一種溫差發電器用金屬導體電極的製備方法
2023-06-01 21:25:51
一種溫差發電器用金屬導體電極的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種溫差發電器用金屬導體電極的製備方法，將基體粉末材料和強化顆粒活性材料分別進行研磨、過篩，混合；將研磨、過篩混合後的強化顆粒材料放入模具中，然後放入基體粉末材料再進行壓制，依此順序壓製成所述的溫差發電器用導流電極粗胚；取出壓制後的溫差發電器用金屬導體電極，在封閉除氧的條件下再進行燒結、保溫、退火、冷卻，擠壓，成為最終的溫差發電器用金屬導體電極。
【專利說明】一種溫差發電器用金屬導體電極的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於溫差發電【技術領域】，特別是涉及一種溫差發電器用金屬導體電極的製備方法。
【背景技術】
[0002]溫差發電器是利用塞貝克效應，在熱端和冷端用金屬導體電極將溫差電元件連接起來，利用溫差，將熱能直接轉換成電能的一種發電器件。傳統溫差發電器用的金屬導體電極一般採用單晶體生長工藝來製備，如用單一的Fe、Cu、Ni等金屬材料，其缺點是:焊接電阻大，焊接強度不高，如果溫差發電器的熱面溫度過高，焊接接頭容易脫落，某些溫差電材料的升華率也急劇增加，極易引起溫差發電器失效，這也是溫差發電器的轉換效率低，衰減快，壽命短的原因之一。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是在現有的溫差電材料基礎上採用多晶或定向多晶材料，提出改進方案，用粉碎混合燒結(PIES)法和區融熔煉法來得到優值高的溫差電材料。它具有焊接電阻小，焊接強度高，焊接浸潤性好，壽命長，有較高的塞貝克係數和電導率等優點。
[0004]本發明是採用以下技術方案實現的:
[0005]一種溫差發電器用金屬導體電極的製備方法，
[0006](I)將基體粉末材料和強化顆粒活性材料分別進行研磨、過篩，混合；
[0007]2)將研磨、過篩混合後的強化顆粒材料放入模具中，然後放入基體粉末材料再進行壓制，依此順序壓製成所述的溫差發電器用導流電極粗胚；
[0008](3)取出壓制後的溫差發電器用金屬導體電極，在封閉除氧的條件下再進行燒結、保溫、退火、冷卻，擠壓，成為最終的溫差發電器用金屬導體電極。
[0009]固態金屬與增強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散粘結而成。混合粉末和防止氧化是工藝的關鍵
[0010]本發明採用如下技術措施來實現:
[0011]所述燒結過程在保護氣體中進行。
[0012]所述保護氣體為Ar: H2為1:1的混合氣體。
[0013]所述燒結、保溫、退火、冷卻，擠壓的次數至少兩次。
[0014]溫差發電器用金屬導體電極的製造方法，所述至少兩次燒結、保溫、退火、冷卻後，再升溫至所需的燒結溫度，保溫後，隨爐冷卻，然後再進行一次中溫燒結，中溫燒結後，再將金屬導體電極放入石墨盒中衝入保護氣體，升溫至所需的退火溫度，保溫後隨爐冷卻。
[0015]所述退火溫度為800?1100°C，退火時間為半小時。
[0016]本發明具有的有益效果是:強化顆粒添加了 Al，可起到增韌作用，並提高了金屬導體高溫抗氧化能力，而且經彌散強化後，銅的強度、硬度得到很大的提高，導電性降低不多。而且材料採用了研磨、過篩，提高了電極的緻密性，增大了焊料在材料和金屬導體電極之間的潤溼性，減小了焊接電阻，；由於採用了基體粉末和過強化顆粒材料分層壓制的方法，組織均勻，晶粒細小，沒有偏析，熱處理變形小，使用壽命增長。
【具體實施方式】
[0017]一種溫差發電器用金屬導體電極，將基體粉末材料和強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，所述導流電極中基體粉末材料含量為60?80%，所述導流電極中強化顆粒材料含量為20?40%。
[0019]所述強化顆粒性材料PbTe: Cu: Ge: Al重量百分比為10?50 %: 20?30%: 10 ?15%: 10 ?50%。
[0020]實施例
[0021]先將按強化顆粒性材料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，然後再將陰模放在墊板上，給壓頭稍小一點的壓力，壓力為35-50Mpa，保壓5秒，然後將壓頭取出，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，再給一定的壓力進行脫模，這樣整個壓制過程結束。壓制結束後，要將所壓制的導體電極進行多次高溫燒結，為保證燒結過程中導流電極不被氧化，整個燒結過程要在保護氣體中進行。先將導體電極放入石英管中，抽真空，再衝入Ar: H2 = 1:1的混合氣體，這樣來回三次後，升溫至800?1100°C進行燒結，然後保溫並隨爐冷卻。然後再進行一次中溫燒結，以減小高溫燒結過程中的內應力，將燒結後的導體電極放入石墨盒中衝入保護氣體，升溫至500?800°C進行退火，保溫半小時後隨爐冷。這樣就製得了我們所需的導體電極。
【權利要求】
1.一種溫差發電器用金屬導體電極的製備方法，其特徵在於: (I)將基體粉末材料和強化顆粒活性材料分別進行研磨、過篩，混合； 2)將研磨、過篩混合後的強化顆粒材料放入模具中，然後放入基體粉末材料再進行壓制，依此順序壓製成所述的溫差發電器用導流電極粗胚； (3)取出壓制後的溫差發電器用金屬導體電極，在封閉除氧的條件下再進行燒結、保溫、退火、冷卻，擠壓，成為最終的溫差發電器用金屬導體電極。
2.根據權利要求1所述的溫差發電器用金屬導體電極的製備方法，其特徵在於:所述燒結過程在保護氣體中進行。
3.根據權利要求2所述的溫差發電器用金屬導體電極的製備方法，其特徵在於:所述保護氣體為Ar: H2為1:1的混合氣體。
4.根據權利要求1所述的溫差發電器用金屬導體電極的製備方法，其特徵在於:所述燒結、保溫、退火、冷卻，擠壓的次數至少兩次。
5.根據權利要求1或4所述的溫差發電器用金屬導體電極的製備方法，其特徵在於:溫差發電器用金屬導體電極的製造方法，所述至少兩次燒結、保溫、退火、冷卻後，再升溫至所需的燒結溫度，保溫後，隨爐冷卻，然後再進行一次中溫燒結，中溫燒結後，再將金屬導體電極放入石墨盒中衝入保護氣體，升溫至所需的退火溫度，保溫後隨爐冷卻。
6.根據權利要求1或5所述的溫差發電器用金屬導體電極的製備方法，其特徵在於:所述退火溫度為800?1100°C，退火時間為半小時。
【文檔編號】H01L35/34GK103579489SQ201310541100
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月5日 優先權日:2013年11月5日
【發明者】姚芸 申請人:姚芸