JP3020689B2 - 酸素センサ素子の製造方法 - Google Patents
酸素センサ素子の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸素センサ素子の製造
方法に関するものであり、特に、酸素イオン伝導性固体
電解質からなる本体に配設され、主として白金族金属と
セラミックス成分とから構成されたサーメット電極を具
える酸素センサ素子の製造方法に関するものである。
方法に関するものであり、特に、酸素イオン伝導性固体
電解質からなる本体に配設され、主として白金族金属と
セラミックス成分とから構成されたサーメット電極を具
える酸素センサ素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸素センサ素子としては、酸素イ
オン伝導性固体電解質からなる本体に１対の電極を設け
たものが広く用いられている。この酸素センサ素子に
は、白金族金属が電極材料として用いられており、酸素
イオン伝導性固体電解質の上に無電解メッキ、スパッタ
リング等で薄膜タイプの白金族金属からなる電極を形成
して素子を製造していた。しかしながら、このようにし
て形成した電極は、長時間使用することにより、被測定
ガスにさらされる測定電極が焼結したり、あるいはカー
ボンの析出等により測定電極が固体電解質から剥離した
り、また測定電極自体が細粒化してしまうといった不具
合があった。
オン伝導性固体電解質からなる本体に１対の電極を設け
たものが広く用いられている。この酸素センサ素子に
は、白金族金属が電極材料として用いられており、酸素
イオン伝導性固体電解質の上に無電解メッキ、スパッタ
リング等で薄膜タイプの白金族金属からなる電極を形成
して素子を製造していた。しかしながら、このようにし
て形成した電極は、長時間使用することにより、被測定
ガスにさらされる測定電極が焼結したり、あるいはカー
ボンの析出等により測定電極が固体電解質から剥離した
り、また測定電極自体が細粒化してしまうといった不具
合があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記問題点に鑑みて、
固体電解質と白金電極の付着力を向上させるため、ま
た、白金電極の焼結を防止するために、白金とセラミッ
クスとで構成された耐久性の高いサーメット電極が用い
られるようになった。しかし、このサーメット電極は固
体電解質に高温で焼き付けて作るため、白金の触媒活性
が低下してしまい、素子温度の低い使用条件下では十分
に作用しないという欠点がある。このような触媒活性の
低いサーメット電極を具える酸素センサをエンジンの排
ガス中で長時間使用すると、サーメット電極の触媒活性
が徐々に高くなってしまうため、このような酸素センサ
を用いてエンジンの空燃比の制御を行う場合、空燃比制
御点が変化してしまうという問題が生じる。
固体電解質と白金電極の付着力を向上させるため、ま
た、白金電極の焼結を防止するために、白金とセラミッ
クスとで構成された耐久性の高いサーメット電極が用い
られるようになった。しかし、このサーメット電極は固
体電解質に高温で焼き付けて作るため、白金の触媒活性
が低下してしまい、素子温度の低い使用条件下では十分
に作用しないという欠点がある。このような触媒活性の
低いサーメット電極を具える酸素センサをエンジンの排
ガス中で長時間使用すると、サーメット電極の触媒活性
が徐々に高くなってしまうため、このような酸素センサ
を用いてエンジンの空燃比の制御を行う場合、空燃比制
御点が変化してしまうという問題が生じる。
【０００４】この問題を解決するため、酸素センサ素子
を加熱するためのヒータを具えた自己加熱型の酸素セン
サが考案されている。しかしながら、このような自己加
熱型の酸素センサでも、エンジンの始動時、あるいはア
イドリング時などの排ガス温度が低い条件下では排気ガ
スによって素子の表面が冷却されてしまい、十分な効果
を得ることができなかった。
を加熱するためのヒータを具えた自己加熱型の酸素セン
サが考案されている。しかしながら、このような自己加
熱型の酸素センサでも、エンジンの始動時、あるいはア
イドリング時などの排ガス温度が低い条件下では排気ガ
スによって素子の表面が冷却されてしまい、十分な効果
を得ることができなかった。
【０００５】近年は、排ガス規制の強化もあって、エン
ジンの始動時、及びアイドリング時等の排気ガスの温度
が低い状態においても十分に作動する酸素センサの開発
が求められている。本発明は、このような要求に応じ
て、素子温度が低い条件下でも十分に作動する酸素セン
サを提供することを目的とするものである。
ジンの始動時、及びアイドリング時等の排気ガスの温度
が低い状態においても十分に作動する酸素センサの開発
が求められている。本発明は、このような要求に応じ
て、素子温度が低い条件下でも十分に作動する酸素セン
サを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の酸素センサ素子の製造方法は、酸素イオン
伝導性固体電解質からなる本体に配設され、主として白
金族金属とセラミックス成分とから構成されたサーメッ
ト電極を具える酸素センサ素子の製造方法において、前
記サーメット電極に電解液中で電解処理を行うことを特
徴とするものである。
に、本発明の酸素センサ素子の製造方法は、酸素イオン
伝導性固体電解質からなる本体に配設され、主として白
金族金属とセラミックス成分とから構成されたサーメッ
ト電極を具える酸素センサ素子の製造方法において、前
記サーメット電極に電解液中で電解処理を行うことを特
徴とするものである。
【０００７】なお、本発明の酸素センサ素子の製造方法
は、好ましくは前記サーメット電極に電解処理を行う前
に、前記サーメット電極をＨＦ溶液あるいはＨＢＦ4 溶
液中で洗浄することを特徴とするものである。
は、好ましくは前記サーメット電極に電解処理を行う前
に、前記サーメット電極をＨＦ溶液あるいはＨＢＦ4 溶
液中で洗浄することを特徴とするものである。
【０００８】さらに、本発明の酸素センサ素子の製造方
法は、好ましくは前記サーメット電極に電解処理を行っ
た後に、前記サーメット電極にＺｒＯＣｌ2等の固体電
解質成分を含浸させ、焼付処理を行うことを特徴とする
ものである。
法は、好ましくは前記サーメット電極に電解処理を行っ
た後に、前記サーメット電極にＺｒＯＣｌ2等の固体電
解質成分を含浸させ、焼付処理を行うことを特徴とする
ものである。
【０００９】
【作用】上述のとおり、本発明では、酸素イオン伝導性
固体電解質からなる本体に高温で焼き付けられて触媒活
性が低下したサーメット電極に電解処理を施すようにし
ているため、サーメット電極中の白金の表面が粗化さ
れ、白金表面積の増大を図ることができる。このため、
サーメット電極が有している耐久性を失う事なく、電極
の活性を高めることができる。したがって、本発明の製
造方法によれば、耐久性が高く、低温活性を具えた経時
変化の小さい酸素センサ素子を提供することができる。
固体電解質からなる本体に高温で焼き付けられて触媒活
性が低下したサーメット電極に電解処理を施すようにし
ているため、サーメット電極中の白金の表面が粗化さ
れ、白金表面積の増大を図ることができる。このため、
サーメット電極が有している耐久性を失う事なく、電極
の活性を高めることができる。したがって、本発明の製
造方法によれば、耐久性が高く、低温活性を具えた経時
変化の小さい酸素センサ素子を提供することができる。
【００１０】本発明の電解処理に用いる電解液として
は、ＨＣｌ、ＨＣｌＯ4 、Ｈ3 ＰＯ4 ，Ｈ2 ＳＯ4 ，Ｈ
ＮＯ3 ，王水、ＮＨ4 Ｃｌ，ＮＨ4 Ｃｌ＋ＮＨ4 ＯＨ，
ＨＮ4 Ｆ，Ｋ2 ＣＯ3 ＋ＫＣＮ等が考えられるが、不純
物の残留等の問題を考慮すると、ＨＣｌ，ＨＣｌＯ4 を
使用することが好ましい。
は、ＨＣｌ、ＨＣｌＯ4 、Ｈ3 ＰＯ4 ，Ｈ2 ＳＯ4 ，Ｈ
ＮＯ3 ，王水、ＮＨ4 Ｃｌ，ＮＨ4 Ｃｌ＋ＮＨ4 ＯＨ，
ＨＮ4 Ｆ，Ｋ2 ＣＯ3 ＋ＫＣＮ等が考えられるが、不純
物の残留等の問題を考慮すると、ＨＣｌ，ＨＣｌＯ4 を
使用することが好ましい。
【００１１】電解処理の条件は、電解液温度２５〜８５
℃、電流密度は０．００１〜５００Ａ／ｄｍ2 の範囲が
好ましい。また、電流密度は０．０１〜５０Ａ／ｄｍ2
の範囲がより好ましい。電解処理の度合は、電流密度と
処理時間を変化させて制御するようにする。
℃、電流密度は０．００１〜５００Ａ／ｄｍ2 の範囲が
好ましい。また、電流密度は０．０１〜５０Ａ／ｄｍ2
の範囲がより好ましい。電解処理の度合は、電流密度と
処理時間を変化させて制御するようにする。
【００１２】電解処理の方法としては、後に実施例の説
明で詳述するように、通常は、上述した電解液中で、酸
素センサ素子のサーメット電極を陽極として電解エッチ
ングあるいは、電解研磨を行うようにする。ただし、サ
ーメット電極に加える電流を交互に反転させるようにす
るか、もしくはパルス状に制御するようにしても良い。
明で詳述するように、通常は、上述した電解液中で、酸
素センサ素子のサーメット電極を陽極として電解エッチ
ングあるいは、電解研磨を行うようにする。ただし、サ
ーメット電極に加える電流を交互に反転させるようにす
るか、もしくはパルス状に制御するようにしても良い。
【００１３】好ましくは、電解エッチングあるいは電解
研磨を行う前にサーメット電極をＨＦ溶液、あるいはＨ
ＢＦ4 溶液中で洗浄するのが良い。このような前処理を
行うことによって、サーメット電極表面に存在するガラ
ス成分が除去されて、電解エッチングあるいは電解研磨
されるサーメット電極の白金面積が一層増加し、より効
果的にサーメット電極の触媒活性を高めることができ
る。
研磨を行う前にサーメット電極をＨＦ溶液、あるいはＨ
ＢＦ4 溶液中で洗浄するのが良い。このような前処理を
行うことによって、サーメット電極表面に存在するガラ
ス成分が除去されて、電解エッチングあるいは電解研磨
されるサーメット電極の白金面積が一層増加し、より効
果的にサーメット電極の触媒活性を高めることができ
る。
【００１４】また、電解エッチングあるいは電解研磨を
施した後に、サーメット電極にＺｒＯＣｌ2 等を含浸さ
せたのち、焼き付けを行うようにするのが好ましい。こ
のように後処理を行うことによって、白金、ZrO2、気相
の三相点が増加し、基準電極側からのＯ2 のくみ出しが
スムーズに行われる。したがって、センサ出力の安定化
を図ることができ、かつ、応答性の良いセンサを提供す
ることができる。
施した後に、サーメット電極にＺｒＯＣｌ2 等を含浸さ
せたのち、焼き付けを行うようにするのが好ましい。こ
のように後処理を行うことによって、白金、ZrO2、気相
の三相点が増加し、基準電極側からのＯ2 のくみ出しが
スムーズに行われる。したがって、センサ出力の安定化
を図ることができ、かつ、応答性の良いセンサを提供す
ることができる。
【００１５】
【実施例】図１は、本発明の製造方法を適用して製造し
た酸素センサ素子の一例を示す断面図である。図１から
明らかな通り、酸素センサ素子は、固体電解質からなる
本体１の上に測定電極２を設けるとともに、本体１内の
測定電極２に対向する位置に基準電極３を設け、基準電
極３の反対側の面には、基準ガス導入孔４を形成し、更
に、本体１を介して内部にヒータ５を挟んだ絶縁層６を
配設する。測定電極２の上には多孔質セラミックからな
る保護層７を設け、これらを一体焼成して作成する。
尚、保護層７は、本体１、電極２、３、ヒータ５を具え
る絶縁層６を一体焼成した後、例えばプラズマ溶射で形
成するようにするようにしても良い。また、この場合、
後述する電解処理を行った後に保護層７を形成するよう
にしても良い。
た酸素センサ素子の一例を示す断面図である。図１から
明らかな通り、酸素センサ素子は、固体電解質からなる
本体１の上に測定電極２を設けるとともに、本体１内の
測定電極２に対向する位置に基準電極３を設け、基準電
極３の反対側の面には、基準ガス導入孔４を形成し、更
に、本体１を介して内部にヒータ５を挟んだ絶縁層６を
配設する。測定電極２の上には多孔質セラミックからな
る保護層７を設け、これらを一体焼成して作成する。
尚、保護層７は、本体１、電極２、３、ヒータ５を具え
る絶縁層６を一体焼成した後、例えばプラズマ溶射で形
成するようにするようにしても良い。また、この場合、
後述する電解処理を行った後に保護層７を形成するよう
にしても良い。
【００１６】本体１は、４ｍｏｌ％Ｙ2 Ｏ3 −９６ｍｏ
ｌ％ＺｒＯ2 の原料に対して、焼結助剤として１．２ｗ
ｔ％のＡｌ2 Ｏ3 、及び０．９ｗｔ％のＳｉＯ2 を加え
てできた固体電解質であるＺｒＯ2 磁器でできている。
測定電極２及び基準電極３は、上記の組成の固体電解質
を１５ｗｔ％とＰｔを８５ｗｔ％の割合で混合した物質
からなり、酸素センサ素子の閉塞先端部から９ｍｍの位
置まで部分的に塗布されている。基準ガス導入孔４を介
して空気が導かれ、ここに導かれた空気と基準電極３と
が接触するようになっている。
ｌ％ＺｒＯ2 の原料に対して、焼結助剤として１．２ｗ
ｔ％のＡｌ2 Ｏ3 、及び０．９ｗｔ％のＳｉＯ2 を加え
てできた固体電解質であるＺｒＯ2 磁器でできている。
測定電極２及び基準電極３は、上記の組成の固体電解質
を１５ｗｔ％とＰｔを８５ｗｔ％の割合で混合した物質
からなり、酸素センサ素子の閉塞先端部から９ｍｍの位
置まで部分的に塗布されている。基準ガス導入孔４を介
して空気が導かれ、ここに導かれた空気と基準電極３と
が接触するようになっている。
【００１７】図２は、このようにして製造した酸素セン
サ素子に電解処理を施すための装置の一例を示す図であ
る。電解液槽１０内に１０ｗｔ％のＨＣｌ水溶液を満た
し、電解液槽１０の下方に設けたヒータ１１でこれを加
熱して、液温を６０℃に保つ。この電解液槽１０内に、
定電流装置１２のマイナス電極に接続した陰極１３及び
プラス電極に接続した酸素センサ素子１４を浸漬させ、
電解液槽１０の底部に設けたマグネチックスタラ１５で
水溶液を攪拌する。後述の表１に示すとおり、６つのサ
ンプル（実験例１〜６）について、電流密度をそれぞれ
０．０００１Ａ／ｄｍ2 、０．０１Ａ／ｄｍ2 、０．１
Ａ／ｄｍ2 、５０Ａ／ｄｍ2 、５００Ａ／ｄｍ2 、７０
０Ａ／ｄｍ2 に変化させて電解処理を行った。処理時間
は各サンプル共に１０分間とした。比較例として、上述
のＨＣｌ水溶液中に、電流を流す事なく１０分間浸漬さ
せただけの酸素センサ素子（比較例１）、及び電解処理
を施していない未処理品（比較例２）とを用意した。
サ素子に電解処理を施すための装置の一例を示す図であ
る。電解液槽１０内に１０ｗｔ％のＨＣｌ水溶液を満た
し、電解液槽１０の下方に設けたヒータ１１でこれを加
熱して、液温を６０℃に保つ。この電解液槽１０内に、
定電流装置１２のマイナス電極に接続した陰極１３及び
プラス電極に接続した酸素センサ素子１４を浸漬させ、
電解液槽１０の底部に設けたマグネチックスタラ１５で
水溶液を攪拌する。後述の表１に示すとおり、６つのサ
ンプル（実験例１〜６）について、電流密度をそれぞれ
０．０００１Ａ／ｄｍ2 、０．０１Ａ／ｄｍ2 、０．１
Ａ／ｄｍ2 、５０Ａ／ｄｍ2 、５００Ａ／ｄｍ2 、７０
０Ａ／ｄｍ2 に変化させて電解処理を行った。処理時間
は各サンプル共に１０分間とした。比較例として、上述
のＨＣｌ水溶液中に、電流を流す事なく１０分間浸漬さ
せただけの酸素センサ素子（比較例１）、及び電解処理
を施していない未処理品（比較例２）とを用意した。
【００１８】このようにして電解処理を施した酸素セン
サ素子を、イオン交換水で洗浄した後、１２０℃の温度
で２時間乾燥させ、酸素センサに組み立てた。この酸素
センサを、Ｃ3 Ｈ8 ５６０ｃｃ／ｍｉｎ、エア１４．２
５ｌ／ｍｉｎ、λ＝１．０６５の燃焼ガスにＣ０５４ｃ
ｃ／ｍｉｎを添加してλ＝１．０５９となったガス温２
５０℃の非平衡ガス中で、酸素センサ素子温度を３５０
℃に保ってセンサ出力を測定して特性評価を行った。比
較例１及び２についても、同様にモデルガス中にセット
して素子温度３５０℃におけるセンサ出力を測定した。
表１にこの結果を示す。また、図３に各サンプルについ
てのセンサ出力をグラフにして表す。
サ素子を、イオン交換水で洗浄した後、１２０℃の温度
で２時間乾燥させ、酸素センサに組み立てた。この酸素
センサを、Ｃ3 Ｈ8 ５６０ｃｃ／ｍｉｎ、エア１４．２
５ｌ／ｍｉｎ、λ＝１．０６５の燃焼ガスにＣ０５４ｃ
ｃ／ｍｉｎを添加してλ＝１．０５９となったガス温２
５０℃の非平衡ガス中で、酸素センサ素子温度を３５０
℃に保ってセンサ出力を測定して特性評価を行った。比
較例１及び２についても、同様にモデルガス中にセット
して素子温度３５０℃におけるセンサ出力を測定した。
表１にこの結果を示す。また、図３に各サンプルについ
てのセンサ出力をグラフにして表す。
【００１９】表１及び図３から明らかな通り、比較例１
及び比較例２に比べて、電解処理を施した酸素センサ素
子の内実験例２〜６については、理論値の４０ｍＶに近
い出力を示している。ただし、実験例６の、７００Ａ／
ｄｍ2 の電流を流して電解処理を行った素子について
は、センサ出力が安定せず、測定不能であった。この結
果、電解処理を行った酸素センサ素子については、行わ
ないものよりも、センサ出力が理論値に近くなることが
分かった。また、電解処理で与える電流の電流密度が小
さいほどセンサ出力が理論値に近くなることが分かっ
た。ただし、実験例１については未処理品に近い値がで
ており、電流密度が小さすぎる場合は１０分間の処理で
は効果が得られず生産性が低下することがわかった。
及び比較例２に比べて、電解処理を施した酸素センサ素
子の内実験例２〜６については、理論値の４０ｍＶに近
い出力を示している。ただし、実験例６の、７００Ａ／
ｄｍ2 の電流を流して電解処理を行った素子について
は、センサ出力が安定せず、測定不能であった。この結
果、電解処理を行った酸素センサ素子については、行わ
ないものよりも、センサ出力が理論値に近くなることが
分かった。また、電解処理で与える電流の電流密度が小
さいほどセンサ出力が理論値に近くなることが分かっ
た。ただし、実験例１については未処理品に近い値がで
ており、電流密度が小さすぎる場合は１０分間の処理で
は効果が得られず生産性が低下することがわかった。
【００２０】
【表１】
【００２１】次いで、電解処理を行った実験例１〜５の
酸素センサ素子及び比較例１及び２の酸素センサ素子に
ついて、それぞれを酸素センサに組み立てて、１．５ｌ
ＥＦＩエンジンに取り付けて、これらのセンサのλコ
ントロールポイントを測定した。素子温度は３５０℃に
保つようにした。この結果を表１に示す。また、各サン
プルについてのλコントロールポイントの値を図４にグ
ラフで示す。表１及び図４に示すグラフから明らかなよ
うに、電解処理を行った酸素センサ素子は、比較例１及
び２の酸素センサ素子よりも、理論空燃比（λ＝１．０
０）に近いλ値を示した。
酸素センサ素子及び比較例１及び２の酸素センサ素子に
ついて、それぞれを酸素センサに組み立てて、１．５ｌ
ＥＦＩエンジンに取り付けて、これらのセンサのλコ
ントロールポイントを測定した。素子温度は３５０℃に
保つようにした。この結果を表１に示す。また、各サン
プルについてのλコントロールポイントの値を図４にグ
ラフで示す。表１及び図４に示すグラフから明らかなよ
うに、電解処理を行った酸素センサ素子は、比較例１及
び２の酸素センサ素子よりも、理論空燃比（λ＝１．０
０）に近いλ値を示した。
【００２２】更に、実験例２に用いた条件の下で、酸素
センサ素子を１００本製造し、素子の閉塞先端部から１
２ｍｍの位置で切断したものを、反応炉に入れて昇温
し、反応炉の中へＣＯを含むガスを流し込んで、反応炉
から流出するガス成分をガスクロマトグラフィを用いて
分析して、ＣＯ浄化率が１００％に到達したときの温度
を調べた。反応炉へ流し込むガスの組成は、ＣＯ：１
％，Ｏ2 ：１％，Ｈｅ：９８％とし、流量は１００ｍｌ
／ｍｉｎとした。検出器には、ＴＣＤを用いた。同様の
条件で、電解処理を施していない未処理品（比較例２）
を１００本製造し、同様の実験を行った。この結果を表
１に示す。また、この実験における炉内温度とＣＯ浄化
率との関係を図５にグラフで示す。
センサ素子を１００本製造し、素子の閉塞先端部から１
２ｍｍの位置で切断したものを、反応炉に入れて昇温
し、反応炉の中へＣＯを含むガスを流し込んで、反応炉
から流出するガス成分をガスクロマトグラフィを用いて
分析して、ＣＯ浄化率が１００％に到達したときの温度
を調べた。反応炉へ流し込むガスの組成は、ＣＯ：１
％，Ｏ2 ：１％，Ｈｅ：９８％とし、流量は１００ｍｌ
／ｍｉｎとした。検出器には、ＴＣＤを用いた。同様の
条件で、電解処理を施していない未処理品（比較例２）
を１００本製造し、同様の実験を行った。この結果を表
１に示す。また、この実験における炉内温度とＣＯ浄化
率との関係を図５にグラフで示す。
【００２３】図５に示すグラフから明らかなように、電
解処理を施したサンプル（実験例２）については、ＣＯ
浄化率１００％に達する温度が、未処理品（比較例２）
のそれに比較して約３０℃だけ低温側にシフトおり、電
解処理を施した酸素センサ素子のサーメット電極中の白
金の触媒としての低温活性が高められていることがわか
る。
解処理を施したサンプル（実験例２）については、ＣＯ
浄化率１００％に達する温度が、未処理品（比較例２）
のそれに比較して約３０℃だけ低温側にシフトおり、電
解処理を施した酸素センサ素子のサーメット電極中の白
金の触媒としての低温活性が高められていることがわか
る。
【００２４】次に、図１に示す構造をもつ酸素センサ素
子に、前処理として、２．５ｗｔ％、３０℃のＨＦ水溶
液中で、１０分間エッチング行い、イオン交換水で洗浄
して、１２０℃の温度で２時間乾燥させた。この後、こ
の酸素センサ素子に実験例４の条件下、すなわち、電流
密度５０Ａ／ｄｍ2 で１０分間電解処理を施した。（実
験例９）
子に、前処理として、２．５ｗｔ％、３０℃のＨＦ水溶
液中で、１０分間エッチング行い、イオン交換水で洗浄
して、１２０℃の温度で２時間乾燥させた。この後、こ
の酸素センサ素子に実験例４の条件下、すなわち、電流
密度５０Ａ／ｄｍ2 で１０分間電解処理を施した。（実
験例９）
【００２５】また、図１に示す構造をもつ酸素センサ素
子に対して、同様に、電流密度５０Ａ／ｄｍ2 で１０分
間電解処理を施し、その後、後処理としてＺｒＯＣｌ2
溶液を含浸させた後、２００℃／ｈｒの割合で昇温さ
せ、９００℃の温度で１０分間の焼付処理を行った。
（実験例１０）
子に対して、同様に、電流密度５０Ａ／ｄｍ2 で１０分
間電解処理を施し、その後、後処理としてＺｒＯＣｌ2
溶液を含浸させた後、２００℃／ｈｒの割合で昇温さ
せ、９００℃の温度で１０分間の焼付処理を行った。
（実験例１０）
【００２６】これらの素子を酸素センサに組み立てて、
上述の条件下で、モデルガス中のセンサの起電力およ
び、１．５ｌのＥＦＩエンジンでのλコントロールポイ
ントの測定を行った。 表２にこの結果を示す。なお、前
処理あるいは後処理を行わないで製造した酸素センサ素
子との比較のため、実験例４のサンプルについての実験
結果を表２に示す。また、各サンプルについてモデルガ
ス中のセンサの起電力を図６にグラフに示し、λコント
ロールポイントを図７にグラフで示す。表２、図６及び
図７から明らかな通り、酸素センサ素子に電解処理を施
す前に、ＨＦを用いてエッチングを行ったり、あるい
は、電解処理を施した後に、素子をＺｒＯＣｌ2 に含浸
させ、焼き付け処理を行うことにより、モデルガス中の
センサ出力、エンジンのλコントロールポイントとも
に、より一層理論値に近い酸素センサ素子を得ることが
できた。
上述の条件下で、モデルガス中のセンサの起電力およ
び、１．５ｌのＥＦＩエンジンでのλコントロールポイ
ントの測定を行った。 表２にこの結果を示す。なお、前
処理あるいは後処理を行わないで製造した酸素センサ素
子との比較のため、実験例４のサンプルについての実験
結果を表２に示す。また、各サンプルについてモデルガ
ス中のセンサの起電力を図６にグラフに示し、λコント
ロールポイントを図７にグラフで示す。表２、図６及び
図７から明らかな通り、酸素センサ素子に電解処理を施
す前に、ＨＦを用いてエッチングを行ったり、あるい
は、電解処理を施した後に、素子をＺｒＯＣｌ2 に含浸
させ、焼き付け処理を行うことにより、モデルガス中の
センサ出力、エンジンのλコントロールポイントとも
に、より一層理論値に近い酸素センサ素子を得ることが
できた。
【００２７】
【表２】
【００２８】
【発明の効果】上述のとおり、本発明の酸素センサ素子
の製造方法によれば、酸素センサ素子のサーメット電極
に電解処理を施すようにしているため、電極中の白金の
表面の粗化を図ることができ、電極中の白金の表面積を
増大させて、電極の活性を高めることができる。したが
って、本発明の方法によれば、低温活性が高く、経時変
化を小さく押さえた酸素センサ素子を製造することが可
能となる。
の製造方法によれば、酸素センサ素子のサーメット電極
に電解処理を施すようにしているため、電極中の白金の
表面の粗化を図ることができ、電極中の白金の表面積を
増大させて、電極の活性を高めることができる。したが
って、本発明の方法によれば、低温活性が高く、経時変
化を小さく押さえた酸素センサ素子を製造することが可
能となる。
【図１】本発明を適用する酸素センサの一例を示す断面
図である。
図である。
【図２】本発明によって酸素センサ素子に電解処理を施
す装置の一例を示す図である。
す装置の一例を示す図である。
【図３】 実施例１の各サンプルについて、モデルガス
中の酸素センサの起電力を示すグラフである。
中の酸素センサの起電力を示すグラフである。
【図４】実施例１の各サンプルについて、ＥＦＩエンジ
ンでのλコントロールポイントを示すグラフである。
ンでのλコントロールポイントを示すグラフである。
【図５】実施例１の実験例２のサンプル及び比較例２各
サンプルについて、ＣＯ浄化率１００％への到達温度を
示すグラフである。
サンプルについて、ＣＯ浄化率１００％への到達温度を
示すグラフである。
【図６】実施例２の各サンプルについて、モデルガス中
の酸素センサの起電力を示すグラフである。
の酸素センサの起電力を示すグラフである。
【図７】実施例２の各サンプルについて、ＥＦＩエンジ
ンでのλコントロールポイントを示すグラフである。
ンでのλコントロールポイントを示すグラフである。
１ 基板 ２ 測定電極 ３ 基準電極 ４ 基準ガス導入孔 ５ ヒータ ６ 絶縁層 ７ 保護層 １１ ヒータ １２ 定電流装置 １３ 陰極 １４ 酸素センサ素子 １５ マグネットスタラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/409
Claims (3)
- 【請求項１】 酸素イオン伝導性固体電解質からなる本
体に配設され、主として白金族金属とセラミックス成分
とから構成されたサーメット電極を具える酸素センサ素
子の製造方法において、前記サーメット電極に電解液中
で電解処理を行うことを特徴とする酸素センサ素子の製
造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の酸素センサ素子の製造
方法において、前記サーメット電極に電解処理を行う前
に、前記サーメット電極をＨＦ溶液あるいはＨＢＦ4 溶
液中で洗浄することを特徴とする酸素センサの製造方
法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の酸素センサ素子の製造
方法において、前記サーメット電極に電解処理を行った
後に、前記サーメット電極をＺｒＯＣｌ2 等の固体電解
質成分を含んだ溶液に含浸させ、焼付処理を行うことを
特徴とする酸素センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3294388A JP3020689B2 (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 酸素センサ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3294388A JP3020689B2 (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 酸素センサ素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05133932A JPH05133932A (ja) | 1993-05-28 |
| JP3020689B2 true JP3020689B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=17807087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3294388A Expired - Lifetime JP3020689B2 (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 酸素センサ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3020689B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10227012A1 (de) * | 2002-06-18 | 2004-01-15 | Robert Bosch Gmbh | Sensorelement für einen Messfühler zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas von Brennkraftmaschinen |
-
1991
- 1991-11-11 JP JP3294388A patent/JP3020689B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05133932A (ja) | 1993-05-28 |
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