气体传感器元件及气体传感器制造技术

提供一种具有充分的耐冲击性的气体传感器元件及气体传感器。气体传感器元件的内侧引线部在导电性氧化物层与固体电解质体之间具有锆酸镧层。另一方面，气体传感器元件的内侧检测电极部(i)在导电性氧化物层与固体电解质体之间未形成锆酸镧层，或者(ii)在导电性氧化物层与固体电解质体之间形成比内侧引线部的锆酸镧层薄的锆酸镧层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用了由导电性氧化物形成的电极的导电气体传感器元件、及气体传感器。
技术介绍
以往，作为气体传感器，已知具备根据被测定气体中的特定气体成分的浓度而电特性发生变化的气体传感器元件的传感器。例如，专利文献1公开了一种气体传感器元件，具备：前端密闭的有底筒状的固体电解质体；形成在该固体电解质体的内表面上的内侧电极(基准电极)；形成在固体电解质体的外表面的前端部的外侧电极(检测电极)。这样的气体传感器适合使用于例如从燃烧器或内燃机排出的废气中包含的特定气体的气体浓度的检测。而且，专利文献2、3公开了各种导电性氧化物。这些导电性氧化物可以被利用作为气体传感器元件的电极材料。然而，伴随着近年来的废气限制的强化，对于气体传感器的要求逐年升高。作为其要求项目，可列举(i)提高气体检测精度的情况、(ii)耐热性优异的情况、(iii)廉价的情况等。若利用专利文献2、3公开的导电性氧化物作为气体传感器元件的电极材料，则能得到电阻值充分低的电极，由此，不仅气体检测精度提高，而且比仅使用贵金属作为电极材料的情况廉价，而且，能得到即使在耐热性的方面也优异的气体传感器元件。【现有技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本特开2009-63330号公报【专利文献2】日本专利第3417090号公报【专利文献3】国际公开第2013/150779号公报
技术实现思路
然而，关于气体传感器元件的电极，不仅需要小的电阻值、耐热性，而且也需要对于机械性的冲击的耐性(耐冲击性)。尤其是气体传感器元件的电极具备使用于气体的检测的检测电极部和用于将由检测电极部检测到的输出信号向外部电路输出的引线部。其中，引线部存在和与外部电路电连接的连接端子进行接触的情况，在这种情况下，特别需要耐冲击性。相对于此，导电性氧化物比贵金属材料脆且耐冲击性低，因此仅使用导电性氧化物作为气体传感器元件的电极材料的话，无法得到充分的耐冲击性，会产生无法满足对于气体传感器元件或气体传感器的要求性能这样的问题。本专利技术为了解决上述的课题而作出，能够作为以下的方式来实现。(1)根据本专利技术的一方式，提供一种气体传感器元件，具有：固体电解质体，沿轴线方向延伸，且包含具有氧离子传导性的ZrO2；外侧电极，设置在所述固体电解质体的一侧表面而与被测定气体相接触；及内侧电极，设置在所述固体电解质体的另一侧表面而与基准气体相接触，并且所述内侧电极包括：内侧检测电极部，配置在所述轴线方向的前端侧，被用于检测被测定气体中的特定气体；及内侧引线部，配置在比所述内侧检测电极部靠后端侧处，与所述内侧检测电极部连接，且与用于进行外部输出的连接端子接触。所述内侧电极包含导电性氧化物层，该导电性氧化物层以由组成式：LaaMbNicOx(M为Co和Fe中的一种以上，a+b+c＝1，1.25≤x≤1.75)表示且具有钙钛矿型结晶构造的钙钛矿相为主成分，所述a、b、c满足0.459≤a≤0.535，0.200≤b≤0.475，0.025≤c≤0.350。所述气体传感器元件具有如下特征：所述内侧引线部在所述导电性氧化物层与所述固体电解质体之间具有锆酸镧层，所述内侧检测电极部(i)在所述导电性氧化物层与所述固体电解质体之间未形成锆酸镧层，或者(ii)在所述导电性氧化物层与所述固体电解质体之间形成的锆酸镧层比所述内侧引线部的所述锆酸镧层薄。根据该气体传感器元件，由于在内侧引线部的导电性氧化物层与固体电解质体之间具有锆酸镧层，因此从两侧夹持锆酸镧层的导电性氧化物层与固体电解质体的紧贴性变得良好，内侧引线部的耐冲击性提高。另一方面，在内侧检测电极部中，在导电性氧化物层与固体电解质体之间未形成锆酸镧层，或者锆酸镧层形成得比内侧引线部的锆酸镧层薄。这能够抑制由于锆酸镧层为高电阻层而内侧检测电极部与固体电解质体之间的界面电阻过度上升的情况。(2)在上述气体传感器元件中，可以是，在所述内侧检测电极部与所述固体电解质体之间具有反应防止层，该反应防止层包含添加有稀土类的氧化铈作为主成分而成。根据该结构，反应防止层使导电性氧化物层的La与固体电解质体的ZrO2的反应难以发生，因此即便是假设在没有反应防止层的情况下形成锆酸镧层那样的气体传感器元件，通过设置反应防止层，也能够防止锆酸镧层的形成，或者减薄锆酸镧层的形成。需要说明的是，“包含添加有稀土类的氧化铈作为主成分而成”是指反应防止层包含添加有稀土类的氧化铈最多。(3)在上述气体传感器元件中，可以是，所述反应防止层仅设置在比保持部件的位置靠所述气体传感器元件的所述前端侧的位置，所述保持部件在所述气体传感器元件向气体传感器装入时对所述气体传感器元件进行保持。气体传感器元件在向气体传感器装入时，向主体配件等的壳体插入，存在由配置在壳体与气体传感器元件之间的滑石等保持部件保持的情况。这种情况下，在气体传感器元件中，由于保持部件而相当大的压缩应力作用于固体电解质体中的配置保持部件的部分的外表面。另一方面，由于该压缩应力的影响，而拉伸应力作用于固体电解质体中的配置保持部件的部分的内表面，其结果是，在反应防止层有时会产生裂纹。因此，若将反应防止层仅设置在比保持部件的位置靠气体传感器元件的前端侧的位置，则反应防止层不受该拉伸应力的影响，能够抑制反应防止层产生裂纹。(4)在上述气体传感器元件中，可以是，所述内侧检测电极部具有形成在所述反应防止层与所述导电性氧化物层之间的中间导电层，所述导电性氧化物层不包含添加有稀土类的氧化铈，而通过由所述组成式表示的钙钛矿相形成，所述中间导电层包含由所述组成式表示的钙钛矿相和添加有稀土类的氧化铈。根据该结构，由于导电性氧化物层不包含添加有稀土类的氧化铈，因此室温下的导电性氧化物层的电子传导性升高，能够降低电阻值。另一方面，由于导电性氧化物层不含有添加有稀土类的氧化铈，因此与反应防止层的紧贴性有时会降低，但是通过将包含钙钛矿相和添加有稀土类的氧化铈的中间导电层形成在反应防止层与导电性氧化物层之间，能够提高反应防止层与导电性氧化物层的紧贴性。而且，由于内侧检测电极部的中间导电层包含钙钛矿相和添加有稀土类的氧化铈，因此能够抑制气体浓度的测定时的内侧检测电极部与固体电解质体之间的界面电阻的过度上升。(5)在上述气体传感器元件中，可以是，所述导电性氧化物层包含构成所述内侧引线部的第一导电性氧化物层和构成所述内侧检测电极部的第二导电性氧化物层，所述第一导电性氧化物层和所述第二导电性氧化物层都包含所述钙钛矿相和添加有稀土类的氧化铈，所述第二导电性氧化物层中的添加有稀土类的氧化铈的含有比例为所述第一导电性氧化物层中的添加有稀土类的氧化铈的含有比例以上。根据该结构，在构成内侧检测电极部的导电性氧化物层中增加添加有稀土类的氧化铈的含有比例，由此，内侧检测电极部的组织成为多孔，三相界面增加而能够减小界面电阻。而且，在内侧引线部中，通过减少添加有稀土类的氧化铈的含有比例，内侧引线部的组织变得致密，电子传导性提高，并且内侧引线部自身的强度增加而耐冲击性进一步提高。本专利技术能够以各种方式实现，例如，能够以气体传感器元件、及具备气体传感器元件的气体传感器、以及它们的制造方法等方式实现。附图说明图1是表示气体传感器的构造的剖视图。图2是表示一实施方式的气体传感器元件的结构的说明图。图3是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体传感器元件，具有：固体电解质体，沿轴线方向延伸，且包含具有氧离子传导性的ZrO2；外侧电极，设置在所述固体电解质体的一侧表面而与被测定气体相接触；及内侧电极，设置在所述固体电解质体的另一侧表面而与基准气体相接触，所述内侧电极包括：内侧检测电极部，配置在所述轴线方向的前端侧，被用于检测被测定气体中的特定气体；及内侧引线部，配置在比所述内侧检测电极部靠后端侧处，与所述内侧检测电极部连接，且与用于进行外部输出的连接端子接触，所述气体传感器元件的特征在于，所述内侧电极包含导电性氧化物层，该导电性氧化物层以由组成式LaaMbNicOx表示且具有钙钛矿型结晶构造的钙钛矿相为主成分，其中，M为Co和Fe中的一种以上，a+b+c＝1，1.25≤x≤1.75，所述a、b、c满足0.459≤a≤0.535，0.200≤b≤0.475，0.025≤c≤0.350，所述内侧引线部在所述导电性氧化物层与所述固体电解质体之间具有锆酸镧层，所述内侧检测电极部(i)在所述导电性氧化物层与所述固体电解质体之间未形成锆酸镧层，或者(ii)在所述导电性氧化物层与所述固体电解质体之间形成的锆酸镧层比所述内侧引线部的所述锆酸镧层薄。...

【技术特征摘要】
2015.07.13 JP 2015-1395201.一种气体传感器元件，具有：固体电解质体，沿轴线方向延伸，且包含具有氧离子传导性的ZrO2；外侧电极，设置在所述固体电解质体的一侧表面而与被测定气体相接触；及内侧电极，设置在所述固体电解质体的另一侧表面而与基准气体相接触，所述内侧电极包括：内侧检测电极部，配置在所述轴线方向的前端侧，被用于检测被测定气体中的特定气体；及内侧引线部，配置在比所述内侧检测电极部靠后端侧处，与所述内侧检测电极部连接，且与用于进行外部输出的连接端子接触，所述气体传感器元件的特征在于，所述内侧电极包含导电性氧化物层，该导电性氧化物层以由组成式LaaMbNicOx表示且具有钙钛矿型结晶构造的钙钛矿相为主成分，其中，M为Co和Fe中的一种以上，a+b+c＝1，1.25≤x≤1.75，所述a、b、c满足0.459≤a≤0.535，0.200≤b≤0.475，0.025≤c≤0.350，所述内侧引线部在所述导电性氧化物层与所述固体电解质体之间具有锆酸镧层，所述内侧检测电极部(i)在所述导电性氧化物层与所述固体电解质体之间未形成锆酸镧层，或者(ii)在所述导电性氧化物层与所述固体电解质体之间形成的锆酸镧层比所述内侧引线部的所述锆酸镧层薄。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：大冢茂弘，西智広，中川恵介，伊藤和真，加藤一平，
申请(专利权)人：日本特殊陶业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP