[發明專利]傳感元件及其制造方法和措施

有效

• 申請號: 200680047171.3
• 申請日: 2006-11-29
• 公開（公告）號: CN101331394A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: B·克拉默;D·海曼;T·瓦爾;H·布勞恩;U·埃塞爾;B·舒曼;C·倫格;J·喬克爾;F·巴斯;A·奧普;M·克魯斯
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01N27/407
• 分類號: G01N27/407;B01J37/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李永波

技術領域

本發明涉及用于氣體傳感器的傳感元件及其制造方法以及浸漬溶 液。

背景技術

已知測定內燃機廢氣氧濃度用的陶瓷傳感元件，它由平的固體電解 體形成，而且可以具有電化學泵和/或能斯脫單元。這個電化學單元具有 測量電極，只要暴露在起腐蝕作用的廢氣中，其長期穩定性往往不足。 這例如以電化學測量單元的信號漂移表現出來。

為了解決這個問題，從德國專利DE?41?00?106?C1已知一種傳感元 件，其暴露在氣體混合物中的測量電極用含有催化活性物質的保護層覆 蓋。這個保護層保證向測量電極擴散的廢氣催化劑平衡的調整，并以此 保證傳感元件相對穩定的調節狀態。這個建議的缺點是產生該保護層的 材料成本相對較高，而且還有該調節狀態在長期運行時不完全穩定。這 種漂移是由傳感元件的制造過程決定的，其中該保護層與其所含的材料 在高溫下燒結在一起，并因此催化活性很小。本發明的任務是，制備一 種呈現良好的長期穩定性和穩定的調節狀態但又仍舊簡單和制造成本 有利的傳感元件。

發明內容

按照本發明的傳感元件和制造該元件的方法以及措施可以有利地 解決作為本發明基礎的任務。在用于制造測定氣體混合物中的氣體組分 用的氣體傳感器的傳感元件的方法中，所述傳感元件帶有至少一個電化 學測量單元和至少一個暴露在氣體混合物中的多孔層，其中，在該多孔 層中含有最低濃度為1.5％重量百分比的鉑，其中為了產生多孔層把陶 瓷材料與孔隙形成劑的漿狀混合物涂在傳感元件的陶瓷襯底上，對該襯 底進行第一次熱處理，用含有最低濃度為0.2Mol/l的鉑的浸漬溶液浸漬 所出現的多孔層并烘干，最后對該襯底進行第二次熱處理，其特征在于， 該漿狀混合物含有直至達2％重量百分比的鉑。

這時，該傳感元件有一個保護層，由于它們的制造和材料組成在長 期運行中呈現良好的信號穩定性，而且制造起來成本比較有利。這通過 以下方法達到，該保護層形成為多孔的，而且只有其孔隙才帶有選定的 催化活性物質。該傳感元件的制造只要求浸漬過程以及附加的熱處理， 并因此，可以簡單地在傳統的生產線上進行。

當傳感元件的多孔層在其孔隙中具有其材料組成至少部分地偏離 該多孔層的材料組成的催化活性覆層，而且各自在鉑或鈀和/或鉑，例如 按重量計最低濃度2％存在的情況下，含有鈀或者釕、一種堿金屬和/ 或一種堿土金屬，這是有利的。這時，當該溶液不同時含有鋇和元素銣 或銫中一種時，這是特別有利的，因為在同時出現時它們呈現較低的催 化活性。

另外，當多孔層作為保護層至少分區地覆蓋傳感元件的電極或者制 成作為擴散阻擋層的替代物，并且限制氣體混合物進入傳感元件內部氣 體空間時，也是有利的。用這樣的方法，在傳感元件的也可以安排在傳 感元件內部氣體空間的測量電極達到平衡之前，在要確定的氣體混合物 中達到催化劑的平衡調整。

附圖說明

本發明的一個實施例顯示在該附圖中并在以下描述中作較詳細的 說明。該唯一的附圖表示按照本發明一個實施例的傳感元件的截面。

具體實施方式

圖1表示按照本發明一個實施例的傳感元件10。傳感元件10構造 成層狀并含有第一固體電介質層21、第二固體電介質層22和第三固體 電介質層23。這時，固體電介質層21-23由傳導氧離子的固體電介質材 料，諸如例如用Y₂O₃穩定的或者部分穩定的ZrO₂制成。傳感元件10 是采用本專業人員已知的氣體測針的方法構造的。

第一和第二固體電介質層21，22之間設置一個帶有絕緣體43的加 熱導線41。絕緣體43是氧化鋁制的多孔層，完全包圍加熱導線41。加 熱導線41的絕緣體43在側面，也在加熱導線41的層平面上被氣密的 密封框44包圍。密封框44一直延伸到傳感元件10的外表面。

在第二固體電介質層22中裝有含有基準氣體的基準氣體空間35。 在基準氣體空間35中在第三固體電介質層23上涂有第一電極31。在第 三固體電介質層23上與該第一電極31相反的一側，因而在傳感器元件 10的外表面上設置暴露于廢氣中的第二電極32。