JPS6336583A - 熱電材料の製造方法 - Google Patents

熱電材料の製造方法

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JPS6336583A
JPS6336583A JP61177662A JP17766286A JPS6336583A JP S6336583 A JPS6336583 A JP S6336583A JP 61177662 A JP61177662 A JP 61177662A JP 17766286 A JP17766286 A JP 17766286A JP S6336583 A JPS6336583 A JP S6336583A
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thermoelectric
sintering
alloy
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Takuji Okumura
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    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C12/00Alloys based on antimony or bismuth
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80Constructional details
    • H10N10/85Thermoelectric active materials
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ベルチェ効果を利用する電子冷却用モジュー
ルの脚部材料或いはゼーベック効果を利用する熱電発電
用モジュールの脚部材料として用いられる熱電材料の製
造方法に関するものである。
従来の技術 げ2 従来、熱電材料製造には粉末→成形→焼結(以下
プレスシンター法と呼ぶ)やホットプレス(EOT P
RESS )法が用いられてき穴。
(リ 熱電材料の特性は、性能指数(figtcra 
ofmarit) Zで示される。
Z=α [相]σ/K   α:ゼーベツク定数σ:電
気伝導度 に:熱伝導度 αは、結晶粒度にめまシ影響されないが、て及びKは、
一般に結晶粒度が細かくなる程小さくなる。
5i−G−系熱電材料の文献(Rows 、 Sint
grTheory Pract 、p、487〜495
  °82 )では、粒度がある程度以上細かくなると
、りは変らず、Kのみが小さくなることが報告されてい
る。
(ハ)従って、結晶粒度を細かくするほどZが大きくな
るため、結晶粒度の細かい粉末を用いタフレスシンター
法、ホットプレス(HOTpREss )法が行なわれ
てきた。
発明が解決しようとする問題点 プレスシンター法、ホットプレス法に供せられる粉末は
、一般に機械的粉砕により作製されるが、長時間粉砕す
ると不純物の混入量が増加する±め、平均粒径は数ミク
ロン程度のものが用いられる。従って得られる焼結体の
結晶粒度も数ミクロン程度となシ、それ以上微細な結晶
粒度をもつ熱電材料は炸裂不可能であった。
発明の目的 本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、その目的と
するところは溶融状態の電熱合金を急冷することにより
サブミクロンの結晶粒度ヲもつ薄膜状物、粉末状物を得
てこれらを冷開成形、焼結することによシサブミクロン
の結晶粒度をもつ熱電材料を得るよりにして優れた性能
指数Zをもつ熱電材料の製造方法を提供することにある
問題点を解決するための手段及び作用 上記の目的を達成するために本発明は、溶融状態のli
 7%合金t l O” 0C/ sac以上の冷却速
度で冷却することによって薄膜又は粉末とし、これらの
薄膜物又は粉末物を冷間成形又は焼結するようにしたも
のである。
実施例 ゛以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
サブミクロンの結晶粒度をもつ熱電材料を得る方法はW
c1図に示すように溶湯留4に熱電合金3を装填し、高
肩波コイル2で加熱、熱電合金3e溶融状態とする。
金属製のロール1を馬連5〜4 Q m /zeeyと
なるように回転させ溶湯留4より不活性ガス(圧力0.
1A1/cm”〜4 kg/ Cm” )によp溶湯を
ロール1に噴出させ薄膜或いは粉末とする。
薄膜或いは粉末を冷開成形成いは焼結することにより熱
電材料を得る。
上記の熱電材料の製造方法では急冷される際、い禽ると
ころで結晶化するため、サブミクロンの結晶粒度をもつ
薄膜状、粉末状熱電材料が得られる。それらを冷間成形
、或いは結晶粒粗大化温度以下で焼結すればサブミクロ
ンの結晶粒度をもつ熱電材料が得られる。
その結果従来のプレスシンブー法、ホットプレス(EO
T PRESS )法で作製される熱電材料より優れた
性能指数Zをもつ熱電材料が炸裂可能となる。
実施例(1) Bi@856,2の組成をもつ熱電合金k 約6000
0 IC加熱し、液相状態とする。その状態より周速的
10 m/ secで回転するCu!pのロールにガス
噴、射圧約l 、 Qk、q/c♂で溶湯を噴き付は長
さ約2Qmm、巾約2mm、厚さ約30μmの薄膜を作
製した。
その薄1を約30000倍で透過電顕で観察したところ
、第1図に示す組織であった。
比較例(1) Ei 8sSA 、2の組成をもつ熱電合金を約600
0C“に加熱し液相状態とする。その状態より炉冷した
インボッ)1ボールミルで約5時間粉砕した後Ar雰囲
気中で約180°C1300ky / am’ Q:)
 圧’jE 710分間焼結した。
その焼結体をI 000倍で光学M微鏡覗察し念ところ
、第3図に示す組織であった。
比較例(υは、従来技術(ハ)で示したホットプレス(
HOT PRESS )法により作製する熱電材料の1
例である。焼結体の結晶粒度は数ミクロンである。(粉
末に超微粒子を用いれば更に結晶粒度の小さい焼結体が
得られるが熱電材料のコストが上がるなめ実用的ではな
い。) 実施例(υに示した通り本発明による方法では容易にサ
ブミクロンの結晶粒度をもつ急冷薄膜が得られた。この
薄膜を束ね冷開成形し、膜厚方向に垂直に電気を流せは
便れた性能をもつ熱1材料として使用できる。
急冷時のロール回転数、噴射圧を変更すればサブミクロ
ンの結晶粒度をもつ急冷粉末が得られる。急冷粉末をホ
ットプレス(EOT PEESS )し、焼結体を作製
する際には、結晶粒が粗大化する温度以下で作業を行な
う。
急冷法すなわち本発明方法において、ロール回転数が大
きくなる程、又噴射圧が小さくなる程得られる急冷物は
薄状から粉末状へ変化する。
ロール回転数が周速5 nL /JPaC以下、噴射圧
が4hy/am”以上になると薄片の厚みが増し急冷度
が下が5o−ルヘ薄片が巻きつくなどの不都合が生じる
。またロール回転数が面速40 m / 、tgc以上
、噴射圧がQ、jkg/c♂以下になると粉末が細かく
なり回収率が悪くなるため好ましくない〇実施例(1)
に示したロールを用い念急冷法以外すなわちアトマイズ
法、粉砕法でもI O”C/1ary以上の冷却速度で
粉末、薄膜を作製し、それらを冷開成形成いは焼結すれ
ば同様の効果が得られる。
発明の効果 以上詳述したように、本発明に係る熱電材料の製造方法
は、溶融状態の電熱合金をI O”C/sec以上の冷
却速度で冷却することによって薄膜又は粉末とし、これ
らの薄膜物又は粉末物を冷間成形又は焼結するようにし
たことを特徴とするものである。
したがって、溶融状態の電熱合金を急冷することにより
いたるところで結晶化してサブミクロンの結晶粒度をも
つ薄膜状物、粉末状物が生じこれらを冷開成形、焼結す
ることによりサブミクロンの結晶粒度をもつ熱電材料を
得ることができる。
この結果、従来のプレスシンター法、ホットプレス(H
OT PRESS )法で作製される熱電材料よシ優れ
た性能指数Zt−もつ熱電材料が作製可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法に用いる熱電材料の製造方法の構成
説明図、第2図は熱電材料の薄膜を約30000倍で透
過電子顕微鏡で観察してなる組織図、第3図は熱電材料
の焼結体elooo倍で光学顕微鏡で観察してなる組織
図である。 1はロール、2は高閏波コイル、3は熱電合金、4は溶
瀞留。、。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 溶融状態の電熱合金を10^3℃/sec以上の冷却速
    度で冷却することによつて薄膜又は粉末とし、これらの
    薄膜物又は粉末物を冷間成形又は焼結するようにしたこ
    とを特徴とする熱電材料の製造方法。
JP61177662A 1986-02-21 1986-07-30 熱電材料の製造方法 Expired - Lifetime JP2556970B2 (ja)

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EP87102425A EP0235702B1 (en) 1986-02-21 1987-02-20 Thermoelectric material for low temperature use and method of manufacturing the same
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