JPH11152503A - Pb−Te系化合物粉末の製造方法 - Google Patents

Pb−Te系化合物粉末の製造方法

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JPH11152503A
JPH11152503A JP9317811A JP31781197A JPH11152503A JP H11152503 A JPH11152503 A JP H11152503A JP 9317811 A JP9317811 A JP 9317811A JP 31781197 A JP31781197 A JP 31781197A JP H11152503 A JPH11152503 A JP H11152503A
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JP
Japan
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powder
based compound
container
vessel
compound powder
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JP9317811A
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Hideki Satake
秀機 佐武
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Pb−Te系化合物粉末を多量のエネルギー
を消費することなく、且つ比較的短時間で作製すること
のできる方法を提供する。 【解決手段】 Pb粉末とTe粉末を鋼球と共に不活性
ガス雰囲気下の容器に投入し、容器内で粉末と鋼球を撹
拌することにより、Pb粉末とTe粉末の接触により生
ずる摩擦熱と、これら粉末が化合する際に生ずる自己反
応熱を利用して、PbとTeが化合した粒子からなるP
b−Te系化合物粉末を製造するものである。容器に
は、Pb粉末とTe粉末に加えて、ドーパント粉末を投
入してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電発電用素子
や、赤外線検出用半導体素子などに用いられるPb−T
e系化合物粉末の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】Pb−Te系化合物は、熱エネルギーを
電力に変換したり、電力を熱エネルギーに変換する熱電
素子や、赤外線検出用の半導体素子などに用いられてお
り、PbとTeが1対1の原子比で金属間化合物を形成
してなるPb−Te化合物を基本とし、これにドーパン
トを加えることで性能を最適化できることが知られてい
る。Pb−Te系化合物を用いた素子は、室温程度の低
温から500℃程度の中温域で特にすぐれた熱電変換特
性を有しており、中低温を熱源とする発電用としても期
待されている。
【0003】従来、Pb−Te系化合物粉末は、所定比
に秤量されたPbとTeをガラスアンプル内で溶解して
インゴットを作製し、得られたインゴットを粉砕、ふる
い分けすることにより作製されており、得られた粉末を
焼結することによって、熱電素子などが作製されてい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】Pb−Teの融点は9
24℃であり、溶解するには1000℃近い高温まで昇
温させる必要がある。このように、溶解時に昇温して合
金インゴットを作製し、冷却後に粉砕してPb−Te系
化合物粉末を作製し、得られた粉末を再度昇温して焼結
するのは、エネルギー効率の点では好ましくない。加え
て、PbやTeは、蒸気圧が高く、通常ガラスアンプル
に封入して溶解せねばならないため、手間がかかる問題
があった。さらに、ガラスアンプルを使用すると、ガラ
スの割れを防止するために、急速な昇温や冷却を行なう
ことができず、溶解してインゴットを得るだけでも数日
必要となる。
【0005】本発明の目的は、Pb−Te系化合物粉末
を多量のエネルギーを消費することなく、且つ比較的短
時間で作製することのできる方法を提供することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、Pb粉末とTe粉末を鋼球と共に不活性
ガス雰囲気下の容器に投入し、容器内で粉末と鋼球を撹
拌することにより、Pb粉末とTe粉末の接触により生
ずる摩擦熱と、これら粉末が化合する際に生ずる自己反
応熱を利用して、PbとTeが化合した粒子からなるP
b−Te系化合物粉末を製造するものである。容器に
は、Pb粉末とTe粉末に加えて、ドーパント粉末を投
入してもよい。
【0007】
【作用】Pb粉末とTe粉末を鋼球と共に容器に投入し
て撹拌することにより、粉末は容器内で鋼球に粉砕され
つつ混合され、摩擦熱が生じる。この摩擦熱によってP
bとTeが化合し、その化合の際に激しい発熱(以下
「自己反応熱」という)を伴うため、化合がさらに促進
されて、PbとTeがほぼ均一に化合した粒子からなる
Pb−Te系化合物粉末を得ることができる。必要に応
じてドーパントを添加することにより、製造されるPb
−Te系化合物粉末の性能を調整することができる。
【0008】得られたPb−Te系化合物粉末を、単独
で若しくは必要に応じて他の粉末と混合して、焼結する
ことにより、熱電素子などの半導体素子を製造すること
ができる。
【0009】
【発明の実施の形態】Pb粉末とTe粉末は、所望の原
子比となるように、容器に投入すればよく、原子比にて
Pb:Teが45:55〜55:45となるようにする
ことが望ましい。各粉末の平均粒径は10〜200μm
程度とすることが望ましい。
【0010】容器は、約300℃程度の温度に耐えうる
材料から構成し、例えばステンレス鋼などが使用され
る。鋼球は、例えばステンレス鋼、超硬合金などの材料
が好適に使用される。容器や鋼球の大きさ及び投入され
る鋼球の数などは、特に限定されるものではなく、反応
を促進させるために、適宜調整すればよい。
【0011】ドーパントは、必要に応じて所定量添加す
ればよく、ドーパントとして、例えばヨウ化鉛、銀など
を挙げることができる。ドーパント粉末の平均粒径は、
10〜200μm程度とすることが望ましい。
【0012】容器内の雰囲気は、Pb、Te及びドーパ
ントに対して不活性なガス雰囲気とすることが望まし
く、アルゴンガス、窒素ガスなどを挙げることができ
る。
【0013】Pb粉末、Te粉末、ドーパント粉末及び
鋼球を投入した容器に対し、容器の内部を撹拌させて、
粉末を粉砕混合する。撹拌は、転動ボールミル、遊星ミ
ルなどのボールミル機を用いたり、撹拌棒やスクリュー
などの媒体を容器内部で回転させて撹拌する媒体撹拌型
の粉砕機などを用いることができる。
【0014】撹拌を開始すると、粉末どうしが鋼球と共
に撹拌されて粉砕されつつ混合し、摩擦熱が生ずる。こ
の摩擦熱によってPbとTeが化合する。化合に伴い自
己反応熱が生じて、容器内部の粉末の温度が急激に上昇
し(約200〜300℃)、化合反応がさらに促進され
る。化合反応が完了すると、容器内の温度が徐々に低下
する。
【0015】反応終了後は、容器から作製されたPb−
Te系化合物粉末を取り出せばよい。取り出されたPb
−Te系化合物粉末は、実施例に示すように、ほぼ完全
に化合物化している。
【0016】
【実施例】平均粒径数十μmのPb粉末とTe粉末が原
子比にて1対1となるように秤量した原料粉末(10)を準
備し、該原料粉末約200gを耐熱ステンレス鋼製(SUS
304)の円筒状容器(12)に投入した。原料粉末(10)と共
に、容器(12)には、ステンレス鋼製(SUS304)の鋼球(14)
(3/8インチ径50個、3/4インチ径20個)を投入
し、アルゴンガス気流で容器内をガス置換し、容器の蓋
を閉めた。
【0017】転動ボールミル機(16)のローラ(18)上に容
器(12)を載せて、容器(12)を約250rpmで回転させ
ることによって撹拌を行ない、粉末を粉砕混合した。容
器の外壁の温度を測定して反応状況を観測したところ、
約3時間程度で激しい温度上昇(約250℃)が見られ
た。ローラの回転は、容器の温度が室温となり反応が終
了するまで継続した。回転の開始から停止まで約3時間
を要した。
【0018】ローラの回転を止めた後、容器から粉末を
取り出し、X線回折で分析を行なったところ、完全にP
b−Te化合物となっていることが確認され、未反応の
PbやTeはほとんど検出されなかった。
【0019】
【発明の効果】本発明のPb−Te系化合物粉末の製造
方法によれば、粉末を鋼球と共に撹拌するだけで、摩擦
熱と反応熱を利用して化合が進むため、熱エネルギーを
供給しなくてもよい。また、本発明の製造方法によれ
ば、外部から熱エネルギーを投入する必要がないから、
粉末の作製の際に使用されるエネルギー投入量を減らす
ことができ、効率的に粉末を作製することができる。さ
らに、従来はガラスアンプルに粉末を収容していたた
め、粉末の収容及び取出しに手間が掛かっており、ま
た、ガラスの割れを防止するために、急激な昇温、冷却
を行なうことができなかったが、本発明では、上記実施
例に示すとおり比較的短時間でPb−Te系化合物粉末
を作製することができる。また、本発明の製造方法によ
れば、撹拌によって粉砕混合されて粉末状になるから、
粉砕などの手間を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】転動ボールミル機の説明図である。
【符号の説明】
(10) 原料粉末 (12) 容器 (14) 鋼球 (16) 転動ボールミル機 (18) ローラ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不活性ガス雰囲気下の容器の中に、Pb
    粉末とTe粉末を鋼球と共に投入し、容器内で粉末と鋼
    球を撹拌することにより、Pb粉末とTe粉末の接触に
    より生ずる摩擦熱と、これら粉末が化合する際に生ずる
    自己反応熱を利用して、PbとTeが化合した粒子から
    なる粉末を製造することを特徴とするPb−Te系化合
    物粉末の製造方法。
  2. 【請求項2】 容器には、Pb粉末とTe粉末に加え
    て、ドーパント粉末が投入される請求項1に記載のPb
    −Te系化合物粉末の製造方法。
JP9317811A 1997-11-19 1997-11-19 Pb−Te系化合物粉末の製造方法 Withdrawn JPH11152503A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009529799A (ja) * 2006-03-16 2009-08-20 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア 熱電用途用のドープ処理テルル化鉛
JP2021515411A (ja) * 2018-03-07 2021-06-17 サザン・ユニバーシティ・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジーSouthern University of Science and Technology n−型Mg−Sb基室温熱電材料及びその製造方法

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