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本年度は、酸素センサ-の試作を主体として実験を行い、センサ-の実用性については起電力の測定により求めた。研究の概要は下記のとおりである。
○フレ-ム・ジェット溶射法およびプラズマ溶射法による安定化ジルコニア酸素センサ-の作製実験
上記の溶射方式によりジルコニア溶射皮膜をNi-Cr合金、鉄-酸化鉄の参照極(溶射皮膜部)の表面部に作製する。本実験では溶射距離などの条件を変化させて、適正条件を求めた。その結果、被溶射体はMo材が電導度からも適正であり、ジルコニア皮膜の作製法としては、プラズマ溶射法が優れていることが得られた。高温強度試験では、ジルコニア皮膜厚さを300μm以上にすると、熱衝撃などによりクラックの発生が認められる。緻密性などの関連からも300μm付近の皮膜厚さが有効であった。また、参照極の溶射材料としては鉄-酸化鉄が良好であり、ジルコニア皮膜との結合力も優れていた。
○溶射法により作製した酸素センサ-の性能実験
作製した酸素センサ-について大気雰囲気中で800〜1000℃に加熱し、起電力の経時変化を測定した。この場合も、起電力の発生は鉄-酸化鉄を参照極としたものにおいて大きく表われた。しかし、Ni-Cr合金の参照極では、起電力の発生も小さくなっており、温度変化との対応が明確に得られなかった。溶射皮膜の厚さの影響についても、関連性が明確に得られており、200μm以下では気孔(貫通気孔)が多くなり、起電力を測定することができなかった。
従来の焼結体ジルコニアの酸素センサ-に比較しても再現性の点では劣っており、信頼性の高い酸素センサ-を作るためには溶射条件の確立が必要である。
来年度は、溶射材料の選定並びに耐久性などを中心として研究を行う。併せて溶融金属中の酸素濃度の測定を試みる予定である。
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