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Info
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- based compound
- container
- vessel
- compound powder
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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1】転動ボールミル機の説明図である。
(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)
- 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9317811A JPH11152503A (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | Pb−Te系化合物粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9317811A JPH11152503A (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | Pb−Te系化合物粉末の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11152503A true JPH11152503A (ja) | 1999-06-08 |
Family
ID=18092315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9317811A Withdrawn JPH11152503A (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | Pb−Te系化合物粉末の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11152503A (ja) |
Cited By (2)
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 |
-
1997
- 1997-11-19 JP JP9317811A patent/JPH11152503A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
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 |
KR101364895B1 (ko) * | 2006-03-16 | 2014-02-19 | 바스프 에스이 | 열전기적 용도의 도핑된 납 텔루라이드 |
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tallarita et al. | Novel processing route for the fabrication of bulk high-entropy metal diborides | |
Zheng et al. | High thermoelectric performance of p-BiSbTe compounds prepared by ultra-fast thermally induced reaction | |
AU2005265244B2 (en) | Metalothermic reduction of refractory metal oxides | |
Fu et al. | Understanding the combustion process for the synthesis of mechanically robust SnSe thermoelectrics | |
CN1327549C (zh) | 氢存储粉末和制备该粉末的方法 | |
CN107123729A (zh) | 一种纳米碳化硅/p型硅锗合金基热电复合材料及其制备方法 | |
JP2006128235A (ja) | 熱電材料及びその製造方法 | |
JPH11152503A (ja) | Pb−Te系化合物粉末の製造方法 | |
JP4602926B2 (ja) | 合金粉末の製造方法 | |
Akahama et al. | Melting curve of black phosphorous | |
CN101550495B (zh) | 一种硅锗合金材料的制备方法 | |
KR101352371B1 (ko) | 자전연소합성법을 이용한 저산소 티타늄 분말 제조방법 | |
CN110268107B (zh) | 含硫属元素的化合物、其制备方法和包含其的热电元件 | |
KR20100088492A (ko) | 열전지용 양극 팰릿과 그 제조 방법 및 이를 구비하는 열전지 | |
CN105970070A (zh) | 高优值P型α-MgAgSbSn热电材料及制备方法 | |
JP6648161B2 (ja) | 硼化ジルコニウム及びその製造方法 | |
CN106673047B (zh) | 一种制备过渡金属一氧化物粉体、靶材和薄膜的方法 | |
JP4273692B2 (ja) | 熱電変換材料の製造方法 | |
CN109415208B (zh) | 含有硫属元素的化合物、其制备方法和包含其的热电元件 | |
JP3704555B2 (ja) | 亜鉛、アンチモン及びカドミウムからなる化合物焼結体及びその製造法 | |
Pogozhev et al. | Synthesis of high-temperature Mo 5 SiB 2-based ceramics in the combustion mode | |
Patsera et al. | Research into the Possibility of Producing Single-Phase Tantalum–Hafnium Carbide by SHS | |
JP2003243733A (ja) | p型熱電変換材料の製造方法 | |
JP4734601B2 (ja) | イットリウム酸硫化物の製造方法 | |
JP2006057125A (ja) | クラスレート化合物、クラスレート化合物の製造方法及び熱電変換素子 |
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: 20050201 |