气体传感器的泵电极及基准电极制造技术

在将形成于构成气体传感器的气体传感器元件(1)中的泵电极(3)沿着厚度方向(T)切断的切断面(X1)中，形成有Pt‑Au合金聚集成块状的贵金属区域(31)、固体电解质聚集成块状的固体电解质区域(32)、分布有Pt‑Au合金和固体电解质的混合存在区域(33)、和气孔(34)。混合存在区域(33)占切断面X1中的除气孔(34)以外的部分的整体中的30～90％的范围。气孔(34)与第1混合存在区域(33)相邻地形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体传感器的泵电极及基准电极
本专利技术涉及气体传感器中的设置于固体电解质体的表面的泵电极及基准电极。
技术介绍
气体传感器被配置在内燃机的排气系统中，以排气系统中流动的废气作为被测定气体，为了测定被测定气体中的NOx(氮氧化物)等特定气体的浓度而被使用。气体传感器具有气体传感器元件，该气体传感器元件通过将包含贵金属及固体电解质的膏糊状的电极材料涂布于构成固体电解质体的陶瓷片材的表面，并将电极材料及陶瓷片材进行烧成而制造。在气体传感器中，被测定气体与包含贵金属和固体电解质的三相界面接触，于是氧离子进行传导。因此，在用于排出被测定气体中的氧的泵电极及基准电极中，贵金属与固体电解质与被测定气体的接触如何有效地进行左右了气体传感器中的氧分解活性能力的大小。例如，专利文献1中记载的气体传感器的电极在其截面中具有由贵金属形成的贵金属区域、由固体电解质形成的固体电解质区域、和贵金属与固体电解质混合存在而成的混合存在区域。并且，通过沿着贵金属区域与固体电解质区域的边界部而形成并存在混合存在区域，从而提高被测定气体中包含的氧分子的离子化效率，可得到稳定的传感器输出功率。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-122878号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，就专利文献1中所示的气体传感器而言，贵金属与固体电解质的混合存在区域仅形成于贵金属区域与固体电解质区域的边界部中，存在混合存在区域的分布不充分这样的课题。此外，为了增加贵金属与固体电解质与被测定气体的三相界面，还需要适当地形成被测定气体能够流入的气孔。就专利文献1中所示的气体传感器而言，由于气孔没有充分地形成，所以存在不是对于增加三相界面并提高电极的氧分解活性而言充分的构成等课题。本专利技术是为了解决上述以往的课题而进行的，提供具有以适当的比例有效地形成有贵金属与固体电解质混杂的混合存在区域和被测定气体或基准气体流入的气孔的结构、能够有效地提高氧分解活性的气体传感器的泵电极及基准电极。此外，提供具备上述泵电极及基准电极的气体传感器元件。用于解决问题的手段本专利技术涉及的一方式为设置于具有氧离子传导性的固体电解质体的暴露于被测定气体中的气体侧表面、用于通过通电使被测定气体中的氧作为氧离子而通过上述固体电解质体并向与上述气体侧表面相反侧的基准侧表面排出的气体传感器的泵电极。上述泵电极含有Pt-Au合金、和由与构成上述固体电解质体的陶瓷材料相同种类的陶瓷材料形成的固体电解质。在将上述泵电极沿着厚度方向切断的切断面中，存在上述Pt-Au合金聚集成块状的贵金属区域、上述固体电解质聚集成块状的固体电解质区域、分布有上述Pt-Au合金和上述固体电解质的混合存在区域、和气孔。进而在上述泵电极中，还具有下述特征：上述切断面中的上述混合存在区域占除上述气孔以外的部分的整体中的30～90％的范围，上述气孔与上述混合存在区域相邻地形成。本专利技术涉及的另一方式为设置于具有氧离子传导性的固体电解质体的暴露于基准气体中的基准侧表面、用于通过通电使暴露于与上述基准侧表面相反侧的气体侧表面的被测定气体中的氧作为氧离子而通过上述固体电解质体并向上述基准侧表面排出的气体传感器的基准电极。上述基准电极含有Pt、和由与构成上述固体电解质体的陶瓷材料相同种类的陶瓷材料形成的固体电解质。在将上述基准电极沿着厚度方向切断的切断面中，存在上述Pt聚集成块状的贵金属区域、上述固体电解质聚集成块状的固体电解质区域、分布有上述Pt和上述固体电解质的混合存在区域、和气孔。进而还具有下述特征：上述基准电极中的上述混合存在区域占将上述基准电极沿着厚度方向切断的上述切断面中的除上述气孔以外的部分的整体中的30～90％的范围，上述气孔与上述混合存在区域相邻地形成。专利技术效果在上述的作为本专利技术的一方式的气体传感器的泵电极中，在将泵电极沿着厚度方向切断的切断面中，存在贵金属区域、固体电解质区域、混合存在区域和气孔。并且，混合存在区域占切断面中的除气孔以外的部分的整体中的30～90％的范围。由此，混合存在区域遍及泵电极的宽范围而分布，由此，能够增加混合存在区域与被测定气体接触的部分。此外，在泵电极的切断面中，气孔与混合存在区域相邻地形成。由此，能够使流入气孔内的被测定气体与混合存在区域接触，能够有效地增加混合存在区域中的贵金属及固体电解质与被测定气体的三相界面。因此，根据上述气体传感器的泵电极，贵金属与固体电解质混杂的混合存在区域和被测定气体流入的气孔以适当的比例有效地形成，能够有效地提高氧分解活性。在上述作为本专利技术的另一方式的气体传感器的基准电极中，与上述泵电极的情况同样地，混合存在区域遍及基准电极的宽范围而分布，能够增加混合存在区域与基准气体接触的部分。此外，在基准电极的切断面中，气孔与混合存在区域相邻地形成。由此，能够使流入气孔内的基准气体与混合存在区域接触，能够有效地增加混合存在区域中的贵金属及固体电解质与基准气体的三相界面。因此，根据上述气体传感器的基准电极，贵金属与固体电解质混杂的混合存在区域和基准气体流入的气孔以适当的比例有效地形成，由此，能够有效地提高氧分解活性。上述作为本专利技术的一方式的气体传感器的泵电极与上述作为本专利技术的另一方式的气体传感器的基准电极可以形成于同一气体传感器内。在上述本专利技术的一方式中，混合存在区域也可以在除形成有贵金属区域、固体电解质区域或气孔的部分以外的整体中，从泵电极中的边界位置开始形成至表面位置为止。可是，在泵电极的切断面中，除气孔以外的部分的整体中的混合存在区域的形成范围低于30％的情况下，混合存在区域的形成并不充分，无法充分地发挥氧分解活性。另一方面，使混合存在区域的形成范围超过90％在制造上是困难的。所谓“除气孔以外的部分的整体”是指贵金属区域、固体电解质区域及混合存在区域的整体。并且，除气孔以外的部分的整体中，不是贵金属区域或固体电解质区域的部分成为混合存在区域。所谓“混合存在区域”是指在泵电极的切断面中，除气孔以外的部分的整体中的不是贵金属区域或固体电解质区域的部分，且包含Pt-Au合金和固体电解质这两者的区域。在混合存在区域中，Pt-Au合金与固体电解质三维地相互混入并彼此接触而复杂地相互缠绕。在混合存在区域中，Pt-Au合金的相与固体电解质的相以降霜(霜降り)状复杂地相互缠绕。此外，混合存在区域中的Pt-Au合金和固体电解质的至少一部分成为与贵金属区域中的Pt-Au合金、固体电解质区域中的固体电解质或固体电解质体连续的相。在观察泵电极的切断面时，混合存在区域成为存在多个将Pt-Au合金与固体电解质分开的边界线的区域。所谓存在多个将Pt-Au合金与固体电解质分开的边界线的区域是指在混合存在区域中的0.5μm见方的范围内，存在2根以上将Pt-Au合金与固体电解质分开的边界线的区域。换而言之，所谓存在多个将Pt-Au合金与固体电解质分开的边界线的区域是指不是仅通过1根连续的曲线二分成Pt-Au合金和固体电解质。另外，考虑到0.5μm见方的范围内难以描绘混合存在区域的形状的情况等，也可以设定为任意的形状的0.1μm2的范围内。作为上述本专利技术的其它方式，混合存在区域也可以在除形成有贵金属区域、固体电解质区域或气孔的部分以外的整体中，从基准电极中的边界位置开始形成至表面位置为止。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体传感器的泵电极(3)，其特征在于，其设置于具有氧离子传导性的固体电解质体(2)的暴露于被测定气体(G)中的气体侧表面(201)，用于通过通电而使被测定气体(G)中的氧作为氧离子而通过所述固体电解质体(2)并向与所述气体侧表面(201)相反侧的基准侧表面(202)排出，该泵电极(3)含有Pt‑Au合金、和由与构成所述固体电解质体(2)的陶瓷材料相同种类的陶瓷材料形成的固体电解质，在将所述泵电极(3)沿着厚度方向(T)切断的泵电极的切断面(X1)中，存在所述Pt‑Au合金聚集成块状的第1贵金属区域(31)、所述固体电解质聚集成块状的第1固体电解质区域(32)、分布有所述Pt‑Au合金和所述固体电解质的第1混合存在区域(33)、和第1气孔(34)，所述第1混合存在区域(33)占所述泵电极的切断面(X1)中的除所述第1气孔(34)以外的部分的整体的面积中的30～90％的范围，所述第1气孔(34)与所述第1混合存在区域(33)相邻地形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.08 JP 2015-1370231.一种气体传感器的泵电极(3)，其特征在于，其设置于具有氧离子传导性的固体电解质体(2)的暴露于被测定气体(G)中的气体侧表面(201)，用于通过通电而使被测定气体(G)中的氧作为氧离子而通过所述固体电解质体(2)并向与所述气体侧表面(201)相反侧的基准侧表面(202)排出，该泵电极(3)含有Pt-Au合金、和由与构成所述固体电解质体(2)的陶瓷材料相同种类的陶瓷材料形成的固体电解质，在将所述泵电极(3)沿着厚度方向(T)切断的泵电极的切断面(X1)中，存在所述Pt-Au合金聚集成块状的第1贵金属区域(31)、所述固体电解质聚集成块状的第1固体电解质区域(32)、分布有所述Pt-Au合金和所述固体电解质的第1混合存在区域(33)、和第1气孔(34)，所述第1混合存在区域(33)占所述泵电极的切断面(X1)中的除所述第1气孔(34)以外的部分的整体的面积中的30～90％的范围，所述第1气孔(34)与所述第1混合存在区域(33)相邻地形成。2.根据权利要求1所述的气体传感器的泵电极(3)，其特征在于，所述第1贵金属区域(31)具有所述泵电极的切断面(X1)中的0.5μm见方的范围(P1)内的全部由所述Pt-Au合金形成的部分，所述第1固体电解质区域(32)具有所述泵电极的切断面(X1)中的0.5μm见方的范围(P2)内的全部由所述固体电解质形成的部分，所述第1混合存在区域(33)具有在除所述第1贵金属区域(31)及所述第1固体电解质区域(32)以外的所述泵电极的切断面(X1)中的0.5μm见方的范围(P3)内包含所述Pt-Au合金和所述固体电解质的部分。3.根据权利要求1或2所述的气体传感器的泵电极(3)，其特征在于，所述第1混合存在区域(33)的至少一部分从所述泵电极(3)中的与所述固体电解质体(2)的所述气体侧表面(201)相邻的第1边界位置(301)开始连接至所述泵电极(3)的表面位置(302)为止。4.根据权利要求1～3中任一项所述的气体传感器的泵电极(3)，其特征在于，在所述泵电极(3)的切断面(X1)中的与所述固体电解质体(2)的所述气体侧表面(201)相邻的第1边界位置(301)附近，与所述第1贵金属区域(31)、所述第1固体电解质区域(32)及所述第1气孔(34)相比，最多地分布有所述第1混合存在区域(33)。5.根据权利要求1～4中任一项所述的气体传感器的泵电极(3)，其特征在于，所述第1气孔(34)占所述泵电极(3)的整体的体积中的20～50％的体积。6.一种气...

【专利技术属性】
技术研发人员：中藤充伸，水谷圭吾，荒木贵司，中村忠司，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本,JP