일반기술

급속응고 용융 방사법과 열간 성형가공법을 이용한Ｂｉ₂Ｔｅ₃계 열전변환재료의 제조방법

본 기술은 급속응고법의 일환인 용융 방사법(melt spinning)을 이용하여 조직이 미세하고 조성이 균질한 P형 및 N형 Bi2Te3계 열전재료를 미세한 리본의 형태로 제조하고 후속 가공공정으로서 환원처리 및 열간 소성가공을 수행함으로써, 기존의 공정에 비해서 기계적강도가 높고 열전성능이 우수한 P형 및 N형 Bi2Te3계 열전 성형체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 기술은, n형 조성인 Sb2Te3와 Bi2Se3 첨가 Bi2Te3계 합금, p형 조성인 Bi2Te3 첨가 Sb2Te3계 합금을 기본 재료로서 일정압력의 진공 또는 아르곤이나 질소 분위기가 유지되는 로내에서 용융하고 용융된 합금을 급속응고용융 방사법을 이용하여 조직이 균일하고 미세한 열전반도체 리본을 제조하는 단계, 제조된 열전반도체 분말을 환원시키는 단계, 환원 분말을 냉간성형하고 탈가스시키는 단계, 얻어진 냉간성형체를 열간성형하는 단계로 구성된다.- 본 기술에 따르면, Bi2Te3계 열전반도체합금을 제조하는데 있어 급속응고 원심 분무법을 이용하여 조직이 미세하고 화학적으로 균질한 급속응고 n형 및 p형 Bi2Te3계 합금리본을 제조함으로써, 조성이 균일하고 편석이 거의 없는 균질한 단일 고용체의 미세조직을 확보 가능- 얻어진 합금리본을 탈가스 처리한 후, 열간단조, 열간압출 및 열간소결공정 등의 열간성형법을 이용하여 굽힘강도가 높고 열전성능도 비교적 우수한 n형 및 p형 Bi2Te3계 합금 성형체를 제조할 수 있음- 생산성도 기존의 방법에 비해 약 2배이상 향상