DE1223909B - Verfahren zum Herstellen eines thermo-elektrischen Schenkels aus einem Werkstoff mit anisotropen Eigenschaften - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines thermo-elektrischen Schenkels aus einem Werkstoff mit anisotropen Eigenschaften

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DE1223909B
DE1223909B DEW30489A DEW0030489A DE1223909B DE 1223909 B DE1223909 B DE 1223909B DE W30489 A DEW30489 A DE W30489A DE W0030489 A DEW0030489 A DE W0030489A DE 1223909 B DE1223909 B DE 1223909B
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William Harding
Allan S Gelb
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Westinghouse Electric Corp
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
HOIm
Deutsche Kl.: 21b-27/06
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
W 30489 VIII c/21b
8. August 1961
1. September 1966
Schenkel für Thermoelemente werden im allgemeinen nach einem der drei nachstehend genannten Verfahren hergestellt:
1. Einfaches oder verbessertes Kristallzeichen, z. B. nach dem Verfahren von Bridgman,
2. Gießen,
3. Pulvermetallurgische Verfahren.
Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, zur Herstellung eines Thermoelementschenkels einen kompakten kristallinen Körper in einer Preßkammer unter Vergrößerung seines Querschnittes bei erhöhter Temperatur umzupressen, wobei der Preßling nach dem Pressen noch durch eine weitere Wärmebehandlung gesintert werden kann.
Das pulvermetallurgische Verfahren kann beispielsweise ausgeführt werden durch Mischen von Stoffen in verpreßbarer Form, Verpressen der Teilchen und danach im allgemeinen durch Wärmebehandlung der Preßlinge, um einen Sintereffekt herbeizuführen. Es war bisher üblich, die Teilchen zu einem festen Körper zu verpressen durch Anwendung eines Druckes in einer bestimmten Richtung und dann die elektrischen Kontakte an den Enden des festen Körpers so anzubringen, daß der elektrische Strom in den fertiggestellten Schenkeln in einer Richtung verläuft, die parallel der Richtung des vorher angewandten Preßdruckes ist.
Die Bridgman-Technik, wie sie hauptsächlich zum Einkristallziehen oder zum Herstellen großer orientierter Körner angewandt wurde, ist kostspielig, schwierig zu steuern und hat andere Unzulänglichkeiten.
Die verschiedenen Gießverfahren ergeben im allgemeinen einen polykristallinen Stoff. Diese Werkstoffe haben üblicherweise eine Grobkornstruktur, sind gewöhnlich sehr spröde, so daß sie bei außerachsiger Belastung leicht zerbrechen; sie haben eine niedrige thermoelektrische Effektivität und sind durch andere Unzulänglichkeiten gekennzeichnet.
Das pulvermetallurgische Verfahren hat sich im allgemeinen in der Industrie gut eingeführt, jedoch zeigen gewisse Thermoelementschenkel, die nach diesem Verfahren hergestellt wurden, insbesondere solche, die aus anisotropen Stoffen mit nichtkubischer Kristallstruktur hergestellt wurden, wie beispielsweise undotiertes und dotiertes Wismut-Tellurid, Wismut-Antimon-Tellurid, Wismut-Antimon-Tellurid-Selenid und Verbindungen von Indium-Tellurid, einen relativ hohen elektrischen Wider-Verfahren zum Herstellen eines thermoelektrischen Schenkels aus einem Werkstoff
mit anisotropen Eigenschaften
f
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:
William Harding, Jeannette, Pa.;
Allan S. Gelb, Greenburgh, Pa. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. August 1960 (49 359)
stand. Da die Effektivität thermoelektrischer Stoffe durch die Gleichung
p-k
gegeben ist (wobei mit S der Seebeck-Koeffizient in V/0 C, mit K die thermische Leitfähigkeit in Watt/cm · ° C und mit ρ der spezifische Widerstand in Ohm-cm bezeichnet ist), ist es leicht ersichtlich, daß, je höher der Widerstand ρ ist, desto niedriger die Effektivität irgendeines Stoffes sein wird.
Überraschend wurde festgestellt, daß der elektrische Widerstand ρ von nichtkubischen, anisotropen thermoelektrischen Stoffen, die auf pulvermetallurgischem Wege hergestellt wurden, in einer Richtung, die senkrecht steht zu der Richtung des bei der Herstellung angewendeten Druckes, verglichen mit dem Widerstand parallel zur Richtung des angewendeten Druckes, bis zu einem Faktor 4 kleiner war. Es ist bisher üblich, den elektrischen Strom durch Preßlinge in derselben Richtung zu schicken, in der sie gepreßt wurden. Wahrscheinlich wurde es bisher ohne weiteres als verständlich angesehen, daß der Widerstand in der Druckrichtung der kleinste ist.
Bei Thermoelementschenkeln, die aus einem oder mehreren anisotropen Kristallen mit gleicher Richtung der Kristallachsen bestehen, ist es an sich be-
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kannt, die Stromrichtung in bestimmter Weise zur Kristallachse zu orientieren.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines thermoelektrischen Schenkels aus mindestens einem Werkstoff mit anisotropen thermoelektrischen Eigenschaften.; Sie besteht darin, daß verpreßbare Pulver, die gegebenenfalls aus einer Mischung mindestens zweier Werkstoffe bestehen, zu einem Preßling verpreßt werden, daß der Preßling anschließend warm behandelt wird und sodann elektrische Kontakte auf mindestens einer von einander gegenüberliegenden Oberflächen angebracht werden, deren Normalen senkrecht zur Preßrichtung liegen, so daß die Richtung des elektrischen Stromes, der später, durch den Schenkel fließen wird, senkrecht zu der Richtung des Preßdruckes liegt.
Der Preßling kann zur Warmbehandlung geglüht werden. Das Pulver mit Preßdrücken von 1 bis 150 t/cm2 verpreßt werden, und der Preßling kann bei Temperaturen im Bereich von 300 bis 450° C zwischen 1 und 96 Stunden zur Warmbehandlung geglüht werden. An die Glühbehandlung kann ein Warmpressen angeschlossen werden, das bei einer Temperatur zwischen 300 und 500° C bei einem Druck zwischen 70 und 700 at durchgeführt wird. Nach der Glühbehandlung kann der Preßling bei einer Temperatur zwischen 300 und 400° C und bei einem Druck zwischen 200 und 700 at warm geschlagen werden. Auch kann der "Preßling bei einer Temperatur zwischen 300 und 500° C und bei einem Druck zwischen 150 und 700 at warm gepreßt und darauf bei einer Temperatur zwischen 300 und 400° C bei einem Druck zwischen 200 und 700 at warm geschlagen werden.
Zum besseren Verständnis des Wesens der Erfindung wird auf die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnungen Bezug genommen.
F i g. 1 ist eine Seitenansicht im Schnitt einer Preßform aus einer Matrize und einem Stempel, die zum Gebrauch bei dem Verfahren nach der Erfindung geeignet ist;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht im Schnitt eines thermoelektrischen Schenkels, der in der Preßform nach der Fig. 1 gemäß den Lehren dieser Erfindung geformt ist;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines thermoelektrischen Schenkels, der gemäß dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 4 ist eine Seitenansicht des thermoelektrischen Schenkels von F i g. 3, an den elektrische Kontakte angebracht wurden;
F i g. 5 ist eine Seitenansicht im Schnitt einer abgeänderten Preßform zum Gebrauch bei dem Verfahren nach der Erfindung;
F i g. 6 ist eine Ansicht, teilweise im Schnitt, einer thermoelektrischen Anordnung, die wenigstens einen Thermoelementschenkel enthält, der nach den Lehren dieser Erfindung hergestellt wurde.
Eine besonders brauchbare Stoffklasse für Thermoelementschenkel, die nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, hat die Formel
A2 (1 _ χ) B2 x Te3 (1 _ y) Se3 y + Zusatz an Aktivmaterial.
Dabei ist A wenigstens ein Element aus der Gruppe Wismut, Thallium und Indium, B wenigstens ein Element aus der Gruppe Antimon, Arsen und Wismut; X und Y laufen von 0 bis 1.
Das Aktivatormaterial kann aus wenigstens einem Stoff aus der Gruppe Blei, Germanium, Silber, Caesium, Jod, Brom, Chlor, Schwefel, Zinn und Quecksilber bestehen. Die Gesamtmenge an Aktivatormaterial überschreitet nicht den Wert von 0,5 Gewichtsprozent des Preßkörpers. Zur Herstellung eines p-leitenden Thermoelementschenkels ist als Aktivatormaterial z. B. Blei, zur Herstellung eines η-leitenden Thermoelementschenkels z. B.
ίο Brom, insbesondere in Form von Kupferbromid, geeignet.
Die thermoelektrischen Werkstoffe, die gemäß der Erfindung verwendet werden, haben anisotrope Eigenschaften, so daß sie, wenn sie gebrochen oder zerstoßen werden, dazu neigen, plattenförmige oder blättchenförmige Teile zu bilden. In einigen Fällen erinnern sie in dieser Hinsicht an Glimmer. Die thermoelektrischen Werkstoffe können durch Schmelzen oder Sinterprozesse hergestellt werden, wobei mehr oder weniger massive Körper gebildet werden. Diese Körper müssen zu einem feinen blättchenförmigen Pulver zermahlen werden. Dazu sollen Geräte gebraucht werden, die ein Maximum an blättchenförmigen Teilen ergeben. Eine Scheibenmühle wurde mit Erfolg bei den oben angegebenen Werkstoffen benutzt. Es ist jedoch selbstverständlich, daß auch blättchenförmige Pulver nach irgendeiner anderen Herstellungsart bei der Anwendung der Erfindung gebraucht werden können. Jedoch müssen kugelförmige Teile gespalten werden, um anisotrope physikalische Eigenschaften in der geeigneten Richtung während des Pressens zu erhalten; die Teilchen ergeben so eine Struktur, wie sie für diese Erfindung erforderlich ist.
Die Teilchengröße der thermoelektrischen Werkstoffe sollte eher klein sein, so daß die Preßlinge oder die Pillen weiterbehandelt werden können, ohne daß sie leicht zerbrechen. Zufriedenstellende Pillen wurden aus Teilchen mit einer mittleren Größe von 400 Maschen pro Quadratzentimeter und feiner hergestellt. Ausgezeichnete Preßlinge oder Pillen entstanden, wenn Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 6400 Maschen pro Quadratzentimeter verwendet wurden.
In einer bevorzugten Form des Verfahrens nach dieser Erfindung können die Bestandteile der Werkstoffe, die zu Preßlingen oder Pillen geformt werden, zuerst legiert oder durch Schmelzen hergestellt werden. Die Schmelze verfestigt sich, und dieser Festkörper wird dann beispielsweise in einer Scheibenmühle fein zermahlen, insbesondere in die blättchenförmigen, preßbaren Teile, die die gewünschte Größe haben.
In der Fig. 1 ist eine Preßform 10 dargestellt, die aus einem oberen Preßstempel 12, einem unteren Preßstempel 13 und einem Zylinderkörper 14 besteht. Die Höhlung in dem Zylinderkörper 14 hat bevorzugt eine rechteckige Form, kann aber auch eine quadratische oder irgendeine andere ähnliche oder übliche Form besitzen. Eine gewisse Menge 20 des Stoffes, der zu einem thermoelektrischen Preßling geformt werden soll, in der Form von blättchenförmigen, preßbaren Teilchen wird in die Höhlung eingefüllt, die aus dem zylindrischen Körper 14 und der Oberfläche des unteren Preßstempels 13 besteht. Der zylindrische Körper 14 und die Preßstempel 12 und 13 können aus Stahl oder irgendeinem anderen Stoff bestehen, so daß sie einen Preßdruck in der
Größenordnung von einer Tonne pro Quadratzentimeter auszuhalten, wie es weiterhin beschrieben wird.
Die Fig. 2 stellt dieselbe Anordnung wie die F i g. 1 dar, jedoch bei einem späteren Verfahrensschritt. In der F i g. 2 befindet sich bereits die Menge 20 des Stoffes mit blättchenartiger Teilchenform in der Höhlung des Zylinders 14. Es ist dargestellt, wie sie durch einen Druck, der auf die Preßstempel 12 und 13 in senkrechter Richtung wirkt, zusammengepreßt wird. Die Richtung des angewendeten Druckes ist in F i g. 2 durch Pfeile A und A' angegeben. Die Verpressung wird bei einem Druck zwischen 1 und 150 t/cm2 ausgeführt, bevorzugt bei etwa 2,5 bis 15 t/cm2. Der Druck kann durch hydraulische Mittel, durch mechanische Mittel oder durch irgendwelche andere passende Mittel erzeugt werden, wie sie dem auf diesem Gebiet arbeitenden Fachmann geläufig sind.
In der F i g. 3 ist ein Preßling oder eine Pille 30 dargestellt, wie sie zur Herstellung einer thermoelektrischen Anordnung nach den Lehren dieser Erfindung geeignet ist. Die Pfeile A und A' zeigen die Richtung an, in welcher die Preßkraft wirkte, und die Pfeile B und B' zeigen die gewünschte Richtung des elektrischen Stromes an, wenn die Pillen in einem thermoelektrischen Gerät gebraucht werden.
Der so hergestellte Preßling oder die Pille 30 wird nach dem Pressen warm behandelt. Die Warmbehandlung dient zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, dadurch wird sie für die Benutzung und für die nachfolgenden Verfahren geeigneter. Wichtiger ist jedoch, daß die Warmbehandlung in hohem Maße den spezifischen elektrischen Widerstand erniedrigt und die thermoelektrischen Eigenschaften verbessert. Der Preßling oder die Pille können auf einem von drei Arten warmbehandelt werden:
1. durch Glühen,
2. durch Warmpressen,
3. durch Warmschlagen.
Es können auch zwei oder mehr dieser Behandlungsarten kombiniert werden.
Beim Glühen wird der Preßling oder die Pille in ein evakuiertes Gefäß eingeschmolzen, z. B. in einen Kolben aus Quarz oder einem anderen geeigneten inerten Stoff, in dem ein Vakuum zwischen 10~2 und 10~5 mm Quecksilber besteht. Das Gefäß kann aber auch evakuiert sein und dann mit einem inerten Gas, wie beispielsweise Argon und Helium, aufgefüllt sein. Es wird bei einer Temperatur zwischen 300 und 450° C für die Dauer von 1 bis zu 96 Stunden erhitzt. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit Pillen erzielt, die in einem Vakuum bei einer Temperatur zwischen 350 und 380° C geglüht wurden; 10 Stunden bei 380° C und 40 Stunden bei 350° C.
Beim Warmpressen wird der Preßling oder die Pille bei einem Druck zwischen 70 und 700 at bei einer Temperatur zwischen 300 und 450° C verpreßt. Der während des Warmpressens angewandte Druck wirkt in einer Richtung ein, die senkrecht zu der Richtung des später fließenden elektrischen Stromes durch die Pille liegt. Während des Warmpressens können elektrische Kontakte, z. B. aus Nickel, Stahl, Kovar, Aluminium u. ä., mit den Oberflächen des Preßlings verbunden werden.
Beim Warmschlagen wird der Preßling auf eine Temperatur im Bereich zwischen 300 und 400° C erhitzt und mit einem plötzlich einsetzenden und schnell wieder weggenommenen Druck von etwa 200 at und höher geschlagen. Dieser Schlag wirkt auf den eingeschlossenen Preßling. Die einzige Einschränkung für den Druck ist die, daß er nicht so groß ist, daß der Preßling zerbricht.
Wenn die elektrischen Kontakte mit dem Preßling nicht während des Warmpressens verbunden werden oder wenn die Schenkel nicht warmgepreßt sind, können die elektrischen Kontakte nach Beendigung der Warmbehandlung nach irgendeinem Verfahren angebracht werden, wie sie bekannt sind,
z. B. durch Weichlöten, Hartlöten, Elektroplattieren, Ultraschallöten, nichtelektrisches Plattieren, Metall-Flammenspritzverfahren u. ä. In der F i g. 4 ist die Pille 30 von der Fig. 3 dargestellt, an die Kontakte 32 und 34 angebracht sind.
zo Die elektrischen Kontakte 32 und 34 sind an den Oberflächen 36 bzw. 38 befestigt. Diese Oberflächen liegen parallel zu A und A', die die Richtung darstellen, in der der Preßdruck angewandt wurde, um den Preßling zu formen.
Obgleich es nicht vollkommen verständlich ist, was während des Preßvorganges mit den thermoelektrischen Stoffen geschieht, so wird doch im folgenden eine mögliche Erklärung gegeben. Während der Bildung der Pillen beim Pressen neigen die Spaltebenen auf Grund des Schiebens und Gleitens der Spaltebenen mit der blättchenförmigen Struktur des Stoffes dazu, sich in einer Richtung senkrecht zur Druckrichtung auszurichten. Es ergibt sich, daß der spezifische elektrische Widerstand der so hergestellten Preßlinge in einer Richtung senkrecht zu den Spaltebenen etwa zwei- bis viermal so groß ist wie der Widerstand parallel zu den Spaltebenen; wahrscheinlich als Ergebnis der orientierten Lage der Spaltebenen beim Pressen wurde gefunden — und auf dieser Feststellung basiert die vorliegende Erfindung —, daß der gepreßte Werkstoff, insbesondere nach der Warmbehandlung, bessere thermoelektrische Eigenschaften hat, d. h. einen geringeren Widerstand senkrecht zur Preßeinrichtung als in der Preßrichtung. Es sei noch bemerkt, daß unabhängig von dieser Erklärung die unerwarteten Ergebnisse durch Versuche festgestellt wurden, wie sie nachstehend beschrieben sind.
In der Fig. 5 ist eine abgeänderte Preßform 110 dargestellt, die aus einem einzigen Preßstempel 113 und einem hohlen Baukörper 114 besteht. Wenn der Matrizenkörper 110 verwendet wird, wird preßbares Material 120 in die Höhlung eingefüllt, die in dem Grundkörper 114 vorhanden ist, und mit einem auf den Preßstempel 113 ausgeübten Druck zusammengepreßt. Es hat sich ergeben, daß die besten Preßlinge mit Hilfe der Form nach der F i g. 1 hergestellt wurden. Aber auch Preßlinge, die mit dem Gerät nach F i g. 5 hergestellt -wurden, zeigen Eigenschäften, die für die meisten Zwecke ausreichend sind. Preßlinge, die in den Formen nach den F i g. 1 oder 5 gepreßt wurden, zeigen in der Querrichtung thermoelektrische Eigenschaften, die günstiger sind als die Eigenschaften in der Preßrichtung.
In der F i g. 6 ist eine thermoelektrische Anordnung 100 gezeigt, die zum Kühlen oder Erwärmen eines abgeschlossenen Raumes durch den Peltier-Effekt geeignet ist. Eine thermisch isolierende Wand
111 ist so geformt, daß sie eine dafür geeignete Kammer bildet. Sie ist durchbohrt und nimmt in den Bohrungen einen positiven (p-Typ) Thermoelementschenkel 112 und einen negativen (η-Typ) Thermoelementschenkel 115 auf.
Eine elektrisch leitende Metallschiene 116, z. B. aus Kupfer, Silber od. ä., ist an der einen Stirnfläche des Schenkels 112 und an der einen Stirnfläche des Schenkels 115 angebracht, wobei die Stirnflächen und parallel zur Preßrichtung der Schenkel liegen. Die Schiene stellt einen guten elektrischen und thermischen Kontakte zwischen den Schenkeln her.
Die Stirnflächen der Schenkel 112 und 115 können zunächst mit dünnen Metallschichten 118 bzw. 121 bedeckt werden, z. B. durch Vakuumbedampfung oder durch Ultraschallöten, wobei ein guter elektrischer Kontakt zwischen der Schiene 116 und den Schenkeln 112 und 115 erhalten wird. Die Metallschiene 116 kann mit den üblichen Kühlfahnen oder anderen ausgedehnten Oberflächenmitteln zum besse'ren Wärmeaustausch mit dem Raum, in dem sie angeordnet ist, versehen sein.
An den anderen Stirnflächen der Schenkel 112 bzw. 115 sind Metallplatten oder -schienen 122 bzw. 124 durch Hart- oder Weichlöten in der gleichen Weise angebracht, wie sie beim Anbringen der Schiene 116 an die Endflächen 118 und 121 angewandt wurde. Die Platten 122 und 124 können mit Kühlfahnen oder anderen Kühlmitteln versehen sein, die die Wärme an die Umgebung abgeben, die während des Betriebes der thermoelektrischen Anordnung 100 entsteht.
Ein elektrischer Leiter 126 in Reihe mit einer Gleichstromquelle 128 und einem Schalter 130 ist elektrisch mit den Endplatten 122 und 124 verbun- 3 den. Wenn der Schalter 130 geschlossen wird, fließt ein elektrischer Strom zwischen den Schenkeln 112 und 115, wobei eine Kühlwirkung an den Metallplatten 118 und 121 und 116 auftritt, während den Metallplatten oder -schienen 122 und 124 Wärme zugeführt wird.
Die folgenden Beispiele erläutern die Praxis dieser Erfindung.
Beispiel 1
45
48,753 g Wismut, 5,526 g Selen, 35,721 g Tellur und 0,045 g Kupferbromid werden bis zum Zustand der Homogenität gemischt und dann chemisch verbunden. Das sich daraus ergebende feste Reaktionsprodukt wird mit einer Scheibenmühle in kleine Teile zerteilt, so daß ein blättchenförmiges Pulver von einer mittleren Teilchengröße von 6400 Maschen pro Qudratzentimeter entsteht.
Das Pulver wird dann in eine Matrize, wie sie in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist, eingefüllt und mit einem Druck von etwa 15 t/cm2 zu einer Pille mit dem Gewicht von 90 g'verpreßt; sie hat eine Dichte von 7,55 g/cm3.
Die so hergestellte Pille wird dann in einem Quarzkolben eingeschmolzen und in einem Vakuum von 10~5 mm Quecksilber bei einer Temperatur von 350° C 24 Stunden lang erhitzt.
Elektrische Kontakte aus Silber werden an entgegengesetzte Oberflächen der Pille hart angelötet; diese Oberflächen liegen parallel zu der Richtung, in der der Preßdruck angewandt wurde.
Der spezifische elektrische Widerstand der Pille wird in einer Richtung bestimmt, die senkrecht zur Richtung hegt, in der der Preßdruck angewandt wurde. Der spezifische elektrische Widerstand wird zu 1,24 ·10~3 Ohm-cm festgestellt.
Kontakte werden an eine zweite Pille angebracht, die sonst der ersten gleicht, aber an Flächen, die senkrecht zu dem Preßdruck für die Pille liegen. Der so hergestellte Schenkel hat einen spezifischen elektrischen Widerstand von 2,78 -ΙΟ"3 Ohm-cm.
Die letztere Pille, die nach dem Stand der Technik hergestellt wurde, hat einen spezifischen elektrischen Widerstand, der 2,24mal größer ist als der Widerstand der ersten Pille, die nach den Lehren dieser Erfindung hergestellt ist.
Beispiel 2
Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, abgesehen davon, daß die Pillen nach dem Pressen nicht geglüht werden. Die Pille wird nach den Lehren dieser Erfindung hergestellt, wobei die Richtung der Preßkraft senkrecht zu der Richtung des später fließenden Stromes liegt; sie hat einen spezifischen Widerstand von 14 · 10 ~3 Ohm -cm. Die Pille, die nach dem Stand der Technik hergestellt wird, wobei die Richtung der Preßkraft parallel zur Richtung des später fließenden Stromes liegt, hat einen spezifischen elektrischen Widerstand von 43 · 10~3 Ohm-cm.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen eines thermoelektrischen Schenkels aus mindestens einem Werkstoff mit anisotropen thermoelektrischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß verpreßbare Pulver, die gegebenenfalls aus einer Mischung mindestens zweier Werkstoffe bestehen, zu einem Preßling verpreßt werden, daß der Preßling anschließend warm behandelt wird und sodann elektrische Kontakte auf mindestens einer von einander gegenüberliegenden Oberflächen angebracht werden, deren Normalen senkrecht zur Preßrichtung liegen, so daß die Richtung des elektrischen Stromes, der später durch den Schenkel fließen wird, senkrecht zu der Richtung des Preßdruckes liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßling zur Warmbehandlung geglüht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver mit Preßdrücken von 1 bis 200 t/cm2 verpreßt wird und der Preßling bei Temperaturen im Bereich von 300 bis 450° C zwischen 1 und 96 Stunden zur Warmbehandlung geglüht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Glühbehandlung ein Warmpressen angeschlossen wird, das bei einer Temperatur zwischen 300 und 500° C bei einem Druck zwischen 70 und 700 at durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Glühbehandlung der Preßling bei einer Temperatur zwischen 300 und 400° C und bei einem Druck zwischen 200 und 700 at warm geschlagen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßling bei einer Temperatur zwischen 300 und 500° C und bei einem Druck zwischen 150 und 700 at warm gepreßt und darauf bei einer Temperatur zwischen 300 und 400° C bei einem Druck zwischen 200 und 700 at warm geschlagen wird.
10
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1054519, 210.
In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1126465.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 658/174 8.66 © Bundesdruckerei Berlin
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DE (1) DE1223909B (de)
GB (1) GB913588A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2493632A (en) * 2011-08-10 2013-02-13 Vacuumschmelze Gmbh & Co Kg Thermoelectric module

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3182391A (en) * 1960-02-29 1965-05-11 Westinghouse Electric Corp Process of preparing thermoelectric elements
US3351499A (en) * 1962-10-18 1967-11-07 Westinghouse Electric Corp Oil impregnated thermoelectric element with electroplated metal contact and method of producing same
US3399083A (en) * 1964-02-17 1968-08-27 Monsanto Res Corp Thermoelectric body including pyrolyzed reaction product of pyromellitonitrile and alkanol and with comminutede metal
US5108515A (en) * 1988-11-15 1992-04-28 Director-General, Agency Of Industrial Science And Technology Thermoelectric material and process for production thereof
US5246504A (en) * 1988-11-15 1993-09-21 Director-General, Agency Of Industrial Science And Technology Thermoelectric material
US5981863A (en) * 1995-03-03 1999-11-09 Yamaha Corporation Process of manufacturing thermoelectric refrigerator alloy having large figure of merit
US5824947A (en) * 1995-10-16 1998-10-20 Macris; Chris Thermoelectric device
CN1122320C (zh) * 1997-01-09 2003-09-24 松下电工株式会社 可劈裂晶化热电材料制的铸板及其工艺,铸板切成的板条
US20100245090A1 (en) * 2004-05-19 2010-09-30 Bed-Check Corporation Patient thermal monitoring system
CA2566967A1 (en) * 2004-05-19 2005-12-01 Bed-Check Corporation Silk-screen thermocouple
KR20100009455A (ko) * 2008-07-18 2010-01-27 삼성전자주식회사 열전재료 및 칼코게나이드 화합물
CN103022336B (zh) * 2012-12-14 2015-07-15 中国科学院福建物质结构研究所 双掺杂In4Se3基热电材料及其制备和用途

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1054519B (de) * 1956-12-18 1959-04-09 Gen Electric Co Ltd Thermoelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1076210B (de) * 1959-07-03 1960-02-25 Siemens Ag Thermoelektrische Kombination, insbesondere Thermosaeule

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB807619A (en) * 1956-02-08 1959-01-21 Gen Electric Co Ltd Improvements in or relating to thermocouples
US2952980A (en) * 1958-10-20 1960-09-20 Mira Corp Thermoelectric device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1054519B (de) * 1956-12-18 1959-04-09 Gen Electric Co Ltd Thermoelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1076210B (de) * 1959-07-03 1960-02-25 Siemens Ag Thermoelektrische Kombination, insbesondere Thermosaeule

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2493632A (en) * 2011-08-10 2013-02-13 Vacuumschmelze Gmbh & Co Kg Thermoelectric module
GB2493632B (en) * 2011-08-10 2015-10-14 Vacuumschmelze Gmbh & Co Kg Thermoelectric module and method for producing a thermoelectric module

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GB913588A (en) 1962-12-19
US3129117A (en) 1964-04-14
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