[发明专利]一种利用表面毛化的阻隔层连接方钴矿热电材料和电极的方法

说明书

一种利用表面毛化的阻隔层连接方钴矿热电材料和电极的方法，涉及方钴矿热电材料与电极的连接技术领域。本发明的目的是为了解决现有针对方钴矿热电材料的焊接方法无法获得兼具高力学性能和低接触电阻接头的问题。方法：利用激光在阻隔层待焊面的表面刻蚀若干条平行的沟槽，将方钴矿热电材料与经毛化处理后的阻隔层进行一体化热压烧结，且阻隔层经毛化处理的一面朝向方钴矿热电材料；将钎料置于方钴矿热电材料与电极的待焊面之间，得到待焊工件A，对待焊工件A进行钎焊，或将方钴矿热电材料与电极的待焊面直接接触，得到待焊工件B，对待焊工件B进行扩散焊。本发明可获得一种利用表面毛化的阻隔层连接方钴矿热电材料和电极的方法。

技术领域

本发明涉及方钴矿热电材料与电极的连接技术领域，具体涉及一种利用表面毛化的阻隔层连接方钴矿热电材料和电极的方法。

背景技术

热电材料是利用Seebeck效应和Peltier效应进行热能和电能之间互相转换的一类材料，在航天、航空、汽车尾气废热回收、工业废热回收、建筑制冷和供热、微小型设备制冷和供电等领域有着很大的潜在利用价值。块状热电材料在实际应用中需要将P型热电材料与N型热电材料用电极材料连接组成热电对，然后将若干热电对组成一定功率的热电器件使用。对于热电材料和电极材料的接头，接头部位的接触电阻会显著降低热电器件的最大转换效率和输出功率，以强度为主要指标的接头力学性能，决定了热电器件能否经受服役过程中的机械冲击。

就连接方法而言，主要是利用表面平整的阻隔层连接方钴矿热电材料和电极。这种方法通过阻隔热电材料与电极之间的扩散，降低界面反应层的厚度。反应层变薄意味着接触电阻降低，同时也意味着热电材料与电极之间的冶金结合变弱，接头组织自身的力学性能恶化。阻隔层与热电材料之间热膨胀系数的巨大差异导致接头存在较大残余应力，进一步恶化了接头的力学性能。因此，这种方法无法调和力学性能与接触电阻之间的矛盾，无法获得兼备高力学性能与低接触电阻的接头。目前，通过引入表面毛化的阻隔层连接方钴矿热电材料和电极、使接头兼备极高力学性能和较低接触电阻的研究未见报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有针对方钴矿热电材料的焊接方法无法获得兼具高力学性能和低接触电阻接头的问题，而提供一种利用表面毛化的阻隔层连接方钴矿热电材料和电极的方法。

一种利用表面毛化的阻隔层连接方钴矿热电材料和电极的方法，按以下步骤进行：

步骤一：将方钴矿热电材料和电极的待焊面进行清洗；将阻隔层的表面进行毛化处理，毛化处理的具体步骤如下：利用激光在阻隔层待焊面的表面刻蚀若干条平行的沟槽，且相邻两个沟槽的间距为100～200μm，沟槽横截面的形状为弧形、三角形和四边形中一种或几种的组合；

所述的方钴矿热电材料的分子式为R_rT_tX_x，R为碱金属、碱土金属、稀土金属和第三主族元素中的一种或多种；T为Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Os、Rh、Ir、Pt和Au元素中的一种或多种；X为P、As、Sb、Bi、Se、Te、Si、Ge、Sn、Ga和In元素中的一种或多种；0＜r≤1，t＝4，11.8≤x≤12.4；

步骤二：将方钴矿热电材料与经毛化处理后的阻隔层进行一体化热压烧结，且阻隔层经毛化处理的一面朝向方钴矿热电材料；

步骤三：将钎料置于方钴矿热电材料与电极的待焊面之间，得到待焊工件A，对待焊工件A进行钎焊，或将方钴矿热电材料与电极的待焊面直接接触，得到待焊工件B，对待焊工件B进行扩散焊。

本发明的有益效果：