JP2002030374A - 水素吸蔵合金およびその製造方法 - Google Patents
水素吸蔵合金およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素吸蔵量の多いＴｉ−Ｃｒ−α系水素吸蔵
合金を提供する。 【解決手段】 主成分組成が、 Ｔｉ１００−ｘ−ｙＣｒｘαｙ で表わされ、 ５０≦ｘ（モル％）≦６２．５ ０≦ｙ（モル％）≦１０．０ αはＡｌ，Ｍｎ，Ｖ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちか
ら選ばれる１種または２種以上、 酸素当量＝酸素濃度（質量％）＋窒素濃度（質量％）×
２．９７＋炭素濃度（質量％）×１．１３ で算出される酸素当量が０．４５質量％以下、で且つ、
体心立方（ｂｃｃ）型の結晶構造を持つ水素吸蔵量の大
なる水素吸蔵合金を真空または不活性ガス中レビテーシ
ョン溶解部２とガスアトマイズ部３を組み合わせた粉末
製造法により製造する。
合金を提供する。 【解決手段】 主成分組成が、 Ｔｉ１００−ｘ−ｙＣｒｘαｙ で表わされ、 ５０≦ｘ（モル％）≦６２．５ ０≦ｙ（モル％）≦１０．０ αはＡｌ，Ｍｎ，Ｖ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちか
ら選ばれる１種または２種以上、 酸素当量＝酸素濃度（質量％）＋窒素濃度（質量％）×
２．９７＋炭素濃度（質量％）×１．１３ で算出される酸素当量が０．４５質量％以下、で且つ、
体心立方（ｂｃｃ）型の結晶構造を持つ水素吸蔵量の大
なる水素吸蔵合金を真空または不活性ガス中レビテーシ
ョン溶解部２とガスアトマイズ部３を組み合わせた粉末
製造法により製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵特性に優
れ、水素を貯える水素ボンベや燃料電池の電極などとし
て使用される水素吸蔵合金およびその製造方法に関する
ものである。
れ、水素を貯える水素ボンベや燃料電池の電極などとし
て使用される水素吸蔵合金およびその製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、水素吸蔵合金は水素の貯蔵体とし
て注目されており、大きな水素吸蔵量をもつ水素吸蔵合
金の開発が進められている。
て注目されており、大きな水素吸蔵量をもつ水素吸蔵合
金の開発が進められている。
【０００３】そして、この水素吸蔵合金については、そ
の特性・性能が組成および結晶構造さらには製造方法に
大きく依存することから、新しい水素吸蔵合金の開発に
際しこれらの諸点を考慮して多面的な検討がなされてい
る。
の特性・性能が組成および結晶構造さらには製造方法に
大きく依存することから、新しい水素吸蔵合金の開発に
際しこれらの諸点を考慮して多面的な検討がなされてい
る。
【０００４】この種の水素吸蔵合金には種々の成分系の
ものが知られており、例えば、Ｔｉ−Ｃｒ−α系（αは
Ａｌ，Ｍｎ，Ｖ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちから選
ばれる１種または２種以上）のものも知られているが、
この水素吸蔵合金において、１３００℃以上の高い温度
から急冷したとしてもＬａｖｅｓ相Ｃ１４型の六方晶
（ｈｃｐ）が混在し、体心立方（ｂｃｃ）型の結晶構造
とはならず、水素吸蔵量も少ないという問題点があっ
た。
ものが知られており、例えば、Ｔｉ−Ｃｒ−α系（αは
Ａｌ，Ｍｎ，Ｖ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちから選
ばれる１種または２種以上）のものも知られているが、
この水素吸蔵合金において、１３００℃以上の高い温度
から急冷したとしてもＬａｖｅｓ相Ｃ１４型の六方晶
（ｈｃｐ）が混在し、体心立方（ｂｃｃ）型の結晶構造
とはならず、水素吸蔵量も少ないという問題点があっ
た。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、このような従来の問題点に鑑
みてなされたものであって、Ｔｉ−Ｃｒ−α系の水素吸
蔵合金において、１３００℃以上の高い温度から急冷し
たときに体心立方（ｂｃｃ）型の結晶構造を得ることが
でき、しかもより大きな水素吸蔵量を得ることができる
水素吸蔵合金を量産性に優れたプロセスで提供できるよ
うにすることを目的としている。
みてなされたものであって、Ｔｉ−Ｃｒ−α系の水素吸
蔵合金において、１３００℃以上の高い温度から急冷し
たときに体心立方（ｂｃｃ）型の結晶構造を得ることが
でき、しかもより大きな水素吸蔵量を得ることができる
水素吸蔵合金を量産性に優れたプロセスで提供できるよ
うにすることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、Ｔｉ−Ｃｒ
−α系の水素吸蔵合金において、１３００℃以上の高い
温度から急冷したとしてもＬａｖｅｓ相Ｃ１４型の六方
晶（ｈｃｐ）が混在し、体心立方（ｂｃｃ）型の結晶構
造とならず、水素吸蔵量も少ないものとなる原因につい
て鋭意実験・研究を進めた結果、高酸素濃度の場合に、
１３００℃以上の高い温度から急冷したとしてもＬａｖ
ｅｓ相Ｃ１４型の六方晶（ｈｃｐ）が混在し、体心立方
（ｂｃｃ）型の結晶構造とならず、水素吸蔵量も少ない
ものとなり、酸素含有量を少なくした低酸素濃度組成の
場合には高温からの急冷後に体心立方（ｂｃｃ）型の結
晶構造となり、しかもより大きな水素吸蔵量を得ること
ができることを確かめた。
−α系の水素吸蔵合金において、１３００℃以上の高い
温度から急冷したとしてもＬａｖｅｓ相Ｃ１４型の六方
晶（ｈｃｐ）が混在し、体心立方（ｂｃｃ）型の結晶構
造とならず、水素吸蔵量も少ないものとなる原因につい
て鋭意実験・研究を進めた結果、高酸素濃度の場合に、
１３００℃以上の高い温度から急冷したとしてもＬａｖ
ｅｓ相Ｃ１４型の六方晶（ｈｃｐ）が混在し、体心立方
（ｂｃｃ）型の結晶構造とならず、水素吸蔵量も少ない
ものとなり、酸素含有量を少なくした低酸素濃度組成の
場合には高温からの急冷後に体心立方（ｂｃｃ）型の結
晶構造となり、しかもより大きな水素吸蔵量を得ること
ができることを確かめた。
【０００７】すなわち、本発明に係る水素吸蔵合金は、
請求項１に記載しているように、主成分組成が、 Ｔｉ１００−ｘ−ｙＣｒｘαｙ で表わされ、 ５０≦×（モル％）≦６２．５ ０≦ｙ（モル％）≦１０．０ αはＡｌ，Ｍｎ，Ｖ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちか
ら選ばれる１種または２種以上、 酸素当量＝酸素濃度（質量％）＋窒素濃度（質量％）×
２．９７＋炭素濃度（質量％）×１．１３ で算出される酸素当量が０．４５質量％以下、で且つ体
心立方（ｂｃｃ）型の結晶構造を持つものとしたことを
特徴としている。
請求項１に記載しているように、主成分組成が、 Ｔｉ１００−ｘ−ｙＣｒｘαｙ で表わされ、 ５０≦×（モル％）≦６２．５ ０≦ｙ（モル％）≦１０．０ αはＡｌ，Ｍｎ，Ｖ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちか
ら選ばれる１種または２種以上、 酸素当量＝酸素濃度（質量％）＋窒素濃度（質量％）×
２．９７＋炭素濃度（質量％）×１．１３ で算出される酸素当量が０．４５質量％以下、で且つ体
心立方（ｂｃｃ）型の結晶構造を持つものとしたことを
特徴としている。
【０００８】また、本発明に係る水素吸蔵合金の製造方
法は、請求項２に記載しているように、請求項１に記載
の水素吸蔵合金を製造するに際し、低酸素当量と急冷凝
固を実現するために真空または不活性ガス中レビテーシ
ョン溶解とガス噴霧を組み合わせた粉末製造法とするよ
うにしたことを特徴としている。
法は、請求項２に記載しているように、請求項１に記載
の水素吸蔵合金を製造するに際し、低酸素当量と急冷凝
固を実現するために真空または不活性ガス中レビテーシ
ョン溶解とガス噴霧を組み合わせた粉末製造法とするよ
うにしたことを特徴としている。
【０００９】そして、本発明に係る水素吸蔵合金の製造
方法においては、請求項３に記載しているように、真空
または不活性ガス中レビテーション溶解による溶解温度
を１３００℃以上とするようになすことが場合によって
はより望ましい。
方法においては、請求項３に記載しているように、真空
または不活性ガス中レビテーション溶解による溶解温度
を１３００℃以上とするようになすことが場合によって
はより望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明が適用される水素吸蔵合金
は、その主成分組成が、Ｔｉ１００−ｘ−ｙＣｒｘαｙ
で表わされ、５０≦ｘ（モル％）≦６２．５、０≦ｙ
（モル％）≦１０．０の範囲であって、αはＡｌ，Ｍ
ｎ，Ｖ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちから選ばれる１
種または２種以上からなるものである。
は、その主成分組成が、Ｔｉ１００−ｘ−ｙＣｒｘαｙ
で表わされ、５０≦ｘ（モル％）≦６２．５、０≦ｙ
（モル％）≦１０．０の範囲であって、αはＡｌ，Ｍ
ｎ，Ｖ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちから選ばれる１
種または２種以上からなるものである。
【００１１】このうち、ＣｒはＴｉ−Ｃｒ−α系の水素
吸蔵合金において、水素平衡圧を上昇させ、純金属Ｔｉ
より、常温・大気圧付近で水素を吸蔵し易くするのに有
効な元素であるが、このＣｒ含有量が５０モル％よりも
少ないと水素吸蔵量が２．０質量％より少なくなるので
好ましくなく、また、６２．５モル％よりも多いとき
も、同様に、水素吸蔵量が２．０質量％より少なくなる
ので好ましくないことから、Ｃｒ含有量は５０〜６２．
５モル％の範囲としている。
吸蔵合金において、水素平衡圧を上昇させ、純金属Ｔｉ
より、常温・大気圧付近で水素を吸蔵し易くするのに有
効な元素であるが、このＣｒ含有量が５０モル％よりも
少ないと水素吸蔵量が２．０質量％より少なくなるので
好ましくなく、また、６２．５モル％よりも多いとき
も、同様に、水素吸蔵量が２．０質量％より少なくなる
ので好ましくないことから、Ｃｒ含有量は５０〜６２．
５モル％の範囲としている。
【００１２】また、αはＡｌ，Ｍｎ，Ｖ，Ｍｏ，Ｆｅ，
Ｃｏ，Ｎｉのうちから選ばれる１種または２種以上の金
属元素からなるものであり、これらの金属元素はＴｉ−
Ｃｒ−α系の水素吸蔵合金において、少量添加（１０．
０モル％以下）の場合は体心立方（ｂｃｃ）相を安定化
させ、水素吸蔵量を増加させるのに有効な元素である
が、このα元素の含有量が１０．０モル％を超えると水
素吸蔵量が減少するので好ましくないことから、α元素
の含有量は０〜１０．０モル％の範囲としている。
Ｃｏ，Ｎｉのうちから選ばれる１種または２種以上の金
属元素からなるものであり、これらの金属元素はＴｉ−
Ｃｒ−α系の水素吸蔵合金において、少量添加（１０．
０モル％以下）の場合は体心立方（ｂｃｃ）相を安定化
させ、水素吸蔵量を増加させるのに有効な元素である
が、このα元素の含有量が１０．０モル％を超えると水
素吸蔵量が減少するので好ましくないことから、α元素
の含有量は０〜１０．０モル％の範囲としている。
【００１３】さらに、ＴｉはＴｉ−Ｃｒ−α系の水素吸
蔵合金において、体心立方（ｂｃｃ）結晶構造を形成
し、大きな水素吸蔵量を得るのに有効な元素であるの
で、実質的に残部としている。
蔵合金において、体心立方（ｂｃｃ）結晶構造を形成
し、大きな水素吸蔵量を得るのに有効な元素であるの
で、実質的に残部としている。
【００１４】さらに、本発明による水素吸蔵合金におい
ては、 酸素当量（質量％）＝酸素濃度（質量％）＋窒素濃度
（質量％）×２．９７＋炭素濃度（質量％）×１．１３ で算出される酸素当量が０．４５質量％以下で且つ体心
立方（ｂｃｃ）型の結晶構造をもつものとしているが、
この場合に、酸素当量が０．４５質量％よりも多いと１
３００℃以上の高い温度から急冷してもＬａｖｅｓ相Ｃ
１４型六方晶（ｈｃｐ）が混在しかつ体心立方（ｂｃ
ｃ）型の結晶構造とはならず水素吸蔵量が少ないものと
なるため、酸素当量を０．４５質量％以下とし１３００
℃以上の高い温度から急冷した後に体心立方（ｂｃｃ）
型の結晶構造となるようにして大きな水素吸蔵量を得る
ことができるようにしている。
ては、 酸素当量（質量％）＝酸素濃度（質量％）＋窒素濃度
（質量％）×２．９７＋炭素濃度（質量％）×１．１３ で算出される酸素当量が０．４５質量％以下で且つ体心
立方（ｂｃｃ）型の結晶構造をもつものとしているが、
この場合に、酸素当量が０．４５質量％よりも多いと１
３００℃以上の高い温度から急冷してもＬａｖｅｓ相Ｃ
１４型六方晶（ｈｃｐ）が混在しかつ体心立方（ｂｃ
ｃ）型の結晶構造とはならず水素吸蔵量が少ないものと
なるため、酸素当量を０．４５質量％以下とし１３００
℃以上の高い温度から急冷した後に体心立方（ｂｃｃ）
型の結晶構造となるようにして大きな水素吸蔵量を得る
ことができるようにしている。
【００１５】本発明に係る水素吸蔵合金の製造方法にお
いては上記低酸素濃度組成で且つ体心立方（ｂｃｃ）型
の結晶構造をもつ水素吸蔵合金を製造するに際し、低酸
素当量と急冷凝固を実現するために真空または不活性ガ
ス中レビテーション溶解とガス噴霧を組み合わせた粉末
製造法とするようにしている。
いては上記低酸素濃度組成で且つ体心立方（ｂｃｃ）型
の結晶構造をもつ水素吸蔵合金を製造するに際し、低酸
素当量と急冷凝固を実現するために真空または不活性ガ
ス中レビテーション溶解とガス噴霧を組み合わせた粉末
製造法とするようにしている。
【００１６】一般に耐火物るつぼを用いた溶解法では、
るつぼ成分から酸素，窒素，炭素等の不純物が混入する
ことによって溶解金属中の酸素当量を上げることにな
る。
るつぼ成分から酸素，窒素，炭素等の不純物が混入する
ことによって溶解金属中の酸素当量を上げることにな
る。
【００１７】これに対し、水冷銅るつぼとこの水冷銅る
つぼの囲りに配設した高周波誘導加熱用コイルを備えた
レビテーション（浮遊）溶解炉を用いると、水冷銅るつ
ぼ内で溶解した金属は高周波誘導加熱による磁気誘導作
用によって浮遊溶解状態（非接触溶解状態）が得られる
こととなるので、るつぼからの不純物の混入がなくなる
と共に真空または不活性ガス中でのレビテーション溶解
とすることによって汚染を伴わない溶解が可能となり、
溶解金属中の酸素当量をかなり低減したものとすること
が可能となる。他方、インゴットを得たのち真空熱処理
して急冷する手法も考えられるが、量産に適さないもの
となりやすい。
つぼの囲りに配設した高周波誘導加熱用コイルを備えた
レビテーション（浮遊）溶解炉を用いると、水冷銅るつ
ぼ内で溶解した金属は高周波誘導加熱による磁気誘導作
用によって浮遊溶解状態（非接触溶解状態）が得られる
こととなるので、るつぼからの不純物の混入がなくなる
と共に真空または不活性ガス中でのレビテーション溶解
とすることによって汚染を伴わない溶解が可能となり、
溶解金属中の酸素当量をかなり低減したものとすること
が可能となる。他方、インゴットを得たのち真空熱処理
して急冷する手法も考えられるが、量産に適さないもの
となりやすい。
【００１８】そこで、本発明においては、低酸素当量と
急冷凝固を実現するために真空または不活性ガス中レビ
テーション溶解とガス噴霧を組み合わせた手法を採用す
ることとした。
急冷凝固を実現するために真空または不活性ガス中レビ
テーション溶解とガス噴霧を組み合わせた手法を採用す
ることとした。
【００１９】そして、好ましくは真空または不活性ガス
中レビテーション溶解による溶解温度を１３００℃以上
となるようにした。
中レビテーション溶解による溶解温度を１３００℃以上
となるようにした。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
るが、本発明は以下の実施例のみに限定されないことは
いうまでもない。
るが、本発明は以下の実施例のみに限定されないことは
いうまでもない。
【００２１】図１は、本発明の実施例および比較例にお
いて使用したレビテーション溶解・ガスアトマイズ装置
を示すものであって、このレビテーション溶解・ガスア
ストマイズ装置１はその上部にレビテーション溶解部２
をそなえていると共に下部にガスアトマイズ部３をそな
えている。
いて使用したレビテーション溶解・ガスアトマイズ装置
を示すものであって、このレビテーション溶解・ガスア
ストマイズ装置１はその上部にレビテーション溶解部２
をそなえていると共に下部にガスアトマイズ部３をそな
えている。
【００２２】このうち、上部のレビテーション溶解部２
には溶解槽４をそなえ、この溶解槽４の内部は真空状態
（減圧状態を当然含む）に設定できると共に不活性ガス
雰囲気にも設定できるものとなっており、水冷銅るつぼ
５と、この水冷銅るつぼ５の囲りに配設した高周波誘導
加熱用コイル６をそなえ、水冷銅るつぼ５の内部に目的
とする水素吸蔵合金の組成となるように装入した水素吸
蔵合金（原料）７は、高周波誘導加熱用コイル６による
磁気的作用によって浮遊溶解状態（非接触溶解状態）と
なり、るつぼおよび雰囲気からの汚染を伴わない溶解を
可能とするものである。また、水冷銅るつぼ５の下部に
は溶湯ノズル５Ｎを備えたものになっている。
には溶解槽４をそなえ、この溶解槽４の内部は真空状態
（減圧状態を当然含む）に設定できると共に不活性ガス
雰囲気にも設定できるものとなっており、水冷銅るつぼ
５と、この水冷銅るつぼ５の囲りに配設した高周波誘導
加熱用コイル６をそなえ、水冷銅るつぼ５の内部に目的
とする水素吸蔵合金の組成となるように装入した水素吸
蔵合金（原料）７は、高周波誘導加熱用コイル６による
磁気的作用によって浮遊溶解状態（非接触溶解状態）と
なり、るつぼおよび雰囲気からの汚染を伴わない溶解を
可能とするものである。また、水冷銅るつぼ５の下部に
は溶湯ノズル５Ｎを備えたものになっている。
【００２３】さらに、下部のガスアトマイズ部３にはア
トマイズ槽８をそなえ、溶解槽４との境界部分にはガス
ノズル９Ｎをそなえている。
トマイズ槽８をそなえ、溶解槽４との境界部分にはガス
ノズル９Ｎをそなえている。
【００２４】さらにまた、アトマイズ槽８の下端部分に
は粉末貯槽１０をそなえていて水素吸蔵合金（粉末）７
が貯えられるものとなっている。
は粉末貯槽１０をそなえていて水素吸蔵合金（粉末）７
が貯えられるものとなっている。
【００２５】そこでまず、表１に示す本発明実施例およ
び表２に示す本発明比較例の成分組成となるように、Ｔ
ｉスポンジ，Ｃｒ金属，添加元素の金属原料を配合・装
入して、Ｔｉ−Ｃｒ−α系合金を図１に示したレビテー
ション溶解・ガスアトマイズ装置１の溶解槽４内の水冷
銅るつぼ５中で溶解した。
び表２に示す本発明比較例の成分組成となるように、Ｔ
ｉスポンジ，Ｃｒ金属，添加元素の金属原料を配合・装
入して、Ｔｉ−Ｃｒ−α系合金を図１に示したレビテー
ション溶解・ガスアトマイズ装置１の溶解槽４内の水冷
銅るつぼ５中で溶解した。
【００２６】Ｔｉ−Ｃｒ−α系合金（水素吸蔵合金）７
を水冷銅るつぼ５中で非接触溶解により溶製した後、水
冷銅るつぼ５の下部に設けた溶湯ノズル５Ｎから水素吸
蔵合金溶湯流７Ｓを流下させると共にこの水素吸蔵合金
溶湯流７Ｓに向けてガスノズル９Ｎよりアルゴンガスを
噴射した。このとき、アルゴンガスによる水素吸蔵合金
（溶湯）７への冷却速度は１０００Ｋ（７２７℃）／ｓ
ｅｃ以上となるようにした。
を水冷銅るつぼ５中で非接触溶解により溶製した後、水
冷銅るつぼ５の下部に設けた溶湯ノズル５Ｎから水素吸
蔵合金溶湯流７Ｓを流下させると共にこの水素吸蔵合金
溶湯流７Ｓに向けてガスノズル９Ｎよりアルゴンガスを
噴射した。このとき、アルゴンガスによる水素吸蔵合金
（溶湯）７への冷却速度は１０００Ｋ（７２７℃）／ｓ
ｅｃ以上となるようにした。
【００２７】このようなガスアトマイズにおいて、冷却
速度は１０００Ｋ（７２７℃）／ｓｅｃ以上の超急冷と
なるため、図２に示すＴｉ−Ｃｒ組成温度状態図におい
て、本発明が適用されるＴｉ−Ｃｒ−α系水素吸蔵合金
で約１３００℃以上の温度に存在する体心立方（ｂｃ
ｃ）結晶構造単相を損なわずに製造することができる。
速度は１０００Ｋ（７２７℃）／ｓｅｃ以上の超急冷と
なるため、図２に示すＴｉ−Ｃｒ組成温度状態図におい
て、本発明が適用されるＴｉ−Ｃｒ−α系水素吸蔵合金
で約１３００℃以上の温度に存在する体心立方（ｂｃ
ｃ）結晶構造単相を損なわずに製造することができる。
【００２８】そして、冷却速度が遅いか、あるいは、酸
素当量（酸度濃度）が高いとｈｃｐ（六方晶，Ｌａｖｅ
ｓ Ｃ１４型）構造が析出して混相となる。
素当量（酸度濃度）が高いとｈｃｐ（六方晶，Ｌａｖｅ
ｓ Ｃ１４型）構造が析出して混相となる。
【００２９】そして、このガスアトマイズによって製造
された水素吸蔵合金（粉末）７はアトマイズ槽８の下端
部分に設けた粉末貯槽１０に貯えられる。
された水素吸蔵合金（粉末）７はアトマイズ槽８の下端
部分に設けた粉末貯槽１０に貯えられる。
【００３０】このようにして得た本発明実施例および比
較例の水素吸蔵合金において、酸素濃度，窒素濃度，炭
素濃度，酸素当量，水素吸蔵量，体心立方（ｂｃｃ）構
造の存在率を調べたところ、同じく表１および表２に示
す結果であった。
較例の水素吸蔵合金において、酸素濃度，窒素濃度，炭
素濃度，酸素当量，水素吸蔵量，体心立方（ｂｃｃ）構
造の存在率を調べたところ、同じく表１および表２に示
す結果であった。
【００３１】このとき、酸素当量は前述の式で算出した
値を示し、水素吸蔵量は３０℃，４ＭＰａでの水素吸蔵
量で評価し、ｂｃｃ存在率は各組成のＬａｖｅｓ相Ｃ１
４型六方晶の（１１０）面のピーク強度ｉと純物質強度
１３８（ｃｐａ）との比、すなわち、 ｂｃｃの存在率（％）＝（１−ｉ／１３８）×１００ から求めた。
値を示し、水素吸蔵量は３０℃，４ＭＰａでの水素吸蔵
量で評価し、ｂｃｃ存在率は各組成のＬａｖｅｓ相Ｃ１
４型六方晶の（１１０）面のピーク強度ｉと純物質強度
１３８（ｃｐａ）との比、すなわち、 ｂｃｃの存在率（％）＝（１−ｉ／１３８）×１００ から求めた。
【００３２】そして、酸素当量と水素吸蔵量との関係を
部分的にプロットしたところ、図３に示す結果であっ
た。
部分的にプロットしたところ、図３に示す結果であっ
た。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】表１および表２ならびに図３に示すよう
に、酸素当量が０．４５質量％以下であると水素吸蔵量
をかなり多いものとすることが可能であり、また、結晶
構造はｂｃｃ（体心立方）単相が好ましく、ｈｃｐ（六
方晶，Ｌａｖｅｓ Ｃ１４）との混相になると水素吸蔵
量が減少し、水素平衡（プラトー）圧の上昇，水素平衡
（プラトー）域の傾斜化を生じることが認められた。そ
して、この要因としては、熱処理温度の不足、急冷速度
の不足、酸素濃度，窒素濃度，炭素濃度（すなわち、酸
素当量）の過大などが考えられた。
に、酸素当量が０．４５質量％以下であると水素吸蔵量
をかなり多いものとすることが可能であり、また、結晶
構造はｂｃｃ（体心立方）単相が好ましく、ｈｃｐ（六
方晶，Ｌａｖｅｓ Ｃ１４）との混相になると水素吸蔵
量が減少し、水素平衡（プラトー）圧の上昇，水素平衡
（プラトー）域の傾斜化を生じることが認められた。そ
して、この要因としては、熱処理温度の不足、急冷速度
の不足、酸素濃度，窒素濃度，炭素濃度（すなわち、酸
素当量）の過大などが考えられた。
【００３６】さらに詳細には、Ａｌ含有量を２．５モル
％とした実施例１〜４は酸素当量が０．４５質量％以下
であり、ほぼｂｃｃ型の結晶構造となっていて２．０質
量％を超える水素吸蔵量が得られている。それに対し、
同じくＡｌ含有量を２．５モル％とした比較例１〜４で
は、酸素当量が０．４５質量％を超え、ｂｃｃ相の存在
率もかなり低くなっていて、水素吸蔵量も１．２質量％
以下と低くなっている。
％とした実施例１〜４は酸素当量が０．４５質量％以下
であり、ほぼｂｃｃ型の結晶構造となっていて２．０質
量％を超える水素吸蔵量が得られている。それに対し、
同じくＡｌ含有量を２．５モル％とした比較例１〜４で
は、酸素当量が０．４５質量％を超え、ｂｃｃ相の存在
率もかなり低くなっていて、水素吸蔵量も１．２質量％
以下と低くなっている。
【００３７】実施例７、実施例１１はＣｒ量の上限の６
２．５モル％でのデータで２．０質量％を超える水素吸
蔵量が得られているが、比較例６ではＣｒ量が上限を超
え、６５モル％であるため、水素吸蔵量は２．０質量％
以下と低くなっている。
２．５モル％でのデータで２．０質量％を超える水素吸
蔵量が得られているが、比較例６ではＣｒ量が上限を超
え、６５モル％であるため、水素吸蔵量は２．０質量％
以下と低くなっている。
【００３８】また、実施例８〜１０はＡｌを１０モル％
以下の量で添加した場合であって水素吸蔵量は２．０質
量％を超える水素吸蔵量が得られているが、１０モル％
を超える比較例７では、水素吸蔵量は２．０質量％以下
と低くなっている。
以下の量で添加した場合であって水素吸蔵量は２．０質
量％を超える水素吸蔵量が得られているが、１０モル％
を超える比較例７では、水素吸蔵量は２．０質量％以下
と低くなっている。
【００３９】実施例１２〜１４はＶを１０モル％以下の
量で添加した場合であって水素吸蔵量は２．０質量％を
超える水素吸蔵量が得られているが、１０モル％を超え
る比較例８では、水素吸蔵量は２．０質量％以下と低く
なっている。
量で添加した場合であって水素吸蔵量は２．０質量％を
超える水素吸蔵量が得られているが、１０モル％を超え
る比較例８では、水素吸蔵量は２．０質量％以下と低く
なっている。
【００４０】実施例１５〜１７はＭｏを１０モル％以下
の量で添加した場合であって水素吸蔵量は２．０質量％
を超える水素吸蔵量が得られているが、１０モル％を超
える比較例９では、水素吸蔵量は２．０質量％以下と低
くなっている。
の量で添加した場合であって水素吸蔵量は２．０質量％
を超える水素吸蔵量が得られているが、１０モル％を超
える比較例９では、水素吸蔵量は２．０質量％以下と低
くなっている。
【００４１】実施例１８〜２０はＭｎを１０モル％以下
の量で添加した場合であって水素吸蔵量は２．０質量％
を超える水素吸蔵量が得られているが、１０モル％を超
える比較例１０では、水素吸蔵量は２．０質量％以下と
低くなっている。
の量で添加した場合であって水素吸蔵量は２．０質量％
を超える水素吸蔵量が得られているが、１０モル％を超
える比較例１０では、水素吸蔵量は２．０質量％以下と
低くなっている。
【００４２】実施例２１〜２３はＣｏを１０モル％以下
の量で添加した場合であって水素吸蔵量は２．０質量％
を超える水素吸蔵量が得られているが、１０モル％を超
える比較例１１では、水素吸蔵量は２．０質量％以下と
低くなっている。
の量で添加した場合であって水素吸蔵量は２．０質量％
を超える水素吸蔵量が得られているが、１０モル％を超
える比較例１１では、水素吸蔵量は２．０質量％以下と
低くなっている。
【００４３】実施例２４〜２６はＮｉを１０モル％以下
の量で添加した場合であって水素吸蔵量は２．０質量％
を超える水素吸蔵量が得られているが、１０モル％を超
える比較例１２では、水素吸蔵量は２．０質量％以下と
低くなっている。
の量で添加した場合であって水素吸蔵量は２．０質量％
を超える水素吸蔵量が得られているが、１０モル％を超
える比較例１２では、水素吸蔵量は２．０質量％以下と
低くなっている。
【００４４】実施例２７〜２９はＦｅを１０モル％以下
の量で添加した場合であって水素吸蔵量は２．０質量％
を超える水素吸蔵量が得られているが、１０モル％を超
える比較例１３では、水素吸蔵量は２．０質量％以下と
低くなっている
の量で添加した場合であって水素吸蔵量は２．０質量％
を超える水素吸蔵量が得られているが、１０モル％を超
える比較例１３では、水素吸蔵量は２．０質量％以下と
低くなっている
【００４５】
【発明の効果】本発明による水素吸蔵合金では、請求項
１に記載しているように、主成分組成が、 Ｔｉ１００−ｘ−ｙＣｒｘαｙ で表わされ、 ５０≦ｘ（モル％）≦６２．５ ０≦ｙ（モル％）≦１０．０ αはＡｌ，Ｍｎ，Ｖ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちか
ら選ばれる１種または２種以上、 酸素当量＝酸素濃度（質量％）＋窒素濃度（質量％）×
２．９７＋炭素濃度（質量％）×１．１３ で算出される酸素当量が０．４５質量％以下、で且つ体
心立方（ｂｃｃ）型の結晶構造をもつものとしたから、
Ｔｉ−Ｃｒ−α系の水素吸蔵合金において１３００℃以
上の高い温度から急冷したときに体心立方（ｂｃｃ）型
の結晶構造を得ることができ、しかもより大きな水素吸
蔵量をもつ水素吸蔵合金を提供することが可能であると
いう著しく優れた効果がもたらされる。
１に記載しているように、主成分組成が、 Ｔｉ１００−ｘ−ｙＣｒｘαｙ で表わされ、 ５０≦ｘ（モル％）≦６２．５ ０≦ｙ（モル％）≦１０．０ αはＡｌ，Ｍｎ，Ｖ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちか
ら選ばれる１種または２種以上、 酸素当量＝酸素濃度（質量％）＋窒素濃度（質量％）×
２．９７＋炭素濃度（質量％）×１．１３ で算出される酸素当量が０．４５質量％以下、で且つ体
心立方（ｂｃｃ）型の結晶構造をもつものとしたから、
Ｔｉ−Ｃｒ−α系の水素吸蔵合金において１３００℃以
上の高い温度から急冷したときに体心立方（ｂｃｃ）型
の結晶構造を得ることができ、しかもより大きな水素吸
蔵量をもつ水素吸蔵合金を提供することが可能であると
いう著しく優れた効果がもたらされる。
【００４６】また、本発明による水素吸蔵合金の製造方
法では、請求項２に記載しているように、請求項１に記
載の水素吸蔵合金を製造するに際し、低酸素当量と急冷
凝固を実現するために真空または不活性ガス中レビテー
ション溶解とガス噴霧を組み合わせた粉末製造法とする
ようにしたから、Ｔｉ−Ｃｒ−α系の水素吸蔵合金にお
いて溶解時における汚染を非常に少ないものとすること
が可能であり、酸素当量を大幅に低減したものとするこ
とが可能であると共に１３００℃以上の高い温度から急
冷したときに体心立方（ｂｃｃ）型の結晶構造を得るこ
とができ、しかもより大きな水素吸蔵量をもつ水素吸蔵
合金を量産性に優れたプロセスで効率良く製造すること
が可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
法では、請求項２に記載しているように、請求項１に記
載の水素吸蔵合金を製造するに際し、低酸素当量と急冷
凝固を実現するために真空または不活性ガス中レビテー
ション溶解とガス噴霧を組み合わせた粉末製造法とする
ようにしたから、Ｔｉ−Ｃｒ−α系の水素吸蔵合金にお
いて溶解時における汚染を非常に少ないものとすること
が可能であり、酸素当量を大幅に低減したものとするこ
とが可能であると共に１３００℃以上の高い温度から急
冷したときに体心立方（ｂｃｃ）型の結晶構造を得るこ
とができ、しかもより大きな水素吸蔵量をもつ水素吸蔵
合金を量産性に優れたプロセスで効率良く製造すること
が可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００４７】そして、請求項３に記載しているように、
真空または不活性ガス中レビテーション溶解による溶解
温度を１３００℃以上とすることによって、体心立方
（ｂｃｃ）型の結晶構造をより一層安定して得ることが
可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
真空または不活性ガス中レビテーション溶解による溶解
温度を１３００℃以上とすることによって、体心立方
（ｂｃｃ）型の結晶構造をより一層安定して得ることが
可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【図１】真空または不活性ガス中レビテーション溶解と
ガス噴霧を組み合わせたレビテーション溶解・ガスアト
マイズ装置の基本構成を示す説明図である。
ガス噴霧を組み合わせたレビテーション溶解・ガスアト
マイズ装置の基本構成を示す説明図である。
【図２】Ｔｉ−Ｃｒ組成温度状態図である。
【図３】酸素当量と水素吸蔵量との関係を部分的にプロ
ットしたグラフである。
ットしたグラフである。
１ レビテーション溶解・ガスアトマイズ装置 ２ レビテーション溶解部 ３ ガスアトマイズ部 ４ 溶解槽 ５ 水冷銅るつぼ ５Ｎ 溶湯ノズル ６ 高周波誘導加熱用コイル ７ 水素吸蔵合金 ７Ｓ 水素吸蔵合金溶湯流 ８ アトマイズ槽 ９Ｎ ガスノズル １０ 粉末貯槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯 藤 隆 夫 愛知県名古屋市南区堤町１−99 青雲寮 515 (72)発明者 大河内 敬 雄 愛知県名古屋市緑区姥子山３丁目418番地 (72)発明者 隅 田 義 博 愛知県日進市岩崎町竹の山149−720 Ｆターム(参考） 4K017 AA04 BA04 BB01 BB04 BB06 BB07 BB08 BB09 DA01 EB04 EB05 5H027 AA02 BA14
Claims (3)
- 【請求項１】 主成分組成が、 Ｔｉ１００−ｘ−ｙＣｒｘαｙ で表わされ、 ５０≦ｘ（モル％）≦６２．５ ０≦ｙ（モル％）≦１０．０ αはＡｌ，Ｍｎ，Ｖ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちか
ら選ばれる１種または２種以上、 酸素当量＝酸素濃度（質量％）＋窒素濃度（質量％）×
２．９７＋炭素濃度（質量％）×１．１３ で算出される酸素当量が０．４５質量％以下、で且つ体
心立方（ｂｃｃ）型の結晶構造を持つことを特徴とする
水素吸蔵合金。 - 【請求項２】 請求項１に記載の水素吸蔵合金を製造す
るに際し、低酸素当量と急冷凝固を実現するために真空
または不活性ガス中レビテーション溶解とガス噴霧を組
み合わせた粉末製造法とすることを特徴とする水素吸蔵
合金の製造方法。 - 【請求項３】 真空または不活性ガス中レビテーション
溶解による溶解温度を１３００℃以上とする請求項２に
記載の水素吸蔵合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000209672A JP2002030374A (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | 水素吸蔵合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000209672A JP2002030374A (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | 水素吸蔵合金およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002030374A true JP2002030374A (ja) | 2002-01-31 |
Family
ID=18706043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000209672A Pending JP2002030374A (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | 水素吸蔵合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002030374A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002042507A1 (en) * | 2000-11-27 | 2002-05-30 | Santoku Corporation | Hydrogen-occluding alloy and method for production thereof |
| JP2002212663A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-07-31 | Japan Steel Works Ltd:The | 高容量水素吸蔵合金とその製造方法 |
| KR100712684B1 (ko) | 2005-11-30 | 2007-05-02 | 충주대학교 산학협력단 | Ｔｉ-Ｎｂ-Ｃｒ계 수소저장합금 및 그 제조 방법 |
| CN1317409C (zh) * | 2005-03-24 | 2007-05-23 | 上海大学 | 一种钛铁系贮氢合金 |
| CN106825592A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-06-13 | 广州市尤特新材料有限公司 | 一种用于冷喷涂的合金粉末的制备方法 |
| CN111872405A (zh) * | 2020-09-27 | 2020-11-03 | 西安索斯动力科技有限公司 | 悬浮熔炼气雾化装置及制备金属粉体的方法 |
| CN112809010A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-18 | 辽宁冠达新材料科技有限公司 | 一种3d打印用gh5188钴基高温合金粉末的制备方法 |
-
2000
- 2000-07-11 JP JP2000209672A patent/JP2002030374A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002042507A1 (en) * | 2000-11-27 | 2002-05-30 | Santoku Corporation | Hydrogen-occluding alloy and method for production thereof |
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| CN1317409C (zh) * | 2005-03-24 | 2007-05-23 | 上海大学 | 一种钛铁系贮氢合金 |
| KR100712684B1 (ko) | 2005-11-30 | 2007-05-02 | 충주대학교 산학협력단 | Ｔｉ-Ｎｂ-Ｃｒ계 수소저장합금 및 그 제조 방법 |
| CN106825592A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-06-13 | 广州市尤特新材料有限公司 | 一种用于冷喷涂的合金粉末的制备方法 |
| CN111872405A (zh) * | 2020-09-27 | 2020-11-03 | 西安索斯动力科技有限公司 | 悬浮熔炼气雾化装置及制备金属粉体的方法 |
| CN111872405B (zh) * | 2020-09-27 | 2021-04-06 | 宝鸡华煜鼎尊材料技术有限公司 | 悬浮熔炼气雾化装置及制备金属粉体的方法 |
| CN112809010A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-18 | 辽宁冠达新材料科技有限公司 | 一种3d打印用gh5188钴基高温合金粉末的制备方法 |
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