CN101629255B - 一种低成本高性能稀土系ab5型储氢合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低成本高性能稀土系AB5型储氢合金及其制备方法。通式为：Ml(Ni1-x-y-wCoxMnyAlzMw)mMgn，式中，x、y、z、w、m、n表示摩尔比，0＜x≤0.1、0＜y≤0.2、0＜z≤0.2、0≤w≤0.06、4.8≤m≤5.5、0＜n≤0.1；Ml是由La和选自Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Y、Ca、Ti、Zr元素中的至少1种组成，其中La含量在Ml中占到40～80wt％，相应La在合金中含量占10～26wt％；M是Cu、Fe、Si、Ge、Sn、Cr、Zn、B、V、W、Mo、Ta和Nb元素中的至少1种。该合金具有高容量和长寿命；同时，合金组成中Co含量低，具有低成本优势；再循环利用性能好。
Description
技术领域
本发明涉及一种镍氢电池负极用低成本高性能稀土系AB5型储氢合金及其制备方法。
背景技术
储氢合金即金属储氢材料，由于其在适当的温度、压力下能大量(储氢密度高于液态氢)、安全、可逆地吸收、释放氢气，且吸放氢过程中伴随着一定的热效应，所以作为与清洁能源-氢能相关的能量转换材料和能量储存材料而受到关注。作为一种新型功能材料，储氢合金的应用领域如下：(1)氢能和热能的储存；(2)氢的分离、回收和净化；(3)氢同位素的分离；(4)民用或混合动力汽车用镍-金属氢化物二次电池(以下简称镍氢电池)的负极活性材料；(5)热能-机械能的转换；(6)合成化学中的催化剂；(7)温度传感器。
其中，作为民用或混合动力汽车用的镍氢电池备受关注并已实现商业化。镍氢电池具有如下特点：(1)容量较高；(2)耐过度充电和放电；(3)可高倍率充放电；(4)无记忆效应；(5)无环境污染；(6)完全替代存在环境污染问题的镍-镉电池等。
众所周知，稀土系AB5型储氢合金具有良好的综合电化学性能，是目前国内外镍氢电池生产中应用最广泛的负极材料。市售的高性能AB5型储氢合金最大放电容量为330～350mAh·g-1(毫安时每克)、循环寿命不低于300周期(容量保持率80％时截止，下同)，其典型的合金组成为(Ml，Mm)(Ni0.71Co0.15Mn0.08Al0.06)5，价格昂贵Co的含量占10wt％(重量百分比)左右，但却占到合金原材料成本的30～50％。近年来，为了降低合金成本，开展了AB5型储氢合金的低Co无Co化研究，通过采用：(1)B侧廉价元素Cu、Fe、Sn等单独或联合对Co、Ni进行替代、(2)A侧Ti、Zr的微量替代和添加、(3)非化学计量比使合金获得特殊微结构、(4)采用退火处理及非平衡快速凝固制备工艺等，储氢合金和镍氢电池生产厂商在合金成本和性能间寻找到平衡点，成功开发了一系列低Co甚至无Co的低成本储氢合金产品；然而，由于Co元素对改善贮氢合金循环寿命起着至关重要的作用，其作用机理主要有三个方面：(1)减小合金吸放氢过程中的晶胞体积膨胀率、(2)抑制合金组分中Mn和Al元素在碱液中的溶出、(3)提高合金的塑性和韧性，降低Co含量必然要牺牲合金的电化学性能尤其是循环寿命；因而，目前市售的低Co无Co储氢合金产品最大放电容量不超过330mAh·g-1、循环寿命为100～250周期；降低成本的同时也牺牲了合金的高性能。
近年来，有研究人员提出少量Mg的添加可有效改善低钴AB5型储氢合金循环寿命的观点(Maeda T，et al.Rare earths，2000，36：220～221)。CN1209831C、JP2002080925、EP1075032A1通过少量Mg或Ca的添加，并控制La含量不低于24wt％，可使合金中Co含量降低到9wt％以下，同时能抑制吸放氢循环过程合金颗粒粒径下降，保持好的循环寿命。本发明将延伸这一思路，并进一步降低AB5型储氢合金中的Co含量，采用先进的单辊快淬或熔铸结合热处理工艺，使合金尽量获得单一CaCu5型结构，以保证合金颗粒优异的抗粉化和抗腐蚀能力，降低合金成本的同时实现高性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种含微量Mg的低Co稀土系AB5型储氢合金及其制备方法，合金同时实现高容量和长寿命，且成本低。
为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
这种储氢合金它以下列式表示：
Ml(Ni1-x-y-wCoxMnyAlzMw)mMgn
式中，x、y、z、w、m、n表示摩尔比，其数值范围分别为：0＜x≤0.1、0＜y≤0.2、0＜z≤0.2、0≤w≤0.06、4.8≤m≤5.5、0＜n≤0.1；Ml是由La和选自Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Y、Ca、Ti、Zr元素中的至少1种组成，其中La含量在Ml中占到40～80wt％，相应La在合金中含量占10～26wt％；M是Cu、Fe、Si、Ge、Sn、Cr、Zn、B、V、W、Mo、Ta和Nb元素中的至少1种。
同时，该储氢合金具有单一相组成，或含不超过2wt％的析出相，析出相为Al-Mn-Ni-Co和/或RE-Mg-Ni相(RE是“Rare Earth”即“稀土”的缩写，稀土的总称)，所述Al-Mn-Ni-Co相包括AlMn(Ni，Co)2相，所述RE-Mg-Ni相为PuNi3[菱方或斜六面体结构，空间群为R-3m(166)]、CeNi3、Ce2Ni7、Gd2Co7、Pr5Co19、Ce5Co19型中的一种或几种；该析出相沿晶界分布，且相中富集Mg原子。合金中若含有超过2wt％的Al-Mn-Ni-Co和/或RE-Mg-Ni相，这些第二相沿晶界分布削弱了晶粒间的结合强度，同时Mg原子也在该第二相中富集，有损于Mg原子对增大AB5型合金主相晶胞c/a轴比的调节效果，易溶于碱液的Mg原子富集会使第二相区域抗腐蚀能力减弱；如此，相结构控制不当将使微量Mg的添加不能有效提高抗粉化和抗腐蚀能力，即不能有效改善低Co合金循环寿命。由于上述组成和结构可使合金具有高容量和长寿命；同时，合金组成中价格昂贵的Co含量不超过7wt％，更优为不超过5wt％或3wt％，具有低成本优势；另外，合金中不含或含有少量除Ml、Ni、Co、Mn、Al外的其它元素，再循环利用性能好。
这种储氢合金的制备方法，它包括以下步骤：
(1)原料预处理：抛光去除稀土金属的表面氧化物，烘干镍和钴原料金属中的水分；
(2)配料：按储氢合金通式所示的合金设计成分称取相应的金属原料进行配料，其中，Ce、Pr、Nd以富铈稀土Mm为原料，Mg以镍镁中间合金作为原料，其余的成分均以相应的金属为原料；
(3)真空感应熔炼并二次加料：将原料金属由下至上按Al、Mn、Ni、Co、M、La，以及选自Mm、Sm、Gd、Dy、Y、Ca、Ti和Zr组中的至少1种金属的顺序放入Al2O3坩埚中，镍镁中间合金放入二次加料装置中；先抽真空至0.1～10Pa，然后烘炉、洗炉，充入惰性气体至0.03～0.07MPa，调节功率开始熔炼，控制熔体温度为1773±100K并保持2～20分钟，精炼2～10分钟，再充入惰性气体至0.03～0.07MPa，接着停功率并启动二次加料装置添加镍镁中间合金，再升功率并保持该熔体温度约1～10分钟；
(4)熔体快淬：将熔体温度保持在1773±100K，浇注并经水冷铜辊快速冷却(线速度为1～20m·s-1)，凝固速度为5～6×10-6K·s-1(开尔文每秒)，制备得到0.1～0.3mm的合金薄片；
(5)热处理：为防止或减少Mg的二次挥发，快淬合金薄片在密闭体系中进行1173～1273K保温4～12小时的热处理，密闭体系中的Mg蒸汽分压为100～5000Pa，热处理过程在惰性气氛中进行；热处理后采用水、油或气淬火处理进行快速冷却，得到热处理态合金薄片；
(6)气流高能破碎：采用经空压机压缩形成的5MPa高压气体氩气进行高能破碎制粉；
(7)旋振筛分：在惰性气氛氩气保护下，上述合金粉采用多层旋振筛进行磨筛和筛分；
(8)合批：根据需求，在惰性气氛氩气保护下，将不同粒度的合金粉进行组批；
(9)真空封装：将合批后的合金粉进行抽真空并定量封装。
在步骤(2)配料中，Ce、Pr、Nd选择以富铈稀土Mm为原料，Mm在市场上可直接购买该产品，其稀土含量为：La：30wt％，Ce：50wt％，Pr：5wt％，Nd：15wt％，La+Ce+Pr+Nd的总重量＞99wt％；Mg以镍镁中间合金作为原料，在市场上可直接购买该产品，其元素含量为：Mg：20～30wt％，Ni+Mg的总重量＞99wt％。
上述制备方法，熔炼阶段采用镍镁中间合金结合二次加料来添加Mg，大大减少熔炼时Mg元素的挥发并有效控制Mg的挥发量；再通过配料时Mg过盈量的计算，可保证铸态及快淬态合金块或合金薄片中Mg含量接近设计值，确保合金成分尤其是Mg元素控制的工艺稳定性。热处理阶段，为了抑制Mg的二次挥发，采用相对密闭的装料空间并保持空间内一定的Mg蒸汽分压。热处理后采用水、油或气淬火处理进行快速冷却，尽量缩短热处理温度降至573～773K所需的时间，抑制或尽量减少第二相的生成，以期获得基本单相结构合金，进而保证含微量Mg低Co合金的循环寿命。
本发明的优点是：
本发明的储氢合金，由于组成和结构可使合金具有高容量和长寿命；同时，合金组成中价格昂贵的Co含量低，具有低成本优势；另外，合金中不含或含有少量除Ml、Ni、Co、Mn、Al外的其它元素，再循环利用性能好。该储氢合金中Co含量不超过7wt％，而作为镍氢二次电池负极活性材料使用时，其活化性能、放电容量、高倍率放电性能和循环寿命均达到或超过目前相对高Co含量合金的水平。采用本发明的方法所制备的储氢合金具有单一相组成，或含不超过2wt％的析出相，析出相为Al-Mn-Ni-Co相和/或RE-Mg-Ni相，所述Al-Mn-Ni-Co相包括AlMn(Ni，Co)2相，所述RE-Mg-Ni相为PuNi3、CeNi3、Ce2Ni7、Gd2Co7、Pr5Co19和Ce5Co19型中的一种或几种。
附图说明
图1为本发明实施例2、比较例3和比较例4的局部XRD图谱(X射线衍射分析图谱)，图1中，横坐标为2θ(°)，纵坐标为强度(总量)；
图2为本发明实施例2、比较例3～5的相组成情况的场发射扫描电子显微镜照片；
图3为本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面详细说明本发明的实施例，但本发明并不局限于此，在不改变本发明权利要求的范围内适当进行调整，同样能够实施本发明。
本发明的储氢合金的制备方法如图3所示，它包括以下步骤：1原料预处理，2配料，3真空感应熔炼+二次加料，4熔体快淬，5密闭体系热处理，6气流高能破碎，7旋振筛分，8合批，9真空封装。
实施例中的“％”均为“wt％”。
实施例1
按照所设计成分La0.62Ce0.27Pr0.03Nd0.08(Ni0.81Co0.06Mn0.07Al0.06)5.20Mg0.05，配制La(纯度＞99.5％)、Mm(La：30％，Ce：50％，Pr：5％，Nd：15％；La+Ce+Pr+Nd＞99％)、镍镁中间合金(Mg：20～30％，Ni+Mg＞99％)、Ni(纯度＞99.5％)、Co(纯度＞99.5％)、Mn(纯度＞99.5％)、Al(纯度＞99.5％)共计5kg，其中Mg含量设计过量50％。将原料金属由下至上按Al、Mn、Ni、Co、La、Mm的顺序放入Al2O3坩埚中，镍镁中间合金放入二次加料装置中。先抽真空至5Pa，然后烘炉、洗炉，充氩气至0.05MPa，逐步调节功率4kw、6kw、8kw、10kw各熔炼5分钟，控制熔体温度为1773±100K，再精炼2分钟；充氩气至0.05MPa，停功率并启动二次加料装置加入镍镁中间合金，再调节功率至8kw并保持该熔体温度范围2分钟，熔体浇注并经水冷铜辊(线速度为5m·s-1)快速冷却，凝固速度为5～6×10-6K·s-1，得到厚度为0.1～0.3mm的合金薄片。为防止Mg的二次挥发，快淬态合金在Mg蒸汽分压为2000Pa的密闭体系中进行1253K保温8小时热处理，然后进行气冷淬火迅速冷却至673K，得到热处理态合金。再采用经空压机压缩形成的5MPa高压气体氩气进行高能破碎制粉；在惰性气氛氩气保护下，采用多层旋振筛进行磨筛和筛分；在惰性气氛氩气保护下，过150目筛，得到合金粉末。
比较例1
设计成分La0.62Ce0.27Pr0.03Nd0.08(Ni0.81Co0.06Mn0.07Al0.06)5.20，除设计成分不同于实施例1之外，其它同实施例1。
比较例2
设计成分La0.62Ce0.27Pr0.03Nd0.08(Ni0.78Co0.09Mn0.07Al0.06)5.20，除设计成分不同于实施例1之外，其它同实施例1。
利用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定实施例及比较例合金中各组成元素含量，含微量Mg实施例合金的实测成分尤其是Mg含量接近设计值，如表1所示。
表1
| La | Ce | Pr | Nd | Mg | Ni | Co | Mn | Al | B/A | |
| 设计值 | 19.94 | 8.66 | 0.93 | 2.57 | 0.28 | 56.92 | 4.01 | 4.79 | 1.90 | 5.20 |
| 实施例1 | 19.98 | 8.64 | 0.93 | 2.57 | 0.28 | 57.02 | 3.88 | 4.80 | 1.90 | 5.20 |
| 比较例1 | 19.88 | 8.72 | 0.97 | 2.66 | / | 57.00 | 4.04 | 4.79 | 1.94 | 5.20 |
| 比较例2 | 19.91 | 8.70 | 0.94 | 2.62 | / | 54.95 | 6.17 | 4.80 | 1.91 | 5.21 |
电化学性能测试在夹片式开口电池中进行。首先准确称取0.2g储氢合金粉和0.8g羰基镍粉，均匀混合，冷压成电极片并与镍带点焊在一起，作为待测合金电极。辅助电极为烧结式氢氧化亚镍电极，电解液为6mol·L-1KOH水溶液，测试环境温度保持在298K±0.5K。测试仪器为广州擎天二次电池测试仪。采用60mA·g-1恒流充电450min，静置5min，然后60mA·g-1恒流放电，截止电位为1.0V，静置5min，依次循环；得到合金的最大放电容量(Cmax，mAh·g-1)和活化次数(Na，次)。采用300mA·g-1恒流充电80min，静置5min，然后用300mA·g-1恒流放电，截止电位为1.0V，静置5min，依次循环；得到合金的1C放电容量(C1C，mAh·g-1)，并用容量保持率为80％时所对应的循环次数来表征合金的循环寿命(N，次)。相应电化学性能数据见表2。
表2
对比发现，含微量Mg的实施例1(Co为4wt％)循环寿命为550周期，远高于不含Mg的对比例1的循环寿命250周期，并已超过了目前市场上Co为6wt％的定型产品对比例2的循环寿命400周期。这表明添加微量Mg可在保证放电容量基本不变的前提下，明显改善AB5型低Co合金的循环寿命。
实施例2
设计成分La0.62Ce0.27Pr0.03Nd0.08(Ni0.81Co0.06Mn0.07Al0.06)5.20Mg0.03，热处理1223K保温8小时，除此以外，其它同实施例1。
比较例3
除热处理1123K保温8小时的工艺不同于实施例2之外，其它同实施例2。
比较例4
除热处理后随炉缓慢冷却至室温的工艺不同于实施例2之外，其它同实施例2。
比较例5
除热处理1323K保温8小时的工艺不同于实施例2之外，其它同实施例2。
利用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定实施例及比较例合金中各组成元素含量，合金的实测成分尤其是Mg含量接近设计值，如表3所示。
表3
| La | Ce | Pr | Nd | Mg | Ni | Co | Mn | Al | B/A | |
| 设计值 | 19.96 | 8.67 | 0.94 | 2.57 | 0.17 | 56.98 | 4.02 | 4.79 | 1.90 | 5.20 |
| 实施例2 | 20.00 | 8.69 | 0.91 | 2.54 | 0.17 | 57.03 | 3.94 | 4.82 | 1.90 | 5.20 |
| 比较例3 | 19.90 | 8.58 | 0.93 | 2.65 | 0.17 | 57.17 | 3.90 | 4.83 | 1.87 | 5.22 |
| 比较例4 | 20.07 | 8.66 | 0.95 | 2.57 | 0.16 | 56.93 | 3.96 | 4.78 | 1.92 | 5.21 |
| 比较例5 | 20.02 | 8.60 | 0.97 | 2.66 | 0.15 | 57.04 | 3.92 | 4.74 | 1.90 | 5.20 |
采用X射线衍射法(XRD)来表征合金的相组成，并计算晶胞参数。衍射数据在德国布鲁克D8 advance衍射仪上采集；采用CuKα射线，功率为40kV×30mA；以阶梯扫描方式采样，步长0.02°，每步停留时间为5～8s，2θ角范围为18°～78°。采用Jade5.0软件对该系列合金的晶胞参数进行计算，如表4所示；图1为实施例2、比较例3和比较例4的局部XRD图谱。
表4
在日本日立公司的S-4800型场发射扫描电子显微镜(FESEM)上进行合金的显微组织和相分布观察，并通过(EDS)确定合金中各组成相的化学成分。由于厚度0.1～0.3mm的薄片状快淬合金样品极脆，不能采用加压热镶；用环氧树脂加固化剂进行冷镶时，需要专门的夹持工具且耗时较长。本发明专利将3～4mm厚的铜板锯成15×15mm的小块，经砂纸整平，在两块小铜片的一侧分别涂上一层502胶水，将适当大小的样品夹于两铜片之间，放置几分钟后即可进行打磨、抛光；经金相抛光后直接进行观察。图2为实施例2、比较例3～5的相组成情况。
相应电化学性能数据见表5。
表5
对比发现，采用1223K保温8小时热处理并进行气冷淬火的实施例2循环寿命长达600周期，这是由于该合金具有单一CaCu5型结构，如图1和图2(a)所示，且具有大的晶胞c/a轴比0.8111，合金的抗粉化能力强。采用1123K保温8小时热处理并进行气冷淬火的比较例3循环寿命仅为300周期，这是因为该热处理条件下合金中析出了3.6wt％的沿晶界分布的AlMn(Ni，Co)2相，如图1和图2(b)所示；该第二相的存在不仅削弱了晶界的结合强度，同时还含有1.5wt％的Mg，这使Mg原子对基体相结构参数尤其是c/a轴比的调节效果减弱，相应晶胞c/a轴比减小到0.8086，合金的抗粉化能力明显减弱。采用1223K保温8小时热处理并进行随炉缓慢冷却的比较例4循环寿命为400周期，循环寿命介于实施例2和比较例3之间；这是因为该热处理条件下合金中析出了2.3wt％的沿晶界分布的AlMn(Ni，Co)2相，如图1和图2(c)所示；第二相含量2.3wt％和c/a轴比0.8092均介于实施例2和比较例3之间。采用1323K保温8小时热处理并进行气冷淬火的比较例5循环寿命为450周期，该热处理条件下合金中析出了3.0wt％的沿晶界分布的Ce2Ni7或Gd2Co7型RE-Mg-Ni第二相，如图1和图2(d)所示；该第二相的存在也使合金的循环寿命有所降低，但Ce2Ni7或Gd2Co7型第二相对循环寿命的不利影响要明显小于AlMn(Ni，Co)2相第二相。上述对比表明，通过添加微量Mg来改善AB5型低Co合金的循环寿命，须与适当的热处理及冷却方式相结合，才能达到良好的改善效果。
实施例3
设计成分La0.62Ce0.27Pr0.03Nd0.08(Ni0.82Co0.03Mn0.07Al0.06Cu0.02)5.20Mg0.04，除设计成分不同于实施例1之外，其它同实施例1。
实施例4
设计成分La0.62Ce0.27Pr0.03Nd0.08(Ni0.82Co0.03Mn0.07Al0.06Fe0.02)5.20Mg0.04，除设计成分不同于实施例1之外，其它同实施例1。
实施例5
设计成分La0.62Ce0.27Pr0.03Nd0.08(Ni0.82Co0.03Mn0.07Al0.06Sn0.02)5.20Mg0.04，除设计成分不同于实施例1之外，其它同实施例1。
比较例6
设计成分La0.62Ce0.27Pr0.03Nd0.08(Ni0.75Co0.12Mn0.07Al0.06)5.20，除设计成分不同于实施例1之外，其它同实施例1。
相应电化学性能数据见表6。
表6
对比发现，实施例3～5在添加微量Mg的基础上，合金B侧采用廉价金属Cu、Fe、Sn对Ni进行部分替代，循环寿命达到500～550周期；达到或超过了具有高Co含量(8wt％)的比较例6的循环寿命水平。在保持合金高性能的同时，使合金中价格昂贵Co的含量降低至2wt％，较大幅度地降低原材料成本。
实施例6
设计成分La0.81Gd0.12Ca0.05Zr0.02(Ni0.82Co0.02Mn0.10Al0.04Si0.02)5.40Mg0.08，除设计成分不同于实施例1之外，其它同实施例1。
实施例7
设计成分La0.81Gd0.12Ca0.05Zr0.02(Ni0.82Co0.02Mn0.10Al0.04B0.02)5.40Mg0.08，除设计成分不同于实施例1之外，其它同实施例1。
实施例8
设计成分La0.81Gd0.12Ca0.05Zr0.02(Ni0.82Co0.02Mn0.10Al0.04V0.02)5.40Mg0.08，除设计成分不同于实施例1之外，其它同实施例1。
实施例9
设计成分La0.81Gd0.12Ca0.05Zr0.02(Ni0.82Co0.02Mn0.10Al0.04W0.02)5.40Mg0.08，除设计成分不同于实施例1之外，其它同实施例1。
比较例7
设计成分La0.81Gd0.12Ca0.05Zr0.02(Ni0.77Co0.09Mn0.10Al0.04)5.40，除设计成分不同于实施例1之外，其它同实施例1。
相应电化学性能数据见表7。
表7
对比发现，实施例6～9在添加微量Mg的基础上，合金B侧分别采用Si、B、V和W对Ni元素进行部分替代，循环寿命达到420～450周期；达到或超过了具有高Co含量(6wt％)的比较例7的循环寿命水平。在保持合金高性能的同时，使合金中价格昂贵Co的含量降低至1.3wt％，较大幅度地降低原材料成本。
Claims (4)
1.低成本高性能稀土系AB5型储氢合金，其特征在于：它以下列式表示：
Ml(Ni1-x-y-wCoxMnyAlzMw)mMgn
式中，x、y、z、w、m、n表示摩尔比，其数值范围分别为：0＜x≤0.1、0＜y≤0.2、0＜z≤0.2、0≤w≤0.06、4.8≤m≤5.5、0＜n≤0.1；Ml是由La和选自Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Y、Ca、Ti、Zr元素中的至少1种组成，其中La含量在Ml中占到40～80wt％，相应La在合金中含量占10～20wt％；M是Cu、Fe、Si、Ge、Sn、Cr、Zn、B、V、W、Mo、Ta和Nb元素中的至少1种。
2.根据权利要求1所述的低成本高性能稀土系AB5型储氢合金，其特征在于：所述的储氢合金具有单一相组成，或含不超过2wt％的析出相，析出相为Al-Mn-Ni-Co和/或RE-Mg-Ni相，所述Al-Mn-Ni-Co相包括AlMn(Ni，Co)2相，所述RE-Mg-Ni相为PuNi3、CeNi3、Ce2Ni7、Gd2Co7、Pr5Co19、Ce5Co19型中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的低成本高性能稀土系AB5型储氢合金，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)原料预处理：抛光去除稀土金属的表面氧化物，烘干镍和钴原料金属中的水分；
(2)配料：按储氢合金通式所示的合金设计成分称取相应的金属原料进行配料，其中，Ce、Pr、Nd以富铈稀土Mm为原料，Mg以镍镁中间合金作为原料，其余的成分均以相应的金属为原料；
(3)真空感应熔炼并二次加料：将原料金属由下至上按Al、Mn、Ni、Co、M、La，以及选自Mm、Sm、Gd、Dy、Y、Ca、Ti和Zr组中的至少1种金属的顺序放入Al2O3坩埚中，镍镁中间合金放入二次加料装置中；先抽真空至0.1～10Pa，然后烘炉、洗炉，充入惰性气体至0.03～0.07MPa，调节功率开始熔炼，控制熔体温度为1773±100K并保持2～20分钟，精炼2～10分钟，再充入惰性气体至0.03～0.07MPa，接着停功率并启动二次加料装置添加镍镁中间合金，再升功率并保持该熔体温度1～10分钟；
(4)熔体快淬：将熔体温度保持在1773±100K，浇注并经水冷铜辊快速冷却，线速度为1～20m·s-1，凝固速度为5～6×10-6K·s-1，制备得到0.1～0.3mm的合金薄片；
(5)热处理：为防止或减少Mg的二次挥发，快淬合金薄片在密闭体系中进行1173～1273K保温4～12小时的热处理，密闭体系中的Mg蒸汽分压为100～5000Pa，热处理过程在惰性气氛中进行；热处理后采用水、油或气淬火处理进行快速冷却，得到热处理态合金薄片；
(6)气流高能破碎：采用经空压机压缩形成的5MPa高压气体氩气进行高能破碎制粉；
(7)旋振筛分：在惰性气氛氩气保护下，上述合金粉采用多层旋振筛进行磨筛和筛分；
(8)合批：根据需求，在惰性气氛氩气保护下，将不同粒度的合金粉进行组批；
(9)真空封装：将合批后的合金粉进行抽真空并定量封装。
4.根据权利要求3所述的低成本高性能稀土系AB5型储氢合金，其特征在于：在步骤(2)配料中，Ce、Pr、Nd选择以富铈稀土Mm为原料，其稀土含量为：La：30wt％，Ce：50wt％，Pr：5wt％，Nd：15wt％，La+Ce+Pr+Nd的总重量＞99wt％；Mg以镍镁中间合金作为原料，其元素含量为：Mg：20～30wt％，Ni+Mg的总重量＞99wt％。
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