JPH03129782A - Manufacture of thermoelectric element - Google Patents

Manufacture of thermoelectric element

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JPH03129782A
JPH03129782A JP2109802A JP10980290A JPH03129782A JP H03129782 A JPH03129782 A JP H03129782A JP 2109802 A JP2109802 A JP 2109802A JP 10980290 A JP10980290 A JP 10980290A JP H03129782 A JPH03129782 A JP H03129782A
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JP
Japan
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powder
iron silicide
type iron
hot press
thermoelectric element
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Application number
JP2109802A
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Japanese (ja)
Inventor
Masashi Komabayashi
正士 駒林
Kunio Kuramochi
蔵持 邦雄
Kenichi Hijikata
土方 研一
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

PURPOSE:To improve bending strength and thermal shock resistance by filling a hot press mold with n-type ferrosilicide powder, insulating oxide powder and p-type ferrosilicide powder, applying hot press thereon and subjecting to heat treatment in the atmosphere. CONSTITUTION:A partition 7 is stood in a hot press mold 6 and an n-type ferrosilicide powder is filled in the mold 6 with the thickness being varied at a boundary, i.e., the partition 7, thus forming an n-type ferrosilicide powder thin layer 2' and an n-type ferrosilicide powder layer 2''. After formation of an insulating oxide powder layer 5' on the n-type ferrosilicide powder thin layer 2', the partition 7 is removed and a p-type ferrosilicide powder layer 1' is entirely applied thereon. The powder laminate is then hot pressed to produce a hot press body which is then heat treated in the atmosphere thus producing a thermoelectric element.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、様々な熱源を利用して直接発電を行うこと
のできる鉄ケイ化物を主成分とした熱電素子の製造方法
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method of manufacturing a thermoelectric element mainly composed of iron silicide, which can directly generate electricity using various heat sources.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、鉄ケイ化物を主成分とする熱電素子は、第4図
に示されるように、Mn添加のp型鉄ケイ化物1とCo
添加のn型鉄ケイ化物2をpn接合部3にて接合し、そ
れ以外の部分が空隙4からなるU字構造となっているこ
とが知られている。
Generally, thermoelectric elements mainly composed of iron silicide are made of p-type iron silicide 1 with Mn added and Co as shown in FIG.
It is known that the added n-type iron silicide 2 is joined at a pn junction 3, and the other part has a U-shaped structure consisting of voids 4.

かかるU字構造を有する熱電素子は、 (1)p型鉄ケイ化物粉末とn型鉄ケイ化物粉末をU宇
金型に充填し、プレス成形してU字形圧粉体とし、この
U¥形圧粉体を焼結する方法、(2〉p型鉄ケイ化物粉
末およびn型鉄ケイ化物粉末にそれぞれ溶剤を混合して
得られた混練物を圧延して、それぞれp型鉄ケイ化物シ
ートおよびn型鉄ケイ化物シートを作製し、これらp型
鉄ケイ化物シートおよびn型鉄ケイ化物シートの接合部
を残して、慎成時に昇華、蒸発してしまう樟脳紙、不織
布、H機物等からなる隔離シートを上記p型鉄ケイ化物
シートおよびn型鉄ケイ化物シートの間に挾み込んで積
層体を作製し、この積層体を焼成する方法(特開昭58
−152282号公報参照)、により製造されることが
知られている。
A thermoelectric element having such a U-shaped structure is produced by: (1) P-type iron silicide powder and n-type iron silicide powder are filled into a U mold, press-molded to form a U-shaped green compact, and this U-shaped powder body is formed. A method of sintering a green compact (2> A kneaded product obtained by mixing a solvent with a p-type iron silicide powder and an n-type iron silicide powder, respectively, is rolled to form a p-type iron silicide sheet and a p-type iron silicide sheet, respectively. An n-type iron silicide sheet is made, and the bonded parts of the p-type iron silicide sheet and the n-type iron silicide sheet are left in place, and the material is made from camphor paper, nonwoven fabric, H-type material, etc., which sublimes and evaporates during fabrication. A method of sandwiching an isolation sheet of
-152282)).

さらに、上記隔離シートの代りに、ホルステライト、酸
化アルミニウム5.酸化マグネシウム、あるいは酸化ジ
ルコニウムなどの絶縁物インサートを上記p型鉄ケイ化
物シートおよびn型鉄ケイ化物シートの接合部を残して
挾み込んだ積層体を作製し、この積層体を焼成すること
により第3図に示されるようなp型鉄ケイ化物1、n型
鉄ケイ化物2および絶縁層5からなる熱電素子を製造す
る方法も知られている(同上公報参照)。
Furthermore, instead of the above isolation sheet, holsterite, aluminum oxide5. By producing a laminate in which an insulating insert such as magnesium oxide or zirconium oxide is sandwiched between the p-type iron silicide sheet and the n-type iron silicide sheet, leaving the bonded portion, and firing this laminate. A method for manufacturing a thermoelectric element consisting of a p-type iron silicide 1, an n-type iron silicide 2, and an insulating layer 5 as shown in FIG. 3 is also known (see the above publication).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、第4図に示されるU字構造を有する熱電
素子は、第4図のA矢印方向に力が加わった場合、非常
に弱く、特に応答性を上げるために肉厚を2〜3開程度
に薄くすると、指先の力でも簡単に折れてしまい、素子
組立て作業上あるいは使用上の大きな障害となっていた
。また、このU字構造を有する熱電素子をガスコンロな
どの台所用家電製品に組込んで使用する際には、使用中
に水がかかるなどによる熱衝撃が与えられることがある
が、このような熱衝撃にも上記熱電素子は比較的弱く、
強いものでも10回程度の熱衝撃を受けることによりク
ラックが発生した。
However, the thermoelectric element having the U-shaped structure shown in Fig. 4 is very weak when force is applied in the direction of arrow A in Fig. 4, and the wall thickness is reduced by 2 to 3 degrees in order to increase the response. If they were made too thin, they would easily break even with the force of a fingertip, creating a major obstacle in device assembly and use. In addition, when a thermoelectric element with this U-shaped structure is incorporated into a kitchen appliance such as a gas stove, it may be subjected to thermal shock due to splashing water during use; The above thermoelectric element is relatively weak against shock,
Even a strong one would crack after being subjected to about 10 thermal shocks.

さらに、TS3図に示される上記p型鉄ケイ化物シート
およびn型鉄ケイ化物シートの間に絶縁層を有する従来
の熱電素子は、焼結温度が低いために上記絶縁層の強度
が十分でなく、焼結中のシートと絶縁層の収縮串の差な
どから層間剥離が/l=、じ、健全な熱電素子を得るこ
とは困難であった。
Furthermore, in the conventional thermoelectric element shown in Figure TS3, which has an insulating layer between the p-type iron silicide sheet and the n-type iron silicide sheet, the strength of the insulating layer is insufficient due to the low sintering temperature. However, it was difficult to obtain a sound thermoelectric element due to the difference in shrinkage between the sheet and the insulating layer during sintering, which caused delamination between the layers.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

そこで、本発明者等は、p型鉄ケイ化物およびn型鉄ケ
イ化物を接合してなる強度および耐熱衝撃性の優れた熱
電素子を製造すべく研究を行った結果、 p型鉄ケイ化物とn型鉄ケイ化物の間に高強度の絶縁層
を介在させることにより強度の優れた熱電素子を製造す
ることができ、上記高強度の絶縁層はホットプレス法に
より得ることができるという知見を得たのである。
Therefore, the present inventors conducted research to manufacture a thermoelectric element with excellent strength and thermal shock resistance by joining p-type iron silicide and n-type iron silicide, and found that p-type iron silicide and n-type iron silicide We obtained the knowledge that a thermoelectric element with excellent strength can be manufactured by interposing a high-strength insulating layer between n-type iron silicides, and that the above-mentioned high-strength insulating layer can be obtained by hot pressing. It was.

この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って、 ホットプレス用モールドに、p型鉄ケイ化物粉末または
n型鉄ケイ化物粉末を充填した後、その上に絶縁性酸化
物粉末または上記絶縁性酸化物粉末を含むシートを上記
充填されたp型鉄ケイ化物粉末またはn型鉄ケイ化物粉
末の少なくとも一部は覆わないように充填または載置し
、さらに、その上に全体を覆うように上記充填したp型
鉄ケイ化物粉末またはn型鉄ケイ化物粉末と電導型の異
なる鉄ケイ化物粉末を充填し、ホットプレスによって成
形焼結させ、その後、大気中で熱処理する熱T4素子の
製造方法に特徴を有するものである。
This invention was made based on this knowledge, and after filling a hot press mold with p-type iron silicide powder or n-type iron silicide powder, the insulating oxide powder or the above-mentioned A sheet containing an insulating oxide powder is filled or placed so as not to cover at least a part of the filled p-type iron silicide powder or n-type iron silicide powder, and further, a sheet containing an insulating oxide powder is filled or placed on top of the filled p-type iron silicide powder or n-type iron silicide powder so as to cover the whole. Manufacturing of a thermal T4 element by filling the above-mentioned filled p-type iron silicide powder or n-type iron silicide powder with iron silicide powder having a different conductivity type, shaping and sintering by hot pressing, and then heat-treating in the atmosphere. This method is unique.

上記熱電素子の製造において、ホットプレスを採用した
理由は、次の通りである。
The reason why hot pressing was adopted in manufacturing the above thermoelectric element is as follows.

一般に、絶縁性酸化物粉末の焼結温度は1300℃以上
であり、高強度の絶縁層を有する熱電素子を得るために
は1300℃以上の高温度で焼結しなければならない。
Generally, the sintering temperature of insulating oxide powder is 1300° C. or higher, and in order to obtain a thermoelectric element having a high-strength insulating layer, sintering must be performed at a high temperature of 1300° C. or higher.

ところが鉄ケイ化物の融点は1220℃であるから、鉄
ケイ化物粉末と絶縁性酸化物粉末との積層体を上記13
00℃以上の温度で焼結すると上記鉄ケイ化物粉末は溶
融してしまうことになる。
However, since the melting point of iron silicide is 1220°C, the laminate of iron silicide powder and insulating oxide powder is
If sintered at a temperature of 00° C. or higher, the iron silicide powder will melt.

したがって、上記鉄ケイ化物が溶融しない低温度で高強
度の絶縁層を得、さらに層間の接合強度を高めるために
は、高圧を付与したホットプレスを採用することがどう
しても必要となるのである。
Therefore, in order to obtain a high-strength insulating layer at a low temperature at which the iron silicide does not melt, and to further increase the bonding strength between layers, it is absolutely necessary to employ a hot press that applies high pressure.

上記ホットプレスを用いて鉄ケイ化物粉末の焼結体に挾
まれた高強度の絶縁層を有する熱電素子を得るためには
、非酸化性雰囲気中、温度:900〜1100℃で行う
のが好ましい。
In order to obtain a thermoelectric element having a high-strength insulating layer sandwiched between sintered bodies of iron silicide powder using the hot press described above, it is preferable to conduct the hot press at a temperature of 900 to 1100°C in a non-oxidizing atmosphere. .

この発明で用いる絶縁性酸化物粉末は、公知のフォルス
テライト粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化マグネシウ
ム粉末、酸化ジルコニウム粉末などを用いてもよいが、 SiO2 :40.0〜47.0%、 Af120371.5〜340% を含有し、残りがMgOおよび不可避不純物からなる組
成(以上、重量%)を有するMgO7i合粉末を用いる
のが最も好ましい。このMgO1合粉末は、複合粉末で
あるために焼結温度が低く、このMgO1合粉末をホッ
トプレスして得られた絶縁層は、強度および絶縁性に優
れ、上記ホットプレス後の熱処理によって生成するβ−
FeSi2との間に層間剥離がなく十分な圧縮応力を付
与し、鉄ケイ化物の耐熱衝撃性を大幅に向上させること
ができる。上記ホットプレス後の熱処理は、大気中、温
度ニア00〜800℃に100〜20011=’7間保
持することにより高ゼーベック係数をもつβ−F e 
S L 2相を析出させることができる。
The insulating oxide powder used in this invention may be known forsterite powder, aluminum oxide powder, magnesium oxide powder, zirconium oxide powder, etc., but SiO2: 40.0 to 47.0%, Af120371.5 It is most preferable to use an MgO7i composite powder having a composition (wt%) containing ~340% of MgO and the remainder consisting of MgO and unavoidable impurities. Since this MgO1 composite powder is a composite powder, the sintering temperature is low, and the insulating layer obtained by hot pressing this MgO1 composite powder has excellent strength and insulation properties, and is produced by the heat treatment after the hot pressing. β-
There is no delamination between the iron silicide and FeSi2, sufficient compressive stress can be applied, and the thermal shock resistance of iron silicide can be greatly improved. The heat treatment after the above hot pressing is carried out in the air at a temperature of near 00 to 800°C for a period of 100 to 20011='7 to obtain β-F e with a high Seebeck coefficient.
S L 2 phase can be precipitated.

また、従来と同様に、この発明においても、n型鉄ケイ
化物粉末としてCan加鉄ケイ化物粉末を用い、p型鉄
ケイ化物粉末としてMnn型鉄ケイ化物粉末用いること
ができる。
Further, in the present invention as well as in the prior art, Can-rich iron silicide powder can be used as the n-type iron silicide powder, and Mnn-type iron silicide powder can be used as the p-type iron silicide powder.

この発明で上記n型鉄ケイ化物粉末、p型鉄ケイ化物粉
末および絶縁性酸化物粉末を用いて熱電素子を製造する
には、まず、第1−1図に示されるようなホットプレス
用モールド6を用意し、このホットプレス用モールドb
内に仕切り板7を立てたのち、第1−1図(a)に示さ
れるように、n型鉄ケイ化物粉末を上記仕切り板7を境
界として厚さを変えて充填し、n型鉄ケイ化物粉末薄層
2′およびn型鉄ケイ化物粉末厚層2″が形成されるよ
うに充填する。
In order to manufacture a thermoelectric element using the above n-type iron silicide powder, p-type iron silicide powder and insulating oxide powder in this invention, first, a hot press mold as shown in FIG. 1-1 is used. 6, prepare this hot press mold B
After setting up the partition plate 7 inside the interior, as shown in FIG. Filling is performed so that a thin layer 2' of oxide powder and a thick layer 2'' of n-type iron silicide powder are formed.

上、?c!n型鉄ケイ化物粉末薄層2′の上には、さら
に第1−1図(b)に示されるように、絶縁性酸化物粉
末層5′を充填したのち、仕切り板7を抜き取り、その
上に第1−1図(C)に示されるようにp型鉄ケイ化物
粉末層1′を全面を覆うように充填する。
Up,? c! As shown in FIG. 1-1(b), an insulating oxide powder layer 5' is further filled on the n-type iron silicide powder thin layer 2', and then the partition plate 7 is removed. As shown in FIG. 1-1(C), a p-type iron silicide powder layer 1' is filled on top so as to cover the entire surface.

このようにして充填されたホットプレス用モールド5内
には粉末積層体が形成され、かかる粉末積層体をホット
プレスしてホットプレス体を作製し、上記ホットプレス
体を大気中で熱処理することにまり熱電素子を製造する
A powder laminate is formed in the hot press mold 5 filled in this way, the powder laminate is hot pressed to produce a hot pressed body, and the hot pressed body is heat treated in the atmosphere. Manufacture thermoelectric elements.

また、絶縁性酸化物粉末を含むシートを用いて熱電素子
を製造するには、第1−2図(a)に示されるよるに、
ホットプレス用モールド6にp型鉄ケイ化物粉末層1′
を形威し、このp型鉄ケイ化物粉末層1′の上に第1−
2図(b)に示されるように、pn接合部となる部分を
除いて絶縁性酸化物粉末を含むシート5′を載置する。
In addition, in order to manufacture a thermoelectric element using a sheet containing insulating oxide powder, as shown in FIG. 1-2 (a),
P-type iron silicide powder layer 1' in hot press mold 6
on this p-type iron silicide powder layer 1'.
As shown in FIG. 2(b), a sheet 5' containing insulating oxide powder is placed except for the portion that will become the pn junction.

この絶縁性酸化物粉末を含むシート5″は、ドクターブ
レード法により作製するのが最も好ましいが、これに限
定されるものではない。、また、この絶縁性酸化物粉末
を含むシート5′は、厚さがlam以下であるのが好ま
しい。これ以上厚いとホットプレス時にホットプレス体
にクラックが入りやすいためである。
The sheet 5'' containing this insulating oxide powder is most preferably produced by a doctor blade method, but is not limited thereto.Also, the sheet 5' containing this insulating oxide powder is produced by: It is preferable that the thickness is lam or less, because if it is thicker than this, cracks will easily occur in the hot-pressed body during hot-pressing.

上記第1−2図(b)に示されるように、pn接合部と
なる部分を除いて絶縁性酸化物粉末を含むシート5′を
載置したのち、その上に第1−2図(e)に示されるよ
うにn型鉄ケイ化物粉末層2′を形成し、上記ホットプ
レス用モールド6内に粉末積層体が形成され、かかる粉
末積層体をホットプレスしてホットプレス体を作製する
。上記第1−2図に示される工程により作製された広幅
のホットプレス体を第2図に示す。第2図に示される幅
の広いホットプレス体9を切断線8で切断して複数個の
ホットプレス成形体10を作製し、このホットプレス成
形体IOを大気中で熱処理し、複数個の熱電素子を同時
に製造することもできる。
As shown in FIG. 1-2(b) above, a sheet 5' containing insulating oxide powder is placed except for the portion that will become the pn junction, and then the sheet 5' containing insulating oxide powder is placed on top of the sheet 5' as shown in FIG. 1-2(e). ), an n-type iron silicide powder layer 2' is formed, a powder laminate is formed in the hot pressing mold 6, and the powder laminate is hot pressed to produce a hot pressed body. FIG. 2 shows a wide hot-pressed body produced by the steps shown in FIGS. 1-2 above. The wide hot press body 9 shown in FIG. 2 is cut along the cutting line 8 to produce a plurality of hot press bodies 10, and the hot press body IO is heat-treated in the atmosphere to form a plurality of thermoelectric bodies. It is also possible to manufacture the elements simultaneously.

上記絶縁性酸化物粉末を含むシート5′を用いて熱電素
子を製造すると、熱電素子の絶縁層の厚さを均一にする
ことができ、またシートの厚さを33節することにより
絶縁層の厚さを制御することができる。
When a thermoelectric element is manufactured using the sheet 5' containing the above-mentioned insulating oxide powder, the thickness of the insulating layer of the thermoelectric element can be made uniform. Thickness can be controlled.

なお、上記第1−1図および第1−2図(a〉。Note that FIG. 1-1 and FIG. 1-2 (a) above.

(b)および(e)における熱電素子の製造方法では、
まずn型鉄ケイ化物粉末を充填し、ついでp型鉄ケイ化
物粉末を充填したが、まずp型鉄ケイ化物粉末を充填し
、ついでn型鉄ケイ化物粉末を充填しても同じ効果が得
られることは勿論である。
In the method for manufacturing a thermoelectric element in (b) and (e),
Although the n-type iron silicide powder was first filled and then the p-type iron silicide powder was filled, the same effect could be obtained by first filling the p-type iron silicide powder and then filling the n-type iron silicide powder. Of course, it can be done.

〔実 施 例〕〔Example〕

つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明す
る。
Next, the present invention will be specifically explained based on examples.

実施例 1 Fe1.94coO,08Si2の組成を有し平均粒径
;2.3坤のn型鉄ケイ化物粉末、 Fe1.90Mn0.1O8’2の組成を有し平均粒径
:3.2−のp型鉄ケイ化物粉末、 および平均粒径:3.5−をHし、第1表に示される配
合組成をHする絶縁性酸化物粉末を用意した。
Example 1 An n-type iron silicide powder with a composition of Fe1.94coO,08Si2 and an average particle size of 2.3 Kn, an n-type iron silicide powder with a composition of Fe1.90Mn0.1O8'2 and an average particle size of 3.2- A p-type iron silicide powder and an insulating oxide powder having an average particle size of 3.5-H and a blending composition shown in Table 1 were prepared.

これら粉末を、上記第1−1図(a) 、(b)および
(C)に示されるように、ホットプレス用モールド内に
充填し、粉末積層体を形成し、この粉末積層体を真空中
、第1表に示される条件でホットプレスしてホットプレ
ス体を作製し、このホットプレス体を幅:4mnに切断
して複数個のホットプレス成形体を作製し、このホット
プレス成形体を大気中、第1表に示される条件で熱処理
し、本発明法1〜9および比較法1〜4により熱電素子
を製造した。
These powders are filled into a hot press mold to form a powder laminate as shown in Figures 1-1 (a), (b) and (C) above, and this powder laminate is placed in a vacuum. A hot pressed body was produced by hot pressing under the conditions shown in Table 1, and this hot pressed body was cut into a width of 4 mm to produce a plurality of hot pressed bodies, and this hot pressed body was exposed to the atmosphere. Thermoelectric elements were manufactured by heat treatment under the conditions shown in Table 1, and by methods 1 to 9 of the present invention and comparative methods 1 to 4.

さらに比較のために、従来法によりU字構造を有する熱
電素子を製造した。
Furthermore, for comparison, a thermoelectric element having a U-shaped structure was manufactured using a conventional method.

上記本発明法1〜9、比較法1〜4および従来広により
得られた熱雷素子について、積層方向の曲げ強度を71
)1定し、さらにpn接合部をガス炎で約800℃に加
熱したのち水中に投下し、クラックが発生するまで上記
加熱および水中投下を繰り返し、クラックが発生するま
での水中投下回数を測定し、これら測定結果を第1表に
示した。
The bending strength in the stacking direction was 71 for the thermal lightning elements obtained by the above-mentioned methods 1 to 9 of the present invention, comparative methods 1 to 4, and conventional methods.
)1, then heat the pn junction to approximately 800°C with a gas flame, then drop it into water, repeat the above heating and dropping into water until cracks occur, and measure the number of drops until cracks occur. The results of these measurements are shown in Table 1.

実施例 2 第2表に示される配合組成の絶縁性酸化物粉末を用意し
、これら絶縁性酸化物粉末に、fflffi%で、ア 
 り  リ  ル 樹 脂: 10%ジオクチルフタレ
ート:1%、 ポリエチレングリコール:3%、 ト   ル   エ   ン      二 67%、
エ タ ノ − ル   :残部 からなる溶液を添加し、これをポリエチレンのボールミ
ルスポット、に入れ、直径:10mmのZrO。ボール
とともに24特開混合を行った。
Example 2 Insulating oxide powders having the composition shown in Table 2 were prepared, and fflffi% was added to these insulating oxide powders.
Resin: 10% Dioctyl phthalate: 1%, Polyethylene glycol: 3%, Toluene 67%,
Ethanol: Add the remaining solution and place it in a polyethylene ball mill spot with a ZrO diameter of 10 mm. 24 JP-A mixture was performed along with the ball.

上記混合終了後、Z r O2ボールのみを分離し、つ
いでアスピレータ−で脱泡後、ドクターブレード成形機
を用いて厚さ二0.5開の上記絶縁性酸化物粉末を含む
シートを作製した。
After the above mixing was completed, only the ZrO2 balls were separated, and after degassing using an aspirator, a sheet containing the above insulating oxide powder having a thickness of 20.5 mm was produced using a doctor blade molding machine.

これらシートを実施例1で用意したp型鉄ケイ化物粉末
およびn型鉄ケイ化物粉末とともに第1−2図(a)か
ら第1−2図(e)に示されるように上記シートをホッ
トプレス用モールドに装入し、第2表に示される条件で
ホットプレスしたのち熱処理し、本発明法lO〜18お
よび比較法5〜8により熱電素子を製造した。
These sheets were hot pressed together with the p-type iron silicide powder and n-type iron silicide powder prepared in Example 1 as shown in Figures 1-2(a) to 1-2(e). The thermoelectric elements were put into a mold, hot pressed under the conditions shown in Table 2, and then heat treated, and thermoelectric elements were manufactured by methods 10 to 18 of the present invention and comparative methods 5 to 8.

上記本発明法lO〜18および比較法5〜8により得ら
れた熱電素子について、実施例1と同一の条件で積層方
向の曲げ強度およびクラックが発生するまでの水中投下
同数を測定し、これらの測定結果を第2表に示した。
The thermoelectric elements obtained by the above-mentioned methods 10 to 18 of the present invention and comparative methods 5 to 8 were measured under the same conditions as in Example 1, and the bending strength in the lamination direction and the same number of times they were dropped into water until cracking occurred. The measurement results are shown in Table 2.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

第1表の結果から、この発明の製造方法で作製された熱
電素子は、従来法により作製された9字構造の熱電素子
と比べて曲げ強度が格段に優れており、さらに、クラッ
ク発/−l=、までの水中投下回数の測定値により評価
した耐熱衝撃性についても従来の9字構造の熱電素子と
比べて格段に優れていることが明らかである。
From the results in Table 1, it is clear that the thermoelectric element manufactured by the manufacturing method of the present invention has significantly superior bending strength compared to the thermoelectric element with a figure-9 structure manufactured by the conventional method. It is also clear that the thermal shock resistance evaluated by the measured value of the number of drops into water up to 1 is significantly superior to that of the conventional thermoelectric element having a 9-shaped structure.

しかしながら、比較例1〜4にみられるように、絶縁性
酸化物粉末の戊分組戊がこの発明の条件を外れたものは
曲げ強度および耐熱衝撃性が劣ることがわかる。
However, as can be seen in Comparative Examples 1 to 4, it can be seen that insulating oxide powders whose composition is outside the conditions of the present invention have poor bending strength and thermal shock resistance.

また、第2表の結果から、絶縁性酸化物粉末をドクター
ブレード法によるシートとし、このシートをn型鉄ケイ
化物粉末とp型鉄ケイ化物粉末の間に挟んでホットプレ
スすることにより作製された熱電素子も同様に曲げ強度
および耐熱衝撃性が優れていることがわかる。
In addition, from the results in Table 2, it was found that insulating oxide powder was made into a sheet by the doctor blade method, and this sheet was sandwiched between n-type iron silicide powder and p-type iron silicide powder and hot-pressed. It can be seen that the thermoelectric element also has excellent bending strength and thermal shock resistance.

したがっt、この発明の製造方法により得られた熱電素
子は曲げ強度および耐熱衝撃性が優れており、長期にわ
たって破損することがなく、信頼性および経済性ともに
高い熱電素子を提供することができる。
Therefore, the thermoelectric element obtained by the manufacturing method of the present invention has excellent bending strength and thermal shock resistance, does not break over a long period of time, and can provide a thermoelectric element with high reliability and economic efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1−1図は、この発明の製造方性によりホットプレス
用モールド内に各々の粉末を充填する工程を示す概略図
、 第1−2図は、この発明の製造方法によりホットプレス
用モールド内に粉末と絶縁性酸化物粉末を含むシートを
充填する工程を示す概略図、第2図は、この発明の製造
方法により作製された広輻のホットプレス体を示す斜視
図、第3図および第4図は、従来の熱雷素子を示す斜視
図である。 lapミル型鉄ケイ   2:n型鉄ケイ化物3:pn
接合部     4:空 隙 5:絶縁層 6:ホットプレス用モールド 7 、 IJ:切り板      8:切断線法帖のホ
ットプレス体 ホットプレス成形体 :pm鉄ケイ化物粉末層 =n型鉄ケイ化物粉末薄層 :n型鉄ケイ化物扮末厚層 :絶縁性酸化物粉末層 :絶縁性酸化物粉末を含むシー ト 出 願 人 : 三菱金属株式会社 代 理 人 富 田 和 夫 外1名 2:n型鉄ケイ化物 第 図
Fig. 1-1 is a schematic diagram showing the process of filling each powder into a hot press mold according to the manufacturing method of the present invention, and Fig. 1-2 is a schematic diagram showing the process of filling each powder into a hot press mold according to the manufacturing method of the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing the process of filling a sheet containing powder and insulating oxide powder into a sheet, FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a conventional thermal lightning element. lap mill type iron silicide 2: n-type iron silicide 3: pn
Joint part 4: Air gap 5: Insulating layer 6: Hot press mold 7, IJ: Cutting plate 8: Hot press body of cutting line method Hot press molded body: pm iron silicide powder layer = n-type iron silicide powder thin Layer: N-type iron silicide layer Thick layer: Insulating oxide powder Layer: Sheet containing insulating oxide powder Applicant: Mitsubishi Metals Corporation Agent Kazuo Tomita and one other person 2: N-type iron silicide Diagram

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ホットプレス用モールドにn型鉄ケイ化物粉末を
充填し、 上記充填されたn型鉄ケイ化物粉末の上に絶縁性酸化物
粉末を上記n型鉄ケイ化物粉末の少くとも一部が被覆さ
れないように充填し、 さらに、その上に全体を覆うようにp型鉄ケイ化物粉末
を充填して、上記ホットプレス用モールド内に粉末積層
体を形成充填し、 ついで、上記粉末積層体をホットプレスしたのち、大気
中で熱処理することを特徴とする熱電素子の製造方法。
(1) Fill a hot press mold with n-type iron silicide powder, and apply insulating oxide powder on top of the filled n-type iron silicide powder so that at least a portion of the n-type iron silicide powder Fill it so that it is not covered, and then fill it with p-type iron silicide powder so as to cover the whole, form and fill the powder laminate in the hot press mold, and then fill the powder laminate in the hot press mold. A method for manufacturing a thermoelectric element, which comprises hot pressing and then heat treatment in the atmosphere.
(2)上記充填されたn型鉄ケイ化物粉末の上に絶縁性
酸化物粉末を含むシートを上記n型鉄ケイ化物粉末の少
くとも一部が被覆されないように載置することを特徴と
する請求項1記載の熱電素子の製造方法。
(2) A sheet containing an insulating oxide powder is placed on the filled n-type iron silicide powder so that at least a part of the n-type iron silicide powder is not covered. A method for manufacturing a thermoelectric element according to claim 1.
(3)ホットプレス用モールドにp型鉄ケイ化物粉末を
充填し、 上記充填されたp型鉄ケイ化物粉末の上に絶縁性酸化物
粉末を上記p型鉄ケイ化物粉末の少くとも一部が被覆さ
れないように充填し、 さらに、その上に全体を覆うようにn型鉄ケイ化物粉末
を充填して、上記ホットプレス用モールド内に粉末積層
体を形成充填し、 ついで、上記粉末積層体をホットプレスしたのち、大気
中で熱処理することを特徴とする熱電素子の製造方法。
(3) Fill a hot press mold with p-type iron silicide powder, and apply insulating oxide powder on top of the filled p-type iron silicide powder so that at least a portion of the p-type iron silicide powder Fill it so that it is not covered, and then fill it with n-type iron silicide powder so as to cover the whole, form and fill the powder laminate in the hot press mold, and then fill the powder laminate in the hot press mold. A method for manufacturing a thermoelectric element, which comprises hot pressing and then heat treatment in the atmosphere.
(4)上記充填されたp型鉄ケイ化物粉末の上に絶縁性
酸化物粉末を含むシートを上記p型鉄ケイ化物粉末の少
くとも一部が被覆されないように載置することを特徴と
する請求項3記載の熱電素子の製造方法。
(4) A sheet containing an insulating oxide powder is placed on the filled p-type iron silicide powder so that at least a part of the p-type iron silicide powder is not covered. A method for manufacturing a thermoelectric element according to claim 3.
(5)上記絶縁性酸化物粉末は、 SiO_2:40.0〜47.0%、 Al_2O_3:1.5〜3%、 を含有し、残りがMgOおよび不可避不純物からなる組
成(以上、重量%)を有するMgO複合粉末であること
を特徴とする請求項1、2、3または4記載の熱電素子
の製造方法。
(5) The above-mentioned insulating oxide powder contains SiO_2: 40.0 to 47.0%, Al_2O_3: 1.5 to 3%, and the remainder is MgO and unavoidable impurities (wt%). 5. The method for manufacturing a thermoelectric element according to claim 1, wherein the MgO composite powder has the following properties.
JP2109802A 1989-07-18 1990-04-25 Manufacture of thermoelectric element Pending JPH03129782A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995017020A1 (en) * 1993-12-16 1995-06-22 Mitsubishi Materials Corporation Thermoelectric conversion element, thermoelectric conversion element array, and thermal displacement converter
JP2014090101A (en) * 2012-10-30 2014-05-15 Shigeyuki Tsurumi Thermoelectric conversion element

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