JPH0347751B2 - - Google Patents
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- JPH0347751B2 JPH0347751B2 JP62156646A JP15664687A JPH0347751B2 JP H0347751 B2 JPH0347751 B2 JP H0347751B2 JP 62156646 A JP62156646 A JP 62156646A JP 15664687 A JP15664687 A JP 15664687A JP H0347751 B2 JPH0347751 B2 JP H0347751B2
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- thermoelectric element
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、熱電特性に優れた金属合金熱電素子
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
［従来の技術］
ゼーベツ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が期待さ
れている。
る熱電素子は種々の分野において実用化が期待さ
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、熱起電力が低いという問題があ
る。
因の一つとして、熱起電力が低いという問題があ
る。
このため、熱起電力の高い熱電素子を得るため
種々の改良のなされた熱電素子が開発されてい
る。このうち、金属合金からなる熱電素子におい
ても、金属合金の材料、含有率、粉末の粒子径を
変えたり、あるいは製造手順、条件を変えたりし
て種々の改良が行なわれている。
種々の改良のなされた熱電素子が開発されてい
る。このうち、金属合金からなる熱電素子におい
ても、金属合金の材料、含有率、粉末の粒子径を
変えたり、あるいは製造手順、条件を変えたりし
て種々の改良が行なわれている。
そして、金属合金からなる熱電素子は、素子を
微細かつ均一な多孔質の焼結体とすることにより
熱起電力を高くできることが判明した。
微細かつ均一な多孔質の焼結体とすることにより
熱起電力を高くできることが判明した。
［解決すべき問題点］
しかしながら、微細かつ均一な多数の孔を有す
る多孔質の焼結体で熱電素子を構成することは難
しかつた。すなわち、微細な孔を均一に作ること
ができないため、高い熱起電力を得ることができ
ないとともに、製品の均質化を図れることができ
ず、金属合金による熱電素子は実用化段階には至
つていないかつた。
る多孔質の焼結体で熱電素子を構成することは難
しかつた。すなわち、微細な孔を均一に作ること
ができないため、高い熱起電力を得ることができ
ないとともに、製品の均質化を図れることができ
ず、金属合金による熱電素子は実用化段階には至
つていないかつた。
本発明は上記の問題点にかんでみてなされたも
ので、高い熱起電力を得ることができるととも
に、製品の均質化を可能として素子間のばらつき
のない熱電素子の提供を目的とする。
ので、高い熱起電力を得ることができるととも
に、製品の均質化を可能として素子間のばらつき
のない熱電素子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、金属合金の粉末にアダマンタンもしくは
アダマンタン／トリメチレンノルボルナン混合物
を混合添加し、その後焼結を行なつて熱電素子を
製造することにより、上記目的が達成できること
を見出し本発明に到達した。
た結果、金属合金の粉末にアダマンタンもしくは
アダマンタン／トリメチレンノルボルナン混合物
を混合添加し、その後焼結を行なつて熱電素子を
製造することにより、上記目的が達成できること
を見出し本発明に到達した。
すなわち、本発明の熱電素子の製造方法は、金
属合金の粉末にアダマンタンもしくはアダマンタ
ン／トリメチレンノルボルナン混合物を添加して
プレス成形し、その後焼結を行なつて製造した方
法としてある。そして、好ましくは、焼成を、焼
結工程と熱処理工程の二段工程とする方法として
いる。
属合金の粉末にアダマンタンもしくはアダマンタ
ン／トリメチレンノルボルナン混合物を添加して
プレス成形し、その後焼結を行なつて製造した方
法としてある。そして、好ましくは、焼成を、焼
結工程と熱処理工程の二段工程とする方法として
いる。
このような製造方法によれば、微細かつ均一な
多孔質状の熱電素子を得ることができる。
多孔質状の熱電素子を得ることができる。
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
ツク図であり、１は金属合金粉末の合成工程、２
は金属合金粉末とアダマンタン等の添加材を混合
する混合工程、３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、４は成
形体を真空中において焼結する焼結工程、５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。
ツク図であり、１は金属合金粉末の合成工程、２
は金属合金粉末とアダマンタン等の添加材を混合
する混合工程、３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、４は成
形体を真空中において焼結する焼結工程、５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。
本発明な製造方法で製造される金属合金の熱電
素子においては、Bi2Te3，Sb2Te3，Bi2Se3，
Sb2Se3，ZnSb，ZnTe，25Bi2Te3＋75Sb2Te3，
70Bi2Te3＋30Bi2Se3，PbTe，PbSe、Bi（Si・
Sb2），Bi2（Ge・Se）3，CrSi2，MnSi1173、FeSi2，
CoSi，Ge3Si017，GdSe1149，Cu1197Ag0103
Se110045，ｘ−AlB12，β−Ｂ，MgSi1173，SiGe，
またはSi，Teを含有する合金を用いる。
素子においては、Bi2Te3，Sb2Te3，Bi2Se3，
Sb2Se3，ZnSb，ZnTe，25Bi2Te3＋75Sb2Te3，
70Bi2Te3＋30Bi2Se3，PbTe，PbSe、Bi（Si・
Sb2），Bi2（Ge・Se）3，CrSi2，MnSi1173、FeSi2，
CoSi，Ge3Si017，GdSe1149，Cu1197Ag0103
Se110045，ｘ−AlB12，β−Ｂ，MgSi1173，SiGe，
またはSi，Teを含有する合金を用いる。
合金工程においては、上述した金属合金を機械
的に粉砕したり、プラズマ法によつて微粒子化す
ることによつ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）。
的に粉砕したり、プラズマ法によつて微粒子化す
ることによつ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、プラズマ法によつて500nｍ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。
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エツト法等を採用する
ことが好ましい。
あるいはアークプラズマジエツト法等を採用する
ことが好ましい。
混合工程２においては、合成工程１で合成した
金属合金粉末とアダマンタンあるいはアダマンタ
ン／トリメチレンノルボルナン（以下、TMNと
いう）混合物をヘンシエルミキサ等によつて撹拌
混合する。これにより、金属合金粉末中にアダマ
ンタンあるいはアダマンタン／TMN混合物を添
加する。なお、混合工程２において使用する混合
機としては、粉末材の混合を行なえるものであれ
ば特に限定されず、上述のヘンシエルミキサのほ
か、らいかい機等の混合機を用いることもでき
る。また、添加材としてアダマンタンあるいはア
ダマンタン／TMN混合物を用いると、焼成時の
抜けがよく、焼成時における添加材の残量が少な
く良好な多孔質状焼成体を形成できる。
金属合金粉末とアダマンタンあるいはアダマンタ
ン／トリメチレンノルボルナン（以下、TMNと
いう）混合物をヘンシエルミキサ等によつて撹拌
混合する。これにより、金属合金粉末中にアダマ
ンタンあるいはアダマンタン／TMN混合物を添
加する。なお、混合工程２において使用する混合
機としては、粉末材の混合を行なえるものであれ
ば特に限定されず、上述のヘンシエルミキサのほ
か、らいかい機等の混合機を用いることもでき
る。また、添加材としてアダマンタンあるいはア
ダマンタン／TMN混合物を用いると、焼成時の
抜けがよく、焼成時における添加材の残量が少な
く良好な多孔質状焼成体を形成できる。
プレス成形工程３においては、添加材を混合し
た粉末金属合金を0.5〜2ton／cm2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ではない。
た粉末金属合金を0.5〜2ton／cm2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ではない。
焼結工程４においては、プレス成形された成形
体を800〜1500℃、好ましくは1000〜1200℃の高
温で加熱して焼成する。このとき、添加材が昇華
され成形体中に多数の微細孔が形成される。プラ
ズマ法によつて得た微粒子状の金属合金成形体の
場合には、10-2Torrの真空中で、800〜1200℃の
加熱を４〜８時間行なう。焼結時の加熱温度が低
いと昇華不足、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。
体を800〜1500℃、好ましくは1000〜1200℃の高
温で加熱して焼成する。このとき、添加材が昇華
され成形体中に多数の微細孔が形成される。プラ
ズマ法によつて得た微粒子状の金属合金成形体の
場合には、10-2Torrの真空中で、800〜1200℃の
加熱を４〜８時間行なう。焼結時の加熱温度が低
いと昇華不足、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５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。
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、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。
発明を具体的に説明する。
Γ実施例 １
プラズマ法により合成した鉄ケイ化物粉末100
ｇと、アダマンタン25ｇをヘンシエルミキサに入
れて３分間撹拌混合し、その後混合物を1ton／cm2
の圧力でプレス成形し、これを1100℃で６時間焼
結した。そしてその後、850℃で３時間熱処理を
行なつて熱電素子とした。（なお、焼結体の嵩比
重は2.1Kg／cm3、計算上の空隙率は50％であつ
た。） この結果、第２図に示すように最高9.2ｍＶ／
Ｋ程度の熱起電力を得ることができた。
ｇと、アダマンタン25ｇをヘンシエルミキサに入
れて３分間撹拌混合し、その後混合物を1ton／cm2
の圧力でプレス成形し、これを1100℃で６時間焼
結した。そしてその後、850℃で３時間熱処理を
行なつて熱電素子とした。（なお、焼結体の嵩比
重は2.1Kg／cm3、計算上の空隙率は50％であつ
た。） この結果、第２図に示すように最高9.2ｍＶ／
Ｋ程度の熱起電力を得ることができた。
Γ実施例 ２
実施例１におけるアダマンタン25ｇを、アダマ
ンタン：TMN＝２：８としたアダマンタン／
TMN混合物65ｇに代え、その他は実施例１と同
じ条件で熱電素子を製造した。（なお、焼結体の
嵩比重は1.2Kg／cm3、計算上の空隙率は70％であ
つた。） この結果、第２図に示すように最高10ｍＶ／Ｋ
の熱起電力を得ることができた。
ンタン：TMN＝２：８としたアダマンタン／
TMN混合物65ｇに代え、その他は実施例１と同
じ条件で熱電素子を製造した。（なお、焼結体の
嵩比重は1.2Kg／cm3、計算上の空隙率は70％であ
つた。） この結果、第２図に示すように最高10ｍＶ／Ｋ
の熱起電力を得ることができた。
Γ比較例
アダマンタンあるいはアダマンタン／TMN混
合物を添加しない鉄ケイ化物のみで、実施例１と
同じ条件で熱電素子を製造した。（なお、焼結体
の嵩比重は3.8Kg／cm3、計算上の空隙率は５％で
あつた。） この結果、第２図に示すように最高1.5ｍＶ／
Ｋの熱起電力を得ることができた。
合物を添加しない鉄ケイ化物のみで、実施例１と
同じ条件で熱電素子を製造した。（なお、焼結体
の嵩比重は3.8Kg／cm3、計算上の空隙率は５％で
あつた。） この結果、第２図に示すように最高1.5ｍＶ／
Ｋの熱起電力を得ることができた。
［発明の効果］
以上のように本発明によれば、アダマンタン等
の添加材を添加して焼成することにより、微細か
つ均一な孔からなる多孔質状の、熱電特性に優れ
た熱電素子を製造できるといつた効果がある。
の添加材を添加して焼成することにより、微細か
つ均一な孔からなる多孔質状の、熱電特性に優れ
た熱電素子を製造できるといつた効果がある。
第１図は本発明製造方法の実施手順を説明する
ためのブロツク図、第２図本発明製造方法によつ
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：混合工程、３：プレス成形
工程、４：焼結工程、５：熱処理工程。
ためのブロツク図、第２図本発明製造方法によつ
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：混合工程、３：プレス成形
工程、４：焼結工程、５：熱処理工程。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属合金の粉末にアダマンタンもしくはアダ
マンタン／トリメチレンノルボルナン混合物を添
加してプレス成形し、その後焼成を行なつて製造
することを特徴とした熱電素子の製造方法。 ２ 焼成を、焼結工程とその後の熱処理工程の二
段階の工程に分けて行なう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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-156646A JPH012380A (ja) | 1987-06-25 | 熱電素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-156646A JPH012380A (ja) | 1987-06-25 | 熱電素子の製造方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS642380A JPS642380A (en) | 1989-01-06 |
| JPH012380A JPH012380A (ja) | 1989-01-06 |
| JPH0347751B2 true JPH0347751B2 (ja) | 1991-07-22 |
Family
ID=
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS642380A (en) | 1989-01-06 |
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