KR101694846B1 - Sensing aggregation for gas sensor, method for manufacturing thereof, and gas sensor comprising the sensing aggregation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스센서용 센싱집합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 가스센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스센서의 센싱부를 외부 물리적 충격과 피검가스에 포함될 수 있는 액체물질 및 피독물질 등의 물리적/화학적 외부인자로부터 보호할 수 있는 보호층의 박리를 방지하여 외부인자로부터 가스센서의 출력 저하를 방지하고, 보다 향상된 내구성이 구현된 가스센서용 센싱집합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 가스센서에 관한 것이다.The present invention relates to a sensing assembly for a gas sensor, a method of manufacturing the sensing sensor, and a gas sensor including the sensing sensor. More particularly, The present invention relates to a sensing assembly for a gas sensor, which prevents detachment of a protective layer that can protect against chemical external factors and thereby prevents degradation of the output of the gas sensor from external factors, will be.

Description

가스센서용 센싱집합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 가스센서{Sensing aggregation for gas sensor, method for manufacturing thereof, and gas sensor comprising the sensing aggregation}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a sensing assembly for a gas sensor, a manufacturing method thereof, and a gas sensor including the sensing sensor,

본 발명은 가스센서용 센싱집합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 가스센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스센서의 센싱부를 외부 물리적 충격과 피검가스에 포함될 수 있는 액체물질 및 피독물질 등의 물리적/화학적 외부인자로부터 보호할 수 있는 보호층의 박리를 방지하여 외부인자로부터 가스센서의 출력 저하를 방지하고, 보다 향상된 내구성이 구현된 가스센서용 센싱집합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 가스센서에 관한 것이다.The present invention relates to a sensing assembly for a gas sensor, a method of manufacturing the sensing sensor, and a gas sensor including the sensing sensor. More particularly, The present invention relates to a sensing assembly for a gas sensor, which prevents detachment of a protective layer that can protect against chemical external factors and thereby prevents degradation of the output of the gas sensor from external factors, will be.

산업 발전과 더불어 야기된 대기오염, 환경오염, 산업현장의 안정성 문제로 인하여 여러 가지 유해환경 가스종(H2S, H2, CO, NOx, SOx, NH3, VOCs 등)을 감지하기 위한 가스센서의 필요성이 증가하고 있다. 그 중 H2S는 악취, 구취 등 나쁜 냄새에 포함되어 있는 기체로, 환경을 정화하고 쾌적한 생활환경을 구축하기 위해 필수적으로 측정되어야 된다. 그리고 CO는 가솔린 자동차의 배기가스 및 산업현장에서 배출되는 매연 등에 포함되어 있는 기체로, 운행 중인 자동차의 도로 상에서의 방출량 조절, 뒤따르는 자동차 실내의 CO 가스 유입 조절을 통한 환경오염방지 및 쾌적한 자동차 실내환경을 유지하기 위해 측정이 필요하다.H 2 S, H 2 , CO, NO x , SO x , NH 3 , VOC s, etc.) due to air pollution, environmental pollution, There is an increasing need for a gas sensor. Among them, H 2 S is a gas contained in bad smell such as bad smell and bad breath, and it must be measured in order to purify the environment and establish a pleasant living environment. And CO is the gas contained in exhaust gas of gasoline automobile and soot discharged from industrial site. It controls the emission amount of running vehicle on the road, prevents environmental pollution by controlling CO gas inflow in the following automobile interior, Measurement is necessary to maintain the environment.

특히 내연기관 등에 있어서 배기가스 중의 특정 가스 성분을 검출하거나 그 농도를 측정하는데 산소, 수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 질소산화물(NOx) 등을 측정할 수 있는 가스센서가 널리 이용되고 있다.In particular, gas sensors capable of measuring oxygen, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen oxides (NOx) and the like for detecting a specific gas component in an exhaust gas or measuring the concentration thereof in an internal combustion engine or the like are widely used.

일반적으로, 가스센서는 특정 가스 성분의 농도 차이에 의한 기전력차이를 측정하는 센싱 전극부, 특정 가스 성분 이온을 포집하는 기준 전극부, 센싱 전극부의 전극을 이온전도성을 띠는 온도까지 가열시키는 히터부가 차례대로 적층되어 형성되어 있다.Generally, the gas sensor includes a sensing electrode portion for measuring a difference in electromotive force due to a difference in concentration of a specific gas component, a reference electrode portion for collecting specific gas component ions, a heater portion for heating the electrode of the sensing electrode portion to a temperature at which ion conductivity is imparted Are stacked in this order.

상기 가스센서는 측정할 가스 성분을 검출하거나 그 농도를 측정하기 위해 내연기관의 배기가스 배출기관에 설치가 될 수 있는데, 일본등록특허 제4691095호는 측정 가스의 물리적인 특성을 측정하기 위한 센서 소자를 개시하고 있다.The gas sensor may be installed in an exhaust gas discharging engine of an internal combustion engine to detect a gas component to be measured or to measure the concentration of the gas component. Japanese Patent No. 4691095 discloses a sensor device for measuring a physical property of a measuring gas .

그러나 상기 배기가스 중에는 물 및/또는 기름 등의 액체물질들이 포함되어 있어, 이와 같은 액체물질들은 가스센서, 특히 상온보다 고온이 발생할 수 있는 가스센서의 센싱 전극이나 히터부에 접촉될 수 있다. 가스센서와 접촉된 액체물질은 가스센서에 응력 및 열충격을 제공하고, 이로 인해 가스센서에 크랙(crack)이 발생할 수 있다. 또한, 배기가스 중에는 실리콘이나, 인 등의 피독물질이 포함되어 있는데, 이와 같은 피독물질에 가스센서가 노출되어 측정하고자 하는 가스의 정확한 센싱을 방해할 수 있다.However, since the exhaust gas includes liquid substances such as water and / or oil, such liquid materials can be brought into contact with a sensing electrode or a heater unit of a gas sensor, particularly, a gas sensor in which a temperature higher than room temperature can occur. The liquid material in contact with the gas sensor provides stress and thermal shock to the gas sensor, which can cause cracking in the gas sensor. In addition, the exhaust gas includes poisoning substances such as silicon and phosphorus, and the gas sensor is exposed to the poisoning substance, which may hinder accurate sensing of the gas to be measured.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 일반적으로 대기중의 피검가스와 접촉하게 되는 외부 센싱부는 보호층을 포함하는 한편, 이러한 보호층은 피검가스가 통과할 수 있도록 다공질의 구조를 갖는다. In order to solve such a problem, an external sensing part, which is generally in contact with a gas to be inspected in the atmosphere, includes a protective layer, and the protective layer has a porous structure so that the gas to be inspected can pass through.

구체적으로 도 1은 종래의 다공질의 보호층이 형성된 적층형 가스센서의 단면도로써, 도 1은 외부 센싱전극(21)상에 형성된 다공질 전극보호층(22)을 포함하는 센싱부(20)를 기준으로 순차적으로 하부에 위치하는 기준전극부(40), 히터부(60) 및 터미널 전극(70)을 포함하는 가스센서(100)를 나타낸다. 상기 다공질 전극보호층(22)은 전극을 상술한 열충격, 피독물질 등으로부터 보호하는 역할을 담당하는데, 전극보호층(22)이 한 층으로 구성될 경우 열충격으로부터 전극을 보호하는데 취약하여 여전히 센싱전극을 열충격으로부터 보호하는데 미약한 문제점이 있었다.More specifically, FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional stacked type gas sensor having a porous protective layer. Referring to FIG. 1, a sensing unit 20 including a porous electrode protection layer 22 formed on an external sensing electrode 21 And a gas sensor 100 including a reference electrode portion 40, a heater portion 60, and a terminal electrode 70, which are sequentially positioned below. The porous electrode protection layer 22 protects the electrode from thermal shock, poisoning and the like. When the electrode protection layer 22 is composed of one layer, the porous electrode protection layer 22 is vulnerable to protecting the electrode from thermal shock, There is a weak problem in protecting the heat sink from thermal shock.

이에 따라 가스센서의 외부 센싱전극의 열충격에 따른 크랙, 외부 피독물질로부터 전극의 보호 등을 담당하는 보호층 계면의 박리나 균열이 방지됨에 따라 가스센서의 출력저하가 방지되고 내구성이 현저히 향상된 가스센서의 개발이 시급한 실정이다.As a result, cracking or cracking of the protective layer interface, which is responsible for cracking due to thermal shock of the external sensing electrode of the gas sensor and protection of the electrode from the external poisonous substance, is prevented, Is urgently needed.

일본 특허공보 제4691095호Japanese Patent Publication No. 4691095

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 첫 번째로 해결하려는 과제는 가스센서를 외부 충격 및 액체물질로부터 보호할 수 있는 보호층 간의 접착력이 현저히 향상되어 보호층 간의 계면분리, 박리 및 균열이 방지되고, 가스센서를 외부 물리적 충격과 피검가스 중의 액체물질 및 피독물질 등의 물리적/화학적 외부인자로부터 보호할 수 있는 내구성이 향상되는 동시에 가스센서의 출력저하를 방지할 수 있는 가스센서용 센싱집합체 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is a first object of the present invention to provide a gas sensor in which adhesion force between a protective layer capable of protecting a gas sensor from an external impact and a liquid material is remarkably improved, , Peeling and cracking are prevented, durability that can protect the gas sensor from external physical impact and physical / chemical external factors such as liquid substances and poisonous substances in the gas to be inspected is improved, and at the same time, A sensor assembly for a gas sensor and a method of manufacturing the same.

본 발명이 해결하려는 두 번째 과제는 보다 열, 진동, 피독물질 등의 극한의 환경에서도 우수한 내구성을 발현하여 오랜 사용주기를 가지고, 성능이 최대로 발휘될 수 있는 가스센서를 제공하는 것이다.A second problem to be solved by the present invention is to provide a gas sensor which exhibits excellent durability even in an extreme environment such as heat, vibration and poisonous substances, has a long service life and can exhibit its performance to the maximum.

상술한 첫 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 피검가스를 감지하는 센싱기재 및 상기 센싱기재 상에 구비된 다공질 전극보호층을 포함하는 가스센서용 센싱집합체에 있어서, 상기 가스센서용 센싱집합체는 다공질 전극보호층 상부에 형성된 열충격 보호층;을 포함하고, 상기 열충격 보호층과 대면하는 다공질 전극보호층의 일면에는 0.1 ~ 5㎛의 중심선 평균거칠기(Ra)가 형성된 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체를 제공한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a sensing assembly for a gas sensor including a sensing substrate for sensing a gas to be inspected and a porous electrode protection layer provided on the sensing substrate, And a thermal shock protection layer formed on the porous electrode protection layer, wherein a center line average roughness (Ra) of 0.1 to 5 占 퐉 is formed on one surface of the porous electrode protection layer facing the thermal shock protection layer Aggregate.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 다공질 전극보호층은 하기의 관계식 1로 표시되는 이형도가 1.4 이상인 세라믹분말을 포함하여 상기 세라믹분말 각 입자의 적어도 일부 영역이 서로 융착하여 형성된 것일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the porous electrode protection layer may include a ceramic powder having a dielectric constant of 1.4 or more, represented by the following relational formula 1, and at least a part of the ceramic powder particles may be fused to each other.

[관계식 1][Relation 1]

Figure 112014107102976-pat00001
Figure 112014107102976-pat00001

또한, 상기 세라믹분말은 Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, AlN, Si3N4, Ti3N4, Zr3N4, Al4C3, SiC, TiC, ZrC, AlB, Si3B4, Ti3B4, Zr3B4, 3Al2O3 ·2SiO2 및 MgAl2O4 로 이루어진 분말 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The ceramic powder may be at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , AlN, Si 3 N 4 , Ti 3 N 4 , Zr 3 N 4 , Al 4 C 3 , SiC, TiC, ZrC, AlB, Si 3 B 4, Ti 3 B 4, Zr 3 B 4, 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 And MgAl 2 O 4 .

또한, 상기 세라믹분말은 이형도가 1.4 이상인 세라믹분말을 50 중량% 이상 포함할 수 있다.The ceramic powder may contain at least 50% by weight of a ceramic powder having a degree of deformation of 1.4 or more.

또한, 상기 세라믹 분말의 이형도는 2.0 ~ 4.2일 수 있다.The degree of deformation of the ceramic powder may be 2.0 to 4.2.

또한, 상기 이형도 조건을 만족하는 세라믹분말의 단면형상은 타원형, 아령형, 다각형, 별형, 뿔형, 오뚜기형, 십자형, 별형, 알파벳형, 그루브형 및 아령형 중 어느 하나 이상일 수 있다.The cross-sectional shape of the ceramic powder satisfying the above-described dissimilarity condition may be at least one of elliptical shape, dumbbell shape, polygonal shape, star shape, horn shape, cross shape, cross shape, star shape, alphabet shape, groove shape and dumbbell shape.

또한, 상기 이형도 조건을 만족하는 세라믹분말 단면의 내접원 직경은 0.1 ~ 2㎛일 수 있다.In addition, the diameter of the inscribed circle of the cross section of the ceramic powder satisfying the above-described dissimilarity condition may be 0.1 to 2 탆.

또한, 상기 다공질 전극보호층의 두께는 20 ~ 200㎛일 수 있다. The thickness of the porous electrode protection layer may be 20 to 200 mu m.

또한, 상기 다공질 전극보호층의 기공도는 20 ~ 60%이고, 평균 기공직경은 5.5 ~ 42㎛일 수 있다.In addition, the porosity of the porous electrode protection layer may be 20 to 60% and the average pore diameter may be 5.5 to 42 탆.

또한, 본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 다공질 전극보호층의 일면에 형성된 중심선 평균거칠기(Ra)는 0.4 ~ 3.3㎛일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the center line average roughness (Ra) formed on one surface of the porous electrode protection layer may be 0.4 to 3.3 탆.

또한, 상술한 첫 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, (1) 센싱기재의 적어도 일면에 다공질 전극보호층을 형성시키는 단계; 및 (2) 상기 다공질 전극보호층의 외부면에 열충격보호층을 형성시키는 단계;를 포함하여 가스센서용 센싱집합체를 제조하되, 상기 (2) 단계의 다공질 전극보호층의 외부면에는 0.1 ~ 5㎛의 중심선 평균거칠기(Ra)가 형성된 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체의 제조방법 을 제공한다.In order to solve the above-described first problem, the present invention provides a method of manufacturing a sensing device, comprising the steps of: (1) forming a porous electrode protective layer on at least one surface of a sensing substrate; And (2) forming a thermal shock protection layer on the outer surface of the porous electrode protection layer, wherein the outer surface of the porous electrode protection layer in step (2) And a center line average roughness (Ra) of the center line average roughness (Ra) is formed.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 다공질 전극보호층 형성 조성물은 세라믹분말, 바인더 및 용매를 포함하고, 상기 세라믹분말은 하기의 관계식 1로 표시되는 이형도가 1.4 이상인 세라믹 분말을 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the composition for forming a porous electrode protection layer includes a ceramic powder, a binder and a solvent, and the ceramic powder may include a ceramic powder having a degree of variance of 1.4 or more expressed by the following relational formula .

또한, 상기 세라믹분말의 하기의 관계식 1에 따른 이형도는 1.8 ~ 4.2일 수 있다.The degree of deformation according to the following relational expression (1) of the ceramic powder may be 1.8 to 4.2.

[관계식 1][Relation 1]

Figure 112014107102976-pat00002
Figure 112014107102976-pat00002

또한, 상기 (1) 단계는 1-1) 센싱기재의 적어도 일면에 다공질 전극보호층 형성 조성물을 도포하는 단계; 1-2) 도포된 다공질 전극보호층 형성 조성물을 산화시키는 단계; 및 1-3) 다공질 전극보호층을 소결시키는 단계;를 포함할 수 있다.The step (1) may include: 1-1) applying a composition for forming a porous electrode protective layer on at least one surface of a sensing substrate; 1-2) oxidizing the applied porous electrode protective layer forming composition; And 1-3) sintering the porous electrode protection layer.

또한, 상기 이형도 조건을 만족하는 세라믹분말 전체 세라믹분말 중 50중량% 이상일 수 있다.The ceramic powder satisfying the above-described mold releasing condition may be at least 50% by weight of the total ceramic powder.

또한, 상기 세라믹분말의 이형도는 2.0 ~ 4.2일 수 있다.The degree of deformation of the ceramic powder may be 2.0 to 4.2.

또한, 상기 1-3) 단계는 1300 ~ 1700℃ 소결온도에서 30분 ~ 4 시간 동안 수행될 수 있다.In addition, the step 1-3) may be performed at a sintering temperature of 1300 to 1700 캜 for 30 minutes to 4 hours.

또한, 상기 (2) 단계의 열충격 보호층은 열충격 보호층 형성분말을 용사시켜 형성될 수 있다.
In addition, the thermal shockproof protective layer in the step (2) may be formed by spraying a thermal shockproof protective layer forming powder.

한편, 상술한 두 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본 발명에 따른 가스센서용 센싱집합체를 포함하는 가스센서를 제공한다.
In order to solve the above second problem, the present invention provides a gas sensor including a sensing assembly for a gas sensor according to the present invention.

이하, 본 발명에서 사용한 용어에 대해 설명한다.
Hereinafter, terms used in the present invention will be described.

본 발명의 바람직한 일구현예의 설명에서 층과 층이 적층된 형상은 “direct” 및 “indirect”를 모두 포함한다. 예를 들어 제1 층과 제2 층이 적층된 형상은 상기 제1층과 제2 층 사이에 제3 층이 개재되지 않은 “direct” 또는 제1 층과 제2 층 사이에 제3 층이 개재된 “indirect”를 모두 포함한다.In the description of a preferred embodiment of the present invention, the layered and laminated shape includes both " direct " and " indirect ". For example, the shape in which the first layer and the second layer are laminated is a " direct " in which a third layer is not interposed between the first and second layers or a "Quot; indirect "

본 발명은 가스센서를 외부 물리적 충격과 피검가스 중의 액체물질 및 피독물질 등의 물리적/화학적 외부인자로부터 보호할 수 있는 보호층이 다층으로 형성될 경우 보호층 간의 계면에서 발생하는 균열, 박리, 분리 등을 방지할 수 있어 상기의 외부인자로부터 가스센서의 출력 저하를 방지할 수 있고, 오랜 사용주기를 가질 수 있어 내구성이 현저히 향상될 수 있다. The present invention relates to a gas sensor which is capable of protecting a gas sensor from external physical impact and physical / chemical external factors such as liquid substances and poisonous substances in a gas to be tested, It is possible to prevent the output of the gas sensor from being deteriorated from the external factors described above and to have a long use period, and the durability can be remarkably improved.

또한, 열, 수분, 지속적인 진동 등이 존재하는 극한의 상황에서도 다층의 보호층 간에 박리, 분리가 발생하지 않아 가스센서를 최적의 상태로 최대의 성능을 발현하게 하므로 가스센서의 활용영역이 증가하고 다른 여러 분야에 응용될 수 있다. In addition, peeling and separation do not occur between the protective layers of multiple layers even under the extreme conditions of heat, moisture, and continuous vibration, so that the maximum performance of the gas sensor can be maximized. It can be applied to many other fields.

도 1은 종래의 다공질의 보호층이 형성된 적층형 가스센서의 단면모식도이다.
도 2는 열충격 보호층이 구비된 가스센서의 단면모식도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 가스센서용 센싱집합체의 단면모식도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일구현예에 포함되는 세라믹분말의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 교차원형 단면을 갖는 세라믹분말의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 아령형 단면을 갖는 세라믹분말의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 오엽형 단면을 갖는 세라믹분말의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 별형 단면을 갖는 세라믹분말의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 삼각형 단면을 갖는 세라믹분말의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 사각형 단면을 갖는 세라믹분말의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 오각형 단면을 갖는 세라믹분말의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 육각형 단면을 갖는 세라믹분말의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 오뚜기형 단면을 갖는 세라믹분말의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 십자형 단면을 갖는 세라믹분말의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 움푹파인 타원형 단면을 갖는 세라믹분말의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 그루브형 단면을 갖는 세라믹분말의 단면도이다.
도 17은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 가스센서용 센싱집합체의 제조공정 흐름도다.
도 18은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 적층형 가스센서의 분해사시도이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a stacked type gas sensor in which a conventional porous protective layer is formed.
2 is a schematic cross-sectional view of a gas sensor provided with a thermal shock protection layer.
3 is a cross-sectional schematic diagram of a sensing assembly for a gas sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a ceramic powder included in a preferred embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a ceramic powder having a cross-section of a circular cross section according to a preferred embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a ceramic powder having a dumbbell-shaped cross section according to a preferred embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of a ceramic powder having a haze-shaped cross section according to a preferred embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of a ceramic powder having a star-shaped cross section according to a preferred embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view of a ceramic powder having a triangular cross section according to a preferred embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view of a ceramic powder having a rectangular cross section according to a preferred embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view of a ceramic powder having a pentagonal cross section according to a preferred embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view of a ceramic powder having a hexagonal cross section according to a preferred embodiment of the present invention.
13 is a cross-sectional view of a ceramic powder having a cross-sectional shape according to a preferred embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view of a ceramic powder having a cross-section according to a preferred embodiment of the present invention.
15 is a cross-sectional view of a ceramic powder having a hollow elliptical cross section according to a preferred embodiment of the present invention.
16 is a cross-sectional view of a ceramic powder having a groove-shaped cross section according to a preferred embodiment of the present invention.
17 is a flow chart showing a manufacturing process of a sensing assembly for a gas sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
18 is an exploded perspective view of a stacked type gas sensor according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

상술한 바와 같이 종래 가스센서의 센싱부에 포함되는 다공질 보호층은 액체물질을 완전히 차단하지 못할 뿐만 아니라 액체물질과 가스센서의 온도차이에 의한 열충격으로 인해 외부 센싱 전극에 크랙이 발생하거나 피검가스 이외의 피독물질까지 가스센서에 직접 도달하는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해 별도의 열충격 보호층이 구비된 도 2와 같은 가스센서를 고려해 볼 수 있다. 구체적으로 도 2는 열충격 보호층이 구비된 가스센서의 단면도로써, 도 2는 외부 센싱전극(21)상에 형성된 다공질 전극보호층(22), 상기 다공질 전극보호층(22)의 외부면을 덮는 열충격 보호층(23)을 포함하는 센싱부(20)를 기준으로 순차적으로 하부에 위치하는 기준전극부(40), 히터부(60) 및 터미널 전극(70)을 포함하는 가스센서(100)를 나타낸다. As described above, the porous protective layer included in the sensing part of the conventional gas sensor can not completely block the liquid material, and cracks may be generated in the external sensing electrode due to the thermal shock due to the temperature difference between the liquid material and the gas sensor, There is a problem in that the poisoning material of the gas sensor reaches the gas sensor directly. To solve this problem, a gas sensor as shown in FIG. 2 having a separate thermal shock protection layer may be considered. 2 is a cross-sectional view of a gas sensor provided with a thermal shock protection layer. FIG. 2 is a cross-sectional view of a gas sensor having a thermal shock protection layer, which includes a porous electrode protection layer 22 formed on an external sensing electrode 21, The gas sensor 100 including the reference electrode unit 40, the heater unit 60 and the terminal electrode 70 positioned sequentially below the sensing unit 20 including the thermal shock protection layer 23, .

도 2와 같이 열충격 보호층(23)을 구비한 가스센서의 경우 열충격으로부터 센싱전극을 보호하는 효과는 향상시킬 수 있으나 다공질 전극보호층(22)과 열충격 보호층(23) 사이의 계면(도 2의 A)에서 박리, 균열이 발생할 경우 외부 센싱전극의 크랙 문제가 다시 대두될 수 있고, 이러한 문제는 가스센서의 사용주기를 단축시키는 문제점이 있었다. 특히, 가스센서가 사용되는 환경이 잦은 진동 등에 의해 노출되는 자동차 등일 경우 진동으로 인해 이종의 보호층이 분리되는 문제는 더욱 심화될 수 있다.
As shown in FIG. 2, the gas sensor having the thermal shock protection layer 23 can improve the effect of protecting the sensing electrode from thermal shock. However, the interface between the porous electrode protection layer 22 and the thermal shock protection layer 23 The cracking problem of the external sensing electrode can be reemerged in case of peeling and cracking in A), and this problem has a problem of shortening the use period of the gas sensor. Particularly, when the environment in which the gas sensor is used is an automobile exposed by frequent vibration or the like, the problem of separating the different types of protection layers due to vibration can be further exacerbated.

이에 본 발명에서는 피검가스를 감지하는 센싱기재 및 상기 센싱기재 상에 구비된 다공질 전극보호층을 포함하는 가스센서용 센싱집합체에 있어서, 상기 가스센서용 센싱집합체는 다공질 전극보호층 상부에 형성된 열충격 보호층;을 포함하고, 상기 열충격 보호층과 대면하는 다공질 전극보호층의 일면에는 0.1 ~ 5㎛의 중심선 평균거칠기(Ra)가 형성된 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체를 통해 상술한 문제의 해결을 모색하였다. Accordingly, the present invention provides a sensing assembly for a gas sensor including a sensing substrate sensing a gas to be inspected and a porous electrode protection layer provided on the sensing substrate, wherein the sensing assembly for a gas sensor includes a thermal shock protection And a center electrode average roughness (Ra) of 0.1 to 5 占 퐉 is formed on one surface of the porous electrode protection layer facing the thermal shock protection layer. .

이를 통해 가스센서를 외부 물리적 충격과 피검가스 중의 액체물질 및 피독물질 등의 물리적/화학적 외부인자로부터 보호할 수 있는 보호층이 다층으로 형성될 경우 보호층 간의 계면에서 발생하는 균열, 박리, 분리 등을 방지할 수 있어 상기의 외부인자로부터 가스센서의 출력 저하를 방지할 수 있고, 오랜 사용주기를 가질 수 있어 내구성이 현저히 향상될 수 있다.
If the protective layer is formed in multiple layers to protect the gas sensor from external physical impacts and physical / chemical external factors such as liquid substances and poisonous substances in the gas under test, cracks, peeling, separation, etc. It is possible to prevent the output of the gas sensor from deteriorating from the external factors, and it is possible to have a long use period, and the durability can be remarkably improved.

먼저, 피검가스를 감지하는 센싱기재 및 상기 센싱기재 상에 순차적으로 형성된 다공질 전극보호층 및 열충격 보호층을 포함하는 가스센서용 센싱집합체에 대해 설명한다. First, a sensing assembly for a gas sensor including a sensing substrate for sensing gas to be inspected and a porous electrode protection layer and a thermal shock protection layer sequentially formed on the sensing substrate will be described.

구체적으로 도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 가스센서용 센싱집합체(1000)의 단면도로써, 도 3은 센싱집합체(200), 기준 전극부(400), 히터부(600) 및 터미널 전극(700)을 나타낸다. 상기 센싱집합체(200)는 센싱기재(210)의 외부면에 형성된 다공질 전극보호층(220) 및 상기 다공질 전극보호층(220)의 외부면에 형성된 열충격 보호층(230)을 포함하며, 상기 센싱집합체(200)는 피검가스의 이온이 통과할 수 있는 센서시트(미도시)를 센싱기재(210) 하부에 더 포함할 수 있다. 3 is a cross-sectional view of a sensing assembly 1000 for a gas sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of a sensing assembly 1000, (700). The sensing assembly 200 includes a porous electrode protection layer 220 formed on the outer surface of the sensing substrate 210 and a thermal shock protection layer 230 formed on the outer surface of the porous electrode protection layer 220, The aggregate 200 may further include a sensor sheet (not shown) below the sensing substrate 210 through which ions of the gas to be measured can pass.

상기 센싱집합체(200)는 대기중 또는 피검가스 환경에서 열충격 보호층(230)에서 다공질 전극보호층의 순서로 통과되는 피검가스에 대해 가스의 농도 차이에 의한 기전력 차이를 측정할 수 있는 부분을 의미하며, 가스센서에 이러한 기능을 담당하는 부분은 센싱집합체에 포함될 수 있고, 상술한 센싱집합체의 구성 이외에도 이러한 기능을 극대화하거나 보조하는 다른 구성을 더 구비할 수 있다.
The sensing aggregate 200 means a portion capable of measuring the difference in electromotive force due to the difference in the concentration of gas with respect to the gas to be inspected passing in the order of the porous electrode protection layer from the thermal shock protection layer 230 in the air or the gas under test environment And a portion of the gas sensor responsible for such a function may be included in the sensing aggregate and may have other configurations for maximizing or assisting such a function in addition to the configuration of the sensing aggregation described above.

먼저, 본 발명의 바람직한 일구현예에 포함되는 센싱기재(210)에 대해 설명한다. First, a sensing substrate 210 included in a preferred embodiment of the present invention will be described.

상기 센싱기재(210)는 통상적으로 가스센서의 기준전극부 상부에 형성(도 1의 40 또는 도 2의 40)되며, 목적하는 특정한 피검가스를 산화 및/또는 환원시키는 역할을 수행한다. 상기 센싱기재(210)는 센싱전극을 포함할 수 있고, 상기 센싱전극은 통상적으로 가스센서에서 피검가스와 직접적으로 접촉하는 센싱전극을 사용할 수 있어 재질, 형상, 두께 등은 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. The sensing substrate 210 is typically formed on the reference electrode portion of the gas sensor (40 in FIG. 1 or 40 in FIG. 2) and serves to oxidize and / or reduce a specific gas to be inspected. The sensing substrate 210 may include a sensing electrode. The sensing electrode may be a sensing electrode that is in direct contact with a gas to be detected by a gas sensor. The material, shape, thickness, and the like are not particularly limited in the present invention Do not.

상기 센싱전극은 전기전도성을 가지는 다양한 전극 소재가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 백금, 지르코니아 및/또는 백금/지르코니아 혼합체가 센싱전극의 소재로 사용될 수 있고, 상기 백금/지르코니아 혼합체의 경우 백금에 지르코니아가 박혀 있는 형태를 사용할 수 있다. Zirconia and / or a mixture of platinum and zirconia may be used as a material of the sensing electrode. In the case of the platinum / zirconia mixture, zirconia may be added to the platinum, It is possible to use a molded form.

상기 센싱전극은 스크린 인쇄, 워시코팅, 습식 분말 용사, 화염용사, 플라즈마 용사, PVD(물리증착), CVD(화학증착) 등의 방법으로 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 센싱전극의 형성은 당해 방법에 대해 당업계에 통상적으로 알려진 방법을 통해 수행될 수 있다. The sensing electrode may be formed by a method such as screen printing, wash coating, wet powder spraying, flame spraying, plasma spraying, PVD (physical vapor deposition), CVD (chemical vapor deposition), but is not limited thereto. The formation of the sensing electrode can be performed by a method commonly known in the art for the method.

상기 센싱전극의 두께는 목적하는 피검가스의 응답속도를 고려하여 달리 설계될 수 있어 본 발명에서 특별히 한정하지는 않으나, 바람직하게는 0.1 ~ 10㎛일 수 있다.
The thickness of the sensing electrode may be designed differently considering the response speed of the target gas to be inspected, and is not particularly limited in the present invention, but may be preferably 0.1 to 10 탆.

다음으로 상기 센싱기재(210)의 외부면에 형성된 다공질 전극보호층(220)에 대해 설명한다. Next, the porous electrode protection layer 220 formed on the outer surface of the sensing substrate 210 will be described.

상기 다공질 전극보호층(220)은 센싱기재(210)를 보호하고, 피검가스를 센싱기재의 전극으로 이동시키는 채널의 역할을 담당한다. 상기 다공질 전극보호층(220)은 통상의 가스센서의 센싱전극을 보호하기 위한 다공질의 보호층일 수 있으며, 통상적인 세라믹분말을 통해 제조된 다공질의 보호층일 수 있다. The porous electrode protection layer 220 protects the sensing substrate 210 and serves as a channel for moving the gas to be measured to the electrode of the sensing substrate. The porous electrode protection layer 220 may be a porous protective layer for protecting a sensing electrode of a conventional gas sensor, or a porous protective layer made of a conventional ceramic powder.

다만, 종래에는 수분에 의한 열충격을 통한 센싱 전극을 포함하는 센싱기재의 크랙을 방지하기 위해 다공질 전극 보호층을 구비하였으나, 이러한 다공질 전극 보호층 만으로는 수분 등이 유입될 때, 히팅된 센싱기재와 수분의 온도 차에 의한 열충격에 따른 센싱기재의 크랙을 방지하지 못한 문제점이 있었다. 또한, 이를 개선하기 위해 열충격 보호층을 더 포함시킬 경우 열충격 보호층과 전극상에 형성되는 다공질 전극보호층 간의 접착력이 약해 사용 중의 진동, 수분에 의한 열충격으로 두 보호층 간의 계면에 균열, 박리, 분리 되는 등의 문제가 발생하고, 이러한 문제는 각 층의 역할을 제대로 수행하지 못하게 함으로써 가스센서의 출력저하, 성능 및 내구성 저하에 따른 잦은 교체를 유발시킬 수 있다.However, in the prior art, a porous electrode protection layer is provided to prevent cracking of the sensing substrate including the sensing electrode through thermal shock due to moisture. However, when moisture or the like is introduced into only the porous electrode protection layer, It is impossible to prevent the cracking of the sensing substrate due to the thermal shock due to the temperature difference between the two. When the thermal shock protection layer is further included to improve the adhesion, the adhesive force between the thermal shock protection layer and the porous electrode protection layer formed on the electrode is weak, so that cracks, peeling, And the like, and this problem can cause frequent replacement due to deterioration of output, performance and durability of the gas sensor by preventing the role of each layer from being performed properly.

이에 본 발명의 발명자는 이러한 문제점을 해결하기 위한 연구를 계속하던 중 후술할 열충격 보호층(230)을 구비할 때, 열충격 보호층(230)과의 접착력을 향상을 위해 다공질 전극보호층(220)의 외부면에 0.1 ~ 5㎛의 중심선 평균거칠기(Ra)가 형성된 경우 두 보호층 간의 결합력이 현저히 향상되고, 진동이 심한 극한의 환경이나 수분에 의한 열충격에도 보호층 간의 계면 분리가 발생하지 않음을 알게 되어 본 발명에 이르게 되었다.
The inventors of the present invention have found that when the thermal shock protection layer 230 to be described later is provided while continuing the study to solve such a problem, the porous electrode protection layer 220 is formed to improve adhesion with the thermal shock protection layer 230. [ (Ra) of 0.1 to 5 占 퐉 is formed on the outer surface of the protective layer, the bonding force between the two protective layers is remarkably improved, and the interface separation between the protective layers does not occur even in an extreme environment where vibration is severe or thermal shock due to moisture Which led to the present invention.

먼저, 두 보호층의 계면 사이에 현저한 접착성능을 발휘할 수 있도록 하는 조건인 표면 거칠기에 대해 설명한다. First, the surface roughness, which is a condition for achieving a remarkable adhesive performance between the interfaces of the two protective layers, will be described.

상기 다공질 전극보호층은 열충격 보호층과 대면하는 일면에 0.1 ~ 5㎛의 중심선 평균거칠기(Ra)가 형성되어있고, 바람직하게는 중심선 평균거칠기(Ra)가 0.4 ~ 3.3㎛일 수 있다. 이를 통해 다공질 전극보호층과 열충격 보호층 간의 현저히 향상된 접착력을 달성시킬 수 있다. 상기 열충격 보호층과 대면하는 일면은 열충격 보호층과 대면하는 다공질 전극보호층의 모든 면을 포함할 수 있다. 만일 중심선 평균거칠기가 0.4㎛ 미만일 경우 열충격 보호층과 다공질 전극보호층층 간의 접착력이 현저히 감소함에 따라 열충격 보호층이 박리되거나 분리될 수 있고, 중심선 평균 거칠기가 5㎛를 초과하여 형성될 경우 다공질 전극 보호층의 외부면에 열충격보호층을 형성하는 과정에서 다공질 보호층에 균열이 발생하거나, 열충격 보호층의 두께 불균일로 센싱전극을 열충격으로부터 효과적으로 보호하지 못하거나 피검출가스를 투과시켜주지 못하는 문제점이 있는 등 목적하는 센싱집합체를 구현할 수 없을 수 있다. The porous electrode protection layer has a center line average roughness Ra of 0.1 to 5 탆 on one side facing the thermal shock protection layer, and preferably a center line average roughness Ra of 0.4 to 3.3 탆. This can achieve a significantly improved adhesion between the porous electrode protective layer and the thermal shock protective layer. The one surface facing the thermal shock protection layer may include all surfaces of the porous electrode protection layer facing the thermal shock protection layer. If the center line average roughness is less than 0.4 탆, the adhesion between the thermal shock protection layer and the porous electrode protection layer is significantly reduced, and the thermal shock protection layer can be peeled off or separated. If the center line average roughness is formed to exceed 5 탆, Cracks are generated in the porous protective layer in the process of forming the thermal shock protective layer on the outer surface of the layer or the thickness of the thermal shock protective layer is not uniformly effective to protect the sensing electrode from thermal shock or transmit the gas to be detected Or the like may not be able to be implemented.

상기 다공질 전극보호층은 본 발명에 따른 중심선 평균거칠기 조건을 만족하는 경우 모재의 종류나 모재의 입경에 대해 특별히 제한은 없다. 다만, 바람직하게는 통상의 가스센서용 다공질의 전극보호층 모재가 되는 재질로 된 입자일 수 있으며, 가스센서를 외부의 물리적/화학적 인자로부터 보호할 수 있고, 기공형성이 용이하기 위해 바람직하게는 Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, AlN, Si3N4, Ti3N4, Zr3N4, Al4C3, SiC, TiC, ZrC, AlB, Si3B4, Ti3B4, Zr3B4, 3Al2O3 ·2SiO2 및 MgAl2O4 로 이루어진 분말 중 어느 하나 이상으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 입자를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 알루미나, 지르코니아 및 산화이트륨 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 이트륨 안정화된 지르코니아일 수 있다.
The porous electrode protection layer is not particularly limited as to the kind of the base material and the particle diameter of the base material when the center line average roughness condition according to the present invention is satisfied. However, it may be a particle made of a material which becomes a porous electrode protective layer base material for a gas sensor and may protect the gas sensor from external physical / chemical factors, Al 2 O 3, SiO 2, TiO 2, ZrO 2, AlN, Si 3 N 4, Ti 3 N 4, Zr 3 N 4, Al 4 C 3, SiC, TiC, ZrC, AlB, Si 3 B 4, Ti 3 B 4, Zr 3 B 4 , 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 And MgAl 2 O 4 , and more preferably at least one of alumina, zirconia, and yttrium oxide, and more preferably at least one of yttrium Stabilized zirconia.

상기 다공질 전극 보호층의 외부면에 형성된 중심선 평균거칠기 조건을 형성시키는 구체적인 방법에는 제한이 없으나 바람직하게는 하기의 관계식 1로 표시되는 이형도가 1.4 이상인 세라믹분말을 포함하여 상기 세라믹분말 각 입자의 적어도 일부 영역이 서로 융착하여 형성됨으로써 외부면에 표면 거칠기를 형성시킬 수 있고, 보다 바람직하게는 이형도가 1.6이상, 보다 더 바람직하게는 이형도가 2.0 ~ 4.2인 세라믹분말을 포함할 수 있고, 이를 통해 열충격 보호층과 대면하는 다공질 전극보호층의 일면에 형성된 표면 거칠기가 목적한 범위를 만족하기에 보다 유리할 수 있고, 다공질 전극보호층에 요구되는 기공도, 기공직경 등을 구현시키기에 보다 유리할 수 있다. There is no particular limitation on the method for forming the centerline average roughness condition on the outer surface of the porous electrode protection layer. Preferably, the ceramic powder includes a ceramic powder having a degree of variance of 1.4 or more expressed by the following relational formula 1, And more preferably a ceramic powder having a degree of separation of 1.6 or more, and more preferably a degree of separation of 2.0 to 4.2, and through which a thermal shock protection The surface roughness formed on one surface of the porous electrode protection layer facing the layer may be more advantageous to satisfy the desired range and it may be more advantageous to realize the porosity required for the porous electrode protection layer and the pore diameter.

[관계식 1][Relation 1]

Figure 112014107102976-pat00003

Figure 112014107102976-pat00003

구체적으로 도 4는 본 발명의 바람직한 일구현예 따른 다공질 전극보호층의 제조시에 사용되는 세라믹분말의 단면도로써, 상기 관계식 1의 이형도는 도 4의 세라믹분말 단면의 외접원의 직경(D)과 내접원 직경(d)의 비율을 의미한다.4 is a cross-sectional view of a ceramic powder used in the production of the porous electrode protection layer according to a preferred embodiment of the present invention. The diagram of the relational expression 1 is the diameter D of the circumscribed circle of the cross section of the ceramic powder of FIG. 4, Diameter (d).

만일 이형도가 1.4 미만인 세라믹 분말을 포함해 형성된 다공질 전극보호층의 경우 외부면에 목적한 중심선 평균 거칠기를 구현하기 어려울 수 있고 이에 따라 열충격 보호층이 쉽게 박리 되는 등 목적하는 물성의 구현이 어려울 수 있다. In the case of the porous electrode protection layer formed with ceramic powder having a deviation of less than 1.4, it may be difficult to realize a desired centerline average roughness on the outer surface, and thus it may be difficult to realize the desired physical properties such as peeling of the thermal shock protection layer easily .

본 발명에 따른 관계식 1의 이형도 조건을 만족하는 세라믹분말의 단면형상은 이형도가 1.4 이상을 만족한다면 그 구체적 형상에 있어서 본 발명에서 특별히 한정하지는 않으나, 바람직하게는 상기 이형도 조건을 만족하는 세라믹분말의 단면형상은 다각형, 별형, 뿔형, 알파벳형, 타원형, 아령형, 오뚜기형, 십자형 및 그루브형 중 어느 하나 이상의 형상을 가질 수 있다. 또한, 알파벳형의 경우 C자형, E자형, F자형, H자형, L자형, S자형, T자형, U자형 또는 W자형일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. The cross-sectional shape of the ceramic powder satisfying the heterogeneity condition of the relational expression 1 according to the present invention is not particularly limited in the present invention as far as the degree of deformation is 1.4 or more, but preferably the ceramic powder satisfying the above- The cross-sectional shape may have a shape of any one or more of polygonal, star, horn, alphabet, ellipse, dumbbell, crosshair, cross and groove. The alphabetic type may be C-shaped, E-shaped, F-shaped, H-shaped, L-shaped, S-shaped, T-shaped, U-shaped or W-shaped.

구체적으로 도 4내지 도 16은 본 발명의 바람직한 일구현예에 포함되는 세라믹분말의 단면도이다. 먼저, 도 4는 3엽협의 단면을 가지는 세라믹분말의 단면이다. 다음으로 도 5는 교차원형 단면을 갖는 세라믹분말의 단면도로서, 두 개의 원이 교차결합한 단면형상을 가진다. 이 경우 교차원의 장축길이(a)가 외접원의 직경이 되고, 단축길이(b)가 내접원의 직경길이가 된다. 도 6은 아령형으로서, 아령의 장축길이(a)가 외접원의 직경이 되고, 단축길이(b)가 내접원의 직경길이가 된다. 도 7은 오엽형으로서 d는 내접원의 직경이고 D는 외접원의 직경이 된다. 도 8은 별형으로서 r은 내접원의 직경이고 R은 외접원의 직경이 된다. 도 9는 금속분말의 단면형상이 삼각형, 도 10은 사각형, 도 11은 오각형, 도 12는 육각형이다. 도 13은 오뚜기형, 도 14는 십자형 단면을 가지는 세라믹분말을 나타낸다. 또한, 도 15는 움푹 파인 타원형, 도 16은 그루브형 단면을 가지는 세라믹분말을 나타낸다.
4 to 16 are sectional views of the ceramic powder included in a preferred embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view of a ceramic powder having a three-lobed cross-section. 5 is a cross-sectional view of a ceramic powder having an alternating circular cross section, in which two circles have a cross-sectional shape cross-linked. In this case, the major axis length a of the intersecting circle is the diameter of the circumscribed circle, and the minor axis length b is the diameter length of the inscribed circle. Fig. 6 is a dumbbell shape, in which the long axis length (a) of the dumbbell is the diameter of the circumscribed circle, and the short axis length (b) is the diameter length of the inscribed circle. Fig. 7 is a double-dashed line in which d is the diameter of the inscribed circle and D is the diameter of the circumscribed circle. 8 is a star shape, where r is the diameter of the inscribed circle and R is the diameter of the circumscribed circle. 9 is a cross-sectional shape of the metal powder in a triangle, Fig. 10 is a rectangle, Fig. 11 is a pentagon, and Fig. Fig. 13 shows a cross-sectional shape, and Fig. 14 shows a ceramic powder having a cross-section. Fig. 15 shows a ceramic powder having a recessed elliptical shape and Fig. 16 shows a groove-shaped cross section.

상술한 도 4 ~ 도 16의 세라믹분말의 이형단면은 모두 본 발명에 적용될 수 있는 예시이며, 상술한 이형도 조건을 만족하는 범위에서 적절하게 변형된 형상의 세라믹분말을 사용할 수 있다. 상기와 같은 다양한 단면형상을 가지는 본 발명에 따른 이형도 조건을 만족시키는 세라믹분말은 입경이 1 ~ 200㎛ 비드형인 세라믹분말을 볼밀 등을 통한 기계적 방법으로 제조할 수 있으며, 상기 볼밀은 구체적으로 지르코니아(ZrO2), 철(steel) 또는 텅스텐(W) 등의 볼을 사용할 수 있고, 볼밀의 구체적 방법, 시간 조건 등은 목적하는 이형도에 따라 달리 설계될 수 있어 본 발명에서는 특별히 한정하지 않으나 바람직하게는 1분 ~ 36시간 동안 수행될 수 있다.
The modified cross-sections of the ceramic powders shown in Figs. 4 to 16 are all examples that can be applied to the present invention, and ceramic powders having a shape appropriately modified within the range of the above-described dissimilarity degree can be used. The ceramic powder having various cross-sectional shapes according to the present invention may be manufactured by a mechanical method such as a ball mill using a bead-shaped ceramic powder having a particle size of 1 to 200 mu m. The ball mill may be made of zirconia ZrO 2 , steel, or tungsten may be used. The specific method of the ball mill, the time conditions, and the like may be designed differently depending on the desired mold releasability. Thus, the present invention is not particularly limited thereto, For 1 minute to 36 hours.

또한, 본 발명에 따른 표면 거칠기가 형성된 다공질 전극보호층의 모재가 되는 세라믹분말 중 상술한 이형도 조건인 이형도 1.4 이상인 세라믹분말이 전체 세라믹분말 중 50 중량% 이상 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 70중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 85중량% 이상을 포함할 수 있다. 만일 50 중량% 미만으로 포함될 경우 목적하는 표면 거칠기를 다공질 전극보호층의 외부면에 형성시키기 어려울 수 있고, 치밀한 다공질 전극보호층이 형성될 수 있어 센싱 기재부로의 피검가스 이동을 저하시키는 등 목적하는 가스센서의 물성을 구현시킬 수 없는 문제가 있을 수 있다.
In addition, among the ceramic powders to be the base material of the porous electrode protection layer having the surface roughness according to the present invention, the ceramic powder having a degree of variability of 1.4 or more, which is the above-described dissimilarity condition, may be contained in an amount of 50 wt% or more, % Or more, and even more preferably 85 wt% or more. If it is contained in an amount of less than 50% by weight, it may be difficult to form a desired surface roughness on the outer surface of the porous electrode protection layer, and a dense porous electrode protection layer may be formed, There is a problem that the physical properties of the gas sensor can not be realized.

한편, 상기 이형도 조건을 만족하는 세라믹 분말을 포함하는 다공질 전극보호층을 형성하는 세라믹분말의 입자들이 용융되어 입자간에 서로 접합하게 될 때, 용융되는 각 입자의 적어도 일부영역은 입자의 형상, 입자의 크기, 주변 입자들 간의 위치관계에 의해 달라질 수 있으나 예를 들어 도 12와 같이 입자 단면의 형상이 육각형이 경우 입자 외표면 중 면과 면이 만나는 경계영역 또는 입자의 표면부분일 수 있고, 온도 등 소결 조건에 따라 상기 일부영역의 부피는 달라질 수 있다.
On the other hand, when the particles of the ceramic powder forming the porous electrode protective layer including the ceramic powder satisfying the above-described dissimilarity condition are melted and bonded to each other, at least a part of each of the particles to be melted is in the shape of particles, Size, and positional relationship between neighboring particles. For example, when the shape of the particle cross-section is a hexagon as shown in FIG. 12, it may be a boundary region where the surface of the particle outer surface meets the surface or a surface portion of the particle, Depending on the sintering conditions, the volume of the area may vary.

또한, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 이형도 조건을 만족하는 세라믹분말은 이형도에 따라 그 크기가 달라질 수 있으나, 세라믹 분말 단면의 내접원 직경이 0.1 ~ 2㎛일 수 있다. 만일 분말 단면의 내접원 직경이 0.01 ㎛미만일 경우 치밀한 기공이 형성되어 다공질 전극보호층에서 센싱전극으로 피검가스 이동이 원활하지 못할 수 있다. 또한, 만일 내접원 직경이 2㎛를 초과하는 경우 다공질 전극보호층의 세라믹분말의 소결공정에서 일부 용융되는 입자의 부분 부피가 현저히 작을 수 있고 이에 따라 입자간에 용융에 따른 접합이 미약할 수 있어 다공질 전극보호층 자체의 기계적 강도가 현저히 저하될 수 있으며, 박막의 다공질 전극보호층을 다공질 전극보호층을 제조하기 어려울 수 있는 문제점이 있다. 만일 이러한 문제점을 해결하기 위해 소결시의 온도 및/또는 시간을 증가시킬 경우 다공질 전극 보호층의 하부에 형성된 센싱 기재가 손상을 입을 가능성이 있거나 목적하는 표면 거칠기를 형성하기 어려울 수 있어 목적하는 물성이 발현되는 가스센서를 구현하기 어려울 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the size of the ceramic powder satisfying the above-described dissimilarity condition may vary according to the degree of deformation, but the diameter of the inscribed circle of the ceramic powder cross-section may be 0.1 to 2 탆. If the diameter of the inscribed circle of the cross section of the powder is less than 0.01 탆, dense pores are formed, and the gas flow to the sensing electrode may not be smooth in the porous electrode protection layer. If the diameter of the inscribed circle exceeds 2 탆, the partial volume of the particles to be partially melted in the sintering process of the ceramic powder of the porous electrode protective layer may be considerably small, so that the bonding due to melting between the particles may be weak, The mechanical strength of the protective layer itself may be considerably deteriorated and the porous electrode protective layer of the thin film may be difficult to produce the porous electrode protective layer. If the temperature and / or the time for sintering is increased to solve such a problem, there is a possibility that the sensing substrate formed on the lower part of the porous electrode protection layer may be damaged or the desired surface roughness may not be formed, It may be difficult to realize an expressed gas sensor.

상기 다공질 전극 보호층(220)의 두께는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 20㎛ ~ 200㎛, 바람직하게는 50㎛ ~ 100㎛일 수 있다. 즉, 센싱기재(210)의 크랙(crack)을 유발시킬 수 있는 물 및/또는 기름 등의 액체물질들이 열충격 보호층에 의해 대체로 모두 저지되나 일부는 다공질 전극보호층(210)의 기공에 침투해 들어갈 수 있는데, 본 발명의 가스센서의 표면에는 다공질 전극보호층(210)이 20㎛ 이상의 두께로 형성되어 있어 상기 액체물질들이 가스센서에 접촉되기 전에 분산될 수 있다. 달리 말하면, 다공질 전극보호층(210)이 가스센서의 표면에 20㎛ 미만의 두께로 형성된다면 외부 충격 및 액체물질로부터 가스센서를 충분히 보호할 수 없다. 또한, 200㎛ 초과하는 두께로 형성된다면 가스센서의 제조비용 면에서 비효율적일 뿐만 아니라 감응속도가 느려질 수 있고, 보다 정확한 측정가스 농도 측정이 어려워질 수 있다. 다만, 다공질 전극보호층(210)의 두께는 이에 한정되는 것이 아니며 목적에 따라 달리 설계될 수 있다.
The thickness of the porous electrode protection layer 220 may be 20 탆 to 200 탆, preferably 50 탆 to 100 탆, according to a preferred embodiment of the present invention. That is, liquid materials such as water and / or oil that can cause cracks in the sensing substrate 210 are generally blocked by the thermal shock protection layer, but some penetrate into the pores of the porous electrode protection layer 210 The porous electrode protection layer 210 is formed on the surface of the gas sensor of the present invention to a thickness of 20 m or more so that the liquid materials can be dispersed before contacting the gas sensor. In other words, if the porous electrode protection layer 210 is formed on the surface of the gas sensor at a thickness of less than 20 占 퐉, the gas sensor can not be sufficiently protected from external impact and liquid material. In addition, if it is formed with a thickness exceeding 200 mu m, it is not only inefficient in terms of manufacturing cost of the gas sensor, but also slows down the response speed, and it may become difficult to measure the measurement gas concentration more accurately. However, the thickness of the porous electrode protection layer 210 is not limited thereto, and may be designed differently according to the purpose.

상기 다공질 전극보호층(210)은 단위 체적당 평균 기공율이 20 ~ 60%, 바람직하게는 30 ~ 50%일 수 있다. 만일 다공질 전극보호층(210)의 단위 체적당 평균 기공율이 20% 미만이면, 가스 투과성이 저하되어 가스센서로의 측정가스의 공급 및/또는 방출이 원활하게 진행되기 어려워 가스센서의 출력이 감소할 수 있고, 60%를 초과하면 기계적 강도가 현저히 저하되어 기공이 붕괴되거나 크랙, 박막 등의 문제점이 있을 수 있다.
The porous electrode protection layer 210 may have an average porosity of 20 to 60%, preferably 30 to 50%, per unit volume. If the average porosity per unit volume of the porous electrode protection layer 210 is less than 20%, the gas permeability is lowered and the supply and / or discharge of the measurement gas to the gas sensor is difficult to smoothly proceed, If it exceeds 60%, the mechanical strength may be significantly lowered, and the pores may be collapsed, cracks, thin films, and the like may be caused.

또한, 상기 다공질 전극보호층(210)은 평균 기공직경이 5.95㎛ ~ 42㎛, 바람직하게는 16㎛ ~ 32㎛일 수 있다. 만일, 기공의 평균직경이 5.95㎛ 미만으로 형성되면 다공질 전극보호층(210)으로의 가스 투과성이 저하되어 센싱기재로의 측정가스의 공급 및/또는 방출이 원활하게 진행되기 어려움에 따라 가스센서의 출력이 감소할 수 있고, 42㎛를 초과하면 상기 기공으로 침투할 수 있는 배기가스 중의 액체물질, 피독물질이 다공질 전극보호층으로 침투 및 가스센서에 도달할 수 있어 이러한 물질로부터 센싱기재를 보호하기 어려울 수 있고, 가스센서로의 적정량의 측정가스 공급이 어려워 보다 정확한 측정가스 농도 측정이 어려워질 수 있다. In addition, the porous electrode protection layer 210 may have an average pore diameter of 5.95 to 42 탆, preferably 16 to 32 탆. If the average diameter of the pores is less than 5.95 占 퐉, the gas permeability to the porous electrode protection layer 210 is lowered, and the supply and / or discharge of the measurement gas to the sensing substrate is difficult to proceed smoothly. The output can be reduced, and if it is more than 42 탆, the liquid substance, poisoning substance in the exhaust gas which can permeate into the pores can penetrate into the porous electrode protection layer and reach the gas sensor, And it is difficult to supply an appropriate amount of the measurement gas to the gas sensor, so that it becomes difficult to more accurately measure the measured gas concentration.

상기 다공질 전극보호층(210)은 단층 또는 다층으로 구성될 수 있으며, 목적에 따라 달리 변경할 수 있다.
The porous electrode protection layer 210 may be formed of a single layer or a multilayer, and may be changed according to the purpose.

다음으로 상술한 다공질 전극보호층(220)의 외부면 상에 형성된 열충격 보호층(230)에 대해 설명한다.Next, the thermal shock protection layer 230 formed on the outer surface of the porous electrode protection layer 220 will be described.

상기 열충격 보호층(230)은 수분에 의한 열충격으로 발생할 수 있는 센싱기재(210) 및/또는 다공질 전극보호층(220)의 손상을 방지하는 역할을 담당한다. 또한, 상기 열충격 보호층(230)은 대기 중의 피검가스가 센싱집합체 내부로 유입 및 이동할 수 있도록 다공성의 구조를 가지고 있다. The thermal shock protection layer 230 serves to prevent damage to the sensing substrate 210 and / or the porous electrode protection layer 220, which may occur due to thermal shock due to moisture. In addition, the thermal shock protection layer 230 has a porous structure so that the gas to be measured in the air can flow into and move into the sensing aggregate.

상기 열충격 보호층(230)의 다공성 구조에서 치밀한 정도와 가스센서의 응답도는 상반되는 경향을 보임에 따라 적절한 기공도 및 평균직경을 가지는 다공성 구조를 구현함이 바람직하다. 상기 열충격 보호층에 형성된 기공의 평균직경은 다공질 전극보호층에 형성된 기공의 평균직경보다 작은 것이 바람직하고, 이는 열충격 보호층에서 다공질 전극보호층을 거쳐 센싱전극으로 피검가스의 이동속도의 향상을 도모할 수 있는 동시에 기공에 포함된 공기로 인한 단열효과로 수분에 의한 열충격으로부터 센싱기재를 더욱 잘 보호할 수 있는 이점이 있다.It is preferable that the porous structure of the thermal shock protection layer 230 has a porous structure having an appropriate porosity and an average diameter as the degree of denseness tends to be opposite to that of the gas sensor. The average diameter of the pores formed in the thermal shock protection layer is preferably smaller than the average diameter of the pores formed in the porous electrode protection layer. This can improve the movement speed of the gas to be inspected through the porous electrode protection layer in the thermal shock protection layer, And at the same time, there is an advantage that the sensing substrate can be better protected from the thermal shock due to moisture by the effect of the insulation due to air contained in the pores.

상기 열충격 보호층(230)은 Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, AlN, Si3N4, Ti3N4, Zr3N4, Al4C3, SiC, TiC, ZrC, AlB, Si3B4, Ti3B4, Zr3B4, 3Al2O3 ·2SiO2 및 MgAl2O4 로 이루어진 분말 중 어느 하나 이상의 분말로 형성된 것일 수 있고, 보다 바람직하게는 스피넬(MgAl2O4)로 형성된 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The thermal shockproofing protective layer 230 may be made of any one of Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , AlN, Si 3 N 4 , Ti 3 N 4 , Zr 3 N 4 , Al 4 C 3 , SiC, TiC, ZrC, AlB, Si 3 B 4, Ti 3 B 4, Zr 3 B 4, 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 And MgAl 2 O 4. The powder may be formed of spinel (MgAl 2 O 4 ), but is not limited thereto.

또한, 상기 열충격 보호층(230)은 바람직하게는 두께가 200 ~ 500 ㎛일 수 있고, 만일 두께가 200㎛ 미만일 경우 수분으로 인한 열충격에서 센싱집합체를 보호하지 못할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 만일 두께가 500㎛를 초과하는 경우 피검가스가 센싱집합체 내부로 유입 및 이동이 원활하지 못해 가스센서의 응답속도 저하를 유발할 수 있는 문제점이 있다.The thickness of the thermal shockproofing protective layer 230 may preferably be 200 to 500 占 퐉. If the thickness is less than 200 占 퐉, the sensing aggregate may not be protected at a thermal shock due to moisture, If the thickness is more than 500 μm, the flow of the test gas into the sensing aggregate is not smooth and the response speed of the gas sensor may be lowered.

또한, 기공도는 10 ~ 60%임이 바람직하다. 만일 기공도가 10% 미만일 경우 대기중의 피검가스가 열충격 보호층으로의 유입이 어려울 수 있어 가스센서의 응답속도의 저하를 유발할 수 있으며, 기공도가 60%를 초과하는 경우 기계적 강도의 저하를 초래하는 문제점이 있을 수 있다.
The porosity is preferably 10 to 60%. If the porosity is less than 10%, the gas to be inspected in the atmosphere may be difficult to flow into the thermal shock protection layer, which may cause a decrease in the response speed of the gas sensor. If the porosity exceeds 60% There may be a problem.

이상으로 상술한 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 가스센서용 센싱집합체는 하기의 제조방법을 통해 제조될 수 있다. 다만, 후술되는 제조방법에 한정되는 것은 아니다.
As described above, the sensing assembly for a gas sensor according to a preferred embodiment of the present invention can be manufactured through the following manufacturing method. However, the present invention is not limited to the following manufacturing method.

구체적으로 도 17은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 가스센서용 센싱집합체의 제조방법을 나타낸 흐름도로써, (1) 단계로 센싱기재의 적어도 일면에 다공질 전극보호층을 형성(S1) 시킨 후, (2) 단계로 상기 다공질 전극보호층의 외부면에 열충격보호층을 형성(S2)시켜 가스센서용 센싱집합체를 제조할 수 있다. 이때, 상기 (2) 단계의 다공질 전극보호층 외부면에는 0.1 ~ 5㎛의 중심선 평균 거칠기가 형성되도록 제조될 수 있다.Specifically, FIG. 17 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a sensing assembly for a gas sensor according to a preferred embodiment of the present invention. In step (1), a porous electrode protection layer is formed on at least one surface of a sensing substrate (S1) (2), a thermal shock protection layer is formed on the outer surface of the porous electrode protection layer (S2) to produce a sensing aggregate for a gas sensor. At this time, the outer surface of the porous electrode protective layer in step (2) may be formed to have a center line average roughness of 0.1 to 5 탆.

먼저, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 (1) 단계로써, 센싱기재의 적어도 일면에 다공질 전극보호층을 형성시키는 단계를 수행한다.First, in step (1) according to a preferred embodiment of the present invention, a step of forming a porous electrode protection layer on at least one surface of a sensing substrate is performed.

상기 센싱기재는 통상적인 가스센서용 센싱집합체에 포함되는 센싱기재일 수 있고, 이에 대한 구체적인 설명은 상술한 바와 동일하여 생략한다.The sensing substrate may be a sensing substrate included in a sensing assembly for a gas sensor, and a detailed description thereof will be omitted.

센싱기재의 적어도 일면에 다공질 전극보호층을 형성시키는데, 상기 센싱기재의 적어도 일면은 다공질 전극보호층이 형성되지 않았을 때 대기 중에 노출된 면인 경우 모두 포함할 수 있으나 센싱집합체를 통해 가스센서를 구현시에 구체적인 가스센서의 형상에 따라 센싱기재의 노출부위는 달라질 수 있어 이에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.  At least one surface of the sensing substrate may include at least one surface of the sensing substrate that is exposed to the atmosphere when the porous electrode protection layer is not formed. However, when the gas sensor is implemented through the sensing aggregate The exposed region of the sensing substrate may be varied depending on the shape of the specific gas sensor, and therefore the present invention is not limited thereto.

상기 센싱기재의 적어도 일면에 다공질 전극보호층을 형성시키는 구체적인 방법은 통상의 가스센서용 센싱집합체에서 다공질 전극보호층을 형성시키는 방법을 사용할 수 있고, 구체적으로 다공질 전극보호층 형성조성물을 스크린 인쇄, 워시코팅, 습식 분말 용사, 화염용사, 플라즈마 용사, PVD(물리증착), CVD(화학증착) 등의 방법으로 형성시킬 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.As a specific method of forming the porous electrode protection layer on at least one surface of the sensing substrate, a method of forming a porous electrode protection layer from a sensing aggregate for a general gas sensor can be used. Specifically, the composition for forming a porous electrode protection layer is subjected to screen printing, But the present invention is not limited thereto, for example, by a method such as wash coating, wet powder spraying, flame spraying, plasma spraying, PVD (physical vapor deposition), CVD (chemical vapor deposition)

본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 (1) 단계는 1-1) 센싱기재의 적어도 일면에 다공질 전극보호층 형성 조성물을 도포하는 단계; 1-2) 도포된 다공질 전극보호층 형성 조성물을 산화시키는 단계; 및 1-3) 다공질 전극보호층을 소결시키는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the step (1) comprises: 1-1) applying a composition for forming a porous electrode protective layer on at least one surface of a sensing substrate; 1-2) oxidizing the applied porous electrode protective layer forming composition; And 1-3) sintering the porous electrode protection layer.

먼저, 1-1) 단계로 센싱기재의 적어도 일면에 다공질 전극보호층 형성 조성물을 도포하는 단계를 수행할 수 있다. First, in step 1-1), a step of applying a composition for forming a porous electrode protective layer may be performed on at least one surface of the sensing substrate.

상기 다공질 전극보호층 형성 조성물은 다공질 전극보호층의 주체가 되는 세라믹분말, 다공질 전극보호층의 기공을 형성시키는 기공형성제 및 세라믹 분말 간의 접착력을 향상시키기 위한 바인더 및 용매를 포함할 수 있다. The composition for forming a porous electrode protection layer may include a ceramic powder as a main body of the porous electrode protection layer, a pore forming agent for forming pores of the porous electrode protection layer, and a binder and a solvent for improving the adhesion between the ceramic powder and the ceramic powder.

상기 세라믹분말은 통상의 다공질 전극보호층의 모재가 되는 재질로 된 입자일 수 있으며, 이에 대한 설명은 상술한 다공질 전극보호층의 세라믹분말에 대한 설명과 동일하여 생략한다. The ceramic powder may be a particle made of a material serving as a base material of the conventional porous electrode protection layer, and the description thereof is the same as that of the ceramic powder of the above-described porous electrode protection layer.

다만, 다공질 전극보호층의 외부면에 목적하는 표면 거칠기를 형성시키기 위하여 상기 세라믹 분말은 바람직하게는 하기의 관계식 1로 표시되는 이형도가 1.4 이상인 세라믹 분말을 포함할 수 있고, 상기 이형도는 보다 바람직하게는 2.0 ~ 4.2일 수 있다. 또한 상기 이형도 조건을 만족하는 세라믹분말은 전체 세라믹분말 중 적어도 50중량%, 보다 바람직하게는 적어도 70중량%, 보다 더 바람직하게는 적어도 85중량%, 더욱 바람직하게는 95중량% 이상이 포함될 수 있다. 이형도 조건, 함량에 대한 임계적 의의는 상술한 것과 동일하여 설명을 생략한다.However, in order to form a desired surface roughness on the outer surface of the porous electrode protection layer, the ceramic powder preferably includes a ceramic powder having a degree of variability of 1.4 or more expressed by the following relational formula 1, May be 2.0 to 4.2. In addition, the ceramic powder satisfying the above-described dissimilarity condition may contain at least 50 wt%, more preferably at least 70 wt%, even more preferably at least 85 wt%, and still more preferably at least 95 wt% of the total ceramic powder . Critical significance of the distribution condition and content is the same as described above, so that the description is omitted.

[관계식 1] [Relation 1]

Figure 112014107102976-pat00004

Figure 112014107102976-pat00004

상술한 다공질 전극보호층 형성 조성물은 세라믹분말 100 부피부 대해 기공형성제를 20 ~ 60부피부로 포함할 수 있다. 만일 기공형성제가 20 부피부 미만으로 포함될 경우 목적하는 기공도를 구현하기 어려울 수 있으며, 60 부피부를 초과할 경우 제조된 다공질 전극보호층의 기공이 붕괴되거나 기계적 물성이 현저히 저하될 수 있는 문제점이 있다.The above-described composition for forming a porous electrode protection layer may contain 20 to 60 parts of a pore-forming agent per 100 parts of ceramic powder. If the pore forming agent is contained in less than 20 parts skin, it may be difficult to realize the desired porosity. If the pore forming agent exceeds 60 parts skin, pores of the porous electrode protective layer may be collapsed or the mechanical properties may be significantly deteriorated have.

상기 기공형성제는 통상적인 다공질 전극보호층의 제조에 사용되는 기공형성제를 사용할 수 있으며, 기공형성이 용이하고, 물리적 및/또는 화학적 용해에 의해 쉽게 제거될 수 있고, 세라믹분말에 영향을 미치지 않는 기공형성제의 경우 제한 없이 사용할 수 있다. 다만, 바람직하게는 라디칼 중합성 단량체, 다관능성 가교 단량체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 단량체의 중합체;, 라디칼 중합성 단량체, 다관능성 가교 단량체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 단량체의 마이크로에멀젼 폴리머 비드;, 이산화규소(SiO2), 이산화티타늄(TiO-2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 산화물;, 카본, 탄수화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 탄소물; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. The pore-forming agent can be a pore-forming agent used in the production of a conventional porous electrode protection layer, can easily be formed by pore formation, can be easily removed by physical and / or chemical dissolution, Non-pore forming agents may be used without limitation. However, it is preferably selected from the group consisting of a polymer of a monomer selected from the group consisting of a radically polymerizable monomer, a polyfunctional crosslinking monomer, and a combination thereof, a radically polymerizable monomer, a polyfunctional crosslinking monomer, and combinations thereof microemulsion polymer beads of the monomer; silicon dioxide (SiO 2), titanium dioxide (TiO- 2) and an oxide selected from the group consisting of;, carbon water is selected from carbon, carbohydrates and combinations thereof ; And a mixture thereof.

상기 라디칼 중합성 단량체의 구체적인 예로는, 스티렌, p-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-에틸스티렌, m-에틸스티렌, p-클로로스티렌, m-클로로스티렌, p-클로로메틸스티렌, m-클로로메틸스티렌, 스티렌설포닉에시드, p-t-부톡시스티렌, m-t-부톡시스티렌, 플로로스티렌, 알파메틸스티렌, 비닐톨루엔, 클로로스티렌의 방향족 비닐계 단량체; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 옥틸(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 플루오르에틸아크릴레이트, 트리플루오르에틸메타크릴레이트, 펜타플루오르프로필메타크릴레이트, 플로로에틸메타크릴레이트, 헥사플루오르Specific examples of the radically polymerizable monomers include styrene, p-methylstyrene, m-methylstyrene, p-ethylstyrene, m-ethylstyrene, p-chlorostyrene, m-chlorostyrene, Aromatic vinyl monomers such as chloromethylstyrene, styrenesulfonic acid, pt-butoxystyrene, mt-butoxystyrene, fluorostyrene, alphamethylstyrene, vinyltoluene and chlorostyrene; Acrylates such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, stearyl Fluoroethyl acrylate, trifluoroethyl methacrylate, pentafluoropropyl methacrylate, fluoroethyl methacrylate, hexafluoroethane,

부틸(메타)아크릴레이트, 헥사플루오르이소프로필메타크릴레이트, 퍼플루오르알킬아크릴레이트, 옥타플루오르페닐메타크릴레이트 등의 (메타)아크릴레이트계 단량체; 및 비닐아세테이트, 비닐프로피오네이트, 비닐부틸레이트, 비닐에테르, 알릴부틸에테르, 알릴글리시딜에테르, (메타)아크릴산, 말레산과 같은 불포화 카르복시산; 알킬(메타)아크릴아미드; (메타)아크릴로니트릴의 시안화 비닐계 단량체; 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으며, 상기 라디칼중합성 단량체의 중합체의 대표적인 예로는 폴리스티렌 및 폴리메틸(메타)아크릴레이트를 들 수 있다.(Meth) acrylate monomers such as butyl (meth) acrylate, hexafluoroisopropyl methacrylate, perfluoroalkyl acrylate and octafluorophenyl methacrylate; And unsaturated carboxylic acids such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl ether, allyl butyl ether, allyl glycidyl ether, (meth) acrylic acid, maleic acid; Alkyl (meth) acrylamides; A vinyl cyanide monomer of (meth) acrylonitrile; Or a mixture thereof. Representative examples of the polymer of the radical polymerizable monomers include polystyrene and polymethyl (meth) acrylate.

다관능성 가교 단량체로는 디비닐벤젠, 1,4-디비닐옥시부탄, 디비닐술폰, 디알릴프탈레이트, 디알릴아크릴아미드, 트리알릴(이소)시아누레이트, 트리알릴트리멜리테이트 등의 알릴 화합물, 헥산디올디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리메틸렌프로판트리메타크릴레이트, 1,3-부탄디올메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 펜타에릴트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에릴트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에릴트리톨디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판, 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에릴트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에릴트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 알릴(메타)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다Examples of the multifunctional crosslinking monomer include allyl compounds such as divinylbenzene, 1,4-divinyloxybutane, divinyl sulfone, diallyl phthalate, diallyl acrylamide, triallyl (iso) cyanurate and triallyl trimellitate , Hexanediol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol methacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, trimethylene propane trimethacrylate, 1,3-butanediol methacrylate, 1,6- Tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, trimethylol propane, tri (meth) Acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, glycerol tri (meth) acrylate, allyl (meth) It may include water

상기 탄소물의 구체적인 예로써, 그라파이트, 카본, 카본블랙, 글루코오스, 갈락토오스 등의 단당류, 수크로오스 등의 이당류 또는 전분, 녹말 등의 다당류일 수 있고, 그 성상은 분말의 입자일 수 있다.Specific examples of the carbonaceous material may include disaccharides such as graphite, carbon, carbon black, glucose, sucrose and the like, disaccharides such as sucrose or starch, and polysaccharides such as starch.

상기 기공형성제는 바람직하게는 입자형상인 것이 바람직하고, 입자일 때 입경은 100nm 내지 50㎛의 평균 입경을 갖는 것으로서, 다공질 전극보호층의 단면에서 높이별 기공의 직경 구배를 형성시키기 위해 평균 입경이 적어도 2종 이상인 것이 바람직하고, 2 내지 4종인 것이 보다 바람직하다. 2종의 평균입경을 가지는 기공형성제를 사용할 경우 평균 입경이 큰 기공형성제는 큰 직경의 기공을 형성시키고, 작은 평균입경의 기공형성제는 작은 직경의 기공을 형성시켜 다공질 전극보호층의 높이별 직경구배를 유도할 수 있다. Preferably, the pore-forming agent is in the form of particles, and the particles have an average particle diameter of 100 nm to 50 m when the particles are formed. In order to form a diameter gradient of the pores of each height in the cross-section of the porous electrode protective layer, Is preferably at least two kinds, more preferably from two to four kinds. When a pore-forming agent having two kinds of average particle sizes is used, a pore-forming agent having a large average particle size forms pores having a large diameter, and a pore-forming agent having a small average particle size forms pores having a small diameter, A star diameter gradient can be derived.

상기 바인더 성분은 세라믹 분말 입자간의 결합력을 향상시키고, 센싱기재와 다공질 전극보호층의 접착력을 보다 향상시키게 하는 기능을 담당한다. 당업계에 통상적으로 사용되는 바인더 성분을 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리비닐부티랄(Polyvinyl butyral)과 같은 폴리비닐계 화합물, 에틸셀룰로오스, 폴리에스테르, 에폭시, 폴리비닐리덴플루오라이드와 같은 불소계화합물 및 테르피네올(terpineol)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다.The binder component enhances the bonding force between the ceramic powder particles and functions to further improve the adhesion between the sensing substrate and the porous electrode protective layer. A binder component ordinarily used in the art may be used, and preferably a polyvinyl compound such as polyvinyl butyral, a fluorine compound such as ethyl cellulose, polyester, epoxy, polyvinylidene fluoride, At least one selected from the group consisting of terpineol, and the like.

상기 용매는 다공질 전극보호층 형성 조성물의 분산 및/또는 바인더성분의 용해를 원활히 시킬 수 있는 경우 제한 없이 사용할 수 있고, 이에 대한 비제한적인 예로써, 물, 에탄올, 이소프로필알코올, n-프로필알코올 및 부틸알콜올 중에서 선택된 1종 이상이 포함될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The solvent may be used without limitation as long as it can facilitate the dispersion of the porous electrode protective layer forming composition and / or the dissolution of the binder component. Examples of the solvent include water, ethanol, isopropyl alcohol, n-propyl alcohol And butyl alcohol, but is not limited thereto.

상술한 다공질 전극보호층 형성 조성물은 세라믹분말 100 부피부 대해 기공형성제를 20 ~ 60부피부로 포함할 수 있다. 만일 기공형성제가 20 부피부 미만으로 포함될 경우 목적하는 기공도를 구현하기 어려울 수 있으며, 60 부피부를 초과할 경우 제조된 다공질 전극보호층의 기공이 붕괴되거나 기계적 물성이 현저히 저하될 수 있는 문제점이 있다.The above-described composition for forming a porous electrode protection layer may contain 20 to 60 parts of a pore-forming agent per 100 parts of ceramic powder. If the pore forming agent is contained in less than 20 parts skin, it may be difficult to realize the desired porosity. If the pore forming agent exceeds 60 parts skin, pores of the porous electrode protective layer may be collapsed or the mechanical properties may be significantly deteriorated have.

또한, 상기 바인더 성분은 세라믹분말 100 중량부에 대해 8 ~ 26 중량부 포함할 수 있고, 용매는 20 ~ 50 중량부로 포함할 수 있다. 만일 바인더 성분이 8 중량부 미만으로 포함되는 경우 센싱기재부와 제조되는 다공질 전극보호층 간의 접착력 약화되어 가스센서에서 다공질 전극보호층이 분리되거나 세라믹분말 간의 결합력이 약화되어 다공질 전극보호층의 기공붕괴, 크랙 등이 더 쉽게 발생할 수 있는 문제점 있을 수 있고, 만일 26 중량부를 초과하여 포함할 경우 다공질 전극보호층의 기공을 바인더성분이 막아 목적하는 기공도, 기공직경의 구현이 어려울 수 있다. 상기 용매의 경우 다공질 전극보호층 형성 조성물이 목적한 두께로 도포될 수 있을 정도의 점도를 유지할 수 있는 경우 용매의 함량은 달리 변경하여 사용할 수 있다.In addition, the binder component may include 8 to 26 parts by weight based on 100 parts by weight of the ceramic powder, and the solvent may include 20 to 50 parts by weight. If the binder component is contained in an amount of less than 8 parts by weight, the adhesion between the sensing substrate and the porous electrode protective layer to be produced is weakened, so that the porous electrode protective layer is separated from the gas sensor or the bonding force between the ceramic powders is weakened, Cracks and the like may occur more easily. If it exceeds 26 parts by weight, the binder component may block the pores of the porous electrode protection layer, and thus it may be difficult to realize the desired porosity and pore diameter. In the case of the solvent, if the viscosity of the composition for forming the porous electrode protective layer can be maintained to a desired thickness, the content of the solvent may be changed and used.

다음으로 1-2)단계로써 다공질 전극보호층 형성 조성물을 산화시키는 단계를 수행한다. 1-2) 단계를 수행함으로써, 후술하는 1-3) 단계에 따른 소결을 수행할 때에 비해 보다 용이하고, 목적하는 다공성 구조를 가지며, 보다 향상된 기계적 강도를 구현시켜 크랙을 억제시킬 수 있다. Next, steps 1-2) are performed to oxidize the composition for forming a porous electrode protection layer. By performing the step 1-2), it is easier to perform the sintering according to the following steps 1-3), has a desired porous structure, can realize a more improved mechanical strength and can suppress cracking.

상기 산화는 대기분위기 또는 질소분위기 하, 또는 압축 및/또는 압축되지 않은 공기를 강제로 불어넣어 수행될 수 있고, 공기를 넣어주면서 가스는 밖으로 빼내어 공기흐름을 조성하여 수행될 수도 있다. The oxidation may be carried out in an air atmosphere or a nitrogen atmosphere, or by forcibly blowing compressed and / or uncompressed air, and may be carried out by drawing out the gas while venting the air to form an air flow.

상기 산화가 수행되는 온도는 사용되는 기공형성제의 종류에 따라 달리 설계될 수 있어 본 발명에서 특별히 한정하는 것은 아니나, 중합체 등의 폴리머가 기공형성제로 사용되는 경우 바람직하게는 0.1 ~ 5℃/min의 속도로 200 ~ 400 ℃까지 승온시켜 상기 온도에서 10 시간 이내로 유지될 수 있다. 이후, 0.1 ~ 10℃/min의 속도로 400 ~ 800 ℃까지 승온시켜 상기 온도에서 10 시간 이내로 유지될 수 있다.The temperature at which the oxidation is carried out may be designed differently depending on the kind of the pore-forming agent used, and is not particularly limited in the present invention. When a polymer such as a polymer is used as the pore-forming agent, the temperature is preferably 0.1 to 5 ° C / min And the temperature can be maintained within 10 hours at the temperature. Thereafter, the temperature may be raised to 400 to 800 ° C at a rate of 0.1 to 10 ° C / min and maintained at that temperature within 10 hours.

또한, 기공형성제로 그라파이트 등의 탄소물이 사용되는 경우 이들을 완전히 제거하여 다공성 전극보호층의 강도를 부여하여 강도 저하나 크랙 등을 억제하고, 불순물에 의한 성능 저하 및 소결성 저하를 방지하기 위해 바람직하게는 0.1 ~ 10℃/min의 속도로 400 ~ 800 ℃까지 승온시켜 상기 온도에서 10 시간 이내로 유지될 수 있다.
When carbon water such as graphite is used as the pore-forming agent, these are completely removed to give strength of the porous electrode protection layer so as to suppress the strength reduction and cracks, and to prevent deterioration of performance and sinterability due to impurities, May be heated to 400 to 800 ° C at a rate of 0.1 to 10 ° C / min and maintained at that temperature for 10 hours or less.

다음으로 1-3) 단계로써 다공질 전극보호층을 소결시키는 단계를 수행할 수 있다. 상기 소결은 통상적인 다공질 전극 보호층의 소결공정에서 사용되는 조건에 의할 수 있으나, 바람직하게는 1300 ~ 1700℃ 소결온도에서 30분 ~ 4 시간 동안 수행될 수 있고 이를 통해 기계적 물성 등이 향상된 다공질 전극보호층을 제조할 수 있는 이점이 있다.Next, steps 1-3) may be performed to sinter the porous electrode protection layer. The sintering may be performed under the conditions used in a conventional sintering process of the porous electrode protection layer, but preferably at a sintering temperature of 1300 to 1700 캜 for 30 minutes to 4 hours, thereby improving the mechanical properties There is an advantage that an electrode protective layer can be produced.

이상으로 설명한 (1) 단계를 통해 제조된 집합체에서 외부로 노출되어 후술하는 열충격 보호층과 맞닿게 되는 다공질 전극보호층의 외부면은 0.1 ~ 5㎛의 중심선 평균거칠기(Ra)가 형성되며, 바람직하게는 중심선 평균거칠기(Ra)가 0.4 ~ 3.3㎛일 수 있다. 이를 통해 다공질 전극보호층과 후술하는 (2) 단계를 통해 제조되는 열충격 보호층 간의 현저히 향상된 접착력을 달성시킬 수 있다. 상기 중심선 평균거칠기에 대한 임계적 의의는 상술한 것과 동일하여 설명을 생략하며, 이러한 다공질 전극보호층 외부면의 표면 거칠기를 형성시키는 방법에는 제한이 없으나 이형도를 가지는 세라믹분말을 사용하는 경우에 보다 용이하게 표면 거칠기를 구현할 수 있는 동시에 목적하는 기공도 및 기공직경을 갖는 다공질의 보호층으로 구현시키기에 좋으며, 목적하는 물성의 발현에 보다 유리할 수 있다. The outer surface of the porous electrode protection layer, which is exposed to the outside in the assembled body manufactured through the above-described step (1) and is brought into contact with the thermal shock protection layer described later, has a center line average roughness Ra of 0.1 to 5 탆, The centerline average roughness (Ra) may be 0.4 to 3.3 탆. This makes it possible to achieve a remarkably improved adhesion between the porous electrode protection layer and the thermal shockproof protective layer prepared through the following step (2). The critical meaning of the center line average roughness is the same as that described above, and a description thereof is omitted. There is no limitation on the method of forming the surface roughness of the outer surface of the porous electrode protection layer. However, It is possible to realize a surface protective layer having a desired degree of porosity and pore diameter, and may be more advantageous in the development of desired physical properties.

다음으로, 상술한 (1) 단계 이후에 수행되는 (2) 단계로써, (2) 상기 다공질 전극보호층의 외부면에 열충격보호층을 형성시키는 단계;에 대해 설명한다.Next, as step (2) performed after step (1), (2) step of forming a thermal shockproof protective layer on the outer surface of the porous electrode protection layer will be described.

본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 (2) 단계의 열충격 보호층은 (1) 단계를 통해 구현된 다공질 전극보호층의 외부면에 열충격 보호층 형성분말을 용사시켜 형성시킬 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the thermal shock protection layer in step (2) may be formed by spraying a thermal shock protection layer-forming powder on the outer surface of the porous electrode protection layer implemented in step (1).

상기 열충격 보호층 형성분말 종류는 상술한 것과 동일하며, 상기 분말의 직경은 목적하는 기공도, 기공직경 등에 따라 변경될 수 있어 본 발명에서 특별히 한정하지 않으나 바람직하게는 5 ~ 200㎛인 것이 바람직하다. 한편, 상기 열충격 보호층 형성분말을 상술한 분말 이외에 여분의 용매를 포함시켜 슬러리 상태로 용사시키는 것도 가능하다.
The kind of the thermal shockproofing layer-forming powder is the same as described above, and the diameter of the powder may be changed according to the desired porosity, pore diameter, etc., and is not particularly limited in the present invention, but is preferably 5 to 200 탆 . Meanwhile, it is also possible to spray the thermal shockproofing layer-forming powder in a state of slurry including an extra solvent in addition to the powder mentioned above.

상술한 열충격보호층 형성분말을 다공질 전극보호층의 외부면에 용사시키는 방법은 당업계에 공지 관용의 용사 방법을 채용하여 수행할 수 있어 본 발명에서는 특별히 한정하지 않는다. 바람직하게는 상기 용사는 대기 플라즈마 용사(APS) 공정, 고속 산소-연료 용사(HVOF), 진공 플라즈마 용사(VPS) 공정 또는 카이네틱 분사(Kinetic spray) 등을 통해 다공질 전극보호층의 외부면에 분사될 수 있다.The method of spraying the above-described thermal shockproofing layer-forming powder onto the outer surface of the porous electrode protective layer can be carried out by employing a known thermal spraying method in the art, and is not particularly limited in the present invention. Preferably, the spray is sprayed onto the outer surface of the porous electrode protective layer through an atmospheric plasma spray (APS) process, a high velocity oxygen-fuel spray (HVOF), a vacuum plasma spray (VPS) process, or a kinetic spray Can be sprayed.

플라즈마 용사의 경우 스프레이 건을 포함하는 용사장치를 통해 수행할 수 있는데, 상기 스프레이 건은 열충격보호층 형성분말을 플라즈마 불꽃(flame)을 이용하여 용융시켜, 용융 및/또는 일부 용융된 상기 열충격보호층 형성분말을 다공질 전극보호층의 외부면 용사할 수 있다. 더 구체적으로, 상기 플라즈마 불꽃은 아르곤 가스(Ar), 질소 가스(N2), 수소 가스(H2), 헬륨 가스(He) 등을 포함하는 플라즈마 가스의 일부가 해리되어 형성될 수 있다. In the case of plasma spraying, it is possible to carry out through a spray gun including a spray gun, wherein the spray gun melts the thermal shockproof protective layer forming powder using a plasma flame, and melts and / or partially melts the heat shockproof protective layer Forming powder can be sprayed on the outer surface of the porous electrode protection layer. More specifically, the plasma flame may be formed by dissociating part of the plasma gas including argon gas (Ar), nitrogen gas (N 2 ), hydrogen gas (H 2 ), helium gas (He)

상기 스프레이 건과 상기 다공질 전극보호층의 표면 사이의 거리는 1mm 내지 300mm일 수 있다. 상기 스프레이 건이 다공질 전극보호층의 표면에 상기 열충격보호층 형성분말을 분사하는 각도(θ)는 50° ~ 90°일 수 있다. 다만, 상기와 같은 구체적인 용사조건에 의해 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 (2) 단계가 제한되는 것은 아니다. The distance between the spray gun and the surface of the porous electrode protection layer may be 1 mm to 300 mm. The angle (θ) of spraying the thermal shockproofing layer-forming powder onto the surface of the porous electrode protection layer may be 50 ° to 90 °. However, the step (2) according to a preferred embodiment of the present invention is not limited by the above specific spraying conditions.

상기 (2) 단계를 수행한 후 바람직하게는 제조된 열충격보호층에 촉매를 담지시키는 공정을 더 수행할 수 있다. 상기 촉매는 바람직하게는 백금일 수 있으며, 액상의 백금을 열충격보호층에 침탕시켜 담지시킬 수 있다. 열충격보호층이 촉매를 담지하는 경우 센서 동작중 열충격 보호층에 포함된 기공에 쌓일 수 있는 카본 등의 입자상 물질(Particulate Matter)을 센서소자 히터에 전압을 평소보다 높게 주는 등의 방법으로 태워버리는 공정을 수행할 때, 백금이 촉매로 작용하여 입자상 물질을 효과적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.
After the step (2), preferably, the step of supporting the catalyst on the produced thermal shock protection layer may be further performed. The catalyst may preferably be platinum, and the liquid platinum may be supported by being transferred to the thermal shock protection layer. If the thermal shock protection layer carries a catalyst, the particulate matter such as carbon which can accumulate in the pores contained in the thermal shock protection layer during the sensor operation is burned by a method of giving a voltage higher than usual to the sensor element heater There is an advantage that platinum acts as a catalyst to effectively remove particulate matter.

한편, 본 발명은 상술한 제조방법에 의해 제조될 수 있는 본 발명에 따른 가스센서용 센싱집합체를 구비하는 가스센서를 포함한다.On the other hand, the present invention includes a gas sensor having a sensing assembly for a gas sensor according to the present invention, which can be manufactured by the above-described manufacturing method.

상기 가스센서는 통상적으로 가스를 검출하는 센서의 경우 제한 없이 사용할 수 있으며, 가스 검출방식, 구조에 있어 특별한 제한은 없다. The gas sensor can be used without limitation in a gas sensor, and there is no particular limitation on the gas detection system and structure.

구체적으로 도 18은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 적층형 가스센서의 분해사시도로써, 가스센서(1000)는 센싱집합체(200)를 구비하고, 기준 전극부(400) 및 히터부(600)가 상부에서 하부로 차례대로 적층되어 포함될 수 있다.18 is an exploded perspective view of a stacked type gas sensor according to a preferred embodiment of the present invention. The gas sensor 1000 includes a sensing aggregate 200, a reference electrode unit 400 and a heater unit 600 May be stacked in order from the top to the bottom.

먼저, 상기 센싱집합체(200)는 측정가스의 농도 차이에 의한 기전력 차이를 측정할 수 있는 부분으로, 외부 센싱전극(210) 및 센서시트(250)를 포함할 수 있으며, 상기 외부 센싱전극(210)을 보호하기 위해 외부 센싱전극(200) 상부에 전극보호층(220) 및 열충격보호층(230)이 순차적으로 적층될 수 있다.The sensing assembly 200 may include an external sensing electrode 210 and a sensor sheet 250. The sensing electrode assembly 210 may include a sensing electrode 210, The electrode protection layer 220 and the thermal shock protection layer 230 may be sequentially stacked on the external sensing electrode 200. [

상기 전극보호층(220) 및 열충격보호층(230)은 도 18의 경우 외부 센싱전극(210)의 일부분에 형성하고 있으나, 이는 가스센서의 종류, 구조 등에 따라 달라질 수 있고 경우에 따라 가스센서의 어느 일면에 노출된 외부 센싱전극(210)을 포함하여 가스센서(1000)의 일면 또는 외부면 전체를 덮도록 형성될 수도 있다.18, the electrode protection layer 220 and the thermal shock protection layer 230 are formed on a part of the external sensing electrode 210. However, the electrode protection layer 220 and the thermal shock protection layer 230 may be different depending on the type and structure of the gas sensor, And may be formed to cover the entire one surface or the outer surface of the gas sensor 1000 including the external sensing electrode 210 exposed on any one surface.

상기 센서시트(250)는 외부센싱전극(210) 하부에 적층되어, 외부센싱전극(210)에서 산화 및/또는 환원된 특정한 측정가스를 이동시킬 수 있다. 센서시트(250)는 고온 이온전도성과 고온내구성을 가지는 다양한 소재가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 지르코니아가 소재로 사용될 수 있다.
The sensor sheet 250 may be stacked under the external sensing electrode 210 to move a specific measurement gas oxidized and / or reduced at the external sensing electrode 210. The sensor sheet 250 may be made of various materials having high temperature ionic conductivity and high temperature durability, and preferably zirconia can be used as the material.

다음으로 상기 기준 전극부(400)는 특정한 측정가스 이온을 포집할 수 부분으로서, 절연층(420, 460), 내부기준전극(440) 및 기준시트(480)를 포함할 수 있고, 바람직하게는 절연층(420), 내부기준전극(440), 절연층(460) 및 기준시트(480)가 상부에서 하부로 차례대로 적층되어 포함할 수 있다. Next, the reference electrode unit 400 may include insulating layers 420 and 460, an internal reference electrode 440, and a reference sheet 480, which are capable of collecting specific measurement gas ions, The insulating layer 420, the internal reference electrode 440, the insulating layer 460, and the reference sheet 480 may be stacked in order from the top to the bottom.

상기 절연층(420, 460)은 후술할 히터 전극(64)과 센싱집합체(200)사이를 절연시키는 역할을 한다. 절연층(420. 460)은 절연성을 가지는 다양한 소재가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 알루미나가 사용될 수 있다.The insulating layers 420 and 460 serve to insulate the heater assembly 64 and the sensing assembly 200, which will be described later. The insulating layers 420 and 460 may be made of various materials having insulating properties, and preferably alumina may be used.

상기 내부기준전극(440)은 특정한 측정가스 이온을 포집하는 역할을 한다. 내부기준전극(440)은 전기 전도성을 가지는 다양한 전극 소재가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 백금, 지르코니아 및/또는 백금/지르코니아 혼합물이 소재로 사용될 수 있다.The internal reference electrode 440 serves to collect specific measurement gas ions. The inner reference electrode 440 may be made of various electrode materials having electrical conductivity, and preferably a platinum, zirconia, and / or platinum / zirconia mixture may be used as the material.

상기 기준시트(480)은 히터부(60)에서 발생할 열을 이동시킬 수 있다. 기준시트(48)는 열전도성과 고온내구성을 가지는 다양한 소재가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 지르코니아가 소재로 사용될 수 있다.
The reference sheet 480 can move heat generated in the heater unit 60. The reference sheet 48 may be made of various materials having thermal conductivity and high temperature durability, and preferably zirconia can be used as a material.

다음으로 히터부(600)는 센싱 집합체(200)의 외부센싱전극(210)을 이온전도성을 띠는 온도까지 가열시키는 부분으로서, 절연층(620, 660), 히터전극(640), 터널시트(680) 및 터널전극(700)을 포함할 수 있고, 바람직하게는 절연층(620), 히터전극(640), 절연층(660), 터널시트(680) 및 터널전극(700)이 상부에서 하부로 차례대로 적층되어 포함할 수 있다.Next, the heater unit 600 heats the external sensing electrode 210 of the sensing assembly 200 to a temperature at which ion conductivity is imparted. The heater unit 600 includes insulating layers 620 and 660, a heater electrode 640, a tunnel sheet 680 and a tunnel electrode 700 and preferably an insulating layer 620, a heater electrode 640, an insulating layer 660, a tunnel sheet 680, and a tunnel electrode 700, As shown in FIG.

상기 히터부(600) 중 절연층(620, 660)은 상기 기준 전극부(400)의 절연층(420, 460)과 동일하거나 상이할 수 있다.The insulating layers 620 and 660 of the heater unit 600 may be the same as or different from the insulating layers 420 and 460 of the reference electrode unit 400.

상기 히터전극(640)은 열을 발생시켜 외부센싱전극(210)을 이온전도성을 띠는 온도까지 가열시키는 역할을 한다. 상기 히터전극(640)은 전기저항성 전력 공급에 의해 발열성을 가지는 다양한 소재가 사용될 수 있으며, 바람직하게는, 백금, 알루미나, 납, 백금/납 혼합물 및/또는 백금/알루미나 혼합물이 소재로 사용될 수 있다.The heater electrode 640 generates heat to heat the external sensing electrode 210 to a temperature at which ion conductivity is imparted. The heater electrode 640 may be formed of a variety of materials having exothermic properties by the supply of electric resistive power. Preferably, platinum, alumina, lead, a platinum / lead mixture and / or a platinum / have.

상기 터널시트(680)은 터널전극(700)과 터널전극(700)을 제외한 나머지 적층형 가스센서(1000)을 절연시키는 역할을 한다. 상기 터널시트(680)는 절연성을 가지는 다양한 소재가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 알루미나가 사용될 수 있다.The tunnel sheet 680 serves to insulate the stacked type gas sensor 1000 excluding the tunnel electrode 700 and the tunnel electrode 700. The tunnel sheet 680 may be made of various materials having insulating properties, and preferably alumina may be used.

상기 터널전극(700)은 가스센서(1000)와 가스센서(1000)에 전력을 공급해 주는 외부 단자와 연결시켜 주는 역할을 한다. 상기 터널전극(700)은 전도성을 가지는 다양한 소재가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 백금, 알루미나 및/또는 백금/알루미나 혼합물이 소재로 사용될 수 있다.
The tunnel electrode 700 connects the gas sensor 1000 and an external terminal for supplying power to the gas sensor 1000. The tunnel electrode 700 may be made of a variety of conductive materials, and preferably platinum, alumina, and / or a platinum / alumina mixture may be used.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
The present invention will now be described more specifically with reference to the following examples. However, the following examples should not be construed as limiting the scope of the present invention, and should be construed to facilitate understanding of the present invention.

<실시예 1> &Lt; Example 1 >

입경이 30㎛인 이트륨 안정화된 지르코니아(지르코니아 95.5mol%, 이트륨 4.5mol%) 분말을 이형도가 1.8이며, 형상이 도 10과 같은 6각형의 단면을 갖도록 30분 동안 볼밀공정 수행하여 수득된 이트륨 안정화된 지르코니아 분말 70g, 바인더 성분으로 폴리비닐부티랄 12g, 용매인 부틸알코올 25g, 기공형성제로 직경이 5㎛인 그라파이트30g을 포함한 다공질 전극보호층 형성 조성물을 도 18과 같은 구조의 적층형 가스센서 중 센싱기재(도 18의 210)인 백금의 상부에 소결 후의 평균두께가 70㎛가 되도록 도포하였다.A powder of yttrium-stabilized zirconia (95.5 mol% of zirconia and 4.5 mol% of yttrium) powder having a particle size of 30 μm was subjected to a ball milling process for 30 minutes so as to have a deformation degree of 1.8 and a hexagonal cross-sectional shape as shown in FIG. 10, The composition for forming a porous electrode protection layer including 70 g of zirconia powder as a binder component, 12 g of polyvinyl butyral as a binder component, 25 g of butyl alcohol as a solvent, and 30 g of graphite having a diameter of 5 m as a pore- The upper part of the substrate (210 in Fig. 18), which is platinum, was applied to an average thickness of 70 mu m after sintering.

이후 열처리를 위해 대기분위기 하, 상온에서 150℃까지 2.5℃/분의 속도로 승온시킨 후, 400℃까지 1 ℃/분의 속도도 승온시켜 제1 산화공정을 수행하였다. 이후, 제2 산화온도인 800℃까지 2.5℃/분의 속도로 승온시킨 후 800℃에서 1시간 동안 유지시켜 제2 산화공정을 수행하였다. 이후 1℃/분의 속도록 1470℃까지 승온 시킨 후 1470℃에서 2시간 동안 유지시켜 소결공정을 종료하여 다공질 전극보호층을 제조하였다.After that, the temperature was raised from room temperature to 150 ° C at a rate of 2.5 ° C / min in an atmospheric environment for heat treatment, and then the temperature was raised to 400 ° C at a rate of 1 ° C / min to perform a first oxidation process. Thereafter, the temperature was raised to a second oxidation temperature of 800 ° C at a rate of 2.5 ° C / minute, and then maintained at 800 ° C for 1 hour to perform a second oxidation process. Thereafter, the temperature was raised to 1470 ° C at a rate of 1 ° C / minute, and then the sintering process was terminated at 1470 ° C for 2 hours to prepare a porous electrode protective layer.

이후, 다공질 전극보호층의 외부면에 열충격 보호층을 형성시키기 위해 평균입경이 35 ㎛인 스피넬 분말을 23kW의 전력으로 플라즈마 용사를 실시하여 두께가 330㎛인 열충격 보호층을 형성시켰다. 열충격 보호층을 형성시킨 후 액상의 백금에 상기 열충격 보호층을 침지시켜 열충격 보호층이 백금촉매를 열충격보호층에 대하여 2중량%로 포함되도록 하여 하기 표 1과 같은 가스센서용 센싱집합체를 제조하였다.
Then, to form a thermal shockproof protective layer on the outer surface of the porous electrode protective layer, the thermal sprayed protective layer having a thickness of 330 탆 was formed by plasma spraying a spinel powder having an average particle diameter of 35 탆 at a power of 23 kW. After forming the thermal shockproof protective layer, the thermal shock protective layer was immersed in liquid phase platinum to prepare a thermal shock protective layer containing 2 wt% of the platinum catalyst in the thermal shock protective layer. .

<실시예 2 ~ 9> &Lt; Examples 2 to 9 &

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 세라믹분말의 이형도를 하기 표 1과 같이 변경하여 하기 표 1및 2와 같은 가스센서용 센싱집합체를 제조하였다.
The same procedure as in Example 1 was carried out to prepare a sensing aggregate for a gas sensor as shown in Tables 1 and 2 below, by changing the degree of deformation of the ceramic powder as shown in Table 1 below.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 세라믹분말의 이형도를 하기 표 1과 같이 변경하여 하기 표 2와 같은 가스센서용 센싱집합체를 제조하였다.
The same procedure as in Example 1 was carried out to prepare a sensing aggregate for a gas sensor as shown in Table 2 below, in which the degree of deformation of the ceramic powder was changed as shown in Table 1 below.

<비교예 3> &Lt; Comparative Example 3 &

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 열충격 보호층의 형성 없이 다공성 전극 보호층만을 형성시켜 하기 표 2와 같은 가스센서용 센싱집합체를 제조하였다.
Except that a porous electrode protection layer alone was formed without forming a thermal shock protection layer to prepare a sensing assembly for a gas sensor as shown in Table 2 below.

<실험예 1><Experimental Example 1>

상기 실시예 및 비교예의 가스센서용 센싱집합체의 제조공정 중 다공질 전극보호층을 소결시킨 후 상기 다공질 전극보호층의 중심선 평균 거칠기를 LSM(Laser Scanning Microscope, Carl Zeiss사)를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
The center line average roughness of the porous electrode protection layer was measured by using LSM (Laser Scanning Microscope, Carl Zeiss) after sintering the porous electrode protection layer in the manufacturing process of the sensing aggregate for the gas sensor of Examples and Comparative Examples, The results are shown in Tables 1 and 2 below.

<실험예 2><Experimental Example 2>

상기 실시예 및 비교예의 가스센서용 센싱집합체를 포함하는 도 18과 같은 적층형 가스센서를 제조하여 가스센서의 온도를 800℃로 유지한 상태에서 열충격 보호층의 상부에 10㎕의 물방울을 20회 적하 후 하기의 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
A stacked type gas sensor as shown in Fig. 18 including the sensing aggregates for gas sensors of the above-mentioned Examples and Comparative Examples was manufactured. While keeping the temperature of the gas sensor at 800 占 폚, 10 占 퐇 of water drops were dropped 20 times onto the top of the thermal shock protection layer The following physical properties were measured and the results are shown in Tables 1 and 2 below.

1. 가스센서의 크랙발생 유무1. Crack occurrence of gas sensor

가스센서의 센싱집합체에서 센싱기재인 백금전극 상부의 다공성 전극보호층과 열충격 보호층을 제거한 후, 염색침투 탐상시험을 실시하여 전극에 크랙이 발생했는지를 광학현미경으로 관찰하여 크랙이 발생하지 않은 경우를 0, 발생 정도가 심할수록 1 ~ 5 로 표시하였다.
After removing the porous electrode protection layer and the thermal shock protection layer on the platinum electrode as a sensing substrate in the sensing assembly of the gas sensor, a dyeing penetration test was carried out to observe the occurrence of a crack in the electrode under an optical microscope, As 0, and 1 to 5 as the degree of occurrence is greater.

2. 가스센서의 출력 평가2. Evaluation of gas sensor output

가스센서의 온도를 700℃로 한 상태에서 가스센서 출력을 측정하고, 하기 수학식 1에 의해 가스센서 출력의 변화율을 계산하였다. 가스센서 출력의 변화율이 0에 가까울수록 다공질 전극보호층의 가스 확산 저항이 작고, 가스센서로의 원활한 가스를 공급할 수 있으므로, 가스센서 출력의 저하가 억제된다. 베이스 가스센서는 다공질 전극보호층을 포함하지 않은 적층형 산소 가스센서를 사용하였다.The gas sensor output was measured under the condition that the temperature of the gas sensor was set to 700 DEG C, and the rate of change of the gas sensor output was calculated by the following equation (1). The closer the rate of change of the gas sensor output is to zero, the smaller the gas diffusion resistance of the porous electrode protection layer and the more smooth gas can be supplied to the gas sensor. As the base gas sensor, a stacked type oxygen gas sensor not including a porous electrode protective layer was used.

Figure 112014107102976-pat00005
Figure 112014107102976-pat00005

<실험예 3><Experimental Example 3>

열충격 보호층과 다공질 전극보호층 간의 부착강도를 평가하기 위해서 열충격 보호층의 상부에 청테이프(Duct tape 3015, 3M)를 부착한 후 청테이프를 탈착시 열충격 보호층 및/또는 열충격 보호층 및 다공성 전극보호층이 청테이프에 묻어 나오는지 여부를 평가하였다. 보호층이 전혀 묻어 나오지 않은 경우를 0, 많이 묻어나올수록 1 ~ 5로 표시하였다.In order to evaluate the adhesion strength between the heat shockproof protective layer and the porous electrode protective layer, a blue tape (Duct tapes 3015 and 3M) was attached to the top of the thermal shockproof protective layer, and then a heat shock protective layer and / The evaluation was made as to whether or not the electrode protection layer was on the blue tape. When the protective layer did not appear at all, 0 was marked.

실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 실시예5Example 5 다공질
전극보호층 형성 조성물 중 세라믹분말
Porous
Among the composition for forming the electrode protective layer, the ceramic powder
제1세라믹분말
(이형도/중량%)
The first ceramic powder
(Weight ratio)
1.5/1001.5 / 100 1.8/1001.8 / 100 2.1/1002.1 / 100 4.0/1004.0 / 100 4.5/1004.5 / 100
제2세라믹분말
(이형도/중량%)
The second ceramic powder
(Weight ratio)
-- -- -- -- --
가스센서Gas sensor 열충격보호층 유무Presence of thermal shock protection layer 다공질전극보호층의 중심선 평균 거칠기
(Ra, ㎛)
Centerline average roughness of the porous electrode protective layer
(Ra, 占 퐉)
2.22.2 2.52.5 2.62.6 3.23.2 3.53.5
센싱기재의 크랙 발생여부Cracking of the sensing substrate 00 00 00 00 22 가스센서의 출력평가Evaluation of output of gas sensor -2.1-2.1 -2.1-2.1 -1.9-1.9 -2.3-2.3 -4.4-4.4 접착강도 평가Adhesive strength evaluation 00 00 00 00 1One

실시예6Example 6 실시예7Example 7 실시예8Example 8 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 다공질
전극보호층 형성 조성물 중 세라믹분말
Porous
Among the composition for forming the electrode protective layer, the ceramic powder
제1세라믹분말
(이형도/중량%)
The first ceramic powder
(Weight ratio)
1.5/451.5 / 45 1.5/551.5 / 55 1.3/1001.3 / 100 1/1001/100 1.5/1001.5 / 100
제2세라믹분말
(이형도/중량%)
The second ceramic powder
(Weight ratio)
1.0/551.0 / 55 1.0/451.0 / 45 -- -- --
가스센서Gas sensor 열충격보호층 유무Presence of thermal shock protection layer ×× 다공질전극보호층의 중심선 평균 거칠기
(Ra, ㎛)
Centerline average roughness of the porous electrode protective layer
(Ra, 占 퐉)
0.20.2 0.50.5 2.12.1 0.060.06 2.22.2
센싱기재의 크랙 발생여부Cracking of the sensing substrate 1One 1One 22 22 44 가스센서의 출력평가Evaluation of output of gas sensor -2.8-2.8 -2.7-2.7 -2.7-2.7 -4.9-4.9 -1.7-1.7 접착강도 평가Adhesive strength evaluation 33 1One 00 44 22

구체적으로 상기 표 1 및 2를 통해 확인할 수 있듯이,Specifically, as can be seen from Tables 1 and 2,

이형도를 가지는 세라믹 분말로 형성된 다공질 전극보호층의 외부면에는 표면거칠기가 형성된 것을 확인할 수 있다. 다만, 비교예 1과 같이 이형도가 1인 세라믹 분말을 통해 제조한 다공질 전극보호층의 외부면에는 표면 거칠기가 거의 생성되지 않았고, 이에 따라 열충격 보호층과의 접착강도가 현저히 낮음을 확인할 수 있다. It can be confirmed that surface roughness is formed on the outer surface of the porous electrode protection layer formed of the ceramic powder having the dissociation diagram. However, as in Comparative Example 1, the surface roughness was hardly generated on the outer surface of the porous electrode protective layer prepared through the ceramic powder having a dielectric constant of 1, and thus the adhesion strength to the thermal shock protective layer was remarkably low.

또한, 비교예 1의 경우 보호층의 기계적 강도 저하로 센싱기재의 크랙이 발생했음을 확인할 수 있고 가스센서의 출력도 실시예 1에 비해 좋지 못함을 확인할 수 있다. In addition, it can be confirmed that cracking of the sensing substrate occurred due to a decrease in the mechanical strength of the protective layer in Comparative Example 1, and the output of the gas sensor was also inferior to that of Example 1. [

또한 열충격 보호층을 구비하고 있지 않은 비교예 2의 경우 가스센서의 출력은 좋아졌으나 센싱기재의 크랙이 현저히 많이 증가했음을 확인할 수 있다.
Further, in the case of Comparative Example 2, which does not have a heat-shockproof protective layer, the output of the gas sensor is improved, but it can be confirmed that the cracks of the sensing substrate have increased significantly.

한편, 세라믹 분말의 이형도가 1.5(실시예 1)에서 4.5(실시예 5)까지 증가하면서 다공질 전극보호층의 표면거칠기는 증가했음을 확인할 수 있으나 실시예 5는 표면거칠기가 너무 커서 불균일한 두께의 열충격 보호층이 구현됨에 따라 센싱기재의 크랙이 발생했고, 가스센서의 출력도 좋지 못하며, 다공질 전극보호층과의 접착강도도 오히려 저하된 것을 확인할 수 있다.
On the other hand, it can be confirmed that the surface roughness of the porous electrode protective layer is increased while the degree of deformation of the ceramic powder is increased from 1.5 (Example 1) to 4.5 (Example 5), but in Example 5, the surface roughness is too large, It can be seen that cracking of the sensing substrate occurred due to the implementation of the protective layer, the output of the gas sensor was not good, and the bonding strength with the porous electrode protective layer was also lowered.

또한, 세라믹분말 중 이형도가 1.5인 세라믹분말이 전체 세라믹분말 중 50 중량%가 되지 않는 실시예 6의 경우 실시예 7에 비해 표면 거칠기 형성을 제대로 시키지 못함을 확인할 수 있고, 이에 따라 열충격 보호층의 접착강도도 더 낮음을 확인할 수 있다.
In addition, in Example 6, in which the ceramic powder having a degree of differentiation of 1.5 from the ceramic powder was not contained in 50% by weight of the total ceramic powder, the surface roughness was not formed properly as compared with Example 7, And the adhesive strength is also lower.

Claims (18)

삭제delete 피검가스를 감지하는 센싱기재 및 상기 센싱기재 상에 구비된 다공질 전극보호층을 포함하는 가스센서용 센싱집합체에 있어서, 상기 가스센서용 센싱집합체는
다공질 전극보호층 상부에 형성된 열충격 보호층;을 포함하고,
상기 열충격 보호층과 대면하는 다공질 전극보호층의 일면에는 0.1 ~ 5㎛의 중심선 평균거칠기(Ra)가 형성되며, 상기 다공질 전극보호층은 하기의 관계식 1로 표시되는 이형도가 1.4 내지 4.2인 세라믹분말을 포함하여 상기 세라믹분말 각 입자의 적어도 일부 영역이 서로 융착하여 형성된 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체.
[관계식 1]
Figure 112016101444937-pat00006

A sensing assembly for a gas sensor comprising a sensing substrate sensing a gas to be inspected and a porous electrode protection layer provided on the sensing substrate,
And a thermal shock protection layer formed on the porous electrode protection layer,
A center line average roughness (Ra) of 0.1 to 5 탆 is formed on one surface of the porous electrode protection layer facing the thermal shock protection layer, and the porous electrode protection layer is a ceramic powder having a degree of variance of 1.4 to 4.2 represented by the following relational expression And at least a part of the ceramic powder particles are fused to each other.
[Relation 1]
Figure 112016101444937-pat00006

제2항에 있어서,
상기 세라믹분말은 Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, AlN, Si3N4, Ti3N4, Zr3N4, Al4C3, SiC, TiC, ZrC, AlB, Si3B4, Ti3B4, Zr3B4, 3Al2O3 ·2SiO2 및 MgAl2O4 로 이루어진 분말 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체.
3. The method of claim 2,
The ceramic powder is Al 2 O 3, SiO 2, TiO 2, ZrO 2, AlN, Si 3 N 4, Ti 3 N 4, Zr 3 N 4, Al 4 C 3, SiC, TiC, ZrC, AlB, Si 3 B 4, Ti 3 B 4, Zr 3 B 4, 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 And MgAl 2 O 4. 2. A sensing assembly for a gas sensor, comprising: a substrate;
제2항에 있어서,
상기 세라믹분말은 이형도가 1.4 내지 4.2인 세라믹분말을 50 중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체.
3. The method of claim 2,
Wherein the ceramic powder comprises at least 50% by weight of a ceramic powder having a degree of deformation of from 1.4 to 4.2.
제2항에 있어서,
상기 이형도는 2.0 ~ 4.2인 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체.
3. The method of claim 2,
Wherein the separation degree is 2.0 to 4.2.
제2항에 있어서,
상기 이형도 조건을 만족하는 세라믹분말의 단면형상은 타원형, 아령형, 다각형, 별형, 뿔형, 오뚜기형, 십자형, 별형, 알파벳형, 그루브형 및 아령형 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체.
3. The method of claim 2,
The cross-sectional shape of the ceramic powder satisfying the dissimilarity condition is at least one of an elliptical shape, a dumbbell shape, a polygonal shape, a star shape, a horn shape, a grasshopper shape, a cross shape, a star shape, an alphabet shape, a groove shape and a dumbbell shape. aggregate.
제2항에 있어서,
상기 이형도 조건을 만족하는 세라믹분말 단면의 내접원 직경은 0.1 ~ 2㎛인 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체.
3. The method of claim 2,
Wherein the diameter of the inscribed circle of the cross-section of the ceramic powder satisfying the above-described dissimilarity condition is 0.1 to 2 占 퐉.
제2항에 있어서,
상기 다공질 전극보호층의 두께는 20 ~ 200㎛ 인 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체.
3. The method of claim 2,
Wherein the thickness of the porous electrode protection layer is 20 to 200 占 퐉.
제2항에 있어서,
상기 다공질 전극보호층의 기공도는 20 ~ 60%이고, 평균 기공직경은 5.5 ~ 42㎛인 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체.
3. The method of claim 2,
Wherein the porous electrode protection layer has a porosity of 20 to 60% and an average pore diameter of 5.5 to 42 μm.
제2항에 있어서,
상기 다공질 전극보호층의 일면에 형성된 중심선 평균거칠기(Ra)는 0.4 ~ 3.3㎛ 인 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체.
3. The method of claim 2,
Wherein a central line average roughness (Ra) formed on one surface of the porous electrode protection layer is 0.4 to 3.3 占 퐉.
(1) 센싱기재의 적어도 일면에 다공질 전극보호층 형성조성물을 도포하여 다공질 전극보호층을 형성시키는 단계; 및
(2) 상기 다공질 전극보호층의 외부면에 열충격보호층을 형성시키는 단계;를 포함하여 가스센서용 센싱집합체를 제조하되,
상기 (2) 단계의 다공질 전극보호층의 외부면에는 0.1 ~ 5㎛의 중심선 평균거칠기(Ra)가 형성되고,
상기 다공질 전극보호층 형성 조성물은 세라믹분말, 바인더 및 용매를 포함하고, 상기 세라믹분말은 하기의 관계식 1로 표시되는 이형도가 1.4 내지 4.2인 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체의 제조방법.
[관계식 1]
Figure 112016101444937-pat00026

(1) applying a composition for forming a porous electrode protective layer on at least one surface of a sensing substrate to form a porous electrode protective layer; And
(2) forming a thermal shock protection layer on the outer surface of the porous electrode protection layer,
In the step (2), a center line average roughness (Ra) of 0.1 to 5 탆 is formed on the outer surface of the porous electrode protection layer,
Wherein the composition for forming a porous electrode protection layer comprises a ceramic powder, a binder and a solvent, and the ceramic powder has a degree of variability of 1.4 to 4.2 represented by the following relational expression (1).
[Relation 1]
Figure 112016101444937-pat00026

삭제delete 제11항에 있어서, 상기 (1) 단계는
1-1) 센싱기재의 적어도 일면에 다공질 전극보호층 형성 조성물을 도포하는 단계;
1-2) 도포된 다공질 전극보호층 형성 조성물을 산화시키는 단계; 및
1-3) 다공질 전극보호층을 소결시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체 제조방법.
12. The method of claim 11, wherein step (1)
1-1) applying a composition for forming a porous electrode protective layer on at least one surface of a sensing substrate;
1-2) oxidizing the applied porous electrode protective layer forming composition; And
1-3) sintering the porous electrode protection layer.
제11항에 있어서,
상기 이형도 조건을 만족하는 세라믹분말 전체 세라믹분말 중 50중량% 이상인 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체 제조방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the ceramic powder is at least 50 wt% of all the ceramic powder that satisfies the above-described dissimilarity condition.
제11항에 있어서,
상기 세라믹분말의 이형도는 2.0 ~ 4.2 인 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체 제조방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the ceramic powder has a degree of deformation of 2.0 to 4.2.
제13항에 있어서,
상기 1-3) 단계는 1300 ~ 1700℃ 소결온도에서 30분 ~ 4 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체 제조방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the step 1-3) is performed at a sintering temperature of 1300 to 1700 캜 for 30 minutes to 4 hours.
제11항에 있어서,
상기 (2) 단계의 열충격 보호층은 열충격 보호층 형성분말을 용사시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 가스센서용 센싱집합체 제조방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the thermal shock protection layer in step (2) is formed by spraying thermal shockproof protective layer forming powder.
제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 가스센서용 센싱집합체를 포함하는 가스센서.A gas sensor comprising a sensing assembly for a gas sensor according to any one of claims 2 to 10.
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