JPH07162041A - 鉄シリサイド熱電材料の製造方法 - Google Patents
鉄シリサイド熱電材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH07162041A JPH07162041A JP5341802A JP34180293A JPH07162041A JP H07162041 A JPH07162041 A JP H07162041A JP 5341802 A JP5341802 A JP 5341802A JP 34180293 A JP34180293 A JP 34180293A JP H07162041 A JPH07162041 A JP H07162041A
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- Japan
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- powder
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 長い熱処理工程、あるいは微粉末粉砕工程を
簡略化して極めて簡単な鉄シリサイド熱電材料の製造法
を提供する。 【構成】 フェロシリコンと鉄粉末を混合し、次いで焼
結温度９００〜１１００℃の不活性雰囲気で加圧焼結す
ることを特徴とする。
簡略化して極めて簡単な鉄シリサイド熱電材料の製造法
を提供する。 【構成】 フェロシリコンと鉄粉末を混合し、次いで焼
結温度９００〜１１００℃の不活性雰囲気で加圧焼結す
ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱エネルギーを電気エ
ネルギーに直接変換する熱電発電、電流を通ずるだけで
冷却や加熱の可能な熱電冷却に用いられるβ型鉄シリサ
イド熱電変換材料の製造に関するものである。
ネルギーに直接変換する熱電発電、電流を通ずるだけで
冷却や加熱の可能な熱電冷却に用いられるβ型鉄シリサ
イド熱電変換材料の製造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】β型鉄シリサイド熱電材料の最も一般的
な製造方法は、所定の割合に鉄とケイ素を混合しこれを
溶解してα型鉄シリサイドからなるインゴットを調製す
る工程、このインゴットを所定の粒度に粉砕する工程、
ポリビニルアルコール等の結合剤を添加して所定の形状
に加圧成形する工程、１１００〜１２００℃の範囲で焼
結する工程を経て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℃の温度にて２０〜
２００時間熱処理をする工程を経て結晶形態をαからβ
に転換してβ型鉄シリサイド熱電材料とする方法であ
る。
な製造方法は、所定の割合に鉄とケイ素を混合しこれを
溶解してα型鉄シリサイドからなるインゴットを調製す
る工程、このインゴットを所定の粒度に粉砕する工程、
ポリビニルアルコール等の結合剤を添加して所定の形状
に加圧成形する工程、１１００〜１２００℃の範囲で焼
結する工程を経て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℃の温度にて２０〜
２００時間熱処理をする工程を経て結晶形態をαからβ
に転換してβ型鉄シリサイド熱電材料とする方法であ
る。
【０００３】また別法として、例えば特開平３−１９６
５８１号公報に記載されている方法がある。この方法で
は上記と同様に作製したα型鉄シリサイドからなるイン
ゴットを粉砕する工程において、粉末を直径１μｍ以下
の微粉末の割合が５０重量％以上であるα型鉄シリサイ
ド粉末として用いている。次いで成形工程を経て、１０
００〜１２００℃の範囲で焼結する工程を経れば目的で
あるβ型鉄シリサイド熱電材料を得ることができる。
５８１号公報に記載されている方法がある。この方法で
は上記と同様に作製したα型鉄シリサイドからなるイン
ゴットを粉砕する工程において、粉末を直径１μｍ以下
の微粉末の割合が５０重量％以上であるα型鉄シリサイ
ド粉末として用いている。次いで成形工程を経て、１０
００〜１２００℃の範囲で焼結する工程を経れば目的で
あるβ型鉄シリサイド熱電材料を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記方法
は、熱電性能を示さないα型鉄シリサイド焼結体を作製
した上、長い熱処理工程を必要としたり、また作製した
インゴットを粉砕して粒径が１μｍ以下の粒子が５０重
量％以上の粉末を調製する工程を必要とする等、いずれ
も複雑で手間のかかる工程を必要とし、効率的にβ型鉄
シリサイド熱電材料を製造することができなかった。従
ってこの発明の目的は、長い熱処理工程、あるいは微粉
末粉砕工程を必要とせず、極めて簡単なβ型鉄シリサイ
ド熱電材料の製造方法を提供することにある。
は、熱電性能を示さないα型鉄シリサイド焼結体を作製
した上、長い熱処理工程を必要としたり、また作製した
インゴットを粉砕して粒径が１μｍ以下の粒子が５０重
量％以上の粉末を調製する工程を必要とする等、いずれ
も複雑で手間のかかる工程を必要とし、効率的にβ型鉄
シリサイド熱電材料を製造することができなかった。従
ってこの発明の目的は、長い熱処理工程、あるいは微粉
末粉砕工程を必要とせず、極めて簡単なβ型鉄シリサイ
ド熱電材料の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明によれば、フェロシリコンと鉄粉末を混合
し、次いで焼結温度９００〜１１００℃の不活性雰囲気
で加圧焼結すること（請求項１）、１５０μｍ以下のフ
ェロシリコン５５〜９０重量％と１５μｍ以下の鉄粉末
１０〜４５重量％を混合すること（請求項２）、加圧焼
結が圧力２００〜５００Ｋｇ／ｃｍ２のホットプレスで
あること（請求項３）を特徴とする。以下本発明をさら
に説明する。
めに本発明によれば、フェロシリコンと鉄粉末を混合
し、次いで焼結温度９００〜１１００℃の不活性雰囲気
で加圧焼結すること（請求項１）、１５０μｍ以下のフ
ェロシリコン５５〜９０重量％と１５μｍ以下の鉄粉末
１０〜４５重量％を混合すること（請求項２）、加圧焼
結が圧力２００〜５００Ｋｇ／ｃｍ２のホットプレスで
あること（請求項３）を特徴とする。以下本発明をさら
に説明する。
【０００６】この発明で使用するフェロシリコンは鉄２
０〜８０重量％、ケイ素２０〜８０重量％からなる合金
で市販の各種のものを使用でき、ふるいによりあらかじ
め１５０μｍ以下に調整したものが好ましい。これが１
５０μｍを越えるとβ型鉄シリサイドを単一相で製造す
ることができない。
０〜８０重量％、ケイ素２０〜８０重量％からなる合金
で市販の各種のものを使用でき、ふるいによりあらかじ
め１５０μｍ以下に調整したものが好ましい。これが１
５０μｍを越えるとβ型鉄シリサイドを単一相で製造す
ることができない。
【０００７】次に鉄粉末についても同様に市販のものが
使用でき、１５μｍ以下に調整して使用する。これが１
５μｍ以上となると上記と同様の理由で好ましくない。
使用でき、１５μｍ以下に調整して使用する。これが１
５μｍ以上となると上記と同様の理由で好ましくない。
【０００８】このように粒度調整したフェロシリコンと
鉄紛末は、フェロシリコンにおける鉄とケイ素の包含比
率にもよるがフェロシリコン５５〜９０重量％、鉄粉末
１０〜４５重量％の割合で混合する。この割合からずれ
るとβ型鉄シリサイドを単一相で製造することができず
混合相になってしまう。さらにフェロシリコンと鉄粉末
の混合物に対し、β型鉄シリサイドのｐ−ｎ制御の目的
で常法に従いＡｌ，Ｃｒ，Ｍｎ及びＣｏ等の粉末を１０
重量％程度以下添加しても良い。
鉄紛末は、フェロシリコンにおける鉄とケイ素の包含比
率にもよるがフェロシリコン５５〜９０重量％、鉄粉末
１０〜４５重量％の割合で混合する。この割合からずれ
るとβ型鉄シリサイドを単一相で製造することができず
混合相になってしまう。さらにフェロシリコンと鉄粉末
の混合物に対し、β型鉄シリサイドのｐ−ｎ制御の目的
で常法に従いＡｌ，Ｃｒ，Ｍｎ及びＣｏ等の粉末を１０
重量％程度以下添加しても良い。
【０００９】混合は、各種公知の手段を用いることがで
きる。特に鉄製あるいはステンレス製ボールミルを用い
て、エタノールあるいはアセトン中で湿式混合すること
が、不純物の混入、水分の除去さらに鉄粉末の酸化を抑
制するという点で好ましい。
きる。特に鉄製あるいはステンレス製ボールミルを用い
て、エタノールあるいはアセトン中で湿式混合すること
が、不純物の混入、水分の除去さらに鉄粉末の酸化を抑
制するという点で好ましい。
【００１０】次いでこの混合粉末を乾燥し、加圧焼結す
る。乾燥は３０〜８０℃で真空乾燥することが上記と同
様に水分除去、鉄粉末酸化抑制という点で好ましい。
る。乾燥は３０〜８０℃で真空乾燥することが上記と同
様に水分除去、鉄粉末酸化抑制という点で好ましい。
【００１１】加圧焼結は、各種公知のホットプレス法、
ＨＩＰ法、放電プラズマ法等で使用できるが、特にホッ
トプレス装置は製造コストを低くできるという点で好適
に用いることができる。焼結温度は９００〜１１００
℃、圧力は２００〜５００Ｋｇ／ｃｍ２とすることで好
適にβ型鉄シリサイド熱電材料を製造することができ、
この範囲をはずれたものはα型鉄シリサイドあるいは混
合相となる。尚、加圧焼結雰囲気としてアルゴンガス等
の不活性ガスを用いる。特に焼結過程におけるキャリア
濃度制御を正確に行うためにアルゴン雰囲気が好まし
い。
ＨＩＰ法、放電プラズマ法等で使用できるが、特にホッ
トプレス装置は製造コストを低くできるという点で好適
に用いることができる。焼結温度は９００〜１１００
℃、圧力は２００〜５００Ｋｇ／ｃｍ２とすることで好
適にβ型鉄シリサイド熱電材料を製造することができ、
この範囲をはずれたものはα型鉄シリサイドあるいは混
合相となる。尚、加圧焼結雰囲気としてアルゴンガス等
の不活性ガスを用いる。特に焼結過程におけるキャリア
濃度制御を正確に行うためにアルゴン雰囲気が好まし
い。
【００１２】
【作用】本発明は、フェロシリコン及び鉄粉末を出発原
料とし、この混合粉末を加圧焼結し直接β型鉄シリサイ
ド焼結体とするもので、中間体としてのα型鉄シリサイ
ド焼結体を作製する必要もなく、しかも超微粉砕工程も
省略できるため不純物の混入を防ぐことができる。
料とし、この混合粉末を加圧焼結し直接β型鉄シリサイ
ド焼結体とするもので、中間体としてのα型鉄シリサイ
ド焼結体を作製する必要もなく、しかも超微粉砕工程も
省略できるため不純物の混入を防ぐことができる。
【００１３】
【実施例】本発明による実施例を以下説明する。ふるい
によりあらかじめ粒度１５０μｍ以下の粉末としたフェ
ロシリコン（鉄／ケイ素 重量比１／３）粉末５００ｇ
と、１５μｍ以下の鉄粉末２５０ｇをステンレススチー
ル製ポットミルに入れエタノール中で２４時間湿式混合
し、次いで真空乾燥後、凝集粉はアルミナ乳鉢で解砕し
て用いた。上記粉末７０．０ｇを内径５ｃｍのホットプ
レス用カーボン製治具に入れ、これをホットプレス装置
の所定位置に取り付けた後、装置内部を真空にしてから
アルゴンガスを導入し装置内部をアルゴン雰囲気とし
た。ホットプレスは、プレス圧力２５０ｋｇ／ｃｍ２、
１０００℃まで昇温し、同温度で３時間保持した。得ら
れた焼結体は密度４．５７０ｇ／ｃｍ３であった。
によりあらかじめ粒度１５０μｍ以下の粉末としたフェ
ロシリコン（鉄／ケイ素 重量比１／３）粉末５００ｇ
と、１５μｍ以下の鉄粉末２５０ｇをステンレススチー
ル製ポットミルに入れエタノール中で２４時間湿式混合
し、次いで真空乾燥後、凝集粉はアルミナ乳鉢で解砕し
て用いた。上記粉末７０．０ｇを内径５ｃｍのホットプ
レス用カーボン製治具に入れ、これをホットプレス装置
の所定位置に取り付けた後、装置内部を真空にしてから
アルゴンガスを導入し装置内部をアルゴン雰囲気とし
た。ホットプレスは、プレス圧力２５０ｋｇ／ｃｍ２、
１０００℃まで昇温し、同温度で３時間保持した。得ら
れた焼結体は密度４．５７０ｇ／ｃｍ３であった。
【００１４】図１に焼結体のＸ線回折パターン（Ｃｕ−
Ｋα）を示す。得られた焼結体の結晶構造は、図１から
明らかなように、β相に特徴的な面間隔ｄ＝３．０６お
よび３．０７Åに対応する重なりあった２θ〜２９°の
ピークあるいはｄ＝１．８４２Åに対応する２θ〜４
９．４°のピークなどが現れている。一方α相に特徴的
なｄ＝５．３１６Åに対応する２θ〜１７．１°とｄ＝
２．３８６Åに対応する２θ〜３７．６°のピークなど
が現れておらず、本方法で得られた焼結体がβ相である
ことが確認できた。
Ｋα）を示す。得られた焼結体の結晶構造は、図１から
明らかなように、β相に特徴的な面間隔ｄ＝３．０６お
よび３．０７Åに対応する重なりあった２θ〜２９°の
ピークあるいはｄ＝１．８４２Åに対応する２θ〜４
９．４°のピークなどが現れている。一方α相に特徴的
なｄ＝５．３１６Åに対応する２θ〜１７．１°とｄ＝
２．３８６Åに対応する２θ〜３７．６°のピークなど
が現れておらず、本方法で得られた焼結体がβ相である
ことが確認できた。
【００１５】図２はこの発明によるβ型鉄シリサイド熱
電材料を３７３Ｋ〜８７３Ｋの範囲で測定した熱電特性
を示すもので、図２から明らかなように優れた熱電特性
を示している。
電材料を３７３Ｋ〜８７３Ｋの範囲で測定した熱電特性
を示すもので、図２から明らかなように優れた熱電特性
を示している。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来方法のような長い時間を必要とする熱処理工程は不必
要であり、さらに１μｍ以下の粒子が５０重量％以上の
微粉末になるようにする粉砕工程も省略できるため不純
物の混入を防ぐことができる。従って、製造工程の簡略
化、製造コストの大幅低減、かつ高純度のβ型鉄シリサ
イドをつくることが可能になる。
来方法のような長い時間を必要とする熱処理工程は不必
要であり、さらに１μｍ以下の粒子が５０重量％以上の
微粉末になるようにする粉砕工程も省略できるため不純
物の混入を防ぐことができる。従って、製造工程の簡略
化、製造コストの大幅低減、かつ高純度のβ型鉄シリサ
イドをつくることが可能になる。
【図１】この発明の実施例で得られた焼結体のＸ線回折
パターンである。
パターンである。
【図２】この発明の実施例で得られた焼結体の熱電特性
図である。
図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 フェロシリコンと鉄粉末を混合し、次い
で焼結温度９００〜１１００℃の不活性雰囲気で加圧焼
結することを特徴とする鉄シリサイド熱電材料の製造方
法。 - 【請求項２】 １５０μｍ以下のフェロシリコン５５〜
９０重量％と１５μｍ以下の鉄粉末１０〜４５重量％を
混合することを特徴とする請求項１記載の鉄シリサイド
熱電材料の製造方法。 - 【請求項３】 加圧焼結が圧力２００〜５００Ｋｇ／ｃ
ｍ２のホットプレスであることを特徴とする請求項１も
しくは請求項２記載の鉄シリサイド熱電材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5341802A JPH07162041A (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 鉄シリサイド熱電材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5341802A JPH07162041A (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 鉄シリサイド熱電材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07162041A true JPH07162041A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=18348876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5341802A Pending JPH07162041A (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 鉄シリサイド熱電材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07162041A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1548148A1 (en) * | 2002-09-11 | 2005-06-29 | Nikko Materials Co., Ltd. | Iron silicide sputtering target and method for production thereof |
-
1993
- 1993-12-01 JP JP5341802A patent/JPH07162041A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1548148A1 (en) * | 2002-09-11 | 2005-06-29 | Nikko Materials Co., Ltd. | Iron silicide sputtering target and method for production thereof |
| EP1548148A4 (en) * | 2002-09-11 | 2008-05-28 | Nippon Mining Co | IRON SILICURE SPRAY TARGET AND METHOD OF MANUFACTURE |
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