JPS6133465B2 - - Google Patents
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- JPS6133465B2 JPS6133465B2 JP55151639A JP15163980A JPS6133465B2 JP S6133465 B2 JPS6133465 B2 JP S6133465B2 JP 55151639 A JP55151639 A JP 55151639A JP 15163980 A JP15163980 A JP 15163980A JP S6133465 B2 JPS6133465 B2 JP S6133465B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
本発明は、例えば内燃機関排ガスの無害化のた
めに排ガスの成分を一定状態に制御するときなど
に用いる金属酸化物半導体からなるガス感応体素
子に係り、更に詳しくは、電極表面に触媒反応を
防止する触媒性の低い導電性物質を被覆して、多
孔体であるガス感応体素子の耐久性を大巾に向上
させたガス感応体素子に関するものである。 金属酸化物半導体粉末のCoO，SnO2，TiO2，
Nb2O5，ZnO，Cr2O3等を成形し、焼結したガス
感応体素子は、小型で安価なガス成分検出器をつ
くることが出来る。感応体素子はガス感応性を高
める必要上、多孔体であり、この為排ガス中に多
量のCo，HCが混入している場合、これらCo，
HCが容易に素子中に侵入し、白金またはこれら
の合金からなる電極線に触れると白金の触媒反応
によつてカーボンが生成する。このカーボンが電
極線の周辺に堆積すると、周辺の金属酸化物半導
体をおし拡げる応力が作用してガス感応体素子を
劣弱にする原因となる。第１図は、ガス感応体素
子の斜視図であり、図中１は白金を主成分とする
一対電極線で金属酸化物多孔体２の示す電気抵抗
値を取り出すものである。本発明の要旨は、この
白金を主成分とする一対の電極線１の表面を触媒
性の低い導電性物質の被覆材料で被覆されている
ことを特徴とするものであり、その被覆材料は、
銀が最適である。これらの触媒性のない材料を被
覆することにより電極表面での触媒反応を防止し
てガス感応体素子の応答性を良好にし、かつ素子
の耐久性を大巾に向上することが出来た。 この触媒反応を防止する物質としては、Agの
外に、Ti，Ni，Co，Cuや、これらの合金等の金
属材料や、SiC，LaCrO3，NiO等の非金属材料が
適している。これらの被覆方法としては、化学メ
ツキ、蒸着、CVD、溶射、スパツタリング法が
あり、全部使用出来るが作業性やコストの面より
金属材料では、蒸着または化学メツキが最良であ
る。また、その被覆厚み寸法は、白金（Pt）の表
面が均一に被覆するためには、500Åあればよい
が、ガス感応体素子製造時に熱処理が加えられる
ために、白金の内部に拡散し消失する。そのため
に、熱処理条件に応じて被覆厚み寸法を決めなけ
ればならない。白金の電極線は高価であり、その
使用量を最少にするために、より安価な耐熱Ni
線を溶接接続して使用することが多い。この場合
両者の溶接性を悪くしない被覆金属Ag，Ni，Cu
が適しており、その中のNi，Cuは酸化雰囲気で
使用すると酸化して電極の接触抵抗を高くするの
で、Agが望ましい。このAg金属の場合、被覆厚
みは0.1〜50μｍが適しており、0.1μｍ以下では
前述の如く、熱処理工程でPt電極線中に拡散消失
し、50μｍ以上では、生成合金が脆ろく電極線を
弱める結果となる。 以下第２図の本発明であるガス感応体素子を組
付けたガス成分検出器の先端部分の断面図により
一そう詳図に説明する。 実施例 TiO2粉末98モル％にPt粉末を２モル％配合
し、有機樹脂を添加して、この混合粉末をプレス
金型内に入れると同時に粉末内部に直径0.3mmの
Pt／13％Rh電線１１の２本に、あらかじめ化学
メツキまたは蒸着により金属Ag，Niをそれぞれ
0.05μｍ，0.1μｍ，５μｍ，10μｍ，30μｍ，
50μｍの被覆層１６を形成した電線をそれぞれ埋
設して成形し、各試料10個ずつを製作し、電気炉
中で不活性ガスであるN2を流入しながら昇温200
℃／hrにて最高温度1200℃で１時間保持し焼成し
て金属酸化物多孔体１２からなるガス感応体素子
を形成した。この電極の端部に直径0.5mmの耐熱
Ni線１３を溶接后、これをセラミツク碍管１４
中に挿入し耐熱セメント１５により固定し完成す
る。 比較品としては、被覆しないPt電線を使用した
ガス感応体素子を製作した。 これらの試料を1800c.c.の４気筒エンジンで全負
荷にて運転している排ガス管中にセツトして、
100時間経過、200時間経過后の電極線の外観を観
察した。電極線としてはPt／Rh13％のものを使
用し、それに被覆した状態と、耐久后の外観との
関連を第１表に示す。
めに排ガスの成分を一定状態に制御するときなど
に用いる金属酸化物半導体からなるガス感応体素
子に係り、更に詳しくは、電極表面に触媒反応を
防止する触媒性の低い導電性物質を被覆して、多
孔体であるガス感応体素子の耐久性を大巾に向上
させたガス感応体素子に関するものである。 金属酸化物半導体粉末のCoO，SnO2，TiO2，
Nb2O5，ZnO，Cr2O3等を成形し、焼結したガス
感応体素子は、小型で安価なガス成分検出器をつ
くることが出来る。感応体素子はガス感応性を高
める必要上、多孔体であり、この為排ガス中に多
量のCo，HCが混入している場合、これらCo，
HCが容易に素子中に侵入し、白金またはこれら
の合金からなる電極線に触れると白金の触媒反応
によつてカーボンが生成する。このカーボンが電
極線の周辺に堆積すると、周辺の金属酸化物半導
体をおし拡げる応力が作用してガス感応体素子を
劣弱にする原因となる。第１図は、ガス感応体素
子の斜視図であり、図中１は白金を主成分とする
一対電極線で金属酸化物多孔体２の示す電気抵抗
値を取り出すものである。本発明の要旨は、この
白金を主成分とする一対の電極線１の表面を触媒
性の低い導電性物質の被覆材料で被覆されている
ことを特徴とするものであり、その被覆材料は、
銀が最適である。これらの触媒性のない材料を被
覆することにより電極表面での触媒反応を防止し
てガス感応体素子の応答性を良好にし、かつ素子
の耐久性を大巾に向上することが出来た。 この触媒反応を防止する物質としては、Agの
外に、Ti，Ni，Co，Cuや、これらの合金等の金
属材料や、SiC，LaCrO3，NiO等の非金属材料が
適している。これらの被覆方法としては、化学メ
ツキ、蒸着、CVD、溶射、スパツタリング法が
あり、全部使用出来るが作業性やコストの面より
金属材料では、蒸着または化学メツキが最良であ
る。また、その被覆厚み寸法は、白金（Pt）の表
面が均一に被覆するためには、500Åあればよい
が、ガス感応体素子製造時に熱処理が加えられる
ために、白金の内部に拡散し消失する。そのため
に、熱処理条件に応じて被覆厚み寸法を決めなけ
ればならない。白金の電極線は高価であり、その
使用量を最少にするために、より安価な耐熱Ni
線を溶接接続して使用することが多い。この場合
両者の溶接性を悪くしない被覆金属Ag，Ni，Cu
が適しており、その中のNi，Cuは酸化雰囲気で
使用すると酸化して電極の接触抵抗を高くするの
で、Agが望ましい。このAg金属の場合、被覆厚
みは0.1〜50μｍが適しており、0.1μｍ以下では
前述の如く、熱処理工程でPt電極線中に拡散消失
し、50μｍ以上では、生成合金が脆ろく電極線を
弱める結果となる。 以下第２図の本発明であるガス感応体素子を組
付けたガス成分検出器の先端部分の断面図により
一そう詳図に説明する。 実施例 TiO2粉末98モル％にPt粉末を２モル％配合
し、有機樹脂を添加して、この混合粉末をプレス
金型内に入れると同時に粉末内部に直径0.3mmの
Pt／13％Rh電線１１の２本に、あらかじめ化学
メツキまたは蒸着により金属Ag，Niをそれぞれ
0.05μｍ，0.1μｍ，５μｍ，10μｍ，30μｍ，
50μｍの被覆層１６を形成した電線をそれぞれ埋
設して成形し、各試料10個ずつを製作し、電気炉
中で不活性ガスであるN2を流入しながら昇温200
℃／hrにて最高温度1200℃で１時間保持し焼成し
て金属酸化物多孔体１２からなるガス感応体素子
を形成した。この電極の端部に直径0.5mmの耐熱
Ni線１３を溶接后、これをセラミツク碍管１４
中に挿入し耐熱セメント１５により固定し完成す
る。 比較品としては、被覆しないPt電線を使用した
ガス感応体素子を製作した。 これらの試料を1800c.c.の４気筒エンジンで全負
荷にて運転している排ガス管中にセツトして、
100時間経過、200時間経過后の電極線の外観を観
察した。電極線としてはPt／Rh13％のものを使
用し、それに被覆した状態と、耐久后の外観との
関連を第１表に示す。
【表】
上表から明らかな様にPt／Rh13％の電極線を
被覆しない現行の比較品は、排ガス中100Hr経過
后、電極線表面にカーボンが全面に析出し、
200Hr経過后は更にその析出が進行した状態が判
明出来た。それに対しNi金属の被覆層0.1μｍ，
５μｍを形成した電極線は、析出がなく良好であ
るが、素子製作工程中の熱処理で酸化するため溶
接が困難である。また、Ag金属の被覆層0.05μ
ｍのものは共に100Hr経過后、カーボンが析出
し、被覆の効果はなかつた。本発明であるAuお
よびAg金属の被覆層0.1μｍ〜50μｍのものは共
に、200Hr過経后もカーボンの析出はなく良好で
あり、また、素子製作工程中の熱処理でも異常な
く溶接も容易に出来た。但し、被覆層50μｍのも
のは、Ag金属共200Hr経過后脆ろさが出てきて
いるため、この厚さが本発明の限界と判断する。 以上の様に本発明である銀を電極線の表面に被
覆し、使用したガス感応体素子は、排ガス中での
電極線表面へのカーボンの析出もなく応答性が安
定し、かつ素子の耐久性を向上させることが出来
た。
被覆しない現行の比較品は、排ガス中100Hr経過
后、電極線表面にカーボンが全面に析出し、
200Hr経過后は更にその析出が進行した状態が判
明出来た。それに対しNi金属の被覆層0.1μｍ，
５μｍを形成した電極線は、析出がなく良好であ
るが、素子製作工程中の熱処理で酸化するため溶
接が困難である。また、Ag金属の被覆層0.05μ
ｍのものは共に100Hr経過后、カーボンが析出
し、被覆の効果はなかつた。本発明であるAuお
よびAg金属の被覆層0.1μｍ〜50μｍのものは共
に、200Hr過経后もカーボンの析出はなく良好で
あり、また、素子製作工程中の熱処理でも異常な
く溶接も容易に出来た。但し、被覆層50μｍのも
のは、Ag金属共200Hr経過后脆ろさが出てきて
いるため、この厚さが本発明の限界と判断する。 以上の様に本発明である銀を電極線の表面に被
覆し、使用したガス感応体素子は、排ガス中での
電極線表面へのカーボンの析出もなく応答性が安
定し、かつ素子の耐久性を向上させることが出来
た。
第１図は、従来のガス感応体素子の斜視図、第
２図は、本発明のガス感応体素子を組付けたガス
成分検出器の先端部分の断面図である。
２図は、本発明のガス感応体素子を組付けたガス
成分検出器の先端部分の断面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 検出ガス中のガス成分に応じた電気抵抗値を
示す金属酸化物の焼結体から半導体とこの半導体
の示す電気抵抗値を取り出す白金を主成分とする
一対の電極線を具備したガス感応体素子におい
て、該電極線の表面がAg，Ti，Ni，Co，Cuの何
れかで被覆されていることを特徴とするガス感応
体素子。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の被覆厚みは0.1
〜50μであることを特徴とするガス感応体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15163980A JPS5774646A (en) | 1980-10-29 | 1980-10-29 | Gas-sensitive element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15163980A JPS5774646A (en) | 1980-10-29 | 1980-10-29 | Gas-sensitive element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5774646A JPS5774646A (en) | 1982-05-10 |
| JPS6133465B2 true JPS6133465B2 (ja) | 1986-08-02 |
Family
ID=15522945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15163980A Granted JPS5774646A (en) | 1980-10-29 | 1980-10-29 | Gas-sensitive element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5774646A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59195148A (ja) * | 1983-04-20 | 1984-11-06 | Shinkosumosu Denki Kk | ガス検知素子 |
| JPH02193053A (ja) * | 1988-07-14 | 1990-07-30 | Figaro Eng Inc | 排ガスセンサ及びその製造方法 |
| JPH10208853A (ja) * | 1996-11-19 | 1998-08-07 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータ、およびその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55140139A (en) * | 1979-04-18 | 1980-11-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of oxygen gas pressure-division detector element |
-
1980
- 1980-10-29 JP JP15163980A patent/JPS5774646A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55140139A (en) * | 1979-04-18 | 1980-11-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of oxygen gas pressure-division detector element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5774646A (en) | 1982-05-10 |
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