JPH05343748A - Manufacture of fesi2 sintered material - Google Patents
Manufacture of fesi2 sintered materialInfo
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- JPH05343748A JPH05343748A JP4174809A JP17480992A JPH05343748A JP H05343748 A JPH05343748 A JP H05343748A JP 4174809 A JP4174809 A JP 4174809A JP 17480992 A JP17480992 A JP 17480992A JP H05343748 A JPH05343748 A JP H05343748A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は例えば熱を電気に直接変
換する熱電変換素子に用いられるシート状のFeSi2
焼結体の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a sheet-like FeSi 2 used for a thermoelectric conversion element for directly converting heat into electricity.
The present invention relates to a method for manufacturing a sintered body.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、有機バインダ、例えばPVB
(ポリビニールブチラール)の脱脂方法としては、以下
のような方法がある。例えばPVBを混合した粉末が酸
化物系の場合、これを空気中、600℃で完全に脱脂す
る。また、非酸化物の粉末の場合、例えばAlNまたは
金属電極を含む場合、N2ガスまたはArガス中、50
0℃で脱脂する。しかし、完全には脱脂されないので、
残留成分の除去が必要である。そこで、この残留成分の
除去は、N2+H2+H2Oの混合ガス中で、1000℃
以上での脱脂が必要である。Generally, organic binders such as PVB are used.
The degreasing method of (polyvinyl butyral) includes the following methods. For example, when the powder mixed with PVB is an oxide type, it is completely degreased in air at 600 ° C. Further, in the case of non-oxide powder, for example, in the case of including AlN or a metal electrode, in N 2 gas or Ar gas, 50
Degrease at 0 ° C. However, since it is not completely degreased,
Removal of residual components is required. Therefore, the removal of this residual component is performed at 1000 ° C. in a mixed gas of N 2 + H 2 + H 2 O.
The above degreasing is necessary.
【0003】ところで、熱電変換素子として使用される
FeSi2のシート状焼結体は、従来、以下の方法によ
り製造されている。すなわち、FeSi2粉末に、バイ
ンダ(PVB等)、可塑剤(BPBG等)、溶剤(トル
エン等)を混練し、脱泡後、ドクタブレード泡等により
シート状に成形する。そして、このシート状の成形体の
脱脂を行う。この脱脂を、上記と同様の条件、例えば空
気中で600℃の加熱により行うと、焼結後のFeSi
2焼結体の密度が低いものであった。また、例えばN2ガ
スまたはArガス中で500℃の温度に加熱して脱脂す
ると、脱脂が完全に行われないため、残留する樹脂成分
を除去する必要がある。そこで、このシート状の成形体
を、さらに、N2+H2+H2Oの混合ガス中で、100
0℃以上での脱脂を行うこととなる。By the way, the sheet-like sintered body of FeSi 2 used as a thermoelectric conversion element has been conventionally manufactured by the following method. That is, the FeSi 2 powder is kneaded with a binder (PVB or the like), a plasticizer (BPBG or the like), a solvent (toluene or the like), defoamed, and then formed into a sheet by a doctor blade foam or the like. Then, the sheet-shaped molded body is degreased. If this degreasing is performed under the same conditions as above, for example, by heating in air at 600 ° C., FeSi after sintering
2 The density of the sintered body was low. Further, if degreasing is performed by heating to a temperature of 500 ° C. in N 2 gas or Ar gas, for example, degreasing is not completely performed, and therefore it is necessary to remove the residual resin component. Then, the sheet-shaped molded body is further treated with 100% in a mixed gas of N 2 + H 2 + H 2 O.
Degreasing is performed at 0 ° C or higher.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のシート状のFeSi2焼結体の製造方法にあ
っては、いずれの脱脂方法を採用してもFeSi2のシ
ート状焼結体の密度が小さいという課題があった。例え
ば、脱脂条件が、空気中、600℃では、FeSi2粉
末の酸化が進み、焼結密度が上がらない。また、N2ガ
ス中またはArガス中の脱脂では、有機樹脂の残留成分
のため、焼結密度が上がらない。さらに、N2+H2+H
2Oのガス中、1000℃の条件では、FeSi2焼結体
の緻密化が阻害され、焼結密度が上がらない。これは、
1000℃以下でFeSi2焼結体についてその緻密化
が始まるためである。このようにFeSi2焼結体の密
度が低い場合(相対密度が90%以下)、その焼結体の
耐酸化性が劣るという課題があった。However, in such a conventional method for producing a sheet-like FeSi 2 sintered body, whichever degreasing method is adopted, the FeSi 2 sheet-like sintered body is produced. There was a problem of low density. For example, when the degreasing condition is 600 ° C. in air, the FeSi 2 powder is oxidized and the sintered density is not increased. Further, degreasing in N 2 gas or Ar gas does not increase the sintered density because of the residual components of the organic resin. Furthermore, N 2 + H 2 + H
Under the condition of 1000 ° C. in the gas of 2 O, the densification of the FeSi 2 sintered body is hindered and the sintered density does not increase. this is,
This is because the densification of the FeSi 2 sintered body starts at 1000 ° C. or less. As described above, when the density of the FeSi 2 sintered body is low (relative density is 90% or less), there is a problem that the oxidation resistance of the sintered body is poor.
【0005】そこで、発明者は、酸素を0.5容量%以
上含む雰囲気で脱脂を行うと、PVBが完全に分解脱脂
する温度まで昇温しなくても、脱脂後に真空中または水
素中で焼結することにより、FeSi2焼結体の緻密化
が始まる温度以下で、PVBが分解され、FeSi2の
焼結を阻害しないことを見い出した。Therefore, the inventor, when performing degreasing in an atmosphere containing 0.5% by volume or more of oxygen, burns in vacuum or in hydrogen after degreasing without heating up to a temperature at which PVB is completely decomposed and degreased. It was found that, by binding, PVB is decomposed below the temperature at which the densification of the FeSi 2 sintered body starts and does not hinder the sintering of FeSi 2 .
【0006】そこで、本発明は、有機バインダの脱脂に
際して焼結体の焼結密度を低下させることなく、その耐
酸化性を高めたFeSi2焼結体の製造方法を提供する
ことを、その目的としている。[0006] Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a FeSi 2 sintered body whose oxidation resistance is improved without decreasing the sintered density of the sintered body when degreasing the organic binder. I am trying.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
FeSi2焼結体の製造方法にあっては、FeSi2の粉
末に有機樹脂系バインダを混合してスラリーを形成し、
このスラリーを焼成することにより、FeSi2焼結体
を成形するFeSi2焼結体の製造方法において、酸素
を0.5容量%以上含む雰囲気中で、300℃以上でか
つFeSi2粉末の酸化増量が1wt%以下であるよう
な温度で脱脂し、その後、真空中で、または、水素雰囲
気中で、1150〜1190℃で焼結するFeSi2焼
結体の製造方法である。In a method for producing a FeSi 2 sintered body according to claim 1 of the present invention, a powder of FeSi 2 is mixed with an organic resin binder to form a slurry,
By firing the slurry, in the production method of the FeSi 2 sintered body forming the FeSi 2 sintered body in an atmosphere containing oxygen of 0.5 vol% or more, at 300 ° C. or higher and FeSi 2 oxide powder bulking there was degreased at a temperature such that less 1 wt%, then, in a vacuum or in a hydrogen atmosphere, a method for producing a FeSi 2 sintered body sintered at from 1,150 to 1,190 ° C..
【0008】より具体的には、本発明に係るFeSi2
焼結体の製造方法は、FeSi2粉末をPVBと混練
し、例えばドクタブレード法によりシート状に成形した
後、FeSi2粉末を酸化させることなくPVBを除去
する。例えば空気中で、350℃にて1時間、または、
1容量%のO2を含むArガス雰囲気中で、600℃に
て1時間の脱脂を行う。その後、このシート状成形体
を、10-2Torr以下の真空中、または、水素中で、
1150℃にて焼結する。さらに、大気中でこれを78
0℃〜850℃に50時間程度保持して、アニールする
ものである。換言すると、FeSi2粉末の酸化増量が
1重量%以下となるように脱脂をコントロールするもの
である。この酸化増量が1重量%を超えると、焼結体の
密度が90%未満となるものである。また、O2量が
0.5容量%以下となると、その後の焼結工程にあっ
て、PVBが分解されなくなるものである。More specifically, FeSi 2 according to the present invention
In the method for manufacturing the sintered body, FeSi 2 powder is kneaded with PVB, and the powder is shaped into a sheet by, for example, a doctor blade method, and then PVB is removed without oxidizing the FeSi 2 powder. For example, in air at 350 ° C for 1 hour, or
Degreasing is performed at 600 ° C. for 1 hour in an Ar gas atmosphere containing 1% by volume of O 2 . Then, the sheet-shaped molded body was subjected to a vacuum of 10 -2 Torr or less, or in hydrogen,
Sinter at 1150 ° C. In addition, 78
Annealing is performed by holding at 0 ° C. to 850 ° C. for about 50 hours. In other words, the degreasing is controlled so that the weight gain of oxidation of the FeSi 2 powder is 1% by weight or less. If the amount of increase in oxidation exceeds 1% by weight, the density of the sintered body will be less than 90%. Further, when the amount of O 2 is 0.5% by volume or less, PVB is not decomposed in the subsequent sintering process.
【0009】また、化1は有機バインダとして用いられ
るPVB(ポリビニールブチラール)の化学構造を示し
ている。この場合、84≦x≦88、9≦y≦13、0
≦z≦5である。分子量は45000〜55000であ
る。また、FeSi2粉末に混入されるPVBは5〜6
重量%、可塑剤は2〜6重量%、さらに溶剤を適当な粘
度を得るために加える。上記可塑剤としては、例えばB
PBG(ブチルフタリルブチルグリコレート)、DO
P、DBP等を加える。この混合したものをボールミル
等で混練し、脱泡して粘度を調整する。そして、これを
上記のようにドクターブレード法によりシート状に成形
するものである。Chemical formula 1 shows the chemical structure of PVB (polyvinyl butyral) used as an organic binder. In this case, 84 ≦ x ≦ 88, 9 ≦ y ≦ 13,0
≦ z ≦ 5. The molecular weight is 45,000-55,000. Further, PVB mixed in FeSi 2 powder is 5 to 6
% By weight, 2 to 6% by weight of plasticizer, and solvent is added to obtain a proper viscosity. Examples of the plasticizer include B
PBG (Butylphthalyl butyl glycolate), DO
Add P, DBP, etc. The mixture is kneaded with a ball mill or the like and defoamed to adjust the viscosity. Then, this is molded into a sheet by the doctor blade method as described above.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。この脱脂
に使用されるFeSi2の粉末粒径は1〜30μmと
し、この化合物粉末に焼結助剤、バインダ(PVB)、
可塑剤(DOP)、溶剤等を混入してスラリーを作製し
た。さらに、脱泡後、100μmの厚さにシート成形
し、以下の条件で脱脂を行ったものである。その結果を
表1に示す。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. The powder particle size of FeSi 2 used for this degreasing is set to 1 to 30 μm, and a sintering aid, a binder (PVB),
A slurry was prepared by mixing a plasticizer (DOP), a solvent and the like. Further, after defoaming, a sheet having a thickness of 100 μm was formed and degreased under the following conditions. The results are shown in Table 1.
【0011】[0011]
【表1】 [Table 1]
【0012】[0012]
【発明の効果】本発明によれば、密度が高いFeSi2
焼結体を得ることができる。その結果、このFeSi2
焼結体の耐酸化性が高まる。According to the present invention, FeSi 2 having a high density is obtained.
A sintered body can be obtained. As a result, this FeSi 2
The oxidation resistance of the sintered body is enhanced.
【化1】 [Chemical 1]
Claims (1)
してスラリーを形成し、このスラリーを焼成することに
より、FeSi2焼結体を成形するFeSi2焼結体の製
造方法において、 酸素を0.5容量%以上含む雰囲気中で、300℃以上
でかつFeSi2粉末の酸化増量が1wt%以下である
ような温度で脱脂し、 その後、真空中で、または、水素雰囲気中で、1150
〜1190℃で焼結することを特徴とするFeSi2焼
結体の製造方法。1. A by mixing an organic binder to powder of FeSi 2 to form a slurry, by firing the slurry, in the production method of the FeSi 2 sintered body forming the FeSi 2 sintered body, the oxygen 0 Degreasing is performed in an atmosphere containing 0.5 vol% or more at a temperature of 300 ° C. or higher and at a temperature such that the oxidation increase of the FeSi 2 powder is 1 wt% or less, and then, in vacuum or in a hydrogen atmosphere, 1150
A method for manufacturing a FeSi 2 sintered body, which comprises sintering at ˜1190 ° C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4174809A JPH05343748A (en) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | Manufacture of fesi2 sintered material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4174809A JPH05343748A (en) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | Manufacture of fesi2 sintered material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05343748A true JPH05343748A (en) | 1993-12-24 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP4174809A Withdrawn JPH05343748A (en) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | Manufacture of fesi2 sintered material |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH05343748A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005055338A (en) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Hiroyasu Kido | Temperature sensor element and its manufacturing method |
-
1992
- 1992-06-09 JP JP4174809A patent/JPH05343748A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005055338A (en) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Hiroyasu Kido | Temperature sensor element and its manufacturing method |
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