一種溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極的制備方法，將基體粉末材料和強(qiáng)化顆?；钚圆牧戏謩e進(jìn)行研磨、過(guò)篩，混合；將研磨、過(guò)篩混合后的強(qiáng)化顆粒材料放入模具中，然后放入基體粉末材料再進(jìn)行壓制，依此順序壓制成所述的溫差發(fā)電器用導(dǎo)流電極粗胚；取出壓制后的溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極，在封閉除氧的條件下再進(jìn)行燒結(jié)、保溫、退火、冷卻，擠壓，成為最終的溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極。
【專利說(shuō)明】一種溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于溫差發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]溫差發(fā)電器是利用塞貝克效應(yīng)，在熱端和冷端用金屬導(dǎo)體電極將溫差電元件連接起來(lái)，利用溫差，將熱能直接轉(zhuǎn)換成電能的一種發(fā)電器件。傳統(tǒng)溫差發(fā)電器用的金屬導(dǎo)體電極一般采用單晶體生長(zhǎng)工藝來(lái)制備，如用單一的Fe、Cu、Ni等金屬材料，其缺點(diǎn)是:焊接電阻大，焊接強(qiáng)度不高，如果溫差發(fā)電器的熱面溫度過(guò)高，焊接接頭容易脫落，某些溫差電材料的升華率也急劇增加，極易引起溫差發(fā)電器失效，這也是溫差發(fā)電器的轉(zhuǎn)換效率低，衰減快，壽命短的原因之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有的溫差電材料基礎(chǔ)上采用多晶或定向多晶材料，提出改進(jìn)方案，用粉碎混合燒結(jié)(PIES)法和區(qū)融熔煉法來(lái)得到優(yōu)值高的溫差電材料。它具有焊接電阻小，焊接強(qiáng)度高，焊接浸潤(rùn)性好，壽命長(zhǎng)，有較高的塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極的制備方法，
[0006](I)將基體粉末材料和強(qiáng)化顆?；钚圆牧戏謩e進(jìn)行研磨、過(guò)篩，混合；
[0007]2)將研磨、過(guò)篩混合后的強(qiáng)化顆粒材料放入模具中，然后放入基體粉末材料再進(jìn)行壓制，依此順序壓制成所述的溫差發(fā)電器用導(dǎo)流電極粗胚；
[0008](3)取出壓制后的溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極，在封閉除氧的條件下再進(jìn)行燒結(jié)、保溫、退火、冷卻，擠壓，成為最終的溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極。
[0009]固態(tài)金屬與增強(qiáng)材料在不大的塑性變形情況下，靠較高溫度和壓力，使組成材料之間接觸截面原子間相互擴(kuò)散粘結(jié)而成?；旌戏勰┖头乐寡趸枪に嚨年P(guān)鍵
[0010]本發(fā)明采用如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0011]所述燒結(jié)過(guò)程在保護(hù)氣體中進(jìn)行。
[0012]所述保護(hù)氣體為Ar: H2為1:1的混合氣體。
[0013]所述燒結(jié)、保溫、退火、冷卻，擠壓的次數(shù)至少兩次。
[0014]溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極的制造方法，所述至少兩次燒結(jié)、保溫、退火、冷卻后，再升溫至所需的燒結(jié)溫度，保溫后，隨爐冷卻，然后再進(jìn)行一次中溫?zé)Y(jié)，中溫?zé)Y(jié)后，再將金屬導(dǎo)體電極放入石墨盒中沖入保護(hù)氣體，升溫至所需的退火溫度，保溫后隨爐冷卻。
[0015]所述退火溫度為800?1100°C，退火時(shí)間為半小時(shí)。
[0016]本發(fā)明具有的有益效果是:強(qiáng)化顆粒添加了 Al，可起到增韌作用，并提高了金屬導(dǎo)體高溫抗氧化能力，而且經(jīng)彌散強(qiáng)化后，銅的強(qiáng)度、硬度得到很大的提高，導(dǎo)電性降低不多。而且材料采用了研磨、過(guò)篩，提高了電極的致密性，增大了焊料在材料和金屬導(dǎo)體電極之間的潤(rùn)濕性，減小了焊接電阻，；由于采用了基體粉末和過(guò)強(qiáng)化顆粒材料分層壓制的方法，組織均勻，晶粒細(xì)小，沒(méi)有偏析，熱處理變形小，使用壽命增長(zhǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]一種溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極，將基體粉末材料和強(qiáng)化顆粒材料分層壓制在一起；所述基體粉末材料為單一的金屬粉末，所述強(qiáng)化顆粒材料為一種或兩種及以上的金屬或非金屬粉末混合物。
[0018]所述基體粉末材料為Fe粉、Cu粉、Ni粉；所述強(qiáng)化顆粒材料為SPbTe粉、石墨粉、鶴粉以及Al粉中一種或所述基體粉末材料與SnTe粉、鶴粉、石墨粉,粉以及Al粉中一種或一種以上的混合物，所述導(dǎo)流電極中基體粉末材料含量為60?80%，所述導(dǎo)流電極中強(qiáng)化顆粒材料含量為20?40%。
[0019]所述強(qiáng)化顆粒性材料PbTe: Cu: Ge: Al重量百分比為10?50 %: 20?30%: 10 ?15%: 10 ?50%。
[0020]實(shí)施例
[0021]先將按強(qiáng)化顆粒性材料PbTe: Cu: Ge: Al重量百分比為10?50 %: 20?30%: 10?15%: 10?50%放入陰模中，輕敲陰模，使得強(qiáng)化顆粒性材料能均勻的平鋪在陰模中，將壓頭放入陰模中，然后再將陰模放在墊板上，給壓頭稍小一點(diǎn)的壓力，壓力為35-50Mpa，保壓5秒，然后將壓頭取出，再將稱量好的基體材料放入陰模中，輕敲陰模，使得基體材料均勻的平鋪在強(qiáng)化顆粒性材料上，再將陰模放在墊板上，給壓頭一定的壓力，壓力為550-650Mpa，保壓30秒，再將陰模從墊板上取下，放在落料框上，再給一定的壓力進(jìn)行脫模，這樣整個(gè)壓制過(guò)程結(jié)束。壓制結(jié)束后，要將所壓制的導(dǎo)體電極進(jìn)行多次高溫?zé)Y(jié)，為保證燒結(jié)過(guò)程中導(dǎo)流電極不被氧化，整個(gè)燒結(jié)過(guò)程要在保護(hù)氣體中進(jìn)行。先將導(dǎo)體電極放入石英管中，抽真空，再?zèng)_入Ar: H2 = 1:1的混合氣體，這樣來(lái)回三次后，升溫至800?1100°C進(jìn)行燒結(jié)，然后保溫并隨爐冷卻。然后再進(jìn)行一次中溫?zé)Y(jié)，以減小高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中的內(nèi)應(yīng)力，將燒結(jié)后的導(dǎo)體電極放入石墨盒中沖入保護(hù)氣體，升溫至500?800°C進(jìn)行退火，保溫半小時(shí)后隨爐冷。這樣就制得了我們所需的導(dǎo)體電極。
【權(quán)利要求】
1.一種溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極的制備方法，其特征在于: (I)將基體粉末材料和強(qiáng)化顆?；钚圆牧戏謩e進(jìn)行研磨、過(guò)篩，混合； 2)將研磨、過(guò)篩混合后的強(qiáng)化顆粒材料放入模具中，然后放入基體粉末材料再進(jìn)行壓制，依此順序壓制成所述的溫差發(fā)電器用導(dǎo)流電極粗胚； (3)取出壓制后的溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極，在封閉除氧的條件下再進(jìn)行燒結(jié)、保溫、退火、冷卻，擠壓，成為最終的溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極的制備方法，其特征在于:所述燒結(jié)過(guò)程在保護(hù)氣體中進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極的制備方法，其特征在于:所述保護(hù)氣體為Ar: H2為1:1的混合氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極的制備方法，其特征在于:所述燒結(jié)、保溫、退火、冷卻，擠壓的次數(shù)至少兩次。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極的制備方法，其特征在于:溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極的制造方法，所述至少兩次燒結(jié)、保溫、退火、冷卻后，再升溫至所需的燒結(jié)溫度，保溫后，隨爐冷卻，然后再進(jìn)行一次中溫?zé)Y(jié)，中溫?zé)Y(jié)后，再將金屬導(dǎo)體電極放入石墨盒中沖入保護(hù)氣體，升溫至所需的退火溫度，保溫后隨爐冷卻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的溫差發(fā)電器用金屬導(dǎo)體電極的制備方法，其特征在于:所述退火溫度為800?1100°C，退火時(shí)間為半小時(shí)。
【文檔編號(hào)】H01L35/34GK103579489SQ201310541100
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】姚蕓 申請(qǐng)人:姚蕓