DE2631721B2

DE2631721B2 - Messfuehlerelement zum messen der sauerstoffkonzentration und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2631721B2
Application number: DE19762631721
Authority: DE
Inventors: Norio Mito; Ueno Sadayasu; Adachi Hiroshi; Katsuta; Ichikawa (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-07-15
Filing date: 1976-07-14
Publication date: 1977-12-15
Also published as: DE2631721C3; JPS5210193A; DE2631721A1

Description

u Herauf die schutzbedürftige Elektrodenschicht _ierunt aart ^ ^ Funktion der Schutzschicht zu ,leichzeitig '_war ^ _{pas{e yon Ede}|_meta|i,_mi_{ver un}d

'^erse »ης dem gleichen Material wie de.-.i des Körpers ^>uWer m Lösungsmittel auf wenigstens einer Oberflä^jnd T Körpers aufzubringen und den mit der Paste _:he des ρ- ρ _{zu sinterni wo}durch eine Einfacli-

(,ersehenen n^p ^ _{gleichzeitiger} Schutzschichtfunk-

^elektrOdSns an der Gasmeßsei.e ei

^ti0n Tuenden Festelektrolytkörpers erhalten wird. in

^iOrSng dieser Aufgabe ist bei einem Meßfühler-„m Messen der Sauerstoffkonzentration, das _elemen ^zu"\ sauerstoffionenleitenden Festelek-

^eiPf%^Sö?De und zwei Edelmetall-Elektrodenschichten ^trOy _t ^Pde durch Sintern auf beiden Seiten des r, _aufwe.st, d« ^^^ _{und durch den ΚοΓρεΓ}

.nder isoliert sind, wobei die eine Elektrodenmit dem zu messenden Gas kontaktierbar und £, deiche Material wie das des Körpers _t"t ist und die andere Elektrodenschicht mit Bezugsgas kontakiierbar ist, dadurch gekenndaß wenigstens die an der Gasmeßseite des ' ifgesinterte Elektrodenschicht eine Einfachtrodenschicht mit gleichzeitiger Schutzschichtfunk-,·„„ ICs einer Mischung von Edelmetallpulver und den ■ ΐ Schu mittel dienenden Festelektrolytkörpermate-Inulvern ist, deren Schutzm.ttelpulverante.l 5 bis 75 ?'Ä bezogen auf das Edelmetall, beträgt und die •„Γnicke von 10 bis 500 μπι aufweist ^cnstand der Erfindung ist außerdem ein Verfah^g Herstellen eines solchen Meßfühlerelementes, ^ren _mr_d m uf eTnen stabilisierten, sauerstoffionen.ei-⁸Tn Festelektrolytkörper durch Sintern be.dseitig γι ΐ" ,afliektrodenschichten fest aufgebracht wer-H Se durch den Körper voneinander isoliert sind und , ;i eine mit einem zu messenden Gas kontakt.erbar * !!deren andere mit einem Bezugsgas L^St nt^ktΧ' ist mit dem Kennzeichen, daß wenigstens "?„ S Verbrennung oder Verflüchtigung beim Sintern ■ „PtPS Lösungsmittel, ein Edelmetallpulver und I1^1S Ss dem gleichen Material wie dem des Fe telek rolytS_Pe?s als Schutzmittel zu einer Paste ^F ischt in der die Lösungsmittelmenge wenigstens 1 % bezogen auf das Edelmetallpulver, betragt, d.e '·■ ^{/0 uc} ^e r i· f «ricoiio Apk Körners

als auch des Verfahrens sind aus den Unteranspruchen

wird anhand der in der Zeichnung Ausführungsbeispiele näher er.au-

eines bekannten McBfüWer-

des effindungsgemäßen MeBfuhlerelemen.es zum Mes-

₇ einer erfindungsgenäßen Emfachelektrodensch'icht an der Gasmeßseite des Zirkonoxidkörpers,

Fig 6 eine Elektronenmikroskopaufnahme eines Querschnitts einer Platinelektrodenschicht und einer Schutzschicht an der Gasmeßseite des Zirkonoxidkörpers nach dem Stand der Technik.

In F i g. 1 ist ein Querschnitt des herkömmlichen, gut bekannten Meßfühlerelementes zum Messen einer Sauerstoffkonzentration dargestellt, dessen Körper 10 durch Zusetzen eines Bindemittels, wie z. B. Paraffin und Polyvinylalkohol, zu dem Kalziumoxid (CaO), Yttriumoxid (Y2O3) usw. stabilisiertem Zirkonoxidrohmaterial, Formen der erhaltenen Mischung in die gewünschte Gestalt z. B. einen in F i g. 1 dargestellten Zylinder mit einem geschlossenen Ende und Kalzinieren des geformten Körpers unter Entfernung des Bindemittels hergestellt ist. Der Körper 10 ist an einer Seitenfläche eines Auspuffgasrohres in einem Motorfahrzeug zu befestigen. So wird ein Metallanschlußstück am Basisteil ι 11 des Körpers 10 befestigt, und der Basisteil 11 hat zwecks Steigerung der Haftfestigkeit am Anschlußstück eine größere Dicke. Die Innen- und Außenoberflächen des Körpers 10 sind mit einer Paste aus Pulvern, von Edelmetall, z. B. Platin, die in einem Lösungsmittel, wie .'*■ z.B. Hexan usw., dispergiert sind, überzogen, um eine Innenelektrodenschicht 12 und eine Außenlelektrodenschicht 13 zu bilden. Nach der Aufbringung der Paste als Elektrodenschichten 12 und 13 wird der die Paste tragende Körper getrocknet, und anschließend bringt man auf die außenseitige Oberfläche der Außenelektrodenschicht 13 zusätzlich eine Paste aus Pulvern von Zirkonoxid usw., die in einem Lösungsmittel, wie z, B. Hexan dispergiert sind, in einer gewünschten Dicke auf. Nach dem Trocknen wird der diese Paste tragende r. Körper 10 bei einer Temperatur von 1600 b>s 1700⁰C gesintert, um eine Zusammensinterung des Körpers und der Elektrodenschichten 12 und 13 sowie der Schutzschicht 14 auf dem Körper 10 in einem Schritt zu bewirken. Beim Sintern werden die in den Elektrodenschichten 12 und 13 und der Schutzschicht enthaltenen Lösungsmittel verbrannt oder verflüchtigt, um die Schutzschicht 14 porös zu machen. Die Sauerstoffmoleküle im zu messenden Gas können durch die Poren in der Schutzschicht strömen und als Ionen durch den ionenleitenden Festelektrolytkörper diffundieren, wodurch sie die Entwicklung einer Potentialdifferenz, d. h. einer elektromotorischen Kraft (EMK) zwischen den Elektrodenschichten bewirken.

Bei der Herstellung des herkömmlichen Meßfühlerelementes wird dieses durch eine Anzahl komplizierter Schritte der Elektrodenpastenaufbringung. Trocknung, Schutzschichtpastenaufbringung, Trockung und Sinterung gefertigt, und seine Verarbeitungszeit wird

ungünstig verlängert.

Dagegen erhält man erfindungsgemäß eine einzelne oder Einfachschicht, di: sowohl die Funktion der herkömmlichen Elektrodenschicht als auch die Funktion der herkömmlichen gesonderten Schutzschicht erfüllt, durch Aufbringen einer Paste besonderer Zusammen-1 setzung zur Bildung wenigstens einer Elektrode an der Gasmeßseite,d. h.der Außenelektrodenschicht.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wonach eine Innenelektrodenschicht 12 de; Körners 10 durch Aufbringen einer Paste von Pulverr ·> aus Edelmetall, z. B. Platin, in gleicher Weise wie r.ac! dem Stand der Technik hergestellt wird, während eim vom Stand der Technik abweichende außenseitige Elektrodenschicht 15 erzeugt wird, indem man 10(

Gewichtsteile Eidelmetallpulver, wie z. B. Platin usw., und 5 bis 75 Gewichtsteile Pulver aus dem gleichen Material wie dem des Körpers homogen vermischt, diese Mischung in einem zur Verbrennung oder Verflüchtigung beim Sintern des Körpers geeigneten Lösungsmittel, z. B. Hexan usw., dispergiert, die erhaltene Paste auf eine Außenseitenfläche des Körpers aufbringt und den die Paste tragenden Körper nach dem Trocknen bei einer Temperatur von 1600 bis 1700°C etwa 1 Stunde sintert, um eine Zusammensinterung des ι Körpers 10 und der Einfachelektrodenschicht 15 mit der zusätzlichen Funktion der Schutzschicht zu bewirken.

Als sauerstoffionenleitender Festelektrolyt, der den Körper 10 bildet, kann isotropisches, stabilisiertes Zirkondioxid, Natriumdioxid oder Mullit verwendet ι werden. Um ihre Formbarkeit zu verbessern, setzt man vorzugsweise eine geringe Flußmittelmenge zu. Es ist besonders günstig, Zirkondioxid zu verwenden, das 1 bis 5 Gew.-% Yttriumoxid (Y₂O₃), Siliziumdioxid (SiO₂) usw. zusätzlich zu dem für die Stabilisierung einer isotropischen Kristallphase des Festelektrolytkörpers erforderlichen Kalziumoxid (CaO) enthält. Beim Formen des Körpers 10 wird der Mischung ein zur Beseitigung bei der Kalzinierungstemperatur geeignetes Bindemittel, wie z. B. Paraffin und Polyvinylalkohol, zugesetzt, und man formt dann die Mischung mittels einer Gummipresse od. dgl. in die gewünschte Gestalt, wie z. B. einen Zylinder mit einem geschlossenen Ende, wie er in F i g. 2 dargestellt ist.

Die auQenseitige Elektrodenschicht 15 wird hergestellt, indem man Pulver aus Edelmetall, vorzugsweise Platin, in einem Lösungsmittel, wie z. B. Hexan usw., homogen dispergiert, die Dispersion weiter mit feinen Pulvern von sauerstoffionenleitenden Festelektrolyten als Schutzmittel (bevorzugte Teilchengröße: etwa ΙΟμίη), erforderlichenfalls im dispergieren Zustand in einem Lösungmittel, wie z. B. Terpineol usw., vermischt, wodurch man eine Paste erhält, und diese Paste auf die Außenoberfläche des Körpers durch Aufspritzen oder Eintauchen aufbringt. Es wurde durch Versuche klargestellt, daß das Mischungsverhältnis der Pulver des Schutzmittels zu den Edelmetallpulvern in der Paste einen großen Einfluß auf die Eigenschaften des Meßfühlerelementes hat. In Fig. 3 ist gezeigt, wie das Mischungsverhältnis von Pulvern aus Schutzmittel-Zirkonoxid, das mit Kalziumoxid stabilisiert ist, zu Platinpulvern die Ausgangsspannung (elektromotorische Kraft) und die Lebensdauer des Meßfühlcrclcmentes beeinflußt.

Die Ausgangsspannung ist der Unterschied der elektromotorischen Kräfte, wenn sich eine Abgasemission von einem reduzierenden zu einem oxidierenden Zustand ändert, und wie die Kurve »E« zeigt, läßt sich eine höhere Ausgangsspannung mit steigendem Plalinantcil erhalten, während die Ausgangsspannung mit wachsendem Anteil des Schutzmittelzirkonoxids sinkt.

Die Lebensdauer des Meßfühlerelemcntes ist als Summe der Fahrstrecken des Motorfahrzeugs (die fast proportional zu den Fahrstunden ist) dargestellt, bis die Ausgangsspannung auf 0,5 V gesunken ist, wenn sich die Auspuffgasemission von einem reduzierenden Zustand zu einem oxydierenden Zustand ändert. Wie durch die Lcbcnsdaucrkiirvc »l.« gezeigt ist, findet ein Abschälen der Elcktrodcnsi'hicht infolge von Schwingungen des Motorfahrzeugs usw. statt, wenn der Anteil des Schut/miUel/irkonoxids gering ist, und die Lebensdauer des MeUfühk-icIcmcntcs liegt hier unter 10 000km.

Andererseits ist mit steigendem Anteil des Schutzmittelzirkonoxids der Prozentsatz der Senkung der Ausgangsspannung durch die Fahrstrecke geringer, doch veringert sich die Ausgangsspannung des frischen Meßfühlerelementes, wie die Kurve »E« zeigt, und die Fahrstrecke bis zum Erreichen der Betriebsgrenze 0,5 V wird nach einem Zwischenmaximum von etwa 50 000 km wieder geringer. So wurde gefunden, daß ein praktisch brauchbarer Bereich des Mischungsverhältnisses des Schutzmittelzirkonoxids zum Platin 5 bis 75 Gew.-% ist.

Die Versuchsergebnisse nach F i g. 3 beziehen sich auf eine Zweibestandteilszusammensetzung von Zirkonoxid und Platin, doch kann man dazu, falls erforderlich, bis zu einigen Prozent eines dritten Bestandteils zusetzen. Als dritter Bestandteil kann Siliziumdioxid (SiO₂) und Aluminiumoxid (Al₂O₃) zugesetzt werden, um die Sinterhaftkraft am Körper 10 zu verbessern. Jedoch werden mit steigendem Anteilsverhältnis des dritten Bestandteils die Unterschiede der physikalischen Eigenschaften gegenüber dem Material des Körpers 10, z. B. die Wärmedehnung, merklich, und infolgedessen kann ein Abschälen der Elektrodenschicht vom Körper oder eine Bildung von Rissen an der Oberfläche des Meßfühlerelementes aufgrund der Kalt-Heiß-Zyklen auftreten, woraus sich eine ungünstige Wirkung auf die Eigenschaften des Meßfühlerelementes ergibt. Daher muß die Menge des dritten Bestandteils auf die erforderliche Mindestmenge beschränkt werden.

Es wurde auch gefunden, daß die Dicke der äußeren Elektrodenschicht einen großen Einfluß auf die Ausgangscharakteristik, d. h. die elektromotorische Kraft, des Meßfühlerelements ausübt. Die Elektrodenschicht 15 zeigt eine Meigung zur Erhöhung der Ausgangsspannung mit sinkender Elektrodenschichtdecke, solange der elektrische Anschluß an die Elektrodenschicht gesichert ist, doch wächst allgemein der elektrische Widerstand mit sinkender Schichtdicke, was andererseits zur Verringerung der Ausgangsspannung führt. Außerdem kann ein Abschälen der Elektrodenschicht leichter stattfinden. Daher liegt der praktisch brauchbare Bereich der Elektrodenschichtdikke an der Gasmeßseite erfindungsgemäß von IO bis 500 μιτι.

Die Dicke der Elektrodenschicht läßt sich durch Einstellen der aufzubringenden Pastenmenge steuern, wenn die Aufbringung durch Aufspritzen erfolgt, und im Fall des Eintauchens kann sie durch Einstellen der Viskosität der Paste zwecks Steuerung der auf der Oberfläche des Körpers 10 abgeschiedenen Pastenmenge reguliert werden.

Die in Fig. 2 dargestellte außenseitige Elektrode 15 muß nicht notwendigerweise über die gesamte Oberfläche im Kontakt mit dem zu messenden Gas reichen sondern kann auch klein genug sein, um nur da; Spitzenende des Körpers 10 zu bedecken. In diesem FaI muß ein elektrisches Anschlußelemcnt 16, das sich ii Bandform von der Elektrodenschicht 15 bis zun Basisteil 11 des Körpers 10 erstreckt, wie in Fig.' dargestellt ist, vorgesehen werden. Das elektrisch! Anschlußelement 16 kann aus dem gleichen Matcria wie dem der Elcktrodcnschicht 15 oder auch aus nur de Edelmetallpastc hergestellt werden, wie sie zun Herstellen der Inncnelektrodenschichl 12 verwende ■ wird. Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausfiihrungsbci spiel verringert sich die zur Herstellung der Außcnelck trodenschicht 15 verwendete Platinmenge, so daß di Gcsamthcrstcllungskoslcn sinken.

Die Erfindung soll nun anhand einiger Beispiele näher erläutert werden.

Beispiel 1

87 Molteile von Pulvern aus Rohmaterial-ZK^, 13 Molteile von Pulvern aus CaO als Stabilisiermittel und 1 Molteil von Pulvern aus Al₂O₃ als Sinterhaftmittel werden zusammengemischt, und die erhaltene pulverförrnige Mischung wird zur Stabilisierung 1 Stunde bei 130D⁰C kalziniert, dann pulverisiert, mit Polyvinylalkohol als Granuliermittel in einem Zerstäubungstrockner granuliert und mittels einer Gummipresse zu einem Zylinder mit einem geschlossenen Ende geformt. Der Formkörper wird nach einem Schleifformen 1 Stunde bei UOO⁰C kalziniert, um das Granuliermittel zu verbrennen und den Formkörper als Körper für das Meßfühlelement zu kalzinieren.

Eine Paste, die ein Gewichtsverhältnis von Zirkonoxid zu Platinmohr von 3 : 7 (43 Gew.-% Zirkonoxid auf der Basis des Platinmohrs) in Dispersion in η-Hexan als Lösungsmittel enthält, wird auf die Außenseite des Körpers durch Eintauchen desselben in die Paste unter gutem Umrühren aufgebracht. Die Dicke der Schicht wird durch die Viskosität der Paste so eingestellt, daß man eine Schichtdicke von 20 μίτι nach dem Sintern erhält.

Eine Paste von in Hexan als Lösungsmittel dispergierten Pulvern aus Platinmohr mit Paraffinen als Bindemittel wird auf die Innenoberfläche des Körpers aufgebracht. Der mit den Pasten versehene Körper wird dann gut getrocknet und 1 Stunde bei 1690°C gesintert.

Beispiel 2

Der im Beispiel 1 hergestellte kalzinierte Zirkonoxidkörper wird 1 Stunde bei 169O⁰C gesintert, ohne daß man die Pasten auf die Außenseite und die Innenseite des Körpers aufbringt, und erst danach werden die Pasten auf die Außenseite und die Innenseite des Körpers in gleicher Weise wie im Beispiel 1 aufgebracht. Dann wird der mit den Pasten versehene Körper gut getrocknet und 1 Stunde bei 1500⁰C gesintert.

Das Querschnittsgefüge des so hergestellten Meßfühlerelementes ist durch die Elektronenmikroskopaufnahme (x 500) in Fig. 5 veranschaulicht, wo eine einfache äußere Elektrodenschicht auf dem Körper abgeschieden und auch nach einem Fahrbetrieb von mehr als 50 000 km (Fahrstrecke) beim Fahrtest des Motorfahrzeugs nicht beschädigt ist.

Vergleichsbeispiel

Die beiden Seiten des im Beispiel 1 hergestellten kalzinierten Zirkonoxidkörpers werden mit der Paste aus Platinmohr beschichtet, wie sie zum Herstellen einer lnnenseitenelektrodenschicht gemäß Beispiel 1 verwendet wurde, und getrocknet. Dann wird die Außenseite der getrockneten äußeren Elektrodenschicht mit einer Paste aus Pulvern von Zirkonoxid, die in η-Hexan als Lösungsmittel dispergiert sind, beschichtet und getrocknet. Danach wird der mit den Pasten überzogene Körper 1 Stunde bei 1690⁰C gesintert, wodurch man ein Meßfühlerelement nach dem Stand der Technik erhält.

Das Querschnittsgefüge des so hergestellten Meßfühlerelementes ist in der Elektronenmikroskopaufnahme (χ 500) in F i g. 6 gezeigt, wonach ein Abschälen der Schutzschicht nach einem Fahrbetrieb von 30 000 km (Fahrstecke) beim Fahrtest des Motorfahrzeugs stattfindet.

Wie oben erläutert, liefert die Erfindung ein Meßfühlerelement mit einer Einfachaußenelektrodenschicht, die gleichzeitig die Funktion der Schutzschicht erfüllt, mit geringeren Produktionskosten im Gegensatz zum bekannten Meßfühlerelement mit einem Mehrlagenaufbau der Außenschichten und sichert eine höh« Haftkraft der Elektrodenschicht, ein geringeres Ablöser oder Abschälen der Elektrodenschicht vom Körper eine verstärkte Dreiphasengrenze und ein ausgezeich netes katalytisches Verhalten mit höherer Lebensdauer.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßfühlereiement zum Messen der Sauerstoffkonzentration, das einen stabilisierten, sauerstoffionenlettenden Festeiektrolytkörper und zwei Edelmetall-Elektrodenschichlen aufweist, die durch Sintern auf beiden Seiten des Körpers fest aufgebracht und durch den Körper voneinander isoliert sind, wobei die eine Elektrodenschicht mit dem zu ι messenden Gas kontaktierbar und durch das gleiche Material wie das des Körpers geschützt ist und die andere Elektrodenschicht mit einem Bezugsgas kontaktierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die an der Gasmeßseite des Körpers (10) aufgesinterte Elektrodenschicht eine Einfachelektrodenschicht (15) mit gleichzeitiger Schutzschichtfunktion aus einer Mischung von Edelmetallpulver und den als Schutzmittel dienenden Festelektrolytkörpermaterialpulvern ist, deren Schutzmittelpulveranteil 5 bis 75 Gew.-% bezogen auf das Edelmetall, beträgt und die eine Dicke von 10 bis 500 μίτι aufweist.

2. Meßfühlerlement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sauerstoffionenleitende Festeiektrolytkörper (10) aus Zirkonoxid, Natriumoxid oder Mullit besteht.

3. Meßfühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sauerstoffionenleitende Festeiektrolytkörper (10) mit 1 bis 50 Gew.-% Kalziumoxid, Yttriumoxid oder Siliziumdioxid stabilisiert ist.

4. Meßfühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Edelmetall der Elektrodenschicht (15) Platin ist.

5. Verfahren zum Herstellen eines Meßfühlerelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gemäß dem auf einen stabilisierten, sauerstoffionenleitenden Festeiektrolytkörper durch Sintern beidseitig Edelmetallelektrodenschichten fest aufgebracht werden, die durch den Körper voneinander isoliert sind und deren eine mit einem zu messenen Gas kontaktierbar ist, während deren andere mit einem Bezugsgas kontaktierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zur Verbrennung oder Verflüchtigung beim Sintern geeignetes Lösungsmittel, ein Edelmetallpulver und Pulver aus dem gleichen Material wie dem des Festelektroiytkörpers als Schutzmittel zu einer Paste vermischt, in der die Lösungsmittelmenge wenigstens 1 Gcw.-% bezogen auf das Edelmetallpulver, beträgt, die Paste wenigstens auf die Gasmeöseite des Körpers aufgebracht, den mit Her Paste versehenen Körper getrocknet und gesintert und damit eine Einfachelektrodenschicht mit einer Dicke von 10 bis 500 um wenigstens an der Gasmeßseite des Körpers gebildet wird, deren Schutzmittelanteil 5 bis Gew.-%, bezogen auf das Edelmetallpulvcr, beträgt.

t>. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Hexan verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß in die Paste zusätzlich Siiiziumdiuxiu oder Aluminiumoxid als dritten Pulverbestandteil eingemischt wird.

Ii Die Erfindung bezieht sich auf ein keramisches Meßfühlerelement zum Messen der Sauerstoffkonzentration und ein Verfahren zum Herstellen des Meßfühlerelements, insbesondere auf ein Meßfühlerelement zum Messen der Sauerstoffkonzentration, das sich zur Bestimmung einer Sauerstoffkonzentration in Abgasmissionen von Motorfahrzeugen eignet, und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Meßfühlerelements.

Bisher wurde die Sauerstoffkonzentration eines zu messenden Gases bestimmt, indem man einen stabilisierten, sauerstoffionenleitenden Festelektrolyt, z.B. stabilisiertes Zirkonoxid usw., als Körper in Scheiben- od"T Zylinderform mit einem geschlossenen Ende formte auf beiden gegenüberliegenden Seiten des Körpers zueinander ausgerichtete und untereinander isolierte Elektroden ausgebildete, die eine Elektrode mit einem zu messenden Gas und die andere Elektrode mn einem Bezugsgas in einem gegenseitig isolierten Zustand kontaktierte und einen Potentialuntersch.ed, d h eine zwischen beiden Elektroden entwickelte elektromotorische Kraft (EMK) maß (s. »SAE Papers 7 50 223« dargeboten beim »Automotive Engineering Congress and Exhibition«, Detroit, Michigan, USA, 24. bis 28.2.1975 von der »Society of Automotive

Engineers, Inc.«). .

Wenn die Sauerstoffkonzentration von Auspuff- oder Abgasemissionen von Motorfahrzeugen mit diesem gut bekannten Meßfühlerelement bestimmt wurde, traf man auf viele Probleme, beispielsweise Ablösung oder Abschälung der Elektrode an der Gasmeßse.te vom Zirkonoxidkörper, Auftreten von Verstopfungen m der Elektrode oder Verschlechterung der Aktivität der Elektrode innerhalb einer kurzen Zeit durch Schwm- -. Bunsen und Kalt- und Warmzyklen der Motorfahrzeuge, korrosives Gas oder Ruß, die in den Abgasen enthalten sind, usw. .

Als Gegenmaßnahme wurde die Anbringung einer porösen Schutzschicht auf der Oberfläche der Elektrode an der Gasmeßseite zum Schutz der Elektrode eeeenüber Abschälung oder gegen das korrosive Gas beschrieben (s. z. B. JA-OS 90 294/73). Dieser Stand der Technik ist zum Verlängern der Lebensdauer des Meßfühlerelements wirksam, hat jedoch den Nachteil . höherer Produktionskosten infolge des Mehrschichtaufbaues des Meßfühlerelements.

Weiter läßt sich ein gutes Verhalten des Meßfuhlerelements nicht erzielen, falls die Dicke der Elektrodenschicht und der Schutzschicht nicht in einem besonderen „ι Bereich liegen, und die Beschränkung der Dicke der einzelnen Schichten auf bestimmte Bereiche durch Aufbringen der einzelnen Pastenmatenalien zum Erhalten eines Mehrschichtaufbaus hängt von sorgfältiger Überwachung der Viskosität der einzelnen Pasten-,, materialien und der Arbeitsbedingungen zu deren Aufbringen ab, wodurch sich ein Engpaß bei der Massenproduktion des Meßfühlelements ergab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Meßfühlerelement zum Messen der Sauerstoffkonzen-

„., tration mit einer hohen Haftfähigkeit der Elektroden-

schicht, geringerem Ablösen oder Abschalen dei

Elektrodenschicht vom Festeiektrolytkörper, einei

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kataiytischen Verhalten mit längerer Lebensdauer unc h-, einer guten Produktivität bei geringeren Produktions kosten zu schaffen und ein zu dessen Herstellung geeignetes Verfahren anzugeben.

Das Prinzip der Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe