JPS63109363A - ガスセンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ この発明は、雰囲気中の可燃性ガスや毒性ガス、あるい
は水蒸気等の検出に用いるガスセンサの製造方法に関す
る。この発明は特に、熱容量と消費電力の小さなガスセ
ンサの製造方法に関する。

［従来技術］ Ｆｅ−Ａ１合金は発熱体として良く知られている。

この発熱体は安定で耐久性が高く、その原因は発熱体表
面に生じるアルミナ皮膜に有る。

一方ガスセンサには種々の形状が知られているが、これ
らのものはいずれも消費電力や熱容量が大きい。

［発明の課題］ この発明は、消費電力と熱容量の小さなガスセンサの製
造方法を提供することを課題とする。

［発明の構成］ この発明では、鉄とアルミニウムとを含有する合金から
アルミニウムを表面に析出させ、これを酸化してアルミ
ナ皮膜とする。次いでこの皮膜上にガス感応部と一対の
電極とを設けてガスセンサとする。

アルミナ皮膜はＦｅ−Ａ１合金とガス感応部とを絶縁し
、Ｆ　ｅ　−Ａ　Ｉ合金はガス感応部や電極を支持する
と共に、ヒータとして作用する。ここでＦｅ−Ａｌ合金
を細い線や薄い箔状とし、ガス感応部を薄膜や厚膜とす
れば、センサの熱容量は小さく、消費電力も減少する。

［実施例］ 第１図、第２図に実施例を示す。（２）は鉄−アルミニ
ウム合金で、その表面にはアルミナ皮膜（４）を設ける
。（６）、（８）は一対の電極、（１０）はガス感応部
、（Ｉ２）は電極（６）、（８）に接続した貴金属のリ
ード線である。（２０）は合成樹脂等のベース、（２２
）は４本のステム、（２４）は鉄−アルミニウム合金と
ステムとの溶接部を保護する防錆皮膜、（２６）はリー
ド線（１２）とステム（２２）との溶接部、（２８）は
リード線に設けた折り返し部である。また（３０）はベ
ース（２０）に設けた通気孔である。なおベース（２０
）に、図示しない通気孔付きのカバーを融着し、センサ
を完成する。

このガスセンサは次の様にして製造した。線径（直径で
）２０μのＦｅ−Ａ１合金（２ＸＦｅ　８０ｗｔ％、Ａ
Ｉ　２０　ｗｔ＄）を、空気中１０５０°Ｃで６時間加
熱し、表面にアルミナの皮膜（４）を形成させた。皮膜
の厚さは１ｎ程度で、アルミナ含量は９９％以上であっ
た。このアルミナ皮膜はＦｅ−Ａ１合金中のアルミニウ
ムが酸化され、表面に析出して形成されたものである。

なおＦｅ−Ａ１合金は例えばｌＯ〜５０μ程度の厚さの
箔状としても良く、またＦｅ−Ａ１合金にはガス感応部
を被毒しない範囲でクロム等の第３成分を加えても良い
。熱処理の雰囲気は酸化性であれば良く、処理温度は８
００℃以上が好ましい。アルミナ皮膜は熱処理の他に、
濃硝酸等の強い酸化剤での処理でも形成できる。また皮
膜の厚さの好ましい範囲は１００Ａ以上である。

アルミナ皮膜（４）に金ペーストを塗布し、線径　　　
　□２０μのリード線（１２）を接続し、９００℃で３
０分加熱して、電極（６）、（８）とした。また皮膜上
に、５ｎ−Ｐｄ合金ターゲットを用い、５ｎＯｖ膜をス
パッタリングしてガス感応部（１０）とした。

膜厚は５０００Ａ程度、組成はＳ　ｎｏ　ｔ　９７　ｗ
ｔ％。

Ｐｄ０３ｖｔ％であった。ガス感応部（ｌＯ）の材料は
、Ｉｎ２Ｏ５、ＦｅｔＯｓ、Ｃｒ１Ｏｓ等のガスにより
抵抗値が変化する金属酸化物半導体でも良い。またＭｇ
Ｃｒ、０４等の感湿セラミックでも良く、５ｂｔＯｓｅ
（ＨｚＯ）ｉ　　ｎは２程度　等のプロトン導電体でも
良い。感湿セラミックの場合やプロトン導電体の場合、
合金線（２）はヒートクリーニング用のヒータに用いる
。プロトン導電体の場合、電極（６）、（８）間の水素
濃度の差から水素を検出す。

る。そこで電極の一方にアルミナ等の緻密なコーティン
グを施し、雰囲気と遮断して水素濃度の差を設ける。な
おガス感応部（１０）はＣＶＤや、粉体を分散させた液
へのディッピング等でも設けることができる。スパッタ
リングやＣＶＤの場合、薄膜のガス感応部が、ディッピ
ングの場合、厚膜のガス感応部が得られる。

センサを、ベース（２０）に設けた４本のステム（２２
）にボンディングした。合金線（２）の端部を研摩し、
アルミナ皮膜（４）を除去して、ステム（２２）に溶接
する。溶接部はアルミナ皮膜が除去され、雰囲気中に露
出しており、しかも溶接により金属組織が変形している
。このため溶接部が結露したり、亜硫酸ガスや硫化水素
等の腐蝕性ガスに触れると、合金線は腐蝕する恐れが有
る。溶接部を防錆皮膜（２４）で保護すると、腐蝕の問
題は解消した。防錆皮膜（２４）の材質は、例えばエポ
キシ等の緻密な樹脂や、酸化鉄や金属亜鉛を有効成分と
する防錆塗料とし、ここでは酸化鉄をエボキン樹脂と混
合した防錆塗料とした。またリード線（Ｉ２）には、溶
接部（２６）の手前に折り返し部（２８）を設けた。こ
れは加熱により合金線（２）が膨張、変形すると、リー
ド線（１２）が電極（６）。

（８）から剥離する恐れが有り、折り返し部（２８）の
変形で合金線（２）の変形を吸収させるためである。最
後にベース（２０）に図示しないカバーを融着し、セン
サを完成した。

゛実施例の特徴は、センサの熱容量や消費電力が小さい
点に有る。例えば周知のガスセンサ（フィガロ技研社製
の１０９）を第３図に示す。実施例ではガス検知材料の
焼結体（０２）かなく、コイル状の電極（０４）、（０
６）もな円これらに代わるものは合金線（２）やガス検
知材料の膜（１０）であり、熱容量はわずかである。ま
た従来例では、焼結体（０２）の重量を支えるため、コ
イル状電極（０４）、（０６）の線径を大きくせねばな
らない。

実施例では合金線（２）への荷重はわずかで、細い線を
用いることができる。

実施例のセンサの消費電力やガス感応特性を表に示す。

ガスへの感度は実施例も従来例らほぼ同等である。

表 事　　項　　　　　　実施例　　　　従来例消費電力（
ｍＷａｔｔ）　　　　５０　　　　　５３０３０°Ｃ→
３００℃ 感度　（３００℃）　　　　１５ Ｃｏ　１０００ｐｐｍ 感度　（３００℃）　　　　８ Ｈｔｔ　ｏ　００ｐｐｍ ＊　感度はガス中と空気中との電気伝導度の比を現す、
実施例は２０μのＦｅ−Ａ１合金線（２）を用いたもの
、従来例は第３図のものでガス検知材料は５ｎＯｔ、コ
イル状電極（０４）、（０６）は線径９０μ。

［発明の効果コ この発明では、消費電力と熱容量が小さなガスセンサが
得られる。またガスセンサのアルミナ皮膜は、Ｆｅ−Ａ
１合金中のアルミニウム成分の表面への析出と酸化で形
成できるので、アルミナ皮膜の形成も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で製造するガスセンサの平面図、第２図
はその■−■方向断面図である。第３図は従来例のガス
センサの斜視図である。 図において、　（２）Ｆｅ−Ａ１合金 （４）アルミナ皮膜、　（６）、（８）　　電極、（１
０）ガス感応部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄とアルミニウムとを含有する合金中のアルミニ
   ウムを合金表面に析出させ、このアルミニウムを酸化し
   て合金表面を被覆したアルミナ皮膜とし、この皮膜上に
   ガス感応部と一対の電極とを設けることを特徴とする、
   ガスセンサの製造方法。