JPH012379A

JPH012379A - 熱電素子の製造方法

Info

Publication number: JPH012379A
Application number: JP62-156645A
Authority: JP
Inventors: 隆上杉
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Filing date: 1987-06-25
Publication date: 1989-01-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は熱電特性に考れた全屈合金熱電素子の製造方法
に関する。

［従来の技術］ゼーベック効果を応用して熱電発電を行なわせる熱電素
子は種々の分野において実用化か期待されている。

金属合金からなる熱電素子の実用化を妨げる要因の一つ
として、熱起電力か低いという問題かある。

このため、熱起電力の高い熱電素子を得るため種々の製
造方法か開発されており、その代表的な方法として、（
イ）金属合金の粉末を合成し、（ロ）これをプレス成形
して所定の形状を有する成形体とし、（ハ）次いて、こ
の成形体を焼結して熱電素子とする製造方法がある。

［解決すべき問題点］しかし、従来の製造方法によって製造した金属合金の熱
電素子の熱起電力は、通常、１　ｍＶ／に程度てあり、
種々の分野て熱電素子を利用するには低くすぎるもので
あった。

また、従来の製造方法（特に、機械的に金属合金を粉砕
する粉末冶金法）によって製造した金属合金の熱電素子
は、熱電素子間におけるばらつきか±５０％程度と非常
に大きく、信頼性に欠けるものであった。

本発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので、高
い熱起電力を得ることかてきるとともに、ばらつきか小
さく信頼性の高い８電素子を製造てきるようにしだ熱電
素子の製造方法の提供を目的とする。

［問題点の解決手段］本発明者は上記目的を達成するため鋭意検討した結果、
成形体を焼結した後、さらに大気中において熱処理を行
なうことにより上記目的を達成てきることを見出し１本
発明に到達した。

すなわち、本発明は、仁金属合金の粉末を製造し、これを合成する工程。

口０合成した粉末金属合金をプレスして所定の形状とす
る工程。

ハ、所定の形状に成形した金属合金成形体を焼結する工
程。

二、焼結した金属合金成形体を大気中において熱処理す
る工程。

によって熱電素子を製造する方法としである。そして、
好ましくは、二における大気中の熱処理をＳＯＯ〜１０
００℃、特に好ましくは７００〜９００℃で行なうよう
にしている。

以下、本発明の内容を詳細に説明する。

第１図は本発明製造方法を説明するためのブロック図て
あり、１は金属合金粉末の合成工程、２は合成した粉末
金属合金を所定形状の成形体に成形するプレス成形工程
、３は成形体を真空中において焼結する焼結工程、４は
焼結した成形体を大気中において熱処理する熱処理工程
である。

本発明製造方法て製造される金属合金の熱電素子におい
ては、　Ｂｉ２Ｔｅ３，５ｂａＴｅ：＋、ＢＩ２Ｓｅ：
＋、５ｂ２Ｓｅ１＋Ｚｎ５ｂ、ＺｎＴｅ、２５ＢｉａＴ
ｅ：＋”７！＋Ｓｂ２Ｔｅ３，７０Ｂｉ、Ｔｅ、＋：１
ＯＢｉ、Ｓｅｚ、ＰｂＴｅ、Ｐｂ５ｅ、Ｂｉ（Ｓｉ−３
ｂ２）　、Ｂｉｚ（Ｇｅ−９ｅ）３゜Ｃｒ５ｉｚ、　　
ＭｎＳｉ＋、ｔ：＋＋Ｆｅ５ｉａ、ＣｏＳｉ、Ｇｅ、５
ｉｏ７＋ＧｄＳｅ＋、　４’ｌ＋Ｃｕ１９ｙＡｇｏ、　
ｏ３ｓｅ＋、　００４ＳＩ　Ｘ−＾１８．２゜β−Ｂ、
　ＭｇＳｉ、ＭｇＳｉ＋、ｙｆｆ、５ｉＧｅ、またはＳ
　ｉ　、　Ｔｅを含有する合金を用いる。

合成工程ｌにおいては、上述した金属合金を機械的に粉
砕したり、プラズマ法によって微粒子化することによっ
て金属合金の粉末を得ている（本発明においては、微粒
子を含めて粉末と称す）。

このうち、プラズマ法によって５００ｎｗ以下の微粒子
を気相中にて合成したものを用いると、製造された熱電
素子の熱電特性を、さらに向上させることができる。

なお、プラズマ法としては、高周波プラズマ法あるいは
アークプラズマジェット法等を採用することか好ましい
。

プレス成形工程２に３いては、合成した粉末金属合金を
５００〜１０００ｋｇ／ｃ＋ｗ２の圧力で圧縮し、所定
形状の成形体となるようにプレス成形する。成形圧力は
、粉末金属合金が成形体として所定の形状を保持できる
程度の圧力であればよく、必ずしも上記成形圧力に限定
されるものてはない。

焼結工程３においては、プレス成形された金属合金成形
体を８００〜１５００°Ｃ１好ましくは１０００〜１２
００℃の高温で加熱して結合する。プラズマ法によって
得た微粒子状の金属合金成形体の場合には、１Ｏ−２Ｔ
ｏｒｒの真空中て、　８００〜ＩＺ００℃の加熱を２〜
５時間行なう。焼結時の加熱温度か低いと焼結不足とな
り、逆に高いと過焼結状態となり、いずれの場合も熱電
素子の素子特性低下につながる。

熱処理工程４においては、焼結した金属合金成形体を大
気中で５００〜１０００℃、好ましくは７００〜９００
℃の温度で数時間熱処理する。熱処理時における加熱温
度の設定も重要であり、低いと素子特性の向上を図れず
、高いと結晶形態が変化してしまい、やはり素子特性の
向上を図れない結果となる。

［実施例］次に１本発明の実施例を比較例と比べつつ、本発明を具
体的に説明する。

Ｏ実施例化合成工程１：プラズマ法により気相中で鉄ケイ化物微
粒子を合成。

ロ、プレス成形工程２　：　１　ｔｏｎ／ｃ＋＊”の圧
力でプレス成形。

ハ、焼結工程３　：　１０””Ｔｏｒｒの真空中におい
て、１１００°Ｃの温度で６時間加熱して焼結。

二、熱処理工程４：大気中において、　８５０°Ｃの温
度で３時間加熱して熱処理。

上記工程を経て製造した結果、第２図に示すように高温
側での熱起電力が約７　＠Ｖ／にと大巾に向上し、また
、ばらつきも±５％以内の熱電素子を得ることがてきた
。

Ｏ比　較　例１化合成工程１．０．プレス成形工程２．ハ、焼結工程３
を実施例と同じ条件で行ない、熱処理工程を行なわない
で熱電素子を製造した結果、第２図に示すように約１．
５ｍＶ／にの熱起電力を発生した。

また、熱電素子間のばらつきは±２０％であった。

Ｏ比　較　例２金属合金を機械的に粉砕し、粉砕した粉末をプレスによ
って圧縮成形し、これを焼結する従来の粉末冶金法によ
って熱電素子を得た結果、第２図に示すように約０．Ｉ
５＋ｓＶ／にの熱起電力を発生した。

また、熱電素子間のばらつきは±５０％程度工程った。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、焼結工程後に、さらに熱
処理工程を施すことにより熱電特性に優れた熱電素子を
製造できるといった効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明製造方法の実施手順を説明するためのブ
ロック図、第２図本発明製造方法によって得た熱電素子
と比較例熱電素子の熱電特性図を示す。１：合成工程　　　２ニブレス成形工程３：焼結工程　
　　４：熱処理工程

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イ〜ニの工程からなることを特徴とした熱電素子
の製造方法。イ、金属合金の粉末を製造し、これを合成する工程。ロ、合成した粉末金属合金をプレスして所定の形状とす
る工程。ハ、所定の形状に成形した金属合金成形体を焼結する工
程。ニ、焼結した金属合金成形体を大気中において熱処理し
、熱電素子を製造する工程。
（２）金属合金か、Ｂｉ＿２Ｔｅ＿３、Ｓｂ＿２Ｔｅ＿
３、Ｂｉ＿２Ｓｅ＿３、Ｓｂ＿２Ｓｅ＿３、ＺｎＳｂ、
ＺｎＴｅ、２５Ｂｉ＿２Ｔｅ＿３＾＋７５Ｓｂ＿２Ｔｅ
＿３、７０Ｂｉ＿２Ｔｅ＿３＾＋３０Ｂｉ＿２Ｓｅ＿３
、ＰｂＴｅ、ＰｂＳｅ、Ｂｉ（Ｓｉ・Ｓｂ＿２）、Ｂｉ
＿２（Ｇｅ・Ｓｅ）＿３、ＣｒＳｉ＿２、ＭｎＳｉ＿１
＿．＿７＿３、ＦｅＳｉ＿２、ＣｏＳｉ、Ｇｅ＿３Ｓｉ
ｏ＿７、ＧｄＳｅ＿１＿．＿４＿９、Ｃｕ＿１＿．＿９
＿７Ａｇ＿０＿．＿０＿３Ｓｅ＿１＿．＿０＿０＿４＿
５、χ−ＡＩＩＢ＿１＿２、β−Ｂ、ＭｇＳｉ、ＭｇＳ
ｉ＿１、＿７３、ＳｉＧｅ、またはＳｉ、Ｔｅを含有す
るものからなることを特徴とした特許請求の範囲第１項
記載の熱電素子の製造方法。
（３）金属合金成形体の熱処理を８００〜１５００℃で
行なうことを特徴とした特許請求の範囲第１または２項
記載の熱電素子の製造方法。
（４）金属合金の粉末が微粒子状であることを特徴とし
た特許請求の範囲第１、２または３項記載の熱電素子の
製造方法。
（５）金属合金の微粒子をプラズマ法によって製造する
ことを特徴とした特許請求の範囲第４項記載の熱電素子
の製造方法。