JPH01242955A - 排ガスセンサの製造方法 - Google Patents
排ガスセンサの製造方法Info
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- JPH01242955A JPH01242955A JP7121188A JP7121188A JPH01242955A JP H01242955 A JPH01242955 A JP H01242955A JP 7121188 A JP7121188 A JP 7121188A JP 7121188 A JP7121188 A JP 7121188A JP H01242955 A JPH01242955 A JP H01242955A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
[発明の利用分野]
この発明は、溶射膜によりセンサ本体を耐熱絶縁性基板
に固定するようにした、排ガスセンサの製造方法に関す
る。この発明の排ガスセンサは、例えば自動車エンジン
の空燃比の制御に用いる。
に固定するようにした、排ガスセンサの製造方法に関す
る。この発明の排ガスセンサは、例えば自動車エンジン
の空燃比の制御に用いる。
[従来技術]
発明者らは、耐熱絶縁性基板にBa5nOaやTiO2
等を用いたセンサ本体を配置し、センサ本体の一部と周
囲の基板とに溶射を施して、センサ本体を固定するよう
にした、排ガスセンサの製造方法を提案した(特願昭6
1−230,292号)。
等を用いたセンサ本体を配置し、センサ本体の一部と周
囲の基板とに溶射を施して、センサ本体を固定するよう
にした、排ガスセンサの製造方法を提案した(特願昭6
1−230,292号)。
センサ本体に部分的に溶射を施すには、適当なマスクを
用いる。発明者らはここで、金属製のマスクを用いた。
用いる。発明者らはここで、金属製のマスクを用いた。
しかし金属マスクを用いると、次の問題が生じた。
(1) 溶射時の熱により、マスクが変形する。
(2)マスクに溶射粒子が付着し、2〜3回使用する毎
に、溶射膜をマスクからはがさねばならなくなる。
に、溶射膜をマスクからはがさねばならなくなる。
(3)マスクに付着した溶射膜と、センサ本体や基板に
設けた溶射膜とが、つながってしまうことが有る。溶射
膜がつながってしまうと、マスクを外す際に、溶射膜が
破損する。
設けた溶射膜とが、つながってしまうことが有る。溶射
膜がつながってしまうと、マスクを外す際に、溶射膜が
破損する。
[発明の課題]
この発明の課題は、(1)マスクの熱変形の防止、(2
)マスクへの溶射粒子の付着の抑制、に有る。
)マスクへの溶射粒子の付着の抑制、に有る。
[発明の構成と作用]
この発明は、空燃比により抵抗値が変化する金属酸化物
半導体を用いたセンサ本体を耐熱絶縁性基板に配置し、
センサ本体に、マスクを用いてセンサ本体の表面の一部
を被覆しながら、溶射を施すようにした、排ガスセンサ
の製造方法において、前記マスクをセラミック製とした
ことを特徴とする。
半導体を用いたセンサ本体を耐熱絶縁性基板に配置し、
センサ本体に、マスクを用いてセンサ本体の表面の一部
を被覆しながら、溶射を施すようにした、排ガスセンサ
の製造方法において、前記マスクをセラミック製とした
ことを特徴とする。
ここで、空燃比により抵抗値が変化する金属酸化物半導
体としては、例えばBaSnO3、T i Ot、Sr
TiO3、LaCoO3等が有る。またこれらを用いた
センサ本体としては、例えば金属酸化物半導体をプレス
成型し焼結したもの、あるいは金属酸化物半導体を印刷
等により膜状に成型した乙の等が有る。
体としては、例えばBaSnO3、T i Ot、Sr
TiO3、LaCoO3等が有る。またこれらを用いた
センサ本体としては、例えば金属酸化物半導体をプレス
成型し焼結したもの、あるいは金属酸化物半導体を印刷
等により膜状に成型した乙の等が有る。
耐熱絶縁性基板としては、例えばアルミナ等の基板を用
いる。センサ本体を基板に配置するには、例えばプレス
成型後に焼結したセンサ本体を、基板のくぼみ部に収容
すれば良い。あるいは基板上に金属酸化物半導体の膜を
印刷する、等でも良い。
いる。センサ本体を基板に配置するには、例えばプレス
成型後に焼結したセンサ本体を、基板のくぼみ部に収容
すれば良い。あるいは基板上に金属酸化物半導体の膜を
印刷する、等でも良い。
そしてセラミックマスクにより、センサ本体の一部を被
覆した状態で溶射を施す。マスクの材質はセラミックで
あれば良い。セラミックは熱変形を起こさず、また金属
に比べ溶射粒子が付着し難い。従って、セラミックのマ
スクを用いると、マスクの熱変形を防止し、かつマスク
への溶射粒子の付着を抑制することができる。マスクの
熱変形や溶射粒子の付着を抑制すると、マスクと、セン
サ本体や基板とで溶射膜がつながるのを防止できる。
覆した状態で溶射を施す。マスクの材質はセラミックで
あれば良い。セラミックは熱変形を起こさず、また金属
に比べ溶射粒子が付着し難い。従って、セラミックのマ
スクを用いると、マスクの熱変形を防止し、かつマスク
への溶射粒子の付着を抑制することができる。マスクの
熱変形や溶射粒子の付着を抑制すると、マスクと、セン
サ本体や基板とで溶射膜がつながるのを防止できる。
マスクの材質には、好ましくはAlN5S 13N+、
BN%TiN等の窒化物、あるいは5iCSWC。
BN%TiN等の窒化物、あるいは5iCSWC。
TIC等の炭化物を用いる。溶射材料として好ましいも
のはMgAl2O4、T i Ot、At、O,等の金
属酸化物であるため、マスクには金属酸化物とのなじみ
が悪く、熱膨張率が異なるものが好ましいからである。
のはMgAl2O4、T i Ot、At、O,等の金
属酸化物であるため、マスクには金属酸化物とのなじみ
が悪く、熱膨張率が異なるものが好ましいからである。
溶射材料とのなじみが悪く、熱膨張率が異なれば、マス
クへの溶射粒子の付着を抑制することができる。例えば
、 マスクの表面、特にセンサ本体側から見たマスクの背面
には、平滑処理を施すのが好ましい。なおマスクの全面
に平滑処理を施すのは困難な場合が有り、平滑処理はセ
ンサ本体側から見たマスクの背面に施せば足りる。平滑
処理を施すのは、溶射粒子の付着を抑制するためである
。実験によると、マスクの表面粗さを4μm以下とすれ
ば、溶射粒子の付着を充分に防止できることが判った。
クへの溶射粒子の付着を抑制することができる。例えば
、 マスクの表面、特にセンサ本体側から見たマスクの背面
には、平滑処理を施すのが好ましい。なおマスクの全面
に平滑処理を施すのは困難な場合が有り、平滑処理はセ
ンサ本体側から見たマスクの背面に施せば足りる。平滑
処理を施すのは、溶射粒子の付着を抑制するためである
。実験によると、マスクの表面粗さを4μm以下とすれ
ば、溶射粒子の付着を充分に防止できることが判った。
以下、特定の条件に付いて、実施例を説明する。
[実施例]
スズ酸の水溶液にBaCLを滴下し、3 a S n
OJ・3H,Oの結晶を沈でんさせた。この沈でんを熱
分解し、Ba5nO:+とじた。BaSnO3の粉末を
プレス成型し、一対の電極線を埋設したセンサ本体とし
た。センサ本体を空気中で焼結した。
OJ・3H,Oの結晶を沈でんさせた。この沈でんを熱
分解し、Ba5nO:+とじた。BaSnO3の粉末を
プレス成型し、一対の電極線を埋設したセンサ本体とし
た。センサ本体を空気中で焼結した。
このセンサ本体を用いて、第1図の排ガスセンサを製造
した。図において、2はセンサ本体、4はその電極線の
一方で、他にもう1本の電極線が埋設しである。6はア
ルミナを用いた耐熱絶縁性基板、8は基板6に設けたく
ぼみ部で、この部分にセンサ本体2を収容する。lOは
電極線4等を引き出すための溝で、一対の電極線に応じ
、一対設ける。12は、電極線4に接続したPtの印刷
電極である。基板6には、これ以外に図示しないヒータ
等を設ける。
した。図において、2はセンサ本体、4はその電極線の
一方で、他にもう1本の電極線が埋設しである。6はア
ルミナを用いた耐熱絶縁性基板、8は基板6に設けたく
ぼみ部で、この部分にセンサ本体2を収容する。lOは
電極線4等を引き出すための溝で、一対の電極線に応じ
、一対設ける。12は、電極線4に接続したPtの印刷
電極である。基板6には、これ以外に図示しないヒータ
等を設ける。
センサ本体2をくぼみ部8に収容し、電極線4を印刷電
極12に溶接した後、セラミックの溶射マスク14を用
いて、溶射膜16を形成した。溶射の方向は基板6に垂
直な方向(図の矢印)としたが、斜めから溶射しても良
い。
極12に溶接した後、セラミックの溶射マスク14を用
いて、溶射膜16を形成した。溶射の方向は基板6に垂
直な方向(図の矢印)としたが、斜めから溶射しても良
い。
溶射材料には平均粒径30μmのMgA Ito 4を
用い、Ar雰囲気で65OAの溶射電流により、膜厚2
00μm程度の溶射膜16とした。溶射材料には、これ
以外にT i OtやAlt03等の金属酸化物が好ま
しい。また溶射膜16は実施例では緻密質としたが、多
孔質でも良い。溶射膜16により、センサ本体2を基板
6に保持することかできる。また電極線4等や、印刷電
極12等を雰囲気から遮断し、保護することができる。
用い、Ar雰囲気で65OAの溶射電流により、膜厚2
00μm程度の溶射膜16とした。溶射材料には、これ
以外にT i OtやAlt03等の金属酸化物が好ま
しい。また溶射膜16は実施例では緻密質としたが、多
孔質でも良い。溶射膜16により、センサ本体2を基板
6に保持することかできる。また電極線4等や、印刷電
極12等を雰囲気から遮断し、保護することができる。
実施例に用いた溶射マスクI4を、第2図に示す。マス
ク14の材質には、MgAltOa等の金属酸化物と熱
膨張率が異なり、また化学的ななじみが悪いものとして
、AINを用いた。熱膨張率が異なりなじみか悪いと、
マスク14には溶射粒子が付着しない、あるいは付着し
ても容易に剥離する。なおマスク14の材質には、これ
以外に513N4やBN、’I’iN、あるいはSiC
やWC,TiCも好ましい。各種セラミックの線膨張率
は、AI。
ク14の材質には、MgAltOa等の金属酸化物と熱
膨張率が異なり、また化学的ななじみが悪いものとして
、AINを用いた。熱膨張率が異なりなじみか悪いと、
マスク14には溶射粒子が付着しない、あるいは付着し
ても容易に剥離する。なおマスク14の材質には、これ
以外に513N4やBN、’I’iN、あるいはSiC
やWC,TiCも好ましい。各種セラミックの線膨張率
は、AI。
03やMgAltO4でl0XIO−’℃−1程度、T
i Otで9xlO−’℃−I捏度である。一方AI
Nでは6 x l O−”C−’、S iCヤT iC
テ4 X I O−1′℃−1程度である。
i Otで9xlO−’℃−I捏度である。一方AI
Nでは6 x l O−”C−’、S iCヤT iC
テ4 X I O−1′℃−1程度である。
マスク!4の形状が不適切であると、あるいはマスク1
4に金属マスクを用いると、第4図のようにマスク14
の側面で溶射膜16が連続的につながることがある。こ
れを防止する手段の1つとして、センサ本体2と接触す
る部分の面積を、マスク14の背面(溶射の流れに接し
た而)の面積よりら小さくすることが有る。このために
は、例えば第2図のようにマスク14の側面に切り落と
し部22を設ける、あるいは第3図のマスク34のよう
に側面にテーパ一部32を設けることが好ましい。この
ようにすれば、切り落とし部22やテーパ一部32で生
じた陰のため、マスク14等の側面とセンサ側とで、溶
射膜16が連続してつながることを防止できる。実施例
では、W面2×2mm、厚さ0 、6 ++u++のセ
ンサ本体2に対して、背面の幅がI 、 8 mm、セ
ンサ本体2と接触した部分の幅り月、 6 mm、厚さ
が0 、6 mmの長手の板状のマスク14を用いた。
4に金属マスクを用いると、第4図のようにマスク14
の側面で溶射膜16が連続的につながることがある。こ
れを防止する手段の1つとして、センサ本体2と接触す
る部分の面積を、マスク14の背面(溶射の流れに接し
た而)の面積よりら小さくすることが有る。このために
は、例えば第2図のようにマスク14の側面に切り落と
し部22を設ける、あるいは第3図のマスク34のよう
に側面にテーパ一部32を設けることが好ましい。この
ようにすれば、切り落とし部22やテーパ一部32で生
じた陰のため、マスク14等の側面とセンサ側とで、溶
射膜16が連続してつながることを防止できる。実施例
では、W面2×2mm、厚さ0 、6 ++u++のセ
ンサ本体2に対して、背面の幅がI 、 8 mm、セ
ンサ本体2と接触した部分の幅り月、 6 mm、厚さ
が0 、6 mmの長手の板状のマスク14を用いた。
また切り落とし部22は厚さ方向の中心に設け、切り落
としの幅はO、l mmとした。
としの幅はO、l mmとした。
次に、用いたAINマスクの背面と側面(図の太実線の
部分)を、#l000番のダイアモンド研摩剤で平滑化
し、表面粗さ(表面粗さ計で測定)を元の6〜IOμm
から2〜3μmまで平滑化した。
部分)を、#l000番のダイアモンド研摩剤で平滑化
し、表面粗さ(表面粗さ計で測定)を元の6〜IOμm
から2〜3μmまで平滑化した。
好ましい平滑化の条件は表面粗さで4μn以下で、平滑
化を進めると溶射粒子がマスク14に付着し難くなる。
化を進めると溶射粒子がマスク14に付着し難くなる。
試験例
第2図のマスク14を用い、各種の条件で溶射を行った
。マスク14には、背面1 、8 mm幅、センサ本体
2との接触面1.6+no+幅のものを用いた。
。マスク14には、背面1 、8 mm幅、センサ本体
2との接触面1.6+no+幅のものを用いた。
金属製(SUS304)のマスクを比較例としく比較例
り、表面粗さ2〜3μmまで研摩したAINのマスクを
実施例1とし、未研摩のAINを用いたマスクを実施例
2(表面粗さ6〜10μm)とした。溶射の条件は、前
記の通りである。
り、表面粗さ2〜3μmまで研摩したAINのマスクを
実施例1とし、未研摩のAINを用いたマスクを実施例
2(表面粗さ6〜10μm)とした。溶射の条件は、前
記の通りである。
比較例IのマスクではIO回程度使用ずろとマスク14
は熱変形し、熱変形の毎にマスクをたたき直して形状を
整えねばならなかった。また2〜3回使用する毎に、マ
スク14に溶射膜が厚く付着した。溶射膜を除くには、
マスクI4をたわまさねばならなかった。熱変形したマ
スクや溶射粒子が厚く付着したマスクを用いると、溶射
膜16が基板6やセンサ本体2からマスク14の側面に
つながったものが生じた。このようなセンサでは、マス
クの取り外し時に溶射膜16の破損が生じた。
は熱変形し、熱変形の毎にマスクをたたき直して形状を
整えねばならなかった。また2〜3回使用する毎に、マ
スク14に溶射膜が厚く付着した。溶射膜を除くには、
マスクI4をたわまさねばならなかった。熱変形したマ
スクや溶射粒子が厚く付着したマスクを用いると、溶射
膜16が基板6やセンサ本体2からマスク14の側面に
つながったものが生じた。このようなセンサでは、マス
クの取り外し時に溶射膜16の破損が生じた。
実施例1のマスクでは熱変形は生じず、マスク14には
溶射膜16は部分的にしか付着しなかった。付着した溶
射膜らピンセットではさむと、容易に剥離した。また基
板6やセンサ本体2と、マスク14の側面との、溶射膜
16の連続付着の現象は生じなかった。
溶射膜16は部分的にしか付着しなかった。付着した溶
射膜らピンセットではさむと、容易に剥離した。また基
板6やセンサ本体2と、マスク14の側面との、溶射膜
16の連続付着の現象は生じなかった。
実施例2のマスクでも熱変形は生じなかった。
しかし溶射膜16は、マスク14の全面に付着した。付
着した溶射膜は、ピンセットで容易に除去できた。付着
した溶射膜を除去しないままマスクを繰り返し使用する
と、基板6やセンサ本体2と、マスク14の側面との、
溶射11i16の連続付着の現象が生じた。
着した溶射膜は、ピンセットで容易に除去できた。付着
した溶射膜を除去しないままマスクを繰り返し使用する
と、基板6やセンサ本体2と、マスク14の側面との、
溶射11i16の連続付着の現象が生じた。
実施例1のマスク14に付いて、センサ本体2に対する
マスク部の割合の効果を測定した。溶射膜16によりセ
ンサ本体2を覆う部分の面積を、10%、30%、50
%の3種とした。これらのセンサを各10pl、30G
−230Hzの条件で5時間の振動テストにかけた。い
ずれの被覆面積でら、センサ本体2の脱落等の現象は生
じなかった。次に、センナを800℃でλ(当■比)が
098と1.02の雰囲気に交互にさらし、この間の応
答速度を測定した。応答速度は、I O−90%応答の
時間により求めた。応答速度への被覆面積の影響を、表
1に示す。これらの結果から明らかなように、溶射膜1
6による被覆面積は、センサ本体2の5〜40%が好ま
しい。
マスク部の割合の効果を測定した。溶射膜16によりセ
ンサ本体2を覆う部分の面積を、10%、30%、50
%の3種とした。これらのセンサを各10pl、30G
−230Hzの条件で5時間の振動テストにかけた。い
ずれの被覆面積でら、センサ本体2の脱落等の現象は生
じなかった。次に、センナを800℃でλ(当■比)が
098と1.02の雰囲気に交互にさらし、この間の応
答速度を測定した。応答速度は、I O−90%応答の
時間により求めた。応答速度への被覆面積の影響を、表
1に示す。これらの結果から明らかなように、溶射膜1
6による被覆面積は、センサ本体2の5〜40%が好ま
しい。
表1
+0 0.+ 0.15
30 0.2 0.25
50 0.4 0.6
[発明の効果]
この発明では、セラミックマスクを用いることにより、
マスクの熱変形を防止し、かつマスクへの溶射粒子の付
着を抑制ずろ。そしてこれに伴って、マスクと、センサ
本体や基板との間で、溶射膜が連続してつながることを
防止する。
マスクの熱変形を防止し、かつマスクへの溶射粒子の付
着を抑制ずろ。そしてこれに伴って、マスクと、センサ
本体や基板との間で、溶射膜が連続してつながることを
防止する。
セラミックマスクの材質に窒化物や炭化物を用いると、
溶射粒子とのなじみが悪く、熱膨張率が異なるため、溶
射粒子のマスクへの付着を更に抑制することができる。
溶射粒子とのなじみが悪く、熱膨張率が異なるため、溶
射粒子のマスクへの付着を更に抑制することができる。
マスクの表面を平滑化すると、溶射粒子の付着を更に抑
制できる。
制できる。
第1図は実施例の排ガスセンサの製造過程を現す断面図
、第2図は実施例で用いたマスクの断面図である。第3
図は変形例で用いたマスクの断面図である。第4図は、
従来例での溶射粒子の付着状況を示す断面図である。 図において、 2 センサ本体、 4 電極線、 6 耐熱絶縁性基板、 8 くぼみ部、14.34
マスク、 +6 溶射膜、22 切り落とし部、
32 テーパ一部。
、第2図は実施例で用いたマスクの断面図である。第3
図は変形例で用いたマスクの断面図である。第4図は、
従来例での溶射粒子の付着状況を示す断面図である。 図において、 2 センサ本体、 4 電極線、 6 耐熱絶縁性基板、 8 くぼみ部、14.34
マスク、 +6 溶射膜、22 切り落とし部、
32 テーパ一部。
Claims (3)
- (1)空燃比により抵抗値が変化する金属酸化物半導体
を用いたセンサ本体を耐熱絶縁性基板に配置し、 センサ本体に、マスクを用いてセンサ本体の表面の一部
を被覆しながら、溶射を施すようにした、排ガスセンサ
の製造方法において、 前記マスクをセラミック製としたことを特徴とする、排
ガスセンサの製造方法。 - (2)前記マスクを、窒化物らしくは炭化物のセラミッ
クのマスクとしたことを特徴とする、請求項1に記載の
排ガスセンサの製造方法。 - (3)センサ本体側から見た前記マスクの背面の表面粗
さを4μm以下としたことを特徴とする、請求項1また
は2に記載の排ガスセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7121188A JPH01242955A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 排ガスセンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7121188A JPH01242955A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 排ガスセンサの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01242955A true JPH01242955A (ja) | 1989-09-27 |
Family
ID=13454120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7121188A Pending JPH01242955A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 排ガスセンサの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01242955A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008056652A1 (de) * | 2008-11-10 | 2010-05-12 | Mtu Aero Engines Gmbh | Maske für das kinetische Kaltgaskompaktieren |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS49752A (ja) * | 1972-04-18 | 1974-01-07 | ||
JPS5518922A (en) * | 1978-07-26 | 1980-02-09 | Fuji Electric Co Ltd | Oxygen sensor |
-
1988
- 1988-03-24 JP JP7121188A patent/JPH01242955A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS49752A (ja) * | 1972-04-18 | 1974-01-07 | ||
JPS5518922A (en) * | 1978-07-26 | 1980-02-09 | Fuji Electric Co Ltd | Oxygen sensor |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102008056652A1 (de) * | 2008-11-10 | 2010-05-12 | Mtu Aero Engines Gmbh | Maske für das kinetische Kaltgaskompaktieren |
US8852681B2 (en) | 2008-11-10 | 2014-10-07 | Mtu Aero Engines Gmbh | Mask for kinetic cold gas compacting |
EP2344281B1 (de) * | 2008-11-10 | 2015-03-11 | MTU Aero Engines GmbH | Maske für das kinetische kaltgaskompaktieren |
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