JP5097239B2 - Method for manufacturing gas sensor element - Google Patents
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本発明は、被測定ガス中に含まれる特定のガス成分の濃度を測定するために使用されるガスセンサ素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a gas sensor element used for measuring the concentration of a specific gas component contained in a gas to be measured.
被測定ガス中に含まれる特定のガス成分の濃度を測定するために使用されるガスセンサ素子として、複数の固体電解質層が積層されて構成された基材の外周面に、多孔質の外部電極(例えばポンプセルを構成するポンプ電極)を有するガスセンサ素子が知られている。 As a gas sensor element used for measuring the concentration of a specific gas component contained in a gas to be measured, a porous external electrode (on the outer peripheral surface of a base material formed by laminating a plurality of solid electrolyte layers ( For example, a gas sensor element having a pump electrode constituting a pump cell is known.
ところで、被測定ガスが、例えば、エンジンから排出される排ガスのように、水分を含むものである場合、ガスセンサ素子の基材に直接水滴が付着すると、水滴が付着した基材の外側(表面側)の温度が低下し、基材の外側とが内側(内部側)とで急な温度勾配が生じ、それによりクラックが生じることがある。また、被測定ガスに含まれている電極を被毒する物質が外部電極に付着し、電極を劣化させる。 By the way, in the case where the gas to be measured includes water such as exhaust gas discharged from the engine, when water droplets directly adhere to the base material of the gas sensor element, the outer side (surface side) of the base material on which the water droplets have adhered. The temperature decreases, and a steep temperature gradient occurs between the outside of the substrate and the inside (inside), which may cause cracks. In addition, a substance that poisons the electrode contained in the gas to be measured adheres to the external electrode and degrades the electrode.
このような問題を解決する目的で、特許文献1には、基材の外周を覆うように、多孔質の外周保護層が形成されたガスセンサ素子が開示されている。このガスセンサ素子では、外周保護層により、水滴が直接基材に付着することを防止することで、基材に生じる温度勾配が緩やかになり、クラックの発生が抑制されるとともに、被毒物質の外部電極への付着も抑制される。なお、多孔質の外周保護層は、ジルコニア粒子等のセラミックス骨材と造孔材(気孔化剤)とを含む外周保護層用ペーストを基材の外周に塗布し、それを焼成して、造孔材を焼失させることにより形成される。 For the purpose of solving such problems, Patent Document 1 discloses a gas sensor element in which a porous outer peripheral protective layer is formed so as to cover the outer periphery of a base material. In this gas sensor element, the outer peripheral protective layer prevents water droplets from directly adhering to the base material, so that the temperature gradient generated on the base material becomes gentle, the generation of cracks is suppressed, and the outside of the poisonous substance is prevented. Adhesion to the electrode is also suppressed. The porous outer peripheral protective layer is formed by applying a peripheral protective layer paste containing a ceramic aggregate such as zirconia particles and a pore former (a pore forming agent) to the outer periphery of the base material, and firing it. It is formed by burning out the pore material.
しかしながら、このような外周保護層が形成された従来のガスセンサ素子においては、外周保護層用ペーストに含ませる造孔材として、テオブロミン、カフェイン、カーボン、黒鉛の粉末粒子を用いており、このような造孔材を用いた場合には、焼成後の外周保護層に、造孔材の形状とは異なる形状の微細気孔が多数形成されてしまうため、外周保護層の比表面積(露出面積)が大きくなる。このため、外周保護層に水滴が付着した際の水滴と外周保護層との接触面積が大きくなって、温度低下が急激となり、外周保護層に覆われた基材の温度勾配抑制効果が十分に発揮されないという問題が有った。また、外周保護層に付着した被毒物質を含む水分が、外周保護層の微細気孔に集まり、センサ起動時に水分が蒸発し(これらガスセンサ素子は通常500℃以上の温度で駆動される)、外周保護層の微細気孔部分が被毒物質により目詰まりするため、外部電極に排出された酸素の素子外への抜けが悪くなり、センサが起動してから信号が安定化するまでの時間(ライトオフ時間)が長くなるという問題も有った。なお、造孔材として、テオブロミン、カフェイン、カーボン、黒鉛の粉末粒子を用いた場合に、造孔材の形状とは異なる形状の微細気孔が多数形成されるのは、これら造孔材が、その焼失時に多量の気体(CO2)を発生させることにより、造孔材周囲のセラミックス骨材の配列が崩れるためであると考えられる。 However, in the conventional gas sensor element in which such a peripheral protective layer is formed, theobromine, caffeine, carbon, and graphite powder particles are used as the pore-forming material to be included in the peripheral protective layer paste. When a pore former is used, a large number of fine pores having a shape different from the shape of the pore former are formed in the outer peripheral protective layer after firing, so that the specific surface area (exposed area) of the outer peripheral protective layer is growing. For this reason, when the water droplets adhere to the outer peripheral protective layer, the contact area between the water droplets and the outer peripheral protective layer increases, the temperature decreases rapidly, and the temperature gradient suppression effect of the base material covered with the outer peripheral protective layer is sufficient. There was a problem that it could not be demonstrated. In addition, moisture containing poisonous substances adhering to the outer peripheral protective layer collects in the fine pores of the outer peripheral protective layer and evaporates when the sensor is activated (these gas sensor elements are usually driven at a temperature of 500 ° C. or higher). Since the microporous parts of the protective layer are clogged by poisonous substances, the escape of oxygen discharged from the external electrode to the outside of the element worsens, and the time from when the sensor starts until the signal stabilizes (light-off There was also a problem that the time was long. As the pore former, when theobromine, caffeine, carbon, graphite powder particles are used, a large number of fine pores having a shape different from that of the pore former are formed. It is considered that the arrangement of the ceramic aggregate around the pore former collapses by generating a large amount of gas (CO 2 ) at the time of burning.
更に、外部電極の細孔径が、当該外部電極を覆う外周保護層よりも小さい場合には、外周保護層に付着した被毒物質を含む水分が、毛管力によって、より細孔径が小さい外部電極の気孔内にまで到達し、電極が表面を覆われることにより、内部電極から外部電極へ汲み出される酸素ガスの排出が阻害され、センサが起動してから信号が安定化するまでの時間(ライトオフ時間)が長くなるという問題も有った。 Further, when the pore diameter of the external electrode is smaller than that of the outer peripheral protective layer covering the external electrode, the moisture containing the poisoning substance attached to the outer peripheral protective layer is caused by the capillary force to cause the external electrode having a smaller pore diameter. By reaching the pores and covering the surface, the discharge of oxygen gas from the internal electrode to the external electrode is hindered, and the time from when the sensor is started until the signal stabilizes (light-off) There was also a problem that the time was long.
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外周保護層用ペーストに含ませる造孔材として、テオブロミン、カフェイン、カーボン、黒鉛を用いた従来の製造方法で得られたガスセンサ素子に比して、外周保護層の気孔率が同等である場合における、外周保護層の比表面積が小さく、外周保護層に水滴が付着した際に基材に生じる温度勾配がより緩やかで、クラックが発生しにくいとともに、外周保護層に付着した被毒物質を含む水滴が、外周保護層の微細気孔を閉塞することや外部電極の気孔内にまで到達することで、センサ起動時の信号安定化時間が長くなること(ライトオフ時間の長期化)を抑制できるような高い耐久性を持つガスセンサ素子を製造する方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional circumstances, and the object thereof is the use of theobromine, caffeine, carbon, and graphite as a pore former to be included in the outer periphery protective layer paste. Compared to the gas sensor element obtained by the conventional manufacturing method, the specific surface area of the outer peripheral protective layer is small when the porosity of the outer peripheral protective layer is the same, and when the water droplets adhere to the outer peripheral protective layer, The generated temperature gradient is more gradual, cracks are less likely to occur, and water droplets containing poisonous substances adhering to the outer protective layer block the fine pores of the outer protective layer and reach the pores of the external electrode. Thus, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a gas sensor element having high durability that can suppress an increase in signal stabilization time at the time of sensor activation (prolongation of light-off time).
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下のガスセンサ素子の製造方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the following method for manufacturing a gas sensor element is provided.
[1] 複数の固体電解質層が積層されて構成された基材の外周面に多孔質の外部電極を有し、前記基材の外周に、少なくとも前記外部電極を覆うように多孔質の外周保護層が形成されたガスセンサ素子の製造方法であって、焼成により前記固体電解質層となる未焼成体の表面に、前記外部電極の構成材料を含む電極用ペーストにて、外部電極を印刷形成した後、セラミックス骨材と造孔材とを含む外周保護層用ペーストにて、前記未焼成体に、少なくとも前記外部電極を覆うように外周保護層を印刷形成して、印刷積層体を作製する印刷工程と、前記印刷積層体を焼成する焼成工程とを含み、前記造孔材として、熱硬化性樹脂の粒子を用いるとともに、前記焼成工程における焼成温度を1200〜1500℃として、前記焼成後の前記外周保護層の厚みが10〜200μm、気孔率が15〜65%、平均細孔径が0.05〜9μmであり、前記焼成後の前記外部電極の平均細孔径Aと前記焼成後の外周保護層の平均細孔径Bとが、0.05≦B/A≦0.9という関係を満たし、前記焼成後の外周保護層の平均細孔径Bと下限20%細孔径Cとが、0.5<C/B<1という関係を満たすガスセンサ素子を製造するガスセンサ素子の製造方法。 [1] A porous outer electrode is provided on the outer peripheral surface of a base material formed by laminating a plurality of solid electrolyte layers, and the outer periphery of the base material covers at least the external electrode. A method of manufacturing a gas sensor element in which a layer is formed, wherein an external electrode is printed and formed on a surface of an unfired body that becomes the solid electrolyte layer by firing with an electrode paste containing the constituent material of the external electrode A printing step in which an outer peripheral protective layer is printed and formed on the green body so as to cover at least the external electrode with a paste for outer peripheral protective layer including a ceramic aggregate and a pore former. And a firing step of firing the printed laminate, and using the thermosetting resin particles as the pore former, the firing temperature in the firing step is 1200 to 1500 ° C., and the outer periphery after the firing The protective layer has a thickness of 10 to 200 μm, a porosity of 15 to 65%, an average pore diameter of 0.05 to 9 μm, and the average pore diameter A of the external electrode after the firing and the outer peripheral protective layer after the firing. The average pore diameter B satisfies the relationship of 0.05 ≦ B / A ≦ 0.9, and the average pore diameter B and the lower limit 20% pore diameter C of the outer peripheral protective layer after firing are 0.5 <C A method of manufacturing a gas sensor element that manufactures a gas sensor element that satisfies the relationship / B <1.
[2] 前記熱硬化性樹脂が、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも一種の熱硬化性樹脂である[1]に記載のガスセンサ素子の製造方法。 [2] The thermosetting resin is at least one selected from the group consisting of melamine resin, benzoguanamine / formaldehyde resin, benzoguanamine resin, urea resin, phenol resin, epoxy resin, nylon resin, urethane resin, and unsaturated polyester resin. The method for producing a gas sensor element according to [1], which is a thermosetting resin.
[3] 前記セラミックス骨材が、イットリア部分安定化ジルコニア、カルシア部分安定化ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア、カルシア安定化ジルコニア、α−アルミナ、Al2O3・MgOスピネル、ムライト、イットリア、マグネシア及びコーディエライトからなる群より選択される少なくとも一種のセラミックス粒子である[1]又は[2]に記載のガスセンサ素子の製造方法。 [3] The ceramic aggregate is composed of yttria partially stabilized zirconia, calcia partially stabilized zirconia, yttria stabilized zirconia, calcia stabilized zirconia, α-alumina, Al 2 O 3 .MgO spinel, mullite, yttria, magnesia and cordier. The method for producing a gas sensor element according to [1] or [2], which is at least one kind of ceramic particles selected from the group consisting of erite.
本発明によれば、外周保護層用ペーストの造孔材として、熱硬化性樹脂を用いたことにより、外周保護層に、焼失前の造孔材の形状がほぼ保たれた状態で気孔が形成される。このため、造孔材の粒子径分布を調整することで、外周保護層の細孔径分布を容易に制御することができ、任意の細孔径分布を持った外周保護層が得られる。したがって、外周保護層の比表面積を増大させるような多数の微小気孔の形成を抑制し、細孔径が均一で比表面積がより小さい外周保護層の形成が容易となり、その結果、外周保護層用ペーストの造孔材として、テオブロミン、カフェイン、カーボン、黒鉛を用いた従来の製造方法で得られたガスセンサ素子に比して、外周保護層の気孔率が同等である場合における、外周保護層の比表面積が小さく、外周保護層に水滴が付着した際に基材に生じる温度勾配がより緩やかで、クラックが発生しにくいガスセンサ素子が得られる。更に、前記のとおり、外周保護層用ペーストの造孔材として、細孔径分布の制御が容易な熱硬化性樹脂を用いたことにより、外周保護層の平均細孔径を外部電極の平均細孔径よりも小さくなるように調整することも容易であり、これにより、被毒物質を含む水滴が、外周保護層の微細気孔を閉塞することや外部電極の気孔内にまで到達することで、センサ起動時の信号安定化時間が長くなること(ライトオフ時間の長期化)を抑制できるような高い耐久性を持つガスセンサ素子を製造することができる。 According to the present invention, pores are formed in the outer peripheral protective layer in a state where the shape of the pore former prior to burning is substantially maintained by using a thermosetting resin as the pore former of the outer peripheral protective layer paste. Is done. For this reason, by adjusting the particle size distribution of the pore former, the pore size distribution of the outer peripheral protective layer can be easily controlled, and an outer peripheral protective layer having an arbitrary pore size distribution can be obtained. Therefore, the formation of a large number of micropores that increase the specific surface area of the outer peripheral protective layer is suppressed, and it becomes easy to form an outer peripheral protective layer having a uniform pore diameter and a smaller specific surface area. As compared with the gas sensor element obtained by the conventional manufacturing method using theobromine, caffeine, carbon, graphite as the pore former, the ratio of the outer peripheral protective layer when the porosity of the outer peripheral protective layer is equal A gas sensor element having a small surface area, a gentler temperature gradient generated in the base material when water droplets adhere to the outer peripheral protective layer, and less cracking can be obtained. Furthermore, as described above, by using a thermosetting resin that allows easy control of the pore diameter distribution as the pore former of the outer peripheral protective layer paste, the average pore diameter of the outer peripheral protective layer can be made larger than the average pore diameter of the external electrode. It is also easy to adjust so that the water droplets containing poisonous substances can close the fine pores of the outer peripheral protective layer and reach the pores of the external electrode. This makes it possible to manufacture a highly durable gas sensor element that can prevent the signal stabilization time from becoming longer (longer light-off time).
以下、本発明を具体的な実施形態に基づき説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。 Hereinafter, the present invention will be described based on specific embodiments, but the present invention should not be construed as being limited thereto, and based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Various changes, modifications, and improvements can be added.
図1は、本発明の製造対象である、ガスセンサ素子の一例を示す断面図である。このガスセンサ素子100は、被測定ガス中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ素子であり、それぞれがジルコニア(ZrO2)等の酸素イオン伝導性の固体電解質層からなる第1基板層1と、第2基板層2と、第3基板層3と、第1固体電解質層4と、スペーサ層5と、第2固体電解質層6との6つの層が、下側からこの順に積層されて構成された基材101を有する。なお、このようなガスセンサ素子100の構造や作動原理は公知である(例えば特開2008−164411号公報参照)。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a gas sensor element, which is a manufacturing object of the present invention. This
このガスセンサ素子100において、第2固体電解質層6の下面と第1固体電解質層4の上面との間には、ガス導入口10と、第1拡散律速部11と、緩衝空間12と、第2拡散律速部13と、第1内部空所20と、第3拡散律速部30と、第2内部空所40とが、この順に先端(図1にて左端)から奥へ連通するように形成されている。ガス導入口10と、緩衝空間12と、第1内部空所20と、第2内部空所40とは、スペーサ層5をくり抜いて設けられた空間である。これらの空間は、上部が第2固体電解質層6の下面で区画され、下部が第1固体電解質層4の上面で区画され、側部がスペーサ層5のくり抜かれた空間の壁面で区画されている。第1拡散律速部11と、第2拡散律速部13と、第3拡散律速部30とは、何れも、2本の横長の(図面に垂直な方向が開口の長手方向と一致する)スリットとして設けられている。なお、ガス導入口10から第2内部空所40に至る部位をガス流通部とも称する。
In this
また、ガス流通部よりも先端から遠い位置には、基準ガス導入空間43が設けられている。この基準ガス導入空間43は、第1固体電解質層4をくり抜いて設けられた空間であり、上部がスペーサ層5の下面で区画され、下部が第3基板層3の上面で区画され、側部が第1固体電解質層4のくり抜かれた空間の壁面で区画されている。基準ガス導入空間43には、NOx濃度の測定を行う際の基準ガスとして、例えば大気が導入される。第1固体電解質層4と第3基板層3との間には、多孔質アルミナからなる大気導入層48が設けられている。この大気導入層48には、基準ガス導入空間43を通じて基準ガスが導入されるようになっている。また、大気導入層48は、基準電極42を被覆するように形成されている。基準電極42は、第3基板層3の上面と第1固体電解質層4の下面との間に形成された電極であり、上述のように、その周囲には、基準ガス導入空間43につながる大気導入層48が設けられている。また、後述するように、基準電極42を用いて第1内部空所20内や第2内部空所40内の酸素濃度(酸素分圧)を測定することが容易となっている。
Further, a reference
第1内部空所20は、第2拡散律速部13を通じて導入された被測定ガス中の酸素分圧を調整するための空間として設けられている。この酸素分圧は、主ポンプセル21が作動することによって調整される。主ポンプセル21は、第1内部空所20内にてトンネル状に形成された内側ポンプ電極22と、第2固体電解質層6のうち内側ポンプ電極22と反対側の面に設けられた外側ポンプ電極23と、これらの電極22,23に挟まれた第2固体電解質層6とによって構成されてなる電気化学的ポンプセルである。内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23とは、多孔質サーメット電極(例えば、Auを1%含むPtとZrO2とのサーメット電極)として形成される。
The first internal space 20 is provided as a space for adjusting the partial pressure of oxygen in the gas to be measured introduced through the second diffusion
外側ポンプ電極23は、外側ポンプ電極保護層(外周保護層)24により被覆されている。外側ポンプ電極保護層24は、厚みが10〜200μmの多孔質体からなる。この外側ポンプ電極保護層24は、多孔質体であれば、その材質は特に限定されないが、例えばアルミナ多孔質体、ジルコニア多孔質体(ジルコニアは部分安定化ジルコニアでもよいし完全安定化ジルコニアでもよい)、スピネル多孔質体、コーディエライト多孔質体などが好適な材質として挙げられる。これらには、適宜、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、アルミニウム、ジルコニウム、シリコンなどを含有していてもよい。
The
主ポンプセル21においては、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間に所望のポンプ電圧Vp0を印加して、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間に正方向あるいは負方向にポンプ電流Ip0を流すことにより、第1内部空所20内の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間の酸素を第1内部空所20に汲み入れることが容易となっている。
In the
また、第1内部空所20における雰囲気中の酸素濃度(酸素分圧)を検出するために、内側ポンプ電極22と、第2固体電解質6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4と、第3基板層3と、基準電極42によって、電気化学的なセンサセル、すなわち、主ポンプ制御用の酸素分圧検出センサセル80が構成されている。この酸素分圧検出センサセル80における起電力V0を測定することで第1内部空所20内の酸素濃度(酸素分圧)がわかるようになっている。更に、起電力V0が一定となるように可変電源25(電圧Vp0)をフィードバック制御することでポンプ電流Ip0が制御されている。これによって、第1内部空所内20内の酸素濃度を所定の一定値に保つことができる。
Further, in order to detect the oxygen concentration (oxygen partial pressure) in the atmosphere in the first internal space 20, the
第2内部空所40は、第3拡散律速部30を通じて導入された被測定ガス中のNOx濃度の測定に係る処理を行うための空間である。第3拡散律速部30は、第1内部空所20で主ポンプセル21の動作により酸素濃度(酸素分圧)が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該被測定ガスを第2内部空所40に導く部位である。
The second
第2内部空所40では、あらかじめ第1内部空所20において酸素濃度(酸素分圧)が調整された後、第3拡散律速部30を通じて導入された被測定ガスに対して、更に補助ポンプセル50による酸素分圧の調整が行われるようになっている。これにより、第2内部空所40内の酸素濃度を高精度に一定に保つことができるため、精度の高いNOx濃度測定が容易となる。
In the second
補助ポンプセル50は、第2内部空所40内にてトンネル状に形成された補助ポンプ電極51と、外側ポンプ電極23と、第2固体電解質層6とによって構成される、補助的な電気化学的ポンプセルである。
The
補助ポンプセル50においては、補助ポンプ電極51と外側ポンプ電極23との間に所望の電圧Vp1を印加することにより、第2内部空所40内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から第2内部空所40内に汲み入れることが容易となっている。
In the
また、第2内部空所40内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、補助ポンプ電極51と、基準電極42と、第2固体電解質層6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4と、第3基板層3とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、補助ポンプ制御用の酸素分圧検出センサセル81が構成されている。この酸素分圧検出センサセル81は、補助ポンプ電極51と基準電極42との間の起電力V1を検出する。補助ポンプセル50は、この起電力V1に基づいて電圧制御される可変電源52(電圧Vp1)によってポンピングを行う。これにより、第2内部空所40内の雰囲気中の酸素分圧は、NOxの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。また、これと共に、補助ポンプセル50のポンプ電流Ip1が、主ポンプ制御用の酸素分圧検出センサセル80の起電力V0の制御に用いられるようになっている。これにより、第3拡散律速部30から第2内部空所40内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となるように制御されている。
Further, in order to control the oxygen partial pressure in the atmosphere in the second
測定用ポンプセル41は、第2内部空所40内において、被測定ガス中のNOx濃度の測定を行う。測定用ポンプセル41は、測定電極44と、外側ポンプ電極23と、第2固体電解質層6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4とによって構成された電気化学的ポンプセルである。測定電極44は、第2内部空所40に面する第1固体電解質層4の上面であって第3拡散律速部30から離間した位置に設けられている。この測定電極44は、平面視ほぼ矩形状の多孔質サーメット電極である。また、測定電極44は、第2内部空所40内の雰囲気中に存在するNOxを還元するNOx還元触媒としても機能する。更に、測定電極44は、第4拡散律速部45によって被覆されている。第4拡散律速部45は、セラミックスの多孔質体にて構成される膜である。第4拡散律速部45は、測定電極44に流入するNOxの量を制限する役割を担うとともに、測定電極44の保護膜としても機能する。
The
この測定用ポンプセル41は、測定電極44の周囲の雰囲気中におけるNOxの分解によって生じた酸素を汲み出して、その発生量を測定電極44と外側ポンプ電極23との間を流れるポンプ電流Ip2として検出することができる。
The
また、測定電極44の周囲の酸素分圧を検出するために、第2固体電解質層6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4と、第3基板層3と、測定電極44と、基準電極42とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、測定用ポンプ制御用の酸素分圧検出センサセル82が構成されている。測定用ポンプセル41の可変電源46(電圧Vp2)は、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル82によって検出された起電力V2に基づいて制御される。
Further, in order to detect the oxygen partial pressure around the
第2内部空所40内に導かれた被測定ガスは、酸素分圧が制御された状況下で第4拡散律速部45を通じて測定電極44に到達することとなる。測定電極44の周囲の被測定ガス中のNOxは還元されて酸素を発生する(2NO→N2+O2)。そして、この発生した酸素は測定用ポンプセル41によってポンピングされることとなるが、その際、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル82にて検出された起電力V2が一定となるように可変電源46の電圧Vp2が制御される。測定電極44の周囲において発生する酸素の量は、被測定ガス中のNOxの濃度に比例するものであるから、測定用ポンプセル41におけるポンプ電流Ip2を用いて被測定ガス中のNOx濃度が算出されることとなる。ここで、NOx濃度を導出する具体的な手順は以下のとおりである。すなわち、予めNOxを含まないサンプルガスを流したときのポンプ電流Ip2をオフセット電流とし、実際の被測定ガスを流したときのポンプ電流Ip2からオフセット電流を差し引いたポンプ電流差分ΔIp2を求め、このポンプ電流差分ΔIp2に対応する酸素量からNOx濃度を算出する。
The gas to be measured introduced into the second
このような構成を有するガスセンサ素子(NOxセンサ素子)100においては、主ポンプセル21と補助ポンプセル50とを作動させることによって酸素分圧が常に一定の低い値(NOxの測定に実質的に影響がない値)に保たれた被測定ガスが測定用ポンプセル41に与えられる。したがって、被測定ガス中のNOxの濃度に略比例してNOxの還元によって発生する酸素が測定用ポンプセル41より汲み出され、それによって流れるポンプ電流Ip2に基づいて、被測定ガス中のNOx濃度を知ることができるようになっている。
In the gas sensor element (NO x sensor element) 100 having such a configuration, by operating the
また、第2固体電解質層6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4と、第3基板層3と、外側ポンプ電極23と、基準電極42とから電気化学的なセンサセル83が構成されており、このセンサセル83によって得られる起電力Vrefによりセンサ外部の被測定ガス中の酸素分圧を検出可能となっている。
The second
ヒーター70は、第2基板層2と第3基板層3との間に挟まれるようにして形成されている。このヒーター70は、各層の固体電解質の酸素イオン伝導性を高めるために、ガスセンサ素子100を加熱して保温する温度調整の役割を担うものである。また、ヒーター70は、ヒーター電極71と、抵抗発熱体72と、ヒーター絶縁層74とを備えている。更に、ヒーター70は、第3基板層3を貫通する圧力放散孔75によって、基準ガス導入空間43に連通されて、ヒータ−70内の圧力上昇が緩和されるようになっている。ヒーター電極71は、第1基板層1の下面に接するように形成されている。このヒーター電極71は、図示しない外部電源と接続されることによって、外部から抵抗発熱体72へ給電するようになっている。抵抗発熱体72は、第1基板1と第2基板2とに穿設されたスルーホール73を通じてヒーター電極71と接続されている。この抵抗発熱体72は、第1内部空所20から第2内部空所40の全域に渡って埋設されており、ガスセンサ素子100の全体を前記固体電解質が活性化する温度に調整することが可能となっている。ヒーター絶縁層74は、抵抗発熱体72の上下面に、アルミナ等の絶縁体によって形成されている。
The
次に、このようなガスセンサ素子を製造対象とする場合を例に、本発明のガスセンサ素子の製造方法を説明する。前述のとおり、本発明のガスセンサ素子の製造方法は、複数の固体電解質層が積層されて構成された基材の外周面に多孔質の外部電極を有し、前記基材の外周に、少なくとも前記外部電極を覆うように多孔質の外周保護層が形成されたガスセンサ素子の製造方法であって、焼成により前記固体電解質層となる未焼成体の表面に、前記外部電極の構成材料を含む電極用ペーストにて、外部電極を印刷形成した後、セラミックス骨材と造孔材とを含む外周保護層用ペーストにて、前記未焼成体に、少なくとも前記外部電極を覆うように外周保護層を印刷形成して、印刷積層体を作製する印刷工程と、前記印刷積層体を焼成する焼成工程とを含み、前記造孔材として、熱硬化性樹脂の粒子を用いるとともに、前記焼成工程における焼成温度を1200〜1500℃として、前記焼成後の前記外周保護層の厚みが10〜200μm、気孔率が15〜65%、平均細孔径が0.05〜9μmであり、前記焼成後の前記外部電極の平均細孔径Aと前記焼成後の外周保護層の平均細孔径Bとが、0.05<B/A<0.9という関係を満たし、前記焼成後の外周保護層の平均細孔径Bと下限20%細孔径Cとが、0.5<C/B<1という関係を満たすガスセンサ素子を製造することを特徴とするものである。 Next, the manufacturing method of the gas sensor element of the present invention will be described by taking as an example the case where such a gas sensor element is a manufacturing object. As described above, the method for producing a gas sensor element of the present invention has a porous external electrode on the outer peripheral surface of a base material formed by laminating a plurality of solid electrolyte layers, and at least the outer periphery of the base material A method of manufacturing a gas sensor element in which a porous outer peripheral protective layer is formed so as to cover an external electrode, the electrode including a constituent material of the external electrode on a surface of an unfired body that becomes the solid electrolyte layer by firing After the external electrode is printed and formed with paste, the outer peripheral protective layer is printed on the green body so as to cover at least the external electrode with the outer peripheral protective layer paste including the ceramic aggregate and the pore former. And a firing step for firing the printed laminate, and using a thermosetting resin particle as the pore former and a firing temperature in the firing step of 120. ˜1500 ° C., the thickness of the outer peripheral protective layer after firing is 10-200 μm, the porosity is 15-65%, the average pore diameter is 0.05-9 μm, and the average fineness of the external electrode after firing is The pore diameter A and the average pore diameter B of the outer peripheral protective layer after firing satisfy the relationship of 0.05 <B / A <0.9, and the average pore diameter B of the outer peripheral protective layer after firing and the lower limit of 20% A gas sensor element satisfying a relationship of 0.5 <C / B <1 with a pore diameter C is manufactured.
なお、図1に示す前記ガスセンサ素子においては、第2固体電解質層6の上面に形成されている外側ポンプ電極23が、本発明のガスセンサ素子の製造方法における「外部電極」に相当し、この外側ポンプ電極23を覆うように形成された外側ポンプ電極保護層24が「外周保護層」に相当する。また、図2及び図3に示す実施形態のように、ガスセンサ素子の外周全てに設置される多孔体も「外周保護層」に相当する(外周保護層90〜92)。
In the gas sensor element shown in FIG. 1, the
まず、ジルコニア等の酸素イオン伝導性の固体電解質材料を用いて、後の焼成工程における焼成により、それぞれ第1基板層1、第2基板層2、第3基板層3、第1固体電解質層4、スペーサ層5、第2固体電解質層6となるグリーンシート(未焼成体)を作製する。
First, a first substrate layer 1, a second substrate layer 2, a
次いで、焼成により第2固体電解質層6となるグリーンシート(第2固体電解質層用グリーンシート)の上面に、電極構成材料を含む電極用ペーストにて、外側ポンプ電極23を、下面に内側ポンプ電極22a及び補助ポンプ電極51aを、それら各電極への配線とともに印刷形成し、更に、外周保護層用ペーストにて、外側ポンプ電極23を覆うように外周保護層(外側ポンプ電極保護層)24を形成する。
Next, the
同様に、焼成により第1固体電解質層4となるグリーンシート(第1固体電解質層用グリーンシート)の上面に、電極構成材料を含む電極用ペーストにて、内側ポンプ電極22b及び補助ポンプ電極51bを、それら各電極への配線とともに印刷形成するとともに、測定電極構成材料を含む測定電極ペーストにより、測定電極44を、当該電極への配線とともに印刷形成し、更に、第4拡散律速部(測定電極保護層)45の構成材料を含む第4拡散律速部(測定電極保護層)用ペーストにて、測定電極44を覆うように第4拡散律速部(測定電極保護層)45を印刷形成する。また、このグリーンシートの一部には、基準ガス導入空間43を設けるためにパンチングを施す。
Similarly, the
また、焼成によりスペーサ層5となるグリーンシート(スペーサ層用グリーンシート)の一部に、ガス導入口10、緩衝空間12、第1内部空所20及び第2内部空所40を設けるためのパンチングを施すとともに、このグリーンシートの上面及び下面の一部に、第1拡散律速部11、第2拡散律速部13及び第3拡散律速部30となるスリットを形成するため、昇華性物質を含む有機ペーストを印刷する。印刷された有機ペーストは、後の焼成により焼失し、焼失痕が第1拡散律速部11、第2拡散律速部13及び第3拡散律速部30となる。
Further, punching for providing the
また、焼成により第3基板層3となるグリーンシート(第3基板層用グリーンシート)の上面に、電極構成材料を含む電極用ペーストにて、基準電極42を、当該電極への配線とともに印刷形成し、更に、大気導入層48の構成材料を含む大気導入層用ペーストにて、基準電極42を覆うように大気導入層48を形成する。更に、このグリーンシートの一部には、圧力拡散孔75を設けるためにパンチングを施し、ヒーター配線を形成する。
In addition, the
また、焼成により第2基板層2となるグリーンシート(第2基板層用グリーンシート)の上面に、発熱抵抗体用ペースト及びアルミナ材料等からなる絶縁層用ペーストにて、発熱抵抗体72を挟み込むようにして、ヒーター絶縁層74を印刷形成する。更に、このグリーンシートの一部には、スルーホール73を設けるためにパンチングを施し、ヒーター配線を形成する。
Further, the
また、焼成により第1基板層1となるグリーンシート(第1基板層用グリーンシート)の下面に、ヒーター電極用ペーストにて、ヒーター電極71を印刷形成する。更に、このグリーンシートの一部には、スルーホール73を設けるためにパンチングを施す。
In addition, the
続いて、これら第1基板層用グリーンシート、第2基板層用グリーンシート、第3基板層用グリーンシート、第1固体電解質層用グリーンシート、スペーサ層用グリーンシート及び第2固体電解質層用グリーンシートを積層し、更に必要に応じて、積層体の外周部に外周保護層用ペーストにて、外周保護層90〜92を塗布形成し、必要に応じて端部に切断加工を施した後、焼成することにより、ガスセンサ素子が得られる。この焼成により、前記6枚のグリーンシートが一体化するとともに、印刷形成された外周保護層用ペースト中の造孔材が焼失し、焼失痕が気孔となって、多孔質の外周保護層(外側ポンプ電極保護層)24、外周保護層90〜92が形成される。
Subsequently, the green sheet for the first substrate layer, the green sheet for the second substrate layer, the green sheet for the third substrate layer, the green sheet for the first solid electrolyte layer, the green sheet for the spacer layer, and the green for the second solid electrolyte layer. After laminating the sheets, if necessary, the outer peripheral protective layer 90-92 is applied and formed on the outer peripheral portion of the laminate with the outer peripheral protective layer paste, and if necessary, the end portion is cut. By firing, a gas sensor element is obtained. As a result of the firing, the six green sheets are integrated, the pore former in the printed outer periphery protective layer paste is burned out, and the burned traces become pores, resulting in a porous outer peripheral protective layer (outside Pump electrode protective layer) 24 and outer peripheral
本発明において、外周保護層用ペーストに含まれる造孔材には、熱硬化性樹脂の粒子を用いる。造孔材に熱硬化性樹脂の粒子を用いると、外周保護層(外側ポンプ電極保護層)24及び外周保護層90〜92に、焼失前の造孔材の形状がほぼ保たれた状態で気孔が形成される。このため、造孔材の粒子径分布を調整することで、外周保護層の細孔径分布を容易に制御することができ、任意の細孔径分布を持った外周保護層が得られる。したがって、外周保護層の比表面積を増大させるような多数の微小気孔の形成を抑制し、細孔径が均一で比表面積がより小さい外周保護層の形成が容易となり、その結果、外周保護層用ペーストの造孔材として、テオブロミン、カフェイン、カーボン、黒鉛を用いた従来の製造方法で得られたガスセンサ素子に比して、外周保護層の気孔率が同等である場合における、外周保護層の比表面積が小さく、外周保護層に水滴が付着した際に基材に生じる温度勾配がより緩やかで、クラックが発生しにくいガスセンサ素子が得られる。更に、外周保護層用ペーストの造孔材として、細孔径分布の制御が容易な熱硬化性樹脂を用いたことにより、外周保護層の平均細孔径を外部電極の平均細孔径よりも小さくなるように調整することも容易であり、これにより、被毒物質を含む水滴が、外周保護層の微細気孔を閉塞することや外部電極の気孔内にまで到達することで、センサの信号安定化時間が長くなること(ライトオフ時間の長期化)を抑制できるような高い耐久性を持つガスセンサ素子を製造することができる。
In the present invention, thermosetting resin particles are used for the pore former contained in the outer periphery protective layer paste. When the thermosetting resin particles are used for the pore former, pores can be obtained in a state in which the shape of the pore former before burning is substantially maintained in the outer peripheral protective layer (outer pump electrode protective layer) 24 and the outer peripheral
なお、外周保護層用ペーストの造孔材として、熱硬化性樹脂の粒子を用いると、外周保護層に焼失前の造孔材の形状が保たれた状態で気孔が形成されるのは、熱硬化性樹脂が、低温(室温〜300℃)加熱時に変形しないことに加え、カーボンのように、焼失時に多量の気体を発生せず、焼失時の気体発生量が少量であることにより、造孔材周囲のセラミック骨材の配列が崩れないためであると考えられる。 When thermosetting resin particles are used as the pore-forming material for the outer peripheral protective layer paste, pores are formed in the outer peripheral protective layer in a state where the shape of the pore-forming material before burning is maintained. The curable resin does not deform when heated at a low temperature (room temperature to 300 ° C.) and, like carbon, does not generate a large amount of gas at the time of burning, and the amount of gas generated at the time of burning is small. This is probably because the arrangement of ceramic aggregates around the material does not collapse.
造孔材として用いられる熱硬化性樹脂の種類は特に限定されないが、好適なものとしては、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも一種の熱硬化性樹脂が挙げられる。なお、メラミン樹脂としては、メラミン−ホルムアルデヒド縮合物やメラミン−ベンゾグアミン縮合物が好ましい。 The type of thermosetting resin used as the pore former is not particularly limited, but preferred examples include melamine resin, benzoguanamine / formaldehyde resin, benzoguanamine resin, urea resin, phenol resin, epoxy resin, nylon resin, urethane resin and There may be mentioned at least one thermosetting resin selected from the group consisting of unsaturated polyester resins. In addition, as a melamine resin, a melamine-formaldehyde condensate and a melamine-benzoguanamine condensate are preferable.
造孔材とともに外周保護層用ペーストに含まれるセラミック骨材の種類も特に限定されないが、好適なものとしては、イットリア部分安定化ジルコニア、カルシア部分安定化ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア、カルシア安定化ジルコニア、α−アルミナ、Al2O3・MgOスピネル、ムライト、イットリア、マグネシア及びコーディエライトからなる群より選択される少なくとも一種のセラミックス粒子が挙げられる。 The type of ceramic aggregate contained in the outer peripheral protective layer paste as well as the pore former is not particularly limited, but preferred examples include yttria partially stabilized zirconia, calcia partially stabilized zirconia, yttria stabilized zirconia, and calcia stabilized zirconia. , Α-alumina, Al 2 O 3 .MgO spinel, mullite, yttria, magnesia, and cordierite.
また、本発明においては、焼成工程における焼成温度が1200〜1500℃、好ましくは1250〜1450℃、更に好ましくは1300〜1400℃である。焼成温度が1200℃未満では、焼結不足により外周保護層の気孔率が高くなりすぎて、外周保護層に水滴が付着した際に、それが外周保護層の気孔を通過して内側にある基材に接触しやすくなるため、クラックの発生を十分に抑制できない。一方、焼成温度が1500℃を超えると、焼結が進みすぎて、外周保護層の気孔同士が連通せず、その結果、内部電極から外部電極に排出された酸素ガスが素子の外に排出できなくなるためセンサとして機能しなくなる。 Moreover, in this invention, the calcination temperature in a baking process is 1200-1500 degreeC, Preferably it is 1250-1450 degreeC, More preferably, it is 1300-1400 degreeC. When the firing temperature is less than 1200 ° C., the porosity of the outer peripheral protective layer becomes too high due to insufficient sintering, and when water droplets adhere to the outer peripheral protective layer, it passes through the pores of the outer peripheral protective layer and is on the inner side. Since it becomes easy to contact a material, generation | occurrence | production of a crack cannot fully be suppressed. On the other hand, if the firing temperature exceeds 1500 ° C., the sintering proceeds too much and the pores of the outer peripheral protective layer do not communicate with each other. As a result, oxygen gas discharged from the internal electrode to the external electrode can be discharged out of the element. It will not function as a sensor.
本発明においては、前記のとおり、外周保護層用ペーストの造孔材として、熱硬化性樹脂の粒子を用いることにより、外周保護層に、焼失前の造孔材の形状がほぼ保たれた状態で気孔が形成される。したがって、造孔材の平均粒子径を調節することにより、焼成後の外周保護層の平均細孔径を制御して、目的とする平均細孔径を得ることが容易である。 In the present invention, as described above, by using the thermosetting resin particles as the pore-forming material of the outer periphery protective layer paste, the shape of the pore former before burning is almost maintained in the outer peripheral protective layer. In this way, pores are formed. Therefore, by adjusting the average particle diameter of the pore former, it is easy to control the average pore diameter of the outer peripheral protective layer after firing to obtain the target average pore diameter.
本発明では、このような平均細孔径の制御の容易さを利用して、焼成後の外周保護層の平均細孔径が0.05〜9μm、好ましくは0.25〜7μm、更に好ましくは0.5〜5μmのガスセンサ素子を製造する。焼成後の外周保護層の平均細孔径が0.05μm未満では、外周保護層の平均細孔径が小さくなりすぎて、外周保護層の気孔が水滴に含まれる被毒物質により閉塞しやすくなることで、外部電極へ排出された酸素ガスの素子外への抜けが悪くなり、それに伴って信号安定化時間が長くなる(ライトオフ時間の長期化)。一方、焼成後の外周保護層の平均細孔径が9μmを超える場合には、毛管力が小さくなるため、外周保護層に水滴が付着した際に、それを外周保護層でトラップする機能が低くなり、その結果、水が外周保護層の気孔を通過して内側にある基材に接触しやすくなるため、クラックの発生を十分に抑制できない。なお、本発明における「平均細孔径」は、センサ素子の外部電極(外部ポンプ電極)及び外周保護層(外側ポンプ電極保護層)の平均細孔径を直接測定できないことから、外部ポンプ電極用ペースト及び外周保護層用ペーストにより、センサ素子に形成する外部電極(外部ポンプ電極)及び外周保護層(外側ポンプ電極保護層)と同等厚みの外部電極(外部ポンプ電極)及び外周保護層(外側ポンプ電極保護層)の成形体シートを作製し、センサ素子と同じ温度にて焼成を行うことで、外部電極(外部ポンプ電極)及び外周保護層(外側ポンプ電極保護層)の焼成体シートを作製し、その外部電極(外部ポンプ電極)及び外周保護層(外側ポンプ電極保護層)の焼成体シートについて水銀ポロシメーターを用いて測定した値である。 In the present invention, the average pore diameter of the outer peripheral protective layer after firing is 0.05 to 9 μm, preferably 0.25 to 7 μm, more preferably 0.8 by utilizing the ease of controlling the average pore diameter. A gas sensor element of 5 to 5 μm is manufactured. If the average pore diameter of the outer peripheral protective layer after firing is less than 0.05 μm, the average pore diameter of the outer peripheral protective layer is too small, and the pores of the outer peripheral protective layer are likely to be clogged with poisonous substances contained in water droplets. As a result, the escape of oxygen gas discharged to the external electrode to the outside of the device becomes worse, and accordingly, the signal stabilization time becomes longer (longer light-off time). On the other hand, when the average pore diameter of the outer peripheral protective layer after firing exceeds 9 μm, the capillary force is reduced, so when water droplets adhere to the outer peripheral protective layer, the function of trapping it with the outer peripheral protective layer is lowered. As a result, water easily passes through the pores of the outer peripheral protective layer and comes into contact with the base material on the inner side, so that generation of cracks cannot be sufficiently suppressed. In addition, since the “average pore diameter” in the present invention cannot directly measure the average pore diameter of the external electrode (external pump electrode) and the outer peripheral protective layer (outer pump electrode protective layer) of the sensor element, The outer electrode (external pump electrode) and outer protective layer (outer pump electrode protective layer) of the same thickness as the outer electrode (external pump electrode) and outer protective layer (outer pump electrode protective layer) formed on the sensor element by the outer peripheral protective layer paste Layer) and a fired body sheet of the outer electrode (external pump electrode) and outer peripheral protective layer (outer pump electrode protective layer) by firing at the same temperature as the sensor element. It is the value measured using the mercury porosimeter about the sintered body sheet of the external electrode (external pump electrode) and the outer peripheral protective layer (outer pump electrode protective layer).
また、本発明においては、前記のとおり、外周保護層に、焼失前の造孔材の形状がほぼ保たれた状態で気孔が形成されるため、外周保護層用ペーストにおける造孔材の含有割合を調節することにより、焼成後の外周保護層の気孔率を制御して、目的とする気孔率を得ることが容易である。 Further, in the present invention, as described above, since the pores are formed in the outer peripheral protective layer in a state where the shape of the pore former before burning is substantially maintained, the content of the pore former in the outer peripheral protective layer paste By adjusting the ratio, it is easy to control the porosity of the outer peripheral protective layer after firing to obtain the target porosity.
本発明では、このような気孔率の制御の容易さを利用して、焼成後の外周保護層の気孔率が15〜65%、好ましくは18〜60%、更に好ましくは20〜50%のガスセンサ素子を製造する。焼成後の外周保護層の気孔率が15%未満では、外周保護層の気孔同士が連通せず、その結果、外部電極に被測定ガスが到達できなくなるためセンサとして機能しなくなる。一方、焼成後の外周保護層の気孔率が65%を超えると、空隙が多くなりすぎるため、外周保護層に水滴が付着した際に、それを外周保護層でトラップする機能が低くなり、その結果、水が外周保護層の気孔を通過して内側にあるガスセンサ素子の基材に接触しやすくなるため、クラックの発生を十分に抑制できない。なお、本発明における「気孔率」は、外周保護層の断面を研磨し、その研磨面の走査型電子顕微鏡(SEM)の写真から、画像解析により骨材部分と気孔部分を白黒に2値化することで、気孔部分の面積を算出し、全面積(骨材部分と気孔部分の合計)に対する気孔部分の面積の割合から算出された値である。 In the present invention, a gas sensor in which the porosity of the outer peripheral protective layer after firing is 15 to 65%, preferably 18 to 60%, more preferably 20 to 50% by utilizing the ease of controlling the porosity. A device is manufactured. When the porosity of the outer peripheral protective layer after firing is less than 15%, the pores of the outer peripheral protective layer cannot communicate with each other, and as a result, the gas to be measured cannot reach the external electrode, and thus does not function as a sensor. On the other hand, when the porosity of the outer peripheral protective layer after firing exceeds 65%, the voids increase too much, so when water droplets adhere to the outer peripheral protective layer, the function of trapping it with the outer peripheral protective layer is lowered, As a result, water easily passes through the pores of the outer peripheral protective layer and comes into contact with the base material of the gas sensor element on the inner side, so that generation of cracks cannot be sufficiently suppressed. The “porosity” in the present invention is obtained by polishing the cross section of the outer peripheral protective layer and binarizing the aggregate portion and the pore portion into black and white by image analysis based on a scanning electron microscope (SEM) photograph of the polished surface. Thus, the area of the pore portion is calculated, and is a value calculated from the ratio of the area of the pore portion to the total area (total of the aggregate portion and the pore portion).
また、本発明においては、前記のとおり、外周保護層の平均細孔径の制御が容易であるため、外周保護層によって覆われる外部電極の平均細孔径と、外周保護層の平均細孔径との大小関係を調整することも容易である。 In the present invention, as described above, since the average pore diameter of the outer peripheral protective layer is easily controlled, the average pore diameter of the external electrode covered by the outer peripheral protective layer and the average pore diameter of the outer peripheral protective layer are small or large. It is easy to adjust the relationship.
本発明では、このような、外部電極の平均細孔径と、外周保護層の平均細孔径との大小関係の調整の容易さを利用して、焼成後の外部電極の平均細孔径Aと焼成後の外周保護層の平均細孔径Bとが、0.05≦B/A≦0.9、好ましくは0.1<B/A<0.65という関係を満たすガスセンサ素子を製造する。0.05≦B/A≦0.9という関係が満たされている場合は、外周保護層に被毒物質を含む水滴が、外周保護層の微細気孔を閉塞することや外部電極の気孔内にまで到達することで、センサの信号安定化時間が長くなること(ライトオフ時間の長期化)を抑制することができる。これは、外部電極を覆う外周保護層の平均細孔径が、外部電極の平均細孔径よりも一定の割合以上小さいことにより、外周保護層に付着した被毒物質を含む水分が、毛管力によって、より細孔径が小さい外周保護層の気孔に集まり、外部電極の気孔内には侵入しにくくなるためである。 In the present invention, the average pore diameter A of the external electrode after firing and the post-fired external electrode are utilized by utilizing the ease of adjusting the size relationship between the average pore diameter of the external electrode and the average pore diameter of the outer peripheral protective layer. The gas sensor element is manufactured so that the average pore diameter B of the outer peripheral protective layer satisfies the relationship of 0.05 ≦ B / A ≦ 0.9, preferably 0.1 <B / A <0.65. When the relationship of 0.05 ≦ B / A ≦ 0.9 is satisfied, water droplets containing poisonous substances in the outer peripheral protective layer may block fine pores in the outer peripheral protective layer or in the pores of the external electrode. As a result, it is possible to prevent the signal stabilization time of the sensor from increasing (prolonging the light-off time). This is because the average pore diameter of the outer peripheral protective layer covering the external electrode is smaller than the average pore diameter of the external electrode by a certain percentage or more, so that moisture containing poisonous substances attached to the outer peripheral protective layer is caused by capillary force. This is because they gather in the pores of the outer peripheral protective layer having a smaller pore diameter and are less likely to enter the pores of the external electrode.
なお、B/Aが0.05未満であると、外周保護層の平均細孔径が小さくなりすぎて、外周保護層の気孔が水滴に含まれる被毒物質により閉塞しやすくなることで、外部電極へ排出された酸素ガスの素子外への抜けが悪くなり、それに伴って信号安定化時間が長くなる(ライトオフ時間の長期化)。一方、B/Aが0.9を超えると、外周保護層に付着した水滴が外部電極の気孔内にまで到達しやすくなり、それにより信号安定化時間が長くなる(ライトオフ時間の長期化)。 In addition, when B / A is less than 0.05, the average pore diameter of the outer peripheral protective layer becomes too small, and the pores of the outer peripheral protective layer are likely to be blocked by poisonous substances contained in the water droplets. Oxygen gas exhausted to the outside of the element deteriorates and the signal stabilization time becomes longer (longer light-off time). On the other hand, if B / A exceeds 0.9, water droplets adhering to the outer peripheral protective layer can easily reach the pores of the external electrode, thereby increasing the signal stabilization time (longening the light-off time). .
また、本発明においては、前記のとおり、外周保護層用ペーストに含まれる造孔材として、熱硬化性樹脂の粒子を用いることにより、外周保護層の細孔径分布を容易に制御することができる。 Further, in the present invention, as described above, the pore size distribution of the outer peripheral protective layer can be easily controlled by using the thermosetting resin particles as the pore former contained in the outer peripheral protective layer paste. .
本発明では、このような外周保護層における細孔径分布の制御の容易さ利用して、焼成後の外周保護層の平均細孔径Bと下限20%細孔径Cとが、0.5<C/B<1という関係を満たすガスセンサ素子を製造する。ここで、「下限20%細孔径」とは、水銀ポロシメーターにより測定された全細孔容積のうち小気孔側から細孔容積が20%の細孔径を意味する。C/Bが0.5以下である状態は、外周保護層の比表面積を増大させるような微小気孔が多数形成されている状態であり、この状態では、外周保護層に水滴が付着した際の水滴と外周保護層との接触面積が大きくなって、温度低下が急激となり、外周保護層に覆われた基材の温度勾配抑制効果が十分に発揮されない。 In the present invention, the average pore diameter B and the lower limit 20% pore diameter C of the outer peripheral protective layer after firing are such that 0.5 <C / A gas sensor element satisfying the relationship B <1 is manufactured. Here, the “lower limit 20% pore diameter” means a pore diameter having a pore volume of 20% from the small pore side in the total pore volume measured by the mercury porosimeter. The state in which C / B is 0.5 or less is a state in which a large number of micropores that increase the specific surface area of the outer peripheral protective layer are formed, and in this state, water droplets adhere to the outer peripheral protective layer. The contact area between the water droplet and the outer peripheral protective layer is increased, the temperature is rapidly lowered, and the temperature gradient suppressing effect of the base material covered with the outer peripheral protective layer is not sufficiently exhibited.
更に、本発明では、焼成後の外周保護層の厚みが10〜200μm、好ましくは15〜150μm、更に好ましくは20〜100μmのガスセンサ素子を製造する。焼成後の外周保護層の厚みは、外周保護層用ペーストの焼成収縮率を予め調べておき、その焼成収縮率を考慮して外周保護層を印刷する際の厚みを調整することにより、容易に制御することができる。焼成後の外周保護層の厚みが10μm未満では、外周保護層が薄すぎて、外周保護層に水滴が付着した際に、水が外周保護層を通過して基材に接触してしまうため、基材にクラックが発生しやすい。一方、焼成後の外周保護層の厚みが200μmを超えると、外周保護層自体にクラックが発生しやすくなる。 Furthermore, in this invention, the thickness of the outer periphery protective layer after baking produces 10-200 micrometers, Preferably it is 15-150 micrometers, More preferably, it is 20-100 micrometers. The thickness of the outer peripheral protective layer after firing can be easily determined by checking the firing shrinkage rate of the outer peripheral protective layer paste in advance and adjusting the thickness when printing the outer protective layer in consideration of the firing shrinkage rate. Can be controlled. When the thickness of the outer peripheral protective layer after firing is less than 10 μm, the outer peripheral protective layer is too thin, and when water droplets adhere to the outer peripheral protective layer, water passes through the outer peripheral protective layer and comes into contact with the substrate. Cracks are likely to occur in the substrate. On the other hand, if the thickness of the outer peripheral protective layer after firing exceeds 200 μm, cracks are likely to occur in the outer peripheral protective layer itself.
なお、本発明の製造対象となるガスセンサ素子は、図1に示すような構造のものには限定されず、複数の固体電解質層が積層されて構成された基材の外周面に多孔質の外部電極を有し、基材の外周に、少なくとも外部電極を覆うように多孔質の外周保護層が形成されたガスセンサ素子であれば、図1とは異なる構造のガスセンサ素子であっても本発明の製造対象となる。また、本発明の製造対象となるガスセンサ素子は、その外周保護層が少なくとも外部電極を覆うように形成されているものであれば、外周保護層の形成範囲は限定されず、例えば図2及び図3に示す例のように、ガス流入側における基材の外周の大部分を覆うように外周保護層24,90,91,92が形成されたものであってもよい。更に、本発明の製造対象となるガスセンサ素子は、被測定ガス中の濃度を測定しようとするガス成分が限定されるものではなく、NOx濃度を測定するためのNOxセンサ素子やO2濃度を測定するためのO2センサ素子等の様々なガスセンサ素子を、その製造対象とすることができる。
Note that the gas sensor element to be manufactured according to the present invention is not limited to the structure shown in FIG. 1, and a porous exterior is provided on the outer peripheral surface of a base material formed by laminating a plurality of solid electrolyte layers. As long as the gas sensor element has an electrode and a porous outer peripheral protective layer is formed on the outer periphery of the substrate so as to cover at least the external electrode, even a gas sensor element having a structure different from that shown in FIG. It becomes a manufacturing object. Further, the gas sensor element to be manufactured according to the present invention is not limited in the range of formation of the outer peripheral protective layer as long as the outer peripheral protective layer is formed so as to cover at least the external electrode. For example, FIG. 2 and FIG. As in the example shown in FIG. 3, the outer peripheral
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
(外周保護層用ペーストの作製)
表1及び2に示すガスセンサ素子No.1〜46の製造に用いる外周保護層用ペーストを以下の手順で作製した。まず、表1及び2に示す各種の骨材と、同表に示すJIS R1629に準じて測定された平均粒子径(レーザ回折・散乱法により測定された平均粒子径)を持った各種の造孔材とを、同表に示す割合で調合した原料粉末に、分散媒としてアセトンを適量加えて予備混合を行い、予備混合液を得た。ポリビニルブチラール20質量%を、ブチルカルビトール80質量%に溶解させて得た有機バインダー液を、予備混合液中のセラミックス骨材と造孔材との合計体積に対して50体積%の割合となるように、予備混合液に添加して混合した後、分散媒であるアセトンの除去し、適宜ブチルカルビトールを添加して粘度を調整することにより、素子No.1〜46の各ガスセンサ素子の製造に用いる外周保護層用ペーストを得た。
(Preparation of paste for outer periphery protective layer)
Gas sensor element Nos. Shown in Tables 1 and 2 The paste for outer periphery protective layers used for manufacture of 1-46 was produced in the following procedures. First, various aggregates shown in Tables 1 and 2 and various pores having average particle diameters (average particle diameters measured by a laser diffraction / scattering method) measured according to JIS R1629 shown in the same table An appropriate amount of acetone as a dispersion medium was added to the raw material powder prepared by mixing the materials at the ratio shown in the table, and premixed to obtain a premixed solution. An organic binder liquid obtained by dissolving 20% by mass of polyvinyl butyral in 80% by mass of butyl carbitol is 50% by volume with respect to the total volume of the ceramic aggregate and the pore former in the premixed liquid. Thus, after adding to the premixed solution and mixing, acetone as the dispersion medium is removed, and butyl carbitol is added as appropriate to adjust the viscosity, whereby the element No. The paste for outer periphery protective layers used for manufacture of each gas sensor element of 1-46 was obtained.
(外部電極用ペーストの作製)
イットリア部分安定化ジルコニアに、白金、表1及び2に示す粒径を持った造孔材、及び分散媒としてのアセトンを所定量を加えて予備混合を行い予備混合液を得た。ポリビニルブチラール20質量%を、ブチルカルビトール80質量%に溶解させて得た有機バインダー液を、予備混合液中のイットリア部分安定化ジルコニアと造孔材との合計体積に対して50体積%の割合となるように、予備混合液に添加して混合した後、分散媒であるアセトンの除去し、適宜ブチルカルビトールを添加して粘度を調整することにより、ガスセンサ素子の製造に用いる外部電極用ペーストを得た。
(Preparation of paste for external electrodes)
Preliminary mixing was performed by adding predetermined amounts of platinum, a pore former having a particle size shown in Tables 1 and 2 and acetone as a dispersion medium to yttria partially stabilized zirconia to obtain a premixed solution. 50% by volume of the organic binder liquid obtained by dissolving 20% by mass of polyvinyl butyral in 80% by mass of butyl carbitol with respect to the total volume of yttria partially stabilized zirconia and pore former in the premixed liquid After being added to the premixed solution and mixed, the acetone as the dispersion medium is removed, and the viscosity is adjusted by adding butyl carbitol as appropriate, whereby the external electrode paste used for the production of the gas sensor element Got.
(ガスセンサ素子の作製)
前記のようにして得られた外周保護層用ペーストと外部電極用ペーストを用いて、図1に示すような構造のガスセンサ素子を作製した。作製手順としては、まず、固体電解質材料としてジルコニアを用いて、後の焼成工程における焼成により、それぞれ第1基板層1、第2基板層2、第3基板層3、第1固体電解質層4、スペーサ層5、第2固体電解質層6となるグリーンシート(未焼成体)を作製した。
(Production of gas sensor element)
Using the outer periphery protective layer paste and the external electrode paste obtained as described above, a gas sensor element having a structure as shown in FIG. 1 was produced. As a manufacturing procedure, first, zirconia is used as a solid electrolyte material, and the first substrate layer 1, the second substrate layer 2, the
次いで、焼成により第2固体電解質層6となるグリーンシート(第2固体電解質層用グリーンシート)の上面に、外部電極用ペーストにて、外側ポンプ電極23を、下面に、イットリア部分安定化ジルコニアと白金等からなる電極用ペーストにて、内側ポンプ電極22a及び補助ポンプ電極51aを、それら各電極への配線とともに印刷形成し、更に、外周保護層用ペーストにて、焼成後に表1及び表2に示す厚みとなるように、外側ポンプ電極23の上に、外周保護層(外側ポンプ電極保護層)24を形成した(ただし、素子No.10は外周保護層形成せず。)。
Next, on the upper surface of the green sheet (the second solid electrolyte layer green sheet) that becomes the second
同様に、焼成により第1固体電解質層4となるグリーンシート(第1固体電解質層用グリーンシート)の上面に、前記電極用ペーストにて、内側ポンプ電極22b及び補助ポンプ電極51bを、また、イットリア部分安定化ジルコニアと白金、ロジウム等からなる測定電極用ペーストにて、測定電極44を、それら各電極への配線とともに印刷形成し、更に、セラミックス骨材と造孔材からなる第4拡散律速部(測定電極保護層)用ペーストにて、測定電極44を覆うように第4拡散律速部(測定電極保護層)45を印刷形成した。また、このグリーンシートの一部に、基準ガス導入空間43を設けるためにパンチングを施した。
Similarly, the
また、焼成によりスペーサ層5となるグリーンシート(スペーサ層用グリーンシート)の一部に、ガス導入口10、第1内部空所20及び第2内部空所40を設けるためのパンチングを施すとともに、このグリーンシートの上面及び下面の一部に、第1拡散律速部11、第2拡散律速部13及び第3拡散律速部30となるスリットを形成するため、昇華性物質を含む有機ペーストを印刷した。印刷された有機ペーストは、後の焼成により焼失し、焼失痕が第1拡散律速部11、第2拡散律速部13及び第3拡散律速部30となる。
In addition, punching for providing the
また、焼成により第3基板層3となるグリーンシート(第3基板層用グリーンシート)の上面に、前記電極用ペーストにて、基準電極42を、当該電極への配線とともに印刷形成し、更に、大気導入層48の構成材料であるアルミナ材料等からなる大気導入層用ペーストにて、基準電極42を覆うように大気導入層48を形成した。更に、このグリーンシートの一部に、圧力拡散孔75を設けるためにパンチングを施した。
Further, the
また、焼成により第2基板層2となるグリーンシート(第2基板層用グリーンシート)の上面に、白金等からなる発熱抵抗体用ペースト及びアルミナ材料等からなる絶縁層用ペーストにて、発熱抵抗体72を挟み込むようにして、ヒーター絶縁層74を印刷形成した。更に、このグリーンシートの一部に、スルーホール73を設けるためにパンチングを施した。
In addition, a heating resistor is formed on the upper surface of the green sheet (second substrate layer green sheet) that is to be the second substrate layer 2 by firing with a heating resistor paste made of platinum or the like and an insulating layer paste made of an alumina material or the like. The
また、焼成により第1基板層1となるグリーンシート(第1基板層用グリーンシート)の下面に、ヒーター電極用ペーストにより、ヒーター電極71を印刷形成した。更に、このグリーンシートの一部に、スルーホール73を設けるためにパンチングを施した。
In addition, the
続いて、これら第1基板層用グリーンシート、第2基板層用グリーンシート、第3基板層用グリーンシート、第1固体電解質層用グリーンシート、スペーサ層用グリーンシート及び第2固体電解質層用グリーンシートを積層し、端部に切断加工を施した後、焼成工程として、表1及び2に示す焼成温度で、5時間焼成を行って、外周保護層と外部電極とが、表3に示すような特性を持つガスセンサ素子No.1〜46を得た。 Subsequently, the green sheet for the first substrate layer, the green sheet for the second substrate layer, the green sheet for the third substrate layer, the green sheet for the first solid electrolyte layer, the green sheet for the spacer layer, and the green for the second solid electrolyte layer. After laminating the sheets and cutting the edges, the outer periphery protective layer and the external electrodes are shown in Table 3 by firing for 5 hours at the firing temperature shown in Tables 1 and 2 as a firing step. Gas sensor element no. 1-46 were obtained.
(実施例1〜9及び比較例1〜4)
前記のようにして得られたガスセンサ素子No.1〜46の内、表4に示す素子No.のガスセンサ素子について、下記の手順で、クラック発生温度、耐久試験前後の信号安定化時間の増加率を求めるとともに、それらガスセンサ素子の外周保護層の形成に用いた外周保護層用ペーストについて、ペースト安定性を評価し、結果を同表に示した。
(Examples 1-9 and Comparative Examples 1-4)
The gas sensor element No. obtained as described above was used. 1 to 46, element Nos. For the gas sensor element, the crack generation temperature and the rate of increase in signal stabilization time before and after the durability test were determined by the following procedure, and the paste for the outer protective layer used for forming the outer peripheral protective layer of the gas sensor element was stabilized. The results are shown in the same table.
[ペースト安定性]
外周保護層用ペーストの作製から24時間後に、ペースト中の造孔材粒子と液体との沈降分離の発生の有無を調べ、沈降分離の発生が確認されなかった場合を「○」、沈降分離の発生が確認された場合を「×」とした。
[Paste stability]
24 hours after the preparation of the outer periphery protective layer paste, the presence or absence of sedimentation separation between the pore former particles and the liquid in the paste was examined. When the occurrence was confirmed, it was set as “x”.
[クラック発生温度]
各ガスセンサ素子を内蔵ヒーターにて200℃に熱し、温度が安定した後、ガスセンサ素子の外周保護層上(外周保護層を形成していないガスセンサ素子No.10については基材上)に3μLの水滴を滴下した。ガスセンサ素子の基材にクラックが発生した場合にはその温度をクラック発生温度とし、未発生の場合は50℃温度を上げて、同一材料及び条件で作製した素子にて同様の試験を行った。クラックが発生するまで、温度を50℃ずつ上昇させて、試験を行った。クラックの発生有無は、水滴滴下後のガスセンサ素子をインク液に浸した後、表面のインク液を拭き取り、目視でインクの染み込みの有無によって、クラックを確認した。外周保護層が形成されている場合には、外周保護層を研磨により除去した後に、インク液に浸し、クラックを確認した。
[Crack generation temperature]
After each gas sensor element is heated to 200 ° C. with a built-in heater and the temperature is stabilized, 3 μL of water droplets are formed on the outer peripheral protective layer of the gas sensor element (on the base material for gas sensor element No. 10 having no outer peripheral protective layer). Was dripped. When cracks occurred in the base material of the gas sensor element, the temperature was regarded as the crack occurrence temperature. When cracks did not occur, the temperature was raised to 50 ° C., and the same test was performed on the elements produced under the same materials and conditions. The test was conducted by increasing the temperature by 50 ° C. until cracks occurred. The presence or absence of cracks was confirmed by immersing the gas sensor element after dropping water droplets in the ink liquid, wiping off the ink liquid on the surface, and visually observing whether the ink soaked. When the outer peripheral protective layer was formed, after removing the outer peripheral protective layer by polishing, the outer peripheral protective layer was immersed in an ink liquid to check for cracks.
[耐久試験前後の信号安定化時間の増加率]
作製した各ガスセンサ素子を使用して、大気中にて一定のヒーター昇温パターン(ここでは、約40秒で設定温度に到達させるというパターン)で昇温した後、各ポンプ電極が駆動して出力信号が安定するまでの時間(信号安定化時間)を計測した。次に、各ガスセンサ素子の外周保護層(外周保護層を形成していないガスセンサ素子No.10については基材上)にMgイオンを含む水溶液(Mgイオン濃度5mmol/L)を10μL滴下し、1分間静置後、ガスセンサ素子を800℃で10分間駆動させるというサイクルを50回繰り返し、合計500μLのMgイオン溶液を滴下した。その後、耐久試験後の各ガスセンサ素子にて、同様の信号安定時間の計測を行い、耐久試験前後の信号安定化時間の増加率((耐久試験後の信号安定化時間−耐久試験前の信号安定化時間)/耐久試験前の信号安定化時間)を求めた。
[Increase rate of signal stabilization time before and after durability test]
Using each gas sensor element produced, the temperature is raised in a constant heater temperature rise pattern (here, a pattern for reaching the set temperature in about 40 seconds), and then each pump electrode is driven to output. The time until the signal was stabilized (signal stabilization time) was measured. Next, 10 μL of an aqueous solution containing Mg ions (
表4に示すとおり、造孔材として熱硬化性樹脂を含む外周保護層用ペーストを用いて作製されたガスセンサ素子No.1〜9(実施例1〜9)は、焼成後の外周保護層の平均細孔径Bと下限20%細孔径Cとが、0.5<C/B<1という関係を満たすものとなっており、何れもクラック発生温度が高く、外周保護層による基材の温度勾配抑制効果に優れたものであった。一方、外周保護層が形成されていないセンサ素子No.10(比較例1)は、クラック発生温度が非常に低いものであった。また、造孔材として、それぞれ従来使用されてきたカーボン、黒鉛、テオブロミンを含む外周保護層用ペーストを用いて作製されたガスセンサ素子No.11〜13(比較例2〜4)は、C/Bが0.5以下となり、ガスセンサ素子No.1〜9(実施例1〜9)と比較して、クラック発生温度が低く、外周保護層による基材の温度勾配抑制効果が不十分なものであった。 As shown in Table 4, the gas sensor element No. manufactured using the outer periphery protective layer paste containing the thermosetting resin as the pore former. In 1 to 9 (Examples 1 to 9), the average pore diameter B and the lower limit 20% pore diameter C of the outer peripheral protective layer after firing satisfy the relationship of 0.5 <C / B <1. In both cases, the crack generation temperature was high and the temperature gradient suppression effect of the base material by the outer peripheral protective layer was excellent. On the other hand, the sensor element No. having no outer peripheral protective layer formed thereon. No. 10 (Comparative Example 1) had a very low cracking temperature. In addition, as a pore former, gas sensor element No. 1 produced using a paste for outer periphery protective layer containing carbon, graphite, and theobromine, which have been conventionally used, respectively. Nos. 11 to 13 (Comparative Examples 2 to 4) have C / B of 0.5 or less. Compared with 1-9 (Examples 1-9), the crack generation temperature was low, and the temperature gradient suppression effect of the base material by the outer periphery protective layer was inadequate.
(実施例10〜19)
前記のようにして得られたガスセンサ素子No.1〜46の内、表5に示す素子No.のガスセンサ素子について、上記の手順で、クラック発生温度、耐久試験前後の信号安定化時間の増加率を求めるとともに、それらガスセンサ素子の外周保護層の形成に用いた外周保護層用ペーストについて、ペースト安定性を評価し、結果を同表に示した。
(Examples 10 to 19)
The gas sensor element No. obtained as described above was used. 1 to 46, element Nos. Shown in Table 5 were used. For the gas sensor element, the crack generation temperature and the rate of increase in signal stabilization time before and after the durability test were determined according to the above procedure, and the paste for the outer protective layer paste used for forming the outer peripheral protective layer of the gas sensor element was stabilized. The results are shown in the same table.
表5に示すとおり、ガスセンサ素子No.1及び14〜22(実施例10〜19)は、それぞれ異なる種類の骨材を含む外周保護層用ペーストを用いて作製されたものであるが、何れのガスセンサ素子も、クラック発生温度が高かった。このことから、外周保護層用ペーストの造孔材として熱硬化性樹脂を用いれば、骨材の種類に関わらず、外周保護層による基材の温度勾配抑制効果に優れたガスセンサ素子が得られることがわかる。 As shown in Table 5, the gas sensor element No. Although 1 and 14-22 (Examples 10-19) were produced using the paste for outer periphery protective layers each containing a different kind of aggregate, all gas sensor elements had high crack generation temperature. . Therefore, if a thermosetting resin is used as the pore forming material for the outer periphery protective layer paste, a gas sensor element excellent in the effect of suppressing the temperature gradient of the substrate by the outer periphery protective layer can be obtained regardless of the type of aggregate. I understand.
(実施例20〜24並びに比較例5及び6)
前記のようにして得られたガスセンサ素子No.1〜46の内、表6に示す素子No.のガスセンサ素子について、上記の手順で、クラック発生温度、耐久試験前後の信号安定化時間の増加率を求めるとともに、それらガスセンサ素子の外周保護層の形成に用いた外周保護層用ペーストについて、ペースト安定性を評価し、結果を同表に示した。
(Examples 20 to 24 and Comparative Examples 5 and 6)
The gas sensor element No. obtained as described above was used. 1 to 46, the element numbers shown in Table 6 were used. For the gas sensor element, the crack generation temperature and the rate of increase in signal stabilization time before and after the durability test were determined according to the above procedure, and the paste for the outer protective layer paste used for forming the outer peripheral protective layer of the gas sensor element was stabilized. The results are shown in the same table.
表6に示すとおり、焼成後の外部電極の平均細孔径Aと焼成後の外周保護層の平均細孔径Bとが、0.05≦B/A≦0.9という関係を満たしているガスセンサ素子No.24,25,1,26及び27(実施例20〜24)は、耐久試験前後の信号安定化時間(ライトオフ時間)の増加率が10%以下と低く、特に、0.1<B/A<0.65の関係を満たすガスセンサ素子No.1(実施例22)は、耐久試験後の感度低下率が僅か1%であった。一方、B/Aが0.05未満であるガスセンサ素子No.23(比較例5)と、B/Aが0.9を超えるガスセンサ素子No.28(比較例6)は、耐久試験前後の信号安定化時間(ライトオフ時間)の増加率が、30%前後にまで達していた。 As shown in Table 6, the gas sensor element in which the average pore diameter A of the external electrode after firing and the average pore diameter B of the outer peripheral protective layer after firing satisfy the relationship of 0.05 ≦ B / A ≦ 0.9 No. In 24, 25, 1, 26 and 27 (Examples 20 to 24), the rate of increase in signal stabilization time (light-off time) before and after the durability test was as low as 10% or less, particularly 0.1 <B / A. <Gas sensor element No. In Example 1 (Example 22), the rate of decrease in sensitivity after the durability test was only 1%. On the other hand, the gas sensor element No. B / A is less than 0.05. 23 (Comparative Example 5) and gas sensor element No. B / A exceeding 0.9. In 28 (Comparative Example 6), the rate of increase in signal stabilization time (light-off time) before and after the durability test reached approximately 30%.
(実施例25〜28並びに比較例7及び8)
前記のようにして得られたガスセンサ素子No.1〜46の内、表7に示す素子No.のガスセンサ素子について、上記の手順で、クラック発生温度、耐久試験前後の信号安定化時間の増加率を求めるとともに、それらガスセンサ素子の外周保護層の形成に用いた外周保護層用ペーストについて、ペースト安定性を評価し、結果を同表に示した。
(Examples 25 to 28 and Comparative Examples 7 and 8)
The gas sensor element No. obtained as described above was used. 1 to 46, element Nos. For the gas sensor element, the crack generation temperature and the rate of increase in signal stabilization time before and after the durability test were determined according to the above procedure, and the paste for the outer protective layer paste used for forming the outer peripheral protective layer of the gas sensor element was stabilized. The results are shown in the same table.
表7に示すとおり、焼成後の外周保護層の平均細孔径が0.05〜9μmの範囲内にあるガスセンサ素子No.30,1,31及び32(実施例25〜28)は、クラック発生温度が高く、外周保護層による基材の温度勾配抑制効果に優れたものであった。一方、焼成後の外周保護層の平均細孔径が0.05μm未満であるガスセンサ素子No.29(比較例7)は、外周保護層の細孔径が微細なため、被毒物質による外周保護層の目詰まりが発生し、外部電極へ排出された酸素ガスの外周保護層から素子外への抜けが悪くなることにより、耐久試験前後の信号安定化時間(ライトオフ時間)の増加率が大きくなった。また、焼成後の外周保護層の平均細孔径が9μmを超えるガスセンサ素子No.33(比較例8)は、細孔径が大きすぎて、毛管力が小さくなるため、外周保護層に付着した水滴を外周保護層でトラップする機能が低くなり、その結果、水が外周保護層の気孔を通過して内側にある基材に接触しやすくなり、クラック発生温度が低下した。 As shown in Table 7, the average pore diameter of the outer peripheral protective layer after firing was in the range of 0.05 to 9 μm. 30, 1, 31, and 32 (Examples 25-28) had high crack generation temperature and were excellent in the temperature gradient suppression effect of the base material by an outer periphery protective layer. On the other hand, gas sensor element No. whose average pore diameter of the outer peripheral protective layer after firing is less than 0.05 μm. No. 29 (Comparative Example 7) has a fine pore diameter of the outer peripheral protective layer, so that the outer peripheral protective layer is clogged with poisonous substances, and oxygen gas discharged to the external electrode is discharged from the outer peripheral protective layer to the outside of the device. The rate of increase in signal stabilization time (light-off time) before and after the endurance test was increased due to poor omission. Moreover, the gas sensor element No. whose average pore diameter of the outer periphery protective layer after baking exceeds 9 μm. 33 (Comparative Example 8) has a pore size that is too large and the capillary force is small, so the function of trapping water droplets adhering to the outer peripheral protective layer with the outer peripheral protective layer is reduced. It became easy to contact the base material inside through the pores, and the crack generation temperature was lowered.
(実施例29〜31並びに比較例9及び10)
前記のようにして得られたガスセンサ素子No.1〜46の内、表8に示す素子No.のガスセンサ素子について、上記の手順で、クラック発生温度、耐久試験前後の信号安定化時間の増加率を求めるとともに、それらガスセンサ素子の外周保護層の形成に用いた外周保護層用ペーストについて、ペースト安定性を評価し、結果を同表に示した。
(Examples 29 to 31 and Comparative Examples 9 and 10)
The gas sensor element No. obtained as described above was used. 1 to 46, the element numbers shown in Table 8 are shown. For the gas sensor element, the crack generation temperature and the rate of increase in signal stabilization time before and after the durability test were determined according to the above procedure, and the paste for the outer protective layer paste used for forming the outer peripheral protective layer of the gas sensor element was stabilized. The results are shown in the same table.
表8に示すとおり、焼成後の外周保護層の気孔率が15〜65%の範囲内にあるガスセンサ素子No.35,1及び36(実施例29〜31)は、クラック発生温度が高く、外周保護層による基材の温度勾配抑制効果に優れたものであった。一方、焼成後の外周保護層の気孔率が15%未満であるガスセンサ素子No.34(比較例9)は、外周保護層の気孔同士が連通せず、その結果、外部電極に被測定ガスが到達できなくなったためセンサとして機能しなかった。また、焼成後の外周保護層の気孔率が65%を超えるガスセンサ素子No.37(比較例10)は、空隙が多くなりすぎたため、外周保護層に水滴が付着した際に、それを外周保護層でトラップする機能が低くなり、その結果、水が外周保護層の気孔を通過して内側にある基材に接触しやすくなり、クラック発生温度が低下した。 As shown in Table 8, the gas sensor element No. in which the porosity of the outer peripheral protective layer after firing is in the range of 15 to 65%. 35, 1 and 36 (Examples 29 to 31) had high crack generation temperatures and were excellent in the temperature gradient suppressing effect of the base material by the outer peripheral protective layer. On the other hand, gas sensor element No. whose porosity of the outer periphery protective layer after baking is less than 15%. No. 34 (Comparative Example 9) did not function as a sensor because the pores of the outer peripheral protective layer did not communicate with each other, and as a result, the gas to be measured could not reach the external electrode. Moreover, the gas sensor element No. whose porosity of the outer periphery protective layer after baking exceeds 65%. 37 (Comparative Example 10) has too many voids, so when water droplets adhere to the outer peripheral protective layer, the function of trapping it with the outer peripheral protective layer is lowered, and as a result, the water blocks the pores of the outer peripheral protective layer. It became easier to pass through and contact the inner substrate, and the crack generation temperature was lowered.
(実施例32〜35並びに比較例11及び12)
前記のようにして得られたガスセンサ素子No.1〜46の内、表9に示す素子No.のガスセンサ素子について、上記の手順で、クラック発生温度、耐久試験前後の信号安定化時間の増加率を求めるとともに、それらガスセンサ素子の外周保護層の形成に用いた外周保護層用ペーストについて、ペースト安定性を評価し、結果を同表に示した。
(Examples 32-35 and Comparative Examples 11 and 12)
The gas sensor element No. obtained as described above was used. 1 to 46, the element numbers shown in Table 9 are shown. For the gas sensor element, the crack generation temperature and the rate of increase in signal stabilization time before and after the durability test were determined according to the above procedure, and the paste for the outer protective layer paste used for forming the outer peripheral protective layer of the gas sensor element was stabilized. The results are shown in the same table.
表9に示すとおり、焼成後の外周保護層の厚みが10〜200μmの範囲内にあるガスセンサ素子No.39,1,40及び41(実施例32〜35)は、クラック発生温度が高く、外周保護層による基材の温度勾配抑制効果に優れたものであり、耐久試験後の感度低下率も低かった。一方、焼成後の外周保護層の厚みが10μm未満であるガスセンサ素子No.38(比較例11)は、外周保護層が薄すぎて、外周保護層に付着した水滴が外周保護層を通過して基材に接触してしまったため、クラック発生温度が低くなり、外周保護層による基材の温度勾配抑制効果が不十分であった。また、焼成後の外周保護層の厚みが200μmを超えるガスセンサ素子No.42(比較例12)は、センサ素子作製時の焼成において外周保護層にクラックが発生した。 As shown in Table 9, the thickness of the outer peripheral protective layer after firing is in the range of 10 to 200 μm. Nos. 39, 1, 40 and 41 (Examples 32-35) had high crack generation temperatures, were excellent in the temperature gradient suppression effect of the base material by the outer peripheral protective layer, and the sensitivity reduction rate after the durability test was also low. . On the other hand, gas sensor element No. whose thickness of the outer periphery protective layer after baking is less than 10 μm. In 38 (Comparative Example 11), the outer peripheral protective layer was too thin, and water droplets adhering to the outer peripheral protective layer passed through the outer peripheral protective layer and contacted the base material. The effect of suppressing the temperature gradient of the substrate due to was insufficient. In addition, the thickness of the outer peripheral protective layer after firing exceeds 200 μm. In 42 (Comparative Example 12), cracks occurred in the outer peripheral protective layer during firing during the production of the sensor element.
(実施例36〜38並びに比較例13及び14)
前記のようにして得られたガスセンサ素子No.1〜46の内、表10に示す素子No.のガスセンサ素子について、上記の手順で、クラック発生温度、耐久試験前後の信号安定化時間の増加率を求めるとともに、それらガスセンサ素子の外周保護層の形成に用いた外周保護層用ペーストについて、ペースト安定性を評価し、結果を同表に示した。
(Examples 36 to 38 and Comparative Examples 13 and 14)
The gas sensor element No. obtained as described above was used. 1 to 46, the element Nos. Shown in Table 10 were used. For the gas sensor element, the crack generation temperature and the rate of increase in signal stabilization time before and after the durability test were determined according to the above procedure, and the paste for the outer protective layer paste used for forming the outer peripheral protective layer of the gas sensor element was stabilized. The results are shown in the same table.
表10に示すとおり、焼成工程における焼成温度を1200〜1500℃の範囲に設定して作製されたガスセンサ素子No.44,1及び45(実施例36〜38)は、クラック発生温度が高く、外周保護層による基材の温度勾配抑制効果に優れたものであった。一方、焼成工程における焼成温度を1200℃未満に設定して作製されたガスセンサ素子No.43(比較例13)は、焼結不足により気孔率が高くなりすぎて、外周保護層に付着した水滴が外周保護層を通過して基材に接触してしまったため、クラック発生温度が低くなり、外周保護層による基材の温度勾配抑制効果が不十分であった。また、焼成工程における焼成温度を1500℃超に設定して作製されたガスセンサ素子No.46(比較例14)は、焼結が進みすぎて、外周保護層の気孔同士が連通せず、その結果、内部電極から外部電極に汲み出された酸素ガスを素子外に排出できなくなったためセンサとして機能しなかった。 As shown in Table 10, the gas sensor element No. produced by setting the firing temperature in the firing step to the range of 1200 to 1500 ° C. Nos. 44, 1 and 45 (Examples 36 to 38) had high crack generation temperatures and were excellent in the effect of suppressing the temperature gradient of the base material by the outer peripheral protective layer. On the other hand, the gas sensor element No. produced by setting the firing temperature in the firing step to less than 1200 ° C. In 43 (Comparative Example 13), the porosity was too high due to insufficient sintering, and water droplets adhering to the outer peripheral protective layer passed through the outer peripheral protective layer and contacted the base material. The effect of suppressing the temperature gradient of the substrate by the outer peripheral protective layer was insufficient. In addition, the gas sensor element No. produced by setting the firing temperature in the firing step to over 1500 ° C. 46 (Comparative Example 14) is a sensor in which sintering proceeds too much and the pores of the outer peripheral protective layer do not communicate with each other. As a result, oxygen gas pumped from the internal electrode to the external electrode cannot be discharged outside the device. Did not work as.
本発明は、被測定ガス中に含まれる特定のガス成分の濃度を測定するために使用されるガスセンサ素子の製造方法として好適に利用することができる。 The present invention can be suitably used as a method for producing a gas sensor element used for measuring the concentration of a specific gas component contained in a gas to be measured.
1:第1基板層、2:第2基板層、3:第3基板層、4:第1固体電解質層、5:スペーサ層、6:第2固体電解質層、10:ガス導入口、11:第1拡散律速部、12:緩衝空間、13:第2拡散律速部、20:第1内部空所、21:主ポンプセル、22:内側ポンプ電極(22a:上側の内側ポンプ電極、22b:下側の内側ポンプ電極)、23:外部電極(外側ポンプ電極)、24:外周保護層(外側ポンプ電極保護層)、25:可変電源、30:第3拡散律速部、40:第2内部空所、41:測定用ポンプセル、42:基準電極、43:基準ガス導入空間、44:測定電極、45:第4拡散律速部(測定電極保護層)、46:可変電源、48:大気導入層、50:補助ポンプセル、51:補助ポンプ電極(51a:上側の補助ポンプ電極、51b:下側の補助ポンプ電極)、52:可変電源、70:ヒーター、71:ヒーター電極、72:抵抗発熱体、73:スルーホール、74:ヒーター絶縁層、75:圧力放散孔、80:主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、81:補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、82:測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、83:センサ外部酸素分圧検出センサセル、90:外周保護層、91:外周保護層、92:外周保護層、100:ガスセンサ素子、101:基材。 1: first substrate layer, 2: second substrate layer, 3: third substrate layer, 4: first solid electrolyte layer, 5: spacer layer, 6: second solid electrolyte layer, 10: gas inlet, 11: First diffusion limiting part, 12: buffer space, 13: second diffusion limiting part, 20: first internal space, 21: main pump cell, 22: inner pump electrode (22a: upper inner pump electrode, 22b: lower side Inner pump electrode), 23: external electrode (outer pump electrode), 24: outer peripheral protective layer (outer pump electrode protective layer), 25: variable power source, 30: third diffusion rate limiting part, 40: second inner space, 41: measurement pump cell, 42: reference electrode, 43: reference gas introduction space, 44: measurement electrode, 45: fourth diffusion rate limiting part (measurement electrode protective layer), 46: variable power supply, 48: atmospheric introduction layer, 50: Auxiliary pump cell, 51: auxiliary pump electrode (51a: upper auxiliary pump Electrode, 51b: lower auxiliary pump electrode), 52: variable power supply, 70: heater, 71: heater electrode, 72: resistance heating element, 73: through hole, 74: heater insulating layer, 75: pressure dissipation hole, 80 : Oxygen partial pressure detection sensor cell for main pump control, 81: oxygen partial pressure detection sensor cell for auxiliary pump control, 82: oxygen partial pressure detection sensor cell for measurement pump control, 83: sensor external oxygen partial pressure detection sensor cell, 90: outer periphery protection Layer, 91: outer peripheral protective layer, 92: outer peripheral protective layer, 100: gas sensor element, 101: base material.
Claims (3)
焼成により前記固体電解質層となる未焼成体の表面に、前記外部電極の構成材料を含む電極用ペーストにて、外部電極を印刷形成した後、セラミックス骨材と造孔材とを含む外周保護層用ペーストにて、前記未焼成体に、少なくとも前記外部電極を覆うように外周保護層を印刷形成して、印刷積層体を作製する印刷工程と、
前記印刷積層体を焼成する焼成工程とを含み、
前記造孔材として、熱硬化性樹脂の粒子を用いるとともに、
前記焼成工程における焼成温度を1200〜1500℃として、
前記焼成後の前記外周保護層の厚みが10〜200μm、気孔率が15〜65%、平均細孔径が0.05〜9μmであり、
前記焼成後の前記外部電極の平均細孔径Aと前記焼成後の外周保護層の平均細孔径Bとが、0.05≦B/A≦0.9という関係を満たし、
前記焼成後の外周保護層の平均細孔径Bと下限20%細孔径Cとが、0.5<C/B<1という関係を満たすガスセンサ素子を製造するガスセンサ素子の製造方法。 A porous outer electrode is formed on the outer peripheral surface of a base material formed by laminating a plurality of solid electrolyte layers, and a porous outer protective layer is formed on the outer periphery of the base material so as to cover at least the outer electrode. A gas sensor element manufacturing method comprising:
An outer peripheral protective layer containing a ceramic aggregate and a pore former after an external electrode is printed on the surface of an unfired body that becomes the solid electrolyte layer by firing with an electrode paste containing the constituent material of the external electrode In the paste for printing, a printing step of printing a peripheral protective layer on the green body so as to cover at least the external electrode, and producing a printed laminate,
A firing step of firing the printed laminate,
As the pore former, using thermosetting resin particles,
The firing temperature in the firing step is 1200-1500 ° C.
The thickness of the outer peripheral protective layer after the firing is 10 to 200 μm, the porosity is 15 to 65%, the average pore diameter is 0.05 to 9 μm,
The average pore diameter A of the external electrode after firing and the average pore diameter B of the outer peripheral protective layer after firing satisfy the relationship of 0.05 ≦ B / A ≦ 0.9,
A method for producing a gas sensor element, comprising producing a gas sensor element in which an average pore diameter B and a lower limit 20% pore diameter C of the outer peripheral protective layer after firing satisfy a relationship of 0.5 <C / B <1.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP7144303B2 (en) * | 2018-12-12 | 2022-09-29 | 日本碍子株式会社 | gas sensor |
JP7052747B2 (en) * | 2019-01-28 | 2022-04-12 | 株式会社デンソー | Exhaust sensor |
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Family Cites Families (8)
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---|---|---|---|---|
JP3064069B2 (en) * | 1991-11-29 | 2000-07-12 | 京セラ株式会社 | Manufacturing method of cylindrical electrode |
JPH0954064A (en) * | 1995-08-11 | 1997-02-25 | Denso Corp | Oxygen sensor element and its manufacture |
JP3514001B2 (en) * | 1995-08-31 | 2004-03-31 | 株式会社デンソー | Oxygen sensor element |
JP4511160B2 (en) * | 2003-11-27 | 2010-07-28 | 日本碍子株式会社 | Gas sensor |
JP4416551B2 (en) * | 2004-03-29 | 2010-02-17 | 日本碍子株式会社 | Porous electrode, electrochemical cell using the same, and NOx sensor element |
JP4745361B2 (en) * | 2008-03-28 | 2011-08-10 | 日本碍子株式会社 | Gas sensor |
JP5075937B2 (en) * | 2010-03-31 | 2012-11-21 | 日本碍子株式会社 | Gas sensor element and manufacturing method thereof |
JP5097238B2 (en) * | 2010-03-31 | 2012-12-12 | 日本碍子株式会社 | Method for manufacturing gas sensor element |
-
2010
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10876993B2 (en) | 2015-12-24 | 2020-12-29 | Ngk Insulators, Ltd. | Ammonia gas sensor and method for measuring concentration of ammonia gas |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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