一种热电器件的制备系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种热电器件的制备系统，包括：第一、第二超音速喷涂设备，分别用于将第一焊料喷涂在封装环的热端面、热端基板的电极区域和密封面，分别以形成第一、第二、第三焊料层；第四超音速喷涂设备，用于将热电臂材料喷涂在第二焊料层以形成热电臂；第一热压装置，用于将第一、第三焊料层紧压接触完成热端封装；第五第六超音速喷涂设备，用于将第二焊料分别喷涂在热电臂和封装环的冷端面、冷端基板的电极区域和密封面，分别以形成第四、第五、第六、第七焊料层；第二热压装置，用于将第四、第六焊料层紧压接触，将第五、第七焊料层紧压接触，完成冷端封装。本系统基于超音速喷涂方式制备热电器件，可生成变截面和多种材料制作的热电臂。

A preparation system of thermoelectric devices

【技术实现步骤摘要】
一种热电器件的制备系统
本技术涉及热电
，特别涉及一种热电器件的制备系统。
技术介绍
热电材料是一种能够在热能和电能直接转换的功能材料。由于应用时不需要传动部件，因而具有无噪音、无排弃物、寿命长等特点，是一种具有广泛应用前景的环保功能材料。热电材料在固体制冷、工业废热发电、汽车废热发电、太阳能高效热电-光电复合发电和微小温差发电技术等新能源
有着广泛的应用。但是，由于转化效率低和成本较高等问题，热电材料的应用市场化受到了限制。为了能应用热电技术，提高转换效率，人们通过计算机模拟技术研究设计了各种形状的热电臂，结果表明，在其他情况相同时，如图1所示的梯形热电臂具有最高的转换效率。传统技术制备器件时，陶瓷板被用做绝缘材料，并在其上用陶瓷金属化技术按设计图形制备图形化电极材料(如铜)；预先制备好的热电材料块材，经切割、精磨成符合设计需要的长方体状小颗粒(热电臂)，用钎焊的方法将其与陶瓷板上的图形化电极连接起来，形成串联通路。然而传统制备技术不仅存在制备工艺复杂、成本高的缺点，而且难以制成图1所示的边截面或异形的热电臂，或者是分段式热电臂。
技术实现思路
本技术的目的在于改善现有技术中所存在的上述不足，提供一种热电器件的制备系统，不仅可以制备异形或非异形，一段或多段式热电臂，而且还可以提高转换效率。为了实现上述技术目的，本技术实施例提供了以下两种技术方案：方案一：一种热电器件的制备系统，包括：第一超音速喷涂设备，用于将第一焊料喷涂在封装环的已金属化的热端面，以形成所需厚度的第一焊料层；第二超音速喷涂设备，用于将第一焊料喷涂在热端基板的图形化电极的指定区域和已金属化的密封面，分别以形成所需厚度的第二焊料层、第三焊料层；第四超音速喷涂设备，用于将热电臂材料喷涂在所述第二焊料层的指定区域，以形成所需厚度和形状的热电臂；第一热压装置，用于将第一焊料层和第三焊料层紧压接触，并在保护气氛或真空条件下加热第一焊料至其熔点，焊接后可冷却至室温，完成热端封装；第五超音速喷涂设备，用于将第二焊料分别喷涂在所述热电臂和封装环的已金属化的冷端面，分别以形成所需厚度的第四焊料层、第五焊料层；第六超音速喷涂设备，用于将第二焊料分别喷涂在冷端基板的图形化电极的指定区域和已金属化的密封面，分别以形成所需厚度的第六焊料层、第七焊料层；第二热压装置，用于将第四焊料层和第六焊料层紧压接触，将第五焊料层和第七焊料层紧压接触，并在保护气氛或真空条件下加热第二焊料至其熔点，焊接后可冷却至室温，完成冷端封装。方案二：一种热电器件的制备系统，包括：第一超音速喷涂设备，用于将第一焊料喷涂在封装环的已金属化的热端面，以形成所需厚度的第一焊料层；第二超音速喷涂设备，用于将第一焊料喷涂在热端基板的图形化电极的指定区域和已金属化的密封面，分别以形成所需厚度的第二焊料层、第三焊料层；第三超音速喷涂设备，用于将第一接触材料喷涂在所述第二焊料层，以形成所需厚度的第一接触材料层；第四超音速喷涂设备，用于将热电臂材料喷涂在所述第一接触材料层的指定区域，以形成所需厚度和形状的热电臂；第一热压装置，用于将第一焊料层和第三焊料层紧压接触，并在保护气氛或真空条件下加热第一焊料至其熔点，焊接后可冷却至室温，完成热端封装；第八超音速喷涂设备，用于将第二接触材料喷涂在所述热电臂，以形成所需厚度的第二接触材料层；第五超音速喷涂设备，用于将第二焊料分别喷涂在所述第二接触材料层和封装环的已金属化的冷端面，分别以形成所需厚度的第四焊料层、第五焊料层；第六超音速喷涂设备，用于将第二焊料分别喷涂在冷端基板的图形化电极的指定区域和已金属化的密封面，分别以形成所需厚度的第六焊料层、第七焊料层；第二热压装置，用于将第四焊料层和第六焊料层紧压接触，将第五焊料层和第七焊料层紧压接触，并在保护气氛或真空条件下加热第二焊料至其熔点，焊接后可冷却至室温，完成冷端封装。与现有技术相比，本技术热电器件的制备系统，采用超音速喷涂设备进行喷涂制备热电器件，固态粉末被直接喷涂在相应位置，避免了材料氧化，可以解决例如等离子喷涂技术所存在的材料易氧化的问题；由于固态超音速冷喷涂或热喷涂技术制备的涂层精度可达0.02mm，从而使批量生产分段或梯度热电器件成为可能；基于本系统，可以制备热电臂分段多至100段以上的块状或柱状热电器件，充分利用现有热电材料性能，提高能量转换效率；基于本系统，可制备各种异型截面热电臂，提高发电效率；基于本系统，采用陶瓷密封环和焊接方法进行封装，器件可在更高温度下保证密封工作；相比于传统工艺，大大简化了工艺，降低了成本，提高了生产率。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为一种热电器件的结构示意图。图2为本技术实施例1提供的制备图1所示热电器件的制备系统的结构示意图。图3为本技术实施例2提供的热电器件的制备系统的示意图。图4为几种异型截面热电臂的截面示意图。图中标记冷端基板1；图形化电极2；第六焊料层3；第二接触材料层4；第二焊料层5；第一接触材料层6；冷端基板的已金属化的密封面7；封装环的已金属化的冷端面8；封装环9；p型分段热电臂10；n型分段热电臂11；引出电极12；热端基板13；第一超音速喷涂设备21；第二超音速喷涂设备22；第三超音速喷涂设备23；第四超音速喷涂设备24；第五超音速喷涂设备25；第六超音速喷涂设备26；第八超音速喷涂设备28；第一热压装置31；第二热压装置32。具体实施方式下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例1请参阅图2，本实施例中示意性地提供了一种热电器件的制备系统，包括第一至第八超音速喷涂设备和两个热压装置，八个超音速喷涂设备和两个热压装置，再配合适当的掩膜板，制备图1所示的热电器件。具体的，第一超音速喷涂设备21用于将第一焊料喷涂在封装环的已金属化的热端面，以形成所需厚度的第一焊料层。在具体实施时，若封装环的热端面(或后面所述的封装环的冷端面，热端基板的密封面，冷端基板的密封面，基板的电极区域)未进行金属化处理，那么在喷涂形成第一焊料层之前，先要对相应区域进行金属化处理，即，通过第七超音速喷涂设备，将金属粉末(例如铜粉)按照设定速度喷涂在封装环的热端面(或封装环的冷端面、热端基板的密封面、冷端基板的密封面、基板的电极区域)，以实现金属化和图形化电极。仅作为举例，第七超音速喷涂设备在喷涂金属粉末实现金属化处理时，需要满足的要求如下：参数名称参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热电器件的制备系统，其特征在于，包括：第一超音速喷涂设备，用于将第一焊料喷涂在封装环的已金属化的热端面，以形成所需厚度的第一焊料层；第二超音速喷涂设备，用于将第一焊料喷涂在热端基板的图形化电极的指定区域和已金属化的密封面，分别以形成所需厚度的第二焊料层、第三焊料层；第四超音速喷涂设备，用于将热电臂材料喷涂在所述第二焊料层的指定区域，以形成所需厚度和形状的热电臂；第一热压装置，用于将第一焊料层和第三焊料层紧压接触，并在保护气氛或真空条件下加热第一焊料至其熔点，焊接后冷却至室温，完成热端封装；第五超音速喷涂设备，用于将第二焊料分别喷涂在所述热电臂和封装环的已金属化的冷端面，分别以形成所需厚度的第四焊料层、第五焊料层；第六超音速喷涂设备，用于将第二焊料分别喷涂在冷端基板的图形化电极的指定区域和已金属化的密封面，分别以形成所需厚度的第六焊料层、第七焊料层；第二热压装置，用于将第四焊料层和第六焊料层紧压接触，将第五焊料层和第七焊料层紧压接触，并在保护气氛或真空条件下加热第二焊料至其熔点，焊接后冷却至室温，完成冷端封装。

【技术特征摘要】
1.一种热电器件的制备系统，其特征在于，包括：第一超音速喷涂设备，用于将第一焊料喷涂在封装环的已金属化的热端面，以形成所需厚度的第一焊料层；第二超音速喷涂设备，用于将第一焊料喷涂在热端基板的图形化电极的指定区域和已金属化的密封面，分别以形成所需厚度的第二焊料层、第三焊料层；第四超音速喷涂设备，用于将热电臂材料喷涂在所述第二焊料层的指定区域，以形成所需厚度和形状的热电臂；第一热压装置，用于将第一焊料层和第三焊料层紧压接触，并在保护气氛或真空条件下加热第一焊料至其熔点，焊接后冷却至室温，完成热端封装；第五超音速喷涂设备，用于将第二焊料分别喷涂在所述热电臂和封装环的已金属化的冷端面，分别以形成所需厚度的第四焊料层、第五焊料层；第六超音速喷涂设备，用于将第二焊料分别喷涂在冷端基板的图形化电极的指定区域和已金属化的密封面，分别以形成所需厚度的第六焊料层、第七焊料层；第二热压装置，用于将第四焊料层和第六焊料层紧压接触，将第五焊料层和第七焊料层紧压接触，并在保护气氛或真空条件下加热第二焊料至其熔点，焊接后冷却至室温，完成冷端封装。2.根据权利要求1所述的热电器件的制备系统，其特征在于，所述第四超音速喷涂设备为可实现喷涂一种热电臂材料的超音速喷涂设备。3.根据权利要求1所述的热电器件的制备系统，其特征在于，所述第四超音速喷涂设备为可实现喷涂多种热电臂材料的超音速喷涂设备，以形成由多种热电臂材料分段构成的热电臂。4.根据权利要求3所述的热电器件的制备系统，其特征在于，还包括多个形状和/或尺寸不同的掩膜板，以配合所述第四超音速喷涂设备喷涂形成变截面的热电臂。5.根据权利要求1所述的热电器件的制备系统，其特征在于，所述第一超音速喷涂设备和/或第五超音速喷涂设备为可实现喷涂厚度为0.1～1mm的超音速喷涂设备。6.根据权利要求1所述的热电器件的制备系统，其特征在于，所述第一超音速喷涂设备、第二超音速喷涂设备、第四超音速喷涂设备、第五超音速喷涂设备和/或第六超音速喷涂设备，为可实现扫描式喷涂的超音速...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博，乔应，李琳沁，董荣，雷晓波，张勤勇，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：新型
国别省市：四川,51