DE19514643C2 - Verfahren zum Herstellen eines Keramikheizers für Sauerstoffsensoren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Verfahren zum Herstellen von Keramikheizern, und insbeson­ dere auf Verfahren zum Herstellen von Keramikheizern von einem Typ, der als ein Heizer für einen Sauerstoffsensor ge­ eignet ist, der die Sauerstoffkonzentration im Abgas eines Motors mit innerer Verbrennung erfaßt.

Bei Automobilmotoren mit innerer Verbrennung, die mit einem Turbolader ausgerüstet sind, wird der Betrieb des Motors im allgemeinen bei einem fetteren Luft/Kraftstoff-Gemisch durchgeführt, und das Abgas aus dem Motor hat eine Tempera­ tur von etwa 280°C. Im allgemeinen zeigen Sauerstoffsenso­ ren dieses herkömmlichen Typs jedoch ihr normales Verhalten bei der Temperatur von etwa 350°C. Folglich sind die Sauer­ stoffsensoren, die in dem Abgassystem von Motoren, die mit einem Turbolader versehen sind, mit Heizern, wie z. B. Kera­ mikheizern, zu deren Heizung ausgerüstet. Für die Herstel­ lung solcher Keramikheizer wurden die folgenden zwei Verfah­ ren verbreitet angewendet.

Bei dem ersten Verfahren wird ein stangenartiges, grünes Objekt aus einem Keramikmaterial, wie z. B. Aluminiumoxid oder ähnliches, mittels eines Strangpreßverfahrens geformt, und das stangenartige, grüne Objekt wird in Stücke mit vor­ bestimmter Länge geschnitten. Jedes Stück wird getrocknet, um ausgehärtet zu werden, um einen grünen Heizerkern zu bil­ den. Dann wird eine grüne, keramische Schutzschicht mit einer Heizerstruktur, die auf dieser aufgedruckt ist, um den Heizerkern angeordnet, um eine grüne Einheit zu schaffen, die den grünen Heizerkern und die Schutzschicht aus einer grünen Keramik, die um den Heizerkern angeordnet ist, ein­ schließt. Die grüne Einheit wird dann gebrannt, und ein elektrisch leitfähiges Material wird auf Abschnitten der ge­ brannten Einheit plattiert. Dann werden Anschlußabschnitte auf der Einheit vorgesehen, die die gedruckte Heizerstruktur mit den plattierten Abschnitten verbinden.

Bei dem zweiten Verfahren wird ähnlich wie dem bei dem er­ sten Verfahren das stangenartige, grüne Objekt in Stücke ge­ schnitten, und jedes Stück wird getrocknet, um ausgehärtet zu sein, um einen Heizerkern zu bilden. Dann wird eine Hei­ zerstruktur auf dem Heizerkern aufgedruckt. Der bedruckte Heizerkern wird in einen keramischen Schlicker eingetaucht, wie z. B. Aluminiumoxidschlicker oder ähnliches, und einem Schlickergußprozeß ausgesetzt, um eine grüne Einheit zu schaffen, die den bedruckten Heizerkern und eine Schicht des Schlickers, die auf der Heizerstruktur angeordnet ist, ein­ schließt. Die grüne Einheit wird gebrannt und ein elektrisch leitfähiges Material wird an freiliegenden Oberflächen des Heizerkerns plattiert. Dann werden Anschlußabschnitte auf der Einheit geschaffen, die die gedruckte Heizerstruktur mit den plattierten Oberflächen verbinden. Dieses zweite Verfah­ ren ist in der ersten vorläufigen japanischen Patentveröf­ fentlichung 63-146381 offenbart.

Diese zwei herkömmlichen Verfahren erfordern jedoch nicht nur aufwendige Produktionsschritte, sondern ebenfalls sehr harte Produktionsbedingungen, insbesondere Bedingungen be­ züglich der Temperatur und Feuchtigkeit.

In Anbetracht dieser Nachteile hat der Anmelder ein drittes Verfahren durch die japanische Patentanmeldung Nr. 5-40573 vorgeschlagen.

Bei diesem dritten Verfahren wird ein stangenartiges, grünes Objekt (Heizerkern) durch Spritzgießen aus einem Keramikma­ terial geformt. Dann wird, während der Heizerkern gedreht wird, eine Heizerstruktur auf den Heizerkern aufgedruckt, und eine dickere Schutzschicht wird auf der gedruckten Hei­ zerstruktur aufgebracht, um eine grüne Einheit zu schaffen, die die Heizerstruktur - den gedruckten Heizerkern und die dickere Schutzschicht, die den Heizerkern bedeckt - ein­ schließt. Dann wird die grüne Einheit gebrannt.

Aufgrund der Verwendung der Spritzgußtechnik zur Herstellung des stangenartigen, grünen Objekts wurde es einfach, einen grünen Heizerkern zu erzeugen, der eine Härte aufweist, die für das nachfolgende Drucken darauf geeignet ist. Tatsäch­ lich können die Heizerstruktur und die Schutzschicht leicht auf dem sich drehenden Heizerkern aufgedruckt und aufge­ bracht werden.

Aber auch dieses dritte Verfahren schafft für den Anwender keine vollständig befriedigenden Produkte. Aufgrund der un­ vermeidbaren Gaserzeugung während des Brennprozesses ergibt sich die Tendenz, daß die Schutzschicht mit unerwünschten feinen Löchern gebildet ist. Ferner ist es für das Aufbrin­ gen der dickeren Schutzschicht auf dem Heizerkern notwendig, den Beschichtungsprozeß zumindest dreimal auf demselben Bereich des Heizerkerns zu wiederholen, was die Produktivi­ tät erniedrigt.

Die DE 42 04 288 A1 betrifft eine keramische Heizvorrichtung, die beispielsweise als Glühkerze für eine Diesel-Brennkraftmaschine Verwendung findet. Die Heizvorrichtung umfaßt einen nicht-oxidisch, keramischen Körper, der ein Heizteil und ein Tragteil besitzt, und ein Heizwiderstand ist in das Heizteil des Keramikkörpers eingebettet.

Die DE 44 01 793 A1, welche ein Dokument gemäß Paragraph 3 II Nr. 1 PatG ist, beschreibt einen Keramikheizer und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der Keramikheizer schließt einen Heizerkern ein, der in Stangenform gebildet ist, der eine Bohrung hat, die sich axial durch den Heizerkern erstreckt. Der Heizerkern hat ein Paar von abgeflachten Abschnitten in der Nähe des hinteren Endes des Heizerkerns. Eine leitfähige Heizerstruktur ist auf der äußerst peripheren Oberfläche des Heizerkerns gebildet. Die Heizerstruktur schließt Endabschnitte ein, die auf den jeweiligen abgeflachten Abschnitten gebildet sind. Der Keramikheizer schließt ebenfalls eine Schutzschicht ein, die gebildet ist, um die Heizerstruktur bis auf die Endabschnitte zu bedecken, und schließt abgeflachte, leitfähige Anschlüsse ein, die auf den jeweiligen Endstrukturen gebildet sind.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Keramikheizers zu schaffen, bei dem keine harten Produktionsbedingungen erforderlich sind, bei dem sich während der Herstellung der Schutzschicht keine unerwünschten feinen Löcher in dieser bilden, und das eine gute Produktivität aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1a bis 1f Zeichnungen, die die Schritte zum Herstellen eines Keramikheizers zeigen;

Fig. 2 eine schematische Darstellung, die einen Schritt zum Drucken einer Heizerstruktur auf einer äußeren Oberfläche des Heizerkerns darstellt;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Beschich­ tungsvorrichtung, um eine grüne Schutzschicht auf einer äußeren Oberfläche des Heizerkerns aufzubringen;

Fig. 4 eine vergrößerte Seitendarstellung der Beschich­ tungsvorrichtung entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 3;

Fig. 5a bis 5e Zeichnungen ähnlich denen der Fig. 1a bis 1f, die aber ein Verfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines wesentlichen Abschnitts des Keramikheizers, der bei einem Sauerstoffsensor verwendet wird;

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittdarstellung entlang der Linie III-III aus Fig. 6; und

Fig. 8 eine vergrößerte Seitendarstellung entlang der Richtung des Pfeils "IV" in Fig. 6.

Im folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen des Keramik­ heizers 7 anhand der Fig. 1a-1f und anhand der Fig. 2 bis 4 beschrieben, wobei das Verfahren ein erstes Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung ist. Zur Vereinfachung des Verständnisses wird ein Bauglied oder eine Struktur, die in einem grünen Zustand ist, mit einem entsprechenden Bezugs­ zeichen versehen, das in Klammern gesetzt ist. Zuerst wird ein keramisches Puder, wie z. B. Aluminiumoxidpuder oder ähn­ liches, mit einem organischen Binder gemischt und erhitzt. Nach der Abkühlung wird die Mischung behandelt, um Tabletten der Mischung herzustellen.

Die Tabletten werden einer Spritzgußmaschine (nicht darge­ stellt) zugeführt und erwärmt, um den organischen Binder zu verwirbeln. Dadurch werden die Tabletten in ein fluidisier­ tes Keramikmaterial umgewandelt. Das fluidisierte Keramikma­ terial wird in eine Gußform (nicht dargestellt) eingebracht. Dadurch wird ein zylindrischer, grüner Heizerkern (8) er­ zeugt, der in Fig. 1a gezeigt ist. Der grüne Heizerkern (8) hat z. B. einen Durchmesser von 3,8 mm und eine Länge von etwa 57 mm. Der grüne Heizerkern (8) hatte zwei flache Ab­ schnitte (8A) und (8A) an einem Ende die den flachen Ab­ schnitten 8A und 8A entsprechen, die in Fig. 6 und 7 gezeigt sind. Die axiale Länge jedes flachen Abschnitts (8A) beträgt etwa 6 mm, und die Breite dieses beträgt etwa 1,5 mm. Diese flachen Abschnitte (8A) und (8A) sind um etwa 120 Grad win­ kelmäßig beabstandet. Ferner ist der grüne Heizerkern (8) an seinen beiden Enden mit quadratischen Ausnehmungen (8B) und (8C) gebildet, die den Ausnehmungen 8B und 8C entsprechen, die in Fig. 6 gezeigt sind. Eine Ausnehmung (8B) hat eine Tiefe von etwa 3 mm, und die andere Ausnehmung (8C) hat eine Tiefe von etwa 15 mm. Selbstverständlich kann die Größe je­ der Ausnehmung (8B) oder (8C) gemäß den Anforderungen eines Anwenders verändert werden. Die Verwendung der Spritzguß­ technik vereinfacht das Formen des grünen Heizerkerns (8), der den oben beschriebenen Aufbau aufweist.

Wie es aus Fig. 1b gesehen werden kann, wird der grüne Hei­ zerkern (8) dann einem provisorischen Brennprozeß ausge­ setzt. Bei diesem Prozeß wird der grüne Heizerkern (8) nach dem Entfernen eines Teils des Binders durch Einbringen die­ ses in einen Entfettungsofen (nicht dargestellt), in einen Heizofen (nicht dargestellt) eingebracht und provisorisch in einer Atmosphäre der umgebenden Luft bei einer Temperatur von etwa 800°C bis etwa 1400°C, bevorzugterweise bei einer Temperatur von etwa 1000°C bis etwa 1200°C, gebrannt. Durch dieses provisorische Brennen erhält der grüne Heizer­ kern (8) eine bestimmte Härte, die für einen nachfolgenden Druckprozeß ausreichend ist. Der organische Binder, der in dem Heizerkern 8 noch vorhanden ist, wird pyrolisiert und das dadurch erzeugte Spaltgas wird aus dem Heizerkern 8 ent­ fernt. Folglich ist der organische Binder fast vollständig aus dem Heizerkern 8 entfernt. Der Heizerkern 8 wird dann in der Atmosphäre für eine bestimmte Zeitdauer zurückgelassen, um langsam auszukühlen. Aufgrund dieser sanften Auskühlung reduziert sich die Größe des Heizerkerns 8 um etwa 1% bis 2%.

Dann wird, wie es aus Fig. 1c gesehen werden kann, der ge­ härtete Heizerkern 8 einem Druckprozeß ausgesetzt. Bei die­ sem Prozeß wird ein Drucker 25 verwendet, wie er schematisch in Fig. 2 gezeigt ist. Der Siebdrucker 25 umfaßt im allge­ meinen einen rechteckigen Rahmen 27, der in die Richtung des Pfeils "A" bewegbar ist, eine Siebmaske 28, die durch den Rahmen 27 gehalten ist, einen Gummischrubber 29 mit einer unteren Kante, die auf der Siebmaske 28 gleitbar ist. Die Siebmaske 28 hat eine Struktur, die der Heizerstruktur 10, die auf den Heizerkern aufgedruckt wird, entspricht. Ein Paar von parallelen Walzen 24 und 24 sind unterhalb der Siebmaske 28 angeordnet.

Beim Drucken wird der Heizerkern 8 auf die Walzen 24 und 24 gelegt und durch die quadratischen Stangen (nicht darge­ stellt), die mit den Ausnehmungen 8B und 8C Eingriff nehmen, drehbar gehalten. Die Siebmaske 28 ist oberhalb des Heizer­ kerns 8 angeordnet und eine vorgegebene Menge von Lötmittel­ paste 26 wird auf die Siebmaske 28 aufgebracht. Die Löt­ mittelpaste 28 schließt ein leitfähiges Material, wie z. B. Wolfram (W) ein, das eine ausgeprägte Wärme erzeugt, wenn es elektrisch angeregt wird. Die untere Kante des Gummischrub­ bers 29 wird dann mit der Siebmaske 28 in Kontakt gebracht, auf eine Art, um die Siebmaske 28 gegen den Heizerkern 8 mit einer gegebenen Kraft zu drücken. Dann wird der Rahmen 27 in die Richtung des Pfeils "A" bewegt. Durch diese Bewegung wird der Heizerkern 8 auf den Walzen 24 in die Richtung des Pfeils "B" bewegt, und die Heizerstruktur (10) wird auf die zylindrische äußere Oberfläche des Heizerkerns 8 mit der Lötmittelpaste 26 aufgedruckt. Wie es aus Fig. 6 hervorgeht, hat die Heizerstruktur (10), die auf dem Heizerkern 8 aufge­ druckt ist, Endabschnitte (10A) und (10A), die auf den fla­ chen Abschnitten 8A und 8A des Heizerkerns 8 angeordnet sind. Da das Drucken auf dem sich drehenden Heizerkern 8 ausgeführt wird, weist die gedruckte Heizerstruktur (10) eine vollständige gleichmäßige Dicke auf.

Dann wird, wie es aus Fig. 1d zu sehen ist, der bedruckte Heizerkern 8 einem Beschichtungsprozeß ausgesetzt. Bei diesem Prozeß wird eine Beschichtungsvorrichtung 31 verwen­ det, wie sie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Die Beschichtungsvorrichtung 31 umfaßt einen Behälter 31C mit einer flachen Düse 31A, und einer Pastenzuführungsröhre 31B, die mit einem obe­ ren Abschnitt des Behälters 31C verbunden ist. Eine Alumi­ niumoxidpaste 30 mit einer Viskosität, die höher als etwa 100 Pa·s (Pascalsekunden) ist, wird dem Behälter 31C über die Pastenzuführungsröhre 31B zugeführt. Die Aluminiumoxid­ paste 30 umfaßt ein Aluminiumoxidpuder, einen organischen Binder (wie z. B. Ethylzelluloseharz oder ähnliches) und ein Lösungsmittel.

Beim Bedecken ist der bedruckte Heizerkern 8 durch die qua­ dratischen Stangen (nicht dargestellt), die mit den Ausneh­ mungen 8B und 8C Eingriff nehmen, drehbar gehalten. Die Beschichtungsvorrichtung 31 ist oberhalb des bedruckten Heizerkerns 8 derart angeordnet, daß die flache Düse 31A sich entlang der longitudinalen Achse "0-0" des länglichen Heizerkerns 8 erstreckt. Wie es aus Fig. 4 zu sehen ist, ist die flache Düse von der zylindrischen äußeren Oberfläche des grünen Heizerkerns 8 um "S" beabstandet, was etwa 400 µm bis etwa 500 µm sind. Beim Antreiben der quadratischen Stangen wird der Heizerkern 8 mit einer niedrigen Geschwindigkeit um die Achse "0-0" in die Richtung des Pfeils "C" gedreht. Bevor­ zugterweise beträgt die Drehgeschwindigkeit etwa eine Um­ drehung pro Sekunde. Durch diese Drehung wird die zylin­ drische äußere Oberfläche des bedruckten Heizerkerns 8 mit einer Schicht (11) der Aluminiumoxidpaste 30 bedeckt. Die Dicke der Schicht (11) beträgt etwa 400 µm bis etwa 500 µm. Durch Einstellen der Menge der Aluminiumoxidpaste 30, die von der flachen Düse 31A zugeführt wird, sowie der Drehge­ schwindigkeit des Heizerkerns 8, kann die Pastenbedeckung innerhalb einer Drehung des Heizerkerns 8 beendet werden. Der Heizerkern 8, der so mit der grünen Schutzschicht (11) versehen ist, wird dann für mehrere Stunden in einen Trock­ nungsofen eingebracht, um die Schicht (11) zu trocknen.

Dann wird, wie es aus Fig. 1e zu sehen ist, der bedeckte Heizerkern 8 einem Brennprozeß ausgesetzt. Bei diesem Prozeß wird der Heizerkern 8 in einen Brennofen eingebracht und für etwa 2 Stunden in einer Atmosphäre eines reduzierenden Gases (d. h. Argongas mit Wasserstoffgas, Stickstoffgas mit Wasser­ stoffgas etc.) bei einer Temperatur von etwa 1400°C bis 1700°C, bevorzugterweise bei einer Temperatur von etwa 1500°C bis etwa 1650°C gebrannt. Durch diesen Brennprozeß wird nicht nur die Schicht (11) aus Aluminiumoxidpaste 30, sondern ebenfalls die gedruckte Heizerstruktur 10 ausrei­ chend gebrannt und folglich verfestigt. Ferner wir der Hei­ zerkern 8 vollständig gebrannt. Durch diesen Brennprozeß wird die Dicke der Schutzschicht 11 auf etwa 200 µm redu­ ziert. Aufgrund der Verwendung der reduzierenden Atmosphäre wird vermieden, daß die Heizerstruktur 10 während des Brenn­ prozesses oxidiert.

Dann wird, wie es der Fig. 1f zu entnehmen ist, der voll­ ständig gebrannte Heizerkern 8 einem Metallplattierungspro­ zeß ausgesetzt. Bei diesem Prozeß wird ein leitfähiges Mate­ rial, wie z. B. Gold, Silber, Kupfer, Nickel oder ähnliches, auf den Endabschnitten 10A der Heizerstruktur 10 plattiert. Damit werden die Anschlußabschnitte 9 und 9 der Heizerstruk­ tur 10 gebildet.

Mit den oben beschriebenen Schritten wird der Keramikheizer 7, wie er in Fig. 6, 7 und 8 gezeigt ist, hergestellt. Der Keramikheizer 7, der so hergestellt ist, wird in einen Sau­ erstoffsensor eingebaut.

Im folgenden werden Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben.

Aufgrund der Verwendung des provisorischen Brennprozesses aus Fig. 1b wird der organische Binder, der in dem Heizer­ kern 8 zurückbleibt, pyrolisiert. Das so produzierte Spalt­ gas wird ohne weiteres aus dem Heizerkern 8 an die Umgebung entfernt. Folglich kann der organische Binder bei diesem provisorischen Brennprozeß fast vollständig aus dem Heizer­ kern 8 entfernt werden. Folglich tritt das unerwünschte Phä­ nomen der feinen Löcher bei dem echten Brennprozeß nicht auf. Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren be­ wirkt das beim echten Brennprozeß erzeugte Spaltgas die Bil­ dung der unerwünschten feinen Löcher in der Schutzschicht. Aufgrund der Schutzschicht 11 kann die Heizerstruktur 10 ge­ schützt werden und folglich eine längere Lebensdauer haben.

Wenn das Brennen einer Keramik allgemein in einer reduzie­ renden Atmosphäre ausgeführt wird, tendiert die thermische Zersetzung des Binders dazu, bei einer höheren Temperatur stattzufinden, und wird folglich mit dem Brennen wechselwir­ ken. Folglich ist ein Binder mit einer ausreichenden thermi­ schen Zersetzungscharakteristika bei einer niedrigeren Tem­ peratur notwendig, der jedoch teuer ist. Bei der vorliegen­ den Erfindung wird jedoch bei der Verwendung des provisori­ schen Brennprozesses kein solcher teuerer Binder verwendet.

Aufgrund der Verwendung des Siebdruckprozesses aus Fig. 1c und 2 kann die Heizerstruktur 10 ohne weiteres und genau auf die äußere Oberfläche des Heizerkerns 8 aufgedruckt werden.

Aufgrund der Verwendung der Beschichtungsvorrichtung 31 aus Fig. 3 und 4 kann die Schutzschicht 11 leicht auf den Heizerkern 8 aufgebracht werden. Tatsächlich ist eine solche Beschichtungsvorrichtung zum Aufbringen einer Pastenschicht mit einer gleichen Dicke auf einer zylindrischen Oberfläche geeignet.

Da der Heizerkern 8 mit den Ausnehmungen 8B und 8C gebildet ist, ist die thermische Kapazität des Heizerkerns 8 redu­ ziert, was das Erwärmen dieses beschleunigen kann und folg­ lich das der röhrenförmigen Sonde des Sauerstoffsensors beim Aktivieren der Heizerstruktur 10.

Aufgrund der Verwendung der Beschichtungsvorrichtung 31, wie sie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, kann die Bedeckung des Heizer­ kerns 8 mit der Paste 30 bei nur einer Drehung des Heizer­ kerns 8 beendet werden, was die Pastenbedeckungszeit vergli­ chen mit dem oben erwähnten dritten herkömmlichen Verfahren verkürzt.

Anhand der Fig. 5a bis 5e ist ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Keramikheizers gezeigt, das ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.

Zuerst wird ein stangenartiges, grünes Bauglied durch ein Strangpreßverfahren aus einem Keramikmaterial, wie z. B. Alu­ miniumoxid oder ähnlichem, geformt und das stangenartige, grüne Bauglied wird in längliche Stücke 41 mit einer vorbe­ stimmten Länge geschnitten. Jedes Stück 41 wird dann bis zu einem solchen Grad getrocknet, um eine Härte aufzuweisen, die für einen nachfolgenden Druckprozeß ausreichend ist. Das getrocknete Stück 41 ist ein gehärteter Heizerkern 41, wie er in Fig. 5a gezeigt ist.

Dann wird, wie es in Fig. 5b zu sehen ist, der gehärtete Heizerkern 41 einem Druckprozeß ausgesetzt. Bei diesem Pro­ zeß wird eine Heizerstruktur (42) auf die zylindrische, äußere Oberfläche des Heizerkerns 41 im wesentlichen auf dieselbe Art wie beim Druckprozeß (siehe 5C und 6) des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels aufgedruckt. Die Heizerstruktur (42), die auf den Heizerkern 41 gedruckt ist, hat Endabschnitte (42A) und (42A), die den Endabschnitten (10A) und (10A) des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen.

Dann wird, wie es aus Fig. 5c zu sehen ist, der bedruckte Heizerkern 41 einem Beschichtungsprozeß ausge­ setzt, der im wesentlichen derselbe ist, wie der Beschichtungsprozeß (siehe Fig. 1c) des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels.

Dann wird, wie es aus Fig. 5d zu sehen ist, der bedeckte Heizerkern 41 einem Brennprozeß ausgesetzt, der im wesentli­ chen derselbe ist, wie der Brennprozeß (siehe Fig. 1e) des ersten Ausführungsbeispiels.

Dann wird, wie es aus Fig. 5e zu sehen ist, der vollständig gebrannte Heizerkern 41 einem Metallplattierungsprozeß aus­ gesetzt, der im wesentlichen derselbe ist, wie der Metall­ plattierungsprozeß (siehe Fig. 1f) des ersten Ausführungs­ beispiels. Durch diesen werden die Anschlußabschnitte 9 und 9 der Heizerstruktur 42 gebildet.

Mit den oben ausgeführten Schritten des zweiten Ausführungs­ beispiels wird ein Keramikheizer 7′ (siehe Fig. 5e) herge­ stellt, der im wesentlichen derselbe ist, wie der Keramik­ heizer 7, der durch das Verfahren des ersten Ausführungsbei­ spiels hergestellt wurde.

Die Vorteile, die dieses zweite Ausführungsbeispiel auf­ weist, sind im wesentlichen dieselben, wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels.

Im nachfolgenden werden Modifikationen der vorliegenden Er­ findung beschrieben.

Eine Durchgangsausnehmung kann in dem Heizerkern 8 oder 41 anstelle der Ausnehmungen 8B und 8C gebildet sein. Bei die­ ser Modifikation kann die thermische Kapazität des Heizer­ kerns erheblich reduziert werden, und das Erwärmen der röh­ renförmigen Sonde des Sauerstoffsensors kann folglich beschleunigt werden.

Wenn es erwünscht ist, kann das Material für die Heizer­ struktur 10 oder 42 Platin (Pt) und Molybdän (Mo) verwendet werden. Wenn Platin (Pt) verwendet wird, kann das Brennen in der Atmosphäre ausgeführt werden.

Wenn es erwünscht ist, kann für die Bildung der Anschlußab­ schnitt 9 und 9 der Heizerstrukturen 10 oder 42 eine Dampf­ abscheidungstechnik verwendet werden. Wenn die Heizerstruk­ tur 10 oder 42 aus Platin (Pt) aufgebaut ist, können die nackten Endabschnitte der Heizerstruktur als Anschlußab­ schnitte verwendet werden. Das heißt, daß in diesem Fall der Metallplattierungsprozeß nicht notwendig ist.

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen eines Keramikheizers (7), ge­ kennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Formen eines ungebrannten, zylindrischen Heizerkerns (8) aus einem Keramikmaterial, das einen Binder enthält;
• b) erstes Brennen des ungebrannten, zylindrischen Heizerkerns (8) bei einer Temperatur von etwa 800°C bis etwa 1400°C, wodurch ein zylindrischer Heizerkern (8) erzeugt wird, der eine für die nachfolgende Bearbeitungsschritte ausreichende Härte aufweist, und wodurch der Binder aus dem Heizerkern (8) entfernt wird;
• c) Drucken einer Heizerstruktur (10) auf eine zylindrische Oberfläche des Heizerkerns (8), wobei die Heizerstruktur (10) aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist;
• d) Bedecken der bedruckten, zylindrischen Oberfläche des Heizerkerns (8) mit einer ungebrannten Schutzschicht (11); und
• e) zweites Brennen des schichtbedeckten, zylindrischen Heizerkerns mit Heizerstruktur bei einer Temperatur von etwa 1400°C bis etwa 1700°C.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) in der atmosphärischen Luft ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ungebrannte, zylindrische Heizerkern, der beim Schritt (a) geformt wird, durch Spritzgußformung hergestellt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ungebrannte, zylindrische Heizerkern, der beim Schritt (a) geformt wird, durch ein Strangpreßverfahren hergestellt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur des Schrittes (b) von etwa 1000°C bis etwa 1200°C reicht; und
daß die Temperatur des Schrittes (e) von etwa 1500°C bis etwa 1650°C reicht.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizerstrukturdrucken durch Drehen des Heizerkerns (8) um dessen Achse ausgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ungebrannte Schutzschicht, die den Heizkern beim Schritt (d) bedeckt, eine Dicke im Bereich von etwa 400 µm bis 500 µm hat.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ungebrannte Schutzschicht (11) eine Viskosität hat, die höher als etwa 100 Pa · s (Pascalsekunden) ist.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennen beim Schitt (e) für etwa 2 Stunden in einer Atmosphäre mit einem reduzierenden Gas ausgeführt wird.