JP2712049B2 - 鉄シリサイド熱電素子の製造方法 - Google Patents
鉄シリサイド熱電素子の製造方法Info
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- JP2712049B2 JP2712049B2 JP1334891A JP33489189A JP2712049B2 JP 2712049 B2 JP2712049 B2 JP 2712049B2 JP 1334891 A JP1334891 A JP 1334891A JP 33489189 A JP33489189 A JP 33489189A JP 2712049 B2 JP2712049 B2 JP 2712049B2
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- Japan
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- iron silicide
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- thermoelectric element
- powder
- sintered body
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、β型鉄シリサイド熱電素子を焼結後に高温
で熱処理することなく製造する方法に関する。
で熱処理することなく製造する方法に関する。
（従来の技術及びその問題点） β型鉄シリサイドは優れた熱電性能を示すことから、
それから調製される熱電素子は、従来無駄に自然界に放
出されていた熱廃ガスなどの有する熱エネルギーを電気
エネルギーとして回収する素材として注目されている。
それから調製される熱電素子は、従来無駄に自然界に放
出されていた熱廃ガスなどの有する熱エネルギーを電気
エネルギーとして回収する素材として注目されている。
β型鉄シリサイド熱電素子の最も一般的な製造方法
は、例えば特公昭52−47677号公報、あるいは日本金属
学会誌第48巻第843ページに記載されている。これら文
献に記載の方法は、所定割合の鉄とケイ素との混合物を
溶解してα型鉄シリサイドからなるインゴットを調製
し、このインゴットを粉砕して数ミクロンから数十ミク
ロンの粉末を調製し、この粉末を所定形状に成形し、成
形物を1100〜1200℃の範囲の温度で焼結してα型鉄シリ
サイドからなる焼結体を得た後、この焼結体を700〜840
℃の温度に20〜200時間熱処理して、結晶形態をα型か
らβ型に転換して、β型鉄シリサイド熱電素子とする方
法である。
は、例えば特公昭52−47677号公報、あるいは日本金属
学会誌第48巻第843ページに記載されている。これら文
献に記載の方法は、所定割合の鉄とケイ素との混合物を
溶解してα型鉄シリサイドからなるインゴットを調製
し、このインゴットを粉砕して数ミクロンから数十ミク
ロンの粉末を調製し、この粉末を所定形状に成形し、成
形物を1100〜1200℃の範囲の温度で焼結してα型鉄シリ
サイドからなる焼結体を得た後、この焼結体を700〜840
℃の温度に20〜200時間熱処理して、結晶形態をα型か
らβ型に転換して、β型鉄シリサイド熱電素子とする方
法である。
上記のように、鉄シリサイド焼結体自体は原料である
インゴットと同じくα型の結晶構造を有しているために
熱電性能を示さず、焼結体を熱処理してその結晶構造を
α型からβ型に変換する必要がある。この熱処理には長
い時間を有し、工業的にはより簡単な方法でβ型鉄シリ
サイド熱電素子を製造する方法の開発が望まれている。
インゴットと同じくα型の結晶構造を有しているために
熱電性能を示さず、焼結体を熱処理してその結晶構造を
α型からβ型に変換する必要がある。この熱処理には長
い時間を有し、工業的にはより簡単な方法でβ型鉄シリ
サイド熱電素子を製造する方法の開発が望まれている。
（問題点を解決するための技術的手段） 本発明は上記の要望を満たすものであり、焼結の段階
で鉄シリサイドの結晶型がβ型に転換するので、従来は
必須であった焼結体の熱処理を完全に省略することがで
きる。
で鉄シリサイドの結晶型がβ型に転換するので、従来は
必須であった焼結体の熱処理を完全に省略することがで
きる。
本発明によれば、１μｍ以下の粒子の割合が50重量％
以上であるα型鉄シリサイド粉末を成形した後、成形品
を1000〜1200℃の範囲の温度に加熱して焼結することに
より鉄シリサイドの結晶構造をα型からβ型に転換する
ことを特徴とする、β型鉄シリサイド熱電素子の製造方
法が提供される。
以上であるα型鉄シリサイド粉末を成形した後、成形品
を1000〜1200℃の範囲の温度に加熱して焼結することに
より鉄シリサイドの結晶構造をα型からβ型に転換する
ことを特徴とする、β型鉄シリサイド熱電素子の製造方
法が提供される。
本発明で使用されるα型鉄シリサイド粉末は、鉄１原
子当たりケイ素が約２原子になる割合で鉄とケイ素とを
混合し、混合物を溶解してインゴットを作製し、このイ
ンゴットをボールミルなどの公知の粉砕機を用いて粉砕
することによって調製することができる。
子当たりケイ素が約２原子になる割合で鉄とケイ素とを
混合し、混合物を溶解してインゴットを作製し、このイ
ンゴットをボールミルなどの公知の粉砕機を用いて粉砕
することによって調製することができる。
粉砕によって得られる粉末の粒子中に占める直径１μ
ｍ以下の粒子の割合が50重量％以上、好ましくは60重量
％以上になるまで粉砕を継続することが必要である。
ｍ以下の粒子の割合が50重量％以上、好ましくは60重量
％以上になるまで粉砕を継続することが必要である。
本発明で使用される特定粒径のα型鉄シリサイドの別
の調製方法として、フェロセンなどの有機鉄化合物とシ
ランのようなケイ素化合物とを低温プラズマ中で反応さ
せる方法、高温プラズマを用いて鉄の粒子を蒸発させ、
この鉄蒸発とシランのようなケイ素化合物とを反応させ
る方法などを挙げることができる。
の調製方法として、フェロセンなどの有機鉄化合物とシ
ランのようなケイ素化合物とを低温プラズマ中で反応さ
せる方法、高温プラズマを用いて鉄の粒子を蒸発させ、
この鉄蒸発とシランのようなケイ素化合物とを反応させ
る方法などを挙げることができる。
本発明において特定した粒径の範囲外であるα型鉄シ
リサイド粉末、即ち粉砕後の粒子中に占める直径１μｍ
以下の粒子の割合が50重量％未満である粉末の成形体は
焼結中に結晶構造がβ型に転換することなくα型のまま
であるので、β型に転換するための焼結後の熱処理が必
要となる。
リサイド粉末、即ち粉砕後の粒子中に占める直径１μｍ
以下の粒子の割合が50重量％未満である粉末の成形体は
焼結中に結晶構造がβ型に転換することなくα型のまま
であるので、β型に転換するための焼結後の熱処理が必
要となる。
本発明において、最終生成物であるβ型鉄シリサイド
熱電素子のｐ−ｎ制御の目的で、常法に従い、コバル
ト、アルミニウムなどの不純物をインゴット原料である
鉄及びケイ素に添加することができる。
熱電素子のｐ−ｎ制御の目的で、常法に従い、コバル
ト、アルミニウムなどの不純物をインゴット原料である
鉄及びケイ素に添加することができる。
α型鉄シリサイド粉末の成形はそれ自体公知の方法に
従って行うことができる。
従って行うことができる。
一例を挙げると、上記粉末にポリビニルアルコールの
ような結合剤、コロイド状ワックスのような滑剤などを
適宜添加し、加圧成形することによって成形体を得るこ
とができる。これらの添加剤の配合量は、α型鉄シリサ
イド粉末に対して一般には0.1〜１重量％である。
ような結合剤、コロイド状ワックスのような滑剤などを
適宜添加し、加圧成形することによって成形体を得るこ
とができる。これらの添加剤の配合量は、α型鉄シリサ
イド粉末に対して一般には0.1〜１重量％である。
成形体の焼結に先立ち、上記結合剤あるいは滑剤を加
熱して分解除去する脱脂工程を付加することもできる。
熱して分解除去する脱脂工程を付加することもできる。
成形体の焼結も、それ自体公知の方法に従って、真空
中あるいはアルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガス雰
囲気中において成形体を加熱することによって行うこと
ができる。焼結温度は1000〜1200℃である。
中あるいはアルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガス雰
囲気中において成形体を加熱することによって行うこと
ができる。焼結温度は1000〜1200℃である。
別法として、α型鉄シリサイド粉末の成形と焼結とを
同時に行う、いわゆるホットプレス法を採用することも
できる。
同時に行う、いわゆるホットプレス法を採用することも
できる。
本発明においては、原料のα型鉄シリサイド粉末とし
て特定粒径のものを使用する結果、焼結中に鉄シリサイ
ドの結晶構造がα型からβ型に転換する。そのため、従
来の鉄シリサイド熱電素子の製造において、必須不可欠
であった焼結体の熱処理が不要となる。
て特定粒径のものを使用する結果、焼結中に鉄シリサイ
ドの結晶構造がα型からβ型に転換する。そのため、従
来の鉄シリサイド熱電素子の製造において、必須不可欠
であった焼結体の熱処理が不要となる。
（実施例） 以下に本発明の実施例及び比較例を示す。
実施例１ α型鉄シリサイドのインゴット160gを粗粉砕して350
〜500μｍの粉末とした後、この粉末を内容積500mlのス
テンレススチール製ポットミルに入れエタノール中で10
0時間湿式粉砕した。得られた粉末の65.8重量％は１μ
ｍ以下の粒径であった。
〜500μｍの粉末とした後、この粉末を内容積500mlのス
テンレススチール製ポットミルに入れエタノール中で10
0時間湿式粉砕した。得られた粉末の65.8重量％は１μ
ｍ以下の粒径であった。
上記粉末にポリビニルアルコール0.5重量％を添加
し、プレス成形して直径20mm、厚さ2.5mmの成形品を得
た。この成形品を1150℃にまで昇温し同温度に３時間保
持して焼結体を得た。
し、プレス成形して直径20mm、厚さ2.5mmの成形品を得
た。この成形品を1150℃にまで昇温し同温度に３時間保
持して焼結体を得た。
得られた焼結体の結晶構造は、第１図のＸ線回折パタ
ーン（Cu、Ｋα線）から明らかなように、β相に特徴的
な面間隔ｄ＝3.06Å及び3.07Åに対応する重なり合った
２θ〜29゜のピークあるいはｄ＝1.842Åに対応する２
θ〜49.4゜のピークなどが現れており、他方α相に特徴
的なｄ＝5.136Åに対応する２θ〜17.1゜、ｄ＝2.386Å
に対応する２θ〜37.6゜のピークなどが現れておらず、
この焼結体がβ相であることが確認された。
ーン（Cu、Ｋα線）から明らかなように、β相に特徴的
な面間隔ｄ＝3.06Å及び3.07Åに対応する重なり合った
２θ〜29゜のピークあるいはｄ＝1.842Åに対応する２
θ〜49.4゜のピークなどが現れており、他方α相に特徴
的なｄ＝5.136Åに対応する２θ〜17.1゜、ｄ＝2.386Å
に対応する２θ〜37.6゜のピークなどが現れておらず、
この焼結体がβ相であることが確認された。
この焼結体の熱電特性を第２図に示す。
比較例１ １μｍ以下の粒子の占める割合が12重量％であるα型
鉄シリサイド粉末を用いた以外は実施例１と同様にして
焼結体を得た。
鉄シリサイド粉末を用いた以外は実施例１と同様にして
焼結体を得た。
この焼結体の結晶構造は第３図からわかるようにα型
であり、熱起電力を示さなかった。
であり、熱起電力を示さなかった。
なお、上記の焼結体を840℃で24時間保持して熱処理
したところ、熱電素子としての性能を示した。
したところ、熱電素子としての性能を示した。
第１図及び第３図は、それぞれ、実施例１及び比較例１
で得られた焼結体のＸ線回折パターンであり、第２図は
実施例１で得られた焼結体の熱電特性図である。
で得られた焼結体のＸ線回折パターンであり、第２図は
実施例１で得られた焼結体の熱電特性図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−247510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−56781（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−63870（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−229375（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】１μｍ以下の粒子の割合が50重量％以上で
あるα型鉄シリサイド粉末を成形した後、成形品を1000
〜1200℃の範囲の温度に加熱して焼結することにより鉄
シリサイドの結晶構造をα型からβ型に転換することを
特徴とする、β型鉄シリサイド熱電素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1334891A JP2712049B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 鉄シリサイド熱電素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1334891A JP2712049B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 鉄シリサイド熱電素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03196581A JPH03196581A (ja) | 1991-08-28 |
| JP2712049B2 true JP2712049B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=18282385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1334891A Expired - Lifetime JP2712049B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 鉄シリサイド熱電素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2712049B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09186368A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-07-15 | Technova:Kk | 厚膜熱電素子 |
-
1989
- 1989-12-26 JP JP1334891A patent/JP2712049B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03196581A (ja) | 1991-08-28 |
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