JPH09125172A - マグネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金の製造方法 - Google Patents
マグネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金の製造方法Info
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- JPH09125172A JPH09125172A JP28177395A JP28177395A JPH09125172A JP H09125172 A JPH09125172 A JP H09125172A JP 28177395 A JP28177395 A JP 28177395A JP 28177395 A JP28177395 A JP 28177395A JP H09125172 A JPH09125172 A JP H09125172A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 組成が均質で、所望の水素吸蔵特性を有する
マグネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金を効率よく
製造する方法を提供すること。 【解決手段】 イットリウム原料又はイットリウム原料
とマグネシウム原料の一部とを溶解炉に装入し、イット
リウム原料の融点以下の温度で加熱する第一工程、第一
工程の加熱原料に所定の組成比になるようにマグネシウ
ム原料を添加し、好ましくは平均昇温速度が３〜１２℃
／分、圧力上昇速度が１０〜５０Ｔｏｒｒ／分になるよ
うに加熱溶解する第二工程、及び第二工程で形成した合
金溶湯を、好ましくは５０〜５００℃／秒の冷却速度で
冷却し、凝固させる第三工程を、順次行うことにより、
マグネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金を製造す
る。
マグネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金を効率よく
製造する方法を提供すること。 【解決手段】 イットリウム原料又はイットリウム原料
とマグネシウム原料の一部とを溶解炉に装入し、イット
リウム原料の融点以下の温度で加熱する第一工程、第一
工程の加熱原料に所定の組成比になるようにマグネシウ
ム原料を添加し、好ましくは平均昇温速度が３〜１２℃
／分、圧力上昇速度が１０〜５０Ｔｏｒｒ／分になるよ
うに加熱溶解する第二工程、及び第二工程で形成した合
金溶湯を、好ましくは５０〜５００℃／秒の冷却速度で
冷却し、凝固させる第三工程を、順次行うことにより、
マグネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金を製造す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネシウム−イ
ットリウム系水素吸蔵合金の製造方法に関し、さらに詳
しくは、水素貯蔵，ヒートポンプ，電池などに利用可能
な、常圧から１０ａｔｍに平衡圧を有する高温度で使用
するタイプの均質組成のマグネシウム−イットリウム系
水素吸蔵合金を効率よく製造する方法に関するものであ
る。
ットリウム系水素吸蔵合金の製造方法に関し、さらに詳
しくは、水素貯蔵，ヒートポンプ，電池などに利用可能
な、常圧から１０ａｔｍに平衡圧を有する高温度で使用
するタイプの均質組成のマグネシウム−イットリウム系
水素吸蔵合金を効率よく製造する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、金属系新素材の一つとして水素吸
蔵合金が注目され、その応用研究が積極的になされてい
る。この水素吸蔵合金は、例えば温度を低くしたり、圧
力を加えると、水素を吸収して金属水素化合物となると
共に発熱し、逆に温度を高くしたり、圧力を下げると、
吸収していた水素を再び放出すると同時に熱を奪うとい
う性質を有している。そのため、このような性質を利用
して、水素吸蔵合金を水素の貯蔵やエネルギーの貯蔵、
あるいは化学エネルギーと熱エネルギーの変換などに利
用が可能であり、例えば水素貯蔵装置，排熱利用のヒー
トポンプ，ケミカルエンジン，ニッケル−水素電池の電
極材料などへの利用が試みられている。
蔵合金が注目され、その応用研究が積極的になされてい
る。この水素吸蔵合金は、例えば温度を低くしたり、圧
力を加えると、水素を吸収して金属水素化合物となると
共に発熱し、逆に温度を高くしたり、圧力を下げると、
吸収していた水素を再び放出すると同時に熱を奪うとい
う性質を有している。そのため、このような性質を利用
して、水素吸蔵合金を水素の貯蔵やエネルギーの貯蔵、
あるいは化学エネルギーと熱エネルギーの変換などに利
用が可能であり、例えば水素貯蔵装置，排熱利用のヒー
トポンプ，ケミカルエンジン，ニッケル−水素電池の電
極材料などへの利用が試みられている。
【０００３】このような水素吸蔵合金には、用途に応じ
て各種元素を組み合わせた合金が知られており、代表的
な合金としては、ランタン−ニッケル系，チタン−鉄
系，ジルコニウム−マンガン系，マグネシウム−ニッケ
ル系などが挙げられる。これらの水素吸蔵合金の中で、
マグネシウム系合金は解離圧が１気圧を示す温度が２０
０℃以上であり、高温で水素が合金内に吸蔵されるた
め、高温の熱源を用いて水素の吸蔵・放出が可能とな
る。したがって、このマグネシウム系合金は、例えば工
場廃熱を利用した冷・暖房システム用として、あるいは
エンジンの廃熱を利用した水素自動車用などとして有用
である。このようなマグネシウム系水素吸蔵合金として
は、従来上記のマグネシウム−ニッケル系合金のほか、
マグネシウムとランタン，セリウムなどの希土類元素と
を組み合わせた合金などが知られている。
て各種元素を組み合わせた合金が知られており、代表的
な合金としては、ランタン−ニッケル系，チタン−鉄
系，ジルコニウム−マンガン系，マグネシウム−ニッケ
ル系などが挙げられる。これらの水素吸蔵合金の中で、
マグネシウム系合金は解離圧が１気圧を示す温度が２０
０℃以上であり、高温で水素が合金内に吸蔵されるた
め、高温の熱源を用いて水素の吸蔵・放出が可能とな
る。したがって、このマグネシウム系合金は、例えば工
場廃熱を利用した冷・暖房システム用として、あるいは
エンジンの廃熱を利用した水素自動車用などとして有用
である。このようなマグネシウム系水素吸蔵合金として
は、従来上記のマグネシウム−ニッケル系合金のほか、
マグネシウムとランタン，セリウムなどの希土類元素と
を組み合わせた合金などが知られている。
【０００４】一方、イットリウムとマグネシウムとの合
金については、例えば特公昭５７−４５８１７号公報、
化学工学会第２８回秋期大会研究発表講演要旨集第２分
冊，第３４５ページ「Ｍｇ−Ｙ合金の水素透過特性」で
開示又は報告されているにすぎず、ほとんど研究されて
いないのが実状である。また、この合金の製造方法につ
いては、上記公報及び要旨集においてもほとんど記載が
なく、均質化のための溶解法や凝固法については知られ
ていない。
金については、例えば特公昭５７−４５８１７号公報、
化学工学会第２８回秋期大会研究発表講演要旨集第２分
冊，第３４５ページ「Ｍｇ−Ｙ合金の水素透過特性」で
開示又は報告されているにすぎず、ほとんど研究されて
いないのが実状である。また、この合金の製造方法につ
いては、上記公報及び要旨集においてもほとんど記載が
なく、均質化のための溶解法や凝固法については知られ
ていない。
【０００５】ところで、イットリウムとマグネシウム
は、それらの融点を比較してみると、前者が１５２６℃
であるのに対し、後者は６４９℃であって、大きな差を
有している。したがって、一般的には、溶解炉で溶解し
て所定の組成に合金化しにくい金属である。例えば、イ
ットリウムとマグネシウムを溶解炉で溶解しようとする
と、昇温するに伴い、まずマグネシウムが溶解して坩堝
に沈降するが、同時にこのマグネシウムは昇華しはじ
め、マグネシウム−イットリウム合金を形成する前に、
マグネシウムが気散し、未溶解分のイットリウムが坩堝
の底に残り、所定の組成を有する合金が形成できないと
いう好ましくない事態を招来する。このような好ましく
ない事態を回避するために、予めロス分に相当する量の
マグネシウムを余分に配合しておくことが考えられる
が、この場合、気散する量が溶解条件によって一定では
なく、結果として、得られる合金の水素吸蔵特性にばら
つきが生じたり、性能が充分に発揮されないなどの問題
が生じる。
は、それらの融点を比較してみると、前者が１５２６℃
であるのに対し、後者は６４９℃であって、大きな差を
有している。したがって、一般的には、溶解炉で溶解し
て所定の組成に合金化しにくい金属である。例えば、イ
ットリウムとマグネシウムを溶解炉で溶解しようとする
と、昇温するに伴い、まずマグネシウムが溶解して坩堝
に沈降するが、同時にこのマグネシウムは昇華しはじ
め、マグネシウム−イットリウム合金を形成する前に、
マグネシウムが気散し、未溶解分のイットリウムが坩堝
の底に残り、所定の組成を有する合金が形成できないと
いう好ましくない事態を招来する。このような好ましく
ない事態を回避するために、予めロス分に相当する量の
マグネシウムを余分に配合しておくことが考えられる
が、この場合、気散する量が溶解条件によって一定では
なく、結果として、得られる合金の水素吸蔵特性にばら
つきが生じたり、性能が充分に発揮されないなどの問題
が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況下で、通常の方法では均質な合金化が困難である融
点差の大きなマグネシウムとイットリウムとを、組成に
偏りが生じないように均質に合金化し、所望の性能を有
するマグネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金を効率
よく製造する方法を提供することを目的とするものであ
る。
状況下で、通常の方法では均質な合金化が困難である融
点差の大きなマグネシウムとイットリウムとを、組成に
偏りが生じないように均質に合金化し、所望の性能を有
するマグネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金を効率
よく製造する方法を提供することを目的とするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、マグネシウム
とイットリウムとを合金化する際に、特定の溶解法を用
いることにより、組成の均質な合金が効率よく得られる
こと、さらに、形成した合金溶湯を冷却凝固させる際
に、特定の冷却速度を採用することにより、組成が均質
で、かつ緻密な結晶構造を有する合金が得られることを
見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したも
のである。
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、マグネシウム
とイットリウムとを合金化する際に、特定の溶解法を用
いることにより、組成の均質な合金が効率よく得られる
こと、さらに、形成した合金溶湯を冷却凝固させる際
に、特定の冷却速度を採用することにより、組成が均質
で、かつ緻密な結晶構造を有する合金が得られることを
見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したも
のである。
【０００８】すなわち、本発明は、 （１）マグネシウムとイットリウムを主成分とする水素
吸蔵合金を製造するに当たり、（ａ）イットリウム原料
を溶解炉に装入し、その融点以下の温度で加熱する第一
工程、（ｂ）第一工程の加熱原料に、所定の組成比にな
るようにマグネシウム原料を添加して加熱溶解する第二
工程、及び（ｃ）第二工程で形成したマグネシウム−イ
ットリウム系合金溶湯を冷却凝固させる第三工程を順次
行うことを特徴とするマグネシウム−イットリウム系水
素吸蔵合金の製造方法を提供するものである。また、本
発明は、 （２）マグネシウムとイットリウムを主成分とする水素
吸蔵合金を製造するに当たり、（ａ')イットリウム原料
とマグネシウム原料の一部とを溶解炉に装入し、該イッ
トリウム原料の融点以下の温度で加熱する第一工程、
（ｂ')第一工程の加熱原料に、所定の組成比になるよう
にマグネシウム原料の残部を添加して加熱溶解する第二
工程、及び（ｃ）第二工程で形成したマグネシウム−イ
ットリウム系合金溶湯を冷却凝固させる第三工程を順次
行うことを特徴とするマグネシウム−イットリウム系水
素吸蔵合金の製造方法をも提供するものである。
吸蔵合金を製造するに当たり、（ａ）イットリウム原料
を溶解炉に装入し、その融点以下の温度で加熱する第一
工程、（ｂ）第一工程の加熱原料に、所定の組成比にな
るようにマグネシウム原料を添加して加熱溶解する第二
工程、及び（ｃ）第二工程で形成したマグネシウム−イ
ットリウム系合金溶湯を冷却凝固させる第三工程を順次
行うことを特徴とするマグネシウム−イットリウム系水
素吸蔵合金の製造方法を提供するものである。また、本
発明は、 （２）マグネシウムとイットリウムを主成分とする水素
吸蔵合金を製造するに当たり、（ａ')イットリウム原料
とマグネシウム原料の一部とを溶解炉に装入し、該イッ
トリウム原料の融点以下の温度で加熱する第一工程、
（ｂ')第一工程の加熱原料に、所定の組成比になるよう
にマグネシウム原料の残部を添加して加熱溶解する第二
工程、及び（ｃ）第二工程で形成したマグネシウム−イ
ットリウム系合金溶湯を冷却凝固させる第三工程を順次
行うことを特徴とするマグネシウム−イットリウム系水
素吸蔵合金の製造方法をも提供するものである。
【０００９】さらに、本発明を実施するための好ましい
態様は、 （３）第二工程において、マグネシウム原料を添加して
加熱溶解する際に、溶解炉内において急激な圧力上昇が
起こらないように、炉内圧力の上昇速度を制御しながら
加熱溶解する上記（１），（２）記載の製造方法、 （４）溶解炉内の圧力上昇速度を、１０〜５０Ｔｏｒｒ
／分に制御する上記（３）記載の製造方法、 （５）溶解炉内の圧力上昇速度の制御を、炉内昇温速度
を制御することにより行う上記（３），（４）記載の製
造方法、 （６）溶解炉内の昇温速度を、３〜１２℃／分に制御す
る上記（５）記載の製造方法、及び （７）第三工程において、マグネシウム−イットリウム
系合金溶湯を５０〜５００℃／秒の冷却速度で冷却し、
凝固させる上記（１）〜（６）記載の製造方法、であ
る。
態様は、 （３）第二工程において、マグネシウム原料を添加して
加熱溶解する際に、溶解炉内において急激な圧力上昇が
起こらないように、炉内圧力の上昇速度を制御しながら
加熱溶解する上記（１），（２）記載の製造方法、 （４）溶解炉内の圧力上昇速度を、１０〜５０Ｔｏｒｒ
／分に制御する上記（３）記載の製造方法、 （５）溶解炉内の圧力上昇速度の制御を、炉内昇温速度
を制御することにより行う上記（３），（４）記載の製
造方法、 （６）溶解炉内の昇温速度を、３〜１２℃／分に制御す
る上記（５）記載の製造方法、及び （７）第三工程において、マグネシウム−イットリウム
系合金溶湯を５０〜５００℃／秒の冷却速度で冷却し、
凝固させる上記（１）〜（６）記載の製造方法、であ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の方法で得られるマグネシ
ウム−イットリウム系水素吸蔵合金は、マグネシウムと
イットリウムを主成分とするものであり、マグネシウム
とイットリウムのみからなる合金であってもよく、これ
らに、さらに合金化が可能な適当な金属、例えばカルシ
ウム，バリウム，ストロンチウム，アルミニウム，銅，
ニッケル、さらにはランタン，セリウムなどの希土類元
素などの中から選ばれた少なくとも一種を含有させたも
のであってもよい。本発明において、上記マグネシウム
−イットリウム系合金の原料の一つとして用いられるマ
グネシウム原料としては、金属マグネシウムを用いても
よく、合金組成によっては、マグネシウム合金、例えば
マグネシウム−カルシウム合金などを用いてもよい。一
方、もう一つの原料として用いられるイットリウム原料
としては、金属イットリウムを用いてもよく、合金組成
によっては、イットリウム合金、例えばイットリウム−
希土類元素合金などを用いてもよい。さらに、場合によ
り、マグネシウム原料及びイットリウム原料とともに、
上記金属の中から選ばれた適当な金属又は合金を用いる
ことができる。
ウム−イットリウム系水素吸蔵合金は、マグネシウムと
イットリウムを主成分とするものであり、マグネシウム
とイットリウムのみからなる合金であってもよく、これ
らに、さらに合金化が可能な適当な金属、例えばカルシ
ウム，バリウム，ストロンチウム，アルミニウム，銅，
ニッケル、さらにはランタン，セリウムなどの希土類元
素などの中から選ばれた少なくとも一種を含有させたも
のであってもよい。本発明において、上記マグネシウム
−イットリウム系合金の原料の一つとして用いられるマ
グネシウム原料としては、金属マグネシウムを用いても
よく、合金組成によっては、マグネシウム合金、例えば
マグネシウム−カルシウム合金などを用いてもよい。一
方、もう一つの原料として用いられるイットリウム原料
としては、金属イットリウムを用いてもよく、合金組成
によっては、イットリウム合金、例えばイットリウム−
希土類元素合金などを用いてもよい。さらに、場合によ
り、マグネシウム原料及びイットリウム原料とともに、
上記金属の中から選ばれた適当な金属又は合金を用いる
ことができる。
【００１１】また、マグネシウム原料及びイットリウム
原料と共に、その他の金属を用いて合金化する場合、そ
の他の金属の中で融点などの性状がイットリウムよりも
マグネシウムに近いもの、例えばカルシウムやアルミニ
ウムなどの元素は、マグネシウム原料と同様の取扱い方
をするのが好ましく、一方、融点などの性状がマグネシ
ウムよりもイットリウムに近いもの、例えばランタン，
ニッケル，銅などの元素は、イットリウム原料と同様の
取扱い方をするのが好ましい。
原料と共に、その他の金属を用いて合金化する場合、そ
の他の金属の中で融点などの性状がイットリウムよりも
マグネシウムに近いもの、例えばカルシウムやアルミニ
ウムなどの元素は、マグネシウム原料と同様の取扱い方
をするのが好ましく、一方、融点などの性状がマグネシ
ウムよりもイットリウムに近いもの、例えばランタン，
ニッケル，銅などの元素は、イットリウム原料と同様の
取扱い方をするのが好ましい。
【００１２】本発明のマグネシウム−イットリウム系合
金の製造方法は、以下に示す第一工程，第二工程及び第
三工程の３工程から構成されている。まず、第一工程に
おいては、高周波誘導溶解炉，真空溶解炉などの溶解炉
内の坩堝に、イットリウム原料の全部、又はイットリウ
ム原料の全部とマグネシウム原料の一部、好ましくは配
合量の３０％以下の量のマグネシウム原料とを装入し、
好ましくは真空排気したのち、アルゴンガスなどの不活
性ガスを導入して、炉内の圧力を好ましくは２００Ｔｏ
ｒｒを超える程度に維持する。次いで坩堝内に装入した
原料を、イットリウム原料の融点以下の温度において、
該原料が赤熱するまで加熱し、昇温させる。この際、上
記原料の温度が、マグネシウムの融点以上で、６５０〜
９００℃の範囲になるように加熱するのが有利である。
金の製造方法は、以下に示す第一工程，第二工程及び第
三工程の３工程から構成されている。まず、第一工程に
おいては、高周波誘導溶解炉，真空溶解炉などの溶解炉
内の坩堝に、イットリウム原料の全部、又はイットリウ
ム原料の全部とマグネシウム原料の一部、好ましくは配
合量の３０％以下の量のマグネシウム原料とを装入し、
好ましくは真空排気したのち、アルゴンガスなどの不活
性ガスを導入して、炉内の圧力を好ましくは２００Ｔｏ
ｒｒを超える程度に維持する。次いで坩堝内に装入した
原料を、イットリウム原料の融点以下の温度において、
該原料が赤熱するまで加熱し、昇温させる。この際、上
記原料の温度が、マグネシウムの融点以上で、６５０〜
９００℃の範囲になるように加熱するのが有利である。
【００１３】次に、第二次工程においては、上記の第一
工程で加熱されたイットリウム原料又はイットリウム原
料とマグネシウム原料との混合物上に、マグネシウム原
料を所定の組成比になるように添加し、徐々に昇温す
る。この場合、第一工程において、坩堝内の原料がマグ
ネシウム原料の融点以上に加熱されているため、添加さ
れたマグネシウム原料が徐々に溶解し始め、それに伴
い、イットリウム原料と接触する部分を合金として溶か
し込みながら、坩堝底に沈降溶解し、均質に合金化す
る。
工程で加熱されたイットリウム原料又はイットリウム原
料とマグネシウム原料との混合物上に、マグネシウム原
料を所定の組成比になるように添加し、徐々に昇温す
る。この場合、第一工程において、坩堝内の原料がマグ
ネシウム原料の融点以上に加熱されているため、添加さ
れたマグネシウム原料が徐々に溶解し始め、それに伴
い、イットリウム原料と接触する部分を合金として溶か
し込みながら、坩堝底に沈降溶解し、均質に合金化す
る。
【００１４】この第二工程においては、昇温を急激に行
うと、マグネシウムが突沸し、炉内に飛び散ったり、気
散するなど、好ましくない事態を招くおそれがある。こ
のような場合、炉内の圧力が急上昇するので、急激な圧
力上昇が起こらないように、昇温速度を制御するのが好
ましい。特に、昇温速度を３〜１２℃／分の範囲に制御
し、圧力上昇速度を１０〜５０Ｔｏｒｒ／分の範囲に抑
えるのが有利である。昇温速度が１２℃／分を超えた
り、あるいは圧力上昇速度が５０Ｔｏｒｒ／分を超える
とマグネシウムが突沸したりして気散ロスが大きくな
り、均一組成の合金が得られにくい。また、昇温速度が
３℃／分未満であったり、圧力上昇速度が１０Ｔｏｒｒ
／分未満である場合、合金化に時間がかかりすぎ好まし
くない。この第二工程においては、炉内温度の上限は、
通常１０５０〜１１００℃の範囲であり、また炉内圧力
の上限は、通常３００〜４００Ｔｏｒｒの範囲である。
このような条件で加熱溶解することにより、マグネシウ
ムとイットリウムの接触時間を長くすることができ、か
つイットリウム原料と接触する部分を合金として溶かし
込みながら、マグネシウムが坩堝底に沈降溶解するの
で、均一な溶解が可能となる。
うと、マグネシウムが突沸し、炉内に飛び散ったり、気
散するなど、好ましくない事態を招くおそれがある。こ
のような場合、炉内の圧力が急上昇するので、急激な圧
力上昇が起こらないように、昇温速度を制御するのが好
ましい。特に、昇温速度を３〜１２℃／分の範囲に制御
し、圧力上昇速度を１０〜５０Ｔｏｒｒ／分の範囲に抑
えるのが有利である。昇温速度が１２℃／分を超えた
り、あるいは圧力上昇速度が５０Ｔｏｒｒ／分を超える
とマグネシウムが突沸したりして気散ロスが大きくな
り、均一組成の合金が得られにくい。また、昇温速度が
３℃／分未満であったり、圧力上昇速度が１０Ｔｏｒｒ
／分未満である場合、合金化に時間がかかりすぎ好まし
くない。この第二工程においては、炉内温度の上限は、
通常１０５０〜１１００℃の範囲であり、また炉内圧力
の上限は、通常３００〜４００Ｔｏｒｒの範囲である。
このような条件で加熱溶解することにより、マグネシウ
ムとイットリウムの接触時間を長くすることができ、か
つイットリウム原料と接触する部分を合金として溶かし
込みながら、マグネシウムが坩堝底に沈降溶解するの
で、均一な溶解が可能となる。
【００１５】最後に、第三工程においては、上記第二工
程で形成したマグネシウム−イットリウム系合金溶湯を
冷却凝固させる。この冷却凝固は、水冷定盤上で行うの
が好ましい。また、この際、５０〜５００℃／秒の冷却
速度で凝固させるのが有利である。この冷却速度が５０
℃／秒未満では合金の結晶組織が緻密化せず、水素吸蔵
特性が充分に発揮されないおそれがある。また、冷却速
度が５００℃／秒を超えると合金の結晶構造が乱れ、良
好な水素吸蔵特性が発揮されないことがある。合金の結
晶構造を緻密化し、良好な水素吸蔵特性を発揮させる点
から、冷却速度は１００〜３００℃／秒の範囲が特に好
適である。このようにして得られたマグネシウム−イッ
トリウム系水素吸蔵合金は、均一な組成又は均質な組成
と緻密な結晶構造を有し、所望の水素吸蔵特性が発揮さ
れる。
程で形成したマグネシウム−イットリウム系合金溶湯を
冷却凝固させる。この冷却凝固は、水冷定盤上で行うの
が好ましい。また、この際、５０〜５００℃／秒の冷却
速度で凝固させるのが有利である。この冷却速度が５０
℃／秒未満では合金の結晶組織が緻密化せず、水素吸蔵
特性が充分に発揮されないおそれがある。また、冷却速
度が５００℃／秒を超えると合金の結晶構造が乱れ、良
好な水素吸蔵特性が発揮されないことがある。合金の結
晶構造を緻密化し、良好な水素吸蔵特性を発揮させる点
から、冷却速度は１００〜３００℃／秒の範囲が特に好
適である。このようにして得られたマグネシウム−イッ
トリウム系水素吸蔵合金は、均一な組成又は均質な組成
と緻密な結晶構造を有し、所望の水素吸蔵特性が発揮さ
れる。
【００１６】
【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。 実施例１ Ｙ5 Ｍg24 の合金組成になるように、イットリウム（純
度９9.９％）とマグネシウム（純度９9.９％）を、合計
２０００ｇ用いた。まず、イットリウム全量を高周波誘
導溶解炉内の坩堝に装入し、炉内を0.１Ｔｏｒｒまで排
気したのち、アルゴンガスを２６０Ｔｏｒｒまで導入
し、加熱を開始した。約２０℃／分の昇温速度で４０分
間加熱し、炉内の温度が８００℃に達した時点で、マグ
ネシウム全量を炉内の坩堝中のイットリウムに添加し
た。次いで、炉内圧力の上昇速度が１０〜５０Ｔｏｒｒ
／分の範囲になるようにモニターしながら、８℃／分の
昇温速度で、３５分間加熱し、１０７０℃になった時点
で加熱をやめ、合金溶湯を水冷定盤上に冷却速度１５０
℃／秒の条件で冷却凝固させた。このようにして得られ
た合金の上部と下部からサンプリングを行い、ＩＣＰ
（Inductively Coupled Plazma）発光分析を行い、組成
を求めた。結果を第１表に示す。
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。 実施例１ Ｙ5 Ｍg24 の合金組成になるように、イットリウム（純
度９9.９％）とマグネシウム（純度９9.９％）を、合計
２０００ｇ用いた。まず、イットリウム全量を高周波誘
導溶解炉内の坩堝に装入し、炉内を0.１Ｔｏｒｒまで排
気したのち、アルゴンガスを２６０Ｔｏｒｒまで導入
し、加熱を開始した。約２０℃／分の昇温速度で４０分
間加熱し、炉内の温度が８００℃に達した時点で、マグ
ネシウム全量を炉内の坩堝中のイットリウムに添加し
た。次いで、炉内圧力の上昇速度が１０〜５０Ｔｏｒｒ
／分の範囲になるようにモニターしながら、８℃／分の
昇温速度で、３５分間加熱し、１０７０℃になった時点
で加熱をやめ、合金溶湯を水冷定盤上に冷却速度１５０
℃／秒の条件で冷却凝固させた。このようにして得られ
た合金の上部と下部からサンプリングを行い、ＩＣＰ
（Inductively Coupled Plazma）発光分析を行い、組成
を求めた。結果を第１表に示す。
【００１７】また、図１にこの合金の走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）写真図を示し、また図２に、この合金のＥＤ
Ｓ装置による定性点分析チャートを示す。この図２に
は、マグネシウムのピークとイットリウムのピークが認
められる。したがって、これらの図から、結晶構造の緻
密なマグネシウム−イットリウム合金であることが分か
る。さらに、この合金の水素吸蔵特性を次のようにして
求めた。
（ＳＥＭ）写真図を示し、また図２に、この合金のＥＤ
Ｓ装置による定性点分析チャートを示す。この図２に
は、マグネシウムのピークとイットリウムのピークが認
められる。したがって、これらの図から、結晶構造の緻
密なマグネシウム−イットリウム合金であることが分か
る。さらに、この合金の水素吸蔵特性を次のようにして
求めた。
【００１８】比較例１ 実施例１と同様に、イットリウムとマグネシウムを、合
計２０００ｇ用い、この全量を高周波誘導溶解炉内の坩
堝に装入し、炉内を0.１Ｔｏｒｒまで排気したのち、ア
ルゴンガスを２６０Ｔorr まで導入し、加熱を開始し
た。約１５℃／分の昇温速度で７０分間加熱し、溶湯温
度が１０７０℃に達した時点で合金溶湯を水冷定盤上で
冷却凝固させた。このようにして得られた合金の上部と
下部からサンプリングを行い、ＩＣＰ発光分析を行い、
組成を求めた。結果を第１表に示す。
計２０００ｇ用い、この全量を高周波誘導溶解炉内の坩
堝に装入し、炉内を0.１Ｔｏｒｒまで排気したのち、ア
ルゴンガスを２６０Ｔorr まで導入し、加熱を開始し
た。約１５℃／分の昇温速度で７０分間加熱し、溶湯温
度が１０７０℃に達した時点で合金溶湯を水冷定盤上で
冷却凝固させた。このようにして得られた合金の上部と
下部からサンプリングを行い、ＩＣＰ発光分析を行い、
組成を求めた。結果を第１表に示す。
【００１９】実施例２ Ｙ5 Ｍg22.5 Ｃu1.5の合金組成になるように、イットリ
ウム（純度９9.９％）とマグネシウム（純度９9.９％）
と銅（純度９9.９％）を、合計２０００ｇ用いた。ま
ず、イットリウムと銅の全量を高周波誘導溶解炉内の坩
堝に装入し、炉内を0.１Ｔｏｒｒまで排気したのち、ア
ルゴンガスを２６０Ｔｏｒｒまで導入し、加熱を開始し
た。約１６℃／分の昇温速度で５０分間加熱し、炉内の
温度が８００℃に達した時点で、マグネシウム全量を炉
内の坩堝中のイットリウムと銅の混合物に添加した。次
いで、炉内圧力の上昇速度が１０〜５０Ｔｏｒｒ／分の
範囲になるようにモニターしながら、７℃／分の昇温速
度で、４０分間加熱し、１０７０℃になった時点で加熱
をやめ、合金溶湯を水冷定盤上に冷却速度１５０℃／秒
の条件で冷却凝固させた。このようにして得られた合金
の上部と下部からサンプリングを行い、ＩＣＰ発光分析
を行い、組成を求めた。結果を第１表に示す。
ウム（純度９9.９％）とマグネシウム（純度９9.９％）
と銅（純度９9.９％）を、合計２０００ｇ用いた。ま
ず、イットリウムと銅の全量を高周波誘導溶解炉内の坩
堝に装入し、炉内を0.１Ｔｏｒｒまで排気したのち、ア
ルゴンガスを２６０Ｔｏｒｒまで導入し、加熱を開始し
た。約１６℃／分の昇温速度で５０分間加熱し、炉内の
温度が８００℃に達した時点で、マグネシウム全量を炉
内の坩堝中のイットリウムと銅の混合物に添加した。次
いで、炉内圧力の上昇速度が１０〜５０Ｔｏｒｒ／分の
範囲になるようにモニターしながら、７℃／分の昇温速
度で、４０分間加熱し、１０７０℃になった時点で加熱
をやめ、合金溶湯を水冷定盤上に冷却速度１５０℃／秒
の条件で冷却凝固させた。このようにして得られた合金
の上部と下部からサンプリングを行い、ＩＣＰ発光分析
を行い、組成を求めた。結果を第１表に示す。
【００２０】比較例２ 実施例２と同様に、イットリウムとマグネシウムと銅
を、合計２０００ｇ用い、この全量を高周波誘導溶解炉
内の坩堝に装入し、炉内を0.１Ｔｏｒｒまで排気したの
ち、アルゴンガスを２６０Ｔｏｒｒまで導入し、加熱を
開始した。約１３℃／分の昇温速度で８５分間加熱し、
溶湯温度が１０７０℃に達した時点で合金溶湯を水冷定
盤上で冷却凝固させた。このようにして得られた合金の
上部と下部からサンプリングを行い、ＩＣＰ発光分析を
行い、組成を求めた。結果を第１表に示す。
を、合計２０００ｇ用い、この全量を高周波誘導溶解炉
内の坩堝に装入し、炉内を0.１Ｔｏｒｒまで排気したの
ち、アルゴンガスを２６０Ｔｏｒｒまで導入し、加熱を
開始した。約１３℃／分の昇温速度で８５分間加熱し、
溶湯温度が１０７０℃に達した時点で合金溶湯を水冷定
盤上で冷却凝固させた。このようにして得られた合金の
上部と下部からサンプリングを行い、ＩＣＰ発光分析を
行い、組成を求めた。結果を第１表に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】第１表から分かるように、本発明の方法に
よれば、いずれの元素も、ほぼ目標組成となっており、
また、合金の上部と下部とで、組成のばらつきがほとん
どない。これに対し、比較例の方法では、目標組成から
大きくはずれ、かつ合金の上部と下部とで組成のばらつ
きがあり、また、坩堝底にイットリウムの未溶解物が残
っていた。
よれば、いずれの元素も、ほぼ目標組成となっており、
また、合金の上部と下部とで、組成のばらつきがほとん
どない。これに対し、比較例の方法では、目標組成から
大きくはずれ、かつ合金の上部と下部とで組成のばらつ
きがあり、また、坩堝底にイットリウムの未溶解物が残
っていた。
【００２３】
【発明の効果】本発明の方法によると、マグネシウムが
ロスしたり、イットリウムの未溶解分が残ることがな
く、均質な組成又は均質な組成と緻密な結晶構造を有す
るマグネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金を効率よ
く製造することができる。本発明の方法で得られたマグ
ネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金は、所望の水素
吸蔵特性を有しており、例えば工場廃熱を利用した冷・
暖房システム用やエンジンの廃熱を利用した水素自動車
用などとして有用である。
ロスしたり、イットリウムの未溶解分が残ることがな
く、均質な組成又は均質な組成と緻密な結晶構造を有す
るマグネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金を効率よ
く製造することができる。本発明の方法で得られたマグ
ネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金は、所望の水素
吸蔵特性を有しており、例えば工場廃熱を利用した冷・
暖房システム用やエンジンの廃熱を利用した水素自動車
用などとして有用である。
【図１】 実施例１で得られたマグネシウム−イットリ
ウム合金の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真図である。
ウム合金の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真図である。
【図２】 実施例１で得られたマグネシウム−イットリ
ウム合金のＥＤＳ装置による定性点分析チャートであ
る。
ウム合金のＥＤＳ装置による定性点分析チャートであ
る。
Claims (7)
- 【請求項１】 マグネシウムとイットリウムを主成分と
する水素吸蔵合金を製造するに当たり、（ａ）イットリ
ウム原料を溶解炉に装入し、その融点以下の温度で加熱
する第一工程、（ｂ）第一工程の加熱原料に、所定の組
成比になるようにマグネシウム原料を添加して加熱溶解
する第二工程、及び（ｃ）第二工程で形成したマグネシ
ウム−イットリウム系合金溶湯を冷却凝固させる第三工
程を順次行うことを特徴とするマグネシウム−イットリ
ウム系水素吸蔵合金の製造方法。 - 【請求項２】 マグネシウムとイットリウムを主成分と
する水素吸蔵合金を製造するに当たり、（ａ')イットリ
ウム原料とマグネシウム原料の一部とを溶解炉に装入
し、該イットリウム原料の融点以下の温度で加熱する第
一工程、（ｂ')第一工程の加熱原料に、所定の組成比に
なるようにマグネシウム原料の残部を添加して加熱溶解
する第二工程、及び（ｃ）第二工程で形成したマグネシ
ウム−イットリウム系合金溶湯を冷却凝固させる第三工
程を順次行うことを特徴とするマグネシウム−イットリ
ウム系水素吸蔵合金の製造方法。 - 【請求項３】 第二工程において、マグネシウム原料を
添加して加熱溶解する際に、溶解炉内において急激な圧
力上昇が起こらないように、炉内圧力の上昇速度を制御
しながら加熱溶解する請求項１又は２記載の製造方法。 - 【請求項４】 溶解炉内の圧力上昇速度を、１０〜５０
Ｔｏｒｒ／分に制御する請求項３記載の製造方法。 - 【請求項５】 溶解炉内の圧力上昇速度の制御を、炉内
昇温速度を制御することにより行う請求項３又は４記載
の製造方法。 - 【請求項６】 溶解炉内の昇温速度を、３〜１２℃／分
に制御する請求項５記載の製造方法。 - 【請求項７】 第三工程において、マグネシウム−イッ
トリウム系合金溶湯を５０〜５００℃／秒の冷却速度で
冷却し、凝固させる請求項１又は２記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7281773A JP2990052B2 (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | マグネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7281773A JP2990052B2 (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | マグネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09125172A true JPH09125172A (ja) | 1997-05-13 |
| JP2990052B2 JP2990052B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=17643783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7281773A Expired - Fee Related JP2990052B2 (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | マグネシウム−イットリウム系水素吸蔵合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2990052B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002043170A2 (en) * | 2000-11-27 | 2002-05-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Metal hydride battery material with high storage capacity |
| WO2005080617A1 (ja) * | 2004-02-20 | 2005-09-01 | Japan Metals And Chemicals Co., Ltd. | Mg-REM-Ni系水素吸蔵合金の製造方法 |
| WO2008117890A1 (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Ｍｇ合金およびその製造方法 |
| CN104342617A (zh) * | 2013-07-25 | 2015-02-11 | 北京大学 | 一种高容量储氢薄膜及其制备方法 |
| JP2017533160A (ja) * | 2015-01-09 | 2017-11-09 | 華南理工大学 | 水素発生材料のＣａＭｇ２系合金水素化物およびその調製方法、並びにその応用 |
| CN114657430A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-06-24 | 重庆大学 | 稀土中间合金及其大尺寸稀土镁合金的制备工艺 |
-
1995
- 1995-10-30 JP JP7281773A patent/JP2990052B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002043170A2 (en) * | 2000-11-27 | 2002-05-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Metal hydride battery material with high storage capacity |
| WO2002043170A3 (en) * | 2000-11-27 | 2002-08-29 | Koninkl Philips Electronics Nv | Metal hydride battery material with high storage capacity |
| WO2005080617A1 (ja) * | 2004-02-20 | 2005-09-01 | Japan Metals And Chemicals Co., Ltd. | Mg-REM-Ni系水素吸蔵合金の製造方法 |
| JPWO2005080617A1 (ja) * | 2004-02-20 | 2007-08-30 | 日本重化学工業株式会社 | Ｍｇ−ＲＥＭ−Ｎｉ系水素吸蔵合金の製造方法 |
| CN100378234C (zh) * | 2004-02-20 | 2008-04-02 | 日本重化学工业株式会社 | Mg-REM-Ni系储氢合金的制备方法 |
| US7988800B2 (en) | 2004-02-20 | 2011-08-02 | Japan Metals And Chemicals Co., Ltd. | Method for producing Mg-REM-Ni based hydrogen-absorbing alloy |
| JP4805816B2 (ja) * | 2004-02-20 | 2011-11-02 | 日本重化学工業株式会社 | Ｍｇ−ＲＥＭ−Ｎｉ系水素吸蔵合金の製造方法 |
| WO2008117890A1 (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Ｍｇ合金およびその製造方法 |
| US8636853B2 (en) | 2007-03-26 | 2014-01-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Mg alloy and method of production of same |
| CN104342617A (zh) * | 2013-07-25 | 2015-02-11 | 北京大学 | 一种高容量储氢薄膜及其制备方法 |
| JP2017533160A (ja) * | 2015-01-09 | 2017-11-09 | 華南理工大学 | 水素発生材料のＣａＭｇ２系合金水素化物およびその調製方法、並びにその応用 |
| CN114657430A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-06-24 | 重庆大学 | 稀土中间合金及其大尺寸稀土镁合金的制备工艺 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2990052B2 (ja) | 1999-12-13 |
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