JP2003286524A - (Ni,Al)−V合金材の製造方法 - Google Patents
(Ni,Al)−V合金材の製造方法Info
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Abstract
かも大流量の水素を対象とすることができるように大面
積のものとすることが可能な、V基合金材の新しい製造
方法を提供する。 【解決手段】 Ni基材中にVまたはVとAlを拡散浸
透させて合金相を形成するか、あるいはV基材中にNi
およびAlの1種以上を拡散浸透させて合金相を形成す
る。
Description
l)−V合金材の製造方法に関するものである。さらに
詳しくは、この出願の発明は、水素分離精製用部材とし
て有用な、(Ni,Al)−V合金材を任意の形状のも
のとして製造可能とし、大流量の水素の分離精製をも可
能とすることのできる、(Ni,Al)−V合金材の新
しい製造方法に関するものである。
するV基合金は高い水素透過能を有し、現在、水素透過
膜として実用化レベルにあるPd合金と比較して安価で
あるという特徴をもっている。このような特徴のあるV
基合金について、水素の分離精製膜としての実用化に向
けて、この出願の発明者らによってこれまでにも詳細な
検討が進められてきている(たとえば、Materials Tran
sactions, JIM, Vol.32,No.5(1991),pp.501−507;
Journal of Alloys and Compounds 330-332(2002)902−
906)。
すく、酸化物の融点が低いことから熱間圧延が難しく、
インゴットを直接冷間圧延することもわれが生じやすい
ことから実際的に困難であるという問題があった。
にはインゴットを切断した後に研磨によって薄くすると
いう汎用性の低い方法による外になく、任意の形状に、
しかも大面積のものにすることができないという問題が
あった。
の従来の問題点を解消し、水素の分離精製膜として、任
意の形状に、しかも大流量の水素を対象とすることがで
きるように大面積のものとすることが可能な、V基合金
材の新しい製造方法を提供することを課題としている。
の課題を解決するものとして、第1には、Ni基材中に
VまたはVとAlを拡散浸透させて合金相を形成するこ
とを特徴とする(Ni,Al)−V合金材の製造方法を
提供し、第2には、V基材中にNiおよびAlの1種以
上を拡散浸透させて合金相を形成することを特徴とする
(Ni,Al)−V合金材の製造方法を提供する。
て、第3には、ガス状の金属ハロゲン化物を基材と接触
させて拡散浸透させることを特徴とする(Ni,Al)
−V合金材の製造方法を、第4には、ガス状の金属ハロ
ゲン化物の生成とその温度勾配上での化学輸送、並びに
基材との接触のプロセスを含むことを特徴とする(N
i,Al)−V合金材の製造方法を、第5には、基材は
薄板またはパイプ状体であることを特徴とする(Ni,
Al)−V合金材の製造方法を提供する。
は、気相拡散浸透法を利用して合金材を製造するため、
加工の難しい合金材に比べて加工が容易なNiあるいは
Vの純金属を冷間圧延等によって予め所定の形状に加工
しておいたものを合金化することができる。このため、
複雑な形状のものをはじめとして任意の形状のものの、
さらには大面積のものの製造が容易とされる。
圧力、気体濃度等の条件の選択、変更によって合金の組
成を精密に制御することが可能であり、さらには傾斜組
成のものを得ることも可能である。
特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
製用の膜体をその主な用途とするV基合金材を製造す
る。その組成としては、Ni−V合金、Ni−Al−V
合金、そしてAl−V合金のいずれかのものとなる。
て、気体(ガス)と基材との接触による拡散浸透法が採
用される。基材としては、NiもしくはVの純金属が使
用され、これらの基体は、あらかじめ所定の形状、たと
えば薄板、円筒体、さらには他の複雑形状のものに成形
加工されていてよい。
る気体(ガス)は、Ni基材の場合には、VまたはVと
Alとの化合物であり、V基材の場合には、Ni、Al
の化合物の1種以上である。これらの化合物は、所定の
温度レベルにおいてガス状で存在し得るものであれば各
種のものであってよく、たとえば塩化物、沃化物等のハ
ロゲン化物や、カルボニル化合物等が考慮される。これ
らのガス状の金属化合物の使用に際しては、その生成
と、温度勾配上での化学輸送、並びに基材との接触を連
続的プロセスとして行うことも考慮される。
i、Alを塩化水素、ヨウ素などの存在下で加熱するこ
とにより形成した気体の塩化物またはヨウ化物が温度勾
配に沿って輸送された後分解し、もとの金属として析出
する化学輸送反応に着目し、温度傾斜炉上の1ヶ所に金
属V、Ni、Alと塩化水素の発生源を設置し、これよ
り離れたところにVまたはNi基材を設置し、それぞれ
を異なる温度に加熱することにより、金属と塩化水素と
の反応により生成した塩化物が温度勾配上を化学輸送さ
れ、基材上で分解し拡散浸透することで、合金層が形成
されることを知見している。形成された合金の組成は輸
送原料と基材との温度差によって異なっており、反応条
件を変えてやることにより、合金組成を精密に制御する
ことが可能であることが確認されている。さらに傾斜組
成のものを得ることも可能である。加工がきわめて容易
な純V、Niを冷間圧延等によって予め任意の形状とし
た後に上記の処理を施すことにより、従来法では製造す
るのが困難であった複雑な形状のV基合金膜を製造する
ことが可能となる。
単独での蒸気圧が非常に低いものばかりであり、気相中
を経由して析出させるには蒸着、スパッタリングなどの
物理的な方法か化学輸送反応のいずれかを用いる必要が
ある。しかしながら、前者の方法は装置がきわめて高価
であり、水素分離合金膜の大量生産に向かない上に、パ
イプ状などの複雑な形状の基材上へ均一に析出させるの
が難しい。これに対し、化学輸送反応を用いる場合に
は、原料の入手が容易であり、塩化物、ヨウ化物等は1
000℃以下の比較的低温でも高い蒸気圧をもつことか
ら、たとえば塩化水素、ヨウ素を輸送剤とすることが実
際的に有効である。
この出願の発明について説明する。もちろん以下の例に
よって発明が限定されることはない。
符号は次のものを示している。1:温度傾斜炉、2:石
英管、3:Ni基材、4:アルミナボート、5:化学輸
送原料(金属V、塩化白金、塩化アンモニウム) まず、10mm×10mm×0.2mmのNi板の両面
を機械研磨により鏡面に仕上げた。HCl発生源として
塩化白金0.0733gと塩化アンモニウム0.0098gを混合し
たものをNi箔で包み、輸送原料である塊状のV金属と
ともに石英管(2)の封じた一端に化学輸送原料(5)
として置いた。そこから6cmほど離れたところにNi
板(3)を置いた。石英管(2)を真空ラインに接続
し、10-6Torr台まで引いた状態でもう一端を封じ
た。独立した複数の加熱部をもち温度勾配が設定可能な
電気炉内に最低温度が900℃、最高温度が924℃と
なる温度勾配を図1のように設定した。石英管(2)の
原料部(5)が900℃に、Ni板(3)が924℃と
なるように石英管(2)を電気炉内に配置した。8日
後、石英管(2)を取り出し冷却した。Ni板(3)の
試料重量は0.158gから0.200gへ0.032gの増加が見ら
れた。また、試料の厚さは0.20mmから0.31mmへ0.11
mm増加した。図2はこの拡散浸透実験前後のNi基材
のX線回折パターンである。実験前の基材はNiに基づ
くピーク以外ほとんど観察されないのに対し、実験後の
基材ではNiのピークは消え、fcc相とσ相に基づく
ピークが現れた。fcc相はNiと同じ構造であるが、
ピーク全体が低角度側へシフトしており、計算された格
子定数は3.638とNiの格子定数3.5238に比べて大きい
ことからNiに比べて原子半径の大きいVが固溶するこ
とで格子が膨張したものと判断される。Ni−V二元系
状態図から基材温度の924℃でfcc相とσ相の二相
領域をとるのはVが39〜55at%の場合であり、X
線回折の結果は8日間の実験でこれに相当する量のVが
Ni基材中に拡散浸透したことを示している。
発明によって、任意の形状、任意の組成のV−Ni合金
膜体の作製が可能となる。これによりV−Ni合金を用
いた水素分離装置を作製することが可能となり、低温で
大量の水素を効率的に純化することが可能になる。
価格はこの1年で金の2〜4倍に高騰し、膜材料として
使用するのはコスト的に苦しい状況にある。これに対し
てNi、Alは極めて安価であり、また、Vは1g当た
りの価格がPdの1/10以下であるため、Vを主成分
とする透過膜を分離装置に利用することができれば大幅
な低価格化が可能となる。そしてこの出願の発明の合金
材は燃料電池自動車用の水素製造装置としても応用可能
なものであり、燃料電池自動車の普及に貢献するものと
考えられる。
図である。
実験前、(b)924℃で192時間の拡散浸透実験後
のものを示す。
Claims (5)
- 【請求項1】 Ni基材中にVまたはVとAlを拡散浸
透させて合金相を形成することを特徴とする(Ni,A
l)−V合金材の製造方法。 - 【請求項2】 V基材中にNiおよびAlの1種以上を
拡散浸透させて合金相を形成することを特徴とする(N
i,Al)−V合金材の製造方法。 - 【請求項3】 ガス状の金属ハロゲン化物を基材と接触
させて拡散浸透させることを特徴とする請求項1または
2の(Ni,Al)−V合金材の製造方法。 - 【請求項4】 ガス状の金属ハロゲン化物の生成とその
温度勾配上での化学輸送、並びに基材との接触のプロセ
スを含むことを特徴とする請求項3の(Ni,Al)−
V合金材の製造方法。 - 【請求項5】 基材は薄板またはパイプ状体であること
を特徴とする請求項1なしい4のいずれかの(Ni,A
l)−V合金材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002089467A JP3931227B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | Ni−V合金相を有するNi基材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002089467A JP3931227B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | Ni−V合金相を有するNi基材の製造方法 |
Publications (2)
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| JP2003286524A true JP2003286524A (ja) | 2003-10-10 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3931227B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008055295A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Ihi Corp | 水素分離膜 |
| JP2013215717A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-10-24 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素分離膜及び水素分離方法 |
| JP2023030673A (ja) * | 2021-08-23 | 2023-03-08 | 滲透工業株式会社 | 磁性部品の製造方法、磁性部品および電子部品 |
-
2002
- 2002-03-27 JP JP2002089467A patent/JP3931227B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2023030673A (ja) * | 2021-08-23 | 2023-03-08 | 滲透工業株式会社 | 磁性部品の製造方法、磁性部品および電子部品 |
| JP7599218B2 (ja) | 2021-08-23 | 2024-12-13 | 滲透工業株式会社 | 磁性部品の製造方法、磁性部品および電子部品 |
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|---|---|
| JP3931227B2 (ja) | 2007-06-13 |
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