JPH09172205A - 熱電材料の製造方法 - Google Patents
熱電材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH09172205A JPH09172205A JP7330257A JP33025795A JPH09172205A JP H09172205 A JPH09172205 A JP H09172205A JP 7330257 A JP7330257 A JP 7330257A JP 33025795 A JP33025795 A JP 33025795A JP H09172205 A JPH09172205 A JP H09172205A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きなサイズの高密度熱電材料焼結品を作
る。得られた焼結品にスライス加工を施しても、割れや
欠けを生じにくい焼結品を作る。 【解決手段】 原料粉末をカプセル缶に充填し、脱気密
封した後、ガス圧を利用して、カプセル缶内の原料粉末
を熱間等方加圧する。カプセル缶は、アルミニウム製の
缶が望ましい。
る。得られた焼結品にスライス加工を施しても、割れや
欠けを生じにくい焼結品を作る。 【解決手段】 原料粉末をカプセル缶に充填し、脱気密
封した後、ガス圧を利用して、カプセル缶内の原料粉末
を熱間等方加圧する。カプセル缶は、アルミニウム製の
缶が望ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱電材料の製造方法に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】ビスマス、テルル等の金属間化合物半導
体である熱電材料は、従来から熱電冷却や熱電発電の材
料として広く使用されており、その製造方法の１つとし
てホットプレスによる焼結法がある。この焼結法は、所
定量の成分元素粉末を混合溶解により得たインゴットを
粉砕した粉末、又は各成分元素粉末を所定量混ぜ合わせ
た混合粉末を、ホットプレス装置のプレス型に入れて加
圧し、同時に昇温して焼結するものである。このホット
プレス焼結法では、加熱と加圧を同時に行なうから、焼
結時に、蒸気圧の高いセレン、テルル等の元素が昇華し
て飛散することなく、高密度の焼結体が得られる。
体である熱電材料は、従来から熱電冷却や熱電発電の材
料として広く使用されており、その製造方法の１つとし
てホットプレスによる焼結法がある。この焼結法は、所
定量の成分元素粉末を混合溶解により得たインゴットを
粉砕した粉末、又は各成分元素粉末を所定量混ぜ合わせ
た混合粉末を、ホットプレス装置のプレス型に入れて加
圧し、同時に昇温して焼結するものである。このホット
プレス焼結法では、加熱と加圧を同時に行なうから、焼
結時に、蒸気圧の高いセレン、テルル等の元素が昇華し
て飛散することなく、高密度の焼結体が得られる。
【０００３】ところで、近年、大電流を通電できるよう
にするため、熱電素子の大型化が要請されている。しか
し、ホットプレスの場合、プレス型内の原料の内部にま
で圧力が伝わりにくいため、製品サイズが大きくなると
高密度の焼結品が得られにくい。プレス処理の温度を高
くし、処理時間を長くすることにより、焼結品の高密度
化を達成できるが、結晶粒が成長して粗大化し脆くなる
問題がある。ホットプレスの場合、加圧は一方向である
から、得られる焼結品の結晶粒はプレス方向と直角の方
向に揃っている。プレス方向の発電特性は直角方向より
劣るため、熱電素子を採取する方向が限定される。この
ため、大きな素子を作ることができなかった。また、必
要に応じてスライス加工を行なうとき、スライス加工品
に曲げ応力が作用すると、割れや欠けが生じ易いという
不都合がある。
にするため、熱電素子の大型化が要請されている。しか
し、ホットプレスの場合、プレス型内の原料の内部にま
で圧力が伝わりにくいため、製品サイズが大きくなると
高密度の焼結品が得られにくい。プレス処理の温度を高
くし、処理時間を長くすることにより、焼結品の高密度
化を達成できるが、結晶粒が成長して粗大化し脆くなる
問題がある。ホットプレスの場合、加圧は一方向である
から、得られる焼結品の結晶粒はプレス方向と直角の方
向に揃っている。プレス方向の発電特性は直角方向より
劣るため、熱電素子を採取する方向が限定される。この
ため、大きな素子を作ることができなかった。また、必
要に応じてスライス加工を行なうとき、スライス加工品
に曲げ応力が作用すると、割れや欠けが生じ易いという
不都合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、結晶粒がラ
ンダムな方向の組織を有し、大きなサイズの熱電材料を
製造できる方法を提供することを目的とする。
ンダムな方向の組織を有し、大きなサイズの熱電材料を
製造できる方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の製造方法においては、原料粉末をカプセル
缶に充填し、脱気密封した後、ガス圧を利用して缶内の
原料粉末を熱間等方加圧するようにしたものである。原
料粉末は、所定量の成分元素粉末を混合溶解により得た
インゴットを粉砕したものでもよいし、或は各成分元素
粉末を所定量混ぜ合わせた混合粉末でもよい。カプセル
缶は、アルミニウム、鉄その他の金属製のものを使用で
きるが、アルミニウム製のものがより望ましい。アルミ
ニウムは延性に富むから、加圧時における缶の変形抵抗
が小さく、焼結密度を大きくすることができるからであ
る。
に、本発明の製造方法においては、原料粉末をカプセル
缶に充填し、脱気密封した後、ガス圧を利用して缶内の
原料粉末を熱間等方加圧するようにしたものである。原
料粉末は、所定量の成分元素粉末を混合溶解により得た
インゴットを粉砕したものでもよいし、或は各成分元素
粉末を所定量混ぜ合わせた混合粉末でもよい。カプセル
缶は、アルミニウム、鉄その他の金属製のものを使用で
きるが、アルミニウム製のものがより望ましい。アルミ
ニウムは延性に富むから、加圧時における缶の変形抵抗
が小さく、焼結密度を大きくすることができるからであ
る。
【０００６】
【作用】固体圧の代わりに、等方性を有するガス圧によ
ってカプセル缶を加圧するから、缶の内部まで十分強い
圧縮力を作用させることができる。従って、製品サイズ
が大きくなっても、処理温度を高くしたり、処理時間を
長くする必要はないから、結晶粒を粗大化させることな
く、高密度の製品を得ることができる。本発明の方法に
より得られる焼結品は、結晶粒がランダム方向の組織を
有し、曲げ強度に異方性をもたないから、スライス加工
を行なっても、スライス加工品に割れや欠け等は生じに
くい利点がある。
ってカプセル缶を加圧するから、缶の内部まで十分強い
圧縮力を作用させることができる。従って、製品サイズ
が大きくなっても、処理温度を高くしたり、処理時間を
長くする必要はないから、結晶粒を粗大化させることな
く、高密度の製品を得ることができる。本発明の方法に
より得られる焼結品は、結晶粒がランダム方向の組織を
有し、曲げ強度に異方性をもたないから、スライス加工
を行なっても、スライス加工品に割れや欠け等は生じに
くい利点がある。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の具体的実施例につ
いて説明する。まず、原材料を化学量論的に秤量する。
これらを石英管等に封入し、溶融し、冷却し、これによ
り得られたインゴットを粉砕し、分級して供試粉末を得
た。供試粉末の組成は、(Ｂｉ2Ｔｅ3)0.25(Ｓｂ2Ｔｅ3)
0.75であり、平均粒径は約４０μmである。なお、供試
粉末は前記方法により調製したものの他、各々の単体金
属粉末を化学量論的に秤量し、これをボールミル等で均
一に混合した粉末を使用してもよい。
いて説明する。まず、原材料を化学量論的に秤量する。
これらを石英管等に封入し、溶融し、冷却し、これによ
り得られたインゴットを粉砕し、分級して供試粉末を得
た。供試粉末の組成は、(Ｂｉ2Ｔｅ3)0.25(Ｓｂ2Ｔｅ3)
0.75であり、平均粒径は約４０μmである。なお、供試
粉末は前記方法により調製したものの他、各々の単体金
属粉末を化学量論的に秤量し、これをボールミル等で均
一に混合した粉末を使用してもよい。
【０００８】上記混合粉末をカプセル缶に充填し、脱気
密封した後、圧力媒体にＡｒガスを用いてＨＩＰ(熱間
静水圧プレス)を行ない、本発明の実施例(供試No.１〜N
o.３)を作製した。ＨＩＰ条件と、得られた焼結品のサ
イズ及び密度比を表１に示す。密度比は、完全緻密体の
密度に対する焼結品の密度の比を表わすものとし、焼結
品の密度はアルキメデス法により測定した。次に、上記
混合粉末をプレス型に入れ、Ａｒガス雰囲気中(酸化防
止のため)でホットプレスを行ない、比較例(供試No.
４、No.５)を作製した。プレス条件と、得られた焼結品
のサイズ及び密度比を表２に示す。
密封した後、圧力媒体にＡｒガスを用いてＨＩＰ(熱間
静水圧プレス)を行ない、本発明の実施例(供試No.１〜N
o.３)を作製した。ＨＩＰ条件と、得られた焼結品のサ
イズ及び密度比を表１に示す。密度比は、完全緻密体の
密度に対する焼結品の密度の比を表わすものとし、焼結
品の密度はアルキメデス法により測定した。次に、上記
混合粉末をプレス型に入れ、Ａｒガス雰囲気中(酸化防
止のため)でホットプレスを行ない、比較例(供試No.
４、No.５)を作製した。プレス条件と、得られた焼結品
のサイズ及び密度比を表２に示す。
【０００９】
【表１】
【００１０】
【表２】
【００１１】表１中、No.１及びNo.２はアルミニウム製
のカプセル缶を用いた実施例、No.３は鉄製のカプセル
缶を用いた実施例である。なお、No.１は、焼結品サイ
ズがφ２０×２０mmであり、密度比は０.９８と非常に
高い。No.２は、焼結品サイズがφ４０×４０mmとさら
に大きくなっても、密度比０.９６の高密度が得られる
ことを示している。No.３は鉄製のカプセル缶を用いて
いるため、No.２に比べて密度比が若干低下している
が、密度比０.９３の高い密度を具備している。これに
対し、表２を参照すると、No.４の焼結品のサイズはφ
２０×１０mmであり、表１に示す本発明の実施例より小
さいに拘わらず、得られた焼結品の密度比は０.９１で
あり、本発明の実施例よりも劣っている。従来のホット
プレス法では、焼結品のサイズが直径２０mmにもなる
と、高密度の製品を得難いことを示している。なお、N
o.５に示されるように、焼結品の直径が４０mmになる
と、焼結品の密度は０.８８まで低下してしまう。
のカプセル缶を用いた実施例、No.３は鉄製のカプセル
缶を用いた実施例である。なお、No.１は、焼結品サイ
ズがφ２０×２０mmであり、密度比は０.９８と非常に
高い。No.２は、焼結品サイズがφ４０×４０mmとさら
に大きくなっても、密度比０.９６の高密度が得られる
ことを示している。No.３は鉄製のカプセル缶を用いて
いるため、No.２に比べて密度比が若干低下している
が、密度比０.９３の高い密度を具備している。これに
対し、表２を参照すると、No.４の焼結品のサイズはφ
２０×１０mmであり、表１に示す本発明の実施例より小
さいに拘わらず、得られた焼結品の密度比は０.９１で
あり、本発明の実施例よりも劣っている。従来のホット
プレス法では、焼結品のサイズが直径２０mmにもなる
と、高密度の製品を得難いことを示している。なお、N
o.５に示されるように、焼結品の直径が４０mmになる
と、焼結品の密度は０.８８まで低下してしまう。
【００１２】
【発明の効果】本発明の方法によれば、従来よりも遥か
に大きなサイズの高密度熱電材料を作ることができ、大
電流を必要とする熱電素子用の材料として好適である。
本発明の方法による製品は、結晶粒がランダム方向の組
織を有し、曲げ強度に異方性をもたないから、スライス
加工を行なっても、スライス加工品に割れや欠け等が生
じにくい利点を有する。従って、小さなサイズの熱電素
子を必要とする場合でも、大きなサイズの熱電材料から
スライス加工を施すことによって、所望のサイズを作製
することができ、生産能率の向上を図ることができる。
本発明は、熱電発電や熱電冷却、温度センサーや半導体
プロセスにおける恒温装置、エレクトロニクスデバイス
の冷却など、幅広い分野で使用される熱電材料の製造方
法として、その産業上の利用性は極めて大きいといえ
る。
に大きなサイズの高密度熱電材料を作ることができ、大
電流を必要とする熱電素子用の材料として好適である。
本発明の方法による製品は、結晶粒がランダム方向の組
織を有し、曲げ強度に異方性をもたないから、スライス
加工を行なっても、スライス加工品に割れや欠け等が生
じにくい利点を有する。従って、小さなサイズの熱電素
子を必要とする場合でも、大きなサイズの熱電材料から
スライス加工を施すことによって、所望のサイズを作製
することができ、生産能率の向上を図ることができる。
本発明は、熱電発電や熱電冷却、温度センサーや半導体
プロセスにおける恒温装置、エレクトロニクスデバイス
の冷却など、幅広い分野で使用される熱電材料の製造方
法として、その産業上の利用性は極めて大きいといえ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】 原料合金粉末を加圧焼結することによっ
て熱電素子材料を製造する方法において、原料粉末をカ
プセル缶に充填し、脱気密封した後、熱間等方加圧する
ことを特徴とする熱電材料の製造方法。 - 【請求項２】 カプセル缶は、アルミニウム製の缶であ
る請求項１に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7330257A JPH09172205A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 熱電材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7330257A JPH09172205A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 熱電材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09172205A true JPH09172205A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18230625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7330257A Withdrawn JPH09172205A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 熱電材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09172205A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002368295A (ja) * | 2001-06-07 | 2002-12-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 熱電素子の製造方法 |
| KR20160051034A (ko) * | 2014-10-31 | 2016-05-11 | 주식회사 엘지화학 | 등방 가압 고상반응법을 이용한 화합물 형성 방법 |
| CN110098310A (zh) * | 2018-01-30 | 2019-08-06 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种SnSe基热电材料取向多晶的制备方法 |
-
1995
- 1995-12-19 JP JP7330257A patent/JPH09172205A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002368295A (ja) * | 2001-06-07 | 2002-12-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 熱電素子の製造方法 |
| JP4706949B2 (ja) * | 2001-06-07 | 2011-06-22 | 株式会社Ｉｈｉ | 熱電素子の製造方法 |
| KR20160051034A (ko) * | 2014-10-31 | 2016-05-11 | 주식회사 엘지화학 | 등방 가압 고상반응법을 이용한 화합물 형성 방법 |
| CN110098310A (zh) * | 2018-01-30 | 2019-08-06 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种SnSe基热电材料取向多晶的制备方法 |
| CN110098310B (zh) * | 2018-01-30 | 2023-11-14 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种SnSe基热电材料取向多晶的制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030304 |