[發明專利]一種利用表面毛化的阻隔層連接方鈷礦熱電材料和電極的方法

在審

• 申請號: 202310057795.9
• 申請日: 2023-01-17
• 公開（公告）號: CN115955901A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 孫湛;郭俊;張麗霞;常青;馬佳瑋;張博;龍偉民;鐘素娟
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;鄭州機械研究所有限公司
• 主分類號: H10N10/01
• 分類號: H10N10/01;H10N10/817;H10N10/17
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種利用表面毛化的阻隔層連接方鈷礦熱電材料和電極的方法，涉及方鈷礦熱電材料與電極的連接技術領域。本發明的目的是為了解決現有針對方鈷礦熱電材料的焊接方法無法獲得兼具高力學性能和低接觸電阻接頭的問題。方法：利用激光在阻隔層待焊面的表面刻蝕若干條平行的溝槽，將方鈷礦熱電材料與經毛化處理后的阻隔層進行一體化熱壓燒結，且阻隔層經毛化處理的一面朝向方鈷礦熱電材料；將釬料置于方鈷礦熱電材料與電極的待焊面之間，得到待焊工件A，對待焊工件A進行釬焊，或將方鈷礦熱電材料與電極的待焊面直接接觸，得到待焊工件B，對待焊工件B進行擴散焊。本發明可獲得一種利用表面毛化的阻隔層連接方鈷礦熱電材料和電極的方法。

技術領域

本發明涉及方鈷礦熱電材料與電極的連接技術領域，具體涉及一種利用表面毛化的阻隔層連接方鈷礦熱電材料和電極的方法。

背景技術

熱電材料是利用Seebeck效應和Peltier效應進行熱能和電能之間互相轉換的一類材料，在航天、航空、汽車尾氣廢熱回收、工業廢熱回收、建筑制冷和供熱、微小型設備制冷和供電等領域有著很大的潛在利用價值。塊狀熱電材料在實際應用中需要將P型熱電材料與N型熱電材料用電極材料連接組成熱電對，然后將若干熱電對組成一定功率的熱電器件使用。對于熱電材料和電極材料的接頭，接頭部位的接觸電阻會顯著降低熱電器件的最大轉換效率和輸出功率，以強度為主要指標的接頭力學性能，決定了熱電器件能否經受服役過程中的機械沖擊。

就連接方法而言，主要是利用表面平整的阻隔層連接方鈷礦熱電材料和電極。這種方法通過阻隔熱電材料與電極之間的擴散，降低界面反應層的厚度。反應層變薄意味著接觸電阻降低，同時也意味著熱電材料與電極之間的冶金結合變弱，接頭組織自身的力學性能惡化。阻隔層與熱電材料之間熱膨脹系數的巨大差異導致接頭存在較大殘余應力，進一步惡化了接頭的力學性能。因此，這種方法無法調和力學性能與接觸電阻之間的矛盾，無法獲得兼備高力學性能與低接觸電阻的接頭。目前，通過引入表面毛化的阻隔層連接方鈷礦熱電材料和電極、使接頭兼備極高力學性能和較低接觸電阻的研究未見報道。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有針對方鈷礦熱電材料的焊接方法無法獲得兼具高力學性能和低接觸電阻接頭的問題，而提供一種利用表面毛化的阻隔層連接方鈷礦熱電材料和電極的方法。

一種利用表面毛化的阻隔層連接方鈷礦熱電材料和電極的方法，按以下步驟進行：

步驟一：將方鈷礦熱電材料和電極的待焊面進行清洗；將阻隔層的表面進行毛化處理，毛化處理的具體步驟如下：利用激光在阻隔層待焊面的表面刻蝕若干條平行的溝槽，且相鄰兩個溝槽的間距為100～200μm，溝槽橫截面的形狀為弧形、三角形和四邊形中一種或幾種的組合；

所述的方鈷礦熱電材料的分子式為R_rT_tX_x，R為堿金屬、堿土金屬、稀土金屬和第三主族元素中的一種或多種；T為Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Os、Rh、Ir、Pt和Au元素中的一種或多種；X為P、As、Sb、Bi、Se、Te、Si、Ge、Sn、Ga和In元素中的一種或多種；0＜r≤1，t＝4，11.8≤x≤12.4；

步驟二：將方鈷礦熱電材料與經毛化處理后的阻隔層進行一體化熱壓燒結，且阻隔層經毛化處理的一面朝向方鈷礦熱電材料；

步驟三：將釬料置于方鈷礦熱電材料與電極的待焊面之間，得到待焊工件A，對待焊工件A進行釬焊，或將方鈷礦熱電材料與電極的待焊面直接接觸，得到待焊工件B，對待焊工件B進行擴散焊。

本發明的有益效果：