DE102006056127A1

DE102006056127A1 - Antifressmittel, Sensor, und Anordnung, die einen Sensor umfasst

Info

Publication number: DE102006056127A1
Application number: DE102006056127A
Authority: DE
Inventors: Akiyoshi Nagoya Kato; Naoki Nagoya Yamada; Noboru Inabe Fujita; Takuya Inabe Takase
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2007-06-06
Also published as: US20120021955A1; JP2007169596A; FR2945047B1; US8518862B2; FR2893950A1; FR2945047A1; BRPI0604741A; BRPI0604741B1; FR2893950B1; US20070123436A1

Abstract

Ein Antifressmittel umfasst ein erstes festes Gleitmittel, enthaltend mindestens eine Komponente aus Bismut und einer Bismutverbindung, und ein zweites festes Gleitmittel, enthaltend mindestens eine Komponente aus Graphit, Molybdändisulfid und Bornitrid. Das Antifressmittel erfüllt die Beziehungen 20 Gew.-% a 90 Gew.-% und 10 Gew.-% d 80 Gew.-%, wobei eine Summe der Mengen des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels in dem Antifressmittel als 100 Gew.-% festgelegt ist, und a eine Menge des ersten festen Gleitmittels darstellt und d eine Menge des zweiten festen Gleitmittels darstellt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antifressmittel. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Antifressmittel um Festfressen von Werksteilen, die hohen Temperaturen von 500°C oder darüber ausgesetzt sein können, zu verhindern, und einen Sensor und eine den Sensor umfassende Anordnung unter Verwendung des Antifressmittels.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Ein Antifressmittel wird oftmals auf den Gewindeabschnitt eines Metallwerksteils aufgebracht, um Festfressen zu vermeiden, und das Werksteil wird danach zur Fabrikation verwendet. Das Metallwerksteil umfasst ein Metallgehäuse eines Gassensors, der in ein Abgasrohr oder dergleichen eines Verbrennungsmotors eingesetzt ist, und dazu verwendet wird, eine spezifizierte Gaskomponente in einem zu messenden Gas zu bestimmen, und ein Metallgehäuse eines Temperatursensors, der in ein Abgasrohr oder dergleichen eingesetzt ist, um die Temperatur eines zu messenden Gases zu bestimmen. Beispiele des Antifressmittels umfassen ein pastenähnliches Antifressmittel, umfassend ein Gleitmittelbasisöl und ein darin enthaltenes festes Gleitmittel, und ein pastenähnliches Antifressmittel, umfassend ein Schmierfett, erhalten durch Semiverfestigen eines Gleitmittelbasisöls mit einem Verdickungsmittel, und ein darin enthaltenes festes Gleitmittel (siehe beispielsweise Masahisa Matsunaga et al., Handbooks of Solid Lubrication, Seiten 409-416, Saiwai Shobo Co. (1978)).

Herkömmlich wird ein festes Gleitmittel, umfassend ein Metall wie etwa Kupfer, Aluminium oder Nickel als eine Hauptkomponente und je nach Bedarf Molybdändisulfid oder Graphit in Kombination damit, in breitem Umfang als ein pastenähnliches Antifressmittel verwendet, welches auf ein Werksteil, das hohen Temperaturen von 500°C oder darüber ausgesetzt sein kann, aufgebracht wird (siehe beispielsweise JP-B-8-19435).

Es wird angenommen, das der Mechanismus, welcher es diesen Metallen ermöglicht, ein Festfressen zu verhindern, wie folgt ist. Ein pastenähnliches Antifressmittel, das die vorstehend angegebenen Metalle umfasst, wird auf den erforderlichen Abschnitt eines Metallwerksteils aufgebracht, um dadurch einen gleichförmigen Zwischenfilm auf dem Metallwerksteil zu bilden. Wenn das Metallwerksteil mit einem anderen Werksteil zusammengesetzt wird, ist der Zwischenfilm zwischen dem Metallwerksteil und dem anderen Werksteil vorhanden. Infolgedessen wird, wenn das Metallwerksteil hohen Temperaturen ausgesetzt wird und danach von dem anderen Werksteil auseinandergebaut wird (wenn das Metallwerksteil und das andere Werksteil gegeneinander gleiten), ein Festfressen zwischen dem Metallwerksteil und dem anderen Werksteil durch die Gleitwirkung aufgrund der Weichheit der Metalle, welche den Zwischenfilm ausmachen, verhindert.

3. Durch die Erfindung zu lösende Probleme

Wenn das Metallwerksteil mit einem anderen Werksteil zusammengesetzt wird, ist der gleichförmige, auf dem Metallwerksteil vorhandene Zwischenfilm jedoch so lokalisiert, dass er nur auf einem Abschnitt zwischen dem Metallwerksteil und dem anderen Werksteil vorhanden ist. In einem solchen Fall gibt es eine Stelle, an der das Metallwerksteil und das andere Werksteil in direktem Kontakt stehen, und die Antifresswirkung wird infolgedessen nicht erhalten.

Aus diesem Grund gibt es einen Bedarf für ein Antifressmittel, das einen Zwischenfilm über die gesamte Oberfläche zwischen einem Metallwerksteil und dem anderen Werksteil bildet, auch wenn das Metallwerksteil und das andere Werksteil gegeneinander gleiten, wobei die gewünschte Antifresswirkung auftritt.

Insbesondere wurde bisher kein Antifressmittel für einen unter harten Bedingungen bei hohen Temperaturen verwendeten Sensor erreicht, das ein ausreichendes Leistungsverhalten aufweist um Festfressen zu verhindern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Antifressmittel, welches die vorstehend genannten Probleme des bekannten Standes der Technik überwinden kann, einen Sensor und eine den Sensor umfassende Anordnung bereitzustellen. Das bedeutet, es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Antifressmittel, das fähig ist, einen Zwischenfilm über die gesamte Kontaktoberfläche zwischen einem Metallwerksteil und dem anderen Werksteil zu bilden, auch wenn das Metallwerksteil und das andere Werksteil gegeneinander gleiten, und wobei das Metallwerksteil einer hohen Temperatur von 500°C oder darüber ausgesetzt wird, und einen Sensor und eine den Sensor umfassende Anordnung unter Verwendung des Antifressmittels bereitzustellen.

Der vorstehende Gegenstand der vorliegenden Erfindung wurde erreicht durch die Bereitstellung eines Antifressmittel, umfassend ein erstes festes Gleitmittel, enthaltend mindestens eine Komponente aus Bismut und einer Bismutverbindung, und ein zweites festes Gleitmittel, enthaltend mindestens eine Komponente aus Graphit, Molybdändisulfid und Bornitrid, wobei das Antifressmittel 20 Gew.-% ≤ a ≤ 90 Gew.-% und 10 Gew.-% ≤ d ≤ 80 Gew.-% erfüllt, wobei die Summe der Mengen des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels in dem Antifressmittel als 100 Gew.-% festgelegt ist, und a die Menge des ersten festen Gleitmittels darstellt und d die Menge des zweiten festen Gleitmittels darstellt.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfüllen die Mengen des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels die Beziehung 0,8 ≤ a/d ≤ 8.

In einer nochmals anderen bevorzugten Ausführungsform ist das erste feste Gleitmittel Bismut oder eine Bismutverbindung, enthält das Antifressmittel weiterhin ein Antioxidans, umfassend mindestens eine Komponente aus Kupferoxid, Thalliumoxid, Iridiumoxid, Osmiumoxid, Rhodiumoxid und Rutheniumoxid, und ist, wenn die Summe der Mengen des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels als 100 Gewichtsteile festgelegt ist, die Menge an Oxidationsmittel e ist, 10 Gewichtsteile ≤ e ≤ 100 Gewichtsteile erfüllt.

In einer nochmals anderen bevorzugten Ausführungsform enthält das Antifressmittel weiterhin ein Gleitmittelbasisöl oder ein Gleitmittelbasisöl und ein Verdickungsmittel, und wenn eine Summe der Mengen des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels als 100 Gewichtsteile festgelegt ist, erfüllt die Menge b des Gleitmittelbasisöls, oder die Summe b der Mengen des Gleitmittelbasisöls und des Verdickungsmittels, sofern vorhanden, 90 Gewichtsteile ≤ b ≤ 400 Gewichtsteile.

In einer nochmals anderen bevorzugten Ausführungsform enthält das Antifressmittel weiterhin ein organisches Harz, wobei, wenn die Summe der Mengen des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels als 100 Gewichtsteile festgelegt ist und die Menge des organischen Harzes c ist, die Beziehung 90 Gewichtsteile ≤ c ≤ 400 Gewichtsteile erfüllt ist.

Das Antifressmittel wird bevorzugt auf ein Metallwerksteil aufgebracht.

Insbesondere wird bei einem Sensor mit einem Bestimmungselement, das den Zustand eines zu messenden Gases bestimmt, und einem Metallgehäuse, welches das Bestimmungselement hält, wobei das Metallgehäuse ein Einsetzteil aufweist, welches das Bestimmungselement in ein Abgasrohr einsetzt, wenn das Bestimmungselement einem zu messenden Gas ausgesetzt wird, das Antifressmittel bevorzugt auf eine äußere Oberfläche von mindestens dem Einsetzteil des Metallgehäuses aufgebracht.

Weiterhin bleibt in einer Anordnung, umfassend einen Sensor mit einem Bestimmungselement, das den Zustand eines zu messenden Gases bestimmt, und ein Metallgehäuse, welches das Bestimmungselement hält, und ein Abgasrohr, das ein auf dem Metallgehäuse des Sensors gebildetes Einsetzteil aufnimmt, um das Bestimmungselement einem zu messenden Gas auszusetzen, das Antifressmittel bevorzugt vorhanden zwischen einer äußeren Oberfläche des Einsetzteils des Metallgehäuses und einer Oberfläche des Abgasrohrs, die das Einsetzteil aufnimmt, wenn der Sensor und das Abgasrohr zusammengesetzt sind, und nach Erwärmung des Einsetzteils auf eine Temperatur von 270°C oder darüber, eine Bismutkomponente des Antifressmittels auf einem zentralen Abschnitt der äußeren Oberfläche des Einsetzteils.

Das Antifressmittel der vorliegenden Erfindung stellt eine hervorragende Antifresswirkung bereit, insbesondere für ein Metallwerksteil, das einer hohen Temperatur von 500°C oder darüber ausgesetzt werden könnte, insbesondere für ein Einsetzteil eines Metallgehäuses eines Sensors.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Figur stellt eine Querschnittsansicht des Gassensors 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.

Beschreibung von Bezugszeichen

Bezugszeichen, die verwendet werden um verschiedene Strukturmerkmale in den Zeichnungen zu identifizieren, umfassen die Nachstehenden:

1: Gassensor
2: Gassensorelement
3: Erhitzer
4: Metallgehäuse
7: Stützelement
9: Füllelement
100: Hülse
120: Protektor
130: Inneres Zylinderelement
140: Filter
150: Äußeres Zylinderelement
160: Separator
240: Abdichtelement
136: Filterteil
200, 300: Filterabdeckelement
201, 301: Abdeckteil
202, 302: Öffnung
203, 303: Einschubabschnitt

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Das Antifressmittel der vorliegenden Erfindung enthält ein erstes festes Gleitmittel und ein zweites festes Gleitmittel.

Das erste feste Gleitmittel umfasst mindestens eine Komponente aus Bismut und einer Bismutverbindung als eine Hauptkomponente. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung gehen davon aus, dass das Antifressmittel ein Festfressen eines Metallwerksteils durch den nachfolgenden Mechanismus verhindern kann. Das Antifressmittel wird auf einen erforderlichen Abschnitt eines Metallwerksteils aufgebracht, um dadurch einen gleichförmigen Zwischenfilm zu bilden. Wenn das Metallwerksteil mit einem anderen Werksteil zusammengesetzt wird, ist das Antifressmittel auf einem Abschnitt lokalisiert und ist infolgedessen nur auf einem Abschnitt oder in isolierten Abschnitten zwischen dem Metallwerksteil und dem anderen Werksteil vorhanden, so dass an anderen Abschnitten ein direkter Kontakt vorliegt. Wenn das Metallwerksteil jedoch einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, schmilzt Bismut in dem Antifressmittel und verteilt sich über die gesamte Grenzfläche zwischen dem Metallwerksteil und dem anderen Werksteil, wodurch wieder ein Zwischenfilm gebildet wird. Dies ermöglicht es, durch die Schmierwirkung des Zwischenfilms ein Festfressen zu verhindern, wenn das Metallwerksteil gegen das andere Werksteil gleitet.

Die Bismutverbindung des ersten festen Gleitmittels umfasst Bismutoxide. Diese Verbindungen sind kommerziell erhältlich und haben einen mittleren Partikeldurchmesser von 100 μm oder weniger, und bevorzugt von 30 μm oder weniger.

Das zweite feste Gleitmittel umfasst mindestens eine Komponente aus Graphit, Molybdändisulfid und Bornitrid. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung gehen davon aus, dass dadurch, dass das zweite feste Gleitmittel eingebracht wird, das zweite feste Gleitmittel sich gleichzeitig verteilt, wenn sich Bismut zwischen dem Metallwerksteil und dem anderen Werksteil verteilt, so dass das zweite feste Gleitmittel zwischen dem Metallwerksteil und dem anderen Werksteil vorhanden ist. Dies ermöglicht es, das Gleitleistungsvermögen weiter zu verbessern.

Die Menge a des ersten festen Gleitmittels und die Menge d des zweiten festen Gleitmittels im Antifressmittel der vorliegenden Erfindung erfüllen 20 Gew.-% ≤ a ≤ 90 Gew.-% und 10 Gew.-% ≤ d ≤ 80 Gew.-%, wobei a + d als 100 Gew.-% festgelegt sind. Wenn a weniger als 20 Gew.-% beträgt (d 80 Gew.-% übersteigt), wird es schwierig den Zwischenfilm zu bilden, und die Antifresswirkung verschlechtert sich. Wenn andererseits a 90 Gew.-% übersteigt (d weniger als 10 Gew.-% beträgt), ist die Menge des zweiten festen Gleitmittels im Zwischenfilm zu gering, und es könnte sein, dass die Antifresswirkung nicht erhalten wird.

Die Menge a des ersten festen Gleitmittels und die Menge d des zweiten festen Gleitmittels im Antifressmittel der vorliegenden Erfindung erfüllen bevorzugt die Beziehung 0,8 ≤ a/d ≤ 8. Wenn a/d weniger als 0,8 beträgt, wird es schwierig den Zwischenfilm zu bilden, und die Antifresswirkung könnte sich verschlechtern. Wenn andererseits a/d 8 übersteigt, ist die Menge des zweiten festen Gleitmittels im Zwischenfilm zu gering, und es könnte sein, dass die Antifresswirkung nicht erhalten wird.

Von den Antifressmitteln der vorliegenden Erfindung, wenn das Antifressmittel, das Bismut oder eine Bismutverbindung als das erste feste Gleitmittel enthält„ auf ein Metallwerksteil aufgebracht wird, und ein solches Metallwerksteil einer hohen Temperatur (beispielsweise einer Temperatur von 700°C oder darüber) ausgesetzt wird, wird das Metallwerksteil oxidiert, und in diesem Falle verschlechtert sich seine Festigkeit.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung nehmen an, dass dies aufgrund des nachfolgenden Mechanismus geschieht. Bei Aussetzen an eine hohe Temperatur von 700°C oder darüber wird Bismut (in einem metallischen Zustand) oxidiert, wobei ein Bismutoxid gebildet wird (nachfolgend hierin auch als eine Oxidationsreaktion bezeichnet). Der Raum zwischen dem Metallwerksteil und dem anderen Werksteil ist jedoch ein umschlossener Raum, und Bismutoxid wird leicht reduziert. Wenn der Sauerstoffpartialdruck in dem umschlossenen Raum abnimmt, wird das Bismutoxid, welches das Produkt der Oxidationsreaktion war, zu Bismutmetall reduziert (nachfolgend hierin auch als eine Reduktionsreaktion bezeichnet). Das aus der Reduktionsreaktion resultierende Bismut reagiert mit einem auf einer Oberfläche des Metallwerksteils gebildeten Passivfilm, wobei der Passivfilm entfernt wird. Infolgedessen wird die Oberfläche des Metallwerksteils, von welcher der Passivfilm entfernt worden ist, oxidiert.

Daher enthält das Antifressmittel der vorliegenden Erfindung, wenn Bismut oder ein Bismutoxid als das erste feste Gleitmittel vorhanden ist, bevorzugt mindestens eine Komponente aus Kupferoxid, Thalliumoxid, Iridiumoxid, Osmiumoxid, Rhodiumoxid und Rutheniumoxid. Durch die Verwendung eines derartigen Oxids wird dem umschlossenen Raum eine Sauerstoffkomponente zugeführt, wodurch verhindert wird, dass der Sauerstoffpartialdruck in dem umschlossenen Raum abnimmt. Folglich kann die Reduktionsreaktion unterdrückt werden. Infolgedessen kann Oxidation des Metallwerksteils verhindert werden. Unter den Gesichtspunkten von Produktionssicherheit, Kosten und dergleichen ist das Oxid bevorzugt Kupferoxid. Die Menge e des Oxids beträgt bevorzugt 10 Gewichtsteile ≤ e ≤ 100 Gewichtsteile, wenn die Summe der Mengen des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels als 100 Gewichtsteile festgelegt ist. Wenn e weniger als 10 Gewichtsteile beträgt, ist es schwierig zu verhindern, dass das Metallwerksteil oxidiert wird. Wenn andererseits e 100 Gewichtsteile übersteigt, nimmt das Komponentenverhältnis des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels ab, und die Antifresswirkung könnte sich verschlechtern

Das erfindungsgemäße Antifressmittel kann weiterhin ein Gleitmittelbasisöl oder ein Gleitmittelbasisöl und ein Verdickungsmittel enthalten. Beispiele für das Gleitmittelbasisöl umfassen ein Mineralöl, ein synthetisches Kohlenwasserstofföl, ein Polyalkylenglycol, einen Polyolester, einen Alkylsubstituierten Diphenylether, und Ölgemische davon. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.

Beispiele für das Verdickungsmittel zur Verwendung in dem Antifressmittel der vorliegenden Erfindung umfassen eine Calciumsulfonatkomplexseife, eine Lithiumkomplexseife, eine Calciumkomplexseife, eine Lithiumseife, eine Calciumseife, organisierten Bentonit, fein verteiltes Siliziumoxid, aliphatische Diharnstoffverbindungen, allzyklische Diharnstoffverbindungen, aromatische Diharnstoffverbindungen, Triharnstoffverbindungen und Tetraharnstoffverbindungen, die zur Verwendung als Verdickungsmittel für ein Schmierfett geeignet sind.

Die Menge b des Gleitmittelbasisöls, oder die Summe der Mengen des Gleitmittelbasisöls und des Verdickungsmittels beträgt 90 Gewichtsteile ≤ b ≤ 400 Gewichtsteile, wenn die Summe der Mengen des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels als 100 Gewichtsteile festgelegt ist. Wenn b weniger als 90 Gewichtsteile beträgt, geht das Fließvermögen des Antifressmittels verloren, und es ist schwierig auf eine Gleitoberfläche eines Werksteils aufzutragen. Wenn andererseits b 400 Gewichtsteile übersteigt, zeigt sich die Wirkung des festen Gleitmittels nicht, und es ist daher schwierig, die Antifresswirkung zu erhalten.

Beispiele für andere Additive, welche in dem Antifressmittel enthalten sein können, umfassen Antioxidanzien, Additive für Extremdruckverhältnisse, Reindispergiermittel, Rostschutzmittel, Antifoulingmittel, Antischaummittel und Verdünnungsmittel.

Das Antifressmittel der vorliegenden Erfindung kann weiterhin ein organisches Harz enthalten. Beispiele für das organische Harz umfassen Bisphenol F-Epoxyharze, Bisphenol A-Epoxyharze, Silikonharze und TYRANNO-Harze (Handelsbezeichnung von Ube Industries, Ltd., umfassend Titanocarbosilan und Polyalkylphenylsiloxan). Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.

Die Menge c des organischen Harzes beträgt 90 Gewichtsteile ≤ c ≤ 400 Gewichtsteile, wenn die Summe der Mengen des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels als 100 Gewichtsteile festgelegt ist. Wenn c weniger als 90 Gewichtsteile beträgt, geht das Fließvermögen des Antifressmittels verloren, und es ist schwierig auf eine Gleitoberfläche eines Werksteils aufzutragen. Wenn andererseits c 400 Gewichtsteile übersteigt, zeigt sich die Wirkung des festen Gleitmittels nicht, und es ist daher schwierig, die Antifresswirkung zu erhalten.

Beispiele für andere Additive, die in dem Antifressmittel enthalten sein können, umfassen Ultraviolettabsorber, Nassdispergiermittel, Oberflächenmodifikatoren und Härter.

Das Antifressmittel der vorliegenden Erfindung kann als ein Antifressmittel in einem Gewindeabschnitt eines Schraubenmutterelements zum Einsetzen eines Gassensors in ein Abgasrohr wie in JP-A-11-190720 gezeigt, oder in einem nachstehend hierin beschriebenen Gassensor verwendet werden. Der Gassensor 1 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Beispiel einer Ausführungsform, und die Erfindung sollte nicht als darauf beschränkt ausgelegt werden. Der Gassensor 1 (Sauerstoffsensor) wird in ein Abgasrohr von Kraftfahrzeugen eingesetzt und er bestimmt die Sauerstoffkonzentration in einem Abgas. Die Figur ist eine Querschnittsansicht, welche die Gesamtstruktur des Gassensors 1 zeigt.

Wie in der Figur gezeigt, ist der Gassensor mit einem Sensorelement 2 versehen, das zu einer zylindrischen Grundform mit einem geschlossenen Vorderende ausgebildet ist, einem in das Sensorelement 2 eingeführten keramischen Erhitzer 3, und einem Metallgehäuse 4, welches das Sensorelement 2 innerhalb des Metallgehäuses 4 hält. Von den in der Figur gezeigten Richtungen entlang der Achse des Sensorelements 2 wird die Seite in Richtung des Vorderendes, welche einem zu messenden Gas (Abgas) ausgesetzt wird, als eine "Vorderendseite" bezeichnet (geschlossene Seite, in der Zeichnung unten), und die Seite in Richtung der entgegengesetzten Richtung zu der vorstehenden Seite wird als eine "Hinterendseite" bezeichnet (in der Zeichnung oben).

Das Sensorelement 2 weist einen Festelektrolytkörper 21 auf, der für Sauerstoffionen leitfähig ist, eine innere Elektrode 22 aus Pt oder einer Pt-Legierung, die auf einer Innenoberfläche des Festelektrolytkörpers 21 ausgebildet ist, und eine äußere Elektrode 23, die auf einer Außenoberfläche des Festelektrolytkörpers 21 ausgebildet ist. Ein Flanschabschnitt 24, der in Richtung eines Außendurchmessers herausragt, ist an einer zentralen Position einer Achslinie des Sensorelements 2 bereitgestellt. Der keramische Erhitzer 3 ist in Form eines Stabs ausgebildet und ist mit einem Heizabschnitt 31 versehen, der in seinem Inneren ein Heizelement aufweist.

Das Metallgehäuse 4 weist einen Gewindeabschnitt 41 (entsprechend dem Einsetzteil der Erfindung) zum Einsetzen des Gassensors 1 in ein Abgasrohr auf, und einen sechseckigen Abschnitt 42 für einen Eingriff mit einem Einsetzwerkzeug, wenn das Gehäuse in das Abgasrohr eingesetzt wird. Eine Dichtung 5 ist an der Vorderendseite des sechseckigen Abschnitts 42 bereitgestellt. Die Oberfläche des Gewindeabschnitts 41 wird mit dem Antifressmittel der vorliegenden Erfindung beschichtet, wodurch ein Festfressen mit dem Abgasrohr verhindert wird, auch wenn der Gewindeabschnitt in das Abgasrohr eingesetzt ist und das Metallgehäuse 4 einer hohen Temperatur ausgesetzt wird.

Das Metallgehäuse 4 ist mit einer Passschulter 43 versehen, welche auf einer Innenumfangsfläche der Vorderendseite in Richtung eines Innendurchmessers hervorragt, und ein Stützelement 7 aus Aluminiumoxid ist über eine Packung 6 auf der Stützschulter gestützt. Der Flanschabschnitt 24 des Sensorelements 2 ist über eine Packung 8 auf dem Stützelement 7 gestützt. Ein Füllelement 9 ist zwischen der Innenoberfläche des Metallgehäuses 4 an der Hinterendseite des Stützelements 7 und der Außenoberfläche des Sensorelements 2 angeordnet, und eine Hülse 100 und ein Kreisring 110 sind nacheinander an der Hinterendseite des Füllelements 9 eingeschoben.

Ein Doppelprotektor 120 aus einem Metall mit mehreren Gaseinlasslöchem 121 befindet sich an der Vorderendseite des Metallgehäuses 4.

Eine Vorderendseite eines inneren Zylinderelements 130 ist in das Innere der Hinterendseite des Metallgehäuses 4 eingeschoben. Das innere Zylinderelement 130 ist an dem Metallgehäuse 4 befestigt durch Crimpen einer Hinterendseite 44 des Metallgehäuses 4 in Richtung eines inneren Vorderendes, so dass die Vorderendseite mit dem Kreisring 110 in Kontakt steht. Eine Struktur, bei der das Füllelement 9 komprimiert ist und durch die Hülse 100 gefüllt ist, wird erhalten durch Crimpen der Hinterendseite 44 des Metallgehäuses 4, und durch diese Struktur wird das Sensorelement 2 luftdicht abgeschlossen in dem zylindrischen Metallgehäuse 4 gehalten.

Mehrere Lufteinlasslöcher 131 sind an der Hinterendseite des inneren Zylinderelements 130 mit einem vorbestimmten Abstand entlang einer Umfangsrichtung ausgebildet. Ein zylindrischer Filter 140 ist derart angeordnet, so dass er die Lufteinlasslöcher 131 des inneren Zylinderelements 130 abdeckt. Weiterhin ist ein äußeres Zylinderelement 150 derart angeordnet, so dass es den Filter 140 abdeckt. Mehrere Lufteinlasslöcher 151 sind an der Position des äußeren Zylinderelements 150, entsprechend dem Filter 140, mit einem vorbestimmten Abstand entlang einer Umfangsrichtung ausgebildet.

Ein Separator 160 ist im Inneren des inneren Zylinderelements 130 angeordnet. Der Separator 160 hat ein Separatorvorderlinie-Durchgangsloch 161, um Elementführungsdrähte 170 und 180 einzufügen, und Heizführungsdrähte 190 und 200 verlaufen von der Vorderendseite zur Hinterendseite.

Weiterhin hat jeder der Führungsdrähte 170, 180, 190 und 200 (nicht in Detail gezeigt) eine Struktur, so dass ein leitfähiger Draht mit einem isolierenden Beschichtungsfilm, der ein Harz umfasst, überzogen ist, und die Hinterendseite des leitfähigen Drahts mit einem auf einem Verbinder bereitgestellten Anschlussteil verbunden ist. Die Vorderendseite des leitfähigen Drahts des Elementführungsdrahts 170 ist mit der Hinterendseite eines Endanschlussteils 210 zusammengecrimot, das außen an der äußeren Oberfläche des Sensorelements 2 eingesetzt ist, und die Vorderendseite des leitfähigen Drahts des Elementführungsdrahts 180 ist mit der Hinterendseite des Endanschlussteils 220 zusammengecrimot, das in die innere Oberfläche des Sensorelements 2 eingepresst ist Auf diese Weise ist der Elementführungsdraht 170 mit der äußeren Elektrode 23 des Sensorelements 2 elektrisch verbunden, und ist der Elementführungsdraht 180 mit der inneren Elektrode 22 elektrisch verbunden. Andererseits sind die Vorderendseiten der leitfähigen Drähte der Heizführungsdrähte 190 bzw. 200 mit einem Paar Endanschlussteilen 230 verbunden, die mit einem Heizelement des keramischen Erhitzers 3 verbunden sind.

Ein Abdichtmaterial 240 mit hervorragender Wärmebeständigkeit, umfassend einen Fluorkautschuk oder dergleichen, ist an der Hinterendseite des Separators 160 befestigt, durch Crimpen des äußeren Zylinderelements 150. Vier Einsetzlöcher 241 für die Führungsdrähte sind in dem Abdichtelement 240 derart ausgebildet, so dass sie in einer axialen Richtung durch es hindurch gehen.

BEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird ausführlicher beschrieben unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele, welche jedoch veranschaulichende Ausführungsformen darstellen, und die Erfindung sollte nicht derart ausgelegt werden, als ob sie auf diese beschränkt sei.

Die Testbeispiele 1 bis 33 wurden hergestellt durch Mischen eines ersten festen Gleitmittels, eines zweiten festen Gleitmittels, eines Gleitmittelbasisöls, eines Gleitmittelbasisöls plus Verdickungsmittel, eines organischen Harzes, Kupferoxid, Thalliumoxid, Iridiumoxid, Osmiumoxid, Rhodiumoxid und Rutheniumoxid, in den in Tabelle 1 gezeigten Mischverhältnissen. Das Herstellungsverfahren des Testbeispiels ist nicht besonders eingeschränkt. Das Testbeispiel kann allgemein hergestellt werden durch Mischen und Rühren eines ersten festen Gleitmittels, eines zweiten festen Gleitmittels, eines Gleitmittelbasisöls, eines Gleitmittelbasisöls plus einem Verdickungsmittel, eines organischen Harzes, Kupferoxid, Thalliumoxid, Iridiumoxid, Osmiumoxid, Rhodiumoxid und Rutheniumoxid, und gegebenenfalls Durchführen einer Dispergierbehandlung unter Verwendung einer Dreiwalzenmühle oder einer Homogenisiervorrichtung.

Ein erstes festes Gleitmittel, ein zweites festes Gleitmittel, ein Gleitmittelbasisöl, ein Gleitmittelbasisöl plus ein Verdickungsmittel, ein organisches Harz, Kupferoxid, Thalliumoxid, Iridiumoxid, Osmiumoxid, Rhodiumoxid und Rutheniumoxid, sind alles kommerziell erhältliche, industrielle Produkte.

*1: Produkt von Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.
*2: Produkt von Nissan Kagaku Sangyo Co., Ltd.
*3: schuppenähnlicher Graphit
*4: Produkt vom IPROS Corporation
*5: DENKA BORON NITRIDE HGP, ein Produkt von Denki Kagaku Kogyo K.K.
*6: SNN-46, ein Produkt von Sankyo Yuka Kogyo K.K.
*7: G-2000, ein Produkt von Krompton
*8: EPICRON 830S, ein Produkt von Dainippon Ink and Chemicals, Incorporated
*9: AMICURE PN-23, ein Produkt von Ajinomoto Fine-Techno Co., Inc.
*10: AMICURE AH-154, ein Produkt von Ajinomoto Fine-Techno Co., Inc.
*11: Alkylenmonoglycidylether mit einer Viskosität bei 25°C von 6,5 bis 9,0 mPa·s und einem Epoxyäquivalent von 280 bis 320 g/Äq.
*12: Kupfer(II)-oxid, ein Produkt von Nissan Kagaku Sangyo Co., Ltd.
*13: kommerziell erhältliches Reagenz (hergestellt in den USA)
*14: kommerziell erhältliches Reagenz (hergestellt in Japan)

Der numerische Wert in Tabelle 1 zeigt ein Mischverhältnis (Gew.-% oder Gewichtsteile). Der mittlere Partikeldurchmesser von Graphit in Tabelle 1 beträgt 30 μm oder weniger.

(Bewertung der Verarbeitbarkeit)

Es wurde eine Bewertung durchgeführt, wobei etwa 60 mg von jedem der in Tabelle 1 gezeigten Antifressmittel der Testbeispiele 1 bis 33 auf den Gewindeabschnitt 41 des Metallgehäuses 4, welches bei dem oben beschriebenen Gassensor 1 verwendet wird, aufgebracht wurden. Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 2 gezeigt.

(Bewertung der Antifresswirkung)

Etwa 60 mg des Antifressmittels wurden auf den Gewindeabschnitt 41 des Metallgehäuses 4, welches bei dem oben beschriebenen Gassensor 1 verwendet wird, aufgebracht, und das Metallgehäuse 4 wurde mit einem Drehmoment von 60 N·m in eine Probenmutter eingeschraubt. Das Metallgehäuse 4 besteht aus SUS 430, und die Probenmutter besteht aus SUS 409L. Diese Bewertung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Metallgehäuses 4 vor dem Einsetzen des Gassensors 1, und durch Einschrauben des Metallgehäuses 4 (kein Gassensor) in die Schraubenmutter. Das Metallgehäuse 4 und die damit verbundene Schraubenmutter wurden danach während 100 Stunden bei 500°C oder 700°C in einem elektrischen Ofen erhitzt. Das zusammengesetzte Produkt wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, und das Metallgehäuse 4 wurde von der Schraubenmutter gelöst. Dieses Testverfahren wurde auf zehn Testproben angewandt. Der Anteil der Anzahl von Metallgehäusen 4, die ein Festfressen zeigten, wird prozentual ausgedrückt und als ein Fressgrad (%) angegeben. Der Begriff "zeigt Festfressen" gibt einen Zustand an, bei dem das Metallgehäuse 4 nicht von der Schraubenmuter abgeschraubt werden kann, wenn das Metallgehäuse 4 unter Verwendung eines Drehmomentschlüssels von Hand gelöst wird. In diesem Fall wird, wenn das Metallgehäuse weiter mit starker Kraft gelöst wird, das Gewinde des Gewindeabschnitts 41 des Metallgehäuses 4 zerstört. Die Bewertung wurde wie folgt auf Basis des Fressgrads durchgeführt.

⌾: Der Fressgrad beträgt 0 %.
O: Der Fressgrad beträgt mehr als 0 %, aber er beträgt 5 % oder darunter.
Δ: Der Fressgrad beträgt mehr als 5 %, aber er beträgt 20 % oder darunter.
X: Der Fressgrad beträgt mehr als 20 %.

Die Ergebnisse der Bewertung der Testbeispiele 1 bis 33 sind in Tabelle 2 gezeigt.

(Bewertung der Korrosionsbeständigkeit)

Etwa 60 mg von jedem der Testbeispiele 1 bis 33, hergestellt wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden auf den Gewindeabschnitt 41 des Metallgehäuses 4, welches bei dem oben beschriebenen Gassensor 1 verwendet wird, aufgebracht, und das Metallgehäuse 4 wurde mit einem Drehmoment von 60 N·m in eine Probenmutter eingeschraubt. Das Metallgehäuse 4 besteht aus SUS 430, und die Probenmutter besteht aus SUS 409L. Diese Bewertung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Metallgehäuses 4 vor dem Einsetzen des Gassensors 1, und durch Einschrauben des Metallgehäuses 4 (kein Gassensor) in die Schraubenmutter. Das Metallgehäuse 4 und die damit verbundene Schraubenmutter wurden danach während 100 Stunden bei 500°C oder 700°C in einem elektrischen Ofen erhitzt. Das zusammengesetzte Produkt wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, und das Metallgehäuse 4 wurde von der Schraubenmutter gelöst. Das Metallgehäuse 4 wurde in Hälften zerteilt, und ein Querschnitt des Gewindeabschnitts 41 wurde einer Komponentenvermessung mit EDS (energiedispersive Röntgen-Spektroskopie) unterzogen. Bei den Komponentenvermessungen wurde eine Schichtdicke, in der Sauerstoff nachgewiesen wurde, als eine Oxidfilmschichtdicke angenommen. Eine Bewertung einer Oxidfilmschichtdicke von 20 μm oder darüber wurde mit X bewertet, und eine Oxidfilmschichtdicke von weniger als 20 μm wurde mit O bewertet. Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 2 gezeigt.

TABELLE 2

Von den Antifressmitteln der Testbeispiele 1 bis 33 der vorliegenden Erfindung, die mindestens eine Komponente aus Bismut und Bismutoxid als das erste feste Gleitmittel; Graphit, Molybdändisulfid oder Bornitrid als das zweite feste Gleitmittel; ein Mineralöl als das Gleitmittelbasisöl, ein Schmierfett, erhalten durch Andicken des Mineralöls mit Calciumsulfonatkomplexseife als ein Verdickungsmittel, oder Bisphenol F-Epoxyharz; und mindestens eine Komponente aus Kupferoxid, Thalliumoxid, Iridiumoxid, Osmiumoxid, Rhodiumoxid und Rutheniumoxid verwenden, zeigte Testbeispiel 1 mit einer sehr hohen Graphitmenge von d = 82,4 eine geringe Antifresswirkung. Bei Testbeispiel 15, bei dem die Bismutmenge den sehr hohen Wert von a = 92,5 hatte, wurde die Antifresswirkung ebenfalls als gering befunden. Bei Testbeispiel 2 betrug das Verhältnis von Graphit zu Bismut a/d = 0,3, und die Antifresswirkung war etwas gering. Bei Testbeispiel 14 betrug das Verhältnis von Graphit zu Bismut a/d = 9, und die Antifresswirkung war etwas gering. Bei Testbeispiel 16 betrug die Kupferoxidmenge e gleich 9,4, und die Korrosionsbeständigkeit war gering. Bei Testbeispiel 23 betrug die Kupferoxidmenge e gleich 109, und die Korrosionsbeständigkeit war gering. Bei Testbeispiel 24 betrug die Gleitmittelbasisölmenge b 80, und die Verarbeitbarkeit war gering. Bei Testbeispiel 28 betrug die Gleitmittelbasisölmenge b 462, und die Korrosionsbeständigkeit war gering. Bei Testbeispiel 29 betrug die Menge c des organischen Harzes 80, und die Verarbeitbarkeit war gering. Bei Testbeispiel 33 betrug die Menge c des organischen Harzes 462, und die Korrosionsbeständigkeit war gering.

Wenn der Gewindeabschnitt des Gassensors 1 analysiert wurde, wurde festgestellt, dass die Bismutkomponente im Wesentlichen auf der gesamten äußeren Oberfläche davon vorhanden war. Bevor der Gewindeabschnitt des Gassensors 1 und die Schraubenmutter aneinander befestigt wurden, bedeckte das Antifressmittel gleichförmig die äußere Oberfläche des Gewindeabschnitts 41. Als der Gewindeabschnitt in die Schraubenmutter eingesetzt wurde, wurde die Verteilung des Antifressmittels, das die äußere Oberfläche des Gewindeabschnitts 41 bedeckte, ungleichförmig. Das bedeutet, dass relativ große Mengen des Antifressmittels an der Oberseite der Schraubengänge und am Boden der Rillen des Gewindeabschnitts 41 vorhanden waren, während in der Mitte zwischen der Oberseite der Schraubengänge und dem Boden der Rillen des Gewindeabschnitts 41 wenig oder gar kein Antifressmittel vorhanden war. Nach Erwärmung auf eine Temperatur von 270°C oder darüber, d.h. 700°C, schmilzt das Bismut in dem Antifressmittel und verteilt sich über die gesamte Grenzfläche zwischen dem Gewindeabschnitt 41 und der Schraubenmutter, einschließlich der Mitte zwischen der Oberseite der Schraubengänge und dem Boden der Rillen des Gewindeabschnitts 41. Infolgedessen gibt es keine Fläche, bei welcher der Gewindeabschnitt 41 und die Schraubenmutter in direktem Kontakt stehen, wodurch ein Festfressen zwischen dem Gewindeabschnitt 41 und der Schraubenmutter verhindert wird, wenn eine Oberfläche gegen die andere gleitet. Der Ausdruck "die Bismutkomponente des Antifressmittels bleibt auf einem zentralen Abschnitt der äußeren Oberfläche des Einsetzteils", wie hierin verwendet, bedeutet, dass wenn der zentrale Oberflächenabschnitt der äußeren Oberfläche (in diesem Fall der zentrale Abschnitt der Oberfläche zwischen Schraubengang und Rille) einer EDS-Analyse unterzogen wird, ein Bismut-Peak beobachtet wird, und daher nachgewiesen wird, dass die Bismutkomponente vorhanden ist.

Diese Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung JP 2005-341440 , eingereicht am 28. November 2005, und der japanischen Patentanmeldung JP 2006-259640, eingereicht am 25. September 2006, deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird, genauso als ob detailliert angegeben.

Claims

Antifressmittel, umfassend: ein erstes festes Gleitmittel, enthaltend mindestens eine Komponente aus Bismut und einer Bismutverbindung, und ein zweites festes Gleitmittel, enthaltend mindestens eine Komponente aus Graphit, Molybdändisulfid und Bornitrid, wobei das Antifressmittel 20 Gew.-% ≤ a ≤ 90 Gew.-% und 10 Gew.-% ≤ d ≤ 80 Gew.-% erfüllt, wobei eine Summe der Mengen des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels in dem Antifressmittel als 100 Gew.-% festgelegt ist, und a die Menge des ersten festen Gleitmittels darstellt und d die Menge des zweiten festen Gleitmittels darstellt.
Antifressmittel nach Anspruch 1, wobei die Mengen des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels 0,8 ≤ a/d ≤ 8 erfüllen.
Antifressmittel nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste feste Gleitmittel Bismut oder eine Bismutverbindung ist, das Antifressmittel weiterhin ein Antioxidans, umfassend mindestens eine Komponente aus Kupferoxid, Thalliumoxid, Iridiumoxid, Osmiumoxid, Rhodiumoxid und Rutheniumoxid umfasst, und wenn eine Summe der Mengen des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels als 100 Gewichtsteile festgelegt ist, eine Menge e des Antioxidans 10 Gewichtsteile ≤ e ≤ 100 Gewichtsteile erfüllt.
Antifressmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend ein Gleitmittelbasisöl, oder weiterhin umfassend ein Gleitmittelbasisöl und ein Verdickungsmittel, wobei, wenn eine Summe der Mengen des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels als 100 Gewichtsteile festgelegt ist, eine Summe b der Mengen des Gleitmittelbasisöls und des gegebenenfalls vorhandenen Verdickungsmittels 90 Gewichtsteile ≤ b ≤ 400 Gewichtsteile erfüllt.
Antifressmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend ein organisches Harz, wobei, wenn eine Summe der Mengen des ersten festen Gleitmittels und des zweiten festen Gleitmittels als 100 Gewichtsteile festgelegt ist und eine Menge des organischen Harzes c ist, die Beziehung 90 Gewichtsteile ≤ c ≤ 400 Gewichtsteile erfüllt ist.
Sensor, umfassend ein Bestimmungselement (2), um einen Zustand eines zu messenden Gases zu bestimmen, und ein Metallgehäuse (4), welches das Bestimmungselement (2) hält, wobei das Metallgehäuse (4) ein Einsetzteil (41) umfasst, um das Bestimmungselement (2) in ein Abgasrohr einzusetzen, wenn das Bestimmungselement (2) einem zu messenden Gas ausgesetzt wird, wobei das Antifressmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auf einer äußeren Oberfläche des Einsetzteils (41) vorhanden ist.
Anordnung, umfassend einen Sensor (1), der ein Bestimmungselement (2), das den Zustand eines zu messenden Gases bestimmt, und ein Metallgehäuse (4), welches das Bestimmungselement (2) hält, umfasst, und ein Abgasrohr, das ein auf dem Metallgehäuse (4) gebildetes Einsetzteil (41) aufnimmt, um das Bestimmungselement (2) einem zu messenden Gas auszusetzen, wobei das Antifressmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zwischen einer äußeren Oberfläche des Einsetzteils (41) des Metallgehäuses (4) und einer Oberfläche des Abgasrohrs, die das Einsetzteil (41) aufnimmt, wenn der Sensor (1) und das Abgasrohr zusammengesetzt sind, vorhanden ist, und wobei eine Bismutkomponente des Antifressmittels nach Erwärmung des Einsetzteils (41) auf eine Temperatur von nicht weniger als 270°C auf einem zentralen Abschnitt der äußeren Oberfläche des Einsetzteils (41) bleibt.