JPS5840138B2 - Kanenseigaskenchisoshi - Google Patents

Kanenseigaskenchisoshi

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JPS5840138B2
JPS5840138B2 JP8652275A JP8652275A JPS5840138B2 JP S5840138 B2 JPS5840138 B2 JP S5840138B2 JP 8652275 A JP8652275 A JP 8652275A JP 8652275 A JP8652275 A JP 8652275A JP S5840138 B2 JPS5840138 B2 JP S5840138B2
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JP
Japan
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ferric oxide
gas
film
sintered
type ferric
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JP8652275A
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篤志 伊賀
秀行 沖中
政次 山口
道雄 松岡
誠一 中谷
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルファ型酸化第二鉄(α−Fe203)を
主体とする焼結体を基体とし、その上に、スピネル型結
晶構造のガンマ型酸化第二鉄(γ−Fe2O3)を主体
とする焼結膜をガス感応体として有することを特徴とす
る、可燃性ガス検知素子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention uses a sintered body mainly composed of alpha-type ferric oxide (α-Fe203) as a base material, and a gamma-type ferric oxide (γ-Fe203) having a spinel crystal structure is formed on the base body. The present invention relates to a combustible gas detection element characterized by having a sintered film mainly composed of -Fe2O3) as a gas sensitive body.

従来から使用されているガス検知素子としては、白金を
可燃性触媒に用い、燃焼熱を白金線その他の抵抗体の湿
度上昇による抵抗変化として検知する素子、パラジウム
塩の一酸化炭素による色調変化を光電管で検知する素子
、およびN型酸化物半導体を用い、その大きな移動度を
、利用して可燃性ガスを抵抗値変化として、検知する素
子などが知られている。
Conventionally used gas detection elements include elements that use platinum as a combustible catalyst and detect the heat of combustion as resistance changes due to increased humidity in platinum wires or other resistors, and elements that detect color changes due to carbon monoxide in palladium salts. 2. Description of the Related Art Elements that use a phototube to detect a combustible gas, and elements that use an N-type oxide semiconductor and utilize its high mobility to detect a combustible gas as a change in resistance are known.

これらのガス検知素子は、いずれも完全なものではなく
、実用上いろいろな欠点が指摘されている。
None of these gas sensing elements are perfect, and various practical drawbacks have been pointed out.

たとえば上記の白金触媒を用いた検知素子では安定性が
すぐれているものの、感度が小さい。
For example, the detection element using the platinum catalyst described above has excellent stability but low sensitivity.

またパラジウム塩の色調変化を用いる検知素子では、素
子の長期保存が困難であり、さらに反復使用に耐えられ
ないという欠点がある。
Furthermore, a sensing element that uses a change in color tone of palladium salt has the drawback that it is difficult to store the element for a long period of time, and furthermore, it cannot withstand repeated use.

上記検知素子の中では、N型酸化物半導体を用いた検知
素子が感度も大きく、かつ反復使用に耐えられるという
特徴を有し、簡単な構造で素子が形成されるという。
Among the above-mentioned sensing elements, sensing elements using N-type oxide semiconductors have the characteristics of high sensitivity and durability over repeated use, and are said to be formed with a simple structure.

実用上の利点があるため注目されている。It is attracting attention because of its practical advantages.

N型半導体の中でガス検知用材料としては、酸化すず(
Sn02)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化カド□ウム(C
dO)などが知られている。
Among N-type semiconductors, tin oxide (
Sn02), zinc oxide (ZnO), cadmium oxide (C
dO) etc. are known.

たとえばS n 02を用いた検知素子は、感度が大き
いけれども、温度特性や連続通電中の経時変化、寿命な
どの点で実用上要望を完全に満たしたものとはいえない
For example, a detection element using S n 02 has high sensitivity, but it cannot be said to completely meet practical requirements in terms of temperature characteristics, changes over time during continuous energization, life span, and the like.

CdO,ZnOは検知素子として感度が小さく、またC
d、Znなとは、公害防止上、使用を避けた方が望まし
い材料である。
CdO and ZnO have low sensitivity as detection elements, and CdO and ZnO have low sensitivity as detection elements.
d, Zn, etc. are materials whose use should preferably be avoided in order to prevent pollution.

この方にも酸化チタン(T 102 ) 、酸化アルミ
ニウム(A1203)、酸化タングステン(WO3)、
酸化モリブデン(Mo03 )などをガス検知用材料と
してあげることができるものの、実用上の材料としては
着目されていない。
This also includes titanium oxide (T 102 ), aluminum oxide (A1203), tungsten oxide (WO3),
Although molybdenum oxide (Mo03) can be used as a material for gas detection, it has not attracted attention as a practical material.

またこの他にも比較的最近発見されたものに、ガンマ型
酸化第二鉄(γ−F e 20 a )を用いたものが
ある。
In addition to this, there is one that uses gamma type ferric oxide (γ-F e 20 a ) that has been discovered relatively recently.

これは磁気テープなどの磁気記録媒体として用いられる
カンマ型酸化第二鉄(γ−Fe2O3)粉末を液中に分
散させたのち、絶縁基板上に塗布して、約400℃の温
度で焼付けをし、皮膜を形成したものである。
This involves dispersing comma-shaped ferric oxide (γ-Fe2O3) powder, which is used as a magnetic recording medium such as magnetic tape, into a liquid, then coating it on an insulating substrate and baking it at a temperature of about 400℃. , a film is formed.

そしてこの皮膜上に1対の電極をもうけたのち、250
℃〜350℃程度に加熱した状態で抵抗値を測定する
と、そのときの雰囲気ガスの組成によって抵抗値が著し
く変化する現象を応用したものである。
After forming a pair of electrodes on this film, 250
This is an application of the phenomenon that when the resistance value is measured in a state heated to about .degree. C. to 350.degree. C., the resistance value changes significantly depending on the composition of the atmospheric gas at that time.

このような素子のガス感応特性は、雰囲気ガスが空気の
ときの抵抗値(RA)と、可燃性ガスが混入したときの
抵抗(RG)との比(RA/RG)で評価され、その値
が大きい程、感度のよい検知素子とされる。
The gas sensitivity characteristics of such elements are evaluated by the ratio (RA/RG) of the resistance value when the atmospheric gas is air (RA) and the resistance value when flammable gas is mixed (RG). The larger the value, the more sensitive the sensing element is.

先に述べたガンマ型酸化第二鉄(γ−Fe2O3)皮膜
の場合を例にとると、素子の温度を270℃に保ち、可
燃性ガスとして0.1容量%のプロパンガスを含む空気
のとき、RA/RGは約80というきわめて大きい値を
示し、可燃性ガスに対して敏感に反応する。
Taking the case of the gamma type ferric oxide (γ-Fe2O3) film mentioned above as an example, when the temperature of the element is maintained at 270°C and the air contains 0.1% by volume of propane gas as a flammable gas. , RA/RG shows an extremely large value of about 80, and reacts sensitively to flammable gases.

このような高いガス感応特性は、アルファ型、ベータ型
、ガンマ型、デルタ型、イプシロン型などと数多く存在
する酸化第二鉄(Fe203 )のうちでも、特にガン
マ型酸化第二鉄(γ−Fe2O3)にのみ観測されるも
のである。
Such a high gas sensitivity property is due to the fact that among the many types of ferric oxide (Fe203) such as alpha, beta, gamma, delta, and epsilon types, gamma type ferric oxide (γ-Fe2O3) ) is observed only in

すでに述べたようにガンマ型酸化第二鉄(γ−Fe 2
03 )の皮膜を用いた可燃性ガス検知素子はすぐれた
ガス感応特性をもっているけれども、方において、塗布
、加熱して得られた皮膜であるがゆえに欠点をもってお
り、改良が必要とされている。
As already mentioned, gamma-type ferric oxide (γ-Fe2
Although the combustible gas detection element using the film of No. 03) has excellent gas sensitivity characteristics, it has drawbacks because it is a film obtained by coating and heating, and improvements are needed.

なかでも皮膜自体の強度、あるいは絶縁基板との接着強
度がきわめて弱く、そのために素子の形状に制約があっ
たり、また素子に振動その他の機械的な力が加わること
を極力避けなければならないなど、実用化を進める上で
解決すべき課題がある。
Among these, the strength of the film itself or the strength of its adhesion to the insulating substrate is extremely weak, which limits the shape of the element, and it is necessary to avoid applying vibration or other mechanical forces to the element as much as possible. There are issues that need to be resolved in order to advance practical application.

さらにまた、焼結が不充分であるため、煮沸テストや湿
度条件、たとえば、70℃、95%中の長時間放置に対
して、十分安定ではなく、この点に関しても解決されね
ば、ならない。
Furthermore, due to insufficient sintering, it is not sufficiently stable for boiling tests and long-term storage under humidity conditions, for example, 70° C. and 95%, and this point must also be resolved.

本発明はこれらの点にかんがみガンマ型酸化第二鉄(γ
−F e 203 )のもつすぐれたガス感応特性を十
二分に活用すべく、種々の実験を積み重ねた結果、従来
のセラ□ツク基体の上に、皮膜を塗布する方法から、ア
ルファ型酸化第二鉄(α−Fe203)を主体とする焼
結体の上に、ガンマ型酸化第二鉄(γ−Fe2O3)焼
結膜を主体とする薄層を形成することによって、これま
での欠点であった強度の問題、および湿度に対する安定
性の問題を解決することができたものである。
In view of these points, the present invention has developed gamma-type ferric oxide (γ
In order to take full advantage of the excellent gas sensitivity properties of -F e 203), as a result of various experiments, we have changed from the conventional method of coating a film on a ceramic substrate to alpha-type oxidation film. By forming a thin layer mainly composed of gamma-type ferric oxide (γ-Fe2O3) sintered film on top of a sintered body mainly composed of diiron (α-Fe203), it is possible to overcome the drawbacks of the past. This solved the problem of strength and stability against humidity.

以下実施例にもとづいて詳細に説明する。A detailed explanation will be given below based on examples.

〔実施例 1〕 平均粒子径0.1ミクロンの四三酸化鉄 (Fe3O4)粉末に水を3重量%加えて十分に粉砕、
混合したのち正方形板状(13X13X2its3)に
圧縮成型した。
[Example 1] 3% by weight of water was added to triiron tetroxide (Fe3O4) powder with an average particle size of 0.1 micron, and the powder was thoroughly ground.
After mixing, the mixture was compression molded into a square plate (13×13×2its3).

しかるのちこの成型体を、真空中700℃で1時間焼結
した。
Thereafter, this molded body was sintered in vacuum at 700° C. for 1 hour.

かくして得た四三酸化鉄(Fe204)焼結体を冷却し
たのち、空気中で徐々に昇温しで800℃まで加熱し、
アルファ型酸化第二鉄(α−F e 203 )焼結体
を得た。
After cooling the triiron tetroxide (Fe204) sintered body thus obtained, the temperature was gradually raised in air to 800°C,
An alpha-type ferric oxide (α-Fe 203 ) sintered body was obtained.

次に平均粒子径O,1ミクロンの針状四三酸化鉄(Fe
304)粉末に水を加えて、ボール□ルで十分粉砕、混
合し、上記アルファ型酸化第二鉄(α−Fe203)焼
結体の片面の厚さ20ミクロンに塗布し、真空中750
℃で1時間加熱して、四三酸化鉄(Fe304)膜を焼
結した。
Next, acicular triiron tetroxide (Fe
304) Add water to the powder, thoroughly pulverize and mix with a ball, apply to one side of the alpha-type ferric oxide (α-Fe203) sintered body to a thickness of 20 microns, and 750 μm in vacuum.
C. for 1 hour to sinter the triiron tetroxide (Fe304) film.

これを冷却したのち空気中で350℃まで徐々に昇温し
て酸化し、ガンマ型酸化第二鉄(γ−Fe2O3)焼結
膜にした。
After cooling this, the temperature was gradually raised to 350° C. in air and oxidized to form a gamma type ferric oxide (γ-Fe2O3) sintered film.

このようにして得た焼結膜の上に、くし形の金電極を蒸
着によって設けた。
A comb-shaped gold electrode was provided on the sintered film thus obtained by vapor deposition.

第1図はこのようにして得られた可燃性ガス検知素子の
斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of the combustible gas detection element thus obtained.

図中、1はアルファ型酸化第二鉄(α−Fe203)焼
結体よりなる基板、2はガンマ型酸化第二鉄(γ−Fe
2O3)を主体とする焼結膜からなるガス感応体、3は
電極、4はリード線である。
In the figure, 1 is a substrate made of alpha-type ferric oxide (α-Fe203) sintered body, and 2 is gamma-type ferric oxide (γ-Fe203).
3 is an electrode, and 4 is a lead wire.

以上のような条件で得た素子において、カンマ型酸化第
二鉄(γ−F e 203)焼結膜の、アルファ型酸化
第二鉄(α−F e 203 )焼結基板に対する接着
強度は焼結膜上に巾5iIIBのセロハンテープを粘着
させ、テープを基板面に対して垂直に引く方法により測
定した。
In the device obtained under the above conditions, the adhesion strength of the comma-type ferric oxide (γ-F e 203) sintered film to the alpha-type ferric oxide (α-F e 203 ) sintered substrate was as low as that of the sintered film. A cellophane tape having a width of 5iIIIB was adhered thereon, and the measurement was performed by pulling the tape perpendicularly to the substrate surface.

その結果、市販のアルミナ基板上に直接ガンマ型酸化第
二鉄焼結膜を形成したときの強度は約50g15111
1であり、テープとともに、γ−Fe203焼結膜が剥
れた。
As a result, when a gamma type ferric oxide sintered film was formed directly on a commercially available alumina substrate, the strength was approximately 50g15111
1, and the γ-Fe203 sintered film was peeled off along with the tape.

これに対して、実施例の試料では140 g7511N
の力でテープのみが剥れてγ−Fe2O3の剥離はなく
、α−Fe203焼結体基体に対するγ−F e 20
3の接着強度が十分強いことを確認した。
On the other hand, in the example sample, 140 g7511N
Only the tape was peeled off by the force of , and there was no peeling of γ-Fe2O3.
It was confirmed that the adhesive strength of No. 3 was sufficiently strong.

すなわちこの実施例のγ−Fe2O3膜の接着強度は1
50g / 51’11以上であるのに対し、市販のア
ルミナ基板に対するガンマ型酸化第二鉄(γ−Fe2O
3)膜の接着強度50.915寓1よりはるかに強いこ
とがわかる。
In other words, the adhesive strength of the γ-Fe2O3 film in this example is 1
50g/51'11 or more, whereas gamma type ferric oxide (γ-Fe2O) for commercially available alumina substrates
3) Adhesive strength of the film: 50.915 It can be seen that this is much stronger than 1.

この素子の室温における抵抗値は12.5MΩであった
The resistance value of this element at room temperature was 12.5 MΩ.

次にガス感応特性を測定するために測定用容器に素子を
保持して、温度を徐々に上げて300℃に保ったのち、
IA?/分の流量で空気を流して抵抗値を測定すると、
RA=240にΩであった。
Next, in order to measure the gas sensitivity characteristics, the device was held in a measurement container, and the temperature was gradually raised and maintained at 300°C.
IA? If you measure the resistance value by flowing air at a flow rate of /min,
RA=240Ω.

素子の抵抗値が安定したところで、雰囲気ガスを空気か
ら0.1容量%のプロパンガスを含む空気との混合ガス
に切換えて、同じく11/分の流量で流すと、約10秒
後にBQ=4.OKΩまで低下し、はぼその状態で平衡
に対した。
When the resistance value of the element stabilized, the atmospheric gas was changed from air to a mixed gas with air containing 0.1% by volume of propane gas and flowed at the same flow rate of 11/min. After about 10 seconds, BQ = 4. .. It decreased to OKΩ and reached equilibrium in a vague state.

これはガス感度RA/RGで示すと約60である。This is approximately 60 when expressed as gas sensitivity RA/RG.

この素子を測定容器から取り出して、1日後、1週間後
、1力月後に同様な方法でRAおよびRGを測定すると
経時変化量は±5%以内であった。
When this element was taken out from the measurement container and RA and RG were measured in the same manner one day, one week, and one month later, the amount of change over time was within ±5%.

またこれらの素子を300℃の空気中、および300℃
で0.1容量%のプロパンガスを含た空気中に1000
0時間保持して、それが抵抗値RAおよびRGに与える
影響を調べたところ、いずれも変化量は±5%以内であ
り、良好な結果であることを確認した。
In addition, these elements were placed in air at 300°C and at 300°C.
1000 in air containing 0.1% by volume of propane gas.
When the resistance was held for 0 hours and the influence it had on the resistance values RA and RG was investigated, it was confirmed that the amount of change was within ±5% in both cases, which was a good result.

また純水に素子に投入し、1時間煮沸しても、ガス感応
特性には変化が見られず、さらに70℃、95%の湿中
に10000時間放置しても、特性に変化が認められな
かった。
Furthermore, even if the device was poured into pure water and boiled for 1 hour, no change was observed in the gas sensitivity characteristics, and even if it was left in 70°C and 95% humidity for 10,000 hours, no change in the characteristics was observed. There wasn't.

これはアルミナやフォルステライト等のセラ□ツク基体
に、直接γ−Fe203を塗布・焼きつけし、熱処理を
施して得られる皮膜素子には見られない、高安定性であ
る。
This is a high stability that cannot be found in film elements obtained by directly coating and baking γ-Fe203 on a ceramic substrate such as alumina or forsterite, and subjecting it to heat treatment.

さらにまた室温(15〜30℃)と300℃の間で温度
サイクルテストを10サイクル行ない、ひび割、電極剥
離などの異常が生じないことを確認した。
Furthermore, a temperature cycle test was conducted for 10 cycles between room temperature (15 to 30°C) and 300°C, and it was confirmed that no abnormalities such as cracking or electrode peeling occurred.

そして、通常の電子機器部品に適用される振動テストで
も、外観ならびにガス感度特性になんら異常が認められ
なかった。
Also, no abnormality was found in the appearance or gas sensitivity characteristics in the vibration test applied to ordinary electronic device parts.

〔実施例 2〕 平均粒径O,2ミクロンの市販の四三酸化鉄(Fe30
4)粉末を、適当な大きさに圧縮成形し、窒素気流中9
00℃に加熱してF e 304焼結体を作り、冷却し
たのち徐々に温度を上げて800℃まで加熱して、アル
ファ型酸化第二鉄(α−p e 2 o 3 )焼結体
を得た。
[Example 2] Commercially available triiron tetroxide (Fe30
4) Compression mold the powder into an appropriate size and heat it in a nitrogen stream for 9
After heating to 00°C, a Fe 304 sintered body is made, and after cooling, the temperature is gradually raised to 800°C to form an alpha-type ferric oxide (α-pe 2 o 3 ) sintered body. Obtained.

次にこのアルファ型酸化第二鉄(α−F e 20s
)焼結体に機械加工を施して、外径2朋、内径1,51
11、長さ61n1!Lの円筒体を切り出した。
Next, this alpha-type ferric oxide (α-Fe 20s
) The sintered body is machined to have an outer diameter of 2 mm and an inner diameter of 1.51 mm.
11. Length 61n1! An L cylinder was cut out.

そして、この同筒体の両端に巾0.21111白金リボ
ンの電極を固定した。
Then, electrodes made of platinum ribbons having a width of 0.21111 mm were fixed to both ends of this cylindrical body.

一方平均粒子径0.2ミクロンの四三酸化鉄(Fe30
4)粉末を純水とともにボールミルに入れ、粉砕して四
三酸化鉄(F e s 04 )混合液を作製し、上記
アルファ型酸化第二鉄(α−Fe203)焼結体の円筒
の外側に、圧縮空気で吹きつけて、厚さ20□クロンの
四三酸化鉄(Fe304)皮膜を形成した。
On the other hand, triiron tetroxide (Fe30) with an average particle size of 0.2 microns
4) Put the powder together with pure water in a ball mill, grind it to make a triiron tetroxide (Fe s 04 ) mixture, and place it on the outside of the cylinder of the alpha-type ferric oxide (α-Fe203) sintered body. A triiron tetroxide (Fe304) film having a thickness of 20 square meters was formed by blowing with compressed air.

そして、窒素気流中850℃に加熱してFe50.焼結
膜とした。
Then, it was heated to 850°C in a nitrogen stream to give Fe50. It was made into a sintered film.

かくして、四三酸化鉄(FesO+)膜が形成された円
筒を350℃まで徐々に昇温して酸化性雰囲気中で酸化
し、α−Fe203焼結体の円筒体上にカンマ型酸化第
二鉄(γ−Fe2O3)焼結膜を形成した。
The cylinder on which the triiron tetroxide (FesO+) film was formed was then gradually heated to 350°C and oxidized in an oxidizing atmosphere, forming a comma-shaped ferric oxide on the cylinder of α-Fe203 sintered body. A (γ-Fe2O3) sintered film was formed.

次に0.1闘の太さの白金線をスパイラルに巻いて加熱
用の抵抗線を作り、上記円筒体中に挿入し、抵抗線の両
端を接着剤で管の両端に固定して可燃性ガス検知素子を
得た。
Next, create a resistance wire for heating by spirally winding a platinum wire with a thickness of 0.1 mm, insert it into the cylindrical body, and fix both ends of the resistance wire to both ends of the tube with adhesive to make it flammable. A gas detection element was obtained.

第2図はこの実施例の可燃性ガス検知素子の断面構造を
示したものである。
FIG. 2 shows the cross-sectional structure of the combustible gas detection element of this embodiment.

図の11はアルファ型酸化第二鉄(α−Fe203)焼
結体よりなる基体、12は電極、13はガンマ型酸化第
二鉄(γ−Fe2O3)ガス感応体、14は発熱体、1
5は発熱体支持用の無機接着剤である。
In the figure, 11 is a base made of an alpha-type ferric oxide (α-Fe203) sintered body, 12 is an electrode, 13 is a gamma-type ferric oxide (γ-Fe2O3) gas sensitive body, 14 is a heating element, 1
5 is an inorganic adhesive for supporting the heating element.

これらの素子について室温における抵抗値を測定すると
25MΩであった。
When the resistance value of these elements was measured at room temperature, it was 25 MΩ.

次にガス感応特性を測定するために測定用容器に素子を
入れ、発熱体に電流を庵して温度を徐々に上げて1.2
ワツトの電力に保った後、IA/分の流量で空気を流し
て抵抗値RAを測定すると、抵抗値RA=520にΩで
あった。
Next, in order to measure the gas sensitivity characteristics, the element was placed in a measurement container, and a current was applied to the heating element to gradually raise the temperature.
After maintaining the power at 100 watts, air was flowed at a flow rate of IA/min and the resistance value RA was measured, and the resistance value RA was 520 Ω.

素子の抵抗値が安定したところで、雰囲気ガスを空気か
ら0.1容量%のイソブタンガスを含む空気に切換えて
、同じく11/分を流すと、約10秒後に素子の抵抗値
はほぼ平衡に達し、RG=6にΩを示した。
When the resistance value of the element stabilized, the atmospheric gas was changed from air to air containing 0.1% by volume of isobutane gas, and when the same flow rate was 11/min, the resistance value of the element reached almost equilibrium after about 10 seconds. , Ω is shown at RG=6.

これは感度としてR,A/RG=65に相当する。This corresponds to a sensitivity of R, A/RG=65.

これらの素子について、実施例1と同様な方法で電気的
安定性、機械的耐久性を調べて十分な安定性を示すこと
を確認した。
The electrical stability and mechanical durability of these elements were examined in the same manner as in Example 1, and it was confirmed that they exhibited sufficient stability.

〔実施例 3〕 実施例2と同じ方法で四三酸化鉄(Fe3s4)の成型
体を作り、アルゴンガス気流中900℃で焼結し、冷却
したのち、空気中で徐々に400℃1で温度を上げて酸
化し、カンマ型酸化第二鉄(γ−Fe2O3)の焼結体
を得た。
[Example 3] A molded body of triiron tetroxide (Fe3s4) was made in the same manner as in Example 2, sintered at 900°C in an argon gas stream, cooled, and then gradually heated to 400°C1 in air. The mixture was oxidized to obtain a sintered body of comma-shaped ferric oxide (γ-Fe2O3).

次にこのカンマ型酸化第二鉄(γ−Fe2O3)焼結体
に機械加工を施して、外径2n、内径1,5朋、長さ6
mmの同筒体を切り出した。
Next, this comma-shaped ferric oxide (γ-Fe2O3) sintered body was machined to have an outer diameter of 2n, an inner diameter of 1.5mm, and a length of 6mm.
The same cylindrical body of mm was cut out.

次いでこの円筒の両端に巾0.2 tttxの白金リボ
ンの電極を固定した。
Next, platinum ribbon electrodes with a width of 0.2 tttx were fixed to both ends of this cylinder.

一方実施例2と同じ方法で、四三化鉄 (F e 304 )混合液を作製し、上記ガンマ型酸
化第二鉄(γ−Fe2O3)焼結体の円筒体の外側に、
圧縮空気で吹きつけて、厚さ20ミクロンの四三化鉄(
F e s 04 )皮膜を形成した。
On the other hand, in the same manner as in Example 2, a triferric iron (F e 304 ) mixed solution was prepared, and placed on the outside of the cylindrical body of the gamma type ferric oxide (γ-Fe2O3) sintered body.
Spray with compressed air to make a 20 micron thick iron tetrahydride (
Fes 04) film was formed.

これをアルゴン気流中850℃に加熱し、四三酸化鉄 (F e a 04 )膜を焼結させるとともに、ガン
マ型酸化第二鉄(γ−Fe2O3)基体を相転移させ、
アルファ型酸化第二鉄(α−F e 203 )とした
This was heated to 850°C in an argon stream to sinter the triiron tetraoxide (Fe a 04 ) film and cause a phase transition of the gamma-type ferric oxide (γ-Fe2O3) substrate.
It was set as alpha-type ferric oxide (α-Fe 203 ).

し力るのち、350℃の酸化性雰囲気中で徐々に加熱し
四三酸化鉄(FeaO+)をカンマ型酸化第二鉄(γ−
Fe2O3)に酸化させた。
After heating, it is gradually heated in an oxidizing atmosphere at 350°C to convert triiron tetroxide (FeaO+) into comma-type ferric oxide (γ-
oxidized to Fe2O3).

これらの素子の室温における抵抗値は25MΩであった
The resistance value of these elements at room temperature was 25 MΩ.

次にガス感応特性を測定するために、測定用容器に素子
を入れ、発熱体に電流を流して温度を徐徐に上げて1.
5ワツトの電力に保ったのち、11/分の流量で空気を
流して抵抗値を測定すると、RA=250にΩであった
Next, in order to measure the gas sensitivity characteristics, the element was placed in a measurement container, and a current was passed through the heating element to gradually raise the temperature.1.
After keeping the power at 5 watts, air was flowed at a flow rate of 11/min and the resistance was measured, and the resistance was RA=250Ω.

これらの素子の抵抗値が安定したところで雰囲気ガスを
空気から0.1容量%のプロパンガスを含む空気との混
合ガスに切換えて、IA?/分の流量で流すと、約10
秒後に素子の抵抗値はほぼ平衡に達し、RQ=4にΩを
示した。
When the resistance values of these elements became stable, the atmospheric gas was changed from air to a mixed gas with air containing 0.1% by volume of propane gas, and the IA? When flowing at a flow rate of about 10
After a few seconds, the resistance value of the element almost reached equilibrium and showed Ω at RQ=4.

これは感度として、RA/RQ=62に相当する。This corresponds to RA/RQ=62 in terms of sensitivity.

これらの素子について先の実施例と同様にして、電気的
安定性ならびに機械的耐久性を調べてみると従来例とし
てあげた塗布に比べて、格段にすぐれた安定性を示した 以上の実施例に見られるように、アルファ型酸化第二鉄
(α−Fe203)を主体とした焼結体基板の上に、カ
ンマ型酸化第二鉄(γ−Fe2O3)を主体とする焼結
膜を焼きつけた可燃性ガス検知素子は、すぐれたガス感
応特性をもつとともに、高温放置、可燃性ガス含有の空
気中高温放置、混生放置、煮沸に対して、きわめてよい
安定性をもっている。
The electrical stability and mechanical durability of these elements were examined in the same manner as in the previous examples, and the above examples showed much superior stability compared to the conventional coatings. As shown in Figure 2, a combustible sintered film consisting mainly of comma-type ferric oxide (γ-Fe2O3) is baked onto a sintered substrate mainly consisting of alpha-type ferric oxide (α-Fe203). The gas detection element has excellent gas sensitivity characteristics and has extremely good stability against being left at high temperatures, in air containing flammable gases, being left in mixtures, and boiling.

さらにこれらの素子は温度サイクルテストや、振動テス
トにも安定であり、焼結膜としての特徴を十二分に発揮
している。
Furthermore, these elements are stable in temperature cycle tests and vibration tests, and fully demonstrate their characteristics as sintered films.

なお実施例では四三酸化鉄(Fe204)粉体を出発原
料として用いた例を示したが、その説明から明らかなよ
うに、最終的にアルファ型酸化第二鉄(α−Fe203
)焼結体ならびにガンマ型酸化第二鉄(γ−Fe2O3
)膜に転移し得る材料であればよいのはいうまでもない
In the example, an example was shown in which triiron tetroxide (Fe204) powder was used as a starting material, but as is clear from the explanation, alpha-type ferric oxide (α-Fe203) was ultimately used.
) Sintered body and gamma type ferric oxide (γ-Fe2O3
) It goes without saying that any material can be used as long as it can be transferred to the film.

みの他、ガンマ型酸化第二鉄(γ−Fe2O3)焼結膜
を形成するのに、四三酸化鉄(Fe304)粉体を塗布
あるいは吹きつけをして焼結する際に、他の添加物を加
えるか、あるいはあらかじめ添加物で変成した粉体を用
いることによって、焼結を容易にしたり、焼結膜の抵抗
値を変えることも可能であり、特性向上の自由度が太き
い。
In addition, other additives are added when applying or spraying triiron tetroxide (Fe304) powder and sintering to form a gamma-type ferric oxide (γ-Fe2O3) sintered film. By adding powder or using powder that has been modified with additives in advance, it is possible to facilitate sintering or change the resistance value of the sintered film, providing a wide degree of freedom in improving properties.

同様にアルファ型酸化第二鉄(α−Fe203)焼結体
を作製するのに、四三酸化鉄(Fe304)粉体を圧縮
成型して焼結する際に、他の添加物を加えるが、あるい
はあらかじめ添加物で変成した粉体を用いることによっ
て、焼結を容易にしたり、あるいはその上部に形成する
ガンマ型酸化第二鉄(γ−Fe2O3)膜との接着強度
を増すことも可能である。
Similarly, to produce an alpha-type ferric oxide (α-Fe203) sintered body, other additives are added when triiron tetroxide (Fe304) powder is compression-molded and sintered. Alternatively, by using powder that has been modified with additives in advance, it is possible to facilitate sintering or increase the adhesive strength with the gamma-type ferric oxide (γ-Fe2O3) film formed on top of it. .

本発明で得られる素子は、実施例で示したプロパンガス
、イソブタンのみに感応するのではなく、都市ガス、エ
チルアルコール、−酸化炭素、水素、アセトンおよび一
般の炭化水素などの可燃性ガスに対しても同様に感応す
る。
The device obtained by the present invention is not only sensitive to propane gas and isobutane as shown in the examples, but also sensitive to flammable gases such as city gas, ethyl alcohol, carbon oxide, hydrogen, acetone, and general hydrocarbons. I feel the same way.

以上の説明から明らかなように、本発明によるガンマ型
酸化第二鉄(γ−Fe20s)を主体とする焼結膜をガ
ス感応体とし、これをアルファ型酸化鉄二鉄(α−Fe
203)を主体とする焼結体基体上に形成して得た、可
燃性ガス検知素子は、高温度で雰囲気ガス、温度、熱衝
撃、機械的振動に対して、すぐれた安定性をもち、その
実用的価値はきわめて犬なるものがある。
As is clear from the above explanation, the sintered film mainly composed of gamma-type ferric oxide (γ-Fe20s) according to the present invention is used as a gas sensitive body, and this is used as a gas sensitive material.
The combustible gas detection element formed on a sintered body substrate mainly composed of 203) has excellent stability against atmospheric gas, temperature, thermal shock, and mechanical vibration at high temperatures; Its practical value is extremely valuable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による可燃性ガス検知素子の一実施例の
斜視図、第2図は本発明による可燃性ガス検知素子の他
の実施例の断面図である。 1、 i i−・−・α−Fe203焼結体基体、3゜
13・・・・・・γ−Fe203ガス感応体。
FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of the combustible gas detection element according to the invention, and FIG. 2 is a sectional view of another embodiment of the combustible gas detection element according to the invention. 1, i i-...α-Fe203 sintered body base, 3°13...γ-Fe203 gas sensitive body.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アルファ型酸化第二鉄(α−Fe203 )を主体
とする焼結体を基体とし、この基体上にガンマ型酸化第
二鉄(γ−F e 20 a )を主体とする焼結膜を
設け、更にこの焼結膜上に一対の電極を形成し、可燃性
ガスの接触による前記焼結膜の電気抵抗値の変化を前記
一対の電極で検出して可燃性ガスを検知することを特徴
とする可燃性ガス検知素子。
1. A sintered body mainly composed of alpha-type ferric oxide (α-Fe203) is used as a base, and a sintered film mainly composed of gamma-type ferric oxide (γ-Fe20a) is provided on this base, Further, a pair of electrodes is formed on the sintered film, and the pair of electrodes detects a change in the electrical resistance value of the sintered film due to contact with the flammable gas, thereby detecting the flammable gas. Gas detection element.
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