帶有金屬陶瓷基層和鉑覆蓋層的傳感元件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明描述了一種用于探測(cè)包含在氣流中的物質(zhì)的傳感器所用的傳感元件。該傳感元件具有由陶瓷制成的載體以及布置在該載體上的暴露于氣流的、開(kāi)放的測(cè)量電極。測(cè)量電極具有布置在載體上的、由陶瓷-鉑-金屬陶瓷構(gòu)成的基層以及布置在基層上的、由燒結(jié)的鉑構(gòu)成的覆蓋層。由此在載體上的附著能力方面提供了尤其良好的特性并且提供了防護(hù)以阻止不期望的沉積。
【專(zhuān)利說(shuō)明】帶有金屬陶瓷基層和鉑覆蓋層的傳感元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種用于探測(cè)包含在氣流中的物質(zhì)，尤其是探測(cè)內(nèi)燃機(jī)的廢氣中的碳煙顆粒的傳感器所用的傳感元件，其帶有由陶瓷制成的載體以及被布置在該載體上的、暴露于氣流的開(kāi)放的測(cè)量電極。

【背景技術(shù)】
[0002]這種傳感元件是公知的并且例如，在DE 10 2010 044 308 Al中有所述及。它尤其被用作為柴油機(jī)的廢氣系統(tǒng)中的碳煙傳感器。借助測(cè)量電極例如，通過(guò)電阻測(cè)量、電容測(cè)量、或阻抗測(cè)量來(lái)檢測(cè)廢氣流中所包含的碳煙顆粒的含量并且以電信號(hào)的形式輸送給內(nèi)燃機(jī)的控制裝置。
[0003]在此情況下，測(cè)量電極設(shè)計(jì)為開(kāi)放的、暴露于氣流的電極并且具有例如，叉指電極(梳形電極)的形式。它由精細(xì)的導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成，這些導(dǎo)線(xiàn)被敷設(shè)，尤其是壓制在陶瓷的載體上。載體優(yōu)選地設(shè)計(jì)為平板形的長(zhǎng)形元件并且如所述的那樣由陶瓷材料，如，氧化鋁構(gòu)成。測(cè)量電極的導(dǎo)線(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)有相應(yīng)的導(dǎo)線(xiàn)連接端，這些導(dǎo)線(xiàn)連接端被引導(dǎo)至相應(yīng)的連接觸點(diǎn)。
[0004]顆粒傳感器的這種傳感元件另外設(shè)有加熱裝置，以便能夠周期性地清潔暴露于氣流的、包含在氣流中的顆粒在前述感應(yīng)時(shí)間內(nèi)在其上不斷增多地沉積的電極。為此測(cè)量電極進(jìn)行加熱并且由此燃燒所沉積的顆粒，通過(guò)該燃燒將沉積的顆粒從測(cè)量電極上去除。
[0005]然而，在這個(gè)開(kāi)放的測(cè)量電極上還沉積著隨著感應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng)而固體的、無(wú)機(jī)的且不可燃的廢氣組成部分，這導(dǎo)致開(kāi)放的測(cè)量電極被不導(dǎo)電的材料所覆蓋且由此電氣地和機(jī)械地絕緣以阻止待被測(cè)量的顆粒進(jìn)入(阻止碳煙顆粒進(jìn)入)。由此導(dǎo)致測(cè)量電極喪失了感應(yīng)功能。在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)中在2000-3000小時(shí)的運(yùn)彳丁之后測(cè)量電極確定被完全覆蓋。
[0006]這種傳感元件的另一個(gè)問(wèn)題在于，要安全且持久地將測(cè)量電極附著在由陶瓷材料構(gòu)成的載體上。由此，在例如，測(cè)量電極由純鉬構(gòu)成的情況下表現(xiàn)出以下情況:該測(cè)量電極雖然在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間段中(長(zhǎng)達(dá)3000小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間)具有不期望的不可燃的廢氣組成部分的減少到?jīng)]有的沉積，但并不具有在陶瓷載體上持久的附著。這尤其會(huì)產(chǎn)生純Pt厚層壓(沒(méi)有玻璃且沒(méi)有陶瓷組成部分的燒結(jié)的鉬)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，實(shí)現(xiàn)一種如開(kāi)頭所描述的類(lèi)型的傳感元件，其測(cè)量電極在避免不期望的沉積的情況下以尤其良好的載體上附著力來(lái)表征。
[0008]在上述類(lèi)型的感應(yīng)元件中以如下方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，即，測(cè)量電極具有布置在載體上的、由陶瓷-鉬-金屬陶瓷構(gòu)成的基層以及布置在基層上的、由燒結(jié)的鉬構(gòu)成的覆蓋層。
[0009]通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的由金屬陶瓷基層和鉬覆蓋層構(gòu)成的組合在陶瓷載體上的附著和沉積防護(hù)方面實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)效果。這表現(xiàn)出:金屬陶瓷層具有非常良好陶瓷載體上附著力。由于這種層雖然通過(guò)廢氣顆粒(灰燼、硫磺、金屬氧化物等)與非常高的沉積傾向相關(guān)聯(lián)，所以它作為覆蓋層或接觸層很少適用于氣流。此時(shí)顯示出以下傾向，即，在大約2000小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間之后產(chǎn)生明顯沉積。
[0010]與此相反，純鉬構(gòu)成的層適合作為覆蓋層或接觸層。這種層具有良好的防護(hù)以阻止不期望的沉積。
[0011]由兩個(gè)分開(kāi)的相(金屬的和陶瓷的組成部分)所構(gòu)成的材料的組被稱(chēng)為金屬陶瓷(Cermet)或金屬陶瓷(Metallkeramiken),它們?cè)诖_定的特性方面,尤其是硬度、熔點(diǎn)方面彼此不同。陶瓷-鉬-金屬陶瓷的實(shí)例是以硅化物為基礎(chǔ)的這種材料，如，MoSi2-Pt-金屬陶瓷。
[0012]優(yōu)選地，基層(粘合劑層)由陶瓷-鉬-印刷膏構(gòu)成。另外，測(cè)量電極優(yōu)選地由金屬陶瓷-基部印刷件和鉬-上部印刷件構(gòu)成。測(cè)量電極由此按照本發(fā)明優(yōu)選地由組合的壓印技術(shù)制成，其中由此提高測(cè)量電極在陶瓷載體上的附著力并且減少了測(cè)量電極上不期望的沉積。
[0013]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的感應(yīng)元件尤其被應(yīng)用在所有帶有開(kāi)放的感應(yīng)接觸材料的傳感器中，優(yōu)選地在碳煙傳感器(Soot Sensor)中。測(cè)量電極優(yōu)選地設(shè)計(jì)為叉指電極(梳形電極)。
[0014]在本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)造中，測(cè)量電極設(shè)計(jì)為施加交流電壓。通過(guò)施加交流電壓在測(cè)量電極的運(yùn)行中能夠進(jìn)一步最小化不期望的沉積。
[0015]可選地還可以使用鉬膏作為基層。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面將借助實(shí)施例聯(lián)系附圖詳細(xì)地闡述本發(fā)明，其中:
[0017]圖1示出了內(nèi)數(shù)字傳感器的傳感元件的示意性俯視圖；
[0018]圖2示出了通過(guò)圖1的傳感元件的放大的局部視圖；

【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1示意性地示出了內(nèi)數(shù)字傳感器的傳感元件I俯視圖，其中涉及的是例如，碳煙傳感器。測(cè)量電極2在該傳感元件中設(shè)計(jì)為叉指電極或梳形電極。它被構(gòu)造在傳感元件的所屬的載體5的末端上。測(cè)量電極2的相應(yīng)的導(dǎo)線(xiàn)沿著具有絕緣的區(qū)域3延伸直至到達(dá)接觸區(qū)域4中。
[0020]測(cè)量電極2設(shè)計(jì)為開(kāi)放的、暴露在例如，柴油機(jī)的廢氣系統(tǒng)的氣流中的電極。相應(yīng)的導(dǎo)線(xiàn)被敷設(shè)在圖2中所示出的載體5上。在此情況下測(cè)量電極2具體地由金屬陶瓷-基部印刷件6和鉬-上部印刷件7組成，金屬陶瓷-基部印刷件由金屬-鉬-印刷膏制成。測(cè)量電極2由此通過(guò)組合的壓印技術(shù)制成。通過(guò)金屬陶瓷-基部印刷件提高了測(cè)量電極在陶瓷載體上的附著，與此同時(shí)鉬-上部印刷件致力于最小化測(cè)量電極上的不期望的沉積。
【權(quán)利要求】
1.一種用于傳感器的傳感元件，所述傳感器用于探測(cè)包含在氣流中的物質(zhì)，尤其是內(nèi)燃機(jī)的廢氣中的碳煙顆粒，所述傳感元件帶有由陶瓷制成的載體以及布置在所述載體上的、暴露于氣流的開(kāi)放的測(cè)量電極，其特征在于，所述測(cè)量電極(2)具有布置在所述載體(5)上的、由陶瓷-鉬-金屬陶瓷構(gòu)成的基層以及布置在所述基層上的、由燒結(jié)的鉬構(gòu)成的覆蓋層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感元件，其特征在于，所述基層由陶瓷-鉬-印刷膏制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感元件，其特征在于，所述測(cè)量電極(2)由金屬陶瓷-基部印刷件(6)和鉬-上部印刷件(7)構(gòu)成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感元件，其特征在于，所述測(cè)量電極(2)設(shè)計(jì)為叉指電極。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感元件，其特征在于，所述測(cè)量電極(2)設(shè)計(jì)為用于施加交流電壓。
【文檔編號(hào)】F01N11/00GK104285141SQ201380024331
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月9日
【發(fā)明者】約翰內(nèi)斯·安特, 馬庫(kù)斯·赫爾曼, 安德烈亞斯·奧特, 維利巴爾德·賴(lài)特邁爾, 曼弗雷德·魏格爾, 安德烈亞斯·威爾德根 申請(qǐng)人:大陸汽車(chē)有限責(zé)任公司