DE102015206995A1 - Method for determining the adhesion of layers of a ceramic sensor element for detecting at least one property of a sample gas in a sample gas space - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung der Haftfestigkeit von Schichten eines keramischen Sensorelements (10) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst Einbringen eines keramischen Sensorelements (10) mit einem Schichtaufbau (12) aus mehreren Schichten in ein erstes Tauchbad (40) mit einer ersten protischen Lösung (42), Einbringen des beschichteten keramischen Sensorelements (10) in ein zweites Tauchbad (44) mit einer zweiten protischen Lösung (46), wobei die erste protische Lösung und die zweite protische Lösung (46) derart ausgewählt sind, dass eine Fällungsreaktion stattfindet, bei der ein Salz zwischen den Schichten und/oder innerhalb des keramischen Sensorelements (10) ausfällt, thermische Behandlung des Sensorelements (10) und Überprüfen des Sensorelements (10) auf Beschädigungen der Schichten.A method is proposed for determining the adhesion of layers of a ceramic sensor element (10) for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space, in particular for detecting a proportion of a gas component in the measurement gas or a temperature of the measurement gas. The method comprises introducing a ceramic sensor element (10) having a layer structure (12) of a plurality of layers into a first dip bath (40) with a first protic solution (42), introducing the coated ceramic sensor element (10) into a second dip bath (44). with a second protic solution (46), wherein the first protic solution and the second protic solution (46) are selected such that a precipitation reaction takes place in which a salt precipitates between the layers and / or within the ceramic sensor element (10), thermal treatment of the sensor element (10) and checking the sensor element (10) for damage to the layers.

Description

Stand der Technik State of the art

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Sensoren und Verfahren zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum bekannt. Dabei kann es sich grundsätzlich um beliebige physikalische und/oder chemische Eigenschaften des Messgases handeln, wobei eine oder mehrere Eigenschaften erfasst werden können. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente des Messgases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Messgasteil. Der Sauerstoffanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Messgases erfassbar, wie beispielsweise die Temperatur. A large number of sensors and methods for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space are known from the prior art. In principle, these can be any physical and / or chemical properties of the measurement gas, one or more properties being able to be detected. The invention will be described below in particular with reference to a qualitative and / or quantitative detection of a proportion of a gas component of the measurement gas, in particular with reference to a detection of an oxygen content in the measurement gas part. The oxygen content can be detected, for example, in the form of a partial pressure and / or in the form of a percentage. Alternatively or additionally, however, other properties of the measuring gas are detectable, such as the temperature.

Aus dem Stand der Technik sind insbesondere keramische Sensoren bekannt, welche auf der Verwendung von Sensorelementen mit elektrolytischen Eigenschaften bestimmter Festkörper basieren, also auf Ionen leitenden Eigenschaften dieser Festkörper. Insbesondere kann es sich bei diesen Festkörpern um keramische Festelektrolyte handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid (ZrO2), insbesondere yttriumstabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und scandiumdotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ), die geringe Zusätze an Aluminiumoxid (Al2O3) und/oder Siliziumoxid (SiO2) enthalten können. In particular ceramic sensors are known from the prior art which are based on the use of sensor elements with electrolytic properties of certain solids, that is, on ion-conducting properties of these solids. In particular, these solids may be ceramic solid electrolytes, such as zirconia (ZrO 2 ), in particular yttrium stabilized zirconia (YSZ) and scandium doped zirconia (ScSZ), the minor additions of alumina (Al 2 O 3 ) and / or silica (SiO 2 ) 2 ).

Beispielsweise können derartige Sensoren als so genannte Lambdasonden ausgestaltet sein, wie sie beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, S. 160–165 , bekannt sind. Mit Breitband-Lambdasonden, insbesondere mit planaren Breitband-Lambdasonden, kann beispielsweise die Sauerstoffkonzentration im Abgas in einem großen Bereich bestimmt und damit auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Brennraum geschlossen werden. Die Luftzahl λ beschreibt dieses Luft-Kraftstoff-Verhältnis. For example, such sensors can be configured as so-called lambda probes, as they are made, for example Konrad Reif (ed.): Sensors in the motor vehicle, 1st edition 2010, pp. 160-165 , are known. With broadband lambda probes, in particular with planar broadband lambda probes, it is possible, for example, to determine the oxygen concentration in the exhaust gas over a large range and thus to deduce the air-fuel ratio in the combustion chamber. The air ratio λ describes this air-fuel ratio.

Derartige Sensorelemente sind üblicherweise aus einem gesinterten keramischen Körper hergestellt, der aus mindestens zwei Schichten unterschiedlicher keramischer und/oder metallischer Materialien aufgebaut ist. Derartige Sensorelemente sind hydrothermalen und/oder thermomechanischen Belastungen ausgesetzt. So sind Sensorelemente für Abgassonden, die aus beschichteten und laminierten keramischen Folien aufgebaut werden, bekannt. Der gesinterte Verbund muss in der Fahrzeuganwendung hohen Temperaturwechseln, aggressiven Abgasbestandteilen und hydrothermaler Belastung standhalten. Such sensor elements are usually made of a sintered ceramic body, which is composed of at least two layers of different ceramic and / or metallic materials. Such sensor elements are exposed to hydrothermal and / or thermomechanical loads. Thus, sensor elements for exhaust gas probes, which are constructed of coated and laminated ceramic films known. The sintered composite must be able to withstand high temperature changes, aggressive exhaust gas constituents and hydrothermal load in the vehicle application.

Aus dem Stand der Technik sind zu diesem Zweck Robustheitsprüfungen von Sensorelementen für Abgassonden bekannt. Diese Verfahren werden sowohl als fertigungsbegleitende Auswahlprüfung, d. h. zerstörende, chargenbegleitende Tests, als auch als Entwicklungstool zur Produktabsicherung, d. h. als Teil einer Testsequenz zum Vergleich der Robustheit verschiedener Designs, eingesetzt. Insbesondere sind mechanische Biegebruchprüfungen, wie beispielsweise 3-Punkt- oder 4-Punkt-Biegebruch, Heizelementtestverfahren, wie beispielsweise externes und internes schnelles Aufheizen, Thermoschockprüfungen, wie beispielsweise Wassertropfentests, und Medienlagerungstests, wie sie beispielsweise in der DE 197 11 378 A1 beschrieben sind, eingesetzt. For this purpose, robustness tests of sensor elements for exhaust gas probes are known from the prior art. These methods are used both as a production-accompanying selection test, ie destructive, batch-accompanying tests, and as a product safety development tool, ie as part of a test sequence for comparing the robustness of different designs. In particular, mechanical bending fracture tests, such as 3-point or 4-point bending, heating element testing, such as external and internal rapid heating, thermal shock tests, such as water drop tests, and media storage tests, such as those described in U.S. Pat DE 197 11 378 A1 are used.

Trotz der Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Robustheitsprüfungen beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial. So können die genannten Verfahren die im realen Fahrzeug vorliegenden Belastungen nicht oder nur unzureichend nachbilden. Despite the advantages of the robustness tests known from the prior art, these still contain room for improvement. Thus, the methods mentioned can not or only insufficiently replicate the loads present in the real vehicle.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Es wird daher ein Verfahren zur Bestimmung der Haftfestigkeit von Schichten eines keramischen Sensorelements zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum vorgeschlagen, welches bekannte Verfahren weiterentwickelt, das insbesondere die durch Belastung von Sensorelementen für Abgassonden in realen Fahrzeugapplikationen auftretenden Schäden oder Fehlerbilder nachbildet und einfach im Labor durchzuführen ist. Therefore, a method is proposed for determining the adhesion of layers of a ceramic sensor element for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space, which further develops known methods that simulate in particular the damage or defect images occurring due to the load of sensor elements for exhaust probes in real vehicle applications in the laboratory.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung der Haftfestigkeit von Schichten eines keramischen Sensorelements zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, umfasst das Einbringen eines keramischen Sensorelements mit einem Schichtaufbau aus mehreren Schichten in ein erstes Tauchbad mit einer ersten protischen Lösung sowie das Einbringen des beschichteten keramischen Sensorelements in ein zweites Tauchbad mit einer zweiten protischen Lösung, wobei die erste protische Lösung und die zweite protische Lösung derart ausgewählt sind, dass eine Fällungsreaktion stattfindet, bei der ein Salz zwischen den Schichten und/oder innerhalb des keramischen Sensorelements ausfällt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst weiterhin eine thermische Behandlung des Sensorelements und das Überprüfen des Sensorelements auf Beschädigungen der Schichten. A method according to the invention for determining the adhesive strength of layers of a ceramic sensor element for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space, in particular for detecting a proportion of a gas component in the measurement gas or a temperature of the measurement gas, comprises introducing a ceramic sensor element having a layer structure of a plurality Layers in a first dip with a first protic solution and the introduction of the coated ceramic sensor element in a second immersion bath with a second protic solution, wherein the first protic solution and the second protic solution are selected such that a precipitation reaction takes place in which a salt precipitates between the layers and / or within the ceramic sensor element. The inventive method further comprises a thermal treatment of the sensor element and the checking of the sensor element for damage to the layers.

Die erste protische Lösung und/oder die zweite protische Lösung kann eine wässrige Lösung oder eine alkoholische Lösung sein. Die erste protische Lösung kann eine wässrige Lösung sein, die mindestens eine Art von Metallion aufweist, und die zweite protische Lösung kann eine Mineralsäure sein. Die Temperatur während der thermischen Behandlung kann von 400 °C bis 1200 °C reichen. Die thermische Behandlung kann ein Aufheizen des Sensorelements mit einem Temperaturgradienten von mindestens 50 K/s umfassen. Eine Verweildauer des Sensorelements in dem ersten Tauchbad und/oder dem zweiten Tauchbad kann dabei mindestens 1 Stunde betragen. Das Sensorelement kann zwischen dem Einbringen in das erste Tauchbad und dem Einbringen in das zweite Tauchbad getrocknet werden. Das Sensorelement kann eine offene Porosität von 1 Vol.-% bis 30 Vol.-% und bevorzugt von 2 Vol.-% bis 18 Vol.-% aufweisen. Das Sensorelement kann eine Länge aufweisen, wobei das Sensorelement in das erste Tauchbad und/oder das zweite Tauchbad mit einer Abmessung von 25 % bis 50% der Länge eingebracht wird. Das Überprüfen des Sensorelements auf Beschädigungen der Schichten kann eine Überprüfung auf Art, Lage und Größe von Ablösungen der Schichten umfassen. The first protic solution and / or the second protic solution may be an aqueous solution or an alcoholic solution. The first protic solution may be an aqueous solution having at least one kind of metal ion, and the second protic solution may be a mineral acid. The temperature during the thermal treatment may range from 400 ° C to 1200 ° C. The thermal treatment may include heating the sensor element with a temperature gradient of at least 50 K / s. A residence time of the sensor element in the first immersion bath and / or the second immersion bath can be at least 1 hour. The sensor element can be dried between the introduction into the first immersion bath and the introduction into the second immersion bath. The sensor element may have an open porosity of 1% by volume to 30% by volume, and preferably from 2% by volume to 18% by volume. The sensor element may have a length, wherein the sensor element is introduced into the first immersion bath and / or the second immersion bath with a dimension of 25% to 50% of the length. Checking the sensor element for damage to the layers may include checking for the nature, location and size of delamination of the layers.

Unter einem keramischen Sensorelement ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Sensorelement auf Basis eines keramischen Festelektrolyten zu verstehen, das mindestens ein Funktionselement aufweist. In the context of the present invention, a ceramic sensor element is to be understood as a sensor element based on a ceramic solid electrolyte which has at least one functional element.

Unter einem Funktionselement ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Element zu verstehen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Elektrode, Heizelement, Leiterbahn, Gaszutrittsloch, Durchkontaktierung. In the context of the present invention, a functional element is to be understood as meaning an element which is selected from the group consisting of: electrode, heating element, conductor track, gas inlet hole, plated-through hole.

Unter einem Festelektrolyten ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Körper oder Gegenstand mit elektrolytischen Eigenschaften, also mit Ionen leitenden Eigenschaften, zu verstehen. Insbesondere kann es sich um einen keramischen Festelektrolyten handeln. Dies umfasst auch das Rohmaterial eines Festelektrolyten und daher die Ausbildung als so genannter Grünling oder Braunling, der erst nach einem Sintern zu einem Festelektrolyten wird. Insbesondere kann der Festelektrolyt als Festelektrolytschicht oder aus mehreren Festelektrolytschichten ausgebildet sein. Unter einer Schicht ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine einheitliche Masse in flächenhafter Ausdehnung mit einer gewissen Höhe zu verstehen, die über, unter oder zwischen anderen Elementen liegt. In the context of the present invention, a solid electrolyte is to be understood as meaning a body or article having electrolytic properties, that is to say having ion-conducting properties. In particular, it may be a ceramic solid electrolyte. This also includes the raw material of a solid electrolyte and therefore the formation as a so-called green or brownling, which only becomes a solid electrolyte after sintering. In particular, the solid electrolyte may be formed as a solid electrolyte layer or of a plurality of solid electrolyte layers. In the context of the present invention, a layer is to be understood as a uniform mass in areal extent with a certain height that lies above, below or between other elements.

Unter einer Elektrode ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein ein Element zu verstehen, welches in der Lage ist, den Festelektrolyten derart zu kontaktieren, dass durch den Festelektrolyten und die Elektrode ein Strom aufrechterhalten werden kann. Dementsprechend kann die Elektrode ein Element umfassen, an welchem die Ionen in den Festelektrolyten eingebaut und/oder aus dem Festelektrolyten ausgebaut werden können. Typischerweise umfassen die Elektroden eine Edelmetallelektrode, welche beispielsweise als Metall-Keramik-Elektrode auf dem Festelektrolyten aufgebracht sein kann oder auf andere Weise mit dem Festelektrolyten in Verbindung stehen kann. Typische Elektrodenmaterialien sind Platincermet-Elektroden. Auch andere Edelmetalle, wie beispielsweise Gold oder Palladium, sind jedoch grundsätzlich einsetzbar. An electrode in the context of the present invention is generally understood to mean an element which is capable of contacting the solid electrolyte in such a way that a current can be maintained by the solid electrolyte and the electrode. Accordingly, the electrode may comprise an element to which the ions can be incorporated in the solid electrolyte and / or removed from the solid electrolyte. Typically, the electrodes comprise a noble metal electrode which may, for example, be deposited on the solid electrolyte as a metal-ceramic electrode or otherwise be in communication with the solid electrolyte. Typical electrode materials are platinum-mesh electrodes. However, other precious metals, such as gold or palladium, are in principle applicable.

Unter einem Heizelement ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Element zu verstehen, das zum Erwärmen des Festelektrolyten und der Elektroden auf mindestens ihre Funktionstemperatur und vorzugsweise auf ihre Betriebstemperatur dient. Die Funktionstemperatur ist diejenige Temperatur, ab der der Festelektrolyt für Ionen leitend wird und die ungefähr 350 °C beträgt. Davon ist die Betriebstemperatur zu unterscheiden, die diejenige Temperatur ist, bei der das Sensorelement üblicherweise betrieben wird und die höher ist als die Funktionstemperatur. Die Betriebstemperatur kann beispielsweise von 700 °C bis 950 °C sein. Das Heizelement kann einen Heizbereich und mindestens eine Zuleitungsbahn umfassen. Unter einem Heizbereich ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Bereich des Heizelements zu verstehen, der in dem Schichtaufbau entlang einer zu der Oberfläche des Sensorelements senkrechten Richtung mit einer Elektrode überlappt. Üblicherweise erwärmt sich der Heizbereich während des Betriebs stärker als die Zuleitungsbahn, so dass diese unterscheidbar sind. Die unterschiedliche Erwärmung kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Heizbereich einen höheren elektrischen Widerstand aufweist als die Zuleitungsbahn. Der Heizbereich und/oder die Zuleitung sind beispielsweise als elektrische Widerstandsbahn ausgebildet und erwärmen sich durch Anlegen einer elektrischen Spannung. Das Heizelement kann beispielsweise aus einem Platincermet hergestellt sein. In the context of the present invention, a heating element is to be understood as meaning an element which serves for heating the solid electrolyte and the electrodes to at least their functional temperature and preferably to their operating temperature. The functional temperature is the temperature at which the solid electrolyte becomes conductive to ions and which is approximately 350 ° C. Of this, the operating temperature is to be distinguished, which is the temperature at which the sensor element is usually operated and which is higher than the operating temperature. The operating temperature may be, for example, from 700 ° C to 950 ° C. The heating element may comprise a heating area and at least one feed track. In the context of the present invention, a heating region is to be understood as the region of the heating element which overlaps in the layer structure along an axis perpendicular to the surface of the sensor element with an electrode. Usually, during operation, the heating area heats up more than the supply track, so that they are distinguishable. The different heating can for example be realized in that the heating area has a higher electrical resistance than the supply track. The heating area and / or the supply line are formed for example as an electrical resistance path and Heat up by applying an electrical voltage. The heating element may for example be made of a platinum mesh.

Unter einer Schicht ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine einheitliche Masse in flächenhafter Ausdehnung mit einer gewissen Höhe zu verstehen, die über, unter oder zwischen anderen Elementen liegt. Entsprechend ist unter einem Schichtaufbau im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Aufbau aus mindestens zwei übereinander oder untereinander angeordneten Schichten zu verstehen. In the context of the present invention, a layer is to be understood as a uniform mass in areal extent with a certain height that lies above, below or between other elements. Accordingly, a layer structure in the context of the present invention is to be understood to mean a construction of at least two layers arranged one above the other or one above the other.

Unter einer protischen Lösung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Lösung zu verstehen, in der Moleküle vorliegen, die über eine funktionelle Gruppe verfügen, aus der Wasserstoffatome als Protonen abgespalten bzw. dissoziiert werden können. In the context of the present invention, a protic solution is to be understood as meaning a solution in which molecules are present which have a functional group from which hydrogen atoms can be split off or dissociated as protons.

Unter einer Fällungsreaktion ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine chemische Reaktion zu verstehen, bei der die Reaktanten im Lösungsmittel gelöst vorliegen und mindestens ein Produkt der Reaktion in diesem Lösungsmittel unlöslich oder schwerlöslich ist oder die Lösung durch Abkühlen übersättigt wird. Das Produkt mit schlechter Löslichkeit fällt aus. Die Ausfällung wird allgemein Niederschlag genannt. In the context of the present invention, a precipitation reaction is to be understood as meaning a chemical reaction in which the reactants are present dissolved in the solvent and at least one product of the reaction is insoluble or sparingly soluble in this solvent or the solution is supersaturated by cooling. The product with poor solubility fails. Precipitation is commonly called precipitation.

Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist die Kombination von mindestens drei hintereinander folgenden Belastungsmodi. Dabei wird das Sensorelement bzw. dessen keramischer Schichtaufbau in bestimmter Abfolge chemischen und thermischen Belastungen ausgesetzt, mit dem Ziel, eine Schwächung des keramischen Gefüges durch In-situ-Reaktionen bzw. durch Verschließen offenporöser Schichten durch eine Festkörper- bzw. Kristallisationsbildung und Ablösen bzw. Absprengen von Schwachstellen durch nachfolgendem Druckaufbau, wie beispielsweise durch Verdampfung eingelagerter Fluide, zu erzielen. A basic idea of the present invention is the combination of at least three consecutive loading modes. In this case, the sensor element or its ceramic layer structure is exposed in a certain sequence chemical and thermal stresses, with the aim of weakening the ceramic structure by in situ reactions or by closing open porous layers by a solid or crystallization formation and detachment or Breaking weak points by subsequent pressure build-up, such as by evaporation of stored fluids to achieve.

Das Prüfverfahren umfasst drei sequentiell durchgeführte Einzelschritte, wobei zur Verschärfung des Tests die Sequenzen auch mehrfach hintereinander durchlaufen werden können. Die ersten beiden Schritte beinhalten die Auslagerung des Keramikkörpers, d. h. des Sensorelementes, in zwei verschiedenen protischen Lösungen, die wässrig oder alkoholisch sein können, mit Zwischentrocknung. The test method comprises three sequentially performed individual steps, whereby the sequences can also be run through several times in succession in order to tighten the test. The first two steps involve the removal of the ceramic body, d. H. of the sensor element, in two different protic solutions, which may be aqueous or alcoholic, with intermediate drying.

Dabei kommt es zu einer In-situ-Fällung eines unlöslichen bzw. schwerlöslichen Salzes zwischen den Keramikschichten und/oder innerhalb der Poren des zu prüfenden Keramikverbundes. Für die Schädigungen des Schichtverbundes sind zwei Erklärungen denkbar. Zum einen entsteht durch die Fällung zusätzliches kristallines Material im Schichtverbund, das bei hoher Temperaturbelastung, also bei der thermischen Behandlung des Sensorelements, zu Druckspitzen führt, die den Prüfling schädigen, was bei einer Schlechtprüfung zu Absprengungen führt, die bei einer Gutprüfung nicht erfolgen. Des Weiteren kann angenommen werden, dass sich durch die Fällung am außenliegenden Schichtrand offenporöser Systeme ein Verschluss bildet, der einen nachfolgenden Wasseraustrag beim Heizen des Prüflings verhindert und es somit zu einem schlagartigen Verdampfen von Feuchtigkeit kommt. Dieser In-Situ-Materialaufbau wird durch die Auslagerung des Prüflings in zwei Lösungen, die miteinander zu einem festen Niederschlag reagieren, bewirkt. This results in an in situ precipitation of an insoluble or poorly soluble salt between the ceramic layers and / or within the pores of the ceramic composite to be tested. Two explanations are conceivable for the damage of the composite layer. On the one hand, precipitation produces additional crystalline material in the layer composite, which leads to pressure peaks at high temperature load, that is to say in the thermal treatment of the sensor element, which damage the test specimen, which leads to spalling during a poor test, which does not occur during a good test. Furthermore, it can be assumed that precipitation on the outer layer edge of open-porous systems forms a closure which prevents a subsequent discharge of water when heating the test specimen and thus results in a sudden evaporation of moisture. This in situ material build-up is effected by the outsourcing of the test specimen in two solutions which react with each other to form a solid precipitate.

Die erste Auslagerungslösung ist bevorzugt eine wässrige Lösung eines Metallions in hoher Konzentration, die eine Fällungsreaktion bewirkt. Vorteilhafterweise wird bei diesem Schritt ein Salz mit kleinem Löslichkeitsprodukt und großem Wärmeausdehnungskoeffizienten insitu in den Poren eingelagert. The first aging solution is preferably an aqueous solution of a metal ion in a high concentration, which causes a precipitation reaction. Advantageously, a salt with a small solubility product and a large thermal expansion coefficient is incorporated in situ in the pores in this step.

Die zweite Auslagerungslösung ist bevorzugt eine starke Mineralsäure, die eine Schwächung im Keramikgefüge und eine Einlagerung der Anionen in der porösen Keramikstruktur bewirkt und damit bereits den Prüfling für die Fällungsreaktion im zweiten Tauchbad aufbereitet. Besonders geeignete Fällungssysteme sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt. Metallion Anion/ Säurerest Fällungsprodukt /Salz Löslichkeitsprodukt bei 25°C [mol2/l2] Wärmeausdehnun gskoeffizient bei 25°C [K–1] Ca2+ SO4 2– CaSO4 2,0–10–5 < 1,0–10–5 Ba2+ SO4 2– BaSO4 1,0–10–9 1,0–10–5 Pb2+ SO4 2– PbSO4 1,0–10–8 < 1,0–10–5 Ag+ Cl– AgCl (NaCl-Struktur) 2,0–10–10 3,0–10–5 Ag+ Br– 5,0–10–13 3,5–10–5 The second removal solution is preferably a strong mineral acid which causes a weakening in the ceramic structure and an incorporation of the anions in the porous ceramic structure and thus already prepares the test sample for the precipitation reaction in the second immersion bath. Particularly suitable precipitation systems are listed in the table below. metal ion Anion / acid radical Precipitated product / salt Solubility product at 25 ° C [mol 2 / l 2 ] Thermal expansion coefficient at 25 ° C [K -1 ] Ca 2+ SO 4 2- CaSO 4 2,0-10 -5 <1.0-10 -5 Ba 2+ SO 4 2- BaSO 4 1.0-10 -9 1.0-10 -5 Pb 2+ SO 4 2- PbSO 4 1.0-10 -8 <1.0-10 -5 Ag + Cl - AgCl (NaCl structure) 2.0-10 -10 3.0-10 -5 Ag + Br - 5.0-10 -13 3.5-10 -5

Für das erfindungsgemäße Aufheizen wird eine heiße Platte verwendet, die sehr große Aufheizgradienten ermöglicht, d. h. Aufheiztemperaturen von mehr als 50 K/s. Alternativ, beispielsweise bei einem Sensorelement mit integrierter Heizung, ist auch eine interne Aufheizung möglich. For the heating according to the invention, a hot plate is used, which allows very large Aufheizgradienten, ie heating temperatures of more than 50 K / s. Alternatively, for example, in a sensor element with integrated heating, an internal heating is possible.

Als variierbare Parameter des Testaufbaus ergeben sich dann die Zusammensetzung der Lösung, die Salz- bzw. Säurekonzentration, sowie die Auslagerungsdauer und die Auslagerungstemperatur. The variable parameters of the test setup are then the composition of the solution, the salt or acid concentration, as well as the aging time and the aging temperature.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Further optional details and features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, which are shown schematically in the figures.

Es zeigen: Show it:

1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Sensorelements, 1 an exploded view of a sensor element according to the invention,

2 eine perspektivische Ansicht eines ersten Tauchbads, 2 a perspective view of a first dip,

3 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Tauchbads, 3 a perspective view of a second dip,

4 eine Draufsicht auf eine Heizplatte, 4 a top view of a heating plate,

5 eine perspektivische Darstellung einer Heizung zur Anwendung bei einem dritten Verfahrensschritt, 5 a perspective view of a heater for use in a third process step,

6 eine Draufsicht auf ein Sensorelement nach Abschluss des Verfahrens und 6 a plan view of a sensor element after completion of the method and

7 eine Draufsicht auf ein Sensorelement aus einer Fahrzeuganwendung. 7 a plan view of a sensor element from a vehicle application.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1 zeigt ein Sensorelement 10, das zum Nachweis von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften eines Messgases verwendet werden kann, wobei eine oder mehrere Eigenschaften erfasst werden können. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung einer Gaskomponente des Messgases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Stickstoffoxidanteils in dem Messgas. Der Stickstoffoxidanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Arten von Gaskomponenten erfassbar, wie beispielsweise Sauerstoff, Kohlenwasserstoffe und/oder Wasserstoff. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Messgases erfassbar. Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik einsetzbar, so dass es sich bei dem Messgasraum insbesondere um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine handeln kann und bei dem Messgas insbesondere um ein Abgas. 1 shows a sensor element 10 , which can be used to detect physical and / or chemical properties of a sample gas, wherein one or more properties can be detected. The invention will be described below in particular with reference to a qualitative and / or quantitative detection of a gas component of the measurement gas, in particular with reference to a detection of a nitrogen oxide content in the measurement gas. The nitrogen oxide fraction can be detected, for example, in the form of a partial pressure and / or in the form of a percentage. In principle, however, other types of gas components are detectable, such as oxygen, hydrocarbons and / or hydrogen. Alternatively or additionally, however, other properties of the measuring gas can also be detected. The invention can be used in particular in the field of motor vehicle technology, so that the measuring gas chamber can be, in particular, an exhaust gas tract of an internal combustion engine and, in the case of the measuring gas, in particular an exhaust gas.

Das Sensorelement 10 weist einen keramischen Schichtaufbau 12 aus mehreren Schichten auf, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Das Sensorelement 10 weist insbesondere eine erste Festelektrolytschicht 14 und eine zweite Festelektrolytschicht 16 auf. Die erste Festelektrolytschicht 14 und die zweite Festelektrolytschicht 16 sind porös ausgebildet, beispielsweise mit einer offen Porosität von 1 Vol.-% bis 30 Vol.-% und bevorzugt von 2 Vol.-% bis 18 Vol.-%, wie beispielsweise 10 Vol.-%. Das Sensorelement 10 weist weiterhin eine erste Elektrode 18 und eine zweite Elektrode 20 auf. Die erste Elektrode 18 und die zweite Elektrode 20 sind als Platin-Cermet-Elektroden ausgebildet. Mit anderen Worten sind die erste Elektrode 18 und die zweite Elektrode 20 aus Platin-Cermet hergestellt. Die erste Elektrode 18 ist auf einer Außenseite 22 der ersten Festelektrolytschicht 14 angeordnet. Die Außenseite 22 ist dem Messgasraum zugewandt. Die erste Elektrode 18 kann von einer porösen Schutzschicht 24 abgedeckt sein. The sensor element 10 has a ceramic layer structure 12 multi-layer, as described in more detail below. The sensor element 10 in particular has a first solid electrolyte layer 14 and a second solid electrolyte layer 16 on. The first solid electrolyte layer 14 and the second solid electrolyte layer 16 are porous, for example, with an open porosity of 1 vol .-% to 30 vol .-% and preferably from 2 vol .-% to 18 vol .-%, such as 10 vol .-%. The sensor element 10 also has a first electrode 18 and a second electrode 20 on. The first electrode 18 and the second electrode 20 are formed as platinum cermet electrodes. In other words, the first electrode 18 and the second electrode 20 made of platinum cermet. The first electrode 18 is on an outside 22 the first solid electrolyte layer 14 arranged. The outside 22 is facing the sample gas space. The first electrode 18 can of a porous protective layer 24 be covered.

Auf einer der Außenseite 22 gegenüberliegenden Innenseite 26 der ersten Festelektrolytschicht 14 ist ein Referenzgaskanal 28 ausgebildet. In dem Referenzgaskanal 28 ist die zweite Elektrode 20 angeordnet. Sowohl die erste Elektrode 18 als auch die zweite Elektrode 20 können mit einer Zuleitung 30 elektrisch verbunden sein, die als elektrische Leiterbahn ausgebildet sein kann. Die erste Elektrode 18 und die zweite Elektrode 20 sowie die dazwischen liegende erste Festelektrolytschicht 14 bilden eine elektrochemische Zelle 32 in Form einer Nernstzelle. On one of the outside 22 opposite inside 26 the first solid electrolyte layer 14 is a reference gas channel 28 educated. In the reference gas channel 28 is the second electrode 20 arranged. Both the first electrode 18 as well as the second electrode 20 can with a supply line 30 be electrically connected, which may be formed as an electrical conductor. The first electrode 18 and the second electrode 20 as well as the intervening first solid electrolyte layer 14 form an electrochemical cell 32 in the form of a Nernst cell.

Das Sensorelement 10 weist weiterhin ein Heizelement 34 auf, das zwischen zwei Isolationsschichten 36, die aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Aluminiumoxid, hergestellt sind, angeordnet ist. Das Heizelement 34 ist dabei so auf der zweiten Festelektrolytschicht 16 angeordnet, dass es der elektrochemischen Zelle 32 zugewandt ist, wobei eine der Isolationsschichten 36 der zweiten Elektrode 20 zugewandt ist und die andere der Isolationsschichten 36 mit der zweiten Festelektrolytschicht 36 zugewandt ist. The sensor element 10 also has a heating element 34 on, between two layers of insulation 36 which are made of an electrically insulating material, such as alumina, is arranged. The heating element 34 is doing so on the second solid electrolyte layer 16 arranged that it is the electrochemical cell 32 facing, wherein one of the insulating layers 36 the second electrode 20 facing and the other of the insulation layers 36 with the second solid electrolyte layer 36 is facing.

Außer der ersten Festelektrolytschicht 14 und der zweiten Festelektrolytschicht 16 sind die erste Elektrode 18, die zweite Elektrode 20, das Heizelement 34 und die Isolationsschichten 36 schichtförmig ausgebildet, so dass diese Schichten des Schichtaufbaus 12 bilden. Das Sensorelement 10 weist eine vorbestimmte Länge 38 auf. Die Länge 38 ist dabei eine Abmessung parallel zu einer Erstreckungsrichtung des Sensorelements 10. Except the first solid electrolyte layer 14 and the second solid electrolyte layer 16 are the first electrode 18 , the second electrode 20 , the heating element 34 and the insulation layers 36 layered, so that these layers of the layer structure 12 form. The sensor element 10 has a predetermined length 38 on. The length 38 is a dimension parallel to an extension direction of the sensor element 10 ,

Nachfolgend wird nun ein Verfahren zur Bestimmung der Haftfestigkeit der Schichten des Sensorelements 10 beschrieben. A method for determining the adhesive strength of the layers of the sensor element will now be described below 10 described.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Tauchbads 40 mit einer ersten protischen Lösung 42. Die erste protische Lösung 42 kann eine wässrige oder alkoholische Lösung sein. Die erste protische Lösung 42 kann insbesondere eine wässrige Lösung sein, die mindestens eine Art von Metallionen aufweist. Die erste protische Lösung 42 ist beispielsweise eine 0,5-molare Bariumnitratlösung. Alternativ zu der Bariumnitratlösung kann eine Magnesiumnitratlösung verwendet werden. Das Sensorelement 10 wird in das erste Tauchbad 40 eingebracht. Das Sensorelement 10 wird dabei in das erste Tauchbad 40 mit einer Abmessung von 25 % bis 50% der Länge 38 eingebracht, wie beispielsweise 33 %. Eine Verweildauer des Sensorelements 10 in dem ersten Tauchbad 40 ist mindestens eine Stunde. Beispielsweise wird das Sensorelement 10 für eine Dauer von 16 Stunden in das erste Tauchbad 40 eingebracht. In das erste Tauchbad 40 können auch gleichzeitig mehrere Sensorelemente 10 eingebracht werden. 2 shows a perspective view of a first dip 40 with a first protic solution 42 , The first protic solution 42 can be an aqueous or alcoholic solution. The first protic solution 42 In particular, it may be an aqueous solution containing at least one type of metal ion. The first protic solution 42 is, for example, a 0.5 molar barium nitrate solution. Alternatively to the barium nitrate solution, a magnesium nitrate solution may be used. The sensor element 10 gets into the first dip 40 brought in. The sensor element 10 gets into the first dip 40 with a dimension of 25% to 50% of the length 38 introduced, such as 33%. A residence time of the sensor element 10 in the first dip 40 is at least an hour. For example, the sensor element becomes 10 for a period of 16 hours in the first dip 40 brought in. In the first dip 40 can also simultaneously several sensor elements 10 be introduced.

3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Tauchbada 44 mit einer zweiten protischen Lösung 46. Die zweite protische Lösung 46 kann eine wässrige oder alkoholische Lösung sein. Die zweite protische Lösung 46 unterscheidet sich von der ersten protischen Lösung 42. Nachfolgend wird das Sensorelement 10 in das zweite Tauchbad 44 mit der zweiten protischen Lösung 46 eingebracht. Zwischen dem Einbringen des Sensorelements 10 in das erste Tauchbad 40 und das zweite Tauchbad 44 wird das Sensorelement 10 getrocknet. Beispielsweise wird das Sensorelement 10 mit einem sauberen Tuch abgetupft und bis zu 8 Stunden an Luft getrocknet. Die erste protische Lösung 42 und die zweite protische Lösung 46 sind dabei derart ausgewählt, dass eine Fällungsreaktion stattfindet, bei der ein Salz zwischen den Schichten und/oder innerhalb des keramischen Sensorelements 10 ausfällt, wie beispielsweise in den Poren der ersten Festelektrolytschicht 14 und der zweiten Festelektrolytschicht 16. Die zweite protische 46 Lösung kann insbesondere eine Mineralsäure sein. Die zweite protische Lösung 46 ist beispielsweise konzentrierte 95–97 %-ige Schwefelsäure. Das Sensorelement 10 wird dabei in das zweite Tauchbad 44 mit einer Abmessung von 25 % bis 50% der Länge 38 eingebracht, wie beispielsweise 33 %. Eine Verweildauer des Sensorelements 10 in dem zweiten Tauchbad 44 ist mindestens eine Stunde. Beispielsweise wird das Sensorelement 10 für eine Dauer von 16 Stunden in das zweite Tauchbad 44 eingebracht. Hierbei wird erfindungsgemäß in den Poren der der ersten Festelektrolytschicht 14 und der zweiten Festelektrolytschicht 16 schwerlösliches Bariumsulfat gebildet. In das zweite Tauchbad 44 können auch gleichzeitig mehrere Sensorelemente 10 eingebracht werden. 3 shows a perspective view of a second Tauchbada 44 with a second protic solution 46 , The second protic solution 46 can be an aqueous or alcoholic solution. The second protic solution 46 is different from the first protic solution 42 , The following is the sensor element 10 in the second dip 44 with the second protic solution 46 brought in. Between the introduction of the sensor element 10 in the first dip 40 and the second dip 44 becomes the sensor element 10 dried. For example, the sensor element becomes 10 dabbed with a clean cloth and dried in air for up to 8 hours. The first protic solution 42 and the second protic solution 46 are selected such that a precipitation reaction takes place in which a salt between the layers and / or within the ceramic sensor element 10 precipitates, such as in the pores of the first solid electrolyte layer 14 and the second solid electrolyte layer 16 , The second protic 46 Solution may in particular be a mineral acid. The second protic solution 46 is, for example, concentrated 95-97% sulfuric acid. The sensor element 10 is doing in the second dip 44 with a dimension of 25% to 50% of the length 38 introduced, such as 33%. A residence time of the sensor element 10 in the second dip 44 is at least an hour. For example, the sensor element becomes 10 for a period of 16 hours in the second dip 44 brought in. Here, according to the invention in the pores of the first solid electrolyte layer 14 and the second solid electrolyte layer 16 sparingly soluble barium sulfate formed. In the second dip 44 can also simultaneously several sensor elements 10 be introduced.

Es wird explizit betont, dass die Reihenfolge des Einbringens in das erste Tauchbad 40 und das zweite Tauchbad 44 nicht zwingend die oben beschrieben sein muss. So kann die erste protische Lösung 42 eine Mineralsäure sein und die zweite protische Lösung 46 kann eine wässrige Lösung sein, die mindestens eine Art von Metallionen aufweist. In jedem Fall werden die erste protische Lösung und die zweite protische Lösung so gewählt, dass das bei der Fällungsreaktion entstehende bzw. ausfallende Salz ein Sulfat, Sulfid, Chlorid und/oder Nitrat aufweist. Bevorzugt ist das Fällungsprodukt schwerlösliches BaSO4, PbSO4, oder CaSO4. It is explicitly emphasized that the order of introduction in the first dip 40 and the second dip 44 not necessarily the above must be described. That's the first protic solution 42 a mineral acid and the second protic solution 46 may be an aqueous solution having at least one type of metal ion. In any case, the first protic solution and the second protic solution are chosen such that the precipitate formed or precipitated salt comprises a sulfate, sulfide, chloride and / or nitrate. Preferably, the precipitate is sparingly soluble BaSO 4 , PbSO 4 , or CaSO 4 .

4 zeigt eine Draufsicht auf eine Heizplatte 48. Nach einer Entnahme des Sensorelements 10 aus dem zweiten Tauchbad 44 wird das Sensorelement 10 mit einem sauberen Tuch abgetupft und anschließend erfolgt eine thermische Behandlung des Sensorelements 10. Das Sensorelement 10 wird zum Beispiel für 1 Minute mit der zu prüfenden Seite auf die Heizplatte 48 gelegt. Die Temperatur während dieser thermischen Behandlung ist beispielsweise 600 °C. Die Heizplatte 48 wird dabei derart betrieben, dass ein Aufheizen des Sensorelements 10 mit einem Temperaturgradienten von mindestens 50 K/s erfolgt. Hierbei wird das Sensorelement 10 und dessen Keramik schlagartig thermisch beansprucht. 4 shows a plan view of a heating plate 48 , After removal of the sensor element 10 from the second dip 44 becomes the sensor element 10 dabbed with a clean cloth and then carried out a thermal treatment of the sensor element 10 , The sensor element 10 becomes, for example, for 1 minute with the side to be tested on the heating plate 48 placed. The temperature during this thermal treatment is for example 600 ° C. The heating plate 48 is operated in such a way that a heating of the sensor element 10 with a temperature gradient of at least 50 K / s. Here, the sensor element 10 and its ceramic suddenly thermally stressed.

5 zeigt eine Heizvorrichtung 50, wie sie alternativ zur Anwendung kommen kann. Die Heizvorrichtung 50 kann insbesondere bei Sensorelementen 10 mit integrierter Heizung erfolgen, so dass eine interne Aufheizung des Sensorelements 10 mit den oben genannten Parametern durchgeführt wird. Dabei wird das Sensorelement 10 in die Heizvorrichtung 50 eingebracht und das Heizelement 34 durch Anlegen einer elektrischen Spannung betrieben, so dass sich das Sensorelement 10 mit den oben genannten Parametern aufheizt. Nachfolgend erfolgt ein Überprüfen des Sensorelements 10 auf Beschädigungen der Schichten. Das Überprüfen des Sensorelements 10 auf Beschädigungen der Schichten umfasst eine Überprüfung auf Art, Lage und Größe von Ablösungen der Schichten, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Die Beschädigungen können sowohl Leiterbahnablösungen als auch Ablösungen der Deckschicht sein. Im Falle einer schlechten Haftfestigkeit werden sowohl die Schutzschicht 24 als auch die Zuleitungen 30 mindestens punktuell abgelöst, so dass die Funktion des Sensorelementes 10 nicht mehr gewährleistet ist. 5 shows a heater 50 how it can be used as an alternative. The heater 50 can in particular with sensor elements 10 with integrated heating, so that an internal Heating of the sensor element 10 is performed with the above parameters. In this case, the sensor element 10 in the heater 50 introduced and the heating element 34 operated by applying an electrical voltage, so that the sensor element 10 heats up with the above parameters. Subsequently, a check of the sensor element takes place 10 on damage of the layers. Checking the sensor element 10 Damage to the layers includes a check for the nature, location and size of delamination of the layers, as described in more detail below. The damage can be both trace delamination and detachment of the cover layer. In case of poor adhesion, both the protective layer 24 as well as the supply lines 30 detached at least at certain points, so that the function of the sensor element 10 is no longer guaranteed.

6 zeigt eine Draufsicht auf ein Sensorelement 10 nach Abschluss des oben beschriebenen Verfahrens. Bei fehlerhaften Sensorelementen 10 kann es zu einem Abplatzen oder Ablösungen kommen. 6 zeigt ein derartiges fehlerhaftes Sensorelement 10. Zu erkennen ist eine Abplatzung 52 der Keramik inklusive Zuleitung des Sensorelements 10. Die Abplatzung 52 kann beispielsweise H-förmig sein. 6 shows a plan view of a sensor element 10 after completion of the procedure described above. For defective sensor elements 10 it can lead to a chipping or detachment. 6 shows such a faulty sensor element 10 , To recognize is a chipping 52 the ceramic including supply of the sensor element 10 , The spalling 52 may for example be H-shaped.

7 zeigt eine Draufsicht auf ein beschädigtes Sensorelement 10 aus einer realen Fahrzeuganwendung. 7 zeigt eine ebenfalls H-förmige Abplatzung 52 auf der Oberfläche des keramischen Sensorelements 10. Dies zeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren mit realen Bedingungen in einem Kraftfahrzeug übereinstimmt bzw. diese hervorragend nachbildet. Entsprechend lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren im Voraus eine genaue Aussage darüber treffen, ob bei einer Fahrzeuganwendung des Sensorelements Beschädigungen auftreten werden oder nicht. 7 shows a plan view of a damaged sensor element 10 from a real vehicle application. 7 shows a likewise H-shaped chipping 52 on the surface of the ceramic sensor element 10 , This shows that the method according to the invention coincides with or perfectly simulates real conditions in a motor vehicle. Accordingly, with the method according to the invention, an accurate statement can be made in advance as to whether or not damage will occur in a vehicle application of the sensor element.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19711378 A1 [0005] DE 19711378 A1 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, S. 160–165 [0003] Konrad Reif (ed.): Sensors in the motor vehicle, 1st edition 2010, pp. 160-165 [0003]

Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung der Haftfestigkeit von Schichten eines keramischen Sensorelements (10) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, umfassend – Einbringen eines keramischen Sensorelements (10) mit einem Schichtaufbau (12) aus mehreren Schichten in ein erstes Tauchbad (40) mit einer ersten protischen Lösung (42), – Einbringen des beschichteten keramischen Sensorelements (10) in ein zweites Tauchbad (44) mit einer zweiten protischen Lösung (46), wobei die erste protische Lösung und die zweite protische Lösung (46) derart ausgewählt sind, dass eine Fällungsreaktion stattfindet, bei der ein Salz zwischen den Schichten und/oder innerhalb des keramischen Sensorelements (10) ausfällt, – thermische Behandlung des Sensorelements (10) und – Überprüfen des Sensorelements (10) auf Beschädigungen der Schichten. Method for determining the adhesion of layers of a ceramic sensor element ( 10 ) for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space, in particular for detecting a portion of a gas component in the measurement gas or a temperature of the measurement gas, comprising - introducing a ceramic sensor element ( 10 ) with a layer structure ( 12 ) of several layers in a first dip ( 40 ) with a first protic solution ( 42 ), - introducing the coated ceramic sensor element ( 10 ) in a second dip ( 44 ) with a second protic solution ( 46 ), the first protic solution and the second protic solution ( 46 ) are selected such that a precipitation reaction takes place in which a salt between the layers and / or within the ceramic sensor element ( 10 ) fails, - thermal treatment of the sensor element ( 10 ) and - checking the sensor element ( 10 ) on damages of the layers. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste protische Lösung (42) und/oder die zweite protische Lösung (46) eine wässrige Lösung oder eine alkoholische Lösung ist. Process according to the preceding claim, wherein the first protic solution ( 42 ) and / or the second protic solution ( 46 ) is an aqueous solution or an alcoholic solution. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste protische Lösung (42) eine wässrige Lösung ist, die mindestens eine Art von Metallion aufweist, und die zweite protische Lösung (46) eine Mineralsäure ist die zweite protische Lösung (46) eine wässrige Lösung ist, die mindestens eine Art von Metallion aufweist. Method according to one of the preceding claims, wherein the first protic solution ( 42 ) is an aqueous solution comprising at least one kind of metal ion, and the second protic solution ( 46 ) a mineral acid is the second protic solution ( 46 ) is an aqueous solution having at least one kind of metal ion. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das bei der Fällungsreaktion ausfallende Salz Sulfat, insbesondere BaSO4, PbSO4, CaSO4, Sulfid, Chlorid oder Nitrat aufweist. Method according to one of the preceding claims, wherein the precipitated in the precipitation reaction salt sulfate, in particular BaSO 4 , PbSO 4 , CaSO 4 , sulfide, chloride or nitrate. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur während der thermischen Behandlung von 400 °C bis 1200 °C ist.  A method according to any one of the preceding claims, wherein the temperature during the thermal treatment is from 400 ° C to 1200 ° C. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die thermische Behandlung ein Aufheizen des Sensorelements (10) mit einem Temperaturgradienten von mindestens 50 K/s umfasst. Method according to the preceding claim, wherein the thermal treatment comprises a heating of the sensor element ( 10 ) with a temperature gradient of at least 50 K / s. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Verweildauer des Sensorelements (10) in dem ersten Tauchbad (40) und/oder dem zweiten Tauchbad (44) mindestens 1 Stunde ist. Method according to one of the preceding claims, wherein a residence time of the sensor element ( 10 ) in the first dip ( 40 ) and / or the second dip ( 44 ) is at least 1 hour. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorelement (10) zwischen dem Einbringen in das erste Tauchbad (40) und dem Einbringen in das zweite Tauchbad (44) getrocknet wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the sensor element ( 10 ) between introduction into the first dip ( 40 ) and the introduction into the second immersion bath ( 44 ) is dried. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorelement (10) eine offene Porosität von 1 Vol.-% bis 30 Vol.-% und bevorzugt von 2 Vol.-% bis 18 Vol.-% aufweist. Method according to one of the preceding claims, wherein the sensor element ( 10 ) has an open porosity of 1% by volume to 30% by volume and preferably of 2% by volume to 18% by volume. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Überprüfen des Sensorelements (10) auf Beschädigungen der Schichten eine Überprüfung auf Art, Lage und Größe von Ablösungen der Schichten umfasst. Method according to one of the preceding claims, wherein the checking of the sensor element ( 10 ) for damage to the layers includes a check on the nature, location and size of delamination of the layers.
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