JP2012013629A - Temperature sensor - Google Patents

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JP2012013629A JP2010152609A JP2010152609A JP2012013629A JP 2012013629 A JP2012013629 A JP 2012013629A JP 2010152609 A JP2010152609 A JP 2010152609A JP 2010152609 A JP2010152609 A JP 2010152609A JP 2012013629 A JP2012013629 A JP 2012013629A
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Yukihiro Nishida
幸寛 西田
Yoshiyuki Fujimura
佳幸 藤村
Manabu Oku
学 奥
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature sensor that has a longer lifetime at high temperature by using a material which has superior oxidation resistance and a small coefficient of thermal expansion.SOLUTION: The temperature sensor is characterized in that at least one or more regions of an element cover, a sheath pin and a signal line are made of Fe-based alloy containing Al. The Fe-based alloy containing the Al contains, by mass%, ≤0.03% C; ≤3% (preferably, ≤0.8%) Si; ≤1.0% Mn; ≤0.04% P; ≤0.01% S; ≤0.5% Ni; 11-21% (preferably, 15-20%) Cr; ≤6% (preferably 1.5 to <3.5%) Al; 0.01-0.5% Cu; 0.01-0.5% Mo; ≤0.03% N; ≤0.1% Nb; 0.005-0.50% Ti; 0.001-0.1% Sn; ≤0.00005% H, ≤0.002% O; and ≤0.01% Pb; and one kind or two or more kinds among 0.01-0.50% V, 0.001-0.1 mass% Y, 0.001-0.1 mass% REM (rare earth element), and 0.001-0.01 mass% Ca as occasion demands, the remainder being Fe and inevitable impurities.

Description

本発明は、自動車のガソリンまたはディーゼルエンジンから排出される500℃以上の高温の排ガス雰囲気で用いられる温度センサに関する。   The present invention relates to a temperature sensor used in a high-temperature exhaust gas atmosphere of 500 ° C. or higher discharged from a gasoline or diesel engine of an automobile.

自動車のガソリンまたはディーゼルエンジンから排出される排ガスの温度測定用センサとして、サーミスタ素子を用いた温度センサがある。従来より、このような温度センサとしては、一対のPt線を設けたサーミスタ素子を覆うように先端側に素子カバーを設けているものが一般的である。
図1にその例を示すが、このセンサは温度を検出するためのサーミスタ素子1と概素子を覆うように先端部に配設された素子カバー2との間にAlを主成分とするフィラー3を充填し、更にサーミスタ素子にPt線6を通じて接続された信号線4と素子カバーを嵌合することによりカバーを固定するシースピン5を有する温度センサである。
There is a temperature sensor using a thermistor element as a sensor for measuring the temperature of exhaust gas discharged from an automobile gasoline or diesel engine. Conventionally, such a temperature sensor is generally provided with an element cover on the tip side so as to cover a thermistor element provided with a pair of Pt wires.
An example is shown in FIG. 1, and this sensor has Al 2 O 3 as a main component between a thermistor element 1 for detecting temperature and an element cover 2 disposed at the tip so as to cover the approximate element. The temperature sensor has a sheath pin 5 for fixing the cover by fitting the element cover with the signal line 4 that is filled with the filler 3 and further connected to the thermistor element through the Pt line 6.

このような構造の温度センサでは、素子カバー,シースピン、信号線の材料として、一般的に、例えばSUS310S等の高クロム・高ニッケル系の耐熱ステンレス鋼(特許文献1)、またはNi基超合金からなる(特許文献2)。   In the temperature sensor having such a structure, the material of the element cover, sheath pin, and signal line is generally made of, for example, high chromium / high nickel heat resistant stainless steel such as SUS310S (Patent Document 1) or Ni-base superalloy. (Patent Document 2).

特開2004−286491号公報JP 2004-286491 A 特開2010−71735号公報JP 2010-71735 A

しかしながら、高温環境下においては、特許文献1に示すようなSUS310S系素子カバーはカバー内面において酸化が進行し、厚い酸化皮膜が形成される。そのため、カバーの肉厚が薄くなったり、破れが発生するという問題や、カバーが変形して損傷するという問題がある。また、特許文献2に示すNi基合金の場合、上記の問題は若干改善するものの依然として残っており、加えて材料費が高価であるという問題が残っていた。   However, under a high temperature environment, the SUS310S element cover as shown in Patent Document 1 is oxidized on the inner surface of the cover, and a thick oxide film is formed. Therefore, there are problems that the thickness of the cover is reduced and tearing occurs, and that the cover is deformed and damaged. Further, in the case of the Ni-based alloy shown in Patent Document 2, the above-mentioned problem is slightly improved, but still remains, and in addition, the problem that the material cost is expensive remains.

また、変形の原因としては酸化のみが原因ではなく、素子カバー内に充填・固着されているアルミナとの熱膨張差も原因のひとつであり、そのために素子が損傷したりPt線が断線したりすることがある。   In addition, the cause of deformation is not only due to oxidation, but also due to the difference in thermal expansion from alumina filled and fixed in the element cover, which causes damage to the element and breaks the Pt line. There are things to do.

本発明は、これらの問題点に対し、従来材よりも耐熱性に優れ熱膨張係数がよりアルミナと近く、かつ安価な材料を用いることで高寿命化とコスト低減を可能にする温度センサを提供する。   To solve these problems, the present invention provides a temperature sensor that has a higher heat resistance than conventional materials, has a thermal expansion coefficient closer to that of alumina, and uses a low-cost material to extend the life and reduce costs. To do.

本発明は、上記課題を解決するために、温度センサに用いる金属材料を以下のようにするものである。
請求項1に記載の発明は、温度を検出するサーミスタ素子と概素子を覆うように先端部に配設された素子カバーとの間にAlを主成分とするフィラーを充填し、更にサーミスタ素子にPt線6を通じて接続された信号線と素子カバーを嵌合することによりカバーを固定するシースピンを有する温度センサであって、素子カバー、シースピン、信号線のうち少なくとも1つ以上の部位が、Alを含有するFe基合金からなることを特徴とする温度センサである。
請求項2に記載に発明は、Alを含有するFe基合金が、質量%でC:0.03%以下,Si:3%以下,Mn:1.0%以下,P:0.04%以下,S:0.01%以下,Ni:0.5%以下,Cr:11〜21%,Al:6%以下,Cu:0.01〜0.5%,Mo:0.01〜0.5%,N:0.03%以下,Nb:0.1%以下,Ti:0.005〜0.50%,Sn:0.001〜0.1%,H:0.00005%以下,O:0.002%以下,Pb:0.01%以下,残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項1記載の温度センサである。
請求項3に記載の発明は、Alを含有するFe基合金が、質量%でCr:15〜20%,Si:0.8%以下,Al:1.5〜3.5%未満であることを特徴とする,請求項1または2に記載の温度センサである。
請求項4に記載の発明は、Alを含有するFe基合金が、V:0.01〜0.50%,Y:0.001〜0.1質量%,REM(希土類元素):0.001〜0.1質量%, Ca:0.001〜0.01質量%を1種または2種以上を含むことを特徴とする、請求項1から3に記載の温度センサである。
請求項5に記載の発明は、ガソリンまたはディーゼルエンジンから排出される500℃以上の高温の排ガス雰囲気で用いられるセンサであることを特徴とする請求項1〜4記載の温度センサである。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a metal material used for a temperature sensor as follows.
According to the first aspect of the present invention, a filler containing Al 2 O 3 as a main component is filled between a thermistor element for detecting temperature and an element cover disposed at the tip so as to cover the approximate element, A temperature sensor having a sheath pin for fixing a cover by fitting a signal line connected to a thermistor element through a Pt line 6 and the element cover, wherein at least one of the element cover, sheath pin, and signal line is at least one part A temperature sensor comprising an Fe-based alloy containing Al.
According to the second aspect of the present invention, the Fe-based alloy containing Al is C: 0.03% or less, Si: 3% or less, Mn: 1.0% or less, P: 0.04% or less in mass%. , S: 0.01% or less, Ni: 0.5% or less, Cr: 11-21%, Al: 6% or less, Cu: 0.01-0.5%, Mo: 0.01-0.5 %, N: 0.03% or less, Nb: 0.1% or less, Ti: 0.005 to 0.50%, Sn: 0.001 to 0.1%, H: 0.00005% or less, O: The temperature sensor according to claim 1, wherein 0.002% or less, Pb: 0.01% or less, and the balance is made of Fe and inevitable impurities.
In the invention according to claim 3, the Fe-based alloy containing Al is Cr: 15-20%, Si: 0.8% or less, Al: less than 1.5-3.5% by mass. It is a temperature sensor of Claim 1 or 2 characterized by these.
In the invention according to claim 4, the Fe-based alloy containing Al is V: 0.01 to 0.50%, Y: 0.001 to 0.1% by mass, REM (rare earth element): 0.001. The temperature sensor according to any one of claims 1 to 3, comprising one or more of ~ 0.1 mass%, Ca: 0.001 to 0.01 mass%.
The invention according to claim 5 is the temperature sensor according to claims 1 to 4, which is a sensor used in a high-temperature exhaust gas atmosphere of 500 ° C. or higher discharged from a gasoline or diesel engine.

上記温度センサにおける素子カバー、シースピン、および/または信号線は、Alを含有するFe基合金という特定の組成を有する材料により構成されることで、耐酸化性と良好な熱膨張特性の二つを併せ持つ。そのため、高温環境下(500℃以上の温度域)において、温度センサの耐熱性を向上することができ、高寿命化が可能となる。   The element cover, sheath pin, and / or signal line in the temperature sensor are made of a material having a specific composition called an Fe-based alloy containing Al, thereby providing two properties, oxidation resistance and good thermal expansion characteristics. Have both. Therefore, the heat resistance of the temperature sensor can be improved under a high temperature environment (temperature range of 500 ° C. or higher), and the lifetime can be increased.

上記素子カバー、シースピン、および/または信号線は、センサ内部に充填・固着されているアルミナと、使用されているFe基項合金との線膨張差が小さいため、高温環境下におけるカバーの変形、フィラー、素子の損傷、および電極線の断線を抑制することができる。   Since the element cover, sheath pin, and / or signal line have a small difference in linear expansion between the alumina filled and fixed inside the sensor and the Fe base alloy used, deformation of the cover in a high temperature environment, Filler, element damage, and disconnection of the electrode wire can be suppressed.

また、上記Fe基合金はAlを含有している。このAlは、高温環境下で合金表面にアルミナの膜を形成し、合金の酸化を著しく抑制する。そのため、材料の寿命が著しく向上するのみでなく、カバーとフィラーとの固着および隙間形成を抑制するため、温度センサの耐久性も著しく向上する。   The Fe-based alloy contains Al. This Al forms an alumina film on the alloy surface in a high temperature environment, and remarkably suppresses oxidation of the alloy. Therefore, not only the life of the material is remarkably improved, but also the durability of the temperature sensor is remarkably improved in order to suppress the adhesion between the cover and the filler and the formation of a gap.

つまり、上記耐酸化性および低熱膨張性を併せ持つことにより、高温環境下で上記フィラー、素子等への熱負荷を大幅に低減し、温度センサの寿命を大幅に向上させることができる。   That is, by having both the oxidation resistance and the low thermal expansion property, it is possible to greatly reduce the thermal load on the filler, element, etc. in a high temperature environment and to greatly improve the life of the temperature sensor.

なお、上記Alを含有するFe基合金は、高温において耐酸化性,低熱膨張性を有するだけでなく、その他の特性も従来の高クロム・高ニッケル系の耐熱ステンレス鋼,Ni基合金と同等のレベルを確保することができ、コスト面についてはむしろこれらの材料よりも安価である。従い、温度センサの製造コスト低減にもつながる。   In addition, the Fe-based alloy containing Al not only has oxidation resistance and low thermal expansion at high temperatures, but also has other characteristics similar to those of conventional high chromium / high nickel heat resistant stainless steels and Ni based alloys. The level can be secured, and the cost is rather cheaper than these materials. Accordingly, the manufacturing cost of the temperature sensor is reduced.

このように、本発明により高寿命でかつ安価な温度センサを提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a temperature sensor that has a long life and is inexpensive.

本発明に係るセンサの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the sensor based on this invention.

本発明の温度センサは、上述したように、温度を検知する素子と、それを覆うように配置された素子カバーとの間にアルミナを主成分とするフィラーを充填してなり、かつ、素子カバー、シースピン、および/または信号線はAlを含有するFe基合金からなる。
そして、上記Alを含有するFe基合金は、Cr:11〜21%(好ましくは15〜20%),Al:6%以下(好ましくは1.5〜3.5%未満)を含む。この場合には、上述の耐酸化性および熱膨張特性の効果を特に良好に発揮することができる。また、上記成分の含有量が上述の範囲を外れる場合には、下記のとおり上記特性を得難くなるおそれがある。
As described above, the temperature sensor of the present invention is formed by filling a filler mainly composed of alumina between an element for detecting temperature and an element cover disposed so as to cover the element, and the element cover. , Sheath pin, and / or signal line are made of an Fe-based alloy containing Al.
The Fe-based alloy containing Al includes Cr: 11 to 21% (preferably 15 to 20%) and Al: 6% or less (preferably less than 1.5 to 3.5%). In this case, the effects of the above-described oxidation resistance and thermal expansion characteristics can be exhibited particularly well. Moreover, when content of the said component remove | deviates from the said range, there exists a possibility that it may become difficult to obtain the said characteristic as follows.

以下に各元素の限定理由を述べる。
H:0.00005質量%以下,かつO:0.002質量%以下
HおよびOは鋼の二次加工性を低下させるため、上記の値を超える量を含有する場合、素子カバー、シースピン、および/または信号線への加工が困難になる。そのため、各々0.00005質量%以下、0.002質量%以下に制限する。
The reasons for limiting each element are described below.
H: 0.00005% by mass or less, and O: 0.002% by mass or less H and O reduce the secondary workability of steel. Therefore, when the content exceeds the above value, the element cover, sheath pin, and / Or processing into signal lines becomes difficult. Therefore, it limits to 0.00005 mass% or less and 0.002 mass% or less, respectively.

C:0.03質量%以下
C含有量が高いと、異常酸化が発生しやすくなる。また、C含有量が高くなると、スラブやホットコイルの靱性が劣化し、製造性が劣化する。したがって、C含有量の上限を0.03%質量以下に限定する。
C: 0.03 mass% or less When the C content is high, abnormal oxidation tends to occur. Moreover, when C content becomes high, the toughness of a slab and a hot coil will deteriorate, and manufacturability will deteriorate. Therefore, the upper limit of the C content is limited to 0.03% by mass or less.

Si:3質量%以下
Siは鋼の靱性および二次加工性を劣化させる元素であるため、Siの含有量を3質量%以下とする。好ましくは0.8質量%未満,更に好ましくは0.5質量%以下である。
Si: 3% by mass or less Since Si is an element that deteriorates the toughness and secondary workability of steel, the Si content is 3% by mass or less. Preferably it is less than 0.8 mass%, More preferably, it is 0.5 mass% or less.

Mn:0.5質量%以下
Mnは、Mn系酸化物を生成して緻密なAl酸化物層の形成を阻害し、耐高温酸化特性に悪影響を及ぼす。したがって、耐高温酸化特性を維持するために、Mnの含有量を0.5%以下に限定する。
Mn: 0.5% by mass or less Mn generates a Mn-based oxide to inhibit the formation of a dense Al oxide layer and adversely affects high-temperature oxidation resistance. Therefore, in order to maintain high temperature oxidation resistance, the Mn content is limited to 0.5% or less.

P:0.04質量%以下
Pは、耐高温酸化性および熱延板の靱性に悪影響を及ぼすので、その含有量を0.04質量%以下に限定する。
P: 0.04% by mass or less P has an adverse effect on high-temperature oxidation resistance and toughness of hot-rolled sheet, so its content is limited to 0.04% by mass or less.

S:0.005質量%以下
Sは、鋼中に不可避的に含まれる成分であり、Al皮膜の形成を著しく阻害する。したがって、S含有量は0.005%以下に限定する。
S: 0.005 mass% or less S is a component inevitably contained in steel, and remarkably inhibits the formation of an Al 2 O 3 film. Therefore, the S content is limited to 0.005% or less.

Ni:0.5質量%以下
Niは、鋼中に不可避的含まれる成分である。微量のNiの添加は、靭性改善に有効であるが、耐酸化性に悪影響を及ぼすことから0.5質量%以下とする。好ましくは0.3質量%以下,さらに好ましくは0.25質量%以下とする。
Ni: 0.5 mass% or less Ni is a component inevitably contained in steel. The addition of a small amount of Ni is effective for improving toughness, but has an adverse effect on oxidation resistance, so is 0.5 mass% or less. Preferably it is 0.3 mass% or less, More preferably, it is 0.25 mass% or less.

Cr:11〜25質量%
Crは、耐高温酸化性を向上させる元素として基本的かつ有効な元素であり、良好な耐高温酸化性を得るためには11%以上の添加が必要である。しかし、過剰の添加はスラブやホットコイルの靱性を劣化させる。したがって、Cr含有量は11〜21質量%に限定する。好ましくは15〜20%,更に好ましくは17〜19.5質量%である。
Cr: 11-25% by mass
Cr is a basic and effective element as an element for improving high-temperature oxidation resistance. In order to obtain good high-temperature oxidation resistance, addition of 11% or more is necessary. However, excessive addition degrades the toughness of slabs and hot coils. Therefore, the Cr content is limited to 11 to 21% by mass. Preferably it is 15-20%, More preferably, it is 17-19.5 mass%.

N:0.03質量%以下
Nは、鋼中のAlと結合してAlNを形成して、異常酸化の起点となる。したがって、耐高温酸化性の向上のため、N含有量は0.03質量%以下に限定する。
N: 0.03 mass% or less N combines with Al in steel to form AlN, and becomes a starting point for abnormal oxidation. Therefore, the N content is limited to 0.03% by mass or less in order to improve high temperature oxidation resistance.

Al:1.5〜6質量%
Alは、Crと同様、耐高温酸化性を得るために最も重要な元素である。しかし、Alを過剰に含有させるとスラブやホットコイルの靱性が劣化するので、添加する場合は上限を6質量%以下に限定する。なお、優れた耐高温酸化性は鋼の表面に形成される緻密なAl酸化物によって得られ、この層を形成させるのに必要なAl含有量は1.5質量%以上である。また、Alが3.5質量%未満でもほぼ十分な耐高温酸化性が得られるため、1.5〜3.5質量%に規定するのが好ましい。さらに、薄肉化または耐酸化性が要求される場合、好ましくは2.5〜3.5質量%未満、さらに好ましくは3.0超〜3.5質量%未満である。
Al: 1.5-6 mass%
Al, like Cr, is the most important element for obtaining high-temperature oxidation resistance. However, when Al is contained excessively, the toughness of the slab and hot coil deteriorates, so when added, the upper limit is limited to 6% by mass or less. Excellent high temperature oxidation resistance is obtained by a dense Al oxide formed on the surface of the steel, and the Al content necessary to form this layer is 1.5% by mass or more. Moreover, even if Al is less than 3.5% by mass, almost sufficient high-temperature oxidation resistance can be obtained. Furthermore, when thickness reduction or oxidation resistance is requested | required, Preferably it is less than 2.5-3.5 mass%, More preferably, it is more than 3.0-3.5 mass%.

Cu:0.01〜0.5質量%,Mo:0.01〜0.5質量%:
これらはいずれも鋼の靭性を向上させる。その効果を十分に発揮させるためには0.01質量%以上の添加を必要とする。一方、過剰な添加は逆に鋼の靭性を低下させるとともに、鋼の硬質化および製造コストの増大につながる。従い、上限を0.5%とする。好ましくは0.01〜0.2質量%である。
Cu: 0.01-0.5 mass%, Mo: 0.01-0.5 mass%:
All of these improve the toughness of the steel. In order to fully exhibit the effect, addition of 0.01% by mass or more is required. On the other hand, excessive addition reduces the toughness of the steel and leads to hardening of the steel and an increase in production costs. Therefore, the upper limit is 0.5%. Preferably it is 0.01-0.2 mass%.

Nb:0.1質量%以下
Nbは鋼の靭性および二次加工性を損なうため極力低減させることが望ましく、少なくとも0.1%以下に低減する必要がある。好ましくは0.02質量%以下,さらに好ましくは0.01質量%未満である。
Nb: 0.1% by mass or less Nb is desirably reduced as much as possible because it impairs the toughness and secondary workability of the steel, and it is necessary to reduce it to at least 0.1% or less. Preferably it is 0.02 mass% or less, More preferably, it is less than 0.01 mass%.

Ti:0.005〜0.50質量%,V:0.01〜0.5質量%
Ti,Vは析出強化により鋼の高温強度を改善させるとともに、溶接性および靱性を向上させる効果がある。本特許ではそれぞれの請求範囲をTi:0.005〜0.50質量%,V:0.01〜0.5質量%とした。なお、Vは必要に応じて添加する。
Ti: 0.005 to 0.50 mass%, V: 0.01 to 0.5 mass%
Ti and V have the effect of improving the high temperature strength of the steel by precipitation strengthening and improving the weldability and toughness. In this patent, the respective claims are defined as Ti: 0.005 to 0.50 mass%, and V: 0.01 to 0.5 mass%. V is added as necessary.

Sn:0.001〜0.1質量%
鋼の耐酸性および酸露点腐食性を改善する元素である。水蒸気と酸素を含む燃焼環境では燃焼時に燃料などに含まれるSおよび燃焼時に発生する水分により、運転停止時もしくは局所的に温度が低下する箇所において酸性の凝縮水が結露することがある。Snを0.001質量%以上含有することで、酸露点腐食性を向上させる。また、Snには快削性および加工性を向上させる効果もある。ただし、0.1質量%以上の添加は鋼の二次加工性および熱間加工性を著しく低下させるため、上限を0.1質量%とした。好ましくは0.001〜0.05質量%である。
Sn: 0.001 to 0.1% by mass
It is an element that improves the acid resistance and acid dew point corrosion resistance of steel. In a combustion environment containing water vapor and oxygen, acidic condensed water may be condensed at the time when the operation is stopped or at a location where the temperature is locally lowered due to S contained in fuel or the like during combustion and moisture generated during combustion. By containing Sn in an amount of 0.001% by mass or more, acid dew point corrosion is improved. Sn also has the effect of improving free-cutting properties and workability. However, the addition of 0.1% by mass or more significantly lowers the secondary workability and hot workability of the steel, so the upper limit was made 0.1% by mass. Preferably it is 0.001-0.05 mass%.

Pb:0.01質量%以下
ステンレス鋼の靭性を低下させる元素であり、0.01%を超えて含有するとその影響が顕著に現れるため0.01%以下に制限する。好ましくは0.005%以下である。
Pb: 0.01% by mass or less Pb is an element that lowers the toughness of stainless steel. If the content exceeds 0.01%, the effect appears remarkably, so the content is limited to 0.01% or less. Preferably it is 0.005% or less.

Y:0.001〜0.1質量%,
REM(希土類元素):0.001〜0.1質量%,
Ca:0.001〜0.01質量%
何れも必要に応じて添加される合金成分であり、酸化皮膜中に固溶し、酸化皮膜を強化する作用を呈する。このような効果は、Y:0.001質量%以上,REM:0.001質量%以上,Ca:0.001質量%以上,Zr:0.03質量%で顕著になる。しかし、0.1質量%を超える過剰量のY,0.1質量%を超える過剰量のREM,0.01質量%を超える過剰量のCaを添加すると、鋼材が過度に硬質化するばかりでなく、製造時に表面疵が生じやすくなり製造コストの上昇を招く。
Y: 0.001 to 0.1% by mass,
REM (rare earth element): 0.001 to 0.1% by mass,
Ca: 0.001 to 0.01% by mass
Any of these is an alloy component that is added as necessary, and exhibits an action of solid-dissolving in the oxide film and strengthening the oxide film. Such an effect becomes remarkable at Y: 0.001 mass% or more, REM: 0.001 mass% or more, Ca: 0.001 mass% or more, and Zr: 0.03 mass%. However, adding an excess amount of Y exceeding 0.1% by mass, an excess amount of REM exceeding 0.1% by mass, and an excess amount of Ca exceeding 0.01% by mass only makes the steel material excessively hardened. In addition, surface flaws are likely to occur during manufacturing, leading to an increase in manufacturing cost.

また、上記温度センサは、500℃以上の使用環境において使用されることが好ましく、950℃以上の使用環境においても、長期に亘り好適に用いることができる。   Moreover, it is preferable that the said temperature sensor is used in a 500 degreeC or more use environment, and can be used suitably over a long period also in a 950 degreeC or more use environment.

(実施例1)
本例は、温度センサに必要な基礎特性を確認したものである。表1に供試材の化学成分値を示す。表1に示す鋼を真空溶解し、熱間圧延を施した後、焼鈍および冷間圧延を繰り返して、板厚1mmまたは0.3mmの板材を作製した。最終焼鈍は大気中で950℃,3分保持し、その後、300℃まで30℃/s以上の速度で冷却させた。断続酸化試験は、0.3mm×15×35mmの大きさの試験片を作製しエメリー紙で最終番手#400で乾式研磨を施した後、炉内加熱1050℃で5分加熱,室温5分冷却の断続酸化試験を大気中で3000サイクル実施した後、試験片の重量を測定した。評価は、測定結果を試験前の重量と比較し、重量変化が−2mg/cm2以上で2mg/cm2以下のものを○、2mg/cm2 を超える重量増または重量減少があったものを×として評価した。線膨張係数の測定は、切削加工により1mm×4mm×20mmの短冊状試験片を作製した後、JISZ2285に従い0℃起点で0〜1000℃間の平均線膨張係数を求めた。平均線膨張係数の値が1.5×10−5/℃以下となったものを○,その値を超えたものを×として評価した。結果を表2に示す。
Example 1
In this example, basic characteristics required for the temperature sensor are confirmed. Table 1 shows the chemical component values of the test materials. The steel shown in Table 1 was melted in vacuum and subjected to hot rolling, and then annealing and cold rolling were repeated to produce a plate material having a plate thickness of 1 mm or 0.3 mm. The final annealing was held in the atmosphere at 950 ° C. for 3 minutes, and then cooled to 300 ° C. at a rate of 30 ° C./s or more. In the intermittent oxidation test, a test piece having a size of 0.3 mm × 15 × 35 mm is prepared and dry-polished with emery paper at the final count # 400, then heated in a furnace at 1050 ° C. for 5 minutes and cooled at room temperature for 5 minutes. After carrying out 3000 cycles of the intermittent oxidation test in the atmosphere, the weight of the test piece was measured. Evaluation measurement results compared with the weight before the test, what weight change ○ those 2 mg / cm 2 or less at -2mg / cm 2 or more, there is weight gain or weight loss greater than 2 mg / cm 2 It evaluated as x. The linear expansion coefficient was measured by preparing a 1 mm × 4 mm × 20 mm strip test piece by cutting, and then obtaining an average linear expansion coefficient between 0 ° C. and 1000 ° C. at 0 ° C. starting point according to JISZ2285. The average linear expansion coefficient was evaluated as “◯” when the average linear expansion coefficient was 1.5 × 10 −5 / ° C. or less, and “×” when the average linear expansion coefficient was exceeded. The results are shown in Table 2.

Figure 2012013629
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Figure 2012013629
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表2に示すとおり、本発明範囲に含まれる鋼(No.1〜10)は耐酸化性に優れ,線膨張係数も小さかった。一方で、SUS304,SUS310S(No.12),NCF601(No.13)はいずれも耐酸化性が不十分であり、かつ線膨張係数についても良好な値を示さなかった(なお、フィラー材で使用されるアルミナの0〜1000℃間の平均線膨張係数は0.8〜0.9×10−5/℃程度である)。 As shown in Table 2, steels (Nos. 1 to 10) included in the scope of the present invention were excellent in oxidation resistance and had a small coefficient of linear expansion. On the other hand, all of SUS304, SUS310S (No. 12), and NCF601 (No. 13) have insufficient oxidation resistance and did not show a good value for the linear expansion coefficient. The average coefficient of linear expansion between 0 and 1000 ° C. of the alumina is about 0.8 to 0.9 × 10 −5 / ° C.).

(実施例2)
図1に示すような形状の温度センサを作製した。素子カバー(板厚0.5mm),シースピン(直径2.3mm,管厚0.3mm),信号線(平均直径0.35mm)はいずれも表1のNo.3の鋼を素材として作製した。その際、素子と素子カバーとの間にはアルミナを主成分とするフィラーを、またシースピンと信号線との間にはマグネシアを主成分とするフィラーをそれぞれ充填させ、素子カバーとシースピンは先端部の外周を全周溶接させた。
なお、上述した各部の材料は一例であって、本発明はこれに限られるものではない。
(Example 2)
A temperature sensor having a shape as shown in FIG. 1 was produced. The element cover (plate thickness 0.5 mm), sheath pin (diameter 2.3 mm, tube thickness 0.3 mm), and signal line (average diameter 0.35 mm) are all No. 1 in Table 1. 3 steel was produced as a raw material. At that time, a filler mainly composed of alumina is filled between the element and the element cover, and a filler mainly composed of magnesia is filled between the sheath pin and the signal line. The outer periphery was welded all around.
In addition, the material of each part mentioned above is an example, Comprising: This invention is not limited to this.

このように作製した温度センサを用い、実施例1の条件で3000サイクルの断続酸化試験を行った。試験終了後にこのセンサを用い、1050℃均熱設定した電気炉均熱帯内の温度を測定したところ、1049〜1052℃の範囲の値を示し、性能劣化は認められなかった。また、試験後の素子カバーおよびシースピンの直径を試験前と比較したが、試験前後での値の差異は2%以内と良好であった。   Using the temperature sensor thus produced, an intermittent oxidation test of 3000 cycles was performed under the conditions of Example 1. When the temperature in the electric furnace soaking zone set at 1050 ° C. was measured using this sensor after the test was completed, it showed a value in the range of 1049-1052 ° C., and no performance degradation was observed. Further, the diameters of the element cover and the sheath pin after the test were compared with those before the test, and the difference between the values before and after the test was good within 2%.

本発明に係る温度センサは耐熱性および耐久性に優れており、自動車のガソリンまたはディーゼルエンジンの排ガス温度の測定用として特に適している。   The temperature sensor according to the present invention is excellent in heat resistance and durability, and is particularly suitable for measuring the exhaust gas temperature of automobile gasoline or diesel engines.

1 サーミスタ素子
2 素子カバー
3 フィラー
4 信号線
5 シースピン
6 Pt線
1 Thermistor element 2 Element cover 3 Filler 4 Signal line 5 Seaspin 6 Pt line

Claims (5)

温度を検出するサーミスタ素子と概素子を覆うように先端部に配設された素子カバーとの間にAlを主成分とするフィラーを充填し、更にサーミスタ素子にPt線を通じて接続された信号線と素子カバーを嵌合することによりカバーを固定するシースピンを有する温度センサであって、素子カバー、シースピン、信号線のうち少なくとも1つ以上の部位が、Alを含有するFe基合金からなることを特徴とする温度センサ。 A filler mainly composed of Al 2 O 3 was filled between the thermistor element for detecting the temperature and the element cover disposed at the tip so as to cover the approximate element, and further connected to the thermistor element through the Pt line. A temperature sensor having a sheath pin for fixing a cover by fitting a signal line and an element cover, wherein at least one of the element cover, sheath pin, and signal line is made of an Fe-based alloy containing Al. A temperature sensor characterized by that. Alを含有するFe基合金が、質量%でC:0.03%以下,Si:3%以下,Mn:1.0%以下,P:0.04%以下,S:0.01%以下,Ni:0.5%以下,Cr:11〜21%,Al:6%以下,Cu:0.01〜0.5%,Mo:0.01〜0.5%,N:0.03%以下,Nb:0.1%以下,Ti:0.005〜0.50%,Sn:0.001〜0.1%,H:0.00005%以下,O:0.002%以下,Pb:0.01%以下,残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項1記載の温度センサ。   Fe-based alloy containing Al is, in mass%, C: 0.03% or less, Si: 3% or less, Mn: 1.0% or less, P: 0.04% or less, S: 0.01% or less, Ni: 0.5% or less, Cr: 11-21%, Al: 6% or less, Cu: 0.01-0.5%, Mo: 0.01-0.5%, N: 0.03% or less , Nb: 0.1% or less, Ti: 0.005 to 0.50%, Sn: 0.001 to 0.1%, H: 0.00005% or less, O: 0.002% or less, Pb: 0 The temperature sensor according to claim 1, wherein the temperature sensor is 0.01% or less, and the balance is Fe and inevitable impurities. Alを含有するFe基合金が、質量%でCr:15〜20%,Si:0.8%以下,Al:1.5〜3.5%未満であることを特徴とする,請求項1または2に記載の温度センサ。   The Fe-based alloy containing Al is Cr: 15 to 20%, Si: 0.8% or less, and Al: 1.5 to less than 3.5% by mass%, or 2. The temperature sensor according to 2. Alを含有するFe基合金が、V:0.01〜0.50%,Y:0.001〜0.1質量%,REM(希土類元素):0.001〜0.1質量%, Ca:0.001〜0.01質量%を1種または2種以上を含むことを特徴とする、請求項1から3に記載の温度センサ。   Fe-based alloy containing Al is V: 0.01 to 0.50%, Y: 0.001 to 0.1% by mass, REM (rare earth element): 0.001 to 0.1% by mass, Ca: The temperature sensor according to claim 1, wherein 0.001 to 0.01% by mass is contained in one kind or two or more kinds. ガソリンまたはディーゼルエンジンから排出される500℃以上の高温の排ガス雰囲気で用いられるセンサであることを特徴とする請求項1〜4記載の温度センサ。   The temperature sensor according to claim 1, wherein the temperature sensor is used in an exhaust gas atmosphere having a high temperature of 500 ° C. or higher discharged from a gasoline or diesel engine.
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