DE2554999A1 - Verfahren zum herstellen einer bindung zwischen metallen und festen elektrolytischen stoffen - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer bindung zwischen metallen und festen elektrolytischen stoffenInfo
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Description
f .
Bis cot Road Anv/altsnkte: 3637
Luton, Bedfordshire, England
Verfahren zum Herstellen einer Bindung zwischen Metallen und festen elektrolytischen Stoffen.
Zur Bestimmung des S^uerstoffgehaltes von Abgasen hat
man bereits Sonden vorgeschlagen, welche die Fähigkeit bestimmter keramischer Stoffe, beispielsweise Zlrkonoxid
(Zirconia) ausnutzen, bei !!rwärrnung auf hohe Temperaturen als feste Elektrolyten zu wirken, r.olche Stoffe
sind bei geringen Temperaturen Isolatoren, werden jedoch bei einer lirwSrmung auf hohe Temperaturen leitend. Diese
?igenschaftsä*nderung basiert auf der Anwesenheit
freier Sauerstoffplätze innerhalb des Kristallgitters. Wenn in dem Gas an der einen Seite des Stoffes der Druck
des Sauerstoffes gleich dem Druck dos Sauerstoffes in dem Gas auf der anderen Seite wird, stellt sich bei hohen
Temperaturen ein Gleichgewicht zwischen dem Sauerstoff im Kristallgitter und dem äußeren Sauerstoff ein. Wenn
jedoch der Sauerstoffdruck an den beiden Seiten unterschiedlich ist, ergibt sich eine allgemeine Bewegung der
Sauerstoffionen durch das Gitter, wobei von dem Gas mit
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2b 6Λ 9 9
höherem Sauerstoffdruck Sauerstoff absorbiert und zum cir-s mit dem geringeren Druck freigegeben wird. Die
Bewegung der Sauerstoffionen erzeugt eine UIK, die als Potentialdifferenz zwischen Edelmetall-Elektroden erfaßt
wird, die man an gegenüberliegenden Seiten des elektro-Iytisehen
Stoffes anbringt. Die Größe der Potentialdifferenz ist ein Maß für die D/fferenz zwischen den
Sauerstoffdrücken in den zwei Gasen.
Bei der Herstellung solcher Sonden ist es erwünscht, zwischen Elektroden und elektdytischem Stoff und auch
zwischen den Elektroden und dem Sauerstoff der umgebenden Atmosphäre maximale Kontaktflächen zu erzeugen. Pie
Elektroden sollten also eine poröse Struktur erhalten,
die einen leichten Zutritt von Sauerstoff zum elektrolytischen Material ermöglichen und auch fest mit dem
Elektrolyten verbunden sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Bindung zwischen Metallen und elektrolytischen Stoffen
ist dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Oberfläche des elektrolytischen Materials eine Metallschicht aufgebracht
und dann das elektrolytische Material in einer Wasserstoff-Atmosphäre
oder einer im wesentlichen aus "Wasserstoff bestehenden Atmosphäre bei einer ausreichend hohen
Temperatur ausreichend lange erwärmt wird, um zwischen
609825/102 1 original inspected
dem Metall und dem elektrolytischen Material eine
Bindung zu erzeugen.
Die Metallschicht kann auf die Oberfläche des elektrolytischen Materials in Forra einer Paste aufgebracht
v/erden, welche die entsprechenden Metallpartikel in
Lösungs- und Bindemittel suspendiert enthält. Anschließend
wird getrocknet und erwärmt, um L-'sungs- und Bindemittel
zu verdampfen.
Das feste elektrolytische Tfeterial kann Zirkonoxid oder
in Kalk oder Yttriumoxid stabilisiertes Zirkomoxid sein.
Beim verwendeten Metall handelt es sich vorzugsweise
um Platin oder um eine Gold-Palladium-Legierung.
Die Verbindung entsteht vorzugsweise durch eine einbis
dreistündige !FrwSrmung in einer Fasserstoffatmosphäre
bei einer Temperatur im Bereich zwischen 1050° C und 1550° C.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, in der eine bevorzugte
AusfiTnrungsform eier Erfindung beispielsweise verpncchoulicht
ist.
MtlM , . , , . ORIGINAL INSPECTED
25 5 4 ?3-9
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht
einer elektrolytischen Zelle, deren Elektroden gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem
festen elektrolytischem Material verbunden sind und
Fig. 2 einen vergrößerten Teilnchnitt durch die Zelle
der Fig.1.
r.as erfindungsgemaße Verfahren kann beispielsweise zum
Herstellen einer Sonde zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes von Abgasen mit niederer Temperatur verwendet
werden. Gemäß Fig. 1 der Zeichnung besteht die Sonde aus einer olektrolytischen Zelle 1 mit einen festen
71ektrolyten 3, welcher an gegenüberliegenden Seiten mit metallischen Elektroden 5 verbunden ist. Mit der
Zelle 1 ist eine Heizvorrichtung 7 verbunden, die die Zelle auf eine Temperatur bringt, bei der der Elektrolyt
3 leitend wird.
Bei dieser Sonde ist der Elektrolyt 3 ein kurzes Rohr aus mit Kalk stabilisiertem Zirkonoxid. Dieses Rohr 9 ist
an einem Dnde offen und am anderen geschlossen. Das Zirkonoxidrohr
befindet sich in einem Edelstahl-Tragrohr 10,
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> "ü y 8 2 b / Hj./: ι
das auch die Heizvorrichtung 7 abstützt» Die Elektroden 5
befinden sich ara geschlossenen linde des Zirkonoxidrohres 9 oder in dessen Ilähe. Die Elektroden 5 sind über elektrische
Leitungen 11 an einen äußeren, nicht dargestellten ließkreis angeschlossen. In das Innere ues Zirkonoxidrohres
wird ein Bezugsgos eingeführt.
Tie die Fig. 2 zeigt, entstehen die einzelnen Elektroden 5
der Sonde durch das Aufbringen einer Paste auf die Innen- und Außenflächen des geschlossenen lindes des Zirkonoxidrohres
9. Lie Paste ist eine Suspension von Platinpartikeln
13 in organischen Lose- und Bindemitteln· Die Paste vrird an der Luft getrocknet und darm in der Luft auf
eine Temperatur von 13OG0 C gebracht, urn die Lösungsund
Bindemittel zu verdampfen und aas Platin zu versintern·
Kach diesem Trocknen und Lrwärmen wird das 2irkonoxidrohr
in einen mit ',v'asserstossatiaosphäre versehenen Ofen gebracht
und auf eine Temperatur von 1300° C erwärmt. Das Zirkonoxid bleibt eine Stunde lang auf dieser Temperatur,
um dann auf Raumtemperatur abzukühlen.
V.3 hat sich herausgestellt, daß die auf diese Weise erzeugten Platinelektroden 5 eine große Kontaktfläche
gegenüber dem Zirkonoxidrohr 9 haben und dort sehr fest
anhaften. Im Betrieb konnte die in dem Material erzeugte
ORlGiNAL INSPECTED
8 0 9 B 2 b / 1 Ü l l
ο ς - / q q Q
K sehr verläßlich an den Elektroden 5 erfaßt werden.
Zugleich ist das Platin porös und ermöglicht einen leichten Zutritt des Sauerstoffes der umgebenden Atmosphäre
zum Zirkonoxid.
Es hat sich herausgestellt, daß man auch die Bindung bei geringerer Temperatur erzeugen kann, wenn man die
Erwärmungszeit vergrößert. So reicht eine Bindetemperatur von 1050° C aus, wenn man die Beheizung etwa drei Stunden
andauern läßt.
Anstatt die Platinpartikel 13 in Form einer Paste aufzutragen, ist es auch möglich, das Platin im Flammensprühverfahren
aufzubringen. In diesem Falle entfällt die anfängliche Wärmebehandlung zur Verdampfung der
organischen Lösungs- und Bindemittel.
Anstelle von Platin können auch andere Edelmetalle, beispielsweise eine Gold-Palladium-Legierung verwendet
werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zum Verbinden von Grundraetallen und Legierungen mit
festen Elektrolyten.
b 0 9 8 2 b / 1 0 Ζ I ORIGINAL INSPECTED
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen einer Bindung zv/isehen
Metallen und festen elektrolytischen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Oberfläche
des elektrolytischen Materials eine Metallschicht aufgebracht und dann das elektrolytische Material
in einer "asserstoff-Atmosphäre oder einer im wesentlichen aus Wasserstoff bestehenden Atmosphäre,
bei einer ausreichend hohen Temperatur ausreichend lange erwärmt vrird, um zwischen dem Metall und dem
elektrolytischen Material eine Bindung zu erzeugen·
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallschicht auf die Oberfläche des elektrolytischen Materials in Form einer Paste aufgebracht
wird, in der Partikel des Metalles in Lösungsund Bindemittel suspendiert sind, um dann durch
Trocknung und Beheizung das Lösungs- und Bindemittel zu verdampfen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Metall durch ein Flaramensprüh- oder
Spritzverfahren aufgebracht wird.
OBiGlKAL INSPECTED
o y 8 2 b 11 υ L ι
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch eine ein- bis
dreistündige Erwärmung in einer Wasserstoff-Atmosphäre
bei einer Temperatur zwischen 1050° und 1550° C durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Elektrolyt Zirkonoxid. oder
mit Kalk oder Yttriumoxid stabilisiertes Zirkonoxid ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Platin oder eine Gold-Platin-Legierung
ist.
ORID1NAL INSPECTED
/ι
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB53229/74A GB1524520A (en) | 1974-12-09 | 1974-12-09 | Bonding of metals to solid electrolytes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2554999A1 true DE2554999A1 (de) | 1976-06-16 |
Family
ID=10467072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19752554999 Withdrawn DE2554999A1 (de) | 1974-12-09 | 1975-12-06 | Verfahren zum herstellen einer bindung zwischen metallen und festen elektrolytischen stoffen |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4037773A (de) |
| DE (1) | DE2554999A1 (de) |
| FR (1) | FR2294245A1 (de) |
| GB (1) | GB1524520A (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3112739A1 (de) * | 1981-03-31 | 1982-10-07 | Bosch Gmbh Robert | "strukturstabile elektrode fuer festelektrolyte fuer elektrochemische anwendungen sowie verwendung einer solchen elektrode in elektrochemischen messfuehlern zur bestimmung des sauerstoffgehaltes in gasen" |
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- 1974-12-09 GB GB53229/74A patent/GB1524520A/en not_active Expired
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- 1975-12-05 US US05/638,090 patent/US4037773A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-12-06 DE DE19752554999 patent/DE2554999A1/de not_active Withdrawn
- 1975-12-08 FR FR7537503A patent/FR2294245A1/fr active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4037773A (en) | 1977-07-26 |
| FR2294245A1 (fr) | 1976-07-09 |
| FR2294245B3 (de) | 1979-09-21 |
| GB1524520A (en) | 1978-09-13 |
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