JPS5853734B2 - Kanenseigaskenchi Soshinoseizouhouhou - Google Patents
Kanenseigaskenchi SoshinoseizouhouhouInfo
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- JPS5853734B2 JPS5853734B2 JP12498475A JP12498475A JPS5853734B2 JP S5853734 B2 JPS5853734 B2 JP S5853734B2 JP 12498475 A JP12498475 A JP 12498475A JP 12498475 A JP12498475 A JP 12498475A JP S5853734 B2 JPS5853734 B2 JP S5853734B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は可燃性ガス検知素子の製造方法に関するもので
、その目的とするところは、ガンマ型三二酸化鉄をガス
感応体とするガス検知素子を製造する1こ際して、ガス
1こ対して鋭敏1こ感応し且つ電気的および機械的1こ
安定した特性を有するガス感応体を得る方法を提供する
こと1こある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a combustible gas sensing element, and its purpose is to provide a method for manufacturing a gas sensing element using gamma-type iron sesquioxide as a gas sensitive material. One object of the present invention is to provide a method for obtaining a gas sensitive material that is sensitive to gas and has stable electrical and mechanical properties.
可燃性ガス検知素子1こは種々の形式のものが知られて
いる。Various types of combustible gas detection elements are known.
その中で最も一般的なもののひとつは金属酸化物半導体
をガス感応体としたもので、これはこの材料が可燃性ガ
スlこ感応してその抵抗値が変化する性質をもつことを
利用したものである。One of the most common is a metal oxide semiconductor that is used as a gas sensitive material, and this takes advantage of the property that this material changes its resistance value when it responds to flammable gas. It is.
この種のガス検知素子は、基本的には、電子回路部品で
あるところの薄膜抵抗器や焼結体抵抗器と同じ構造をも
ち、従ってその製造法もそれら抵抗器類1こついて採用
されているいろいろの製造法1こ類似している。This type of gas detection element basically has the same structure as thin film resistors and sintered body resistors, which are electronic circuit components, and therefore its manufacturing method is also similar to that of those resistors. The various manufacturing methods are similar.
たとえばN型酸化物半導体のひとつである酸化第2錫を
用いた可燃性ガス検知素子のガス感応体は酸化第2錫粉
末と適当な無機物バインダーの混合物を成型し、これを
高温で焼成すること1こよって得られる。For example, the gas sensitive body of a combustible gas detection element using stannic oxide, which is an N-type oxide semiconductor, is made by molding a mixture of stannic oxide powder and a suitable inorganic binder, and then firing it at a high temperature. Obtained by 1.
また前記混合物をスラリ状となしてこれを適当な絶縁性
基板上1こ塗布したのち焼成すること1こよっていわゆ
る厚膜型のガス感応体も得られる。A so-called thick film type gas sensitive material can also be obtained by forming the mixture into a slurry, coating it once on a suitable insulating substrate, and then firing it.
これらガス感応体の抵抗値を検出するため1こ1対の電
極を設けること、およびこの種のガス検知素子は室温よ
りも高温で動作させるのが有利であるためガス感応体の
近傍1こ発熱体を設けることなどしてガス検知素子が完
成する。In order to detect the resistance value of these gas sensing elements, one pair of electrodes is provided, and since it is advantageous to operate this type of gas sensing element at a higher temperature than room temperature, the area near the gas sensing element generates heat. The gas detection element is completed by providing a body.
本発明はN型酸化物半導体のひとつであるガンマ型三二
酸化鉄(γ−Fe2O3)の焼結物をガス感応体とした
ガス検知素子の製造方法1こ係る。The present invention relates to a method for manufacturing a gas sensing element using a sintered product of gamma-type iron sesquioxide (γ-Fe2O3), which is one of the N-type oxide semiconductors, as a gas sensitive material.
γ−Fe203粉末を原料としてこれを焼結しガス感応
体を作る1こ際し考慮すべきいくつかの問題点がある。There are several problems that must be considered when producing a gas sensitive material by sintering γ-Fe203 powder as a raw material.
そのひとつはガス1こ対する感度をたかめるため焼結物
の表面積をできるだけ犬ならしめるべき製造法を見出す
ことである。One of these is to find a manufacturing method that makes the surface area of the sintered material as uniform as possible in order to increase its sensitivity to gas.
これはガス1こ感応するという事が本質的1こ固体の表
面現象であることから当然である。This is natural since being sensitive to a gas is essentially a surface phenomenon of a solid.
しかしながら表面積を過度1こ大きくする事は別の新た
な問題点を生む。However, increasing the surface area by one factor causes another new problem.
すなわち、そのようなガス感応体は電気抵抗が高く、且
つ機械的強度が小さく、寿命特性が劣るという事である
。That is, such a gas sensitive material has high electrical resistance, low mechanical strength, and poor life characteristics.
更1こ別の問題点はγ−Fe2O3は高温で熱せられる
事1こよりガス1こ対して著しく感度の小さいα型のF
e203fこ転移する性質があるため焼成温度をあまり
高くできないという点である。Another problem is that γ-Fe2O3 is heated at a high temperature, which makes it extremely sensitive to α-type F.
Because of the property of e203f transition, the firing temperature cannot be set too high.
このα型への転移の温度はγ−Fe2O3の製造履歴や
粒径、不純物の含有量等の影響をうけるのであるが、通
常470°C〜850℃であるとされている。The temperature of this transition to the α-type is influenced by the production history, particle size, content of impurities, etc. of γ-Fe2O3, but is generally said to be 470°C to 850°C.
したがってα−Fe203への転移をさけるため1こガ
ス感応体の焼成温度は前記転移温度域より低く選ぶ必要
があり、酸化鉄粉末の焼成温度としては相当1こ低温で
あるというほかない。Therefore, in order to avoid the transition to .alpha.-Fe203, the firing temperature of the gas sensitive material must be selected to be lower than the transition temperature range, and the firing temperature of the iron oxide powder must be considerably lower.
従来、上述したような諸問題を解決するための方法がな
んら知られていなかったのであるが、発明者等は広範囲
の実験検討の結果、特に選択された有機化合物とγ−F
e20s粉末とを混練したものが前述の(1’−Fe2
Q3への転移温度以下の温度で焼結が可能であり且つ前
述の他の2つの問題点をもことごとく解決できる事を見
出し、ここtこガス検知素子の新らしい製造法を明らか
1こした。Until now, no methods were known to solve the problems mentioned above, but as a result of extensive experimental studies, the inventors found that particularly selected organic compounds and γ-F
The above-mentioned (1'-Fe2
We have discovered that sintering can be performed at a temperature below the transition temperature to Q3, and that the other two problems mentioned above can also be solved, and we have now clearly developed a new manufacturing method for gas sensing elements.
すなわち、本発明はスピネル型結晶構造をもっガンマ型
三二酸化鉄(γ−Fe2O3)をガス感応体とする可燃
性ガス検知素子の製造1こおいて、ガンマ型三二酸化物
鉄粉末と有機化合物を混練して糊状物とし該糊状物を焼
結してγ−Fe203焼結物を作る事を特徴とするもの
である。That is, the present invention relates to the production of a combustible gas detection element using gamma-type iron sesquioxide (γ-Fe2O3) having a spinel crystal structure as a gas sensitive material. It is characterized in that it is kneaded to form a paste-like material and the paste-like material is sintered to produce a γ-Fe203 sintered product.
ここ1こ該有機化合物は、トリエタノールアミン、ジェ
タノールアミン、ポリエチレングリコール、クリセリン
、ベンタンジオール、テトラエチレンペンタミンのうち
のいずれか1つである。Here, the organic compound is any one of triethanolamine, jetanolamine, polyethylene glycol, chrycerin, bentanediol, and tetraethylenepentamine.
次1こ本発明を実施例をあげて詳細1こ説明する。Next, the present invention will be explained in detail by giving examples.
実施例
塩化第一鉄0.1モル、塩化第二鉄0.2モルの双方を
含む水溶液400−を1.6モルのカセイソーダを溶か
したアルカリ水溶液500m1中Iこ滴下して沈澱物を
作る。Example 400 ml of an aqueous solution containing both 0.1 mol of ferrous chloride and 0.2 mol of ferric chloride is added dropwise into 500 ml of an alkaline aqueous solution containing 1.6 mol of caustic soda to form a precipitate.
この沈澱は水和したマグネタイトである。This precipitate is hydrated magnetite.
この沈澱物を傾瀉法で充分1こ水洗したのち100℃で
乾燥し、乳鉢で粉砕する。This precipitate is thoroughly washed once with water by decanting, dried at 100°C, and ground in a mortar.
このマグネタイト粉末を空気中で350°C1こ加熱酸
化してγ型三二酸化鉄(γ−Fe2O3)粉末を得た。This magnetite powder was oxidized by heating at 350 DEG C. in air to obtain .gamma.-type iron sesquioxide (.gamma.-Fe2O3) powder.
この粉末を種々の有機化合物と充分1こ混和する。This powder is thoroughly mixed with various organic compounds.
この実施例ではいわゆる厚膜型のガス感応体を得るため
1こ混和物がペースト状になるの1こ充分な量の有機物
を加えた。In this example, in order to obtain a so-called thick film type gas sensitive material, an amount of organic material sufficient to make the mixture into a paste was added.
その量は有機物の種類1こより異なる。The amount varies depending on the type of organic matter.
たとえばγ−Fe2o3粉末10.?rfこっき、トリ
エタノールアミンの場合1こは、6.5 ml、ポリエ
チレングリコールの場合1こは1077111ジエタノ
ールアミンの場合1こは6、Oml、グリセリンの場合
1こは7.7 ml、ベンタンジオールの場合およびテ
トラエチレンペンタミンの場合1こはそれぞれ5.2
mlで適度の柔らかさをもったペーストが得られた。For example, γ-Fe2o3 powder 10. ? RF Koki, for triethanolamine, 1 ml is 6.5 ml, for polyethylene glycol, 1 ml is 1077111, for diethanolamine, 1 ml is 6, Oml, for glycerin, 1 ml is 7.7 ml, for bentanediol. and for tetraethylenepentamine, 1 is 5.2, respectively.
A paste with appropriate softness was obtained.
このペーストを予め一対の櫛型の金電極を設けであるア
ルミナ基板上1こ塗布し、空気中で450℃で2時間焼
成していわゆる厚膜状のγ−Fe2O3を得た。This paste was coated once on an alumina substrate on which a pair of comb-shaped gold electrodes had been provided in advance, and baked in air at 450 DEG C. for 2 hours to obtain a so-called thick film of .gamma.-Fe2O3.
なお、ガス検知素子はこのγ−Fe203厚膜を300
〜400℃に加熱できるよう発熱体をアルミナ基板の他
の一面1こ設けて組み立てた。Note that the gas detection element is made of this γ-Fe203 thick film with a thickness of 300 mm.
A heating element was installed on the other side of the alumina substrate so that the temperature could be heated to ~400°C.
かくして得られたガス検知素子の特性1こついての結果
を第7頁tこ表tこして示した。The results of the characteristics of the gas sensing element thus obtained are shown in the table on page 7.
なおこの表では各特性を次のよう1こ定義している。In this table, each characteristic is defined as follows.
a、初期特性:作成された時点での特性。a. Initial characteristics: characteristics at the time of creation.
Ra i r 、素子を350℃1こ保持した時の26
℃。Ra i r , 26 when the device is held at 350°C
℃.
相対湿度65%の空気中での抵抗値。Resistance value in air with relative humidity of 65%.
Rgas、素子を350℃1こ保持した時、イソブタン
0.2%を含む25℃、相対湿度
65%の空気中での抵抗値。Rgas is the resistance value when the element is held at 350°C in air containing 0.2% isobutane at 25°C and 65% relative humidity.
b、寿命特性;素子を25℃、相対湿度65%の空気中
での350℃に保持して5000時間経過した時点での
前記Ra1r、およびRg a sの値。b. Life characteristics; the values of Ra1r and Rga s after 5000 hours of holding the device at 350°C in air at 25°C and 65% relative humidity.
C,ガス感応体の焼結度;ガス感応体が作成された時点
1こおいて、焼結体面1こ3M社製スコッチエレクトリ
カルテープ456を貼付し、これを静か1こ剥離した時
基板上1このこった酸化鉄の量を全酸化鉄量1こ対する
百分率として表わしたもの。C. Degree of sintering of the gas sensitive body: At the time when the gas sensitive body was created, 3M Scotch Electrical Tape 456 was pasted on the surface of the sintered body, and when it was gently peeled off, it became 1 on the substrate. The amount of iron oxide is expressed as a percentage of the total amount of iron oxide.
これらの結果かられかるよう1こ、トリエタノールアミ
ン、ジェタノールアミン、ポリエチレングリコール、グ
リセリン、ベンタンジオール、テトラエチレンペンタミ
ンを用いて作られたγFe2O3焼結物はガス感応体と
して優れた特性を有している。From these results, it can be concluded that γFe2O3 sintered material made using triethanolamine, jetanolamine, polyethylene glycol, glycerin, bentanediol, and tetraethylenepentamine has excellent properties as a gas sensitive material. are doing.
先1こふれたようlこα−Fe203への転移温度を変
える目的や、ガス感応体としての安定性を改良する目的
で適当な不純物をドープしたγ−Fe203粉末を用い
てガス感応体を作る場合1こおいても、本発明の中で明
らかtこした有機化合物は全く同等な効果をもつ事は云
うまでもないことである。As mentioned above, a gas sensitive material is made using γ-Fe203 powder doped with appropriate impurities for the purpose of changing the transition temperature to α-Fe203 and improving the stability as a gas sensitive material. It goes without saying that even in case 1, the organic compounds mentioned above in the present invention have exactly the same effect.
さら1こまたガス感応体としての応答速度を改善する目
的で、γ−F e203粉末1こ貴金属を添加した場合
1こおいても、本発明の中で明らかにした有機化合物は
同等の効果をもつ。In addition, even when one noble metal is added to γ-F e203 powder for the purpose of improving the response speed as a gas sensitive material, the organic compound revealed in the present invention has the same effect. Motsu.
以上、実施例を用いて説明したことからあきらかなよう
に、本発明はγ−Fe2O3より戒るすぐれた特性を有
するガス感応体を容易1こ作り出す方法を提供するもの
で、産業上大きな利益をもたらすものである。As is clear from the above explanation using examples, the present invention provides a method for easily producing a gas sensitive material having superior properties to those of γ-Fe2O3, and has great industrial benefits. It is something that brings.
Claims (1)
感応し抵抗値が変化するガンマ型三二酸化鉄焼結物を備
えた可燃性ガス検知素子の製造方法において、前記ガン
マ型三二酸化鉄焼結物が、スピネル型結晶構造をもつガ
ンマ型三二酸化鉄粉末とトリエタノールアミン、ジェタ
ノールアミン、ホリエチレングリコール、クリセリン、
ベンタンジオール、テトラエチレンペンタミンのうちの
いずれか1つとを混練して糊状物とし、該糊状物を焼成
して作られることを特徴とする可燃性ガス検知素子の製
造方法。1. In a method for manufacturing a combustible gas detection element comprising a gamma-type iron sesquioxide sintered material whose resistance value changes in response to combustible gas when heated by a heating element, the gamma-type iron sesquioxide sintered material However, gamma-type iron sesquioxide powder with a spinel-type crystal structure, triethanolamine, jetanolamine, polyethylene glycol, chrycerin,
1. A method for producing a flammable gas detection element, comprising kneading one of bentanediol and tetraethylenepentamine to form a paste-like material, and firing the paste-like material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12498475A JPS5853734B2 (en) | 1975-10-16 | 1975-10-16 | Kanenseigaskenchi Soshinoseizouhouhou |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12498475A JPS5853734B2 (en) | 1975-10-16 | 1975-10-16 | Kanenseigaskenchi Soshinoseizouhouhou |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5249096A JPS5249096A (en) | 1977-04-19 |
JPS5853734B2 true JPS5853734B2 (en) | 1983-12-01 |
Family
ID=14899036
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12498475A Expired JPS5853734B2 (en) | 1975-10-16 | 1975-10-16 | Kanenseigaskenchi Soshinoseizouhouhou |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5853734B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6324156U (en) * | 1986-07-31 | 1988-02-17 | ||
JPH0213397Y2 (en) * | 1983-04-15 | 1990-04-13 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2942516C2 (en) * | 1979-10-20 | 1982-11-11 | Drägerwerk AG, 2400 Lübeck | Gas detection element for the detection of hydrogen sulfide |
-
1975
- 1975-10-16 JP JP12498475A patent/JPS5853734B2/en not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0213397Y2 (en) * | 1983-04-15 | 1990-04-13 | ||
JPS6324156U (en) * | 1986-07-31 | 1988-02-17 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5249096A (en) | 1977-04-19 |
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