KR102489689B1 - 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서의 센서 소자용 시일의 제조 방법 - Google Patents

측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서의 센서 소자용 시일의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한, 특히 측정 가스 내의 가스 성분의 비율 또는 측정 가스의 온도를 검출하기 위한 센서(10)의 센서 소자(30)용 시일(42, 46)의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은
- 적어도 질화붕소 및 산화붕소를 포함하는 세라믹 재료를 제공하되, 상기 세라믹 재료에 대한 상기 산화붕소의 비율은 2.0 중량% 내지 6.0 중량%인, 세라믹 재료를 제공하는 단계,
- 상기 세라믹 재료를 압축 성형하여 시일(42, 46)을 형성하는 단계, 및
- 상기 시일(42, 46)의 열 처리 단계를
포함한다.

Description

측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서의 센서 소자용 시일의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING A SEAL FOR A SENSOR ELEMENT OF A SENSOR FOR DETECTING AT LEAST ONE PROPERTY OF A MEASURING GAS IN A MEASURING GAS CHAMBER}
본 발명은 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서의 센서 소자용 시일의 제조 방법에 관한 것이다.
선행 기술에는 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 다수의 센서 소자 및 방법이 공지되어 있다. 상기 특성들은 기본적으로 측정 가스의 임의의 물리적 및/또는 화학적 특성일 수 있고, 하나 또는 다수의 특성이 검출될 수 있다. 본 발명은 하기에서 특히 측정 가스의 가스 성분의 비율의 정성적 및/또는 정량적 검출과 관련해서, 특히 측정 가스 내의 산소량의 검출과 관련해서 설명된다. 산소량은 예컨대 부분 압력의 형태로 및/또는 퍼센티지의 형태로 검출될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 측정 가스의 다른 특성, 예컨대 온도도 검출될 수 있다.
예컨대, 이러한 센서 소자들은 예컨대 Konrad Reif(발행인): Sensoren im Kraftfahrzeug, 제 1권 2010, 페이지 160 - 165에 공지되어 있는 바와 같이, 소위 람다 프로브로서 형성될 수 있다. 광대역 람다 프로브, 특히 평면 광대역 람다 프로브로, 예컨대 배기 가스 중의 산소 농도가 넓은 범위로 결정될 수 있어서, 연소실 내의 공연비가 추정될 수 있다. 공기비 λ는 상기 공연비를 나타낸다.
선행 기술에는 특히 특정 고체의 전해질 특성의 사용에, 즉 상기 고체의 이온 전도 특성에 기반을 둔 세라믹 센서 소자들을 구비한 센서들이 공지되어 있다. 특히, 상기 고체는 예컨대 이산화지르코늄(ZrO2), 특히 산화알루미늄(Al2O3) 및/또는 산화실리콘(SiO2)의 적은 첨가제를 포함할 수 있는, 이트륨 안정화된 이산화지르코늄(YSZ) 및 스칸듐 도핑된 이산화지르코늄(ScSZ)과 같은 세라믹 고체 전해질일 수 있다.
이러한 센서들은 통상 시일을 포함한다. 시일은 질화붕소 및 고체 산화물 성분, 예컨대 동석(steatit)의 혼합물을 포함하는 재료로 제조된다. 이러한 센서는 예컨대, DE 100 09 597 A1, DE 195 32 090 A1 및 DE 197 14 203 A1에 개시되어 있다. 몇몇 시일을 질화붕소로 그리고 다른 시일들을 동석으로 제조하는 것도 공지되어 있다. 이들은 교번 순서로 센서 내로 삽입된다. 시일들은 디스크 형태로 형성된다. 거기에 설명된 재료들은 특히 연료에 대한 양호한 밀봉 효과 및 높은 내열성을 제공한다. 거기에 설명된 시일들은 6각형 질화붕소로 제조되고 정수압으로 고온 압축된 소결체로부터 절삭 가공된다. 동석으로 제조된 시일은 소결되지 않은 압축 성형된 동석 원료이다.
DE 197 50 107 C1은 6각형 질화붕소 분말로 시일의 제조 방법을 개시하는데, 상기 질화붕소 분말은 압축되어 시일 바디를 형성한다. 또한, 질화붕소 분말로부터 유리 산화붕소가 세척에 의해 제거되고 결합제가 첨가되는 것이 개시된다.
선행 기술에 개시된 제조 방법들의 장점들에도, 제조 방법들은 여전히 개선의 여지가 있다. 절삭 가공에 의해 제조된 시일의 제조는 많은 비용을 필요로 한다. 결합제를 사용하면서 압축에 의한 제조는 다수의 방법 단계로 인해 복잡하고 따라서 많은 비용을 필요로 한다. 또한, 밀봉 효과가 최적이지 않다. 또한, 소결된 시일들은 제조로 인한 밀도 차이를 갖고, 상기 밀도 차이는 상이한 품질을 야기한다. 이는 재차 일정한 습기 함량의 설정을 위한 후속 제조 프로세스에서 문제가 된다.
본 발명의 과제는 공지된 제조 방법의 전술한 단점들을 적어도 거의 방지하고, 훨씬 더 경제적이며, 배기 가스 및 습기에 대한 개선된 밀봉 효과를 갖는 시일의 제조를 허용하는, 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서의 센서 소자용 시일의 제조 방법을 제공하는 것이다.
측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한, 특히 측정 가스 내의 가스 성분의 비율 또는 측정 가스의 온도를 검출하기 위한 센서의 센서 소자용 시일의 본 발명에 따른 제조 방법은
- 적어도 질화붕소 및 산화붕소를 포함하는 세라믹 재료를 제공하되, 상기 세라믹 재료에 대한 상기 산화붕소의 비율은 2.0 중량% 내지 6.0 중량%인, 세라믹 재료를 제공하는 단계,
- 상기 세라믹 재료를 압축 성형하여 시일을 형성하는 단계, 및
- 상기 시일의 열 처리 단계를,
바람직하게는 제시된 순서로 포함한다.
압축 성형은 건식으로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위에서 건식 압축은 산화붕소를 제거하기 위한 세척 프로세스가 실시되지 않는 압축 프로세스를 의미한다.
열 처리는 475℃ 내지 1250℃의 온도에서 실시될 수 있다. 달리 표현하면, 열 처리는 산화붕소의 용융 온도보다 높고 동석의 소결 온도보다 낮은 온도로 실시된다. 세라믹 재료는 분말 또는 과립으로서 제공될 수 있다. 분말은 파쇄 입자 또는 스프레이 입자로 제조될 수 있다. 파쇄 입자는 낮은 흑연화 인덱스 [<<2]를 가진 컴팩트 6각형 질화붕소 분말의 분쇄에 의해 또는 고온 압축된 소결체의 분쇄에 의해 제조될 수 있다. 스프레이 입자는 용매 기반 오프셋으로부터 제조될 수 있다. 세라믹 재료는 습기 조절될 수 있다. 바람직하게는 습기 조절은 의도적으로 그리고 균일하게 이루어진다. 습기 조절은 붕산 형태의 산화붕소를 동석으로 제조된 시일, 센서 소자 및 하우징에 대한 시일의 경계면으로 운반하는 것을 개선한다. 대안으로서, 세라믹 재료는 압축 후에 습기 조절될 수 있다. 다공성으로 인해 습기가 더 양호하게 시일 내로 유입될 수 있다. 시일은 성형 가능한 바디로서 형성될 수 있다. 시일은 센서의 하우징의 길이방향 보어 내로 삽입될 수 있도록 형성될 수 있다. 열 처리는 센서의 하우징의 길이방향 보어 내로 시일의 삽입 후에 실시될 수 있다.
이러한 시일을 포함할 수 있는 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서는 센서 소자 및 하우징을 포함한다. 하우징은 길이방향 보어를 포함하고, 상기 길이방향 보어 내에 센서 소자가 배치된다. 센서는 또한 상기 실시예에 따른 적어도 하나의 시일을 포함한다. 시일은 성형되어 센서 소자 및 하우징에 압착될 정도로 길이방향 보어 내에 삽입되고 압입될 수 있다.
센서 소자는 세라믹 센서 소자일 수 있다. 예컨대 센서 소자는 적어도 하나의 고체 전해질을 포함한다. 고체 전해질은 다수의 고체 전해질 층으로 구성될 수 있다. 고체 전해질 또는 고체 전해질 층은 본 발명의 범위에서 일반적으로 전해질 특성을 가진, 즉 이온 전도 특성을 가진 바디 또는 대상을 의미한다. 특히, 세라믹 고체 전해질, 예컨대 이산화지르코늄(ZrO2), 특히, 산화알루미늄(Al2O3) 및/또는 산화실리콘(SiO2)의 적은 첨가제를 포함할 수 있는, 이트륨 안정화된 이산화지르코늄(YSZ) 및 스칸듐 도핑된 이산화지르코늄(ScSZ)일 수 있다. 이는 고체 전해질의 원료도 포함하므로, 소결 후에야 고체 전해질로 되는 소위 그린 바디로서의 형성도 포함한다. 특히, 고체 전해질은 고체 전해질 층으로서 또는 다수의 고체 전해질 층들로 형성될 수 있다.
센서 소자는 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다. 전극은 본 발명의 범위에서 일반적으로 고체 전해질 및 전극에 의해 전류가 유지될 수 있도록 고체 전해질을 접촉할 수 있는 부재를 의미한다. 따라서, 전극은 이온이 고체 전해질 내로 유입되고 및/또는 고체 전해질로부터 나올 수 있는 부재를 포함할 수 있다. 전형적으로 전극들은 예컨대 금속-세라믹 전극으로서 또는 고체 전해질 상에 제공될 수 있거나 또는 다른 방식으로 고체 전해질에 연결될 수 있는 귀금속 전극을 포함한다. 전형적인 전극 재료는 백금-서멧 전극이다. 그러나 금 또는 팔라듐과 같은 다른 귀금속도 기본적으로 사용될 수 있다.
소결되지 않은 동석 원료는 본 발명의 범위에서, 주성분인 비눗돌(Mg(SiO4O10)(OH)2), 천연 마그네슘실리케이트, 및 점토 및 장석 또는 바륨카보네이트의 첨가제로 이루어진 천연 원료 기반의 세라믹 재료를 의미한다. 동석 원료는 매트릭스로서 작용하고, 산화붕소는 비정질 결합 상으로서 작용한다. 동석-산화붕소 혼합물은 본 발명의 범위에서 열 작용 하에, 비정질 결합 상이 다공을 폐쇄함으로써 밀봉된다. 이 경우, 온도는 산화붕소의 용융 온도보다 높고 동석의 소결 온도보다 낮다.
본 발명의 기본 사상은 유리 산화붕소가 2 중량% 내지 6 중량%의 농도로 포함된 육각형 질화붕소 분말로 이루어진 시일을 건식으로 압축하여 시일 바디를 형성하는 것이다.
그 사이에, 고온 압축된 블록으로부터 절삭 가공된 시일의 밀봉 효과는 주로 유리 산화붕소에 의해 달성되는 것이 공지되어 있다. 산화붕소는 심한 흡습성이고, 물을 흡수해서 쉽게 오르토-붕산 H3BO3 로 바뀐다. 붕산은 온도 작용에서 배출되고, 이 경우 온도는 산화붕소의 용융 온도보다 높고 동석의 소결 온도보다 낮아야 한다. 붕산은 인접한 동석 원료와 함께 붕소실리케이트 유리를 형성한다. 산화붕소는 비정질 결합 상으로서 작용하고, 동석 원료는 매트릭스로서 작용한다. 또한, 하우징 및 센서 소자에 대한 접합 갭, 및 높은 온도에서 상이한 열 팽창 계수로 인한 갭은 비정질 질화붕소 시일에 의해 가능한 것보다 더 양호하게 폐쇄되고 보상된다.
압축 성형 바디로서 제조된, 2-6 중량% 유리 산화붕소를 포함하는 질화붕소 시일은, 배기 가스 센서의 가열시 더 큰 다공성 및 그로 인한 더 큰 표면으로 인해 H3BO3 가 더 양호하게 배출될 수 있고 모세관들을 더 양호하게 충전하는 장점을 갖는다. 또한, (분말) 그린 바디로서 구현된 질화붕소 시일은 조립시, 즉 패킹(동석 부재/질화붕소 시일/동석 부재)의 압축시, 훨씬 더 높은 강도를 갖는, 고온 압축된 블록으로부터 절삭 가공된 컴팩트 질화붕소 시일보다 훨씬 더 양호하게 성형된다. 또한, 이로 인해 패킹과 센서 소자로 이루어진 시스템에서 강성 급변이 방지된다. 분말 처리는 또한 소결 블록의 제조로 인한 밀도 차이가 여기서는 방지된다는 장점을 제공하는데, 그 이유는 분말 원료의 균일한 질화붕소 품질이 상이한 질화붕소 원료의 블렌딩에 의해 설정될 수 있기 때문이다.
다른 장점은 압축 성형된 질화붕소 시일의 제조시 압축 과립이 의도적으로 그리고 균일하게 습기 조절될 수 있는 가능성이다. 습기 조절은 붕산 형태로 주어지는 산화붕소를 동석, 센서 소자 및 하우징에 대한 경계면으로 운반하는 것을 개선한다. 습기 조절은 대안으로서 압축 성형 바디에서 이루어질 수 있고, 여기서도 습기가 다공성으로 인해 더 양호하게 질화붕소 내로 유입될 수 있다는 장점을 제공한다.
압축 성형된 질화붕소 시일의 상대 밀도는 절삭에 의해 제조된 질화붕소 시일에 비해 약 80% 이다. 이에 반해, 절삭된 질화붕소 시일에서는 습기가 가장자리 층들 내로만 유입될 수 있다. 압축 성형된 질화붕소 시일의 다른 장점은 성형에서의 자유도이다. 따라서, 예컨대 구별을 위한 표시는 적은 추가 비용을 수반할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서 사용되는 시일용 압축 과립은 바람직하게는 파쇄 입자로 또는 대안으로서 스프레이 입자로 제조될 수 있다. 파쇄 입자는 컴팩트 6각형 BN-B2O3-분말의 분쇄에 의해 또는 압축 성형된 소결체의 분쇄에 의해 제조될 수 있다. 스프레이 입자는 용매 기반의 오프셋으로부터 제조될 수 있다. 입자 크기 분포는 최종 생성물의 각각의 사용 요구에 의존하며, 당업자에 의해 사용에 따라 결정될 수 있다. 산화붕소가 결합 상으로서 작용하기 때문에, 추가의 결합제는 필요 없다. 건식 압축된 질화붕소 시일의 그린 바디 강도는 여전히 충분치 않은 경우 열 처리에 의해 커질 수 있다. 그린 바디의 강도는 운반 및 조립시 취급에 중요한 팩터이다. 열 처리의 온도 및 지속 시간은 최종 생성물의 각각의 요구에 의존하고, 당업자에 의해 경우에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 선택적 세부 사항 및 특징들은 도면에 개략적으로 도시된 바람직한 실시예의 하기 설명에 제시된다.
도 1은 본 발명에 따른 센서의 횡단면도.
도 1은 본 발명에 따른 센서(10)의 횡단면도를 도시한다. 센서(10)는 측정 가스의 물리적 및/또는 화학적 특성을 검출하기 위해 사용될 수 있으며, 이 경우 하나 또는 다수의 특성이 검출될 수 있다. 본 발명은 하기에서 측정 가스의 가스 성분의 정성적 및/또는 정량적 검출과 관련해서, 특히 측정 가스 내의 산소량의 검출과 관련해서 설명된다. 산소량은 예컨대 부분 압력의 형태로 및/또는 퍼센티지의 형태로 검출될 수 있다. 그러나 기본적으로 다른 가스 성분, 예컨대 산화질소, 탄화수소 및/또는 수소도 검출될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로 측정 가스의 다른 특성도 검출될 수 있다. 본 발명은 특히 자동차 기술의 분야에 사용될 수 있으므로, 측정 가스 챔버는 특히 내연기관의 배기가스 관일 수 있으며, 측정 가스는 특히 배기 가스일 수 있다.
센서(10)는 하우징(12)을 포함하고, 상기 하우징은 금속으로 제조될 수 있으며 도시되지 않은 측정 가스 관 내에 설치하기 위한 고정 수단으로서 나사(14)를 포함한다. 하우징(12)은 숄더형 링 면(18)을 가진 길이방향 보어(16)를 포함한다. 숄더형 링 면(18) 상에는 예컨대 금속 밀봉 링(20)이 배치되고, 상기 밀봉 링(20) 상에 측정 가스 측 세라믹 성형 부품(22)이 배치된다. 측정 가스 측 세라믹 성형 부품(22)은 길이방향 보어(16)의 방향으로 연장하여, 측정 가스 측 연속 관통부(24)를 포함한다. 측정 가스 측 세라믹 성형 부품(22)으로부터 이격되어, 길이방향 보어(16) 내에 접속부 측 세라믹 성형 부품(26)이 배치된다. 접속부 측 세라믹 성형 부품(26)은 길이방향 보어(16)의 방향으로 연장하여, 중앙에 배치된 접속부 측 연속 관통부(28)를 포함한다. 측정 가스 측 세라믹 성형 부품(22)의 측정 가스 측 관통부(24) 및 접속부 측 세라믹 성형 부품(26)의 접속부 측 관통부(28)는 서로 일직선으로 연장한다. 관통부들(24, 28) 내에 플레이트형 센서 소자(30)가 배치되고, 상기 센서 소자(30)는 측정 가스 측 단부 섹션(32) 및 접속부 측 단부 섹션(34)을 포함한다.
센서 소자(30)의 측정 가스 측 단부 섹션(32)은 하우징(12)으로부터 돌출하고 보호 관(36)에 의해 둘러싸이며, 상기 보호 관(36)은 하우징(12)에 고정된다. 보호 관(36)은 측정하려는 가스용 유입 및 배출 개구(38)를 포함한다. 접속부 측 단부 섹션(32)은 하우징(12)으로부터 돌출하는 접속 콘택들(40)을 포함한다. 접속부 콘택들(40)은 접속 케이블을 구비한 도시되지 않은 콘택 플러그와 접촉된다. 하우징(12)으로부터 돌출한 접속부 측 단부 섹션(34)은 도시되지 않은 캡슐에 의해 둘러싸이고, 상기 캡슐은 접속부 측 단부 섹션(34)을 환경 영향으로부터 보호한다.
측정 가스 측 세라믹 성형 부품(22) 및 접속부 측 세라믹 성형 부품(26) 사이에 시일 장치(42)가 배치된다. 시일 장치(42)는 적어도 하나의 시일(44)을 포함한다. 예시적으로만 그리고 제한 없이, 시일 장치(42)는 도시된 실시예에서 제 1 시일(44), 제 2 시일(46) 및 제 3 시일(48)로 이루어진다. 적용에 따라 더 많은 또는 더 적은 시일이 제공될 수 있다. 예컨대, 시일 장치(42)가 도 1에서 설명된 제 1 시일(44)의 특성을 가진 단일 시일 부재로만 이루어지는, 본 발명의 다른, 도시되지 않은 실시예가 가능하다.
제 1 시일(44)은 측정 가스 측 세라믹 성형 부품(22) 상에 배치된다. 그것에 제 2 시일(46)이 이어진다. 제 2 시일(46) 위에 제 3 시일(48)이 배치되고, 제 3 시일 상으로 접속부 측 세라믹 성형 부품(26)이 가압된다. 접속부 측 세라믹 성형 부품(26)의 압축력은 금속 슬리브(50)에 의해 제공된다. 금속 슬리브(50)는 예컨대 후방으로 향한 다수의 클로(52)를 포함하고, 상기 클로들은 하우징(12)에 형성된 노치(54) 내로 맞물린다. 그러나 금속 슬리브(50)를 하우징(12)과 용접하는 것도 가능하다.
제 1 시일(44) 및 제 3 시일(48)은 고체 산화물 재료로 제조될 수 있다. 고체 산화물 재료는 통상적으로 동석을 포함하는 다수의 고체 산화물 화합물을 포함할 수 있다. 제 2 시일(46)은 적어도 질화붕소를 포함하는 세라믹 재료로 제조된다. 대안으로서, 제 1 시일(44) 및 제 3 시일(48)은 제 2 시일(46)과 동일한 재료로 제조될 수 있다. 본 발명의 특별하지만 배타적이지 않은 포커스는 제 2 시일(46) 및 그 제조에 있다. 제 2 시일(46)을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 하기에 상세히 설명된다.
제 2 시일(46)은 특히 다음과 같이 제조될 수 있다. 먼저, 적어도 질화붕소 및 산화붕소를 포함하는 세라믹 재료가 제공된다. 세라믹 재료에 대한 산화붕소의 비율은 2.0 중량% 내지 6.0 중량%, 바람직하게는 3.0 중량% 내지 5 중량%, 예컨대 4 중량%이다. 세라믹 재료는 특히 분말 또는 과립으로서 제공된다. 분말은 파쇄 또는 스프레이 입자로 제조될 수 있다. 파쇄 입자는 컴팩트 산화붕소 분말의 분쇄에 의해 또는 고온 압축된 소결체의 분쇄에 의해 제조될 수 있다. 스프레이 입자는 용매 기반의 오프셋으로부터 제조될 수 있다. 산화 붕소가 결합 상으로서 작용하기 때문에, 추가의 결합제는 불필요하다. 분말은 습기 조절된 다음, 압축 성형에 의해 성형되어 시일을 형성한다. 대안으로서, 세라믹 재료는 압축 성형에 의해 성형되어 시일(42)을 형성할 수 있고, 이 경우 압축 성형은 건식으로 실시된 다음, 세라믹 재료가 압축 후에 습기 조절된다. 바람직하게는 의도적인 균일한 습기 조절이 실시된다.
시일(42)은 상기 방식으로 성형 가능한 바디로서 형성된다. 따라서, 시일(42)은 먼저 그린바디로서 주어진다. 예비 열처리를 통해 그린바디 강도가 높아질 수 있고, 그에 따라 시일(42)의 강성이 운반 및 후속 처리 동안 개선될 수 있다. 시일(42)은 센서(10)의 하우징(12)의 길이방향 보어(16) 내로 삽입될 수 있도록 형성된다.
끝으로, 시일(42)은 센서(10)의 하우징(12)의 길이방향 보어(16) 내로 삽입된다. 이렇게 형성된 제 2 시일(46)은 제 1 시일(44) 및 제 3 시일(48)과 함께, 센서 소자(30)를 이미 포함하는 길이방향 보어(16) 내로 삽입된다. 이렇게 형성된 시일 장치(42) 위에 접속부 측 세라믹 성형 부품(26)이 배치된다. 그 후에 접속부 측 세라믹 성형 부품(26) 상에 금속 슬리브(50)가 배치된다. 그 다음에 스탬프에 의해 힘이 금속 슬리브(50) 상으로 가해지고, 상기 힘은 접속부 측 세라믹 성형 부품(26)을 통해 시일 장치(42)의 시일들(44, 46, 48)에 작용한다. 이 경우 시일들(44, 46, 48)의 미리 제조된 링들은 시일들(44, 46, 48)의 재료가 센서 소자(30) 및 하우징(12)에 압착되도록 성형된다. 설치 전 및/또는 후에, 예컨대 유도 가열에 의해 시일들(44, 46, 48)로부터 잔류수가 방출될 수 있다.
제 2 시일(46)의 사용 전에 제 2 시일(46)이 열 처리될 수 있다. 열 처리는 475℃ 내지 1250℃, 예컨대 650℃의 온도로 실시된다. 대안으로서 그리고 바람직하게는 열 처리가 센서(10)의 하우징(12)의 길이방향 보어(16) 내로 제 2 시일(46)의 삽입 후에 실시된다. 전술한 온도는 산화붕소의 용융 온도보다 높지만 제 1 시일(44) 및 제 3 시일(48)을 구성하는 동석의 소결 온도보다 낮은 온도로 열 처리가 실시되도록 선택된다.
마지막 대안은 하기에 상세히 설명되는 바와 같이 산화 붕소의 특정 특성을 이용한다. 산화붕소는 심한 흡습성이고, 물을 흡수해서 쉽게 오르토-붕산 H3BO3 로 바뀐다. 상기 붕산은 전술한 열 처리 시에 배출되는데, 그 이유는 이 경우 온도가 산화붕소의 용융 온도보다 높고 동석의 소결 온도보다 낮기 때문이다. 상기 붕산은 제 1 시일(44) 및 제 3 시일(48)의 인접한 동석 원료와 함께 붕소실리케이트 유리를 형성한다. 이 경우, 산화붕소는 비정질 결합 상으로서 작용하고, 제 1 시일(44) 및 제 3 시일(48)의 동석 원료는 매트릭스로서 작용한다. 또한, 하우징(12) 및 센서 소자(30)에 대한 접합 갭 및 높은 온도에서 상이한 열 팽창 계수로 인한 갭은 질화붕소로 이루어진 비정질 시일에 의해 가능한 것보다 더 양호하게 폐쇄되고 보상된다.
10 센서
12 하우징
16 길이방향 보어
30 센서 소자
42, 46 시일

Claims (10)

  1. 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서(10)의 센서 소자(30)를 위한 시일(42, 46)의 제조 방법으로서,
    - 적어도 질화붕소 및 산화붕소를 포함하는 세라믹 재료를 제공하되, 상기 세라믹 재료에 대한 상기 산화붕소의 비율은 2.0 중량% 내지 6.0 중량%인, 세라믹 재료를 제공하는 단계,
    - 상기 세라믹 재료를 압축 성형하여 시일(42, 46)을 형성하는 단계, 및
    - 상기 시일(42, 46)의 열 처리 단계를 포함하고,
    상기 열 처리는 475℃ 내지 1250℃의 온도로 실시되고,
    상기 열 처리는 상기 시일(42, 46)이 상기 센서(10)의 하우징(12)의 길이방향 보어(16)에 배치된 후에 실시되고,
    상기 열 처리에서 붕산이 생성되어 동석 원료와 함께 붕소 실리케이트 유리를 형성하고,
    상기 산화 붕소는 비정질 결합 상으로서 작용하고, 상기 동석 원료는 매트릭스로서 작용하는, 시일의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 압축 성형은 건식으로 실시되는, 시일의 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 세라믹 재료는 분말로서 제공되는, 시일의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 분말은 파쇄 입자(grain) 또는 스프레이 입자(grain)로 제조되는, 시일의 제조 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 세라믹 재료는 습기 조절되는, 시일의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 세라믹 재료는 압축 후에 습기 조절되는, 시일의 제조 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 시일(42, 46)은 성형 가능한 바디로서 형성되는, 시일의 제조 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 시일(42, 46)은, 상기 시일이 상기 센서(10)의 하우징(12)의 길이방향 보어(16) 내로 삽입될 수 있도록 형성되는, 시일의 제조 방법.
  10. 삭제
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