DE1191584B

DE1191584B - Verfahren zum Herstellen von Legierungen fuer Thermoelementschenkel

Info

Publication number: DE1191584B
Application number: DEW31042A
Authority: DE
Inventors: Jack T Brown
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1960-11-21
Filing date: 1961-11-10
Publication date: 1965-04-22
Also published as: GB973756A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C22c

Deutsche Kl.: 40 b -1/02

Nummer: 1191584

Aktenzeichen: W 31042 VI a/40 b

Anmeldetag: 10. November 1961

Auslegetag: · 22. April 1965

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Legierungen für Thermoelementschenkel mit verbesserter Effektivität und verbesserten mechanischen Eigenschaften.

Thermoelektrische Geräte sind allgemein bekannt. Durch sie fließt entweder ein elektrischer Strom hindurch ; solche Geräte dienen meistens zu Kühlzwecken. Es kann aber auch auf eine Reihe von Verbindungsstellen des Gerätes eine Wärmequelle einwirken, während die anderen Verbindungsstellen des thermo- ίο elektrischen Gerätes gekühlt werden, dann entsteht eine elektrische Spannung in dem Gerät. Ein thermoelektrisches Gerät, das entweder für Kühlzwecke oder als Thermogenerator dient, besteht aus mindestens einem Paar von Thermoelementschenkeln. Ein Paar solcher Schenkel besteht aus einem p-leitenden Schenkel und aus einem η-leitenden Schenkel.

Bei der Bewertung der Stoffe für Thermoelementschenkel haben die Fachleute eine Kennzahl definiert, nämlich die Effektivität Z. Je höher die Effektivität ist, desto wirksamer ist der thermoelektrische Stoff. Die Effektivität Z eines thermoelektrischen Stoffes kann wie folgt definiert werden:

Z =

S²

Dabei ist

S = der Seebeck-Koeffizient (Volt/⁰ C),

K = die thermische Leitfähigkeit (Watt/cm°C)

— der spezifische elektrischeWiderstand(O· cm).

Man ersieht aus der oben stehenden Gleichung, daß die Effektivität Z eines thermoelektrischen Stoffes anwächst, wenn der spezifische Widerstand ρ verkleinert wird, solange der Seebeck-Koeffizient S und die thermische Leitfähigkeit K im wesentlichen konstant bleiben.

Außer einer hohen Effektivität, die sich aus elektrischen, thermischen und thermoelektrischen Eigenschaften innerhalb gewisser Parameter ergibt, muß ein thermoelektrischer Stoff gewisse physikalische Eigenschaften haben, wenn er in einem thermoelektrischen Gerät verwendet werden soll. Beispielsweise muß der Stoff in eine bestimmte Form für den Thermoelementschenkel gebracht werden können, z. B. in eine zylindrische, rechteckige, quadratische und andere Form. Außerdem muß der geformte Schenkel verschiedene Farbikationsschritte aushalten, ohne zu zerbrechen.

Es ist schon bekannt, thermoelektrische Legierungen, z. B. Wismuttellurid, durch Zusammenschmelzen der Komponenten in einem abgeschlossenen evakuier-Verf ahren zum Herstellen von Legierungen
für Thermoelementschenkel

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,

East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Jack T. Brown,

Monroeville, Pitcairn, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. November 1960
(70 569)

ten Quarzrohr mit anschließendem gerichteten Erstarren herzustellen.

Es ist auch schon bekannt, die Dotierstoffe mit den Legierungskomponenten aufzuschmelzen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Legierungen für Thermoelementschenkel mit verbesserter Effektivität und verbesserten mechanischen Eigenschaften, bei dem die Komponenten in einer inerten Atmosphäre und bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Legierung geschmolzen werden und bei dem diese Schmelze durch direktes und schnelles Absenken in eine Kühlflüssigkeit abgekühlt und erstarren gelassen wird. Gemäß der Erfindung wird die Schmelze aus anisotropen Legierungen, wie Wismuttellurid, mit einer Geschwindigkeit bis zu etwa 6 mm/Minute und die Schmelze aus nicht anisotropen Legierungen, wie Bleitellurid, mit einer Geschwindigkeit bis etwa 75 mm/Minute abgesenkt.
Zum Herstellen von dotiertem Wismuttellurid kann der Schmelze ein Dotierstoff zugefügt werden.

Zum besseren Verständnis des Wesens und des

Gegenstandes der Erfindung wird auf die nachfolgende Beschreibung und auf die Zeichnung Bezug genommen.

Dabei ist

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Gerätes, das zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignet ist, zum Teil im Schnitt;

509 540/297

3 4

F ig. 2 ist die Seitenansicht eines Stückes thermo- Es sei auf Fig. 1 verwiesen. Bestimmte Mengen

elektrischen Stoffes, der nach den Lehren dieser Er- Wismut, Tellur und Selen in Form von Klumpen

findung hergestellt wurde; oder kleinen Teilchen werden in eine Röhre oder in

Fi g. 3 ist die Seitenansicht einer thermoelektrischen irgendein anderes brauchbares Gefäß 10 aus Quarz

Pille, die aus einem thermoelektrischen Stoff besteht, 5 oder aus einem anderen inerten Material gegeben, das

der gemäß den Lehren dieser Erfindung hergestellt von einer Schmelze aus Wismut, Tellur oder Selen

wurde; oder von den daraus hergestellten Legierungen nicht

F i g. 4 ist eine Seitenansicht eines thermoelektri- angegriffen wird. Das Gefäß wird dann evakuiert und

sehen Gerätes, in dem mindestens ein Thermoelement- unter Vakuum bei einem absoluten Druck von etwa

schenkel enthalten ist, der nach· den Lehren dieser m 10~² mm Hg abgeschmolzen.

Erfindung hergestellt wurde. Die abgeschmolzene Röhre 10 wird dann beispiels-

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Ver- weise mit einem Nickelchromdraht 11 in dem Durch fahren zur Herstellung von Legierungen für Thermo- gang 12 eines Ofens 14 aufgehängt und auf eine elementschenkel angegeben, die eine hohe Effektivität Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Kom- und gute mechanische Eigenschaften haben. Dabei 15 ponenten und der Legierung erhitzt, beispielsweise wird eine gewisse Menge der Komponenten in ein auf 550 bis 600⁰C (Schmelzpunkt des Wismuts 271⁰C, Gefäß eingefüllt, bevorzugt in ein verschließbares Schmelzpunkt des Tellurs 452° C, Schmelzpunkt des Gefäß, das gegenüber den thermoelektrischen Stoffen Selens 220⁰C, Schmelzpunkt des Wismuttellurid- inert ist. Dann werden die Komponenten geschmolzen selenids 585° C). Die Röhre 10 wird während des und schnell erstarren gelassen, dadurch, daß die so Erhitzens gerüttelt, um sicher zu sein, daß die Kom- Schmelze durch Einwirkung einer kühlenden Flüssig- ponenten gut durchmischt werden und miteinander keit auf das Gefäß abgeschreckt wird. Der sich er- reagieren können.

gebende Festkörper hat ein Feinkorngefüge und Der Durchgang 12 des Ofens 14 ist innen mit einer

besitzt die Form des Gefäßes. In einigen Fällen können glatten, gut wärmeleitenden keramischen Hülle 16

die Legierungen auch getrennt hergestellt werden. 25 versehen. Eine Heizspule 18 ist um den keramischen

Aber in vielen Fällen ist es wünschenswert, die Legie- Einsatz 16 angeordnet. Die Windungen der Heizspule

rungen in dem Gefäß herzustellen, in dem sie erstarren 18 sind an dem unteren Ende des Ofens dichter gelegt

gelassen werden. Demgemäß umfaßt das gesamte als in der Mitte und am oberen Ende. Das ergibt eine

Verfahren die Reaktion gewisser Komponenten in höhere Temperatur in den unteren Bereichen des

bestimmten Mengenverhältnissen in einer inerten 30 Ofens als am oberen Ende oder in der Mitte.

Atmosphäre und bei einer Temperatur oberhalb des Wenn die Komponenten geschmolzen sind und

Schmelzpunktes der Legierung. Man erhält so eine reagiert haben, wird die Röhre 10 mittels des Drahtes

thermoelektrische Legierung im geschmolzenen Zu- 11 und der Rollen 20 und 22 durch den Bereich mit

stand in einem Gefäß. Dann werden die geschmolzenen der hohen Temperatur am Ende des Ofens abgesenkt

thermoelektrischen Legierungen abgekühlt und er- 35 und gelangt dann unmittelbar in ein Abschreckbad 24.

starren gelassen, dadurch, daß das Gefäß direkt und Der Hochtemperaturbereich am unteren Ende des

schnell in eine Kühlflüssigkeit gebracht wird. Die so Ofens hat eine Temperatur, die etwa 50⁰C höher liegt

hergestellte erstarrte thermoelektrische Legierung kann als die der geschmolzenen Legierung in der Röhre 10.

zu mindestens einem thermoelektrischen Schenkel Die Absenkung der geschmolzenen Legierung durch

(Pille) verarbeitet werden, indem elektrische Kontakte 40 diese Hochtemperaturzone unmittelbar vor dem Ab-

auf zwei entgegengesetzten Enden oder Oberflächen schrecken stellt sicher, daß weder Keimbildung noch

wenigstens eines Stückes der erstarrten Masse auf- Kristallwachstum in der Schmelze auftritt, bevor sie

gebracht werden, die dem Gefäß entnommen oder abgeschreckt wird.

davon abgeschnitten oder sonstwie abgetrennt werden. Das Abschreckbad 24 enthält eine Flüssigkeit von

Das Verfahren nach der Erfindung ist besonders 45 etwa Raumtemperatur (25⁰C), und das geschmolzene geeignet zum Herstellen anisotroper Legierungen, das Reaktionsprodukt in der Röhre 10 wird durch die sind Legierungen, bei denen die Orientierung der scharfe Abkühlung in der Kühlflüssigkeit erstarren Kristallite den Strom beeinflußt. Beispiele solcher gelassen. Das Abschreckbad 24 kann ein Zuflußrohr 26 Legierungen sind n- und p-leitendes Wismuttellurid; und ein Ausflußrohr 28 haben, so daß die Flüssigkeit Wismutselenidtellurid ist ein Beispiel eines n-Ieitenden 50 in dem Behälter periodisch oder konstant geändert WismutteHurids und Wismutantimontellurid ist ein werden kann, um zu verhindern, daß irgendwelche Beispiel eines p-leitenden WismutteHurids. Das Ver- Erhitzung der Kühlflüssigkeit auftreten kann.
fahren nach der Erfindung ist im besonderen für die Die Flüssigkeit in dem Abschreckbad kann Wasser, Herstellung von n- und p-leitenden Wismuttelluriden Sole, Öl oder irgendwelche andere Flüssigkeit oder geeignet, da in diesen Stoffen die Richtung der leich- 55 Mischung von Flüssigkeiten sein, wie sie den Fach testen Keimbildung und des leichtesten Kristallwachs- leuten für Abschreckzwecke bekannt sind.
turns gleichzeitig die beste Stromrichtung ist. Weiter- Die Entfernung »X« zwischen dem Abschreckbad 24 hin ist das Verfahren nach dieser Erfindung auch und dem Ofen 14 wird so klein wie möglich gehalten, brauchbar zur Herstellung isotroper thermoelektrischer so daß weder Keimbildung noch Kristallwachstum Legierungen, wie Indiumantimonid, Germaniumtellu- 60 infolge Luftkühlung auftritt, während das Rohr diese rid, Bleitellurid, Germaniumwismuttellurid und Man- Strecke »X« durchläuft. Ein Wert X in der Größe gangermaniumtellurid. von etwa 3 mm erscheint ausreichend, wenn die

Zum Zwecke der Klarheit werden die Lehren dieser Schmelze auf eine Temperatur von etwa 5O⁰C über Erfindung im einzelnen bei der Herstellung anisotropen den Schmelzpunkt des Reaktionsproduktes erhitzt Wismuttelluridselenids erläutert, jedoch können, wie 65 wird, bevor es den Ofen verläßt.
oben angegeben, auch andere thermoelektrische Legie- Der Betrag, um den das geschmolzene Reaktionsrungen gemäß den Lehren dieser Erfindung her- produkt in das Abschreckbad herabgelassen wird, ist gestellt werden. abhängig von den eingeschlossenen Stoffen.

5 6

Für anisotrope Stoffe, wie n- und p-leitendes Wis- Tantal, Molybdän, Zinn, Stahl oder Eisenlegierungen, muttellurid, hat sich ein Betrag bis etwa 6 mm/Minute oder aus einer Vielzahl von Schichten verschiedener als ausreichend gezeigt, um feinkristallines Material Metalle, beispielsweise aus einer ersten Schicht von mit niedrigem Widerstand zu erhalten. Absenk- Eisen und einer zweiten Schicht von Kupfer,
geschwindigkeiten innerhalb dieses Bereiches erzeugen 5 Die Kontakte 32 und 34 können an den Enden 36 Keimbildung und Kristallwachstum in der Richtung, und 38 des Stückes 30 durch irgendein Verfahren anin der auch der Strom am leichtesten fließt. Ein höherer gebracht werden, z. B. durch Hartlöten, Weichlöten, Betrag der Absenkgeschwindigkeit erzeugt ein unregel- durch elektrolytisches und elektrodenloses Plattieren, mäßiges Kristallwachstum und eine Erhöhung des durch Plattieren mit Plasmastrahlen, durch Flammen-Widerstandes. Vom Standpunkt der Fertigung ist ein io sprühverfahren u. ä.

Betrag von etwa 3 mm/Minute für die Eintauch- Der Schenkel 40 in der F i g. 3, der also aus dem

geschwindigkeit praktisch die unterste Grenze. Dieses Stück 30 mit den elektrischen Kontakten 32 und 34

Verfahren ermöglicht es, Legierungen etwa 60mal besteht, ist als Thermoelementschenkel für thermo-

schneller herzustellen, als es nach dem Bridgeman- elektrische Geräte geeignet,

Verfahren möglich ist. 15 In Fig. 4 ist ein thermoelektrisches Gerät 50 zur Für nicht anisotrope Legierungen, wie Bleitellurid, Herstellung elektrischer Ströme durch Erhitzen einer deren Kristallgefüge nicht orientiert und nicht mit Reihe von Verbindungsstellen mit Gas oder einer der Stromrichtung in Übereinstimmung gebracht wer- anderen Wärmequelle dargestellt. Eine elektrisch isoden muß, kann eine Absenkgeschwindigkeit bis zu lierende Wand 52 ist mit Öffnungen 54 und 56 veretwa 75 mm/Minute angewandt werden. Wesentlich 20 sehen, in denen sich ein p-leitender Schenkel 58 aus größere Absenkgeschwindigkeiten ergeben unregel- einer thermoelektrischen Legierung mit der Formel mäßiges Wachstum. Das Material hat nur eine geringe Bi_1-7 Sb_0>3 Te in feinkörniger Form befindet und ein Festigkeit. Es soll hier bemerkt werden, daß es mit η-leitender Schenkel 60 aus einer feinkörnigen Legiedem Verfahren möglich ist, nicht anisotrope Legierun- rung mit der Formel Bi₂ Te₂₎₄ Se_0j6 und 0,05 Gewichtsgen 720mal schneller als nach dem Bridgeman-Verf ah- 25 prozent CuBr. Sowohl der p-leitende Schenkel 58 als ren herzustellen. auch der η-leitende Schenkel 60 wurden gemäß den

Es ist einleuchtend, daß die Komponenten zunächst Lehren dieser Erfindung hergestellt,

in einem Ofen geschmolzen werden und zur Reaktion Eine elektrisch leitende Metallbrücke 62, z. B. aus

kommen können, der an anderer Stelle, abseits von Kupfer, Silber, ist mit einer Endfläche 64 des p-leiten-

dem Ofen unmittelbar über dem Abschreckbad, an- 3° den Schenkels 58 und mit einer Endfläche 66 des

geordnet ist. Bisher wurde beschrieben, daß die η-leitenden Schenkels 60 innerhalb der Brennkammer

Komponenten in einem Ofen unmittelbar über dem verbunden, die aus der Wand 52 gebildet ist. Die

Abschreckbad geschmolzen werden und zur Reaktion Brücke gibt guten elektrischen und thermischen

kommen. Das Reaktionsprodukt wird in dem oben- Kontakt zwischen den Schenkeln. Die Endflächen 64

genannten Fall in den Ofen unmittelbar über dem 35 und 66 können mit einer dünnen Metallschicht bedeckt

Abschreckbad gebracht, in einigen Fällen sogar noch- sein, z. B. durch Vakuumbedampfung oder durch

mais aufgeschmolzen, bevor das Kristallwachstum Ultraschallmetallisierung, dabei ergibt sich ein guter

durch Abschrecken eingeleitet wird. Es ist nur nötig, elektrischer und thermischer Kontakt. Die Brücke 62

daß der Stoff, der abgeschreckt werden soll, auf eine kann mit den metallbedeckten Flächen 64 und 66

Temperatur unmittelbar vor dem Abschrecken erhitzt 4° verlötet werden. Die Brücke 62 kann mit den üblichen

wird, die mindestens gleich der Schmelztemperatur ist, Rippen oder anderen Mitteln zur Zuleitung der Wärme

so daß jede Keimbildung und Kristallisation aus- aus der Kammer, in der sie angeordnet sind, versehen

schließlich durch plötzliches Abschrecken erreicht werden.

wird. An dem Ende des p-leitenden Schenkels 58, der auf Es wird auf F i g. 2 Bezug genommen. Nach dem 45 der äußeren Seite der Wand 52 liegt, ist eine Metall-Abschrecken wird die erstarrte, zur Reaktion gekom- platte 68 durch Löten in der gleichen Weise angebracht, mene thermoelektrische Legierung aus der Röhre 10 wie sie beim Anbringen der Brücke 62 an die Endentfernt und wird zu Stücken einer bestimmten Größe fläche 64 gebraucht wurde. In ähnlicher Weise wird zerschnitten, beispielsweise mit einer Diamantsäge eine Metallplatte 70 an dem anderen Ende des n-leiten- oder mit irgendeinem anderen üblichen Schneide- 50 den Schenkels 60 angebracht. Die Platten 68 und 70 mittel. Solche Stücke sind zur Herstellung von Thermo- können mit wärmeabstrahlenden Kühlrippen oder elementschenkeln brauchbar. In F i g. 2 ist ein solcher anderen Kühlmitteln versehen werden, durch die die gezeichnet und mit 30 bezeichnet. Die Enden 36 und 38 entstandene Wärme abgegeben wird. Ein elektrischer zeigen die gewünschten Flächeneigenschaften. Man Leiter 72 ist mit den Endplatten 68 und 70 über eine kann natürlich auch durch Auswahl der Menge der zu 55 Last 74 verbunden. In dem Leiter 72 ist ein Schalter 76 reagierenden Stoffe und des Gefäßes mit geeigneten angeordnet, mit dem der elektrische Stromkreis nach Maßen Körper aus erstarrten zur chemischen Reaktion Wunsch geöffnet oder geschlossen werden kann,
gekommenen, thermoelektrischen Legierungen mit Im Betrieb erhitzt ein heißes Gas oder ein anderes feinem Korn herstellen, die nach Form und Größe Mittel mit erhöhter Temperatur die Brücke 62. Die zur Fertigung von Thermoelementschenkeln ohne 60 Flußrichtung der Mittel ist durch Pfeile 78 angegeben. Zerschneiden oder anderweitige Bearbeitung geeignet Kühlmittel, wie Wasser oder kalte Luft (wie es durch sind. die Pfeile 80 angedeutet ist), fließen an den Platten 68 In F i g. 3 sind zwei elektrische Kontakte 32 und 34 und 70 entlang und halten diese Teile auf einer niedrian den entgegengesetzten Enden 36 und 38 des Stük- geren Temperatur als die Endplatten 64 und 66. So kes 30 angebracht. Die elektrischen Kontakte 32 und 34 65 entsteht ein elektrischer Gleichstrom proportional der können aus irgendeinem brauchbaren elektrisch leiten- Temperaturdifferenz. Es erscheint einleuchtend, daß den Material oder aus einer entsprechenden Metall- eine Vielzahl von Paaren von Thermoelementschenkeln legierung bestehen, wie Silber, Kupfer, Wolfram, in Reihe gelegt werden muß, um die gewünschte

Spannungshöhe zu erreichen. Es kann also Gleichstrom jeder gewünschten Spannung dadurch erzeugt werden, daß eine große Zahl von p- und η-Schenkeln in Reihe gelegt wird.

Um die Erfindung zu erläutern, werden die folgenden Beispiele gegeben.

Beispiel 1

Um eine

Beispiel ι

η-leitende Legierung mit der Formel Bi₂Te₂, Jj₅ Se_0-75

IO

-f 0,06 Gewichtsprozent CuBr herzustellen, werden 218 g Wismut, 150 g Tellur, 32 g Selen und 0,24 g Kupferbromid in ein Quarzgefäß gefüllt, das einen Außendurchmesser von etwa 13 mm und einen Innen- durchmesser von etwa 10 mm und eine Länge von etwa 900 mm besitzt. Das Gefäß wird evakuiert und abgeschmolzen.

Das Gefäß wird in einen Ofen entsprechend F i g. 1 gebracht und auf eine Temperatur von etwa 600° C erhitzt, um die Komponenten zum Schmelzen und zur Reaktion zu bringen. Das Gefäß wird dann in die untere Ofenzone mit höherer Temperatur ab gesenkt; diese Zone hat eine Temperatur von 650° C.

Das Gefäß wird dann aus dem Ofen in ein Ab- schreckbad, das sich etwa 3 mm unterhalb des Ofens befindet, mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 mm/ Minute abgesenkt. Das Abschreckbad enthält Wasser mit einer Temperatur von etwa 25 ° C. Der geschmolzene thermoelektrische Stoff wird in dem Abschreckbad abgekühlt und erstarrt.

Ein Stück mit einem Durchmesser von etwa 10 mm und mit etwa 100 mm Länge wird von dem erstarrten thermoelektrischen Stoff abgeschnitten. Daraufhin werden die folgenden elektrischen, thermoelektrischen und thermischen Eigenschaften des Stoffes bestimmt.

5 (Seebeck-Koeffizient)

= -188-10-^ey/°C. ρ (spezifischer elektrischer Widerstand)

= 1,07 · ΙΟ"³ Ω · cm.

K (thermische Leitfähigkeit)

= 1,38-10-» Watt/cm-⁰C.

Die Effektivität Z wird aus der Gleichung

45

zu 2,4 · 10-⁸⁰C-¹ bestimmt.

Die thermoelektrische Legierung erweist sich als feinkörnig und zeigt gute mechanische Eigenschaften. Sie kann gut geschnitten und ohne Bruch verarbeitet werden.

Beispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch wird das geschmolzene Material mit einer Geschwindigkeit von etwa 4,7 mm/Minute abgesenkt. Um eine η-leitende Legierung mit der Formel Bi₂ Te₂₄ Se₀₆ +0,05 Gewichtsprozent CuBr herzustellen, werden 209,0 g Wismut, 153,0 g Tellur, 23,65 g Selen und 0,19 g Kupferbromid verwendet.

Die elektrischen, thermoelektrischen und thermischen Eigenschaften werden längs des hergestellten, etwa 550 cm langen Stabes bestimmt. Es ergibt sich

S = -187 · 10-^e V/°C (Ende des Stabes).
S == -185 · ΙΟ-⁶ V/°C (ein Drittel vom Ende).
S= —183 · 10-⁶ V/°C (zwei Drittel vom Ende).
S = -184 · 10-⁶ V/°C (Anfang des Stabes).
ρ = 0,98; 1,02; 0,99; 1,00; 1,03; 1,01 - 10"³ · Ω · cm (gemessen an sechs Stellen längs des Stabes). K = 1,50 · 10-² Watt/cm°C.
Z im Mittel = 2,3 · 10-³⁰C"¹.

Der Stoff ist feinkörnig und zerbricht nicht leicht.

Beispiel 3

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch wird das geschmolzene Material mit einer Geschwindigkeit von etwa 6 mm/Minute abgesenkt. Um eine p-leitende Legierung mit der Formel Bi_{1 >7} Sb_0/3 Te_s +0,05 Gewichtsprozent CuBr herzustellen, werden 177,5 g Wismut, 191g Tellur, 18 g Antimon und 0,19 g Kupferbromid verwendet.

Die elektrischen, thermoelektrischen und thermischen Eigenschaften werden über die ganze Länge des hergestellten, etwa 550 mm langen Stabes bestimmt. Sie betragen:

S= +158; +160; +162; + 158 · 10"^e V/°C (am Ende, ein Drittel vom Ende, zwei Drittel vom Ende, am Anfang des Stabes).

ρ = 0,92; 0,89; 0,92; 0,92; 0,89; 0,92 · 10^³ Ω · cm (an sechs Stellen längs des Stabes).

K= 1,5-10-² Watt/cm⁰C.

Z im Mittel = 1,9 · 10-³⁰C-¹.

Das Material ist feinkörnig und zerbricht nicht leicht.

Aus diesen Beispielen kann ersehen werden, daß sich die Gegenstände der Erfindung verwirklichen lassen.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen von Legierungen für Thermoelementschenkel mit verbesserter Effektivität und verbesserten mechanischen Eigenschaften, bei dem die Komponenten in einer inerten Atmosphäre und bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Legierung geschmolzen werden, und bei dem diese Schmelze durch direktes und schnelles Absenken in eine Kühlflüssigkeit abgekühlt und erstarren gelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze aus anisotropen Legierungen, wie Wismuttellurid, mit einer Geschwindigkeit bis etwa 6 mm/Minute und die Schmelze aus nicht anisotropen Legierungen, wie Bleitellurid, mit einer Geschwindigkeit bis etwa 75 mm/Minute abgesenkt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 041 987, 1 054 519; »Journal of Metals«, 11 (1959), S. 698.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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