EP4158326A1 - Keramisches sensorelement für einen abgassensor und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Keramisches sensorelement für einen abgassensor und verfahren zu seiner herstellung

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Publication number
EP4158326A1
EP4158326A1 EP21724598.4A EP21724598A EP4158326A1 EP 4158326 A1 EP4158326 A1 EP 4158326A1 EP 21724598 A EP21724598 A EP 21724598A EP 4158326 A1 EP4158326 A1 EP 4158326A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor element
cavity
thermal shock
facing
exhaust gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21724598.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Joerg Renz
Uwe Glanz
Thorsten Sahm
Katharina Zorn
Julian Keller
Thomas Moser
Michael Piwonski
Oliver Dotterweich
Hartwig Lehle
Christoph GLAWE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4158326A1 publication Critical patent/EP4158326A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4071—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure

Definitions

  • a ceramic sensor element for an exhaust gas sensor is already known from the prior art, DE 102014204 124 A1. It is constructed in layers and is elongated, has an end region facing the exhaust gas in the longitudinal direction, has a cavity extending in the layer direction in its interior, has an electrochemical pump cell with a first electrode that is exposed to the exhaust gas and with a second electrode , which is arranged in the cavity, and with a solid electrolyte that connects the first electrode to the second electrode.
  • the ceramic sensor element In the end region facing the exhaust gas, has a gas inlet bore which extends perpendicular to the direction of the layer into the ceramic sensor element, connects the cavity with the exhaust gas and which is covered by a porous thermal shock protective layer.
  • the end area of the ceramic sensor element including the area of the gas access hole is protected from thermal shock, that is, from damage to the ceramic which, for example, basically threatens to occur when drops of water hit the heated ceramic.
  • the oxygen concentration in the exhaust gas can be measured by using the electrochemical pump cell to pump out the amount of oxygen reaching the second electrode through the gas inlet hole and to record the electrical pump current that occurs in the process.
  • the present invention is initially based on the inventors' knowledge that the amount of oxygen reaching the second electrode through the gas access hole depends not only on the geometry and the filling of the gas inlet hole and the cavity but also on the nature of the thermal shock protective layer covering the gas inlet opening.
  • the inventors have also recognized that the geometrical dimensions of the gas inlet bore and the cavity and the properties of any porous elements contained in them, such as diffusion barriers, can be implemented relatively easily with high accuracy using methods that are known in principle, for example by means of mechanical processing or screen printing using individually tailored formulations for printing pastes.
  • the thermal shock protective layer covering the gas access hole is subject to greater fluctuations in terms of its thickness and its porosity and thus its permeability for oxygen if it is applied using methods that can be economically viable in mass production (e.g. dipping, spraying, etc.).
  • the thermal shock protective layer is particularly exposed when the exhaust gas sensor is in operation, which can further influence its properties over the service life.
  • the gas access bore towards the thermal shock protective layer has a larger cross-sectional area than towards the cavity.
  • the area of the thermal shock protective layer that is relevant for the oxygen transport (diffusion, flow) to the second electrode is essentially given by the cross-sectional area of the gas inlet bore adjoining it. Since this area is large according to the invention, the associated resistance (diffusion resistance / flow resistance) of the thermal shock protective layer is small.
  • the total resistance (total diffusion resistance / total flow resistance) between the exhaust gas and the second electrode is made up of the respective resistances of the thermal shock protective layer, the gas access hole and the part of the cavity upstream of the second electrode.
  • the resistances of the thermal shock protective layer are mostly provided with production-related and / or operational-related fluctuations.
  • the reduction in the resistance of the thermal shock protective layer which is associated with the large cross section of the gas access hole on the side facing the thermal shock protective layer, thus reduces not only the absolute fluctuation of the total resistance but also the relative fluctuation of the total resistance. The latter improves the accuracy with which the oxygen concentration in the exhaust gas can be measured.
  • the gas access hole towards the thermal shock protective layer has a cross-sectional area that is at least 10 times (or at least 50 times or even at least 100 times) the value of its cross-sectional area towards the cavity.
  • a diameter of the gas access hole towards the thermal shock protective layer can have a diameter which is a minimum factor of 3 or 7 or even 10 larger than a diameter of the gas access hole towards the cavity.
  • the gas inlet bore is designed as a stepped bore with a section facing the cavity and a section facing the thermal shock protective layer, the cross section of the stepped bore in the section facing the cavity being smaller than the cross section of the stepped bore in the section facing the thermal shock protective layer.
  • the cross section of the stepped bore in the section facing the cavity can be at most 1/10 of the cross section of the stepped bore in the section facing the thermal shock protective layer, or at most 1/50, or even at most 1/100.
  • the diameter of the stepped bore in the section facing the cavity can be at most 1/3 of the diameter of the stepped bore in the section facing the thermal shock protective layer, or at most 1/7 or even at most 1/10.
  • the height of the section of the stepped bore facing the thermal shock protective layer can advantageously be small, for example not greater than the diameter of the stepped bore in the section facing the cavity, for example not greater than 0.2 mm.
  • the mechanical strength of the sensor element is then comparatively little reduced by the introduction of the stepped bore. If the thermal shock protective layer bulges outward in the area of the gas access hole, its stability is increased in the area in which it covers the gas access hole. In particular, the protrusion prevents the thermal shock protective layer from breaking into the interior of the gas access hole.
  • the advantageous effects of the invention occur to a particular extent when it is impossible for a material of the thermal shock protective layer to penetrate into the gas inlet bore.
  • a bridge layer to be arranged between the gas access hole and the thermal shock protective layer, which differs structurally from the thermal shock protective layer or is distinguishable from it.
  • a gas access hole is basically understood to be a geometry that can be produced by a drill (e.g. mechanical step drill), regardless of whether it is actually made in a specific sensor element by drilling, milling, countersinking or a similar process.
  • a drill e.g. mechanical step drill
  • a sensor element according to the invention can be produced by the following steps:
  • the sintered ceramic sensor element thus results as the sintered stack on which the thermal shock protective layer is applied.
  • This transfer technique enables it is to bridge the gas access hole in the manufacturing process in such a way that the material of the thermal shock protective layer cannot penetrate into it.
  • the unsintered stack it is possible on the one hand to first sinter the unsintered stack and then to apply the thermal shock protective layer to the end region of the sintered stack facing the exhaust gas.
  • a cavity former is understood to mean a material that during sintering (that is to say for example above 1100 ° C.) evaporates without leaving any residue, that is for example graphite, glass carbon, theobromine or the like).
  • the inventors have also found that a bulging of the bridge layer and thus the thermal shock protective layer can be produced in a targeted manner. If the content of solvent or water in the cavity and in the gas inlet bore or in the unsintered stack at the point in time at which the bridging layer is applied to the unsintered stack is selected to be rather high, subsequent heating occurs, for example during the transfer of the bridge layer or at the beginning of sintering, in the cavity and in the gas access hole, to an increase in the vapor pressure in the cavity and in the gas access hole and thereby to the bulging of the bridge layer or the thermal shock protective layer. A non-arched, i.e.
  • flat bridge layer or thermal shock protective layer is obtained by subjecting the unsintered stack to drying or debinding before the bridge layer is transferred to it.
  • subsequent heating e.g. at the beginning of sintering, there is no or hardly any increase in the vapor pressure in the cavity and in the gas inlet bore and thus no bulging of the bridge layer or the thermal shock protective layer.
  • a sensor element according to the invention can also be produced by a printing technique, especially in the following steps:
  • the unsintered stack then merges into the sintered stack and the material merges into the thermal shock protective layer.
  • the introduction of the cavity former into the gas inlet bore in particular the filling of the gas inlet bore with a cavity former, can take place in that the cavity former is pressed into the gas inlet bore from the outside.
  • the cavity former preferably ends flush with the outer surface of the unsintered stack.
  • Figures Figure 1 shows schematically a sensor element according to the invention
  • FIGS. 2 and 3 show, by way of example, a first method according to the invention for producing the sensor element according to the invention.
  • FIGS. 4 and 5 show, by way of example, a second method according to the invention for producing the sensor element according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a cross section through an end region facing the exhaust gas of a ceramic sensor element 10 according to the invention for an exhaust gas sensor.
  • the sensor element 10 is layered and elongated, the layer direction in FIG. 1 extending in a plane from left to right and perpendicular to the image plane. In its interior, the sensor element 10 has a cavity 30.
  • the sensor element 10 also has an electrochemical pump cell 38. It consists of a first electrode 16 exposed to the exhaust gas 100, in the example ring-shaped, a second electrode 18 arranged in the cavity 30, in the example ring-shaped, and a solid electrolyte body 14 which connects the first electrode 16 to the second electrode 18 in an oxygen-ion-conducting manner.
  • a gas inlet bore 64 Concentrically with the first electrode 16 and the second electrode 18, a gas inlet bore 64, designed as a stepped blind hole in this example, extends through the solid electrolyte body 38 outside - the annular cavity 30 adjoins, in which the second electrode 18 is arranged.
  • the gas access bore 64 is covered with a porous bridge layer 60 which, as shown in FIG. 1, extends from left to right, for example over the entire width of the sensor element 10.
  • a porous thermal shock protective layer 62 is arranged on the bridge layer and in the cross section shown in FIG. 1 on all side surfaces of the sensor element 10. The thickness of the thermal shock protective layer 62 can be greater than the thickness of the bridge layer 60, for example.
  • the gas inlet bore 64 is designed as a stepped bore with a section 64a facing the cavity 30 (bottom in FIG. 1) and with a section 64b facing the thermal shock protective layer 62 (top in FIG. 1).
  • the section 64a facing the cavity 30 in this example has a diameter d of 210 pm (168 pm) before sintering (after sintering).
  • the section 64b facing the thermal shock protective layer 62 has a diameter D of 2100 pm (1680 pm) in this example.
  • the height h of the section 64a facing the cavity 30 is 145 pm (116 pm) in this example.
  • the function of the sensor element 10 is that exhaust gas 100 and the molecular oxygen O2 contained therein communicates through the thermal shock protective layer 62 and through the bridge layer 60 with the gas inlet hole 64 and furthermore through the diffusion barrier 36 with the cavity 30, as in FIG. 1 marked with an arrow. If a sufficient pump voltage is now applied to the electrochemical pump cell 38, the oxygen located in the cavity 30 is always removed electrochemically by the transport of oxygen ions O. According to the existing partial pressure gradient, oxygen from the exhaust gas 100 flows (flows / diffuses) via the thermal shock protective layer 62, the bridge layer 60, the gas access hole 64 and the diffusion barrier 36 into the cavity 30, where it is again pumped out electrochemically.
  • the resulting pumping current is therefore proportional to the oxygen partial pressure in the exhaust gas 100 and inversely proportional to the resistance (flow / diffusion resistance) along the path on which oxygen reaches the cavity 30.
  • the resistance along the path along which oxygen reaches the cavity 30 fluctuates little due to manufacturing and aging reasons.
  • this is implemented in that the diffusion barrier 36 and the gas access bore 64v can be produced with small fluctuations and operated with low aging effects.
  • the bridge layer 60 and the thermal shock protection layer 62 are designed with a comparatively very large effective cross-sectional area. Their contribution to the resistance along the path on which oxygen reaches the cavity 30 is therefore small relative to the resistance of the diffusion barrier 36 and the resistance of the gas access bore 64.
  • the sensor element 10 according to the invention is therefore able to precisely measure an oxygen concentration in the exhaust gas 100 over its lifetime.
  • the sensor element 10 according to the invention is produced in such a way that penetration of the material of the thermal shock protective layer 62 into the gas inlet bore 64 is reliably excluded.
  • FIGS. 2 and 3 The individual method steps according to a first example are shown in FIGS. 2 and 3 with regard to FIG.
  • the gas inlet bore 64 is filled (in method step V4) with a paste containing a cavity former, e.g. glass carbon, or with UV varnish.
  • a paste containing a cavity former e.g. glass carbon, or with UV varnish.
  • the unsintered stack can be dried, depending on whether a protruding or planar covering of the gas access bore 64 is desired on the finished sensor element after sintering.
  • a bridge layer 60 is printed separately on a transfer film 110.
  • An ink with a ceramic and an organic component is used for printing. It contains a short-chain binder and the solvent diethylene glycol.
  • the bridging layer 60 has increased strength and is transferable.
  • the strength of the bridge layer 60 can be increased further by drying.
  • a film is used, which is commercially available under the trade name PACOTHANE ® PLUS.
  • the bridge layer 60 is then transferred from the transfer film 110 to the unsintered stack in such a way that the bridge layer 60 covers the gas access hole 64 (method step V6).
  • the transfer succeeds, for example, at 80 ° C and 30 kN / (200 mm * 220 mm) in a heated press 120.
  • a thermal shock protective layer 62 can be applied to the entire end region of the sensor element 10 facing the exhaust gas and to the bridge layer 60 using methods known per se (e.g. dipping, spraying, lamination, etc.) (method step V8).
  • the presence of the bridge layer 60 has the effect that the material of the thermal shock protective layer 62 cannot penetrate into the gas access bore 64.
  • FIGS. 4 and 5 The individual method steps according to a second example are shown in FIGS. 4 and 5 with regard to FIG.
  • the gas access bore 64 is filled (in method step V4) with a paste containing a cavity former 64h, e.g. glass carbon, or with UV varnish.
  • a cavity former 64h e.g. glass carbon
  • UV varnish e.g. UV varnish
  • the gas inlet bore 64 can be completely filled in such a way that the cavity former 64h is flush with the outer surface of the unsintered stack, for example by means of a press 120
  • the gas access bore 64 is overprinted with a bridge layer 60, for example with a printing paste as is known per se for producing porous protective layers on sensor elements.
  • a thermal shock protective layer 62 can be applied to the entire end region of the sensor element 10 facing the exhaust gas and to the bridge layer 60 using methods known per se (e.g. dipping, spraying, lamination, etc.) (method step V8).
  • the presence of the bridge layer 60 has the effect that the material of the thermal shock protective layer 62 cannot penetrate into the gas access bore 64.

Landscapes

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Abstract

Keramisches Sensorelement (10) für einen Abgassensor, wobei das keramische Sensorelement (10) schichtförmig aufgebaut und länglich ausgebildet ist, wobei das keramische Sensorelement (10) in Längsrichtung einen Abgas-zugewandten Endbereich aufweist, wobei das keramische Sensorelement (10) in seinem Inneren einen in Schichtrichtung erstreckten Hohlraum (30) aufweist, wobei das keramische Sensorelement (10) eine elektrochemische Pumpzelle (38) aufweist, die eine erste Elektrode (16) aufweist, die dem Abgas (100) ausgesetzt ist, und die eine zweite Elektrode (18) aufweist, die in dem Hohlraum (30) angeordnet ist, und die einen Festelektrolyten (14) aufweist, der die erste Elektrode (16) mit der zweiten Elektrode (18) verbindet, wobei das keramische Sensorelement (10) in dem Abgas-zugewandten Endbereich eine Gaszutrittsbohrung (64) aufweist, die sich senkrecht zur Schichtrichtung in das keramische Sensorelement (10) hinein erstreckt und den Hohlraum (30) mit dem Abgas (100) verbindet, wobei das keramische Sensorelement (10) in dem Abgasabgewandten Endbereich eine poröse Thermoschock-Schutzschicht (62) aufweist, die die Gaszutrittsbohrung (64) bedeckt, dadurch gekennzeichnet, das die Gaszutrittsbohrung (64) zur Thermoschock-Schutzschicht (62) hin eine größere Querschnittsfläche aufweist als zum Hohlraum (30) hin.

Description

Beschreibung
Titel
Keramisches Sensorelement für einen Abgassensor und Verfahren zu seiner Herstellung
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik, DE 102014204 124 Al, ist bereits ein keramisches Sensorelement für einen Abgassensor bekannt. Es ist schichtförmig aufgebaut und länglich ausgebildet, weist in Längsrichtung einen Abgas-zugewandten Endbereich auf, weist in seinem Inneren einen in Schichtrichtung erstreckten Hohlraum auf, weist eine elektrochemische Pumpzelle auf mit einer ersten Elektrode, die dem Abgas ausgesetzt ist, und mit einer zweiten Elektrode, die in dem Hohlraum angeordnet ist, und mit einem Festelektrolyten, der die erste Elektrode mit der zweiten Elektrode verbindet. Das keramische Sensorelement weist in dem Abgas-zugewandten Endbereich eine Gaszutrittsbohrung auf, die sich senkrecht zur Schichtrichtung in das keramische Sensorelement hinein erstreckt, die den Hohlraum mit dem Abgas verbindet und die von einer porösen Thermoschock-Schutzschicht bedeckt ist.
Auf diese Weise ist der Endbereich des keramischen Sensorelements einschließlich des Bereichs der Gaszutrittsbohrung vor Thermoschock geschützt, also vor einer Beschädigung der Keramik, die beispielsweise dann grundsätzlich aufzutreten droht, wenn Wassertropfen auf die erhitzte Keramik treffen.
Die Sauerstoffkonzentration im Abgas kann gemessen werden, indem mit der elektrochemischen Pumpzelle die durch die Gaszutrittsbohrung zu der zweiten Elektrode gelangende Sauerstoffmenge abgepumpt und der dabei auftretende elektrische Pumpstrom erfasst wird.
Vorteile der Erfindung Die vorliegende Erfindung basiert zunächst auf der Erkenntnis der Erfinder, dass die durch die Gaszutrittsbohrung zu der zweiten Elektrode gelangende Sauerstoffmenge neben der Geometrie und der Füllung der Gaszutrittsbohrung und des Hohlraums auch von der Beschaffenheit der die Gaszutrittsöffnung bedeckenden Thermoschock- Schutzschicht abhängt.
Die Erfinder haben ferner erkannt, dass die geometrischen Maße der Gaszutrittsbohrung und des Hohlraums und die Eigenschaften von in ihnen eventuell enthaltenen porösen Elementen, wie Diffusionsbarrieren, mit grundsätzlich bekannten Verfahren relativ einfach mit hoher Genauigkeit realisiert werden können, beispielsweise mittels mechanischer Bearbeitung bzw. mittels Siebdruck unter Verwendung individuell abgestimmter Rezepturen für Druckpasten. Die die Gaszutrittsbohrung bedeckende Thermoschock- Schutzschicht unterliegt hingegen größeren Schwankungen hinsichtlich ihrer Dicke und ihrer Porosität und damit ihrer Durchlässigkeit für Sauerstoff, wenn sie mit Verfahren aufgebracht wird, die in einer Massenproduktion wirtschaftlich sinnvoll darstellbar sind (z.B. Tauchen, Sprayen etc.). Überdies ist die Thermoschock-Schutzschicht im Betrieb des Abgassensors besonders exponiert, was ihre Eigenschaften über Lebensdauer nochmals beeinflussen kann.
Diese Schwankungen der Thermoschock-Schutzschicht vermindern die Genauigkeit, mit der mit dem Sensorelement die Sauerstoffkonzentration im Abgas gemessen werden kann.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, dass die Gaszutrittsbohrung zur Thermoschock-Schutzschicht hin eine größere Querschnittsfläche aufweist als zum Hohlraum hin. Die für den Sauerstofftransport (Diffusion, Strömung) zu der zweiten Elektrode relevante Fläche der Thermoschock-Schutzschicht ist im Wesentlichen durch die an sie angrenzende Querschnittsfläche der Gaszutrittsbohrung gegeben. Da diese Fläche erfindungsgemäß groß ist, ist der zugehörige Widerstand (Diffusionswiderstand/ Strömungswiderstand) der Thermoschock-Schutzschicht klein.
Der Gesamt-Widerstand (Gesamt- Diffusionswiderstand/ Gesamt-Strömungswiderstand) zwischen Abgas und zweiter Elektrode setzt sich additiv aus den jeweiligen Widerständen der Thermoschock-Schutzschicht, der Gaszutrittsbohrung und des der zweiten Elektrode vorgelagerten Teils des Hohlraums zusammen. Wie oben bereits erläutert, sind die Widerstände der Thermoschock-Schutzschicht am meisten mit fertigungs- und/oder betriebsbedingten relativen Schwankungen versehen.
Die Verringerung des Widerstands der Thermoschock-Schutzschicht, die mit dem großen Querschnitt der Gaszutrittsbohrung auf der der Thermoschock-Schutzschicht zugewandten Seite einhergeht, verringert somit neben der absoluten Schwankung des Gesamtwiderstands auch die relative Schwankung des Gesamtwiderstands. Durch letzteres ist die Genauigkeit, mit der die Sauerstoffkonzentration im Abgas gemessen werden kann, verbessert.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Gaszutrittsbohrung zur Thermoschock-Schutzschicht hin eine Querschnittsfläche aufweist, die mindestens den 10-fachen (oder mindestens 50-fachen oder sogar mindestens 100-fachen) Wert hat wie ihre Querschnittsfläche zum Hohlraum hin. Ein Durchmesser der Gaszutrittsbohrung zur Thermoschock-Schutzschicht hin kann einen Durchmesser aufweisen, der um einen Mindestfaktor 3 oder 7 oder sogar 10 größer ist als ein Durchmesser der Gaszutrittsbohrung zum Hohlraum hin.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Gaszutrittsbohrung als Stufenbohrung ausgebildet ist, mit einem zum Hohlraum weisenden Abschnitt und einem zu der Thermoschock-Schutzschicht weisenden Abschnitt, wobei der Querschnitt der Stufenbohrung in dem zum Hohlraum weisenden Abschnitt kleiner ist als der Querschnitt der Stufenbohrung in dem zu der Thermoschock-Schutzschicht weisenden Abschnitt. Beispielsweise kann der Querschnitt der Stufenbohrung in dem zum Hohlraum weisenden Abschnitt höchstens 1/10 des Querschnitts der Stufenbohrung in dem zu der Thermoschock-Schutzschicht weisenden Abschnitt betragen, oder höchstens 1/50, oder sogar höchstens 1/100. Analog kann der Durchmesser der Stufenbohrung in dem zum Hohlraum weisenden Abschnitt höchstens 1/3 des Durchmessers der Stufenbohrung in dem zu der Thermoschock-Schutzschicht weisenden Abschnitt betragen, oder höchstens 1/7 oder sogar höchstens 1/10.
Vorteilhafterweise kann die Höhe des zu der Thermoschock-Schutzschicht weisenden Abschnitts der Stufenbohrung gering sein, beispielsweise nicht größer als der Durchmesser der Stufenbohrung in dem zum Hohlraum weisenden Abschnitt, beispielsweise nicht größer als 0,2 mm. Die mechanische Festigkeit des Sensorelements ist dann durch die Einbringung der Stufenbohrung vergleichsweise wenig vermindert. Wenn die die Thermoschock-Schutzschicht im Bereich der Gaszutrittsbohrung nach außen vorgewölbt ist, so ist ihre Stabilität in dem Bereich, in dem sie die Gaszutrittsbohrung bedeckt, erhöht. Insbesondere beugt die Vorwölbung einem Einbrechen der Thermoschock-Schutzschicht in das Innere der Gaszutrittsbohrung vor.
Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung treten im besonderen Maß ein, wenn ausgeschlossen ist, dass ein Material der Thermoschock-Schutzschicht in die Gaszutrittsbohrung eindringt. Um ein Eindringen des Materials der Thermoschock- Schutzschicht in die Gaszutrittsbohrung zu verhindern und um die Thermoschock- Schutzschicht während der Fertigung sowie am fertiggestellten Sensorelement zu stabilisieren, kann es daher vorteilhaft sein, dass zwischen der Gaszutrittsbohrung und der Thermoschock-Schutzschicht eine Brückenschicht angeordnet ist, die sich strukturell von der Thermoschock-Schutzschicht unterscheidet bzw. von dieser unterscheidbar ist.
Unter einer Gaszutrittsbohrung wird grundsätzlich eine Geometrie verstanden, die durch einen Bohrer (z.B. mechanischer Stufenbohrer) herstellbar ist, unabhängig davon, ob sie bei einem konkreten Sensorelement tatsächlich durch Bohren, Fräsen, Senken oder durch ein ähnliches Verfahren eingebracht ist.
Dementsprechend kann ein erfindungsgemäßes Sensorelement durch folgende Schritte hergestellt werden:
- Bedrucken grüner keramischer Folien mit Druckpasten;
- Herstellen eines ungesinterten Stapels durch schichtförmiges Laminieren von mehreren der bedruckten grünen keramischen Folien;
- Einbringen einer Gaszutrittsbohrung in einen Abgas-zugewandten Endbereich des ungesinterten Stapel;
- Separates Drucken einer Brückenschicht auf eine Transferfolie;
- Trocknen der Brückenschicht;
- Transferieren der Brückenschicht von der Transferfolie auf den ungesinterten Stapel, sodass die Brückenschicht die Gaszutrittsbohrung bedeckt;
- Sintern des ungesinterten Stapels zu einem gesinterten Stapel;
- Aufbringen einer Thermoschock-Schutzschicht auf den Abgas-zugewandten Endbereich des Stapels.
Somit resultiert das gesinterte keramische Sensorelement als der gesinterte Stapel, auf dem die Thermoschock-Schutzschicht aufgebracht ist. Diese Transfertechnik ermöglicht es, die Gaszutrittsbohrung im Fertigungsprozess derart zu überbrücken, dass das Material der Thermoschock-Schutzschicht nicht in sie eindringen kann.
Es ist dabei einerseits möglich, zuerst den ungesinterten Stapel zu sintern und nachfolgend die Thermoschock-Schutzschicht auf den Abgas-zugewandten Endbereich des gesinterten Stapels aufzubringen. Alternativ ist es auch möglich, auf den ungesinterten Stapel ein Material aufzubringen, aus dem die Thermoschock- Schutzschicht gebildet wird. In der anschließenden Sinterung geht dann der ungesinterte Stapel in den gesinterten Stapel über und das Material geht in die Thermoschock- Schutzschicht über.
Wird ein Hohlraumbildner vor dem Transferieren der Brückenschicht in die Gaszutrittsbohrung gefüllt, so ist die Brückenschicht zunächst auf dem Hohraumbildner abgestützt und kann nicht in die Gaszutrittsbohrung einsinken. Unter einem Hohlraumbildner wird ein Material verstanden, dass sich bei der Sinterung (also beispielsweise oberhalb von 1100°C) rückstandslos verflüchtigt, also beispielsweise Graphit, Glaskohle, Theobromin oder dergleichen).
Die Erfinder haben weiterhin herausgefunden, dass sich eine Aufwölbung der Brückenschicht und damit der Thermoschock-Schutzschicht gezielt hersteilen lässt. Wird der Gehalt an Lösungsmittel bzw. an Wasser in dem Hohlraum und in der Gaszutrittsbohrung bzw. in dem ungesinterten Stapel zu dem Zeitpunkt, zu dem die Brückenschicht auf den ungesinterten Stapel aufgebracht wird, eher hoch gewählt, so kommt es bei einer nachfolgenden Erwärmung, z.B. bei dem Transfer der Brückenschicht oder zu Beginn der Sinterung, in dem Hohlraum und in der Gaszutrittsbohrung zu einem Anstieg des Dampfdrucks in dem Hohlraum und in der Gaszutrittsbohrung und dadurch zu der Aufwölbung der Brückenschicht bzw. der Thermoschock-Schutzschicht. Eine ungewölbte, also plane Brückenschicht bzw. Thermoschock-Schutzschicht erhält man, indem man den ungesinterten Stapel einer Trocknung bzw. Entbinderung unterzieht, bevor auf ihn die Brückenschicht transferiert wird. Bei einer nachfolgenden Erwärmung, z.B. zu Beginn der Sinterung kommt es dann nicht oder kaum zu einem Anstieg des Dampfdrucks in dem Hohlraum und in der Gaszutrittsbohrung und somit zu keiner Aufwölbung der Brückenschicht bzw. der Thermoschock-Schutzschicht.
Alternativ zu der vorangehend beschriebenen Transfer-Technik kann ein erfindungsgemäßes Sensorelement auch durch eine Druck-Technik hergestellt werden, insbesondere in folgenden Schritten:
- Bedrucken grüner keramischer Folien mit Druckpasten;
- Herstellen eines ungesinterten Stapels durch schichtförmiges Laminieren von mehreren der bedruckten grünen keramischen Folien;
- Einbringen einer Gaszutrittsbohrung in einen Abgas-zugewandten Endbereich des ungesinterten Stapel;
- Einbringen eines Hohlraumbildners in die Gaszutrittsbohrung, insbesondere Füllen der Gaszutrittsbohrung mit einem Hohlraumbildner;
- Überdrucken der Gaszutrittsbohrung mit einer Brückenschicht;
- Sintern des ungesinterten Stapels zu einem gesinterten Stapel;
- Aufbringen einer Thermoschock-Schutzschicht auf den Abgas-zugewandten Endbereich des Stapels.
Somit resultiert ebenfalls das gesinterte keramische Sensorelement als der gesinterte Stapel, auf dem die Thermoschock-Schutzschicht aufgebracht ist. Auch diese Technik ermöglicht es, die Gaszutrittsbohrung im Fertigungsprozess derart zu überbrücken, dass das Material der Thermoschock-Schutzschicht nicht in sie eindringen kann.
Es ist dabei wieder einerseits möglich, zuerst den ungesinterten Stapel zu sintern und nachfolgend die Thermoschock-Schutzschicht auf den Abgas-zugewandten Endbereich des gesinterten Stapels aufzubringen.
Alternativ ist es auch wieder möglich, auf den ungesinterten Stapel ein Material aufzubringen, aus dem die Thermoschock-Schutzschicht gebildet wird. In der anschließenden Sinterung geht dann der ungesinterte Stapel in den gesinterten Stapel über und das Material geht in die Thermoschock-Schutzschicht über.
Das Einbringen des Hohlraumbildners in die Gaszutrittsbohrung, insbesondere das Füllen der Gaszutrittsbohrung mit einem Hohlraumbildner, kann erfolgen, indem der Hohraumbildner von außen in die Gaszutrittsbohrung eingepresst wird. Dabei schließt der Hohlraumbildner vorzugsweise mit der Außenfläche des ungesinterten Stapels plan ab.
Figuren Figur 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Sensorelement
Figuren 2 und 3 zeigen beispielhaft ein erstes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sensorelements. Figuren 4 und 5 zeigen beispielhaft ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sensorelements.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Abgas-zugewandten Endbereich eines erfindungsgemäßen keramischen Sensorelements 10 für einen Abgassensor.
Das Sensorelement 10 ist schichtförmig und länglich ausgebildet, wobei die Schichtrichtung in der Figur 1 in einer Ebene von links nach rechts sowie senkrecht zur Bildebene erstreckt ist. In seinem Inneren weist das Sensorelement 10 einen Hohlraum 30 auf.
Das Sensorelement 10 weist ferner eine elektrochemische Pumpzelle 38 auf. Sie besteht aus einer dem Abgas 100 ausgesetzten, im Beispiel ringförmigen, ersten Elektrode 16, einer in dem Hohlraum 30 angeordneten, im Beispiel ringförmigen, zweiten Elektrode 18 und einem Festelektrolytkörper 14 der die erste Elektrode 16 mit der zweiten Elektrode 18 Sauerstoffionen-Ieitend verbindet.
Konzentrisch mit der ersten Elektrode 16 und der zweiten Elektrode 18 erstreckt sich eine in diesem Beispiel als Sackloch-Stufenbohrung ausgeführte Gaszutrittsbohrung 64 durch den Festelektrolytkörper 38. Von dem Grund der Gaszutrittsbohrung 64 zweigt nach außen eine poröse Diffusionsbarriere 36 ab, an die sich - wiederum nach außen - der ringförmige Hohlraum 30 anschließt, in dem die zweite Elektrode 18 angeordnet ist.
Die Gaszutrittsbohrung 64 ist mit einer porösen Brückenschicht 60 abgedeckt, die sich wie in Figur 1 von links nach rechts dargestellt, beispielsweise über die ganze Breite des Sensorelements 10 erstreckt. Auf der Brückenschicht und in dem in der Figur 1 dargestellten Querschnitt auf allen Seitenflächen des Sensorelements 10 ist eine poröse Thermoschock-Schutzschicht 62 angeordnet. Die Dicke der Thermoschock-Schutzschicht 62 kann beispielsweise größer sein als die Dicke der Brückenschicht 60.
Die Gaszutrittsbohrung 64 ist als Stufenbohrung ausgebildet ist, mit einem zum Hohlraum 30 weisenden Abschnitt 64a (in der Figur 1 unten) und mit einem zu der Thermoschock- Schutzschicht 62 weisenden Abschnitt 64b (in der Figur 1 oben). Der zum Hohlraum 30 weisende Abschnitt 64a weist in diesem Beispiel vor Sinterung (nach Sinterung) einen Durchmesser d von 210pm (168pm) auf. Der zur Thermoschock- Schutzschicht 62 weisende Abschnitt 64b weist in diesem Beispiel einen Durchmesser D von 2100pm (1680pm) auf. Die Höhe h des zum Hohlraum 30 weisenden Abschnitts 64a beträgt in diesem Beispiel 145pm (116 pm).
Die Funktion des Sensorelements 10 besteht darin, dass Abgas 100 und der darin enthaltene molekulare Sauerstoff O2 durch die Thermoschock-Schutzschicht 62 und durch die Brückenschicht 60 mit der Gaszutrittsbohrung 64 und weiterhin über die Diffusionsbarriere 36 mit dem Hohlraum 30 kommuniziert, wie in der Figur 1 mit einem Pfeil gekennzeichnet. Wird nun an die elektrochemische Pumpzelle 38 eine ausreichende Pumpspannung angelegt, so wird der in dem Hohlraum 30 befindliche Sauerstoff stets elektrochemisch durch den Transport von Sauerstoff- Ionen O entfernt. Gemäß dem bestehenden Partialdruckgradienten gelangt (strömt/diffundiert) Sauerstoff aus dem Abgas 100 über die Thermoschock-Schutzschicht 62, die Brückenschicht 60, die Gaszutrittsbohrung 64 und die Diffusionsbarriere 36 in den Hohlraum 30, wo er wiederum elektrochemisch abgepumpt wird.
Der resultierende Pumpstrom ist also proportional zum Sauerstoffpartialdruck im Abgas 100 und umgekehrt proportional zum Widerstand (Strömungs-/Diffusionswiderstand) entlang dem Pfad, auf dem Sauerstoff in den Hohlraum 30 gelangt.
Um den Sauerstoffpartialdruck im Abgas 100 genau messen zu können, ist es erforderlich, dass der Widerstand entlang dem Pfad, auf dem Sauerstoff in den Hohlraum 30 gelangt fertigungs- und alterungsbedingt wenig schwankt. Im Beispiel ist das dadurch realisiert, dass die Diffusionsbarriere 36 und die Gaszutrittsbohrung 64vmit geringen Schwankungen hergestellt und mit geringen Alterungseffekten betrieben werden können. Die Brückenschicht 60 und die Thermoschock-Schutzschicht 62 sind hingegen mit einer vergleichsweise sehr großen wirksamen Querschnittsfläche ausgeführt. Ihr Beitrag zum Widerstand entlang dem Pfad, auf dem Sauerstoff in den Hohlraum 30 gelangt, ist daher relativ zu dem Widerstand der Diffusionsbarriere 36 und dem Widerstand der Gaszutrittsbohrung 64 klein. Selbst wenn die Thermoschock-Schutzschicht 62 fertigungsbedingten Schwankungen und Alterungseffekten unterworfen ist, liefert das daher nur einen kleinen absoluten und relativen Beitrag zu einer Schwankung des Widerstand entlang dem Pfad, auf dem Sauerstoff in den Hohlraum 30 gelangt. Das erfindungsgemäße Sensorelement 10 vermag also über Lebenszeit eine Sauerstoffkonzentration im Abgas 100 präzise zu messen.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Sensorelements 10 erfolgt in einer Weiterbildung der Erfindung derart, dass ein Eindringen des Material der Thermoschock-Schutzschicht 62 in die Gaszutrittsbohrung 64 sicher ausgeschlossen ist.
Die einzelnen Verfahrensschritte gemäß einem ersten Beispiel sind in den Figur 2 und 3 mit Hinblick auf Figur 1 dargestellt.
Im Beispiel werden in einem ersten Verfahrensschritt VI mehrere grüne YSZ- Folien mit Druckpasten bedruckt. Nachfolgend (Verfahrensschritt V2) werden die bedruckten Folien zu einem ungesinterten Stapel schichtförmig laminiert. In den Abgas-100 zugewandten Endbereich des ungesinterten Stapels wird die Gaszutrittsbohrung 64 eingebracht, beispielsweise mit einem mechanischen rotierenden Stufenbohrer (Verfahrensschritt V3).
Die Gaszutrittsbohrung 64 wird (im Verfahrensschritt V4) mit einer einen Hohlraumbildner, z.B. Glaskohle, enthaltenden Paste oder mit UV- Lack gefüllt. Optional kann eine Trocknung des ungesinterten Stapels durchgeführt werden, je nachdem ob am fertigen Sensorelement nach dem Sintern eine vorgewölbte oder eine plane Abdeckung der Gaszutrittsbohrung 64 gewünscht ist.
Parallel hierzu (Verfahrensschritt V5) wird separat eine Brückenschicht 60 auf eine Transferfolie 110 gedruckt. Zum Drucken wird eine Tinte mit einem keramischen und einem organischen Anteil verwendet. Sie enthält einen kurzkettigen Binder und das Lösungsmittel Diethylenglycol, die Brückenschicht 60 erhält auf diese Weise eine gesteigerte Festigkeit und wird transferierbar. Optional kann die Festigkeit der Brückenschicht 60 durch eine Trocknung weiter erhöht werden. Als Transferfolie 110 wird in diesem Beispiel eine Folie verwendet, die unter dem Handelsnamen PACOTHANE® PLUS kommerziell erhältlich ist.
Nachfolgend wird die Brückenschicht 60 von der Transferfolie 110 auf den ungesinterten Stapel so transferiert, dass die Brückenschicht 60 die Gaszutrittsbohrung 64 bedeckt (Verfahrensschritt V6). Der Transfer gelingt beispielsweise bei 80°C und 30 kN/ (200 mm *220mm) in einer beheizten Presse 120. Nach und/oder vor einer Sinterung der Keramik (Verfahrensschritt V7) kann eine Thermoschock-Schutzschicht 62 mit an sich bekannten Methoden (z.B. Tauchen, Sprayen, Laminieren etc.) auf den gesamten Abgas-zugewandten Endbereich des Sensorelements 10 und auf die Brückenschicht 60 aufgebracht werden (Verfahrensschritt V8). Das Vorhandensein der Brückenschicht 60 bewirkt hierbei, dass das Material der Thermoschock-Schutzschicht 62 nicht in die Gaszutrittsbohrung 64 eindringen kann.
Die einzelnen Verfahrensschritte gemäß einem zweiten Beispiel sind in den Figur 4 und 5 mit Hinblick auf Figur 1 dargestellt.
Im Beispiel werden in einem ersten Verfahrensschritt VI mehrere grüne YSZ- Folien mit Druckpasten bedruckt. Nachfolgend (Verfahrensschritt V2) werden die bedruckten Folien zu einem ungesinterten Stapel schichtförmig laminiert. In den Abgas-zugewandten Endbereich des ungesinterten Stapels wird die Gaszutrittsbohrung 64 eingebracht, beispielsweise mit einem mechanischen Stufenbohrer (Verfahrensschritt V3).
Die Gaszutrittsbohrung 64 wird (im Verfahrensschritt V4) mit einer einen Hohlraumbildner 64h, z.B. Glaskohle, enthaltenden Paste oder mit UV-Lack gefüllt. Optional kann die Gaszutrittsbohrung 64 so vollständig gefüllt werden, dass der Hohlraumbildner 64h mit der Außenfläche des ungesinterten Stapels plan abschließt, beispielsweise mittels einer Presse 120
Nachfolgend wird (im Verfahrensschritt V14) die Gaszutrittsbohrung 64 mit einer Brückenschicht 60 überdruckt, beispielsweise mit einer Druckpaste wie sie zur Herstellung poröser Schutzschichten auf Sensorelementen an sich bekannt ist.
Nach und/oder vor einer Sinterung der Keramik (Verfahrensschritt V7) kann eine Thermoschock-Schutzschicht 62 mit an sich bekannten Methoden (z.B. Tauchen, Sprayen, Laminieren etc.) auf den gesamten Abgas-zugewandten Endbereich des Sensorelements 10 und auf die Brückenschicht 60 aufgebracht werden (Verfahrensschritt V8). Das Vorhandensein der Brückenschicht 60 bewirkt hierbei, dass das Material der Thermoschock-Schutzschicht 62 nicht in die Gaszutrittsbohrung 64 eindringen kann.

Claims

Ansprüche
1. Keramisches Sensorelement für einen Abgassensor, wobei das keramische Sensorelement (10) schichtförmig aufgebaut und länglich ausgebildet ist, wobei das keramische Sensorelement (10) in Längsrichtung einen Abgas-zugewandten Endbereich aufweist, wobei das keramische Sensorelement (10) in seinem Inneren einen in Schichtrichtung erstreckten Hohlraum (30) aufweist, wobei das keramische Sensorelement (10) eine elektrochemische Pumpzelle (38) aufweist, die eine erste Elektrode (16) aufweist, die dem Abgas (100) ausgesetzt ist, und die eine zweite Elektrode (18) aufweist, die in dem Hohlraum (30) angeordnet ist, und die einen Festelektrolyten (14) aufweist, der die erste Elektrode (16) mit der zweiten Elektrode (18) verbindet, wobei das keramische Sensorelement (10) in dem Abgas- zugewandten Endbereich eine Gaszutrittsbohrung (64) aufweist, die sich senkrecht zur Schichtrichtung in das keramische Sensorelement (10) hinein erstreckt und den Hohlraum (30) mit dem Abgas (100) verbindet, wobei das keramische Sensorelement (10) in dem Abgas-abgewandten Endbereich eine poröse Thermoschock- Schutzschicht (62) aufweist, die die Gaszutrittsbohrung (64) bedeckt, dadurch gekennzeichnet, das die Gaszutrittsbohrung (64) zur Thermoschock-Schutzschicht (62) hin eine größere Querschnittsfläche aufweist als zum Hohlraum (30) hin.
2. Keramisches Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszutrittsbohrung (64) zur Thermoschock-Schutzschicht (62) hin eine Querschnittsfläche aufweist, die mindestens den 50-fachen Wert hat wie ihre Querschnittsfläche zum Hohlraum (30) hin.
3. Keramisches Sensorelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszutrittsbohrung (64) als Stufenbohrung ausgebildet ist, mit einem zum Hohlraum (30) weisenden Abschnitt (64a) und einem zu der Thermoschock- Schutzschicht (62) weisenden Abschnitt (64b), wobei der Querschnitt der Stufenbohrung in dem zum Hohlraum (30) weisenden Abschnitt (64a) kleiner ist als der Querschnitt der Stufenbohrung in dem zu der Thermoschock-Schutzschicht (62) weisenden Abschnitt (30b).
4. Keramisches Sensorelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus dem Querschnitt der Stufenbohrung in dem zu der Thermoschock- Schutzschicht (62) weisenden Abschnitt (64b) und dem Querschnitt der Stufenbohrung in dem zum Hohlraum (30) weisenden Abschnitt (64a) 50 oder mehr beträgt.
5. Keramisches Sensorelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufenbohrung in dem zum Hohlraum (30) weisenden Abschnitt (64a) einen Durchmesser (d) aufweist, der größer ist als die Höhe (h) des zu der Thermoschock- Schutzschicht (62) weisenden Abschnitts (64b) der Stufenbohrung.
6. Keramisches Sensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoschock Schutzschicht (62) im Bereich der Gaszutrittsbohrung (64) nach außen vorgewölbt ist.
7. Keramisches Sensorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gaszutrittsbohrung (64) und der Thermoschock- Schutzschicht (62) eine Brückenschicht (60) angeordnet ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Sensorelements (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche mittels folgender Schritte:
- Bedrucken grüner keramischer Folien mit Druckpasten;
- Herstellen eines ungesinterten Stapels durch schichtförmiges Laminieren von mehreren der bedruckten grünen keramischen Folien;
- Einbringen einer Gaszutrittsbohrung (64) in einen Abgas-zugewandten Endbereich des ungesinterten Stapel;
- Separates Drucken einer Brückenschicht (60) auf eine Transferfolie (110);
- Transferieren der Brückenschicht (60) von der Transferfolie (110) auf den ungesinterten Stapel, sodass die Brückenschicht (60) die Gaszutrittsbohrung (64) bedeckt;
- Sintern des ungesinterten Stapels zu einem gesinterten Stapel;
- Aufbringen einer Thermoschock-Schutzschicht (62) auf den Abgas-zugewandten Endbereich des gesinterten oder des ungesinterten Stapels.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlraumbildner (64h) vor dem Transferieren der Brückenschicht (60) in die Gaszutrittsbohrung (64) gefüllt wird, sodass der Hohlraumbildner (64h) die Brückenschicht (60) beim Transferieren abstützt.
10. Verfahren nach Anspruch 8, oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass der ungesinterte Stapel vor dem Transferieren der Brückenschicht (60) getrocknet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der ungesinterte Stapel vor dem Sintern eine Feuchte enthält, sodass sich die
Brückenschicht (60) beim Sintern nach außen aufwölbt.
12. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Sensorelements (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mittels folgender Schritte: - Bedrucken grüner keramischer Folien mit Druckpasten;
- Herstellen eines ungesinterten Stapels durch schichtförmiges Laminieren von mehreren der bedruckten grünen keramischen Folien;
- Einbringen einer Gaszutrittsbohrung (64) in einen Abgas-zugewandten Endbereich des ungesinterten Stapel; - Einbringen eines Hohlraumbildners (64h) in die Gaszutrittsbohrung (64), insbesondere Füllen der Gaszutrittsbohrung (64) mit einem Hohlraumbildner (64h);
- Überdrucken der Gaszutrittsbohrung (64) mit einer Brückenschicht (60);
- Sintern des ungesinterten Stapels zu einem gesinterten Stapel;
- Aufbringen einer Thermoschock-Schutzschicht (62) auf den Abgas-zugewandten Endbereich des gesinterten oder ungesinterten Stapels.
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