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Die Erfindung geht aus von einem
elektrochemischen Meßfühler nach
der Gattung des Anspruchs 1. Elektrochemische Meßfühler sind beispielsweise in
der sogenannten Fingerbauform ausgeführt, bei der ein Festelektrolytkörper als
geschlossenes Rohr in einem metallischen Gehäuse dicht festgelegt ist. Bei
den Fingersonden unterscheidet man zwischen den potentialfreien
und den potentialgebundenen Meßfühlern. Bei
den potentialgebundenen Meßfühlern wird
die Leiterbahn der äußeren Elektrode
mittels eines elektrisch leitenden Dichtringes mit dem Gehäuse kontaktiert.
Bei den potentialfreien Meßfühlern wird
jeder Elektrodenanschluß direkt
einem Steuergerät
zugeführt,
so daß keine
elektrische Kontaktierung mit dem Gehäuse erlaubt ist. Eine Dichtung
zwischen Festelektrolytkörper
und Gehäuse
muß in
beiden Fällen
realisiert sein.
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Aus der
DE-OS 25 04 206 ist ein
potentialfreier Meßfühler bekannt,
bei dem mehrere elektrisch isolierende, keramische Dichtringe aus
Sinterkorund mit > 90%
Al
2O
3 verwendet
werden, die einen hermetisch dichten, elektrisch isolierten Verbund
zwischen Festelektrolytkörper
und dem metallischen Gehäuse schaffen.
Eine solche Abdichtung ist konstruktiv sehr aufwendig und wegen
der mehrfachen parallelen Abdichtung mit drei Dichtringen auch relativ
risikoreich.
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Ferner ist aus der
DE-OS 26 79 746 bereits bekannt,
zur Vermeidung korrosiver Angriffe, insbesondere in den Bereichen
niedrigerer Temperatur, die Leiterbahn auf dem Festelektrolytkörper mit
einer Glasur abzudecken.
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Der erfindungsgemäße Meßfühler mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß zur Abdichtung
des Sensorelements im Gehäuse
Dichtelemente einsetzbar sind, die elektrisch leitend sind, wie
beispielsweise ein Metalldichtring oder ein Graphitdichtring bzw. ein
Graphitpaket. Durch den Einsatz dieser kompakten Dichtungen wird
vermieden, daß Abgas,
Wasser und/oder Kraftstoff in das Innere des Sensorelements gelangen
kann. Die isolierende Schicht besitzt eine hohe mechanische Festigkeit
gegen Druckspitzen, die durch den Dichtring beim Fügeprozeß entstehen. Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat den Vorteil, daß es
in den Fertigungsprozeß von
Sensorelementen integrierbar ist. Die Auftragverfahren der isolierenden
Schicht sind in bewährter
Technik möglich, z.B.
Aufrollen, Spritzen einer Suspension, Flammspritzen, Plasmaspritzen,
Drucken oder ähnlichem.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Meßfühlers und
des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich. Eine
besonders gute elektrische Isolation wird erreicht, wenn die elektrisch
isolierende Schicht aus einem oxidkeramischen Material und einem
Erdalkalisilikat gebildet wird. Mit einer thermischen Nachbehandlung
wird aus dem Gemisch eine keramisch gefüllte Glasur erzeugt.
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Um das Eindringen des glasbildenden
Materials in das Material des elektrisch leitenden Anschlusses zu
vermeiden, ist es zweckmäßig, unter der
isolierenden Schicht zumindest im Bereich des elekrisch leitenden
Anschlusses eine Zwischenschicht anzuordnen, welche vorzugsweise
aus dem Material des Festelektrolytkörpers besteht. Die Materialien
der isolierenden Schicht bieten einen hohen Isolationswiderstand
bei hohen Anwendungstemperaturen im Vergleich zu Schichten aus Festelektrolytmaterial.
Die eingesetzten Rohstoffe stehen kostengünstig zur Verfügung.
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Zur Verhinderung beziehungsweise
Abminderung von Druckspitzen eines Dichtelements, zum Beispiel eines
metallischen Dichtrings, auf die isolierende Schicht ist es ferner
besonders vorteilhaft, zumindest im Bereich des Dichtrings die isolierende Schicht
mit einer Abdeckschicht zu versehen. Dadurch werden Rißbildungen
in der isolierenden Schicht vermieden, die sonst die Isolationswirkung und
Festigkeit der isolierenden Schicht negativ beeinflussen. Außerdem wirkt
die eingesetzte Abdeckschicht als Diffusionsbarriere für störende Kationen, zum
Beispiel Schwermetallkationen, wie Cu+,
Cu2+, Fe2+, die
vom Dichtelement (zum Beispiel Cu-beschichteter Stahldichtring)
ausgehen und in der isolierenden Schicht eine gewisse elektrische
Leitfähigkeit
hervorrufen können
und somit die Isolationswirkung zumindest bei hohen Temperaturen
zunichte machen können.
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Durch Kosintern der isolierenden
Schicht beziehungsweise der weiteren aufgebrachten Schichten zusammen
mit dem Festelektrolytkörper
läßt sich der
Verfahrensablauf besondes effizient in den Fertigungsprozeß integrieren.
Die isolierende Schicht besitzt außerdem eine hervorragende Haftung,
welche insbesondere durch die Kosinterung zustande kommt. Eine weitgehend
angepaßte
thermische Ausdehnung der isolierenden Schicht an das Material des
Festelektrolytkörpers
wirkt sich zusätzlich
positiv auf die Schichthaftung aus. Die dichte, isolierende Schicht
schützt
ferner den Festelektrolytkörper
vor hydrothermalen Angriffen, insbesondere im Niedertemperaturbereich
(150 bis 300°C).
Dadurch wird die Gefügestabilität des Festelektrolytkörpers verbessert.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen 1 einen Längsschnitt durch den abgasseitigen
Teil eines Meßfühlers sowie
die 2, 3 und 4 Ausführungsbeispiele
einer vergrößerten Dichtzone
X gemäß 1.
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Der in 1 dargestellte
elektrochemische Meßfühler 10 hat
ein metallisches Gehäuse 11,
das an seiner Außenseite
ein Schlüsselsechskant 12 und ein
Gewinde 13 als Befestigungsmittel für den Einbau in ein nicht dargestelltes
Meßgasrohr
aufweist. Das Gehäuse 11 hat
eine Längsbohrung 18 mit
einem Dichtsitz 19, welcher einen Dichtring 20 trägt. Auf dem
mit dem Dichtring 20 versehenen Dichtsitz 19 liegt
ein Sensorelement 14 mit einer an einem wulstförmigen Kopf 15 ausgebildeten
Schulter 16 auf. Am wulstförmigen Kopf 15 des
Sensorelements 14 bildet sich zwischen Dichtring 20 und
Sensorelement 14 eine sensorelementseitige Dichtfläche 22 aus.
Der Dichtsitz 19 bildet seinerseits eine gehäuseseitige Dichtfäche. Die
sich am Dichtring 20 ausbildende Dichtzone X ist in den 2 bis 4 vergrößert dargestellt.
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Das Sensorelement 14 ist
im vorliegenden Beispiel eine an sich bekannte Sauerstoffsonde,
die bevorzugterweise für
das Messen des Sauerstoffpartialdrucks in Abgasen Verwendung findet.
Das Sensorelement 14 hat einen rohrförmigen Festelektrolytkörper 23,
dessen meßgasseitiger
Endabschnitt mittels eines Bodens 24 verschlossen ist.
Auf der dem Meßgas
ausgesetzten Außenseite
ist auf dem Festelektrolytkörper 23 eine
schichtförmige,
gasdurchlässige
Meßelektrode 25 und
auf der dem Innenraum zugewandten Seite eine einem Referenzgas,
z.B. Luft, ausgesetzte, gasdurchlässige und schichtförmige Referenzelektrode 26 angeordnet.
Die Meßelektrode 25 wird
mit einer Meßelektroden-Leiterbahn 27 zu
einem ersten Elektrodenkontakt 33 und die Referenzelektrode 26 mit
einer Referenzelektroden-Leiterbahn 28 zu einem zweiten
Elektrodenkontakt 34 geführt. Die Elektrodenkontakte 33, 34 befinden
sich jeweils auf einer vom offenen Ende des Festelektrolytkörpers 23 gebildeten
Stirnfläche 36. Über die
Meßelektrode 25 und
teilweise über
die Meßelektrodenleiterbahn 27 ist
eine poröse
Schutzschicht 29 gelegt. Die Leiterbahnen 27, 28 sind
vorteilhafterweise als Cermet-Schichten aufgebaut und ko-gesintert.
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Das meßgasseitig aus der Längsbohrung 18 des
Gehäuses 11 herausragende
Sensorelement 14 ist mit Abstand von einem Schutzrohr 44 umgeben, welches
für den
Ein- bzw. Austritt des Meßgases Öffnungen 45 besitzt
und am meßgasseitigen
Ende des Gehäuses 11 gehalten
ist. Der Innenraum des Sensorelements 14 ist beispielsweise
durch ein stabförmiges
Heizelement 40 ausgefüllt,
welches nicht dargestellt meßgasfern
arretiert und mit Leitungsanschlüssen
versehen ist.
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Auf dem ersten Elektrodenkontakt 33 liegt ein
erstes Kontaktteil 38 und auf dem zweiten Elektrodenkontakt 34 ein
zweites Kontaktteil 39 auf. Die Kontaktteile 38, 39 sind
so geformt, daß sie
am rohrförmigen
Heizelement anliegen und mit einem Meßelektroden-Anschluß 41 und
einem Referenzelektroden-Anschluß 42 kontaktiert sind.
Die Anschlüsse 41, 42 werden
mit nicht dargestellten Anschlußkabeln
kontaktiert und nach außen
zu einem Meß-
oder Steuergerät
geführt.
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In der Längsbohrung 18 des
Gehäuses 11 ist ferner
eine Isolierhülse 43 eingebracht,
welche bevorzugt aus einem keramischen Material besteht. Mit Hilfe
eines nicht dargestellten mechanischen Mittels wird die Isolierhülse 43 auf
die Kontakttteile 38, 39 gedrückt, wodurch die elektrische
Verbindung zu den Elektrodenkontakten 33 und 34 erzeugt
wird.
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Zur Realisierung einer elektrisch
isolierenden und gasdichten Befestigung des Sensorelements 14 im
Gehäuse 11 sitzt
die am wulstförmigen Kopf 15 ausgebildete
Schulter 16 mittels des Dichtrings 20 auf dem
Gehäuse 11 auf.
Um den Innenraum des Sensorelements 14 abzudichten, eignet sich
als Material für
den Dichtring 20 insbesondere Metall oder Graphit. Diese
Materialien sind wegen ihrer hohen Verdichtung besonders gas-, wasser-
und kraftstoffundurchlässig.
Zweckmäßig ist
ein Stahl-Dichtring mit beispielsweise einer 10 Mikrometer Kupferbeschichtung
oder mit einer 20 Mikrometer Nickelbeschichtung.
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Eine deutlichere Darstellung der
Dichtzone X zwischen dem Sensorelement 23 und dem Gehäuse 11 geht
jeweils aus den 2 bis 4 hervor. Voraussetzung für den Einsatz
eines elektrisch leitenden Dichtringes 20 ist jedoch, daß das Sensorelement 14 potentialfrei
gegenüber
dem metallischen Gehäuse 11 ist.
Dazu wird in einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 2 die Leiterbahn 27,
insbesondere im Bereich der sensorelementseitigen Dichtfläche 22 mit einer
elektrisch isolierenden Schicht 21 bedeckt. Die isolierende
Schicht 21 besitzt eine Schichtdicke von 20 bis 100 Mikrometer.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die isolierende Schicht 21 über den gesamten Bereich der
Leiterbahn 27 und um den Umfang des Festelektrolytkörpers 23 gezogen,
der dem Gehäuse 11 benachbart
ist. Es ist aber genauso denkbar, die isolierende Schicht 21 nur
auf den Bereich der Dichtfläche 22 zu
beschränken
bzw, die isolierende Schicht 21 meßgasseitig bis hin zur Schutzschicht 29 auszudehnen,
was vorteilhaft ist, da dadurch Nebenschlüsse durch Ruß- und/oder
andere leitfähige
Ablagerungen aus dem Abgas vermeidbar sind, wenn die Schutzschicht
ausreichend elektrisch isolierend ist, wie zum Beispiel plasmagespritzter Mg-Spinell.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß 3 besteht darin, die Leiterbahnen 27 mit
einer Zwischenschicht 30, vorzugsweise aus dem Material des
Festelektrolytkörpers,
zu überziehen
und über die
Zwischenschicht 30 die isolierende Schicht 21 gemäß dem bereits
beschriebenen Ausführungsbeispiel
zu legen, wobei die Zwischenschicht 30 dabei zweckmäßigerweise
ebenfalls ko-gesintert ist. Die Zwischenschicht 30 hat
hierbei die Funktion, daß das glasbildende
Material der isolierenden Schicht 21 nicht in das Material
der Leiterbahn 27 eindiffundiert und so die Leitfähigkeit
der Leiterbahn 27 beeinflußt.
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Das Material der isolierenden Schicht 21 wird so
gewählt,
daß es
den Druckkräften
des Dichtringes 20 standhält, die beim Fügen des
Sensorelements 14 im Gehäuse 11 auftreten,
und daß es
darüber
hinaus Anwendungstemperaturen im Bereich der Fügestelle mindestens bis zu
700°C verträgt. Dies
wird dadurch erreicht, daß ein
kristallines, nichtmetallisches Material in homogener Verteilung
ein tragendes Stützgerüst in einer
Glasurschicht bildet und die Transformationstemperatur der Glasphase
oberhalb der Anwendungstemperatur liegt.
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Der spezifische elektrische Widerstand
des kristallinen, nichtmetallischen Materials hat vorteilhaft mindestens
den 10-fachen Wert des spezifischen elektrischen Widerstands des
Festelektrolytkörpers.
Als Material kommen in Frage: Al2O3, Mg-Spinell, Forsterit, MgO-stabilisiertes
ZrO2, CaO- und/oder Y2O3-stabilisiertes ZrO2 mit
geringen Stabilisator-Gehalten, vorteilhaft mit maximal 2/3 des
Stabilisatoroxids der Vollstabilisierung, nichtstabilisiertes ZrO2 oder HfO2 oder
ein Gemisch dieser Stoffe.
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Als glasbildendes Material wird ein
Erdalkalisilikat, beispielsweise Ba-Al-Silikat eingesetzt. Das Ba-Al-Silikat
hat beispielsweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ≥ 8.5×10–6K–1.
Das Barium kann bis zu 30 Atom % durch Strontium ersetzt werden.
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Das Erdalkalisilikat kann als vorgeschmolzene
Glasfritte oder als Glasphase-Rohstoffmischung eingebracht werden,
wobei letztere vorteilhaft zum größeren Anteil in einem Kalzinationsprozeß von Kristallwasser,
Karbonat oder anderem Glühverlust befreit
wird. Der Glasfritte wird vorteilhaft ein geringer Anteil (< 10 Gew.%) einer
glasbildenden Rohstoffmischung zugeführt. Das Materialgemisch darf
elektrisch leitende Verunreinigungen nur bis zu maximal 1 Gew.%
enthalten. Dies betrifft besonders Na2O, K2O, Fe2O3,
TiO2, Cu2O o.ä. halbleitender
Oxide. Vorzugsweise liegt der Gehalt an elektrisch leitenden Verunreinigungen
unter 0,2 Gew.%.
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Ein drittes Ausführungsbeispiel geht aus 4 hervor, bei dem über der
elektrisch isolierende Schicht 21 im Bereich der sensorelementseitigen Dichtfläche 22 eine
Abdeckschicht 31 angeordnet ist, so daß der Dichtring 20 sensorelementseitig
an der Abdeckschicht 31 anliegt. Die sich sensorelementseitig
anschließenden
Schichten entsprechen dem Ausführungsbeispiel
in 1. Es ist aber genauso denkbar,
die sensorelementseitigen Schichten gemäß dem Ausführungsbeispiel in 3 auszuführen. Die Abdeckschicht 31 ist
eine dichte keramische Schicht, welche vorzugsweise aus dem Material
des Festelektrolytkörpers 23,
beispielsweise aus yttriumstabilisertem ZrO2.
Zur Erzeugung einer dichten Schicht wird der Flußmittelanteil des keramischen Ausgangsmaterials
kleiner 10 Prozent gewählt,
wobei keine Flußmittelzugabe
die dichteste Schicht erzeugt. Die Abdeckschicht 31 selbst
muß keinen
Isolationswiderstand haben, sondern kann vielmehr eine merkliche
Elektronen- und/oder Ionenleitfähigkeit
aufweisen. Im Falle einer elektrischen Leitfähigkeit darf die Abdeckschicht 31 die
isolierende Schicht 21 nicht überlappen. Die Schichtdicke
der Abdeckschicht 31 liegt zweckmäßigerweise zwischen 10 und 50
Mikrometer. Als vorteilhaft hat sich ferner herausgestellt, den
thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Abdeckschicht 31 auf
ungefähr ± 2×10–6K–1 an den
thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Festelektrolyten anzupassen.
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Nachfolgend werden verschiedene Beispiele für die Zusammensetzung
und die Herstellung der isolierenden Schicht 21 und der
Abdeckschicht 31 beschrieben:
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Beispiel 1
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Zusammensetzung der anorganischen
Rohstoff-Mischung:
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- 60 Gew.% Tonerde (99,5 Gew.% Al2O3, < 0,1
Gew.% Na2O), spezifische Oberfläche 15 m2/g
- 40 Gew.% Ba-Al-Silikat-Glaspulver (53 Gew.% BaO, 5 Gew.% Al2O3,
- 42 Gew.% SiO2, spezifische Oberfläche 5 m2/g).
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Die Rohstoffe werden in einer Kugelmühle mit
90% Al2O3-Mahlkugeln
zwei Stunden homogenisiert und aufgemahlen. Danach wird ein wässriger Schlicker
angesetzt mit 500g Rohstoff-Mischung aus Tonerde und Ba-Al-Silikatglas,
500 ml destilliertem Wasser und 25 ml 10%-ige wässriger Polyvinylalkohol-Lösung. Der
Schlicker wird in einer Kugelmühle mit
90% Al2O3-Mahlkugeln
bei einer Mahldauer von 1,5 Stunden gemahlen.
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Auf den bei 1000°C vorgesinterten Festelektrolytkörper 23 aus
teilstabilisiertem ZrO2 (5 Mol% Y2O3) wird im Bereich
der isolierenden Schicht 21 gemäß 1 der Schlicker mittels Aufpinseln aufgebracht.
Danach wird der Schlicker zusammen mit dem Festelektrolytkörper 23 ca.
3 Stunden bei 1450 bis 1500°C
ko-gesintert, so daß sich
die isolierende Schicht gemäß 1 ausbildet. Zur Montage
des Meßfühlers wird
das Sensorelement 14 auf den Dichtring 20 aufgesetzt.
Der Isolationswiderstand bei einer Dichtringtemperatur von 500°C liegt bei
dieser Ausführungsform über 300
kOhm. Vergleichsweise leigt der Isolationswiderstand eines Sensorelements 14,
das nur mit einer Beschichtung aus einem mit 5 Mol.% Y2O3 partiell stabilisierten ZrO2 im
Bereich der Dichtzone 22 versehen wurde, bei 500°C Dichtringtemperatur
unter 5 kOhm.
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Beispiel 2:
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Dieses Beispiel unterscheidet sich
gegenüber
der Rohstoffmischung in Beispiel 1 dadurch, daß anstelle der 40 Gew.% Ba-Al-Silikat-Glaspulver
folgende Zusammensetzung gewählt
wird:
38 Gew.% Ba-Al-Silikat-Glaspulver,
1 Gew.% Kaolin,
1
Gew.% Bariumkarbonat (BaCO3, chemisch rein),
Isolationswiderstand > 300 kOhm
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Beispiel 3:
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Die Zusammensetzung der Rohstoffmischung
unterscheidet sich gegenüber
dem Beispiel 1 dadurch, daß anstelle
des Ba-Al-Silikat-Glaspulvers folgende Bestandteile eingesetzt werden:
40
Gew.% eines Kalzinats aus:
11 Gew.% Kaolin,
34 Gew.% Quarz
(99% SiO2 und
55 Gew.% BaCO3 (chemisch rein) eingesetzt werden.
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Die Bestandteile werden in einer
Kugelmühle mit
90% Al2O3-Mahlkugeln
zwei Stunden aufgemahlen und als Schüttgut in Korundkapseln in oxidierender
Atmosphäre
bei 1000°C
zwei Stunden kalziniert und anschließend erneut wie erwähnt aufgemahlen. Isolationswiderstand > 300 kOhm
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Beispiel 4:
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Die Zusammensetzung der Rohstoffmischung
unterscheidet sich gegenüber
Beispiel 1 und Beispiel 3 wie folgt:
70 Gew.% Tonerde und 30
Gew.% Kalzinat,
Isolationswiderstand > 300 kOhm
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Beispiel 5:
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Wie Beispiel 4, jedoch anstelle der
Tonerde mit:
70 Gew.% partiell stabilisiertes ZrO2 mit
3,5 Gew.% MgO (35% monoklin),
spezifische Oberfläche 7 m2/g,
Isolationswiderstand > 20 kOhm
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Beispiel 6:
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Wie Beispiel 3, jedoch mit:
50
Gew.% Tonerde,
50 Gew.% Kalzinat,
Isolationswiderstand > 300 kOhm
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Beispiel 7:
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Wie Beispiel 3, jedoch mit:
85
Gew.% Tonerde,
15 Gew.% Kalzinat,
Isolationswiderstand > 200 kOhm
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Beispiel 8:
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Die Zusammensetzung der Rohstoffmischung
entspricht dem Beispiel 6. Jedoch wird hierbei der Schlicker mittels
einer Glasierpistole auf den bei 1450 bis 1500° C fertig dicht gesintertem
Festelektrolytkörper
aufgespritzt. Die isolierende Schicht wird anschließend zwei
Stunden bei 1300 bis 1350°C in
oxidierender Atmosphäre
eingesintert.
Isolationswiderstand > 100 kOhm
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Beispiel 9:
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Die Zusammensetzung entspricht Beispiel
7, wobei die Tonerde hierbei folgende Bestandteile enthält:
99,3%
Al2O3, 0,3% Na2O,
spezifische Oberfläche 2,5
m2/g,
Isolationswiderstand > 100 kOhm
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Beispiel 10:
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Die Zusammensetzung entspricht dem
Beispiel 6, jedoch anstelle der Tonerde folgende Bestandteile:
50
Gew.% moniklines Zirkonoxidpulver ohne Stabilisatorzusatz (99,5%
ZrO2 + HfO2)
spezifische
Oberfläche
8, 5m2/g,
Isolationswiderstand > 100 kOhm
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Beispiel 11:
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Die Zusammensetzung entspricht dem
Beispiel 3, jedoch anstelle der Tonerde mit folgenden Bestandteilen:
60
Gew.% Mg-Spinell-Pulver (MgOAl2O3) mit < 0,5 Gew.%
freies MgO und < 0,1
Gew.% Na2O,
spezifische Oberfläche 8 m2/g,
Isolationswiderstand > 300 kOhm
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Beispiel 12:
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Das Auftragen der isolierenden Schicht 21 auf
den Festelektrolytkörper 23 erfolgt
wie in Beispiel 1 beschrieben. Die isolierende Schicht 21 wird
im Umluftofen bei beispielsweise 120° C etwa eine Stunde getrocknet.
Danach wird die Abdeckschicht 31 aus teilstabilisiertem
Zirkonoxid mit 5 Mol% Y2O3 aufgebracht.
Zur Herstellung der Abdeckschicht 31 werden im Stand der
Technik an sich bekannte Spritzsuspensionen oder Druckpasten verwendet,
wobei die Abdeckschicht 31 im vorliegenden Beispiel auf gepinselt
wird. Abschließend
wird der Festelektrolytkörper 23 mit
den Elektroden und den Elektrodenleiterbahnen, der isolierenden
Schicht 21 und der Abdeckschicht 31 bei 1450° bis 1500° C drei Stunden ko-gesintert.
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Beispiel 13:
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Die Herstellung der isolierenden
Schicht 21 erfolgt wie in Beispiel 12, jedoch anstelle
des Trocknungsprozesses wird ein Vorsintern des Festelektrolytkörpers 23 und
der Isolationsschicht 21 bei etwa 1000° C durchgeführt. Anschließend wird
die Abdeckschicht 31 aufgetragen und eine Ko-Sinterung gemäß Beispiel
12 durchgeführt.
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Beispiel 14:
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Die Herstellung erfolgt gemäß Beispiel
13, jedoch besteht hierbei die isolierende Schicht 21 aus 50
Gewichtsteilen Tonerde und 50 Gewichtsteilen Ba-Al-Silikat-Pulver.
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Beispiel 15:
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Die isolierende Schicht 21 besteht
aus dem Material gemäß Beispiel
1. Nach dem Auftragen der isolierenden Schicht 21 wird
eine Co-Sinterung durchgeführt.
Danach erfolgt das Auftragen der Abdeckschicht 31 aus Fosterit-Pulver
mittels eines Flammspritzverfahrens. Anschließend wird eine Temperung von
zwei Stunden bei 1300° C
durchgeführt.
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Beispiel 16:
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Die Herstellung der isolierenden
Schicht 21 erfolgt gemäß Beispiel
15. Die Abdeckschicht 31 besteht hierbei aus Magnesiumspinell
und wird im Plasmaspritzverfahren ohne anschließende Temperung aufgebracht.
Die Schichtstärke
der Abdeckschicht 31 wird hierbei zweckmäßigerweise
mit 10 Mikrometer gewählt.
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Beispiel 17:
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Die Zusammensetzung der Rohstoffmischung
der isolierenden Schicht 21 entspricht hierbei dem Beispiel
6. Der Schlicker wird gemäß Beispiel
8 mittels einer Glasierpistole auf den bei 7450° bis 1500° C fertig gesinterten Festelektrolytkörper 23 aufgespritzt.
Die isolierende Schicht 21 wird danach zwei Stunden bei
1300° C
in oxidierende Atmosphäre eingesintert.
Anschließend
erfolgt die Herstellung der Abdeckschicht 31 gemäß Beispiel
16.