JPH0155406B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0155406B2 JPH0155406B2 JP56017110A JP1711081A JPH0155406B2 JP H0155406 B2 JPH0155406 B2 JP H0155406B2 JP 56017110 A JP56017110 A JP 56017110A JP 1711081 A JP1711081 A JP 1711081A JP H0155406 B2 JPH0155406 B2 JP H0155406B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead
- electrode
- oxygen gas
- sulfur
- gas sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4075—Composition or fabrication of the electrodes and coatings thereon, e.g. catalysts
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- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は酸素ガスセンサーの応答性を向上さ
せる電極処理法に関するものである。
せる電極処理法に関するものである。
ジルコニア焼結体を隔壁とするジルコニアセン
サー等の酸素ガスセンサーは、自動車内燃機関の
排気ガス中の酸素濃度を測定するセンサーとして
使用されている。これは排気ガス中の酸素濃度を
測定することにより内燃機関の空燃比を調節し、
最適条件で内燃機関を作動させようとするもので
ある。このために応答性の早い酸素ガスセンサー
が求められている。従来のジルコニアセンサーで
は、空燃比が濃いものから薄いものに変化する場
合（以下、リツチ→リーンと称する。）の応答時
間は約250ミリ秒、空燃比が薄いものから濃いも
のに変化する場合（以下、リーン→リツチと称す
る。）の応答時間は約80ミリ秒である。本発明は、
酸素ガスセンサーの電極を処理することにより、
応答時間がリツチ→リーンで20〜50％、リーン→
リツチで10〜40％短縮された、よりすぐれた応答
性を有するる酸素ガスセンサーを提供するもので
ある。
サー等の酸素ガスセンサーは、自動車内燃機関の
排気ガス中の酸素濃度を測定するセンサーとして
使用されている。これは排気ガス中の酸素濃度を
測定することにより内燃機関の空燃比を調節し、
最適条件で内燃機関を作動させようとするもので
ある。このために応答性の早い酸素ガスセンサー
が求められている。従来のジルコニアセンサーで
は、空燃比が濃いものから薄いものに変化する場
合（以下、リツチ→リーンと称する。）の応答時
間は約250ミリ秒、空燃比が薄いものから濃いも
のに変化する場合（以下、リーン→リツチと称す
る。）の応答時間は約80ミリ秒である。本発明は、
酸素ガスセンサーの電極を処理することにより、
応答時間がリツチ→リーンで20〜50％、リーン→
リツチで10〜40％短縮された、よりすぐれた応答
性を有するる酸素ガスセンサーを提供するもので
ある。
すなわち、本発明の酸素ガスセンサーの電極処
理法は、標準ガスと測定ガスの間に介在するジル
コニア等の固体隔壁と、その測定ガス側の表面に
形成された層状の白金電極とよりなる酸素ガスセ
ンサーの白金電極表面に少なくとも鉛又は硫黄を
含む物質を接触させつつ、200〜850℃に加熱し、
鉛又は硫黄の低融点化合物を形成する工程と、少
なくとも白金電極の部分を600〜850℃に加熱する
工程とよりなることを特徴とするものである。
理法は、標準ガスと測定ガスの間に介在するジル
コニア等の固体隔壁と、その測定ガス側の表面に
形成された層状の白金電極とよりなる酸素ガスセ
ンサーの白金電極表面に少なくとも鉛又は硫黄を
含む物質を接触させつつ、200〜850℃に加熱し、
鉛又は硫黄の低融点化合物を形成する工程と、少
なくとも白金電極の部分を600〜850℃に加熱する
工程とよりなることを特徴とするものである。
ここで酸素ガスセンサーとはジルコニア焼結体
等の固体隔壁と少なくとも測定ガス側の表面に形
成された層状の白金電極とを具備するもので、ガ
ス中の酸素濃度を検出する機能を有するものをい
う。代表的なものとしては他にトリア焼結体があ
る。なお、酸素ガスセンサーは内燃機関の排気ガ
ス測定用のみに限定されるものではない。
等の固体隔壁と少なくとも測定ガス側の表面に形
成された層状の白金電極とを具備するもので、ガ
ス中の酸素濃度を検出する機能を有するものをい
う。代表的なものとしては他にトリア焼結体があ
る。なお、酸素ガスセンサーは内燃機関の排気ガ
ス測定用のみに限定されるものではない。
白金電極表面に少なくとも鉛又は硫黄を含む物
質を接触させて白金との間で低融点化合物を形成
させる工程は、200〜850℃の温度で白金と鉛等を
接触反応させて低融点化合物を形成するものであ
る。具体的な方法としては、白金電極の表面に
鉛、硫黄の薄い層を形成したのち、加熱する方法
がある。鉛等の薄い層を形成する方法としては化
学メツキ、電気メツキ、溶融硫黄浴等の浴中への
浸漬、真空蒸着、スパツタリング等の物理的蒸着
法がある。層の厚さは0.01〜10ミクロンでよい。
加熱温度は反応物質により異り、硫黄では200℃
近くの比較的低い温度でもよい。鉛では300℃〜
850℃程度の広い温度範囲が採用できる。
質を接触させて白金との間で低融点化合物を形成
させる工程は、200〜850℃の温度で白金と鉛等を
接触反応させて低融点化合物を形成するものであ
る。具体的な方法としては、白金電極の表面に
鉛、硫黄の薄い層を形成したのち、加熱する方法
がある。鉛等の薄い層を形成する方法としては化
学メツキ、電気メツキ、溶融硫黄浴等の浴中への
浸漬、真空蒸着、スパツタリング等の物理的蒸着
法がある。層の厚さは0.01〜10ミクロンでよい。
加熱温度は反応物質により異り、硫黄では200℃
近くの比較的低い温度でもよい。鉛では300℃〜
850℃程度の広い温度範囲が採用できる。
他の方法としては化学的蒸着法を利用するもの
で、鉛、又は硫黄を含んだガス中で白金層を加熱
処理し、白金との低融点化合物を形成するもであ
る。
で、鉛、又は硫黄を含んだガス中で白金層を加熱
処理し、白金との低融点化合物を形成するもであ
る。
本発明の電極処理法における白金電極の部分を
600〜850℃に加熱する工程は前の工程で得られた
白金との低融点化合物を分解するための工程であ
る。この低融点化合物の分解は温度とともに低融
点化合物の構成元素である鉛等の雰囲気中の蒸気
圧によつても影響される。従つて、雰囲気中の鉛
等の蒸気圧が時間とともに低下する条件では、白
金との低融点化合物を形成するための加熱に引き
続いて、本工程の加熱を継続することができる。
なお雰囲気としては酸化雰囲気でもよいが、実験
結果では非酸化性雰囲気がよい結果を与えてい
る。
600〜850℃に加熱する工程は前の工程で得られた
白金との低融点化合物を分解するための工程であ
る。この低融点化合物の分解は温度とともに低融
点化合物の構成元素である鉛等の雰囲気中の蒸気
圧によつても影響される。従つて、雰囲気中の鉛
等の蒸気圧が時間とともに低下する条件では、白
金との低融点化合物を形成するための加熱に引き
続いて、本工程の加熱を継続することができる。
なお雰囲気としては酸化雰囲気でもよいが、実験
結果では非酸化性雰囲気がよい結果を与えてい
る。
これらの処理により酸素ガスセンサーの白金電
極が活性化され、センサーの応答性、特にリツチ
→リーンでの応答時間が20〜50％に短縮される。
なお、標準ガス側の白金電極も同時に処理するこ
ともできるが、応答性の改善効果は少ない。
極が活性化され、センサーの応答性、特にリツチ
→リーンでの応答時間が20〜50％に短縮される。
なお、標準ガス側の白金電極も同時に処理するこ
ともできるが、応答性の改善効果は少ない。
なお、通常の内燃機関の排気ガス測定用の酸素
ガスセンサーは、白金電極の上にさらにアルミナ
またはアルミナ・マグネシヤスピネル等のコーテ
イング層が約20〜200ミクロンの厚さにわたつて
被覆されている。本発明の電極処理法によつて処
理された酸素ガスセンサーも従来と同様のコーテ
イング被覆層を形成することができる。
ガスセンサーは、白金電極の上にさらにアルミナ
またはアルミナ・マグネシヤスピネル等のコーテ
イング層が約20〜200ミクロンの厚さにわたつて
被覆されている。本発明の電極処理法によつて処
理された酸素ガスセンサーも従来と同様のコーテ
イング被覆層を形成することができる。
以下、実施例を示す。
実施例で使用した酸素ガスセンサーは、自動車
内燃機関の排気ガス測定用に使用されているジル
コニアセンサーと同一の方法で作られたものであ
る。ただし、アルミナまたはアルミナ・マグネシ
ヤスピネル等の被覆層が形成されていない状態の
もを使用した。すなわち、これらの酸素ガスセン
サーは試験管状のジルコニア焼結体の外面および
内面に約0.1〜10ミクロン厚さの白金をメツキし
て電極としたものである。
内燃機関の排気ガス測定用に使用されているジル
コニアセンサーと同一の方法で作られたものであ
る。ただし、アルミナまたはアルミナ・マグネシ
ヤスピネル等の被覆層が形成されていない状態の
もを使用した。すなわち、これらの酸素ガスセン
サーは試験管状のジルコニア焼結体の外面および
内面に約0.1〜10ミクロン厚さの白金をメツキし
て電極としたものである。
実施例 １
上記の酸素ガスセンサーを熱処理炉に入れ、さ
らに窒素ガスをキヤリヤーガスとして二硫化炭素
（CS2）を導入し、熱処理炉を850℃に保ちつつ30
分間処理した。これにより酸素ガスセンサーの２
つの白金電極の両方に白金の硫黄化合物を形成し
た。次に、得られた酸素ガスセンサーを空気中で
600℃に60分間加熱した。さらに、外側の白金電
極の表面に耐火酸化物を形成し、数十〜数百ミク
ロン厚さのコーテイング層を形成した。
らに窒素ガスをキヤリヤーガスとして二硫化炭素
（CS2）を導入し、熱処理炉を850℃に保ちつつ30
分間処理した。これにより酸素ガスセンサーの２
つの白金電極の両方に白金の硫黄化合物を形成し
た。次に、得られた酸素ガスセンサーを空気中で
600℃に60分間加熱した。さらに、外側の白金電
極の表面に耐火酸化物を形成し、数十〜数百ミク
ロン厚さのコーテイング層を形成した。
このようにして得られた酸素ガスセンサーの応
答時間はリツチ→リーンで150〜200ミリ秒、リー
ン→リツチで70〜80ミリ秒であつた。
答時間はリツチ→リーンで150〜200ミリ秒、リー
ン→リツチで70〜80ミリ秒であつた。
なお、本発明の処理がなされていない酸素ガス
センサーの応答速度は通常リツチ→リーンで250
〜300ミリ秒、リーン→リツチで70〜90ミリ秒で
ある。
センサーの応答速度は通常リツチ→リーンで250
〜300ミリ秒、リーン→リツチで70〜90ミリ秒で
ある。
実施例 ２
実施例１と同様の熱処理炉およびガスを使用
し、650℃で30分間処理して、酸素ガスセンサー
の両電極表面に白金の硫黄化合物を形成した。次
に、これを空気中で700℃、60分間加熱したのち、
実施例１と同様にコーテイング層を形成した。
し、650℃で30分間処理して、酸素ガスセンサー
の両電極表面に白金の硫黄化合物を形成した。次
に、これを空気中で700℃、60分間加熱したのち、
実施例１と同様にコーテイング層を形成した。
この酸素ガスセンサーの応答時間はリツチ→リ
ーンで160〜210ミリ秒、リーン→リツチで70〜80
ミリ秒であつた。
ーンで160〜210ミリ秒、リーン→リツチで70〜80
ミリ秒であつた。
実施例 ３
実施例１と同様の熱処理炉およびガスを使用
し、800℃で30分間処理して、酸素ガスセンサー
の両電極表面に白金の硫黄化合物を形成した。次
にこれを水素ガス中で60分間加熱したのち、実施
例１と同様にコーテイング層を形成した。
し、800℃で30分間処理して、酸素ガスセンサー
の両電極表面に白金の硫黄化合物を形成した。次
にこれを水素ガス中で60分間加熱したのち、実施
例１と同様にコーテイング層を形成した。
この酸素ガスセンサーの応答時間はリツチ→リ
ーンで160〜210ミリ秒、リーン→リツチで70〜80
ミリ秒であつた。
ーンで160〜210ミリ秒、リーン→リツチで70〜80
ミリ秒であつた。
実施例 ４
水100cm3に酢酸鉛0.5ｇ、ロツシエル塩５ｇ、
EDTA―2Na2ｇを溶かした浴中で、0.5mA／cm3
の電流密度で10分間電気メツキを行い、酸素ガス
センサーの外部白金電極表面に約0.5ミクロン厚
さの鉛をメツキした。次に、これを水素ガス中で
800℃に15分間加熱し、白金の鉛化合物を形成す
るとともに、それを分解した。その後実施例１と
同様にコーテイング層を形成した。
EDTA―2Na2ｇを溶かした浴中で、0.5mA／cm3
の電流密度で10分間電気メツキを行い、酸素ガス
センサーの外部白金電極表面に約0.5ミクロン厚
さの鉛をメツキした。次に、これを水素ガス中で
800℃に15分間加熱し、白金の鉛化合物を形成す
るとともに、それを分解した。その後実施例１と
同様にコーテイング層を形成した。
この酸素ガスセンサーの応答時間はリツチ→リ
ーンで150〜200ミリ秒、リーン→リツチで80〜90
ミリ秒であつた。
ーンで150〜200ミリ秒、リーン→リツチで80〜90
ミリ秒であつた。
実施例 ５
実施例４と同様の酸素ガスセンサーの外部電極
表面に約0.5ミクロン厚さの鉛をメツキした。次
に、これを水素ガス中で800℃に30分間加熱した。
この後、実施例１と同様コーテイング層を形成し
た。この酸素ガスセンサーの応答時間はリツチ→
リーンで150〜190ミリ秒、リーン→リツチで60〜
80ミリ秒であつた。
表面に約0.5ミクロン厚さの鉛をメツキした。次
に、これを水素ガス中で800℃に30分間加熱した。
この後、実施例１と同様コーテイング層を形成し
た。この酸素ガスセンサーの応答時間はリツチ→
リーンで150〜190ミリ秒、リーン→リツチで60〜
80ミリ秒であつた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 標準ガスと測定ガスの間に介在するジルコニ
ア等の固体隔壁と、その測定ガス側の表面に形成
された層状の白金電極とよりなる酸素ガスセンサ
ーの白金電極表面に少なくとも鉛又は硫黄を含む
物質を接触させつつ、200〜850℃に加熱し、鉛又
は硫黄の低融点化合物を形成する工程と、 少なくとも白金電極の部分を昇温して600〜850
℃に加熱し、該低融点化合物を分解する工程とよ
りなることを特徴とする酸素ガスセンサーの電極
処理法。 ２ 白金電極表面に鉛又は、硫黄を被覆したのち
加熱することにより低融点化合物を形成させる特
許請求の範囲第１項記載の電極処理法。 ３ 鉛又は硫黄の被覆層の厚さは0.01〜10ミクロ
ンである特許請求の範囲第２項記載の電極処理
法。 ４ 非酸化性ガス雰囲気中で加熱する特許請求の
範囲第１項記載の電極処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56017110A JPS57131047A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Electrode treatment of oxygen gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56017110A JPS57131047A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Electrode treatment of oxygen gas sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57131047A JPS57131047A (en) | 1982-08-13 |
| JPH0155406B2 true JPH0155406B2 (ja) | 1989-11-24 |
Family
ID=11934884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56017110A Granted JPS57131047A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Electrode treatment of oxygen gas sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57131047A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH087178B2 (ja) * | 1988-10-04 | 1996-01-29 | 日本碍子株式会社 | 酸素センサ |
| US7527718B2 (en) | 2004-03-29 | 2009-05-05 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of treating gas sensor element |
| JP4587855B2 (ja) * | 2004-03-29 | 2010-11-24 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ素子の処理方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5334077B2 (ja) * | 1973-08-29 | 1978-09-19 | ||
| JPS52102794A (en) * | 1976-02-24 | 1977-08-29 | Nissan Motor | Preparation process for oxygen sensor |
-
1981
- 1981-02-06 JP JP56017110A patent/JPS57131047A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57131047A (en) | 1982-08-13 |
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