專利名稱：氧傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧傳感器。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出了許多種氧傳感器。1996年5月7日公布的日本專利申請(qǐng)第一次公開(kāi)第8-114571號(hào)例示了先前提出的氧傳感器。
在上述日本專利申請(qǐng)第一次公開(kāi)的氧傳感器中，向本體上形成的加熱器圖案供電并加熱，從而活化具有氧離子傳導(dǎo)性固體電解質(zhì)層并且由通過(guò)該固體電解質(zhì)層彼此相對(duì)布置的一對(duì)電極之間的電勢(shì)差檢測(cè)氧濃度。
在如上所述的這種氧傳感器中，檢測(cè)元件通常以作為功能層的多層形式層疊，例如固體電解質(zhì)層、電極層、絕緣層和保護(hù)層，并且通過(guò)燒制(或者稱作燒成)層疊的功能層來(lái)形成。
發(fā)明內(nèi)容
但是，在背景技術(shù)中描述的先前提出的氧傳感器中，根據(jù)功能層中包括的每層材料的設(shè)置，在燒制期間通常存在在燒制期間從外層(檢測(cè)元件外表面)進(jìn)行燒結(jié)的情況。
在此情況中，在上述先前提出的氧傳感器中，在內(nèi)側(cè)(本體側(cè))的(一個(gè)或多個(gè))層內(nèi)存在應(yīng)力，每層之間的結(jié)合狀態(tài)變得不穩(wěn)定并且在功能層的每層內(nèi)可能產(chǎn)生裂紋。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠抑制檢測(cè)元件的內(nèi)部殘余應(yīng)力隨著燒制而發(fā)展的氧傳感器及其制造方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種氧傳感器，其包括本體和層疊在該本體表面上的多個(gè)功能層，該功能層至少包括具有氧離子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)層和其間插入該固體電解質(zhì)層的一對(duì)電極層，在本體表面上層疊了功能層后進(jìn)行燒制，在燒制期間，從本體向功能層的外表面順序進(jìn)行本體和功能層的燒結(jié)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了氧傳感器的制造方法，其包括提供本體；提供層疊在該本體表面上的多個(gè)功能層，該功能層至少包括具有氧離子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)層和其間插入該固體電解質(zhì)層的一對(duì)電極層；以及，在本體表面上層疊了功能層后進(jìn)行燒制，在燒制期間從本體向功能層的外表面順序進(jìn)行本體和功能層的燒結(jié)。
本發(fā)明的內(nèi)容不必描述所有必需的特征，從而本發(fā)明也可以是這些描述特征的次級(jí)組合。
圖1是沿著根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案中的氧傳感器的軸向切開(kāi)的剖視圖。
圖2是沿著圖1中的線A-A切開(kāi)的圖1中所示氧傳感器的檢測(cè)元件的剖視圖。
圖3是代表在圖1和2所示實(shí)施方案中，在氧傳感器的檢測(cè)元件的燒制期間，芯棒、固體電解質(zhì)層和致密層的溫度(℃橫軸)和體積收縮量(％縱軸)之間關(guān)系的特征圖。
具體實(shí)施例方式
為了便于本發(fā)明的更好理解，下文將參考附圖。根據(jù)本發(fā)明的氧傳感器的實(shí)施方案可適用于用來(lái)檢測(cè)空-燃比并且配備在配備了內(nèi)燃機(jī)的汽車的排氣管中的氧傳感器。
下文將解釋根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中的氧傳感器的大致結(jié)構(gòu)。圖1表示了優(yōu)選實(shí)施方案中的氧傳感器的剖視圖(沿著氧傳感器的軸向切開(kāi)的剖視圖)。
在固定件4中形成圓柱形元件插入孔3并且將圓柱棒形檢測(cè)元件2安裝并且插入該元件插入孔3中。檢測(cè)元件2穿過(guò)元件插入孔3并且從固定件4的軸向兩端面露出。在固定件4軸向的一端側(cè)形成氧測(cè)量段2b并且在固定件4軸向的另一端側(cè)形成電極2a。
將氧測(cè)量段2b插在通過(guò)焊接或填隙固定到固定件4上的雙管結(jié)構(gòu)和圓柱形結(jié)構(gòu)的雙重(內(nèi)和外)保護(hù)裝置9A、9B內(nèi)。在內(nèi)側(cè)或外側(cè)保護(hù)裝置9A、9B上形成用于氣體循環(huán)目的的循環(huán)孔9a、9b(圓孔)。檢測(cè)氣體借助循環(huán)孔9a、9b進(jìn)入雙重保護(hù)裝置9A、9B內(nèi)并且到達(dá)氧測(cè)量段2b的周圍。
另一方面，在元件插入孔3的電極2a附近形成直徑擴(kuò)大段10。因此，安裝在直徑擴(kuò)大段10上的密封段5用來(lái)維持元件插入孔3和檢測(cè)元件2之間間隙的氣密性。具體地說(shuō)，在直徑擴(kuò)大段10中填充陶瓷粉12(例如未燒結(jié)的(沒(méi)有燒結(jié))滑石等)并且使用襯墊13(例如墊圈)壓向密封段5的深處，從而填滿元件插入孔3和檢測(cè)元件2之間的間隙。
將用于端部維護(hù)的罩式(帶底的)圓柱形式的絕緣體7固定到檢測(cè)元件2的電極2a上。安裝圓柱形外殼8以覆蓋絕緣體7的外圍并具有預(yù)定的間隙。通過(guò)整體外圍激光焊接將該外殼8固定到固定件4的外圍上。這種激光焊接保證了外殼8和固定件4的間隙中的氣密性。
另外，在對(duì)著氧測(cè)量段2b的外殼8的末段安裝大概圓柱形的密封橡膠16。多根(例如四根)導(dǎo)線17穿過(guò)該密封橡膠16并且露到外面。通過(guò)外殼8和該密封橡膠16之間的填隙段8a將該密封橡膠16固定到外殼8?？梢员ＷC密封橡膠16和導(dǎo)線17之間以及密封橡膠16和外殼8之間的氣密性。需要注意的是，舉例來(lái)說(shuō)，將含氟橡膠或者具有高耐熱性的材料用于密封橡膠是優(yōu)選的。
接線端(terminals)6與每根導(dǎo)線17的內(nèi)側(cè)接線端連接。將這些接線端6保持在接線端保持絕緣體7上。每個(gè)接線端6由彈性體構(gòu)成。每個(gè)接線端6高的彈性模量使相應(yīng)的接線端6與在檢測(cè)元件2的表面上形成的各電極2a穩(wěn)固接觸并且在該部分實(shí)現(xiàn)了更穩(wěn)固的電傳導(dǎo)。
上面已經(jīng)描述了整個(gè)氧傳感器1的結(jié)構(gòu)。通過(guò)將固定件4的螺紋段4b插入排氣管30的螺紋孔31中，將氧傳感器1固定到排氣管30上，并且布置成由雙重保護(hù)裝置9A、9B包圍的段在排氣管30內(nèi)突出。氧傳感器1和排氣管30之間使用墊圈密封。
通過(guò)在密封段5、密封橡膠16之間插入接合部分并且在固定件4和外殼8之間插入接合部分，將在氧傳感器1內(nèi)部形成的內(nèi)部空間15固定到排氣管30中。保證與氧傳感器1外部的氣密性。注意導(dǎo)線17內(nèi)部的極小間隙(例如芯線和涂層之間的間隙)提供了與氧傳感器1外側(cè)的連通。
在上述氧傳感器1中，當(dāng)使排氣管30內(nèi)部流動(dòng)的檢測(cè)氣體通過(guò)雙重保護(hù)裝置9A、9B的循環(huán)孔9a、9b流入氧傳感器1的內(nèi)部時(shí)，使檢測(cè)氣體內(nèi)的氧在氧測(cè)量段2b的內(nèi)部流動(dòng)。此時(shí)，通過(guò)氧測(cè)量段2b檢測(cè)檢測(cè)氣體的氧濃度并且將氧濃度轉(zhuǎn)化成代表該氧濃度的電信號(hào)。然后，借助電極2a、接線端6和導(dǎo)線17將關(guān)于該電信號(hào)的信息輸出到外部。
接著，下面將描述氧測(cè)量段2b的結(jié)構(gòu)。圖2表示了檢測(cè)元件2的橫向剖視圖(沿著圖1中的線A-A切開(kāi)的剖視圖)。
檢測(cè)元件2大致包括作為本體的芯棒22、在該芯棒22的外圍表面的預(yù)定區(qū)域(在大致半周上的區(qū)域)上形成的作為加熱器層加熱器圖案23、覆蓋該加熱器圖案23的加熱器絕緣層24、在芯棒22的外圍表面22a上與加熱器圖案23相對(duì)的位置處形成的具有氧離子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)層25、在固體電解質(zhì)層25的內(nèi)表面處形成的作為電極層的內(nèi)電極(參比電極)26、在固體電解質(zhì)層25的外表面上形成的作為電極層的外電極(檢測(cè)電極)26、位于固體電解質(zhì)層25的內(nèi)表面和外電極27的外表面之間的松弛層28、在固體電解質(zhì)層25的外表面和外電極27上形成的致密層29、完全覆蓋加熱器絕緣層24的外表面的的印刷保護(hù)層20A、以及覆蓋印刷保護(hù)層20A整個(gè)外表面區(qū)域的尖晶石保護(hù)層20B。
通過(guò)在芯棒22上層疊每層功能層(加熱器圖案23、加熱器絕緣層24、固體電解質(zhì)層25、內(nèi)(一個(gè))電極26、外(另一個(gè))電極27、松弛層28、致密層29、印刷保護(hù)層20A和尖晶石保護(hù)層20B)，然后燒制(燒成)這些功能層和芯棒來(lái)形成檢測(cè)元件2。
通過(guò)陶瓷材料，例如絕緣材料氧化鋁以具有實(shí)心或空心部分的圓柱形狀形成芯棒22。
加熱器圖案23由可生熱的導(dǎo)電材料，例如鎢或鉑形成。該加熱器圖案23與四根導(dǎo)線17中的兩根電連接(參照?qǐng)D1)。外部電源借助這些導(dǎo)線17給加熱器圖案23供應(yīng)電力，從而特別是加熱器段23a由加熱器圖案23中產(chǎn)生熱量，使得固體電解質(zhì)層25的溫度升高并且活化。
加熱器絕緣層24由絕緣材料形成并且保證了加熱器圖案23的電絕緣。
舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)混合預(yù)定重量％的氧化釔粉末和氧化鋯粉末以制成糊狀來(lái)形成固體電解質(zhì)層25，并且通過(guò)使糊狀粉末圖案化并將其燒制來(lái)成形。固體電解質(zhì)層25根據(jù)內(nèi)電極26和外電極27之間的周圍氧濃度差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，并且在固體電解質(zhì)層25的厚度方向中傳輸氧離子。
然后，這些固體電解質(zhì)層25、內(nèi)電極26和外電極層27構(gòu)成氧濃度檢測(cè)部分32，以產(chǎn)生電信號(hào)形式的氧濃度。注意氧濃度檢測(cè)部分32和加熱器圖案23均隔開(kāi)放置，使在芯棒22的圓周方向上具有位置偏差。在本實(shí)施方案中，將這些部件布置在通過(guò)芯棒22彼此互相相對(duì)的位置處。
內(nèi)電極26和外電極27中每個(gè)都具有導(dǎo)電性并且用金屬材料(例如鉑)形成，通過(guò)它們可以傳輸氧。四根導(dǎo)線17中的兩根(參照?qǐng)D1)分別與內(nèi)電極26和外電極27連接?？梢詸z測(cè)在內(nèi)電極26和外電極27之間產(chǎn)生的輸出電壓作為這些導(dǎo)線17間的電壓。
此外，在本實(shí)施方案中，通過(guò)向貴金屬(例如鉑)中混合和添加例如可可堿的成孔劑、混合在一起來(lái)圖案化內(nèi)電極26，并且通過(guò)燒制圖案化的混合物來(lái)形成。如上所述，如果混合成孔劑并且以這種方式形成，成孔劑(消散劑)被熱處理并且吹掉，從而在每個(gè)電極中形成孔，以使每個(gè)電極(層)可以提供多孔結(jié)構(gòu)。
另外，通過(guò)圖案化添加了例如碳的成孔劑(消散劑)氧化鋯和鋁之間的混合材料，并且通過(guò)燒制上述圖案化的混合物以提供多孔結(jié)構(gòu)來(lái)形成松弛層28。因此，通過(guò)固體電解質(zhì)層25引入內(nèi)電極26的氧可進(jìn)入松弛層28。
致密層29由例如氧化鋁的陶瓷材料形成，通過(guò)該材料不能傳輸檢測(cè)氣體中的氧。除了電極窗部分(未示出)外，致密層29涂敷固體電解質(zhì)層25的外表面。
印刷保護(hù)層20A覆蓋致密層29和加熱器絕緣層24的外面的整個(gè)表面。另外，印刷保護(hù)層20A不傳輸檢測(cè)氣體中的有毒氣體和灰塵。但是，印刷保護(hù)層20A由可以通過(guò)其傳輸檢測(cè)氣體中的氧氣的材料品質(zhì)形成，例如由氧化鋁和氧化鎂混合物的多孔材料形成。
尖晶石保護(hù)層20B覆蓋檢測(cè)元件2外面的整個(gè)表面，可以傳輸檢測(cè)氣體中的氧并且由比印刷保護(hù)層20A更粗的多孔材料形成。
在本實(shí)施方案中，將氧傳感器1設(shè)計(jì)為從芯棒22向功能層的外表面(即尖晶石保護(hù)層)順序進(jìn)行作為本體的芯棒22和功能層的燒結(jié)。隨著燒制期間的熱收縮，氧傳感器1可以抑制內(nèi)部殘余應(yīng)力的發(fā)展。
圖3顯示了檢測(cè)元件2每個(gè)部分的燒結(jié)特性的示例，即代表了燒制期間芯棒22、固體電解質(zhì)層25和致密層29上的溫度(℃橫軸)和體積收縮量(％縱軸)之間關(guān)系的曲線圖。如圖3所示，在本實(shí)施方案中，按照芯棒22、固體電解質(zhì)層25和致密層29的順序開(kāi)始并完成順序燒結(jié)，并且很清楚如上所述，芯棒22位于最內(nèi)部并且在其上面向著檢測(cè)元件2的外面(即功能層的外表面，更詳細(xì)地說(shuō)向著尖晶石保護(hù)層20B)按照下述順序布置固體電解質(zhì)層25和致密層29。換句話說(shuō)，在本實(shí)施方案中，當(dāng)位置為內(nèi)側(cè)時(shí)燒結(jié)速度較快并且當(dāng)位置為外側(cè)時(shí)燒結(jié)速度較慢，從而從內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行順序燒結(jié)。因此，抑制了檢測(cè)元件2中內(nèi)部殘余應(yīng)力的發(fā)展。注意在圖3中，僅表示了三層的燒結(jié)特性。但是，同樣的情況可以應(yīng)用于其它的層位置。從內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行順序燒結(jié)是優(yōu)選的。
在此情況下，將使燒制期間芯棒22和功能層內(nèi)的每層收縮至燒結(jié)完成狀態(tài)收縮量(在圖3的實(shí)施例中，體積收縮量為大約15％-大約16％的狀態(tài))大約一半的體積收縮量(在圖3的實(shí)施例中，大約8％)時(shí)的溫度設(shè)置為從芯棒22(內(nèi)側(cè))向功能層的表面?zhèn)?外側(cè))順序進(jìn)行的溫度。當(dāng)與體積收縮量相應(yīng)的內(nèi)層溫度低于上述收縮量相應(yīng)的外層的溫度的區(qū)域(體積收縮量大約3％-大約14％的區(qū)域)變寬時(shí)，表示更有利的特性。但是，對(duì)于從燒制開(kāi)始到燒結(jié)完成的整個(gè)過(guò)程，內(nèi)層的溫度不一定變低。
然后，按照這種方法，對(duì)于檢測(cè)元件2，對(duì)于芯棒22和功能層中每一個(gè)，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整其材料粉末的組成(芯棒22和功能層中每一個(gè))、其材料粉末的顆粒直徑以及其材料粉末的比表面積(每單位重量的表面積)、或者其燒結(jié)添加劑(燒結(jié)助劑)的含量，可以獲得如下特性檢測(cè)元件2的芯棒22的燒結(jié)速度變得快于功能層表面?zhèn)?外側(cè))處的燒結(jié)速度。
也就是說(shuō)，對(duì)于材料粉末的組成，顯然使用燒結(jié)特性明顯互相不同的材料粉末可以改變每層的燒結(jié)速度。另外，對(duì)于材料粉末的比表面積，當(dāng)比表面積變大時(shí)，可能加快燒結(jié)速度。對(duì)于材料粉末的顆粒直徑，當(dāng)顆粒直徑變大時(shí)，可以減慢燒結(jié)速度。另外，對(duì)于燒結(jié)添加劑的含量，當(dāng)其含量增加時(shí)促進(jìn)了燒結(jié)。燒結(jié)速度可能變得更快。
另外，在本實(shí)施方案中，可以在從1300℃-1600℃范圍內(nèi)的溫度下完成芯棒22和功能層的燒結(jié)，這些溫度值高于它們的傳統(tǒng)燒結(jié)。因此，功能層的每層可以更穩(wěn)定并且可以實(shí)現(xiàn)功能層中的任一層更精確地固定到另一層上。
另外，根據(jù)本發(fā)明人的詳細(xì)討論和實(shí)驗(yàn)確定，當(dāng)功能層的膜厚為芯棒22直徑的10％或更薄時(shí)，可以適當(dāng)?shù)匾种菩景?2(內(nèi)側(cè))上功能層的收縮和外表面?zhèn)忍幦我夤δ軐拥氖湛s之間的差異，并且可以抑制芯棒22和功能層之間邊界部分上的剝離的發(fā)展。
按照如上所述的方法，在本實(shí)施方案中，從芯棒22向功能層的外表面順序進(jìn)行作為本體的芯棒22(內(nèi)側(cè))和功能層的燒結(jié)。因此，可以抑制內(nèi)部殘余應(yīng)力在燒制期間隨著熱收縮而發(fā)展。
另外，在本實(shí)施方案中，使芯棒22和每層功能層收縮至大約為它們燒結(jié)完成狀態(tài)收縮量一半的各自預(yù)定收縮量的溫度從芯棒22向功能層的外表面順序增加。芯棒22和功能層的燒結(jié)從芯棒22向功能層的外表面順序進(jìn)行。因此，可以抑制內(nèi)部殘余應(yīng)力在燒制期間隨著熱收縮而發(fā)展。
根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，使芯棒22和功能層收縮至大約為燒結(jié)完成狀態(tài)收縮量一半的預(yù)定收縮量的溫度從芯棒22向功能層的外表面順序進(jìn)行，可以抑制內(nèi)部殘余應(yīng)力在燒制期間隨著熱應(yīng)力而發(fā)展。
另外，根據(jù)本實(shí)施方案，對(duì)于芯棒22和每層功能層，使材料粉末的組成、材料粉末的顆粒直徑、材料粉末的比表面積中至少一項(xiàng)是不同的，從而調(diào)整芯棒22和功能層內(nèi)每層的燒結(jié)速度。因此，可以抑制內(nèi)應(yīng)力在燒制期間隨著熱收縮而發(fā)展。
另外，根據(jù)本發(fā)明，以棒形形成芯棒22。因此，可以將氧傳感器1緊湊化。
另外，根據(jù)本實(shí)施方案，因?yàn)榭梢砸种苾?nèi)部殘余應(yīng)力，所以可以在高于傳統(tǒng)溫度值的從1300℃-1600℃范圍內(nèi)的溫度下燒結(jié)作為本體的芯棒22和功能層。因此，可以彼此更穩(wěn)定地將每層固定到芯棒22上。
另外，根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，功能層的膜厚等于或者低于芯棒22直徑的10％。因此，這就可以抑制由于芯棒22和功能層表面?zhèn)戎g的功能層收縮量(收縮的量)擴(kuò)大的差異而產(chǎn)生的芯棒22和功能層之間邊界處剝離的發(fā)展。
另外，根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，固體電解質(zhì)層25和加熱器圖案23在芯棒22的圓周方向上偏移并且彼此間隔一定距離。因此，可以抑制由于加熱器圖案23的熱量而引起的固體電解質(zhì)層25的溫度突然升高和固體電解質(zhì)層25的過(guò)熱。
盡管上面已經(jīng)參考本發(fā)明的特定實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方案。根據(jù)上面的教導(dǎo)，上述實(shí)施方案的修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是可能的。例如，可以使用除了上面實(shí)施方案中描述的那些以外的材料、組分或者制造方法以形成檢測(cè)元件的陶瓷層或者檢測(cè)元件的另外的層。另外，檢測(cè)元件以外的形狀、材料質(zhì)量和制造方法可以適當(dāng)?shù)夭捎闷渌鼘?shí)施方案。因此，根據(jù)本發(fā)明，氧傳感器包括本體和層疊在所述本體表面上的多個(gè)功能層，所述功能層至少包括具有氧離子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)層和其間插入該固體電解質(zhì)層的一對(duì)電極層，在本體表面上層疊了功能層到后進(jìn)行燒制，并且在燒制期間，從本體向功能層的外表面順序進(jìn)行本體和功能層的燒結(jié)，可以抑制內(nèi)部殘余應(yīng)力在燒制期間隨著熱收縮而發(fā)展。
本申請(qǐng)以2005年11月17日在日本提交的先前日本專利申請(qǐng)第2005-332860號(hào)為基礎(chǔ)，該日本專利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引入在這里引入。
本發(fā)明的范圍參考下面的權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1.氧傳感器，其包括本體；及層疊在該本體表面上的多個(gè)功能層，該功能層至少包括具有氧離子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)層和其間插入該固體電解質(zhì)層的一對(duì)電極層，在本體表面上層疊了功能層后進(jìn)行燒制，在燒制期間，從本體向功能層的外表面順序進(jìn)行本體和功能層的燒結(jié)。
2.如權(quán)利要求1的氧傳感器，其中使本體和每個(gè)功能層收縮至大約為它們的燒結(jié)完成狀態(tài)收縮量一半的預(yù)定收縮量的溫度從本體向功能層的外表面分別順序變高。
3.如權(quán)利要求1的氧傳感器，其中為了從本體向功能層的外表面順序地進(jìn)行本體和功能層的燒結(jié)，使本體和功能層中每一個(gè)的材料粉末的組分、其材料粉末的顆粒直徑和其材料粉末的比表面積，以及其材料粉末的燒結(jié)添加劑的含量中的至少任一個(gè)是不同的。
4.如權(quán)利要求1的氧傳感器，其中以棒形形成該本體。
5.如權(quán)利要求1的氧傳感器，其中所述功能層還包括加熱器層、絕緣層和設(shè)計(jì)為涂敷功能層的任一層的致密層。
6.如權(quán)利要求1的氧傳感器，其中在從1300℃-1600℃范圍內(nèi)的溫度下燒結(jié)該本體和該功能層。
7.如權(quán)利要求7的氧傳感器，其中整個(gè)功能層的膜厚為本體直徑的10％或者更薄。
8.如權(quán)利要求4的氧傳感器，其中使固體電解質(zhì)層和加熱器層均彼此間隔。
9.如權(quán)利要求4的氧傳感器，其中該本體是實(shí)心圓柱形狀的并且由絕緣材料制成的芯棒。
10.如權(quán)利要求9的氧傳感器，其中所述芯棒由氧化鋁制成。
11.如權(quán)利要求9的氧傳感器，其中所述功能層包括在該芯棒外圍表面的預(yù)定區(qū)域上形成的加熱器層、形成來(lái)覆蓋該加熱器層的加熱器絕緣層、在與該加熱器層相對(duì)的芯棒外圍表面的位置形成的固體電解質(zhì)層、一對(duì)電極層，該對(duì)電極層的一個(gè)在該固體電解質(zhì)層的內(nèi)表面上形成并且另一個(gè)電極層在該固體電解質(zhì)層的外表面上形成、插在該一個(gè)電極的內(nèi)表面和電解質(zhì)層外表面之間的松弛層、在該固體電解質(zhì)層上形成的致密層、在該固體電解質(zhì)層和另一個(gè)電極層的外表面上形成的致密層、形成來(lái)覆蓋全部致密層和加熱器絕緣層的外表面的印刷保護(hù)層、以及覆蓋該印刷保護(hù)層外表面全部區(qū)域的尖晶石保護(hù)層。
12.如權(quán)利要求11的氧傳感器，其中該芯棒和功能層構(gòu)成氧傳感器的檢測(cè)元件，通過(guò)在芯棒上層疊每層功能層來(lái)形成所述檢測(cè)元件，然后進(jìn)行燒制并且暴露在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中來(lái)檢測(cè)空-燃比。
13.如權(quán)利要求11的氧傳感器，其中該加熱器層由選自鎢和鉑之一的生熱導(dǎo)電材料制成。
14.如權(quán)利要求11的氧傳感器，其中通過(guò)在氧化鋯粉末中混合預(yù)定重量％的氧化釔粉末以制成糊狀混合物，圖案化該糊狀混合物，并且燒制該圖案化的混合物來(lái)形成該固體電解質(zhì)層，該固體電解質(zhì)層根據(jù)該對(duì)電極層之間的周圍氧濃度差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)并且在其厚度方向中傳輸氧離子。
15.如權(quán)利要求11的氧傳感器，其中通過(guò)向貴金屬材料中添加成孔劑，圖案化該成孔劑中的貴金屬的混合物并且燒制所述圖案化的混合物來(lái)形成該另一個(gè)電極。
16.如權(quán)利要求11的氧傳感器，其中該致密層由不可以傳輸氧的材料制成。
17.氧傳感器的制造方法，其包括提供本體；提供層疊在該本體表面上的多個(gè)功能層，所述功能層至少包括具有氧離子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)層和其間插入該固體電解質(zhì)層的一對(duì)電極層；以及在本體表面上層疊了功能層后進(jìn)行燒制，在燒制期間從本體向功能層的外表面順序進(jìn)行本體和功能層的燒結(jié)。
18.如權(quán)利要求17的氧傳感器的制造方法，其中使本體和每層功能層收縮至大約為它們的燒結(jié)完成狀態(tài)收縮量一半的預(yù)定收縮量的溫度從本體向功能層的外表面分別順序變高。
19.如權(quán)利要求17的氧傳感器的制造方法，其中為了從本體向功能層的外表面順序地進(jìn)行本體和功能層的燒結(jié)，使本體和功能層中每一個(gè)的材料粉末的組分、其材料粉末的顆粒直徑和其材料粉末的比表面積，以及其材料粉末的燒結(jié)添加劑的含量中的至少任一個(gè)是不同的。
20.如權(quán)利要求17的氧傳感器的制造方法，其中在從1300℃-1600℃范圍內(nèi)的溫度下燒結(jié)該本體和該功能層。
全文摘要
在氧傳感器中，提供本體并且在該本體的表面上層疊多個(gè)功能層，所述功能層至少包括具有氧離子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)層和其間插入該固體電解質(zhì)層的一對(duì)電極層；在本體表面上層疊了功能層后進(jìn)行燒制，在燒制期間從本體向功能層的外表面順序進(jìn)行本體和功能層的燒結(jié)。
文檔編號(hào)G01N27/409GK1967232SQ20061014923
公開(kāi)日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月17日
發(fā)明者一柳太, 森啟治, 川島正己, 內(nèi)川晶, 堺祥一, 塚田正夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所