一種溫差發(fā)電器用金屬導體電極及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種溫差發(fā)電器用金屬導體電極及制備方法，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。
【專利說明】一種溫差發(fā)電器用金屬導體電極及制備方法
【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)電器用金屬導體電極及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]溫差發(fā)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(zhuǎn)換成電能的一種發(fā)電器件。傳統(tǒng)溫差發(fā)電器用的金屬導體電極一般采用單晶體生長工藝來制備，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(fā)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(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，提出改進方案，用粉碎混合燒結(jié)(PIES)法和區(qū)融熔煉法來得到優(yōu)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，有較高的塞貝克系數(shù)和電導率等優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]一種溫差發(fā)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。
[0006]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，所述電極中基體粉末材料含量為65?70%，所述強化顆粒材料含量為30 ?40%。
[0007]所述強化顆粒性材料PbTe:Cu:Ge:A1重量百分比為30?45%:20?30%:10?15%:20 ?45%。
[0008]溫差發(fā)電器用金屬導體電極的制備方法，
[0009](I)將基體粉末材料和強化顆?；钚圆牧戏謩e進行研磨、過篩，混合；
[0010]2)將研磨、過篩混合后的強化顆粒材料放入模具中，然后放入基體粉末材料再進行壓制，依此順序壓制成所述的溫差發(fā)電器用導體電極粗胚；
[0011](3)取出壓制后的溫差發(fā)電器用金屬導體電極，在封閉除氧的條件下再進行燒結(jié)、保溫、退火、冷卻，擠壓，成為最終的溫差發(fā)電器用金屬導體電極。
[0012]固態(tài)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(jié)而成?；旌戏勰┖头乐寡趸枪に嚨年P(guān)鍵。
[0013]所述燒結(jié)過程在保護氣體中進行。
[0014]所述保護氣體為Ar:H2為1:1的混合氣體。[0015]所述燒結(jié)、保溫、退火、冷卻，擠壓的次數(shù)至少兩次。
[0016]溫差發(fā)電器用金屬導體電極的制造方法，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，然后再進行一次中溫燒結(jié)，中溫燒結(jié)后，再將金屬導體電極放入石墨盒中沖入保護氣體，升溫至所需的退火溫度，保溫后隨爐冷卻。
[0017]所述退火溫度為800?1100°C，退火時間為半小時。
[0018]本發(fā)明具有的有益效果是:強化顆粒添加了 Al，可起到增韌作用，并提高了金屬導體高溫抗氧化能力，而且經(jīng)彌散強化后，銅的強度、硬度得到很大的提高，導電性降低不多。而且材料采用了研磨、過篩，提高了電極的致密性，增大了焊料在材料和金屬導體電極之間的潤濕性，減小了焊接電阻，；由于采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】
[0019]一種溫差發(fā)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。
[0020]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，所述電極中基體粉末材料含量為65?70%，所述強化顆粒材料含量為30 ?40%。
[0021]所述強化顆粒性材料PbTe:Cu:Ge:A1重量百分比為30?45%:20?30%:10?15%:20 ?45%。
[0022]實施例
[0023]先將按PbTe:Cu:Ge:A1 重量百分比為 30 ?45%:20 ?30%: 10 ?15%:20 ?45%稱量好的混合均勻的強化顆粒性材料放入陰模中，輕敲陰模，使得強化顆粒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，給壓頭稍小一點的壓力，壓力為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化顆粒材料上，再將陰模放在墊板上，給壓頭一定的壓力，壓力為550-750Mpa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(jié)束。壓制結(jié)束后，要將所壓制的導體電極進行多次高溫燒結(jié)，為保證燒結(jié)過程中導體電極不被氧化，整個燒結(jié)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，再沖入Ar:H2=1:1的混合氣體，這樣來回三次后，升溫至800?1100°C進行燒結(jié)，然后保溫并隨爐冷卻。然后再進行一次中溫燒結(jié)，以減小高溫燒結(jié)過程中的內(nèi)應力，將燒結(jié)后的導體電極放入石墨盒中沖入保護氣體，升溫至500?800°C進行退火，保溫半小時后隨爐冷。這樣就制得了我們所需的導體電極。
【權(quán)利要求】
1.一種溫差發(fā)電器用金屬導體電極，其特征在于: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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫差發(fā)電器用金屬導體電極，其特征在于: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、鎢粉以及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,所述電極中基體粉末材料含量為65?70%，所述強化顆粒材料含量為30?40% ;所述強化顆粒性材料PbTe:Cu:Ge:A1重量百分比為30?45%:20?30%:10?15%:20?45%。
3.—種溫差發(fā)電器用金屬導體電極的制備方法，其特征在于: (I)將基體粉末材料和強化顆?；钚圆牧戏謩e進行研磨、過篩，混合； 2)將研磨、過篩混合后的強化顆粒材料放入模具中，然后放入基體粉末材料再進行壓制，依此順序壓制成所述的溫差發(fā)電器用導體電極粗胚； (3)取出壓制后的溫差發(fā)電器用金屬導體電極，在封閉除氧的條件下再進行燒結(jié)、保溫、退火、冷卻，擠壓，成為最終的溫差發(fā)電器用金屬導體電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫差發(fā)電器用金屬導體電極的制備方法，其特征在于:所述燒結(jié)過程在保護氣體中進行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫差發(fā)電器用金屬導體電極的制備方法，其特征在于:所述保護氣體為Ar:H2為1:1的混合氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫差發(fā)電器用金屬導體電極的制備方法，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。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的溫差發(fā)電器用金屬導體電極的制備方法，其特征在于:溫差發(fā)電器用金屬導體電極的制造方法，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，然后再進行一次中溫燒結(jié)，中溫燒結(jié)后，再將金屬導體電極放入石墨盒中沖入保護氣體，升溫至所需的退火溫度，保溫后隨爐冷卻。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的溫差發(fā)電器用金屬導體電極的制備方法，其特征在于:所述退火溫度為800?1100°C，退火時間為半小時。
【文檔編號】H01L35/34GK103579483SQ201310541090
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】姚蕓 申請人:姚蕓