167198. lajstromszámú szabadalom • Eljárás adalékolt germánium-szilicium termovillamos ötvözet, illetve abból készült termoelektromos generátorelemek előállítására
5 A találmány szerinti eljárás — miután bizonyos határok között független az olvadék hőmérsékletétől - lehetőséget ad adalékolásában program, szerint inhomogén anyag előállítására." E célból két, vagy több eltérő adalékolású olvadékot állítunk elő 5 egyidejűleg. Az olvadékok öntési sebességeit a létrehozandó inhomogenitás mértékének megfelelően program szerint változtatjuk. Az inhomogén adalékolású anyag jelentősége abban áll, hogy a leendő generátorelemek hőmérsékletelosztásának 10 megfelelően helyről helyre optimális lehet az adalékolás, így az elemek hatásfoka lényegesen javul. Rövid öntőforma alkalmazásával egy generátorelemnek megfelelő hosszú anyag állitható elő, vagy 1—3. ábra szerinti öntőformával, periodikus 15 öntőprogrammal és a periódushossznak megfelelő darabolással egyszerre több elemnek megfelelő anyag is. A találmány szerinti eljárást például az 5. ábrán vázlatosan feltüntetett berendezésben valósítjuk 20 meg, amit az alábbiakban példaként a generátorelemek közvetlen előállítása esetében mutatunk be, itt adalékolásában homogén anyagot készítünk. Az alján 01-2 mm nyílással rendelkező 14 25 kvarcolvasztó-tégelybe 21,78 g germánium (99,999%) 19,66 g szilícium (99,999%), 1,26 g króm (99,999%) és 0,10g vörösfoszfor (alt.) keverékét töltjük be, a tégely nyílását célszerűen, egy szemcse Si-mal zárjuk le. A tégelyt függőleges 30 15 kvarc csőbe helyezzük, amelynek végein vákuumbiztos átvezetések szolgálnak részint a 16 kvarcnyélre erősített grafitkeverő (felül), részint a 17 öntőformát tartó 18 tengely számára. A15 kvarccsövet 19 fűtőtest, például nagyfrekvenciás 35 tekercs veszi körül a tégely magasságában, míg az öntőforma szükség esetén 20 fűtőtesttel melegíthető. A14 olvasztótégely nyílása alá a 4. ábra szerint elrendezett ISOmm magas 17 öntőforma egyik nyílását helyezzük kis kvarccső darabka 40 közbeiktatásával. A 15 cső hermetikus lezárása után 40-60 liter/óra argongáz áramlást hozunk létre, majd a 19 nagyfrekvenciás tekercs segítségével felülről lefelé megolvasztjuk a tégely tartalmát. A 16 grafitpálca segítségével az olvadékot alaposan 45 összekeverjük, mielőtt a nyílást elzáró szemcse is megolvadna, majd kiolvadásakor a pálca kónuszosán kihegyezett vége segítségével szabályozva a megnyílt lyuk szabad keresztmetszetét az öntést elvégezzük. 50 Az öntés alatt célszerűen a 17 öntőformát mozgásban tartjuk, forgatjuk, vagy rázzuk, hogy a nem kívánatos zárványképződést elkerüljük. Az öntőformát 20 fűtőtest segítségével fűthetjük, illetve 55 a gázáramlás növelésével hűthetjük. Célszerűen az öntés előtt előmelegítjük, öntés alatt hűtjük, öntés után fűtjük, hogy az olvadáspont alatti hűlése már ne legyen túl gyors. Lehűtés után az öntőformát teljesen azonos másik készülékbe (vagy tisztítás 60 után akár ugyanabba a készülékbe) helyezzük át, másik öntőnyílásával az olvasztótégely alá. Az olvasztótégelybe most 21,78 g Ge, 19,66 Si, 2,10 g Cr és 0,06 g amorf bór keverékét helyezzük, és az eljárást megismételjük. Lehűtés után az öntőformák 65 6 grafitrészeit eltávolítjuk, a terméket az igények szerint daraboljuk. A termoelektromos ötvözetek szokásos anyagjellemzői szobahőmérsékleten: n-típ. I,4mí2cm 160juV/C° 4,10"2 W/cm C° p-típ. 1,1 mí2cm 150MV/C° 4,10-2 W/cmC°. Inhomogén anyag előállításakor a berendezést például úgy állítjuk össze, hogy két olvasztótégelyt, vagy fallal elválasztott kettős tégelyt alkalmazunk, mindegyikbe egy-egy grafitkeverő nyúlik. A tégelyek nyílásai az 1-3. ábrán bemutatott típusú öntőforma felett helyezkednek el. Az egyik olvasztótégelybe a minimális, a másikba a maximális adalékolásnak megfelelő összetevő arányt mérjük be, azonos vezetési típust adó adalékokat figyelembevéve. Az olvasztást együttesen, az előbbi példához hasonlóan végezzük, míg az öntés során az öntéssebességeket a grafitpálcák segítségével a kívánt programnak megfelelően változtatjuk. A keveredés biztosítására mind az olvasztótégelyeket, mind az öntőformát megfelelően mozgatjuk: forgatjuk és/vagy rázzuk. Az eljárást egyébként az előbbi példához hasonlóan folytatjuk le. Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás germánium-szilícium termovillamos ötvözet, vagy ebből készült elemek, elemcsoportok előállítására, azzal jellemezve, hogy nagy hőelvonóképességű anyagból, elem, illetve elemcsoport előállítása esetén részben hídanyagból és kontaktusanyagból készített öntőformába germánium, szilícium, adott esetben adalékanyagok olvadékát egy vagy több álló esetleg rotáló, néhány mm átmérőjű sugárban, szabályozott sebességgel beöntjük, és abban az olvadékot a formába érkezéssel egyidőben megdermesztjük. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy p, illetve n vezetési típusú Ge-Si ötvözetek létrehozásához szükséges adalékokat tartalmazó olvadékot alkalmazunk. 3. Az 1.., vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy több különböző összetételű olvadék alkalmazása esetén az öntés sebességét, ezáltal a termék összetételét, az öntőnyílás(ok) szabad keresztmetszetének változtatásával szabályozzuk. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az öntőformát az öntés alatt mozgásban tartjuk. 5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az öntőformát fűtjük és/vagy hűtjük. 6. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az öntőforma egyes részeit a hídanyagból és/vagy a hidegoldali kontaktusanyagból készítjük. 3
