Спосіб підвищення адгезійної міцності антидифузійних шарів з нікелю на кристалах твердих розчинів bi-te-se-sb

Спосіб підвищення адгезійної міцності антидифузійних шарів нікелю на кристалах твердих розчинів ВІ-Te-Se-Sb, що включає температурний відпал кристала з хімічно нанесеними шарами нікелю, який відрізняється тим, що в процесі температурного відпалу кристали з хімічно нанесеними шарами нікелю піддаються одночасній дії зовнішніх постійного магнітного та імпульсного електричного полів за допомогою циліндричного протропного конденсатора при температурі відпалу Т=573 К протягом 10-12 годин, причому частота слідування Імпульсів електричного поля становить не менше 100Гц. Корисна модель відноситься до термоелектрики і може бути використана у технології термоелектричних модулів Пельтьє (ТЕМ) на основі кристалів твердих розчинів Bi-Te-Se-Sb, які широко використовуються у виробництві термоелектричних генераторів, холодильників і теплових насосів, а також різноманітних датчиків та сенсорів. Існуючі способи створення антидифузійних шарів з нікелю на кристалах твердих розчинів ВіTe-Se-Sb використовують такі відомі методи, як вакуумне напилення, електроліз, хімічне осадження та інші з подальшим температурним відпалом [1, 2]. Вони дозволяють виготовляти шари нікелю та інших елементів перехідної групи таблиці Менделєєва, які характеризуються невеликою адгезійною міцністю на відрив ( L a n « Х а р = 58-62МПа) з метою зростання надійності та часової стабільності ТЕМ на їх основі. Вказане завдання вирішується тим, що в процесі температурного відпалу кристал з хімічно нанесеними шарами нікелю піддається одночасній дії зовнішніх постійного магнітного та імпульсного електричного полів за допомогою циліндричного гіротропного конденсатора, при температурі відпалу 570К на протязі 10-12 годин, при цьому частота слідування імпульсів електричного поля становить не менше 100Гц. Така послідовність ведення технологічного процесу веде до зростання адгезійної міцності антидифузійних шарів нікелю на кристалах твердих розчинів Bi-Te-Se-Sb та зниження перехідного електричного опору. Відповідність критерію "новизна" запропонованого способу забезпечує та обставина, що в існуючому на момент подання заявки рівні техніки відсутні об'єкти, які співпадають за сукупністю ознак, що заявляються Корисною моделлю запропоновано принципово нове рішення для технології ТЕМ Пельтьє, яке полягає в тому, що в процесі температурного відпалу кристал з хімічно нанесеними шарами нікелю піддається одночасній дії зовнішніх постійного магнітного та імпульсного електричного полів за допомогою циліндричного гіротропного конденсатора при температурі відпалу 570К на протязі 10-12 годин, причому частота слідування імпульсів електричного поля становить не менше 100Гц. Тому ознака, яка не міститься ні в одному з аналогів, "на при перехідному електричному опорі R=(4-6) 105Ом/см , що не забезпечує необхідного рівня надійності роботи ТЕМ Пельтьє Із відомих аналогів найбільш близьким за технічною суттю є спосіб підвищення адгезійної міцності антидифузійних шарів нікелю попередньою обробкою поверхні кристалу Імпульсним лазерним випромінюванням [3] Це дозволяє підняти адгезійну міцність на відрив хімічно нанесених шарів нікелю на 20-30%, що недостатньо для вирішення поставленої задачі. Тому досить актуальним завданням є підвищення адгезійної міцності антидифузійних шарів нікелю на кристалах твердих розчинів Bi-Te-Se-Sb ю со 6514 на шайбах з кристалів твердих розчинів Bi-Te-SeSb діаметром 37-40мм і товщиною Ь=1,5-2мм розміщується у муфельній печі та повільно на протязі 2,5-3 годин нагрівається до температури 573К. Причому, попередньо піч розташовується у полі дії циліндричного гіротропного конденсатора. Після нагріву та подальшої' витримки включають циліндричний гіротропний конденсатор і проводять опромінювання кварцового контейнера з наважкою комбінацією постійного магнітного та імпульсного електричного полів на протязі певного часу Частота слідування імпульсів електричного поля знаходилась в Інтервалі 10-ЮООГц Після цього піч з наважкою повільно охолоджується (на протязі 23год.) до температури 293К. Зменшення частоти слідування імпульсів менше 100Гц веде до зростання часу відпалу та зменшення адгезії шарів нікелю. етапі температурного відпалу кристал з хімічно нанесеними шарами нікелю піддається одночасній дії зовнішніх постійного магнітного та імпульсного електричного полів за допомогою циліндричного гіротропного конденсатора при температурі відпалу 570К на протязі 10-12 годин, при цьому частота слідування імпульсів електричного поля становить не менше 100Гц" забезпечує заявленому способу необхідний винахідницький рівень. Промислове застосування не вимагає спеціальних матеріалів, технологій та прийомів. Його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку Запропонований спосіб підвищення адгезійної' міцності антидифузійних шарів нікелю на кристалах твердих розчинів Bi-Te-Se-Sb здійснюється наступним чином Кварцовий контейнер з внутрішнім діаметром 42-4 5мм із попередньо хімічно нанесеними шарами нікелю товщиною 10-20мкм Таблиця 1 Час відпалу, год, Т=573К є = 0, Ь=0 є=7,2В/см Ь=0,27Тс Хар. М п а Мг| 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 28 33 41 48 53 , 63 , 68 , 7.2 7.7 7,9 7,9 San. а S a p . Мпа 19 23 33 43 50 59 59 66 76 80 80 28 40 62 90 99 100 >120 >120 >120 >120 >120 S a n .М п а 19 31 52 74 96 110 >120 >120 >120 >120 >120 Аналіз результатів, який наведено в табл. 1, показує, що при частоті слідування імпульсів 100Гц мінімальний час відпалу при температурі 573К становить 10-12 годин, що майже у два рази менше, ніж у випадку відсутності дії полів. Причому отримані шари нікелю характеризувались адгезійною міцністю на відрив (San - S a p > 120 МПа), а значення перехідного електричного опору R знизилось у 2-2,5 рази. Це в цілому веде до зростання надійності та часової' стабільності. Проведені випробування показали, що такі ТЕМ характеризуються часом наробки 12000 годин. Запропонований спосіб також можна застосовувати і у випадку виготовлення антидифузійних шарів з інших елементів перехідної групи таблиці Менделєєва. Комп'ютерна верстка Л.Литвиненко Література 1. А.Л. Вайнер, В.Ю. Володин, Н.Н Прошкин. Обеспечение надежности и долговременной стабильности термоэлектричесих охладителей Пельтье. // Тепловые режимы и охлаждение радиоэлектронной аппаратуры, 1995. -В 1-2. -С.30. 2, Патент України №8637. Склад для нанесення нікелевих покриттів. В.А. Песков, М М Прошкин -№3, 1996. 3 Ас. СССР№1207347А И.М Будзуляк, О И Данилевич, Р И. Плашенков, Л.И Простеби, А А. Теслюков, Ф.Д. Гаджилов. Способ изготовления термоэлементов с низкоомной коммутацией Заявка №3654377/24-25 от 19.08 1983. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601