JPH05117778A - 水素吸蔵合金の作製方法 - Google Patents

水素吸蔵合金の作製方法

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JPH05117778A
JPH05117778A JP30566191A JP30566191A JPH05117778A JP H05117778 A JPH05117778 A JP H05117778A JP 30566191 A JP30566191 A JP 30566191A JP 30566191 A JP30566191 A JP 30566191A JP H05117778 A JPH05117778 A JP H05117778A
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JP
Japan
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hydrogen storage
alloy
storage alloy
argon gas
crucible
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Application number
JP30566191A
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English (en)
Inventor
Ikuro Yonezu
育郎 米津
Akio Furukawa
明男 古川
Shin Fujitani
伸 藤谷
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、急冷の際の合金中への不純物の混入
がなく、母合金本来の特性の低下なく水素吸蔵合金の急
冷を行うことを目的とする。 【構成】上部にアルゴンガス導入配管6、下部にアルゴ
ンガス排出配管5を備えると共に上部にアークトーチ7
が嵌入配設されたアルゴンガスチャンバ2内の前記アー
クトーチ7直下に凹部底所にノズル8を有する水冷の銅
製ルツボ4を配設する一方、前記銅製ルツボ下部に銅製
又はステンレス製の回転ローラ9を配設し、前記銅製ル
ツボ4の前記凹部に少なくとも希土類元素(Y、La、
Ce、Pr、Nd、Sm及びその混合物)及びNiを含
むAB5型六方晶構造の水素吸蔵合金材料1を入れ、前
記銅製ルツボ4の上部に前記アルゴンガス導入配管6よ
りアルゴンガスを導入しながら前記アークトーチ7と前
記水素吸蔵合金材料1間でアーク放電を行うことにより
前記水素吸蔵合金材料を溶融させ、その溶融した合金を
前記ノズル8を通して直接前記回転ローラー9に吹きつ
けて急冷する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は水素を可逆的に吸収、放
出する水素吸蔵合金の作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、可逆的に水素を吸収、放出する能
力を有する水素吸蔵合金を用いた様々な応用システムの
開発が盛んに行われている。特に水素吸蔵合金が水素を
放出する際の吸熱反応を利用した冷凍システムは、熱駆
動でフロンガスを用いないことなどから新しい冷凍シス
テムとして期待されている。
【0003】これらの応用システムに使用する水素吸蔵
合金は、通常粉体状であるため、このままでは伝熱速度
が極めて遅く、システムを効率良く作動させるのに障害
となる。そこで近年、液体急冷法などにより、合金溶湯
を高速回転しているローラー上に噴出させて、急冷凝固
し、リボン状の薄帯化合金を作成する方法が、研究され
ている。この方法により得られた合金は熱伝導率が粉体
よりも数十倍程良くなり、特性が改善される。また、水
素吸放出サイクルにおいても微粉化し難く、その結果水
素吸放出のサイクル寿命の向上効果も認められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】急冷合金の作製は、一
般に溶解した合金をローラーなどに吹きつけて行う方法
で行われている。この内合金の溶解には、従来高周波誘
導溶解が用いられていた。
【0005】第4図はその従来例を示したもので、合金
原料11を石英製ルツボ10に入れルツボのまわりに設
置された高周波誘導炉12により約10分間十分に合金
原料11を加熱し、合金原料11を溶解し合金化させ
る。合金が十分に溶融した後石英製ルツボ10にアルゴ
ン導入用配管13よりアルゴンガスを1kg/cm3
度まで急激に導入し、石英製ルツボ10の穴径約1mm
φのノズル14より溶融金属14を約2000rpmで
回転している回転ローラー15に吹きつけて、リボン状
の水素吸蔵合金を得ていた。
【0006】しかしながら、上記従来方法によると、
(1)合金原料を十分に溶解するのに要する時間が10
分以上と長いこと、(2)石英、アルミナなどの酸化物
のルツボを使用すること、の点が避けられない。一方、
水素吸蔵合金は希土類元素やアルカリ土類金属などの活
性な金属を含む。従って、溶解金属中へルツボ成分が混
入し易い。この結果、水素吸蔵合金の本来の組成が急冷
により変化し、母合金のもつ優れた水素吸収、放出特性
が維持されずに低下する傾向が見られた。
【0007】本発明は上記の点に鑑み成されたものであ
って、急冷の際の合金中への不純物の混入がなく、母合
金本来の特性の低下なく水素吸蔵合金の急冷を行う水素
吸蔵合金の作製方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の水素
吸蔵合金の作製方法は、ノズルを備えたルツボ上でアー
ク溶解により溶融した合金を、ノズルを通して直接回転
ローラーに吹きつけて急冷することを特徴としている。
また、ルツボが水冷の銅製ルツボであること、回転ロー
ラーが銅製またはステンレス製であること、回転ローラ
ーが1個で、溶融した合金をローラー上に直接吹き付け
ること、または、回転ローラーが2個で互いにわずかの
隙間で近接し、溶融した合金を2個のローラー間に吹き
つけること、さらに、その回転ローラーはアルゴンなど
の不活性雰囲気下、または、減圧雰囲気下に配置される
ことを特徴としている。また、水素吸蔵合金は、少なく
とも希土類元素(Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm及
びその混合物)及びNiを含むAB5型六方晶構造の水
素吸蔵合金であること、Mgと第一遷移金属を含むAB
2型六方晶構造の水素吸蔵合金であることを特徴として
いる。
【0009】
【作用】このように、ノズルを備えたルツボ上でアーク
溶解により溶融した合金を、ノズルを通して直接回転ロ
ーラーに吹きつけて急冷することにより、不純物の混入
の原因となる酸化物製のルツボを使用せず、しかも5分
以内の短時間で溶解が可能となるため、急冷の際の合金
中への不純物の混入がなく、母合金本来の特性の低下な
く水素吸蔵合金の急冷を行うことが可能となる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 (実施例1)組成式LaNi5で示される水素吸蔵合金
を得ることを目的として、その水素吸蔵合金の原料金属
としてLa、Niの各チップを秤量した後、これを混合
し更に適当な大きさにプレス成形し、これを第1図に示
した水素吸蔵合金の急冷用の装置を用いて急冷合金の作
製を行った。具体的には、上記の合金原料1をアルゴン
チャンバ2内の冷却水用管3を有する銅製ルツボ4のく
ぼみに入れた。アルゴンチャンバ2内をアルゴンガス排
出配管5より排気し10-5Torr程度まで真空排気
し、その後アルゴンガス導入配管6よりアルゴンガスを
約400Torrまで導入した。次にアークトーチ7よ
りアーク放電を2〜3分行い、合金原料1を溶解し合金
化させた。合金が十分に溶融した後アーク放電を行いな
がら、アルゴンチャンバ2内にアルゴンガス導入配管6
よりアルゴンガスを大気圧程度まで急激に導入し、銅製
ルツボ4の穴径約1mmφのノズル8より溶融金属1を
約2000rpmで回転している回転ローラー9に吹き
つけて、リボン状の水素吸蔵合金を得た。
【0011】(実施例2)組成式Mg2Niで示される
水素吸蔵合金を得ることを目的として、その水素吸蔵合
金の原料金属としてMg、Niの各チップを秤量した
後、これを混合し更に適当な大きさにプレス成形した
後、実施例1と同様の方法でリボン状の水素吸蔵合金を
得た。
【0012】(比較例1)組成式LaNi5で示される
水素吸蔵合金を得ることを目的として、その水素吸蔵合
金の原料金属としてLa、Niの各チップを秤量した
後、これを混合し更に適当な大きさにプレス成形し、こ
れを第4図に示した水素吸蔵合金の急冷用の装置を用い
て急冷合金即ちリボン状の水素吸蔵合金を得た。
【0013】(比較例2)組成式Mg2Niで示される
水素吸蔵合金を得ることを目的として、その水素吸蔵合
金の原料金属としてMg、Niの各チップを秤量した
後、これを混合し更に適当な大きさにプレス成形した
後、比較例1と同様第4図に示した水素吸蔵合金の急冷
用の装置を用いてリボン状の水素吸蔵合金を得た。
【0014】本発明の実施例1と比較例1のそれぞれの
方法で得られたLa−Ni系の水素吸蔵合金の圧力−組
成等温線図を第2図に示す。実施例1では母合金とほぼ
同等の約1.2wt%の水素吸収量を示すのに対し、比
較例1では約1.0wt%と約20%の水素吸収量の低
下が認められた。また図示していないが、実施例1によ
る急冷合金では500サイクル後も初期と同等の水素吸
収量を維持しており、通常の徐冷に見られる5%程度の
水素吸収量の低下は認められなかった。また、本発明の
実施例1と比較例1の合金の組成分析を行った結果、実
施例1の合金ではLaNi5の組成を維持しており、ル
ツボ成分などの不純物は検出されなかった。しかし、比
較例1では、LaNi5の組成からNiが20%程度過
剰になっており、しかも石英ルツボの成分であるSiが
0.5atm(atomic)%程度検出され、比較例1の合
金の水素吸収量の低下の原因が、ルツボ成分との反応に
よることが分かった。
【0015】次に、本発明の実施例2と比較例2のそれ
ぞれの方法で得られたMg−Ni系の水素吸蔵合金の圧
力−組成等温線図を第3図に示す。実施例2による急冷
合金では母合金とほぼ同等の3.7wt%の水素吸収量
を示すのに対し、比較例2では約3.0wt%と約20
%の水素吸収量の低下が認められた。図示していない
が、実施例2による急冷合金では500サイクル後も初
期と同等の水素吸収量を維持しており、通常の徐冷に見
られる10%程度の水素吸収量の低下は認められなかっ
た。また、本発明の実施例2と比較例2の合金の組成分
析を行った結果、実施例2の合金ではMg2Niの組成
を維持しており、ルツボ成分などの不純物は検出されな
かった。しかし、比較例1では、Mg2Niの組成から
Niが20%程度過剰になっており、しかも石英ルツボ
の成分であるSiが1atm(atomic)%程度検出さ
れ、比較例2の合金の水素吸収量の低下の原因が、ルツ
ボ成分との反応によることが分かった。
【0016】以上のことから、本発明の水素吸蔵合金の
作製方法を用いることにより、母合金の組成、特性を維
持したまま急冷することができ、急冷によるサイクル寿
命の向上などの効果が得られることが分かった。
【0017】なお、本発明の水素吸蔵合金の作製方法に
用いる回転ローラーの材質としては、銅あるいはステン
レスなどを用いるとよい。また、回転ローラーの雰囲気
は、アルゴンなどの不活性雰囲気または真空雰囲気など
が用いられる。更に、回転ローラーへの吹きつけは、1
個のローラー上に吹きつける方法の他に、回転ローラー
が2個で互いにわずかの隙間で近接した2個のローラー
間に吹きつける方法も用いることができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、不
純物の混入の原因となる酸化物製のルツボを使用せず、
しかも5分以内の短時間で溶解が可能となるため、急冷
の際、合金中への不純物の混入がなく、母合金本来の特
性の低下なく水素吸蔵合金の急冷を行うことが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例を示す水素吸蔵合金の急冷に
用いる装置の構成図。
【図2】比較例1と本発明の実施例1で作製したLa−
Ni系の急冷合金の圧力−組成等温線図。
【図3】比較例2と本発明の実施例2で作製したMg−
Ni系の急冷合金の圧力−組成等温線図。
【図4】従来例を示す高周波誘導溶解による合金急冷に
用いる装置の構成図。
【符号の説明】 1 合金原料 2 アルゴンチャンバ 3 冷却水用管 4 銅製ルツボ 5 アルゴンガス排出配管 6 アルゴンガス導入配管 7 アークトーチ 8 ノズル 9 回転ローラ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上部にアルゴンガス導入配管、下部にアル
    ゴンガス排出配管を備えると共に上部にアークトーチが
    嵌入配設されたアルゴンガスチャンバ内の前記アークト
    ーチ直下に凹部底所にノズルを有する水冷の銅製ルツボ
    を配設する一方、前記銅製ルツボ下部に銅製又はステン
    レス製の回転ローラを配設し、前記銅製ルツボの前記凹
    部に少なくとも希土類元素(Y、La、Ce、Pr、N
    d、Sm及びその混合物)及びNiを含むAB5型六方
    晶構造の水素吸蔵合金材料を入れ、前記銅製ルツボの上
    部に前記アルゴンガス導入配管よりアルゴンガスを導入
    しながら前記アークトーチと前記水素吸蔵合金材料間で
    アーク放電を行うことにより前記水素吸蔵合金材料を溶
    融させ、その溶融した合金を前記ノズルを通して直接前
    記回転ローラーに吹きつけて急冷することを特徴とする
    水素吸蔵合金の作製方法。
  2. 【請求項2】回転ローラーが2個で互いにわずかの隙間
    で近接し、溶融した合金を2個のローラー間に吹きつけ
    ることを特徴とする請求項1記載の水素吸蔵合金の作製
    方法。
  3. 【請求項3】回転ローラーがアルゴンなどの不活性雰囲
    気下、または減圧雰囲気下であることを特徴とする請求
    項1記載の水素吸蔵合金の作製方法。
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