JPH0453174A - 熱電変換素子材料の製造方法 - Google Patents
熱電変換素子材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH0453174A JPH0453174A JP2157457A JP15745790A JPH0453174A JP H0453174 A JPH0453174 A JP H0453174A JP 2157457 A JP2157457 A JP 2157457A JP 15745790 A JP15745790 A JP 15745790A JP H0453174 A JPH0453174 A JP H0453174A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- thermoelectric conversion
- powder
- gas
- materials
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 5
- 229910005331 FeSi2 Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 abstract 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 3
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 3
- 229910005347 FeSi Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002665 PbTe Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 229910052704 radon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N tellanylidenelead Chemical compound [Pb]=[Te] OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は熱を電気に直接変換する熱電変換素子材料の製
造方法に係り、特に、高いエネルギー変換効率を有する
化合物熱電変換素子材料の製造方法に関する。
造方法に係り、特に、高いエネルギー変換効率を有する
化合物熱電変換素子材料の製造方法に関する。
従来、熱電変換素子材料を製造する場合、該素子材料と
なる複数の原料を一緒に溶解し、急冷凝固することでア
モルファス物質を作成し、１００μｍ以下の微粒子に粉
砕し、冷間ブレスにより加圧成型し、熱処理を行うこと
で熱電変換素子材料を製造している。
なる複数の原料を一緒に溶解し、急冷凝固することでア
モルファス物質を作成し、１００μｍ以下の微粒子に粉
砕し、冷間ブレスにより加圧成型し、熱処理を行うこと
で熱電変換素子材料を製造している。
熱電変換素子の性能を表す指数は、
α２σ
２＝ αは熱起電力、σは電気伝に
導率、Ｋは熱伝導率であり、電気伝導率σ及び熱起電力
αを高めるか、熱伝導率Ｋを下げることが熱電性能を高
める方法である。
αを高めるか、熱伝導率Ｋを下げることが熱電性能を高
める方法である。
第２図は、従来の急冷凝固法による原子構造の模式図を
示す。第２図において、１は原子、２は結合の手が切れ
たダングリングボンドである。
示す。第２図において、１は原子、２は結合の手が切れ
たダングリングボンドである。
従来法の急冷凝固法では、原子構造にひずみがあるアモ
ルファス構造をもつ熱電変換物質が得られると同時に、
ところどころに、第２図の２のように結合の手が切れた
部分を生じる。結合の手が切れた部分は、ダングリング
ボンドと呼ばれている。このダングリングボンドが多く
発生すると電気伝導率σが低下し、熱電変換性能指数Ｚ
は低下する。
ルファス構造をもつ熱電変換物質が得られると同時に、
ところどころに、第２図の２のように結合の手が切れた
部分を生じる。結合の手が切れた部分は、ダングリング
ボンドと呼ばれている。このダングリングボンドが多く
発生すると電気伝導率σが低下し、熱電変換性能指数Ｚ
は低下する。
原子構造にひずみのあるアモルファス熱電変換物質は、
格子ひずみにより熱伝導率が減少し、一般に熱伝性能は
向上し、エネルギー変換効率が高くなる。
格子ひずみにより熱伝導率が減少し、一般に熱伝性能は
向上し、エネルギー変換効率が高くなる。
本発明は上記技術水準に鑑み、ダングリングボンドを減
少させ、熱電変換性能が増大した熱電変換素子材料の製
造方法を提供しようとするものである。
少させ、熱電変換性能が増大した熱電変換素子材料の製
造方法を提供しようとするものである。
本発明は熱電変換素子材料の原料である複数の金属材料
を溶解した後、急冷凝固し、更に該急冷凝固物を粉砕し
た後、減圧雰囲気中で該粉末に、反応性ガスと不活性ガ
スとの混合ガスを放電させることによって発生するプラ
ズマを照射し、該プラズマ照射粉末を加圧成形した後、
該加圧成形物の結晶化温度以下で熱処理することを特徴
とする熱電変換素子材料の製造方法である。
を溶解した後、急冷凝固し、更に該急冷凝固物を粉砕し
た後、減圧雰囲気中で該粉末に、反応性ガスと不活性ガ
スとの混合ガスを放電させることによって発生するプラ
ズマを照射し、該プラズマ照射粉末を加圧成形した後、
該加圧成形物の結晶化温度以下で熱処理することを特徴
とする熱電変換素子材料の製造方法である。
すなわち、本発明はＢｉａＴｅ＋ 、 ＦｅＳｉ２．
ＰｂＴｅ 。
ＰｂＴｅ 。
５ｉＧｅのような熱電変換素子材料の複数の原料を一緒
に溶解した後、急冷凝固させて薄片にし、ボールミル等
適宜の粉砕装置を用いて１００μｍ以下に粉砕し、炭化
水素系ガス、水素ガス、酸素ガス等の反応性ガスのいず
れかと不活性ガスのと混合ガスを減圧雰囲気（７６０Ｔ
ｏｒｒ以下）中で放電させることにより生成したプラズ
マを」二記薄片に照射することで原子構造中のダングリ
ングボンドにプラズマ原子を結合させる。その場合、粉
砕した急冷凝固物質に対してプラズマが有効に照射でき
るように、粉砕した急冷凝固物質を攪拌すること及びさ
らに反応効率を向上させるために粉砕した急冷凝固物質
を結晶化温度以下で加熱し、プラズマ照射するのが特に
好ましい。
に溶解した後、急冷凝固させて薄片にし、ボールミル等
適宜の粉砕装置を用いて１００μｍ以下に粉砕し、炭化
水素系ガス、水素ガス、酸素ガス等の反応性ガスのいず
れかと不活性ガスのと混合ガスを減圧雰囲気（７６０Ｔ
ｏｒｒ以下）中で放電させることにより生成したプラズ
マを」二記薄片に照射することで原子構造中のダングリ
ングボンドにプラズマ原子を結合させる。その場合、粉
砕した急冷凝固物質に対してプラズマが有効に照射でき
るように、粉砕した急冷凝固物質を攪拌すること及びさ
らに反応効率を向上させるために粉砕した急冷凝固物質
を結晶化温度以下で加熱し、プラズマ照射するのが特に
好ましい。
プラズマ照射後場合によってはこの粉砕物質に成型のた
めのバインダーを加え、加圧成型する。これを結晶化温
度以下で数時間熱処理を行い焼結を行う。
めのバインダーを加え、加圧成型する。これを結晶化温
度以下で数時間熱処理を行い焼結を行う。
本発明によるプラズマ処理によって、従来の急冷凝固法
により生成される物質より原子構造中の結合の手が切れ
た部分が減少し、電気伝導率σが向上するので性能指数
Ｚは向上し、高いエネルギー変換効率を有する化合物熱
電変換素子材料を製造することができる。
により生成される物質より原子構造中の結合の手が切れ
た部分が減少し、電気伝導率σが向上するので性能指数
Ｚは向上し、高いエネルギー変換効率を有する化合物熱
電変換素子材料を製造することができる。
本発明において、反応性ガスに不活性ガスを混合する理
由は、反応性ガス１００％ではプラズマによる反応生成
物が過剰に生成してしまい、熱電変換素子材料の性能を
低下させてしまうので、反応を起こさない不活性ガスに
よって反応性ガスを希釈するのである。
由は、反応性ガス１００％ではプラズマによる反応生成
物が過剰に生成してしまい、熱電変換素子材料の性能を
低下させてしまうので、反応を起こさない不活性ガスに
よって反応性ガスを希釈するのである。
本発明でいう不活性ガスとはＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ。
にｒ、Ｘｅ、Ｒｎガスなとをい−１これら以外のガス例
えばＣＨ４、０−、Ｈ２、Ｎ２等は全て反応性ガスであ
る。
えばＣＨ４、０−、Ｈ２、Ｎ２等は全て反応性ガスであ
る。
以下、本発明の一実施例を第１図によって説明する。第
１図において、１は真空容器、２は該容器１内の圧力を
減圧するための真空ポンプ、３はプラズマ発生電源、４
はプラズマ流、５はランプヒータ、６は攪拌機、７は原
料台、８は原料、９はガス供給管、１０はモータである
。
１図において、１は真空容器、２は該容器１内の圧力を
減圧するための真空ポンプ、３はプラズマ発生電源、４
はプラズマ流、５はランプヒータ、６は攪拌機、７は原
料台、８は原料、９はガス供給管、１０はモータである
。
ＦｅＳｉ２熱電変換素子材料を例におって説明すると、
先ずＰｅと８１を化学量論的に１：２になるように溶解
を行い、この溶融液を急冷してアモルファス状のＦｅ５
ｌｚを得る。このアモルファス状ＦｅＳｉ、をボールミ
ルにより粒径が１００μｍ以下になるまで粉砕する。次
にこの粉砕されたアモルファス状ｐ６３１２粉末は上記
第１図の真空容器１内の原料台７の上に原料８としてお
かれ、原料８はランプヒータ５で表面を加熱されながら
撹拌棒６によって攪拌される。
先ずＰｅと８１を化学量論的に１：２になるように溶解
を行い、この溶融液を急冷してアモルファス状のＦｅ５
ｌｚを得る。このアモルファス状ＦｅＳｉ、をボールミ
ルにより粒径が１００μｍ以下になるまで粉砕する。次
にこの粉砕されたアモルファス状ｐ６３１２粉末は上記
第１図の真空容器１内の原料台７の上に原料８としてお
かれ、原料８はランプヒータ５で表面を加熱されながら
撹拌棒６によって攪拌される。
次に、真空ポンプ２により真空容器１内を１０−６Ｔｏ
ｒｒ以下に減圧後、ガス供給管９より反応性ガス（ＣＬ
、 ０２ 、 Ｈ２，Ｎ２） ２０％、不活性ガス（
Ａｒ）８０％の混合ガスを導入し、真空容器１内を１０
−’Ｔｏｒｒ以上（こ＼では２０ Ｔｏｒｒ）にする。
ｒｒ以下に減圧後、ガス供給管９より反応性ガス（ＣＬ
、 ０２ 、 Ｈ２，Ｎ２） ２０％、不活性ガス（
Ａｒ）８０％の混合ガスを導入し、真空容器１内を１０
−’Ｔｏｒｒ以上（こ＼では２０ Ｔｏｒｒ）にする。
そこでプラズマ発生電源３により放電させプラズマ流４
を発生させる。予め粉砕されたアモルファス状ＦｅＳ＋
ｚ粉末は攪拌機６により攪拌され、このプラズマ流４に
よって３時間以上照射される。この間ランプヒータ５に
よって該粉末の表面は結晶化温度以下の５００℃まで加
熱される。
を発生させる。予め粉砕されたアモルファス状ＦｅＳ＋
ｚ粉末は攪拌機６により攪拌され、このプラズマ流４に
よって３時間以上照射される。この間ランプヒータ５に
よって該粉末の表面は結晶化温度以下の５００℃まで加
熱される。
このような処理により、第２図に示した原子構造中のダ
ングリングボンドにＣＨ，、０，、Ｈ，。
ングリングボンドにＣＨ，、０，、Ｈ，。
Ｎ２などのプラズマ原子が結合し、電気伝導率σが大き
くなり、熱電変換指数Ｚが向上する。
くなり、熱電変換指数Ｚが向上する。
プラズマ照射後のＦｅＳｉ、粉末には、必要に応じて１
重量％のポリビニルアルコールをバインダとして加え、
１．５トン／ｃｄで加圧成型する。
重量％のポリビニルアルコールをバインダとして加え、
１．５トン／ｃｄで加圧成型する。
成型体は真空炉で４００℃、３時間加熱してポリビニル
アルコールを除いた後、結晶化温度以下で焼成する。こ
のようにすることによってＦｅ５Ｉ２熱電変換素子材料
を得る。
アルコールを除いた後、結晶化温度以下で焼成する。こ
のようにすることによってＦｅ５Ｉ２熱電変換素子材料
を得る。
プラズマ処理を行った場合の３００Ｋにおける電気伝導
度を表１に示す。（反応性ガスとして、ＣＨ４、０２、
Ｈ２、Ｎ２（Ｄイずれが１０％と不活性ガスとしてＡｒ
２０％の混合ガスを用いた場合） 表 １ このように本発明によりアモルファス中のダングリング
ボンドの数は減少し、電気伝導度はプラズマ無処理のも
のに比べ明らかに増加し、熱電変換性能は増大し、エネ
ルギー変換効率の高い化合物変換物質を製造することが
可能になる。
度を表１に示す。（反応性ガスとして、ＣＨ４、０２、
Ｈ２、Ｎ２（Ｄイずれが１０％と不活性ガスとしてＡｒ
２０％の混合ガスを用いた場合） 表 １ このように本発明によりアモルファス中のダングリング
ボンドの数は減少し、電気伝導度はプラズマ無処理のも
のに比べ明らかに増加し、熱電変換性能は増大し、エネ
ルギー変換効率の高い化合物変換物質を製造することが
可能になる。
本発明によりエネルギー変換効率の高い熱電変換素子材
料が製造できる。
料が製造できる。
第１図は本発明の一実施例を実施するに適した装置の概
略図、第２図は急流凝固法による原子構造の模式図であ
る。
略図、第２図は急流凝固法による原子構造の模式図であ
る。
Claims (1)
- 熱電変換素子材料の原料である複数の金属材料を溶解
した後、急冷凝固し、更に該急冷凝固物を粉砕した後、
減圧雰囲気中で該粉末に、反応性ガスと不活性ガスとの
混合ガスを放電させることによって発生するプラズマを
照射し、該プラズマ照射粉末を加圧成形した後、該加圧
成形物の結晶化温度以下で熱処理することを特徴とする
熱電変換素子材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2157457A JP2721737B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 熱電変換素子材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2157457A JP2721737B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 熱電変換素子材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0453174A true JPH0453174A (ja) | 1992-02-20 |
| JP2721737B2 JP2721737B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=15650082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2157457A Expired - Fee Related JP2721737B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 熱電変換素子材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2721737B2 (ja) |
-
1990
- 1990-06-18 JP JP2157457A patent/JP2721737B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2721737B2 (ja) | 1998-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4992235A (en) | Method for producing thermoelectric elements | |
| US4117096A (en) | Process for producing powder of β-type silicon carbide | |
| JPS6196016A (ja) | 無定形金属合金粉末、嵩高対象物及び固相分解反応によるその合成法 | |
| JP5440977B2 (ja) | 高純度窒化ケイ素微粉末の製造方法 | |
| WO2011082595A1 (zh) | 一种微细球形nd-fe-b粉的制备方法 | |
| JP3839539B2 (ja) | 結晶性乱層構造窒化硼素粉末とその製造方法 | |
| JPH077186A (ja) | 熱電変換材料の製造法 | |
| CN107326250B (zh) | 一步超快速制备高性能ZrNiSn块体热电材料的方法 | |
| JPH0453174A (ja) | 熱電変換素子材料の製造方法 | |
| US6578381B2 (en) | Fine glass particle containing embedded oxide and process for producing the same | |
| JPH07309611A (ja) | 窒化アルミニウム粉末の製造方法 | |
| JPH01290529A (ja) | 高純度亜酸化チタンの製造方法 | |
| JPH06216414A (ja) | 熱電変換材料の製造法 | |
| JP2915585B2 (ja) | 熱電変換素子材料の製造方法 | |
| JPS619533A (ja) | 希土類金属の製造方法 | |
| JP4203593B2 (ja) | 球状窒化アルミニウムフィラーの製造方法 | |
| JP2007046119A (ja) | Ｍｇ２Ｎｉ合金の製造方法およびその利用 | |
| JP2905043B2 (ja) | 永久磁石粉末材料の製造法 | |
| JPH05279002A (ja) | 窒化アルミニウム粉末の製造方法 | |
| JPS6042164B2 (ja) | 粉末の製造方法 | |
| JPH04247813A (ja) | 還元拡散法を利用した希土類金属を含む磁石用合金粉末の製造方法 | |
| JP2665014B2 (ja) | 熱電変換素子材料の製造方法 | |
| JPH06216415A (ja) | 熱電変換材料の製造方法 | |
| JPH06169110A (ja) | 熱電変換材料の製造法 | |
| CN113213436A (zh) | 一种射频电感耦合等离子体制备氮化镓纳米粉末的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |