放電プラズマ焼結を用いた熱電変換用Co系酸化物セラミックスの合成

抄録

熱電変換用Co系酸化物セラミックスの合成を放電プラズマ焼結（Spark Plasma sintering method : SPS法）を用いて行った。前駆粉体の合成には構成元素を分子レベルで均質に混合でき，均一な微結晶粒の得られる液相法（錯体熱分解法）を使用した。合成した前駆粉体から一軸加圧および放電プラズマ焼結(SPS)による緻密で配向性のある焼結体の作製を試みた。得られた試料から熱電特性・微細構造を評価し，従来の固相反応法（SSR）との違いを検討した。前駆粉体はCH₃COONaまたはCa(NO₃)₂、Co(NO₃)₂・6H₂Oを原料とし、クエン酸とエチレングリコールモノメチルエーテル（EGMME）の混合溶媒に溶解させ、加熱処理することで得，その前駆粉体を一軸加圧力26MPa、800℃、1分，Ar雰囲気中で焼成した。合成したNaCo₂O₄前駆粉体は約1μmの微細かつ均一な結晶粒であった。また、放電プラズマ焼結後のNaCo₂O₄セラミックスは配向度60%以上を示し、理論密度に対する相対密度が98%であり、電力因子6.2μW/cmK²であった。