JPH09184040A - イットリウム−マグネシウム系水素吸蔵合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 機能性材料として有用な新規なイットリウム
−マグネシウム系合金。 【解決手段】 一般式（Ｉ），（II），（III) Ｙ_x Ｃａ_y Ｍｇ_z ・・・（Ｉ） Ｙ_a Ｍｇ_b Ｃｕ_c ・・・（IIＡ） Ｙ_a'Ｍｇ_b'Ｃｕ_c'Ｎｉ_d' ・・・（IIＢ） Ｙ_a"Ｍｇ_b"Ｎｉ_c" ・・・（IIＣ） Ｙ_x Ｃａ_y Ｍｇ_b Ｃｕ_e Ｎｉ_f ・・・（III) （ｘ＞０，ｙ＞０，4.５≦ｘ＋ｙ≦5.５，２３≦ｚ≦２
５，4.５≦ａ≦5.５，２３≦ｂ＋ｃ≦２５，０＜ｃ≦
５，4.５≦ａ' ≦5.５，２３≦ｂ' ＋ｃ' ＋ｄ' ≦２
５，０＜ｃ' ＋ｄ' ≦５，０＜ｃ' ＜５，０＜ｄ' ＜
５，4.５≦ａ" ≦5.５，２３≦ｂ" ＋ｃ" ≦２５，０＜
ｃ" ≦５，２３≦ｂ＋ｅ＋ｆ≦２５，０＜ｅ＋ｆ≦５，
０≦ｅ≦５，０≦ｆ≦５）で表される組成を有するイッ
トリウム−マグネシウム系合金。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イットリウム−マ
グネシウム系合金及びイットリウム−マグネシウム系水
素吸蔵合金に関し、さらに詳しくは、水素吸蔵合金，磁
石材料，触媒材料などとして有用な新規なイットリウム
−マグネシウム系合金、及び従来のマグネシウム系水素
吸蔵合金に比べて、優れた水素吸蔵特性を有する新規な
イットリウム−マグネシウム系水素吸蔵合金に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】金属合金は、従来、各種の構造用材料と
して使用されてきたが、近年機能性材料、例えば電機・
電子材料，磁性材料，超電導材料，水素吸蔵合金，形状
記憶材料，制振材料，触媒材料，耐熱材料や耐食・耐酸
化性材料などの耐環境材料，焼結材料などとしての性能
が注目され、これらの機能性材料として使用されるよう
になってきた。ところで、マグネシウムは、古くからそ
の軽量性及び耐熱性と、特に切削性がアルミニウムの３
倍も優れていることから、航空・宇宙分野に利用され、
また自動車用にダイカスト鋳物として使用されてきた。
そして、近年、自動車やＯＡ機器の軽量化の要求から、
マグネシウム合金の軽量構造材料としての優れた特性が
再び注目されはじめ、従来の合金の改良、新合金特に希
土類元素を用いた合金の開発、また、新合金に超急冷凝
固−粉末冶金法などの新しいプロセシングを適用して、
強度，耐クリープ性，耐食性などの著しい向上などが図
られている。さらに、最近では、マグネシウム系合金か
らなる水素吸蔵合金を、熱貯蔵システムの材料などとし
て用いることが試みられている。このように、マグネシ
ウム系合金は様々な優れた特性を有することから、機能
性材料としての新しいマグネシウム系合金の開発が望ま
れている。

【０００３】一方、前記機能性材料の中の水素吸蔵合金
は、金属系新素材の一つとして、近年特に注目され、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。した
がって、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。このような水素吸蔵合金を利用したシス
テム、例えば水素の貯蔵や輸送，ヒートポンプ，蓄熱な
どを実用化するには、システムの小型化及び軽量化が必
要である。それには心臓部である水素吸蔵合金の低コス
ト化，単位重量当たりの水素吸蔵量の増加及び反応速度
の向上が不可欠であり、さらには初期活性化が容易であ
ることが望ましい。水素吸蔵合金としては、例えば希土
類元素−ニッケル系，鉄−チタニウム系，ジルコニウム
−マンガン系及びマグネシウム系合金などが知られてい
るが、希土類元素−ニッケル系合金はコストが高く、か
つ水素吸蔵量が２重量％以下と少ないなどの欠点があ
り、また、鉄−チタニウム系やジルコニウム−マンガン
系合金も水素吸蔵量が充分でないという欠点を有してい
る。

【０００４】これらに対し、マグネシウム系合金は、コ
ストが安い上、水素吸蔵量も４重量％以上（ただし、３
００℃以上の場合）と大きく、このマグネシウム系合金
を前記システムに用いた場合、低コストで、かつ軽量の
ものができる可能性を有している。しかしながら、この
マグネシウム系合金は、反応速度が遅く、また使用温度
範囲が２５０℃以上と高いため、熱源及び用途に制約を
受けるのを免れないという欠点がある。マグネシウム系
合金の改良型として、希土類元素又は希土類元素と遷移
金属元素とを添加してなる合金が開示されており、この
合金は反応速度が飛躍的に向上したものである（特公昭
５６−５２１０５号公報，特公昭５７−４５８１７号公
報，特開昭５５−１０４７９号公報）。これらの合金の
中で、特公昭５６−５２１０５号公報に記載されている
ものは、マグネシウムと希土類元素の合金、特公昭５７
−４５８１７号公報に記載されているものは、マグネシ
ウムと希土類元素とニッケルとの合金であるが、その組
成比（特に希土類元素の割合）が一定の範囲にあると同
時に、いずれもカルシウム，ストロンチウム，バリウ
ム，銅は含まれていない。また、特開昭５５−１０４７
９号公報に記載のものは、マグネシウム及びランタンを
ベースとして、カルシウム，ストロンチウム，バリウ
ム，銅，ニッケルを含有する合金であるが、イットリウ
ムは含まれていない。また、これらの合金は、いずれも
２５０℃以下から水素吸蔵量が減少しはじめ、１００℃
付近では３００℃以上の場合と比較して半分以下の吸蔵
量となるため、低温活性のさらなる向上が望まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、機能性材料
として有用な新規なマグネシウム系合金、及び従来のマ
グネシウム系合金と同等以上の水素吸蔵量及び反応速度
を有する上、低温域において、水素吸蔵量及び反応速度
の低下が少なく、かつ初期活性化も容易な新規なマグネ
シウム系水素吸蔵合金を提供することを目的とするもの
である。

【０００６】

【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、イットリウム
とマグネシウムとを必須成分として含有し、かつ特定の
金属元素を含有する特定組成の合金が新規な合金であっ
て、水素吸蔵合金，触媒材料，磁石材料などとして有用
であること、また、イットリウムとマグネシウムとを必
須成分として含有し、かつ特定の金属元素を含有する合
金、特に、この合金の中で上記特定組成の合金が、新規
な水素吸蔵合金として、前記目的に適合しうることを見
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。

【０００７】すなわち、本発明は、 （１）一般式（Ｉ） Ｙ_x Ｃａ_y Ｍｇ_z ・・・（Ｉ） （ただし、ｘ＞０，ｙ＞０，4.５≦ｘ＋ｙ≦5.５，２３
≦ｚ≦２５）で表される組成を有するイットリウム−マ
グネシウム系合金、 （２）一般式（IIＡ） Ｙ_a Ｍｇ_b Ｃｕ_c ・・・（IIＡ） （ただし、4.５≦ａ≦5.５，２３≦ｂ＋ｃ≦２５，０＜
ｃ≦５）で表される組成を有するイットリウム−マグネ
シウム系合金、 （３）一般式（IIＢ） Ｙ_a'Ｍｇ_b'Ｃｕ_c'Ｎｉ_d' ・・・（IIＢ） （ただし、4.５≦ａ' ≦5.５，２３≦ｂ' ＋ｃ' ＋ｄ'
≦２５，０＜ｃ' ＋ｄ'≦５，０＜ｃ' ＜５，０＜ｄ'
＜５）で表される組成を有するイットリウム−マグネシ
ウム系合金、 （４）一般式（IIＣ） Ｙ_a"Ｍｇ_b"Ｎｉ_c" ・・・（IIＣ） （ただし、4.５≦ａ" ≦5.５，２３≦ｂ" ＋ｃ" ≦２
５，０＜ｃ" ≦５）で表される組成を有するイットリウ
ム−マグネシウム系合金、及び （５）一般式（III) Ｙ_x Ｃａ_y Ｍｇ_b Ｃｕ_e Ｎｉ_f ・・・（III) （ただし、ｘ＞０，ｙ＞０，4.５≦ｘ＋ｙ≦5.５，２３
≦ｂ＋ｅ＋ｆ≦２５，０＜ｅ＋ｆ≦５，０≦ｅ≦５，０
≦ｆ≦５）で表される組成を有するイットリウム−マグ
ネシウム系合金、を提供するものである。

【０００８】また、本発明は、 （６）イットリウムとマグネシウムを含有し、かつカル
シウム，ストロンチウム及びバリウムの中から選ばれた
少なくとも一種を含有することを特徴とするイットリウ
ム−マグネシウム系水素吸蔵合金、 （７）前記一般式（Ｉ）で表される組成を有する上記
（６）記載のイットリウム−マグネシウム系水素吸蔵合
金、 （８）イットリウムとマグネシウムを含有し、かつ銅及
び／又はニッケルを含有することを特徴とするイットリ
ウム−マグネシウム系水素吸蔵合金、 （９）一般式（II） Ｙ_h Ｍｇ_i Ｃｕ_j Ｎｉ_k ・・・（II） （ただし、4.５≦ｈ≦5.５，２３≦ｉ＋ｊ＋ｋ≦２５，
０＜ｊ＋ｋ≦５，０＜ｊ≦５，０≦ｋ＜５）で表される
組成を有する上記（８）記載のイットリウム−マグネシ
ウム系水素吸蔵合金、 （１０）一般式（IIＣ） Ｙ_a"Ｍｇ_b"Ｎｉ_c" ・・・（IIＣ） （ただし、4.５≦ａ" ≦5.５，２３≦ｂ" ＋ｃ" ≦２
５，０＜ｃ" ≦５）で表される組成を有する上記（８）
記載のイットリウム−グネシウム系水素吸蔵合金、 （１１）イットリウムとマグネシウムを含有し、かつカ
ルシウム，ストロンチウム及びバリウムの中から選ばれ
た少なくとも一種を含有するとともに、銅及び／又はニ
ッケルを含有することを特徴とするイットリウム−マグ
ネシウム系水素吸蔵合金、及び （１２）前記一般式（III)で表される組成を有する上記
（１１）記載のイットリウム−マグネシウム系水素吸蔵
合金、をも提供するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のイットリウム−マグネシ
ウム系合金は、次の一般式（Ｉ），（IIＡ），（II
Ｂ），（IIＣ），（III) Ｙ_x Ｃａ_y Ｍｇ_z ・・・（Ｉ） Ｙ_a Ｍｇ_b Ｃｕ_c ・・・（IIＡ） Ｙ_a'Ｍｇ_b'Ｃｕ_c'Ｎｉ_d' ・・・（IIＢ） Ｙ_a"Ｍｇ_b"Ｎｉ_c" ・・・（IIＣ） 及び Ｙ_x Ｃａ_y Ｍｇ_b Ｃｕ_e Ｎｉ_f ・・・（III) （ただし、各記号は上記の通りである。）で表される組
成を有する新規な合金である。これらの合金は、例えば
水素吸蔵合金，触媒材料，磁石材料などとして有用であ
るが、後述するように、特に水素吸蔵特性に優れること
から、水素吸蔵合金として好適である。

【００１０】一方、本発明の水素吸蔵合金は、イット
リウムとマグネシウムを含有し、かつカルシウム，スト
ロンチウム及びバリウムの中から選ばれた少なくとも一
種を含有する合金、イットリウムとマグネシウムを含
有し、かつ銅及び／又はニッケルを含有する合金、及び
イットリウムとマグネシウムを含有し、かつカルシウ
ム，ストロンチウム及びバリウムの中から選ばれた少な
くとも一種を含有するとともに、銅及び／又はニッケル
を含有する合金であって、その組成については特に制限
はない。マグネシウム系合金は、軽量かつ安価であっ
て、水素吸蔵量が多いなどの長所を有しているが、２５
０℃以上でなければ水素を吸蔵しない上、反応速度も遅
いなどの欠点がある。マグネシウム系合金に希土類元素
を添加すると、反応速度が速くなり、さらに低温活性も
増加し、室温でも水素を吸蔵するようになる。そして、
マグネシウム−希土類元素合金の水素吸脱蔵は、不均化
反応で進行し、反応主相はＭｇＨ₂ であることが確認さ
れており、このことから、希土類元素はマグネシウムの
水素吸脱蔵反応の触媒として作用していると考えられ
る。

【００１１】希土類元素の中でも、イットリウムは原子
量が小さいので、他のランタン，セリウム，ネオジムな
どの場合と比較して、マグネシウムと合金化した場合、
軽量となるので、合金単位重量当たりの水素吸蔵量が多
くなる。一方、カルシウム，ストロンチウム，バリウ
ム，銅及びニッケルは、いずれも水素吸蔵反応を促進さ
せる効果があり、特にカルシウムを添加した場合は、初
期活性化も容易となる。これは、カルシウムの脱酸効果
によるものと考えられる。また、イットリウムを用いた
場合、他の希土類元素を用いた場合に比べ、低温活性
（主に２５０℃以下）が向上し、低温域での反応速度の
向上及び水素吸蔵量の増加がみられる。これは、合金中
で生成されたマグネシウム−イットリウム金属間化合物
中のＹ₅ Ｍｇ₂₄が化学的に不安定であるので、不均化反
応を起こしやすいためである。

【００１２】本発明においては、前記の水素吸蔵合金
の中で、一般式（Ｉ） Ｙ_x Ｃａ_y Ｍｇ_z ・・・（Ｉ） （ただし、ｘ＞０，ｙ＞０，4.５≦ｘ＋ｙ≦5.５，２３
≦ｚ≦２５）で表される組成を有する合金が特に好適で
ある。基本組成Ｙ₅ Ｍｇ₂₄で表される合金は、化学量論
範囲が広く、かつ結晶構造がＣ１２型であるため、成分
置換の自由度が大きい。したがって、Ｙを任意の割合で
Ｃａと置換することができる。その際Ｍｇと（Ｙ＋Ｃ
ａ)₅Ｍｇ₂₄との細かい共晶組織ができ、この共晶組織が
水素吸脱蔵反応を促進させる。そして、該共晶組織は微
細化が進行しているほどこの促進効果が大きい。すなわ
ち、共晶組織中のＭｇは微細化しているほど、水素と反
応しやすい。さらに、基本組成Ｙ₅ Ｍｇ₂₄で表される金
属間化合物は化学的に不安定であるため、（Ｙ＋Ｃａ)₅
Ｍｇ₂₄も不安定であって、不均化反応を起こしやすい。
そして、この不均化反応により、さらに細かい組織とな
り、これが一層水素との反応性を増大させる。このよう
に、カルシウムを添加することにより、基本組成Ｙ₅Ｍ
ｇ₂₄で表される合金や他の希土類元素−マグネシウム系
合金と比較して、低温域の活性が向上し、さらに初期活
性化も容易となる。また、イットリウムの含有量を低減
することができるので、経済的にも有利である。

【００１３】また、本発明においては、前記の水素吸
蔵合金の中で、一般式（II） Ｙ_h Ｍｇ_i Ｃｕ_j Ｎｉ_k ・・・（II） （ただし、4.５≦ｈ≦5.５，２３≦ｉ＋ｊ＋ｋ≦２５，
０＜ｊ＋ｋ≦５，０＜ｊ≦５，０≦ｋ＜５）で表される
組成を有する合金、及び一般式（IIＣ） Ｙ_a"Ｍｇ_b"Ｎｉ_c" ・・・（IIＣ） （ただし、4.５≦ａ" ≦5.５，２３≦ｂ" ＋ｃ" ≦２
５，０＜ｃ" ≦５）で表される組成を有する合金が特に
好適である。銅やニッケルの添加量が多すぎると、Ｍｇ
サイトが置換されず、基本組成Ｙ₅Ｍｇ₂₄で表される金
属間化合物が形成しにくくなるので、銅及びニッケルの
量は上記範囲にあるのがよい。この銅及びニッケルは、
いずれも活性を向上させる効果があり、低温域での反応
速度と水素吸蔵量を増加させる。特にニッケルは反応速
度の向上効果が大きい。また、銅は、水素吸脱蔵反応で
生成する分解相Ｍｇ₂ Ｃｕがその水素化物Ｍｇ ₂ ＣｕＨ
を生成しにくいので、Ｍｇに関する水素化物はＭｇＨ₂
となり、その結果、水素吸蔵量が多くなるので、他の遷
移金属に比べて有利である。

【００１４】さらに、本発明においては、前記の水素
吸蔵合金の中で、一般式（III) Ｙ_x Ｃａ_y Ｍｇ_b Ｃｕ_e Ｎｉ_f ・・・（III) （ただし、ｘ＞０，ｙ＞０，4.５≦ｘ＋ｙ≦5.５，２３
≦ｂ＋ｅ＋ｆ≦２５，０＜ｅ＋ｆ≦５，０≦ｅ≦５，０
≦ｆ≦５）で表される組成を有する合金が特に好適であ
る。この一般式（III)で表される合金は、不安定な基本
組成Ｙ₅ Ｍｇ₂₄で表される結晶置換型の金属間化合物を
有し、さらにカルシウム添加効果により微細な共晶組織
を含有するとともに、反応速度向上効果が大きい銅やニ
ッケルを含むものである。したがって、上記一般式
（Ｉ）及び（II）で表される合金に比べて、相乗効果に
より、一層低温域での反応速度が向上し、水素吸蔵量も
増加する。

【００１５】本発明の合金及び水素吸蔵合金の製造方法
については特に制限はなく、従来公知の各種方法を用い
ることができる。例えばアーク式高温真空溶解装置，抵
抗加熱式高温高真空溶解装置，高周波誘導真空溶解装置
などを用い、所定の組成比になるように配合された各金
属成分の混合物を、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下
に加熱溶解して合金溶湯を形成させ、次いでこの溶湯を
冷却凝固させることにより、所望組成の合金が得られ
る。この合金を水素吸蔵合金とする場合は、機械的に平
均粒径が５０〜５００μｍ程度になるように粉砕するの
が好ましい。また、必要ならば、この合金粒子に水素化
／脱水素化処理を繰り返すことにより、さらに微粉砕し
て、粒径を制御してもよい。

【００１６】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説
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。

【００１７】実施例１ （１）合金の製造 純度９９％以上のイットリウム，カルシウム，マグネシ
ウム及び銅を、Ｙ₃ Ｃａ₂ Ｍｇ_22.5Ｃｕ_1.5 の組成比に
なるように配合し、これをアーク溶解炉中において、ア
ルゴンガス雰囲気下に加熱溶解したのち、成形した合金
溶湯を取り出し、自然冷却して凝固させた。次いで、こ
の合金をハンマーミルで粉砕し、さらにステンレス製乳
鉢ですりつぶし、粉径１００〜３００μｍの合金粉末を
得た。この合金は、化学分析などの分析結果から、実質
上Ｙ_3.0 Ｃａ_2.2 Ｍｇ_22.2Ｃｕ_{1. 6} の組成を有するもの
であった。 （２）前処理 上記（１）で得られた合金粉末をシーベルツ型反応装置
に充填し、（ａ）温度３００〜４００℃，圧力１０^-4ｔ
ｏｒｒ以下で数時間真空脱気したのち、（ｂ）３〜５Ｍ
Ｐａの水素と５時間以上反応させて、水素を充分に吸蔵
させ、次いで（ｃ）反応装置内を減圧し、合金から水素
を放出させ、さらに真空脱気を充分に行った。この
（ａ）〜（ｃ）の操作を５回繰り返し、前処理を完了し
た。 （３）性能評価 上記（２）で得られた前処理合金粉末に、水素を３ＭＰ
ａの圧力下、１３０℃及び２３０℃の温度にて６０分間
反応させ、水素吸蔵量（合金に対する重量割合で示
す。）を求めた。結果を第１表に示す。

【００１８】比較例１ 実施例１と同様にして、実質上ＣｅＭｇ₁₂の組成を有す
る合金粉末を製造し、前処理したのち、その性能を評価
した。結果を第１表に示す。

【００１９】比較例２ 実施例１と同様にして、実質上Ｙ₅ Ｍｇ₂₄の組成を有す
る合金粉末を製造し、前処理したのち、その性能を評価
した。結果を第１表に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】第１表から分かるように、本発明の合金
は、低温域においても水素吸蔵量が多く、従来の希土類
元素−マグネシウム系合金より低温活性に優れている。

【００２２】実施例２ 実施例１と同様にして、実質上Ｙ_2.9 Ｃａ_2.2 Ｍｇ_23.9
の組成を有する合金粉末を製造し、前処理を施した。次
に、この合金粉末に、水素を４ＭＰａの圧力下、１００
〜４００℃の範囲で温度を変えて、６０分間反応させ、
水素吸蔵量（合金に対する重量割合で示す。）を求め
た。結果を図１に黒丸で示す。また、比較例２で得られ
た前処理合金粉末についても同様にして水素吸蔵量を求
め、結果を図１に白丸で示した。図１から分かるよう
に、本発明の合金の方が、低温度域も含めて、全般的に
水素吸蔵量が多い。また、図２に、上記Ｙ_2.9 Ｃａ_2.2
Ｍｇ_23.9合金の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真図を示
す。この図において、白い部分が（Ｙ＋Ｃａ）Ｍｇ₂ 、
黒い部分が（Ｙ＋Ｃａ）₅ Ｍｇ₂₄とＭｇとの共晶部であ
り、共晶組織が微細になっていることが確認できる。図
３にイットリウム−マグネシウム系状態図を示す。

【００２３】実施例３ 実施例１と同様にして、実質上Ｙ₃ Ｃａ₂ Ｍｇ_22.5Ｎｉ
_1.5 の組成を有する合金粉末を製造し、前処理を施し
た。次に、この合金粉末に、水素を１ＭＰａの圧力下、
２０〜３４９℃の範囲で温度を変えて、１００分間反応
させ、水素吸蔵量（合金に対する重量割合で示す。）を
求めた。結果を図４に示す。続いて、水素を吸蔵した上
記Ｙ₃ Ｃａ₂ Ｍｇ_22.5Ｎｉ_1.5 の組成を有する合金を、
圧力0.１ＭＰａ、温度３００〜３４９℃の条件で水素を
放出させ、水素放出量（合金に対する重量割合で示
す。）を求めた。結果を図５に示す。さらに、水素を吸
蔵した上記Ｙ₃ Ｃａ₂ Ｍｇ_22.5Ｎｉ_1.5 の組成を有する
合金を、圧力0.００２ＭＰａ、温度１８２℃の条件、あ
るいは圧力0.０１２ＭＰａ、温度２３１℃の条件で水素
を放出させ、水素放出量（合金に対する重量割合で示
す。）を求めた。結果を図６に示す。

【００２４】実施例４ 実施例１と同様にして、実質上Ｙ₅ Ｍｇ_22.5Ｎｉ_1.5 の
組成を有する合金粉末を製造し、前処理を施した。次
に、この合金粉末に、水素を１ＭＰａの圧力下、１９〜
３５７℃の範囲で温度を変えて、１００分間反応させ、
水素吸蔵量（合金に対する重量割合で示す。）を求め
た。結果を図７に示す。

【００２５】

【発明の効果】本発明のイットリウム−マグネシウム系
合金は新規な合金であって、例えば水素吸蔵合金，触媒
材料，磁石材料などとして有用であり、特に水素吸蔵合
金として好適に用いられる。また、本発明のイットリウ
ム−マグネシウム系水素吸蔵合金は、新規な水素吸蔵合
金であって、従来のマグネシウム系合金に比べて、
（１）２５０℃以下の低温域での反応速度が速い、
（２）２５０℃以下の低温域においても、水素吸蔵量の
低下が少ない、（３）２５０℃以上の場合においても、
従来のものと同等以上の反応速度及び水素吸蔵量を有す
る、（４）初期活性化が容易である、などの特徴を有し
ている。このように、本発明の水素吸蔵合金は、マグネ
シウム系合金の特徴である低コスト及び水素吸蔵量が多
いということに加え、低温域での特性に優れていること
から、例えば水素貯蔵・輸送，ヒートポンプ，蓄熱，水
素分離・精製などへの応用が期待できる。そして従来の
水素吸蔵合金利用システムと比較して、（１）システム
の小型・軽量化，（２）システムの低コスト化，（３）
使用熱源種の拡大などの効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例２で得られた水素吸蔵合金の反応温度
と水素吸蔵量との関係を示すプロット図である。

【図２】 実施例２で得られた水素吸蔵合金の走査型電
子顕微鏡（ＳＥＭ）写真図（倍率１０００倍）である。

【図３】 イットリウム−マグネシウム系状態図であ
る。

【図４】 実施例３で得られた水素吸蔵合金の反応温度
と水素吸蔵量との関係を示すプロット図である。

【図５】 実施例３で得られた水素吸蔵合金の水素放出
量の経時変化を示すプロット図である。

【図６】 実施例３で得られた水素吸蔵合金の低温，低
圧での水素放出量の経時変化を示すプロット図である。

【図７】 実施例４で得られた水素吸蔵合金の反応温度
と水素吸蔵量との関係を示すプロット図である。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（Ｉ） Ｙ_x Ｃａ_y Ｍｇ_z ・・・（Ｉ） （ただし、ｘ＞０，ｙ＞０，4.５≦ｘ＋ｙ≦5.５，２３
   ≦ｚ≦２５）で表される組成を有するイットリウム−マ
   グネシウム系合金。
2. 【請求項２】 一般式（IIＡ） Ｙ_a Ｍｇ_b Ｃｕ_c ・・・（IIＡ） （ただし、4.５≦ａ≦5.５，２３≦ｂ＋ｃ≦２５，０＜
   ｃ≦５）で表される組成を有するイットリウム−マグネ
   シウム系合金。
3. 【請求項３】 一般式（IIＢ） Ｙ_a'Ｍｇ_b'Ｃｕ_c'Ｎｉ_d' ・・・（IIＢ） （ただし、4.５≦ａ' ≦5.５，２３≦ｂ' ＋ｃ' ＋ｄ'
   ≦２５，０＜ｃ' ＋ｄ'≦５，０＜ｃ' ＜５，０＜ｄ'
   ＜５）で表される組成を有するイットリウム−マグネシ
   ウム系合金。
4. 【請求項４】 一般式（IIＣ） Ｙ_a"Ｍｇ_b"Ｎｉ_c" ・・・（IIＣ） （ただし、4.５≦ａ" ≦5.５，２３≦ｂ" ＋ｃ" ≦２
   ５，０＜ｃ" ≦５）で表される組成を有するイットリウ
   ム−マグネシウム系合金。
5. 【請求項５】 一般式（III) Ｙ_x Ｃａ_y Ｍｇ_b Ｃｕ_e Ｎｉ_f ・・・（III) （ただし、ｘ＞０，ｙ＞０，4.５≦ｘ＋ｙ≦5.５，２３
   ≦ｂ＋ｅ＋ｆ≦２５，０＜ｅ＋ｆ≦５，０≦ｅ≦５，０
   ≦ｆ≦５）で表される組成を有するイットリウム−マグ
   ネシウム系合金。
6. 【請求項６】 イットリウムとマグネシウムを含有し、
   かつカルシウム，ストロンチウム及びバリウムの中から
   選ばれた少なくとも一種を含有することを特徴とするイ
   ットリウム−マグネシウム系水素吸蔵合金。
7. 【請求項７】 一般式（Ｉ） Ｙ_x Ｃａ_y Ｍｇ_z ・・・（Ｉ） （ただし、ｘ＞０，ｙ＞０，4.５≦ｘ＋ｙ≦5.５，２３
   ≦ｚ≦２５）で表される組成を有する請求項６記載のイ
   ットリウム−マグネシウム系水素吸蔵合金。
8. 【請求項８】 イットリウムとマグネシウムを含有し、
   かつ銅及び／又はニッケルを含有することを特徴とする
   イットリウム−マグネシウム系水素吸蔵合金。
9. 【請求項９】 一般式（II） Ｙ_h Ｍｇ_i Ｃｕ_j Ｎｉ_k ・・・（II） （ただし、4.５≦ｈ≦5.５，２３≦ｉ＋ｊ＋ｋ≦２５，
   ０＜ｊ＋ｋ≦５，０＜ｊ≦５，０≦ｋ＜５）で表される
   組成を有する請求項８記載のイットリウム−マグネシウ
   ム系水素吸蔵合金。
10. 【請求項１０】 一般式（IIＣ） Ｙ_a"Ｍｇ_b"Ｎｉ_c" ・・・（IIＣ） （ただし、4.５≦ａ" ≦5.５，２３≦ｂ" ＋ｃ" ≦２
    ５，０＜ｃ" ≦５）で表される組成を有する請求項８記
    載のイットリウム−マグネシウム系水素吸蔵合金。
11. 【請求項１１】 イットリウムとマグネシウムを含有
    し、かつカルシウム，ストロンチウム及びバリウムの中
    から選ばれた少なくとも一種を含有するとともに、銅及
    び／又はニッケルを含有することを特徴とするイットリ
    ウム−マグネシウム系水素吸蔵合金。
12. 【請求項１２】 一般式（III) Ｙ_x Ｃａ_y Ｍｇ_b Ｃｕ_e Ｎｉ_f ・・・（III) （ただし、ｘ＞０，ｙ＞０，4.５≦ｘ＋ｙ≦5.５，２３
    ≦ｂ＋ｅ＋ｆ≦２５，０＜ｅ＋ｆ≦５，０≦ｅ≦５，０
    ≦ｆ≦５）で表される組成を有する請求項１１記載のイ
    ットリウム−マグネシウム系水素吸蔵合金。