CN109537007B - 具有Ni-Mo合金势垒层的N-PbTe温差电单体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有Ni‑Mo合金势垒层的N‑PbTe温差电单体及其制备方法，在N‑PbTe温差电单体的两端复合有Ni‑Mo合金势垒层，Ni‑Mo合金势垒层厚度为3μm～7μm，合金中Mo质量含量为8％～12％。以N‑PbTe温差电单体为基体材料，首先脉冲电镀，选择矩形波形，通断比为1：9，电流调节分别为0.005～0.015A，电镀时间为5～15min；再进行直流电镀，电流调节为0.1～0.2A，电镀时间为2～6min；最后再进行一次脉冲电镀，过程和条件与前次脉冲电镀相同。本发明势垒层中少量金属Mo的引入，可有效抑制界面势垒层高温氧化，同时对提升元件单体的抗高温蠕变性能做出贡献。
Description
技术领域
本发明属于温差发电技术领域，特别是涉及一种具有Ni-Mo合金势垒层的N-PbTe温差电单体及其制备方法。
背景技术
N-PbTe温差电材料是一种中性能优异的N型中温温差电材料，主要用于制作温差电池(器件)的热-电换能单体。其能量转换原理为：由一个N型温差电元件和一个P型温差电元件组成的回路，当温差电偶对两接头有温差时，回路中就会产生电流。
根据上述工作原理，单体与导电电极之间存在集成界面。如不在温差电单体端面制作界面势垒层，集成过程中可能对单体产生污染，减低集成界面质量，进而影响电池性能和可靠性。
根据公开的技术文献资料报道，现今N-PbTe基材料用势垒层多为均质Ni材料。PbTe长期较高温度(500℃)工作，Ni极易氧化，进而影响集成质量，导致接触电阻增大，进而影响器件电性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有Ni-Mo合金势垒层的N-PbTe温差电单体及其制备方法，从N-PbTe材料的成分和自身特性出发，提出了一种全新的Ni-Mo合金势垒层。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有Ni-Mo合金势垒层的N-PbTe温差电单体，在N-PbTe温差电单体的两端复合有Ni-Mo合金势垒层，所述Ni-Mo合金势垒层厚度为3μm～7μm，合金中Mo质量含量为8％～12％。
所述N-PbTe温差电单体主成分为PbTe，并掺杂0.03％～0.05％质量的PbI2、2％～5％质量的Mo。
上述具有Ni-Mo合金势垒层的N-PbTe温差电单体的制备方法，以N-PbTe温差电单体为基体材料，首先脉冲电镀，选择矩形波形，通断比为1：9，电流调节为0.005～0.015A，电镀时间为5～15min；再进行直流电镀，电流调节为0.1～0.2A，电镀时间为2～6min；最后再进行一次脉冲电镀，过程和条件与前次脉冲电镀相同。
镀液的配方为：100g～105g硫酸镍、140g～150g钼酸铵、12.5g～13g硫酸镁、7.0g～7.5g氯化钠、450mL～500mL水。
所述N-PbTe单体尺寸为Φ5.5mm×18mm。
本发明的有益效果是：势垒层中少量金属Mo的引入，可有效抑制界面势垒层高温氧化，同时对提升元件单体的抗高温蠕变性能做出贡献。
附图说明
图1本发明带有势垒层的N-PbTe温差电单体结构外形图。
具体实施方式
为能进一步公开本发明的发明内容、特点及功效，特例举以下实例并结合附图进行详细说明如下。
如图1所示，本发明的具有Ni-Mo合金势垒层的N-PbTe温差电单体，在N-PbTe温差电单体2的两端复合有Ni-Mo合金势垒层1，所述Ni-Mo合金势垒层厚度为3μm～7μm，合金中Mo质量含量为8％～12％。
所述N-PbTe温差电单体主成分为PbTe，并掺杂0.03％～0.05％质量的PbI2、2％～5％质量的Mo。
上述具有Ni-Mo合金势垒层的N-PbTe温差电单体的制备方法，以N-PbTe温差电单体为基体材料，首先脉冲电镀，选择矩形波形，通断比为1：9，电流调节为0.005～0.015A，电镀时间为5～15min；再进行直流电镀，电流调节为0.1～0.2A，电镀时间为2～6min；最后再进行一次脉冲电镀，过程和条件与前次脉冲电镀相同。
镀液的配方为：100g～105g硫酸镍、140g～150g钼酸铵、12.5g～13g硫酸镁、7.0g～7.5g氯化钠、450mL～500mL水。
所述N-PbTe单体尺寸为Φ5.5mm×18mm。
实施例1
选择Φ5.5mm×18mm的温差电单体N-PbTe，其PbI2的掺杂比为0.04％wt，Mo的添加比例为3.5wt％；采用复合电镀的方法对该单体进行Ni-Mo合金势垒层制作；采用的镀液配方为：100g硫酸镍、150g钼酸铵、12.5g硫酸镁、7.5g氯化钠、450mL水；电镀过程为：(1)脉冲电镀，选择矩形波形，通断比为1：9，电流调节分别为0.10A，电镀时间为5min；(2)进行直流电镀，电流调节为0.1A，电镀时间为2min；(3)再进行一次脉冲电镀，过程和条件与前次脉冲电镀相同。
实施例2
选择Φ5.5mm×18mm的温差电单体N-PbTe，其PbI2的掺杂比为0.03％wt，Mo的添加比例为2wt％；采用复合电镀的方法对该单体进行Ni-Mo合金势垒层制作；采用的镀液配方为：103g硫酸镍、145g钼酸铵、12.8g硫酸镁、7.2g氯化钠、450mL水；电镀过程为：(1)脉冲电镀，选择矩形波形，通断比为1：9，电流调节分别为0.15A，电镀时间为10min；(2)进行直流电镀，电流调节为0.15A，电镀时间为4min；(3)再进行一次脉冲电镀，过程和条件与前次脉冲电镀相同。
实施例3
选择Φ5.5mm×18mm的温差电单体N-PbTe，其PbI2的掺杂比为0.05％wt，Mo的添加比例为5wt％；采用复合电镀的方法对该单体进行Ni-Mo合金势垒层制作；采用的镀液配方为：105g硫酸镍、140g钼酸铵、13g硫酸镁、7.5g氯化钠、450mL水；电镀过程为：(1)脉冲电镀，选择矩形波形，通断比为1：9，电流调节分别为0.2A，电镀时间为15min；(2)进行直流电镀，电流调节为0.2A，电镀时间为6min；(3)再进行一次脉冲电镀，过程和条件与前次脉冲电镀相同。
根据上述技术方案制作了3个带有Ni-Mo合金势垒层的N-PbTe单体样品，表1为上述三个实施例制备的单体势垒层的Ni-Mo比例及厚度数据。对这3个样品进行550℃保存2小时的烧结试验，烧结后个单体样品的势垒层无变化，未发生氧化，且电阻无明显变化。表2为各样品烧结前后的电阻测试数据。
表1不同实施例样品的性能数据
表2各样品烧结前后的电阻测试数据
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (5)
1.一种具有Ni-Mo合金势垒层的N-PbTe温差电单体，其特征在于，在N-PbTe温差电单体的两端复合有Ni-Mo合金势垒层，Ni-Mo合金势垒层厚度为3μm～7μm，合金中Mo质量含量为8％～12％。
2.根据权利要求1所述具有Ni-Mo合金势垒层的N-PbTe温差电单体，其特征在于，所述N-PbTe温差电单体主成分为PbTe，并掺杂0.03％～0.05％质量的PbI2、2％～5％质量的Mo。
3.如权利要求1或2所述具有Ni-Mo合金势垒层的N-PbTe温差电单体的制备方法，其特征在于，以N-PbTe温差电单体为基体材料，首先脉冲电镀，选择矩形波形，通断比为1：9，电流调节为0.005～0.015A，电镀时间为5～15min；再进行直流电镀，电流调节为0.1～0.2A，电镀时间为2～6min；最后再进行一次脉冲电镀，过程和条件与前次脉冲电镀相同。
4.根据权利要求3所述具有Ni-Mo合金势垒层的N-PbTe温差电单体的制备方法，其特征在于，镀液的配方为：100g～105g硫酸镍、140g～150g钼酸铵、12.5g～13g硫酸镁、7.0g～7.5g氯化钠、450mL～500mL水。
5.根据权利要求3所述具有Ni-Mo合金势垒层的N-PbTe温差电单体的制备方法，其特征在于，所述N-PbTe单体尺寸为Φ5.5mm×18mm。
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