur in Schritt S15. Während das Sintern in Schritt S15 durchgeführt wird, füllt sich aus diesem Grund das erweichte Oxid zwischen die Partikel des Metalls oder dergleichen und die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42, die dicht sind, werden dadurch ausgebildet. Die jeweiligen Porositäten der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42, nachdem Schritt S15 beendet ist, sind jeweils nicht höher als 10 %, vorzugsweise nicht höher als 8 % und bevorzugter nicht höher als 5 %. Dadurch ist es möglich, selbst in der Hochtemperaturoxidationsatmosphäre unter dem Abgas des Kraftfahrzeugs oder dergleichen den Oxidationswiderstand der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 (d. h. den Oxidationswiderstand des Übergangsteils 4) zu erhöhen, und auch möglich, die Zusammenfügungszuverlässigkeit zwischen der Struktur 2 und dem Elektrodenteil 3 zu erhöhen.
Bei der Herstellung des zusammengefügten Körpers 1 können die Sinteratmosphäre, die Sintertemperatur und die Sinterzeit in Schritt S15 in verschiedenen Weisen geändert werden. Die Sintertemperatur wird jedoch so festgelegt, dass sie höher ist als die Erweichungstemperatur des vorstehend beschriebenen Oxids, das in der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 enthalten ist. Ferner wird die Sintertemperatur so festgelegt, dass sie niedriger ist als der Schmelzpunkt des vorstehend beschriebenen Metalls, das in der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 enthalten ist, und der Schmelzpunkt des Materials, das den Elektrodenteil 3 bildet.
Bei der Herstellung des zusammengefügten Körpers 1 kann zwischen den Schritten S14 und S15 ein feines Pulver aus Beschichtungsmaterial wie z. B. Glass oder dergleichen auf die Grundschichtpaste und die Paste der fixierten Schicht gesprüht werden. Da in diesem Fall eine Oberfläche des Übergangsteils 4 mit der Beschichtungsschicht wie z. B. Glas oder dergleichen durch Sintern in Schritt S15 bedeckt wird, ist es möglich, den Oxidationswiderstand des Übergangsteils 4 weiter zu erhöhen.
Bei der Herstellung des zusammengefügten Körpers 1 können ferner zwischen den Schritten S13 und S14 die Grundschichtpaste und der Elektrodenteil 3, die auf der Struktur 2 angeordnet sind, einmal zusammen mit der Struktur 2 gesintert werden. Die Grundschicht 41 wird dadurch auf der Struktur 2 ausgebildet und der Elektrodenteil 3 wird vorübergehend an der Struktur 2 unter Verwendung der Grundschicht 41 fixiert. Danach wird in Schritt S14 die Paste der fixierten Schicht auf die Grundschicht 41, die durch Sintern der Grundschichtpaste ausgebildet wird, und den Elektrodenteil 3, der vorübergehend an der Grundschicht 41 fixiert wird, aufgebracht. Dieses Herstellungsverfahren ist beispielsweise für einen Fall nützlich, in dem die Komponente der Grundschicht 41 und jene der fixierten Schicht 42 voneinander verschieden sind und die bevorzugte Sinterbedingung der Grundschicht 41 und jene der fixierten Schicht 42 voneinander verschieden sind, oder der ähnliche Fall.
Bei der Herstellung des zusammengefügten Körpers 1 kann anstelle der Vorbereitung der Struktur 2 in Schritt S11 eine Strukturvorstufe, die die Struktur 2 ist, bevor sie gesintert wird, vorbereitet werden. In diesem Fall werden die Schritte S12 bis S14 (insbesondere die Schritte zum Aufbringen der Grundschichtpaste, Anordnen des Elektrodenteils 3 und Aufbringen der Paste der fixierten Schicht) an der Strukturvorstufe ausgeführt. Dann werden in Schritt S15 die Grundschichtpaste, der Elektrodenteil 3 und die Paste der fixierten Schicht zusammen mit der Strukturvorstufe gesintert und Schritte zum Ausbilden der Struktur 2 und des Übergangsteils 4 und Fixieren des Elektrodenteils 3 an der Struktur 2 werden dadurch gleichzeitig durchgeführt.

Als nächstes werden mit Bezug auf die Tabellen 1 und 2 Beispiele des vorstehend beschriebenen zusammengefügten Körpers 1 und von zusammengefügten Körpern von Vergleichsbeispielen zum Vergleich mit dem zusammengefügten Körper 1 beschrieben. In den Tabellen 1 und 2 sind gemessene Werte und Bewertungen jene, die unter Verwendung von Proben erhalten wurden, die entsprechend den Beispielen bzw. Vergleichsbeispielen hergestellt wurden. Jede dieser Proben wird, wie in 6 gezeigt, durch Fixieren der Elektrodenschicht 25 an einem plattenartigen Element 210, das einem Teil der zylindrischen Außenwand 21 des Basismaterials 20 entspricht, und Fixieren der zwei Elektrodenteile 3 an der Elektrodenschicht 25 unter Verwendung der zwei Übergangsteile 4, die an der Elektrodenschicht 25 separat voneinander angeordnet sind, erhalten. Das Intervall zwischen den zwei fixierten Schichten 42 (d. h. der Abstand zwischen den Zentren C (siehe 3)) ist 8 mm. Die Formen von jeder fixierten Schicht 42 und jeder Grundschicht 41 in Draufsicht ist ein Kreis mit einem Durchmesser von 5 mm. Tabelle 1

	Zusammensetzung der fixierten Schicht Metall/Oxid	Zusammensetzung der Grundschicht Metall/Oxid	Oxid	Dicke der fixierten Schicht (µm)	Breite des Elektrodenteils (mm)	Dicke des Elektrodenteils (µm)	Position des Elektrodenteils
Beispiel 1	35/65	35/65	Glas auf Cordieritbasis	800	2	100	Zentrum
Beispiel 2	35/65	35/65	Glas auf Cordieritbasis	300	2	100	Vordergrund
Beispiel 3	35/65	35/65	Glas auf Cordieritbasis	800	2	100	Vordergrund
Beispiel 4	35/65	35/65	Glas auf Cordieritbasis	100	2	100	Zentrum
Beispiel 5	35/65	35/65	Glas auf Cordieritbasis	200	3	100	Zentrum
Beispiel 6	35/65	35/65	Glas auf Cordieritbasis	200	0,5	100	Durch
Beispiel 7	35/65	35/65	Glas auf Cordieritbasis	200	2	200	Zentrum
Beispiel 8	40/60	40/60	Glas auf Cordieritbasis	300	2	100	Zentrum
Vergleichsbeispiel 1	-	35/65	Glas auf Cordieritbasis		2	100	Zentrum
Vergleichsbeispiel 2	80/20	80/20	Glas auf Cordieritbasis	300	2	100	Zentrum
Vergleichsbeispiel 3	60/40	60/40	Glas auf Cordieritbasis	300	2	100	Zentrum
Vergleichsbeispiel 4	80/20	35/65	Glas auf Cordieritbasis	300	2	100	Zentrum
Vergleichsbeispiel 5	35/65	80/20	Glas auf Cordieritbasis	300	2	100	Zentrum
Vergleichsbeispiel 6	95/5	95/5	Kristalliner Cordierit	300	2	100	Zentrum
Vergleichsbeispiel 7	60/40	60/40	Kristalliner Cordierit	300	2	400	Zentrum

Tabelle 2

	Porosität der fixierten Schicht (%)	Porosität der Grundschicht (%)	Vor dem Test mit steigender und fallender Temperatur		Nach 20 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur		Nach 50 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur
	Porosität der fixierten Schicht (%)	Porosität der Grundschicht (%)	Widerstand	Festigkeit	Widerstand	Festigkeit	Widerstand	Festigkeit
Beispiel 1	3	3	○	○	○	○	○	○
Beispiel 2	2	4	○	○	○	○	○	Δ
Beispiel 3	3	3	○	○	○	○	Δ	○
Beispiel 4	5	8	○	○	○	○	Δ	X
Beispiel 5	3	3	○	Δ	Δ	Δ	X	X
Beispiel 6	3	1	○	Δ	○	Δ	○	Δ
Beispiel 7	2	2	○	Δ	Δ	Δ	X	X
Beispiel 8	7	5	○	○	○	○	○	Δ
Vergleichsbeispiel 1		1	X	X	X	X	X	X
Vergleichsbeispiel 2	19	17	○	○	X	X	X	X
Vergleichsbeispiel 3	11	12	○	○	X	X	X	X
Vergleichsbeispiel 4	18	2	○	○	X	X	X	X
Vergleichsbeispiel 5	2	18	○	○	X	X	X	X
Vergleichsbeispiel 6	22	25	○	○	X	X	X	X
Vergleichsbeispiel 7	44	46	○	○	X	X	X	X

In Tabelle 1 geben die Zusammensetzung der fixierten Schicht und die Zusammensetzung der Grundschicht jeweilige Prozentsätze (Massen-%) des vorstehend beschriebenen Metalls und Oxids an, die in der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 enthalten sind. In jedem der Beispiele und Vergleichsbeispiele ist das Metall Edelstahl. Ferner ist in jedem der Beispiele und Vergleichsbeispiele 1 bis 5 das Oxid Glas auf Cordieritbasis. Andererseits ist in jedem der Vergleichsbeispiele 6 und 7 das Oxid kristalliner Cordierit. Die Dicke der fixierten Schicht und die Dicke des Elektrodenteils geben jeweilige Dicken der fixierten Schicht 42 und des Elektrodenteils 3 im Zentrum C der fixierten Schicht 42 an, wie vorstehend beschrieben. Die Breite des Elektrodenteils gibt die Breite des Elektrodenteils 3 in der Position an, die mit dem Zentrum C der fixierten Schicht 42 in einer Draufsicht überlappt. Mit anderen Worten, die Breite des Elektrodenteils gibt die Breite des streifenartigen Elektrodenteils 3 in einer zur Längsrichtung und einer Dickenrichtung davon senkrechten Richtung an und entspricht der Breite der linken und der rechten Richtung von 3. Obwohl in der Tabelle nicht beschrieben, ist ferner die Dicke der Grundschicht 41 im Zentrum C der fixierten Schicht 42 100 µm bis 300 µm.
In Tabelle 1 gibt die Position des Elektrodenteils eine Positionsbeziehung zwischen dem Zentrum C der fixierten Schicht 42 und dem Elektrodenteil 3 an. In der Spalte „Position des Elektrodenteils“ gibt „Zentrum“ einen Zustand an, in dem die Spitze des Elektrodenteils 3 (d. h. das obere Ende in 3) nicht von der fixierten Schicht 42 vorsteht, und ein Abschnitt des Elektrodenteils 3 auf der Stammseite von der Spitze (d. h. ein Abschnitt, der niedriger liegt als das obere Ende in 3) mit dem Zentrum C der fixierten Schicht 42 überlappt, wie in 3 gezeigt. In der Spalte von „Position des Elektrodenteils“ gibt „Vordergrund“ einen Zustand an, in dem die Spitze des Elektrodenteils 3 (d. h. das obere Ende in 7A) mit dem Zentrum C der fixierten Schicht 42 überlappt, wie in 7A gezeigt. In der Spalte von „Position des Elektrodenteils“ gibt „Durch“ einen Zustand an, in dem der Elektrodenteil 3 die fixierte Schicht 42 in der Aufwärts-Abwärts-Richtung von 7B durchdringt (d. h. einen Zustand, in dem die Spitze und ein Abschnitt auf der Stammseite des Elektrodenteils 3 von der fixierten Schicht 42 vorstehen), wie in 7B gezeigt.
Der Elektrodenteil 3 und die Elektrodenschicht 25 werden durch Sintern in den vorstehend beschriebenen Schritten S12 bis S15 miteinander zusammengefügt. Die Sinteratmosphäre, die Sintertemperatur und die Sinterzeit in Schritt S15 werden als Vakuumatmosphäre, 1100 °C bzw. 30 Minuten angenommen.
In Tabelle 2 geben die Porosität der fixierten Schicht und die Porosität der Grundschicht die jeweiligen Porositäten der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 an, die aus dem SEM-Bild erhalten werden, wie vorstehend beschrieben. Die Porositäten werden durch Durchführen einer Bildbinarisierungsverarbeitung unter Verwendung einer Bildanalyse-Software an dem SEM-Bild (100-fach vergrößert) des polierten Querschnitts der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 und Dividieren der Anzahl von Pixeln, die Poren entsprechen, durch die Anzahl von allen Pixeln erhalten. Als SEM wird „S-3400N“ von Hitachi High-Tech Corporation verwendet. Als Bildanalyse-Software wird „Image Pro Premier 9“ von Media Cybernetics, Inc., verwendet.
In jedem der Beispiele und Vergleichsbeispiele, wie in Tabelle 2 gezeigt, wird ein Test mit steigender und fallender Temperatur an jeder der vorstehend beschriebenen Proben durchgeführt und der Widerstand des Übergangsteils 4 (nachstehend einfach auch als „Widerstand“ bezeichnet) und die Festigkeit des Elektrodenteils 3 und des Übergangsteils 4 (nachstehend auch einfach als „Festigkeit“ bezeichnet) werden bewertet. Insbesondere sind in Tabelle 2 der Widerstand und die Festigkeit, bevor der Test mit steigender und fallender Temperatur durchgeführt wird, der Widerstand und die Festigkeit in dem Zustand, nachdem 20 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur durchgeführt sind, und der Widerstand und die Festigkeit in dem Zustand, nachdem 50 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur durchgeführt sind, mit „○“, „Δ“ oder „X“ bewertet. In dem Test mit steigender und fallender Temperatur wird die vorstehend beschrieben Probe in einen Ofen mit schnell steigender und fallender Temperatur gelegt und die Temperatur der Probe wird in einem Bereich von 50 °C bis 900 °C in einer Luftatmosphäre angehoben und abgesenkt. Insbesondere wird bei der steigenden und fallenden Temperatur für einen Zyklus die Temperatur der Probe von 50 °C auf 900 °C in einer Minute angehoben und von 900 °C auf 50 °C in einer Minute abgesenkt.
Der Widerstand des Übergangsteils 4 ist ein Wert, der durch Messen des Widerstandes zwischen zwei Punkten des Übergangsteils 4 durch das Zwei-Sonden-Verfahren (Zwei-Anschluss-Verfahren) unter Verwendung eines Testgeräts erhalten wird. In Tabelle 2 ist ein Fall, in dem der Widerstand des Übergangsteils 4 vor dem Test mit steigender und fallender Temperatur nicht höher ist als 3 Ω, als „○“ bewertet, und ein anderer Fall, in dem der Widerstand höher ist als 3 Ω, ist als „X“ bewertet. Ein Fall, in dem der Widerstand des Übergangsteils 4 nach 20 Zyklen nicht höher ist als dreimal der Widerstand des Übergangsteils 4 vor dem Test mit steigender und fallender Temperatur, ist ferner als „○“ bewertet, ein anderer Fall, in dem der Widerstand höher als dreimal und nicht höher als fünfmal ist, ist als „Δ“ bewertet, und noch ein anderer Fall, in dem der Widerstand höher als fünfmal ist, ist als „X“ bewertet. Dasselbe gilt für die Bewertung am Widerstand des Übergangsteils 4 nach 50 Zyklen.
Hinsichtlich der Festigkeit des Elektrodenteils 3 und des Übergangsteils 4 wird ein Endabschnitt des Elektrodenteils 3, der vom Übergangsteil 4 vorsteht, am digitalen Kraftmesser („ZTA-200N“ von IMADA Co., Ltd.) fixiert und der Elektrodenteil 3 wird entlang der Längsrichtung des Elektrodenteils 3 gezogen, und wenn ein Riss im Elektrodenteil 3 oder ein Bruch in der fixierten Schicht 42 auftritt, wird die Zugfestigkeit gemessen. In Tabelle 2 ist zu jedem Zeitpunkt von „vor dem Test mit steigender und fallender Temperatur“, „nach 20 Zyklen“ und „nach 50 Zyklen“ ein Fall, in dem die Zugfestigkeit nicht niedriger ist als 70 N, als „○“ bewertet, ein anderer Fall, in dem die Zugfestigkeit nicht niedriger als 40 N und niedriger als 70 N ist, ist als „Δ“ bewertet, und noch ein anderer Fall, in dem die Zugfestigkeit niedriger ist als 40 N, ist als „X“ bewertet.
In den Beispielen 1 bis 7 ist jede der Zusammensetzungen der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 Metall: 35 Massen-% und Oxid: 65 Massen-%. Ferner ist in Beispiel 8 jede der Zusammensetzungen der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 Metall: 40 Massen-% und Oxid: 60 Massen-%. In Beispielen 1 bis 8 ist die Dicke der fixierten Schicht 42 in einem Bereich von 100 µm bis 800 µm geändert, die Breite des Elektrodenteils 3 ist in einem Bereich von 0,5 mm bis 3 mm geändert und die Dicke des Elektrodenteils 3 ist in einem Bereich von 100 µm bis 200 µm geändert. Ferner ist in den Beispielen 1 bis 8 die Position des Elektrodenteils 3 irgendeines von „Zentrum“, „Vordergrund“ und „Durch“.
In den Beispielen 1 bis 8 ist die Porosität der fixierten Schicht 42 niedrig, wobei sie im Bereich von 2 % bis 7 % liegt (mit anderen Worten nicht höher als 10 %), und die Porosität der Grundschicht 41 ist auch niedrig, wobei sie im Bereich von 1 % bis 8 % liegt (mit anderen Worten nicht höher als 10 %). 8 ist ein SEM-Bild, das einen Querschnitt der fixierten Schicht 42, des Elektrodenteils 3 und der Grundschicht 41 in Beispiel 1 zeigt. Ein weißer Abschnitt in der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 stellt das Metall (Edelstahl) dar und ein grauer Abschnitt davon stellt das Oxid (Glas auf Cordieritbasis) dar. Wie in 8 gezeigt, ist das Metall (weißer Abschnitt) in dem Oxid (grauer Abschnitt) dispergiert. Ferner ist kein oder fast kein schwarzer Abschnitt vorhanden, der die Pore in der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 darstellt.
In Beispielen 1 bis 8 sind die jeweiligen Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit vor dem Test mit steigender und fallender Temperatur gut, wie durch „○“ oder „Δ“ angegeben, und die jeweiligen Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit nach 20 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur sind auch gut, wie durch „○“ oder „Δ“ angegeben. Mit anderen Worten, da die fixierte Schicht 42 und die Grundschicht 41 in den Beispielen 1 bis 8 jeweils eine niedrige Porosität von nicht höher als 10 % aufweisen, ist der Oxidationswiderstand hoch und die Zusammenfügungszuverlässigkeit (d. h. die mechanische Zusammenfügungszuverlässigkeit und die elektrische Zusammenfügungszuverlässigkeit) wird selbst nach 20 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur aufrechterhalten.
Andererseits ist im Vergleichsbeispiel 1 die Grundschicht 41 wie im Beispiel 1 ausgebildet, aber die fixierte Schicht 42 ist nicht ausgebildet. Im Vergleichsbeispiel 1 sind die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit vor dem Test mit steigender und fallender Temperatur nicht gut, wie durch „X“ angegeben.
Im Vergleichsbeispiel 2 ist jede der Zusammensetzungen der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 Metall: 80 Massen-% und Oxid: 20 Massen-%. Die Porositäten der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 sind hoch, 19 % bzw. 17 % (mit anderen Worten höher als 10 %). Aus diesem Grund ist der Oxidationswiderstand der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 gering und die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit vor dem Test mit steigender und fallender Temperatur sind gut, wie durch „○“ angegeben, aber die Bewertungen am Widerstand an der Festigkeit nach 20 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur sind nicht gut, wie durch „X“ angegeben.
Im Vergleichsbeispiel 3 ist jede der Zusammensetzungen der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 Metall: 60 Massen-% und Oxid: 40 Massen-%. Die Porositäten der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 sind hoch, 11 % bzw. 12 % (mit anderen Worten höher als 10 %). Aus diesem Grund ist der Oxidationswiderstand der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 gering und die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit vor dem Test mit steigender und fallender Temperatur sind gut, wie durch „○“ angegeben, aber die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit nach 20 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur sind nicht gut, wie durch „X“ angegeben.
Im Vergleichsbeispiel 4 ist die Zusammensetzung der fixierten Schicht 42 Metall: 80 Massen-% und Oxid: 20 Massen-% wie im Vergleichsbeispiel 2 und die Zusammensetzung der Grundschicht 41 ist Metall: 35 Massen-% und Oxid: 65 Massen-% wie im Beispiel 1. Die Porosität der Grundschicht 41 ist gering, 2 % (mit anderen Worten nicht höher als 10 %), aber die Porosität der fixierten Schicht 42 ist hoch, 18 % (mit anderen Worten höher als 10 %). Aus diesem Grund ist der Oxidationswiderstand der fixierten Schicht 42 gering und die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit vor dem Test mit steigender und fallender Temperatur sind gut, wie durch „○“ angegeben, aber die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit nach 20 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur sind nicht gut, wie durch „X“ angegeben.
Im Vergleichsbeispiel 5 ist die Zusammensetzung der fixierten Schicht 42 Metall: 35 Massen-% und Oxid: 65 Massen-% wie im Beispiel 1, und die Zusammensetzung der Grundschicht 41 ist Metall: 80 Massen-% und Oxid: 20 Massen-% wie im Vergleichsbeispiel 2. Die Porosität der fixierten Schicht 42 ist niedrig, 2 % (mit anderen Worten nicht höher als 10 %), aber die Porosität der Grundschicht 41 ist hoch, 18 % (mit anderen Worten höher als 10 %). Aus diesem Grund ist der Oxidationswiderstand der Grundschicht 41 niedrig und die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit vor dem Test mit steigender und fallender Temperatur sind gut, wie durch „○“ angegeben, aber die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit nach 20 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur sind nicht gut, wie durch „X“ angegeben.
Im Vergleichsbeispiel 6, wie vorstehend beschrieben, wird als Oxid, das in der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 enthalten ist, kristalliner Cordierit anstelle von Glas auf Cordieritbasis verwendet. Jede der Zusammensetzungen der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 ist Metall: 95 Massen-% und Oxid: 5 Massen-%. Die Porositäten der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 sind hoch, 22 % bzw. 25 % (mit anderen Worten höher als 10 %). Aus diesem Grund ist der Oxidationswiderstand der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 niedrig und die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit vor dem Test mit steigender und fallender Temperatur sind gut, wie durch „○“ angegeben, aber die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit nach 20 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur sind nicht gut, wie durch „X“ angegeben.
Im Vergleichsbeispiel 7 ist wie im Vergleichsbeispiel 6 das in der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 enthaltene Oxid kristalliner Cordierit. Jede der Zusammensetzungen der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 ist Metall: 60 Massen-% und Oxid: 40 Massen% wie im Vergleichsbeispiel 3. Die Porositäten der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 sind hoch, 44 % bzw. 46 % (mit anderen Worten höher als 10 %). Aus diesem Grund ist der Oxidationswiderstand der fixierten Schicht 42 und der Grundschicht 41 niedrig und die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit vor dem Test mit steigender und fallender Temperatur sind gut, wie durch „○“ angegeben, aber die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit nach 20 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur sind nicht gut, wie durch „X“ angegeben.
Im Vergleich zwischen Beispiel 1 (die Position des Elektrodenteils: Zentrum) und Beispiel 3 (die Position des Elektrodenteils: Vordergrund) in Tabellen 1 und 2 in Beispiel 1, in dem die überlappte Fläche des Elektrodenteils 3 und der fixierten Schicht 42 groß ist, ist die Bewertung am Widerstand nach 50 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur „○“ und in Beispiel 3, in dem die überlappte Fläche klein ist, ist die Bewertung „Δ“. Von diesem Punkt kann gedacht werden, dass es bevorzugt ist, dass die überlappte Fläche in einem gewissen Grad groß sein sollte. Obwohl nicht in den Tabellen beschrieben, ist ferner hinsichtlich des Unterdrückens einer Zunahme des Widerstandes und einer Verringerung der Festigkeit nach dem Test mit steigender und fallender Temperatur die Fläche eines Abschnitts des Elektrodenteils 3, der mit der fixierten Schicht 42 in einer Draufsicht überlappt, vorzugsweise nicht kleiner als 5 % und nicht größer als 80 % der Fläche der fixierten Schicht 42 in einer Draufsicht und bevorzugter nicht kleiner als 25 % und nicht größer als 50 %, wie vorstehend beschrieben. Der Fall von 5 % entspricht dem Zustand, in dem der Elektrodenteil 3 mit einer Breite von 0,5 mm im „Vordergrund“ als Position des Elektrodenteils angeordnet ist, und der Fall von 80 % entspricht dem Zustand, in dem der Elektrodenteil 3 mit einer Breite von 0,5 mm als Position des Elektrodenteils „Durch“ angeordnet ist.
Im Vergleich zwischen Beispiel 1 (die Dicke der fixierten Schicht: 800 µm) und Beispiel 4 (die Dicke der fixierten Schicht: 100 µm) sind die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit nach 20 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur „○“ bzw. „○“ in beiden Beispielen 1 und 4. Ferner sind die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit nach 50 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur „○“ bzw. „○“ in Beispiel 1, in dem die fixierte Schicht 42 dick ist, und die Bewertungen sind „Δ“ bzw. „X“ in Beispiel 4, in dem die fixierte Schicht 42 dünn ist. Von diesem Punkt kann gedacht werden, dass die Dicke der fixierten Schicht 42 vorzugsweise nicht kleiner als 100 µm und weiter vorzugsweise größer als 100 µm ist.
Unter Beachtung von Beispiel 4 (die Dicke der fixierten Schicht und die Dicke des Elektrodenteils: 100 µm) und Beispiel 7 (die Dicke der fixierten Schicht und die Dicke des Elektrodenteils: 200 µm) sind die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit vor dem Test mit steigender und fallender Temperatur und nach 20 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur „○“ bzw. „Δ“, aber die Bewertungen am Widerstand und an der Festigkeit nach 50 Zyklen des Tests mit steigender und fallender Temperatur sind „Δ“ bzw. „X“. Von diesem Punkt kann gedacht werden, dass die Dicke der fixierten Schicht 42 und jene des Elektrodenteils 3 gleich sein können, aber es ist bevorzugter, dass die fixierte Schicht 42 dicker sein sollte als der Elektrodenteil (z. B. in Beispiel 1).
Wie vorstehend beschrieben, umfasst der zusammengefügte Körper 1 das Übergangsziel (die Struktur 2 in dem vorstehend beschriebenen beispielhaften Fall), die Grundschicht 41, den Elektrodenteil 3 und die fixierte Schicht 42. Die leitfähige Grundschicht 41 ist an der Oberfläche des Übergangsziels fixiert. Der Elektrodenteil 3 ist an der Grundschicht 41 fixiert. Die leitfähige fixierte Schicht 42 ist an der Grundschicht 41 fixiert, wobei der Elektrodenteil 3 dazwischen eingefügt ist. Die jeweiligen Porositäten der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 sind jeweils höher als 10 %. Dadurch ist es möglich, einen hohen Oxidationswiderstand im Übergang zwischen dem Übergangsziel und dem Elektrodenteil 3 zu erreichen, wie in den Beispielen 1 bis 8 gezeigt. Folglich kann die Zusammenfügungszuverlässigkeit des Elektrodenteils 3 (d. h. die mechanische Zusammenfügungszuverlässigkeit und die elektrische Zusammenfügungszuverlässigkeit) erhöht werden.
Vorzugsweise ist das vorstehend beschriebene Übergangsziel ein leitfähiger Träger zum Tragen eines Katalysators in dem elektrisch geheizten Katalysator (EHC) und der Elektrodenteil 3 ist ein Teil des Elektrodenanschlusses 30, der elektrische Leistung zum Träger zuführt. Da der zusammengefügte Körper 1 einen hohen Oxidationswiderstand im Übergang zwischen dem Übergangsziel und dem Elektrodenteil 3 erreichen kann, wie vorstehend beschrieben, ist der zusammengefügte Körper 1 besonders geeignet für die Verwendung im elektrisch geheizten Katalysator, der in der Hochtemperaturoxidationsatmosphäre innerhalb des Auspuffrohrs des Kraftfahrzeugs oder dergleichen verwendet werden soll.
Vorzugsweise umfasst das vorstehend beschriebene Übergangsziel das leitfähige Basismaterial 20 mit einer Wabenstruktur und die leitfähige Elektrodenschicht 25, die zwischen der Grundschicht 41 und der äußeren Oberfläche des Basismaterials 20 angeordnet ist. Da der Strom, der zum Übergangsziel durch den Elektrodenteil 3 zugeführt wird, dadurch durch die Elektrodenschicht 25 ausgebreitet wird, kann die Gleichmäßigkeit des Stroms, der im Basismaterial 20 fließt, erhöht werden. Folglich kann die Gleichmäßigkeit der Wärmeerzeugung des Basismaterials 20 erhöht werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist es bevorzugt, dass die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42 jeweils ein Metall und ein Oxid enthalten sollten. Dadurch ist es möglich, die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42, die dicht sind, jeweils geeignet mit einer Porosität auszubilden, die nicht höher ist als 10 %. Bevorzugter ist die Erweichungstemperatur des Oxids niedriger als die Heiztemperatur bei der Ausbildung der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42. Da das erweichte Oxid dadurch sich zwischen die Partikel des vorstehend beschriebenen Metalls bei der Ausbildung der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 füllt, ist es möglich, die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42, die dicht sind, geeigneter auszubilden. Ferner enthält das Oxid vorzugsweise Amorphie. Da sich das Oxid dadurch leichter zwischen die Partikel des vorstehend beschriebenen Metalls füllt, ist es möglich, die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42, die dicht sind, geeigneter auszubilden.
Wie vorstehend beschrieben, ist es bevorzugt, dass die Komponente der Grundschicht 41 und jene der fixierten Schicht 42 zueinander gleich sein sollten. Daher ist es möglich zu verhindern, dass eine Wärmespannung aufgrund einer Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 erzeugt wird, und ferner möglich, eine Verformung und Beschädigung des Übergangsteils 4 aufgrund der Wärmespannung zu verhindern. Da die Sinterbedingung und dergleichen der Grundschicht 41 und jene der fixierten Schicht gleich sind, ist es ferner möglich, die Ausbildung des Übergangsteils 4 und die Herstellung des zusammengefügten Körpers 1 zu vereinfachen.
Wie vorstehend beschrieben, ist es bevorzugt, dass die Dicke der fixierten Schicht 42 nicht kleiner sein sollte als 100 µm. Dadurch ist es möglich, die Zusammenfügungsfestigkeit des Elektrodenteils 3 mit der Struktur 2 zu erhöhen. Folglich kann die Zusammenfügungszuverlässigkeit des Elektrodenteils 3 erhöht werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist es bevorzugt, dass die Fläche eines Abschnitts des Elektrodenteils 3, der mit der fixierten Schicht 42 in einer Draufsicht überlappt, nicht kleiner als 5 % der Fläche der fixierten Schicht 42 in einer Draufsicht und nicht größer als 80 % davon sein sollte. Dadurch ist es möglich, die Zusammenfügungsfestigkeit des Elektrodenteils 3 mit der Struktur 2 zu erhöhen. Folglich kann die Zusammenfügungszuverlässigkeit des Elektrodenteils 3 erhöht werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist es bevorzugt, dass die Dicke eines Abschnitts des Elektrodenteils 3, der zwischen der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 positioniert ist, nicht kleiner als 10 µm und nicht größer als 1000 µm sein sollte. Dadurch ist es möglich, die Zusammenfügungsfestigkeit des Elektrodenteils 3 mit der Struktur 2 zu erhöhen. Folglich kann die Zusammenfügungszuverlässigkeit des Elektrodenteils 3 erhöht werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist es bevorzugt, dass der Elektrodenteil 3 Aluminium (AI) enthalten sollte. Dadurch ist es möglich, einen hohen Oxidationswiderstand im Elektrodenteil 3 zu erreichen. Folglich kann die Zusammenfügungszuverlässigkeit des Elektrodenteils 3 erhöht werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist es bevorzugt, dass die jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 größer sein sollten als der Wärmeausdehnungskoeffizient eines Abschnitts (die Elektrodenschicht 25 in dem vorstehend beschriebenen beispielhaften Fall) des Übergangsziels, an dem die Grundschicht 41 fixiert ist, und kleiner sein sollten als jener des Elektrodenteils 3. Die Grundschicht 41 kann dadurch als Spannungsabbauschicht zum Abbauen der Wärmespannung aufgrund einer Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Elektrodenschicht 25 und dem Elektrodenteil 3 dienen. Folglich ist es möglich zu unterdrücken, dass eine Beschädigung (z. B. ein Riss der Elektrodenschicht 25 oder dergleichen) des Übergangsziels beim Zusammenfügen des Elektrodenteils 3 oder Wiederholen des Wärmezyklus bei der Verwendung des zusammengefügten Körpers 1 auftritt. Da die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42 dicht sind, wie vorstehend beschrieben, ist ferner der Elastizitätsmodul höher im Vergleich zu einem Fall, in dem diese Schichten porös sind, es ist jedoch möglich, das Auftreten der vorstehend beschriebenen Wärmespannung zu unterdrücken, und daher möglich zu verhindern, dass die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42 aufgrund der Wärmespannung beschädigt werden.
Wie vorstehend beschrieben, werden die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42 vorzugsweise durch Sintern des Rohmaterials, das auf dem Übergangsziel (der Struktur 2 im vorstehend beschriebenen beispielhaften Fall) angeordnet ist, zusammen mit dem Übergangsziel ausgebildet. Dadurch ist es möglich, den zusammengefügten Körper 1 mit der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42, die dicht sind, leicht herzustellen.
Das Verfahren zur Herstellung des vorstehend beschriebenen zusammengefügten Körpers 1 umfasst den Schritt des Aufbringens der Grundschichtpaste, die ein Rohmaterial der Grundschicht 41 ist, auf die Oberfläche des Übergangsziels (Schritt S12), den Schritt des Anordnens des Elektrodenteils 3 auf der Grundschichtpaste (Schritt S13), den Schritt des Ausbildens der Vorstufe des zusammengefügten Körpers durch Aufbringen der Paste der fixierten Schicht, die ein Rohmaterial der fixierten Schicht 42 ist, auf die Grundschichtpaste oder die Grundschicht 41, die durch Sintern der Grundschichtpaste ausgebildet wird, wobei der Elektrodenteil 3 dazwischen eingefügt wird (Schritt S14), und den Schritt des Sinterns der Vorstufe des zusammengefügten Körpers (Schritt S15). In Schritt S15 ist die Sintertemperatur nicht niedriger als 900 °C und nicht höher als 1400 °C und die Sinteratmosphäre ist eine Inertgasatmosphäre. Die jeweiligen Porositäten der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42, nachdem Schritt S15 beendet ist, sind jeweils nicht höher als 10 %. Gemäß dem Herstellungsverfahren ist es möglich, einen hohen Oxidationswiderstand im Übergang zwischen dem Übergangsziel und dem Elektrodenteil 3 zu erreichen.
Im zusammengefügten Körper 1 ist die Struktur des Elektrodenteils 3 nicht auf die in 2 gezeigte Struktur begrenzt, sondern kann in verschiedenen Weisen modifiziert werden. 9 ist eine Draufsicht, die die Umgebung eines Elektrodenteils 3a mit einer Struktur zeigt, die von jener des in 2 gezeigten Elektrodenteils 3 verschieden ist. Der Elektrodenteil 3a umfasst einen leitfähigen ersten Abschnitt 31 und einen leitfähigen zweiten Abschnitt 32. Der erste Abschnitt 31 ist beispielsweise eine im Wesentlichen streifenartige Metallfolie. Der zweite Abschnitt 32 ist beispielsweise ein im Wesentlichen streifenartiges Metallblech und ein Teil des vorstehend beschriebenen Elektrodenanschlusses 30. Die jeweiligen Komponenten des ersten Abschnitts 31 und des zweiten Abschnitts 32 sind beispielsweise dieselben wie jene des vorstehend beschriebenen Elektrodenteils 3.
Der erste Abschnitt 31 ist zwischen der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 des Übergangsteils 4 ausgedehnt. In dem in 9 gezeigten beispielhaften Fall steht der erste Abschnitt 31 vom unteren Endabschnitt des Übergangsteils 4 in 9 nach unten vor, wobei er rittlings über einer unteren Endkante der Elektrodenschicht 25 liegt, und ist zur Außenseite der Elektrodenschicht 25 ausgedehnt. In 9 ist der zweite Abschnitt 32 mit dem ersten Abschnitt 31 durch Schweißen an der Unterseite von der unteren Endkante der Elektrodenschicht 25 zusammengefügt. In dem in 9 gezeigten beispielhaften Fall ist ein oberer Endabschnitt des zweiten Abschnitts 32 auf einen unteren Endabschnitt des ersten Abschnitts 31 überlagert, und der zweite Abschnitt 32 ist mit dem ersten Abschnitt 31 durch Schweißen zusammengefügt. In 9 ist eine Schweißmarke am zweiten Abschnitt 32 durch einen Kreis dargestellt. Der erste Abschnitt 31 und der zweite Abschnitt 32 sind in einer Position miteinander verschweißt, die vom Übergangsteil 4 entfernt ist. Ferner ist ein geschweißter Abschnitt zwischen dem ersten Abschnitt 31 und dem zweiten Abschnitt 32 in einer Position angeordnet, die auch von der Elektrodenschicht 25 entfernt ist.
Das Schweißen des ersten Abschnitts 31 und des zweiten Abschnitts 32 wird nach dem Zusammenfügen des ersten Abschnitts 31 mit der Struktur 2 unter Verwendung des Übergangsteils 4 durchgeführt. Das Zusammenfügen des ersten Abschnitts 31 mit der Struktur 2 wird unter Verwendung des ersten Abschnitts 31 des Elektrodenteils 3a anstelle des Elektrodenteils 3 im Herstellungsverfahren des zusammengefügten Körpers 1 durchgeführt, das aus den Schritten S11 bis S15 besteht. Mit anderen Worten, der zweite Abschnitt 32 wird mit dem ersten Abschnitt 31 zusammengefügt, nachdem der erste Abschnitt 31 mit der Struktur 2 in Schritt S15 durch Sintern zusammengefügt ist.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst der Elektrodenteil 3a, der in 9 gezeigt ist, den ersten Abschnitt 31, der zwischen der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 ausgedehnt ist, und den zweiten Abschnitt 32, der mit dem ersten Abschnitt 31 durch Schweißen in der Position zusammengefügt ist, die von der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 entfernt ist. Beim Zusammenfügen des Elektrodenteils 3a und der Struktur 2 durch Sintern wird nur der erste Abschnitt 31 des Elektrodenteils 3a dadurch in einen Sinterofen zusammen mit der Struktur 2 gelegt, ohne den Elektrodenanschluss 30 mit dem zweiten Abschnitt 32 in den Sinterofen zu legen. Daher kann die Vorstufe des zusammengefügten Körpers 1, die in den Sinterofen gelegt werden soll, verkleinert werden. Folglich ist es möglich, die Herstellung des zusammengefügten Körpers 1 zu vereinfachen.
Im zusammengefügten Körper 1 und im Verfahren zur Herstellung des zusammengefügten Körpers 1, die vorstehend beschrieben sind, können verschiedene Modifikationen durchgeführt werden.
Die Dicke des Abschnitts des Elektrodenteils 3, der zwischen der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 angeordnet ist, kann beispielsweise kleiner als 10 µm sein oder kann größer als 1000 µm sein.
Die Komponente des Elektrodenteils 3 kann gegebenenfalls geändert werden und muss nicht notwendigerweise AI enthalten. Dasselbe gilt für den Elektrodenteil 3a.
Die Fläche des Abschnitts des Elektrodenteils 3, der mit der fixierten Schicht 42 in einer Draufsicht überlappt, kann kleiner sein als 5 % oder kann größer sein als 80 % der Fläche der fixierten Schicht 42 in einer Draufsicht.
Die jeweiligen Formen, Größen und Dicken der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 in einer Draufsicht können in verschiedenen Weisen geändert werden. Die Dicke der fixierten Schicht 42 kann beispielsweise kleiner sein als 100 µm.
In dem Fall, in dem die Grundschicht 41 ein Metall und ein Oxid enthält, muss die Erweichungstemperatur des Oxids nicht notwendigerweise niedriger sein als die Heiztemperatur bei der Ausbildung der Grundschicht 41 (die Sintertemperatur in Schritt S15 im vorstehend beschriebenen beispielhaften Fall), sondern kann nicht niedriger sein als die Heiztemperatur. Dasselbe gilt für die fixierte Schicht 42. Ferner müssen die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42 nicht notwendigerweise ein Metall und ein Oxid enthalten.
Die jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Grundschicht 41 und der fixierten Schicht 42 können jeweils niedriger sein als jener des Abschnitts des vorstehend beschriebenen Übergangsziels (die Elektrodenschicht 25 der Struktur 2 im vorstehend beschriebenen beispielhaften Fall), an dem die Grundschicht 41 fixiert ist, und können nicht niedriger sein als jener des Elektrodenteils 3.
Die Struktur des vorstehend beschriebenen Übergangsziels kann in verschiedenen Weisen geändert werden. Es kann beispielsweise eine Struktur vorhanden sein, bei der die Elektrodenschicht 25 von der Struktur 2 weggelassen ist, die das Übergangsziel ist, und die Grundschicht 41 des Übergangsteils 4 direkt an der Oberfläche des Basismaterials 20 mit einer Wabenstruktur fixiert ist.
Der zusammengefügte Körper 1 kann für irgendeine andere Verwendung (z. B. eine keramische Heizvorrichtung) als den elektrisch geheizten Katalysator verwendet werden. Im zusammengefügten Körper 1 ist ferner die Struktur des Basismaterials 20 nicht auf die Wabenstruktur begrenzt, sondern kann auf irgendeine von verschiedenen Strukturen wie z. B. eine im Wesentlichen zylindrische Form, eine im Wesentlichen flache plattenartige Form oder dergleichen geändert werden. Ferner kann das Basismaterial 20 aus irgendeiner anderen Komponente als Keramik ausgebildet werden.
Nur wenn die Grundschicht 41 und die fixierte Schicht 42 jeweils eine Porosität aufweisen, die nicht höher ist als 10 %, müssen diese Schichten nicht notwendigerweise durch Sintern der Rohmaterialien zusammen mit dem Übergangsziel ausgebildet werden, sondern können durch irgendein anderes Verfahren ausgebildet werden. Ebenso ist das Verfahren zur Herstellung des zusammengefügten Körpers 1 nicht auf das Verfahren begrenzt, das aus den vorstehend beschriebenen Schritten S1 bis S15 besteht.
Die Konfigurationen in der vorstehend erörterten bevorzugten Ausführungsform und den Variationen können gegebenenfalls kombiniert werden, nur wenn diese nicht miteinander in Konflikt stehen.
Obwohl die Erfindung im Einzelnen gezeigt und beschrieben wurde, ist die vorangehende Beschreibung in allen Aspekten erläuternd und nicht einschränkend. Daher ist selbstverständlich, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen entwickelt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann für den elektrisch geheizten Katalysator oder dergleichen verwendet werden, der für die Reinigungsbehandlung von Abgas von einer Kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen verwendet wird.
Bezugszeichenliste

1: Zusammengefügter Körper
3, 3a: Elektrodenteil
20: Basismaterial
25: Elektrodenschicht
31: erster Abschnitt
32: zweiter Abschnitt
41: Grundschicht
42: fixierte Schicht
S11 bis S15: Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020181757 [0001]

Claims

Zusammengefügter Körper, der umfasst: ein Übergangsziel; eine leitfähige Grundschicht, die an einer Oberfläche des Übergangsziels fixiert ist; einen Elektrodenteil, der an der leitfähigen Grundschicht fixiert ist; und eine leitfähige fixierte Schicht, die an der leitfähigen Grundschicht fixiert ist, wobei der Elektrodenteil dazwischen eingefügt ist, wobei jeweilige Porositäten der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht jeweils nicht höher sind als 10 %.
Zusammengefügter Körper nach Anspruch 1, wobei das Übergangsziel ein leitfähiger Träger zum Tragen eines Katalysators in einem elektrisch geheizten Katalysator ist, und der Elektrodenteil ein Teil eines Elektrodenanschlusses zum Zuführen von elektrischer Leistung zum leitfähigen Träger ist.
Zusammengefügter Körper nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Übergangsziel umfasst ein leitfähiges Basismaterial mit einer Wabenstruktur; und eine leitfähige Elektrodenschicht, die zwischen der leitfähigen Grundschicht und einer äußeren Oberfläche des leitfähigen Basismaterials angeordnet ist.
Zusammengefügter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht ein Metall und ein Oxid enthält.
Zusammengefügter Körper nach Anspruch 4, wobei die Erweichungstemperatur des Oxids niedriger ist als die Heiztemperatur bei der Ausbildung der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht.
Zusammengefügter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Komponente der leitfähigen Grundschicht dieselbe wie jene der leitfähigen fixierten Schicht ist.
Zusammengefügter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Dicke der leitfähigen fixierten Schicht nicht kleiner ist als 100 µm.
Zusammengefügter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Fläche eines Abschnitts des Elektrodenteils, der mit der leitfähigen fixierten Schicht in einer Draufsicht überlappt, nicht kleiner als 5 % und nicht größer als 80 % der Fläche der leitfähigen fixierten Schicht in einer Draufsicht ist.
Zusammengefügter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Dicke eines Abschnitts des Elektrodenteils, der zwischen der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht positioniert ist, nicht kleiner als 10 µm und nicht größer als 1000 µm ist.
Zusammengefügter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Elektrodenteil Aluminium enthält.
Zusammengefügter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei jeweilige Wärmeausdehnungskoeffizienten der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht jeweils höher als jener eines Abschnitts des Übergangsziels, an dem die leitfähige Grundschicht fixiert ist, und niedriger als jener des Elektrodenteils sind.
Zusammengefügter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die leitfähige Grundschicht und die leitfähige fixierte Schicht durch Sintern eines Rohmaterials, das auf dem Übergangsziel angeordnet ist, zusammen mit dem Übergangsziel ausgebildet werden.
Zusammengesetzter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Elektrodenteil umfasst einen ersten Abschnitt, der zwischen der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht ausgedehnt ist; und einen zweiten Abschnitt, der mit dem ersten Abschnitt durch Schweißen in einer Position zusammengefügt ist, die von der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht entfernt ist.
Verfahren zur Herstellung eines zusammengefügten Körpers, der ein Übergangsziel, eine leitfähige Grundschicht, die an einer Oberfläche des Übergangsziels fixiert ist, einen Elektrodenteil, der an der leitfähigen Grundschicht fixiert ist, und eine leitfähige fixierte Schicht, die an der leitfähigen Grundschicht fixiert ist, wobei der Elektrodenteil dazwischen eingefügt ist, umfasst, das umfasst: a) Aufbringen einer Grundschichtpaste, die ein Rohmaterial der leitfähigen Grundschicht ist, auf eine Oberfläche des Übergangsziels; b) Anordnen des Elektrodenteils auf der Grundschichtpaste; c) Ausbilden einer Vorstufe des zusammengefügten Körpers durch Aufbringen einer Paste der fixierten Schicht, die ein Rohmaterial der leitfähigen fixierten Schicht ist, auf die Grundschichtpaste oder die leitfähige Grundschicht, die durch Sintern der Grundschichtpaste ausgebildet wird, wobei der Elektrodenteil dazwischen eingefügt wird; und d) Sintern der Vorstufe des zusammengefügten Körpers, wobei die Sintertemperatur nicht niedriger als 900 °C und nicht höher als 1400 °C ist und die Sinteratmosphäre eine Inertgasatmosphäre im Vorgang d) ist, und jeweilige Porositäten der leitfähigen Grundschicht und der leitfähigen fixierten Schicht nach dem Vorgang d) jeweils nicht höher sind als 10 %.