JP4482321B2 - Ｍｇ−Ｃｕ複合材料の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、水素吸蔵合金をはじめとする機能材料に適用可能なＭｇ−Ｃｕ複合材料の製造方法及びＭｇ−Ｃｕ複合材料よりなる水素吸蔵合金に関する。
近年、環境への影響が大きい化石燃料に代わるクリーンなエネルギー源として水素が注目されている。水素は通常の環境下では気体であり、強い爆発性を有するために、安全に水素を貯蔵し利用するための媒体が必要となる。
かかる媒体として、Ｍｇは、自重の最大７．６ｗｔ％もの水素を吸蔵する特性を有するために、次世代の水素吸蔵材として期待されている。しかしながらＭｇ単体においてはその水素との化合物が熱力学的に安定であり、３００℃以下の温度域での水素排出特性に問題がある。そのため、Ｍｇをベースとして、水素化物を不安定化するための処理を施した材料が各種開発・研究されている。
かかる媒体として、Ｍｇは、自重の最大７．６ｗｔ％もの水素を吸蔵する特性を有するために、次世代の水素吸蔵材として期待されている。しかしながらＭｇ単体においてはその水素との化合物が熱力学的に安定であり、３００℃以下の温度域での水素排出特性に問題がある。そのため、Ｍｇをベースとして、水素化物を不安定化するための処理を施した材料が各種開発・研究されている。
Ｍｇ基水素吸蔵合金における水素化物の不安定化の方策として、主に（１）触媒機能を有する元素との合金化、（２）ナノ組織の導入、の二つの観点から種々の研究開発が行われてきた。
しかしながら、（１）に用いられる合金化手法としては、溶解法やメカニカルアロイング、燃焼合成法は高い蒸気圧をもつＭｇを溶解しなければならず、凝固時点での組成制御が困難である。また溶解時のＭｇの酸化を抑制するためにはＳＦ6などの不活性雰囲気下で溶解する必要があるが、ＳＦ6は温室化の原因物質であり、環境への悪影響が懸念される。
しかしながら、（１）に用いられる合金化手法としては、溶解法やメカニカルアロイング、燃焼合成法は高い蒸気圧をもつＭｇを溶解しなければならず、凝固時点での組成制御が困難である。また溶解時のＭｇの酸化を抑制するためにはＳＦ6などの不活性雰囲気下で溶解する必要があるが、ＳＦ6は温室化の原因物質であり、環境への悪影響が懸念される。
また、触媒成分としての実績が知られているＮｉやＣｕなどの元素とＭｇが構成する２元系においては、状態図からみると液相からの冷却・凝固による単相化合物の合成は不可能であることが知られている。
（２）は従来の製造手法として（イ）粉末プロセスと、（ロ）蒸着やスパッタリングによる積層プロセス、が挙げられるが、（イ）は原料が粉末に限定され、ＡｒやＳＦ6などの不活性雰囲気下で長時間ミリングを行う必要がある。また（ロ）は大規模、かつ高真空を保つことのできる製造装置を必要とし、製造される積層体の量は極めて少ない。
更に（１）（２）で挙げた手法はいずれもいわゆるバッチプロセスであり、本質的に連続化が困難な手法である。
（２）は従来の製造手法として（イ）粉末プロセスと、（ロ）蒸着やスパッタリングによる積層プロセス、が挙げられるが、（イ）は原料が粉末に限定され、ＡｒやＳＦ6などの不活性雰囲気下で長時間ミリングを行う必要がある。また（ロ）は大規模、かつ高真空を保つことのできる製造装置を必要とし、製造される積層体の量は極めて少ない。
更に（１）（２）で挙げた手法はいずれもいわゆるバッチプロセスであり、本質的に連続化が困難な手法である。
"The Reactionof Hydrogen with Alloys of Magnesium and Copper", by J. J. Reilly and R. H. Wiswall, Jr., Inorg. Chem., 6[13] （1967）, pp.2220-2223.
"Calorimetricand X-ray Analysis of the Intermediate Phase Formation in Cu/Mg Multilayers", by J. Rodriguez-Viejo, M. Gonzalez-Silveiraand M. T. Clavaguera-Mora, J. Appl. Phys.., 93[8] （2003）, pp. 4447-4453.
本発明は、水素吸蔵合金等に用いられるＭｇ−Ｃｕ複合材料を容易かつ安定して製造しうる方法を提供しようとするものである。
本発明は、Ｍｇ及びＣｕを含有するＭｇ−Ｃｕ複合材料を製造する方法であって、
Ｍｇ板とＣｕ板とを積層してなる積層板よりなる中間体を作製する中間体作製工程と、
該中間体に塑性加工を複数回施してＭｇを含むＭｇ層とＣｕを含むＣｕ層とが複数層交互に積層してなるＭｇ−Ｃｕ積層体を作製する塑性加工工程とを有し、
上記塑性加工工程の後に、上記Ｍｇ−Ｃｕ積層体を水素雰囲気下で２５０℃〜３５０℃の温度範囲に保持して水素の吸蔵放出反応を行わせることにより、Ｍｇ2Ｃｕ及びＭｇＣｕ2を生成する水素化反応工程を追加することを特徴とするＭｇ−Ｃｕ複合材料の製造方法にある（請求項１）。
Ｍｇ板とＣｕ板とを積層してなる積層板よりなる中間体を作製する中間体作製工程と、
該中間体に塑性加工を複数回施してＭｇを含むＭｇ層とＣｕを含むＣｕ層とが複数層交互に積層してなるＭｇ−Ｃｕ積層体を作製する塑性加工工程とを有し、
上記塑性加工工程の後に、上記Ｍｇ−Ｃｕ積層体を水素雰囲気下で２５０℃〜３５０℃の温度範囲に保持して水素の吸蔵放出反応を行わせることにより、Ｍｇ2Ｃｕ及びＭｇＣｕ2を生成する水素化反応工程を追加することを特徴とするＭｇ−Ｃｕ複合材料の製造方法にある（請求項１）。
本発明の製造方法においては、少なくとも上記中間体作製工程と上記塑性加工工程とを行う。上記中間体作製工程においては、上記積層体よりなる中間体を作製する。この中間体を予め形成した上で上記塑性加工工程を施すことにより、上記Ｍｇ−Ｃｕ積層体の作製が可能となる。
上記塑性加工工程においては、上記中間体に対して塑性加工を複数回施す。これにより、上記中間体に含まれるＭｇを主体とする層とＣｕを主体とする層とが微細な層に加工されながら一体化し、上記Ｍｇ−Ｃｕ積層体が得られる。このとき、本発明においては、塑性加工を採用しているので、例えば蒸着法やスパッタリング等のような高真空の密閉空間を必要とせず、工業的量産を容易に行うことができる。
そして、本発明においては、上記塑性加工工程で実質的な工程を終了してＭｇ−Ｃｕ積層体そのものを上記Ｍｇ−Ｃｕ複合材料とすることもできるし、後述するごとくさらに別の工程を加えることにより、上記Ｍｇ−Ｃｕ積層体の構成を変化させたＭｇ−Ｃｕ複合材料を得ることもできる。
いずれにしても、本発明の製造方法によれば、上記中間体作製工程と上記塑性加工工程との組み合わせによって、上記Ｍｇ−Ｃｕ積層体を安定して合理的に製造することができるので、従来のようなバッチプロセスではなく、工業的に量産することが可能となる。それ故、上記Ｍｇ−Ｃｕ積層体の製造コストの低減をも図ることができる。
本発明の製造方法における上記中間体作製工程は、上記Ｍｇ板とＣｕ板を主原料として用いる。ここで、上記Ｍｇ板とは、Ｍｇを主体として含有する金属よりなる板状の材料である。Ｍｇ含有量は、好ましくは９０％以上がよく、特に純Ｍｇと呼ばれる範囲が好ましい。また同様に、上記Ｃｕ板とは、Ｃｕを主体として含有する金属よりなる板状の材料である。Ｃｕ含有量は、好ましくは９９％以上がよく、特に純Ｃｕと呼ばれる範囲が好ましい。そして、Ｍｇ板が、所期の目的を阻害しないＭｇ以外の元素を含み、また、Ｃｕ板が、所期の目的を阻害しないＣｕ以外の元素を含むことは許容される。
また、上記塑性加工工程において得られるＭｇ−Ｃｕ積層体を構成する上記Ｍｇ層は上記Ｍｇ板が塑性変形して得られたＭｇを含む層である。また上記Ｃｕ層は上記Ｃｕ板が塑性変形して得られたＣｕを含む層である。そしてＭｇ層あるいはＣｕ層がＭｇあるいはＣｕ以外の元素を含むことも許容されることは勿論である。
また、上記塑性加工工程は冷間圧延により行うことが好ましい（請求項２）。冷間圧延は、量産方法として確立された方法であり、より安定して上記塑性加工工程を実施することができる。そして、圧延加工の特長を生かして、組織の微細化を容易に実現することができる。
また、上記冷間圧延を複数回繰り返すに当たっては、圧延された上記中間体を長手方向において複数に分断あるいは折り曲げて積層することが好ましい。これにより、得られるＭｇ−Ｃｕ積層体におけるＭｇ層とＣｕ層との積層数を容易に増加させることができる。
また、上記冷間圧延を複数回繰り返すに当たっては、圧延された上記中間体を長手方向において複数に分断あるいは折り曲げて積層することが好ましい。これにより、得られるＭｇ−Ｃｕ積層体におけるＭｇ層とＣｕ層との積層数を容易に増加させることができる。
また、上記冷間圧延は、上記中間体を一対の保護板に挟持した状態で行う間接圧延法により行うことが好ましい。
この場合には、上記保護板の存在によって、上記中間体に圧延ロールから付与される応力を分散させることができ、圧延性を向上させることができる。
この場合には、上記保護板の存在によって、上記中間体に圧延ロールから付与される応力を分散させることができ、圧延性を向上させることができる。
また、上記塑性加工工程では、複数の塑性加工の間に、上記中間体を温度１００℃〜１５０℃に保持する低温焼鈍工程を行うことが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記中間体の加工硬化を上記低温焼鈍によって緩和することができ、塑性加工の繰り返しをよりスムーズに行うことができる。
上記低温焼鈍の温度が１００℃未満の場合には加工硬化を緩和する効果が殆ど得られず、また、１５０℃を超える場合には、上記中間体の組織において再結晶が生じるおそれがある。
この場合には、上記中間体の加工硬化を上記低温焼鈍によって緩和することができ、塑性加工の繰り返しをよりスムーズに行うことができる。
上記低温焼鈍の温度が１００℃未満の場合には加工硬化を緩和する効果が殆ど得られず、また、１５０℃を超える場合には、上記中間体の組織において再結晶が生じるおそれがある。
また、上記Ｍｇ−Ｃｕ積層体は、上記Ｍｇ層と上記Ｃｕ層との積層ピッチが１μｍ未満であることが好ましい（請求項４）。すなわち、上記積層ピッチがナノメートルオーダーであることが好ましい。この場合には、Ｍｇの特性をＣｕにより補う効果を高めることができる。上記積層ピッチが１μｍを超える場合には微細積層構造による作用効果が十分に発揮されないという問題がある。一方、上記積層ピッチの下限値は特に制限はないが、工業生産における限界によって、０．０１μｍ以下とすることは困難である。
また、上記塑性加工工程の後に、上記Ｍｇ−Ｃｕ積層体を水素雰囲気下で２５０℃〜３５０℃の温度範囲に保持して水素の吸蔵放出反応を行わせることにより、Ｍｇ2Ｃｕ及びＭｇＣｕ2を生成する水素化反応工程を追加する。この場合には、上記水素化反応工程の追加によって、化合物化に伴うＭｇ2Ｃｕの生成、ならびに水素化反応に伴うＭｇ2Ｃｕの解離によるＭｇＣｕ2の生成がなされる。そのため、上記Ｍｇ−Ｃｕ複合材料がＭｇ2Ｃｕ及びＭｇＣｕ2を含む微細組織の存在によって、水素との反応性の向上を図ることができる。
また、上記水素雰囲気としては、最大で５ＭＰａ程度までの、９９．９９％以上の水素ガス雰囲気とすることが好ましい。
また、上記水素化反応工程の温度範囲は、上記のごとく２５０℃〜３５０℃とする。２５０℃未満の場合には、Ｍｇ−Ｃｕ積層体の水素吸蔵放出が進行せず、一方、３５０℃を超える場合には、得られるＭｇ−Ｃｕ複合材料を水素吸蔵合金として用いた場合に低温での水素吸蔵放出特性が悪化するという問題がある。
また、上記水素化反応工程の温度範囲は、上記のごとく２５０℃〜３５０℃とする。２５０℃未満の場合には、Ｍｇ−Ｃｕ積層体の水素吸蔵放出が進行せず、一方、３５０℃を超える場合には、得られるＭｇ−Ｃｕ複合材料を水素吸蔵合金として用いた場合に低温での水素吸蔵放出特性が悪化するという問題がある。
以上のように、本発明の製造方法では、上記中間体を圧延機等の一般的な塑性加工機材で可能であり、蒸着やスパッタリング等のような高真空の密閉空間を必要としない。
またＭｇとＣｕの比率は各々のモル体積から初期積層厚比、あるいは初期混合比率を決めることで制御可能である。
また、得られるＭｇ−Ｃｕ積層体の組織の微細度は塑性加工の条件、及び上記低温焼鈍を採用する場合にはその回数等で制御可能である。
またＭｇとＣｕの比率は各々のモル体積から初期積層厚比、あるいは初期混合比率を決めることで制御可能である。
また、得られるＭｇ−Ｃｕ積層体の組織の微細度は塑性加工の条件、及び上記低温焼鈍を採用する場合にはその回数等で制御可能である。
本発明の水素吸蔵合金は、上記のごとく、中間体作製工程及び塑性加工工程とを行って上記Ｍｇ−Ｃｕ積層体を作製した後、これに上記拡散工程又は上記水素化反応工程を追加して作製されている。そのため、上記水素吸蔵合金は、基本的に微細な層状組織となっており、かつ、Ｍｇ2Ｃｕ、もしくはＭｇ2Ｃｕ及びＭｇＣｕ2を含有している。それ故、Ｍｇ2Ｃｕ、もしくはＭｇ2Ｃｕ及びＭｇＣｕ2の含有による効果を、非常に有効に発揮させることができ、優れた性能の水素吸蔵合金となる。
なお、上記水素吸蔵合金は、実質的にＭｇ2Ｃｕ、もしくはＭｇ2Ｃｕ及びＭｇＣｕ2のみよりなる構成及び、さらにＭｇ、Ｃｕの一方又は双方を含有する構成をとることができる。
なお、上記水素吸蔵合金は、実質的にＭｇ2Ｃｕ、もしくはＭｇ2Ｃｕ及びＭｇＣｕ2のみよりなる構成及び、さらにＭｇ、Ｃｕの一方又は双方を含有する構成をとることができる。
（実施例１）
本発明の実施例に係る水素吸蔵合金及びその製造方法につき、図１〜図７を用いて説明する。
本例では、Ｍｇ及びＣｕを含有するＭｇ−Ｃｕ複合材料５よりなる水素吸蔵合金を作製する。本例の製造方法は、図１に示すごとく、Ｍｇ板１とＣｕ板２とを積層してなる積層板よりなる中間体３を作製する中間体作製工程と、中間体３に塑性加工を複数回施してＭｇを含むＭｇ層４１とＣｕを含むＣｕ層４２とが複数層交互に積層してなるＭｇ−Ｃｕ積層体４を作製する塑性加工工程とを有する。
本発明の実施例に係る水素吸蔵合金及びその製造方法につき、図１〜図７を用いて説明する。
本例では、Ｍｇ及びＣｕを含有するＭｇ−Ｃｕ複合材料５よりなる水素吸蔵合金を作製する。本例の製造方法は、図１に示すごとく、Ｍｇ板１とＣｕ板２とを積層してなる積層板よりなる中間体３を作製する中間体作製工程と、中間体３に塑性加工を複数回施してＭｇを含むＭｇ層４１とＣｕを含むＣｕ層４２とが複数層交互に積層してなるＭｇ−Ｃｕ積層体４を作製する塑性加工工程とを有する。
本例では、上記塑性加工工程は冷間圧延により行った。より具体的には、上記中間体３を一対の保護板９に挟持した状態で行う間接圧延法により行った。
また、上記塑性加工工程では、複数の塑性加工の間に、中間体３を温度１００℃に１時間保持する低温焼鈍工程を行った。
また、上記塑性加工工程の後には、Ｍｇ−Ｃｕ積層体４を水素雰囲気下で温度３００℃に２４時間保持して水素の吸蔵放出反応を行わせる水素化反応工程を追加した。
以下、さらに詳説する。
また、上記塑性加工工程では、複数の塑性加工の間に、中間体３を温度１００℃に１時間保持する低温焼鈍工程を行った。
また、上記塑性加工工程の後には、Ｍｇ−Ｃｕ積層体４を水素雰囲気下で温度３００℃に２４時間保持して水素の吸蔵放出反応を行わせる水素化反応工程を追加した。
以下、さらに詳説する。
まず、市販Ｍｇインゴット（純度９９ｗｔ％）より５ｍｍ厚の薄板を切り出し、温間圧延、冷間圧延の各過程を経て、４０μｍ厚さのＭｇ箔を多数枚作製し、これをＭｇ板１とした。
また、Ｃｕ板２としては、市販のＣｕ箔（純度９９．９９ｗｔ％、厚み２０μｍ）を準備した。
また、Ｃｕ板２としては、市販のＣｕ箔（純度９９．９９ｗｔ％、厚み２０μｍ）を準備した。
次いで、Ｍｇ板１とＣｕ板２をそれぞれ長方形（２×３ｃｍ）に切り出したものを、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｕ…のように交互に積層し、ステンレス板よりなる一対の保護板９に挟んで油圧プレス（７００ｋｇｆ／ｃｍ3）にて積層方向に圧力を付与して接合し、これを中間体３とした（中間体作製工程）。なお、本例では、積層したＭｇとＣｕのモル比は、ほぼ１：１とした。
次に、上記積層体よりなる中間体３を、上記２枚の保護板９に挟んだまま、２ロール圧延機８１にて初期厚の半分まで圧延する。圧延後の中間体３を、保護板９から分離させて半分に折りたたみ、再度保護板９に挟んで圧延をする。この過程を約４０回反復し、Ｍｇ−Ｃｕ積層体４を作製した（塑性加工工程）。また、本例では、上記圧延を約２０回反復した時点で、温度１００℃に１時間保持する低温焼鈍を熱処理装置８１により実施し、加工硬化を緩和させた。
作製したＭｇ−Ｃｕ積層体４の断面形状を図２に示すと共に、図３及び図４にＳＥＭ写真に示す。図２において白っぽい部分であって、図３及び図４において黒っぽい部分がＭｇ層４１であり、図２において黒っぽい部分であって図３及び図４において白っぽい部分がＣｕ層４２である。これら図２〜図４より知られるごとく、Ｍｇ−Ｃｕ積層体４は、Ｍｇ層４１とＣｕ層４２が交互に積層した状態の組織を有しており、各層の層間隔Ｐ（図２）は、およそ８０〜８００ｎｍの範囲にあり、１μｍ未満のナノメートルオーダーであった。
次に、Ｍｇ−Ｃｕ積層体４に水素化反応工程を加える。
本例では、熱処理装置８３を用い、９９．９９９９９％Ｈ2雰囲気で、圧力が３．３ＭＰａという条件の水素雰囲気中において、Ｍｇ−Ｃｕ積層体４を３００℃に２４時間保持して、拡散・水素化熱処理を行った。
熱処理後の試料を真空引きして水素を脱離した後にＸ線回折を行い、リートベルト解析により相同定・定量化を行った結果を図５に示す。同図は、横軸にＸ線回折における２θ／ｄｅｇ．を、縦軸に強度／任意単位（Intensity/arb.unit）をとり、Ｍｇ、ＭｇＣｕ2、Ｃｕ、Ｍｇ2Ｃｕの各回折パターンは、同図中に短い縦線の印で示してある。同図より知られるごとく、熱処理後のＭｇ−Ｃｕ複合材料６は、金属Ｍｇがほとんど含まれておらず、Ｍｇ2Ｃｕとの解離によるＭｇＣｕ2、および金属Ｃｕで構成されていることがわかる。
本例では、熱処理装置８３を用い、９９．９９９９９％Ｈ2雰囲気で、圧力が３．３ＭＰａという条件の水素雰囲気中において、Ｍｇ−Ｃｕ積層体４を３００℃に２４時間保持して、拡散・水素化熱処理を行った。
熱処理後の試料を真空引きして水素を脱離した後にＸ線回折を行い、リートベルト解析により相同定・定量化を行った結果を図５に示す。同図は、横軸にＸ線回折における２θ／ｄｅｇ．を、縦軸に強度／任意単位（Intensity/arb.unit）をとり、Ｍｇ、ＭｇＣｕ2、Ｃｕ、Ｍｇ2Ｃｕの各回折パターンは、同図中に短い縦線の印で示してある。同図より知られるごとく、熱処理後のＭｇ−Ｃｕ複合材料６は、金属Ｍｇがほとんど含まれておらず、Ｍｇ2Ｃｕとの解離によるＭｇＣｕ2、および金属Ｃｕで構成されていることがわかる。
このように、本例では、機械加工と、溶解に比して低い温度域での熱処理を行うだけで合金化を行うために、他の方法では避けがたい合金の汚染、特に酸化と組成偏倚が非常に少ない。つまり高純度合金を、特別な高真空を実現するような設備を用いることなしに作製することが可能である。
（実施例２）
本例では、実施例１の製造方法におけるＭｇとＣｕのモル比のみをＭｇ：Ｃｕ＝２：１に変更し、その他は上記と同様の手順で作製したＭｇ−Ｃｕ複合材料（試料Ｅ）を準備し、その水素吸蔵放出特性を評価した。また、比較のために、Ｍｇ：Ｃｕ＝２：１となるように、Ｍｇ原料とＣｕ原料とを溶解して凝固させる溶製法により作製した試料Ｃも準備し、同様に評価した。
本例では、実施例１の製造方法におけるＭｇとＣｕのモル比のみをＭｇ：Ｃｕ＝２：１に変更し、その他は上記と同様の手順で作製したＭｇ−Ｃｕ複合材料（試料Ｅ）を準備し、その水素吸蔵放出特性を評価した。また、比較のために、Ｍｇ：Ｃｕ＝２：１となるように、Ｍｇ原料とＣｕ原料とを溶解して凝固させる溶製法により作製した試料Ｃも準備し、同様に評価した。
評価としては、各試料を、それぞれＳＵＳ３１６Ｌ製容器（容積３．５ｍｌ）内に約０．３ｇ入れ、温度２００℃でジーベルツ法によるＰＣＴ特性評価を行った。この場合の圧力変化は、最大圧力３．３ＭＰａと最小圧力１．３Ｐａ以下との間を２往復変化させる条件とした。
結果を図６に示す。同図は、横軸にＨ／Ｍ、つまり、合金を構成する原子数に対する吸蔵水素原子数の割合を、縦軸に試料容器内の平衡状態における水素圧力（Pressure/MPa）をとったものである。
結果を図６に示す。同図は、横軸にＨ／Ｍ、つまり、合金を構成する原子数に対する吸蔵水素原子数の割合を、縦軸に試料容器内の平衡状態における水素圧力（Pressure/MPa）をとったものである。
同図より知られるごとく、本発明の実施例である試料Ｅは、２００℃という低温にもかかわらず、水素の吸蔵放出反応を進行させたことがわかる。一方、比較品としての試料Ｃは、２００℃という低温状態においては、水素圧力を変化させても、殆ど水素の吸蔵放出反応を示さなかった（なお、図示は省略するが、試料Ｃでも、温度を約３００℃以上程度に上げれば水素の吸蔵放出反応をすることは知られている）。
この結果から、本例の試料Ｅは、従来の溶製法により作製した水素吸蔵合金（試料Ｃ）では不可能な低温での水素吸蔵放出反応を行うことができる優れた水素吸蔵合金であることがわかる。
この結果から、本例の試料Ｅは、従来の溶製法により作製した水素吸蔵合金（試料Ｃ）では不可能な低温での水素吸蔵放出反応を行うことができる優れた水素吸蔵合金であることがわかる。
さらに、本例では、上記試料Ｅを用い、上記と同様の方法により、温度１８０℃でジーベルツ法によるＰＣＴ特性評価（最大圧力３．３ＭＰａ）を２回行った。１回目（try1）については、装置の関係上、途中で中止した。２回目（try2）は、最大圧力３．３ＭＰａと最小圧力０．０１ＭＰａとの間の圧力変化を２往復させる条件とした。
結果を図７に示す。
同図より知られるごとく、試料Ｅは、温度１８０℃という低温においても、水素の吸蔵放出反応を行うことができる。ただし、その安定性は、温度２００℃の場合よりも若干低下しているようである。
結果を図７に示す。
同図より知られるごとく、試料Ｅは、温度１８０℃という低温においても、水素の吸蔵放出反応を行うことができる。ただし、その安定性は、温度２００℃の場合よりも若干低下しているようである。
このように、本発明の実施例である試料Ｅでは、Ｍｇの水素化物であるＭｇＨ2が熱力学的に安定である低温の温度領域においても、水素の吸蔵・排出反応が進行していることがわかる。これは化合物相を形成するＭｇとＣｕが汚染の少ない状態で微細に積層・混合され、また組成偏倚を来さない低い温度で化合物化が行われたことによるものであると考えられる。
１ Ｍｇ板
２ Ｃｕ板
３ 中間体
４ Ｍｇ−Ｃｕ積層体
４１ Ｍｇ層
４２ Ｃｕ層
５ Ｍｇ−Ｃｕ複合材料
９ 保護板
２ Ｃｕ板
３ 中間体
４ Ｍｇ−Ｃｕ積層体
４１ Ｍｇ層
４２ Ｃｕ層
５ Ｍｇ−Ｃｕ複合材料
９ 保護板
Claims (4)
- Ｍｇ及びＣｕを含有するＭｇ−Ｃｕ複合材料を製造する方法であって、
Ｍｇ板とＣｕ板とを積層してなる積層板よりなる中間体を作製する中間体作製工程と、
該中間体に塑性加工を複数回施してＭｇを含むＭｇ層とＣｕを含むＣｕ層とが複数層交互に積層してなるＭｇ−Ｃｕ積層体を作製する塑性加工工程とを有し、
上記塑性加工工程の後に、上記Ｍｇ−Ｃｕ積層体を水素雰囲気下で２５０℃〜３５０℃の温度範囲に保持して水素の吸蔵放出反応を行わせることにより、Ｍｇ2Ｃｕ及びＭｇＣｕ2を生成する水素化反応工程を追加することを特徴とするＭｇ−Ｃｕ複合材料の製造方法。 - 請求項１において、上記塑性加工工程は冷間圧延により行うことを特徴とするＭｇ−Ｃｕ複合材料の製造方法。
- 請求項１又は２において、上記塑性加工工程では、複数の塑性加工の間に、上記中間体を温度１００℃〜１５０℃に保持する低温焼鈍工程を行うことを特徴とするＭｇ−Ｃｕ複合材料の製造方法。
- 請求項１〜３のいずれか１項において、上記Ｍｇ−Ｃｕ積層体は、上記Ｍｇ層と上記Ｃｕ層との積層ピッチが１μｍ未満であることを特徴とするＭｇ−Ｃｕ複合材料の製造方法。
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