JPS648063B2

JPS648063B2 -

Info

Publication number: JPS648063B2
Application number: JP3948180A
Authority: JP
Inventors: Tokio Oota; Masuhiro Yamaguchi; Seiichiro Kashu; Katsuto Noda; Koichi Oku; Hisao Konno; Koji Sasai
Original assignee: Vacuum Metallurgical Co Ltd
Current assignee: Vacuum Metallurgical Co Ltd
Priority date: 1980-03-27
Filing date: 1980-03-27
Publication date: 1989-02-13
Also published as: JPS56136957A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は水素吸蔵合金の製造方法に関するもの
であつて、水素の吸蔵処理が簡単な新規な合金の
製造方法を提供するにある。水素吸蔵合金としては従来よりFe−Ti系合金、
Ｍ・Ｍ−Ni系合金（Ｍ・Ｍは希土類金属）、Mg
−Ni系合金、及びTi−Co系合金等が提案されて
おり、このうちFe−Ti系合金は他の合金に比較
して原料価格が低廉であること、資源も豊富なた
め、もつとも実用化が期待されている。上述Fe−Ti系の水素吸蔵合金は、従来チタン
原料であるスポンジチタン、チタンスクラツプ等
に、鉄源として純鉄又は鋼屑等を配合し、真空中
又は不活性気体雰囲気中でアーク溶解又は誘導加
熱溶解し、鋳型に流し込んで凝固させる所謂溶解
法によつて得られる合金を粉砕し、活性化処理を
施して製造されている。しかし、上述の如く溶解法によつて得られる合
金は、組織が緻密であつて粉砕に困難を伴うほ
か、水素吸蔵のための活性化処理に問題がある。茲に水素吸蔵のための活性化処理（以下活性化
処理と云う）は、該合金に水素を吸蔵せしめるた
めに行われる付活処理である。すなわち前記合金
に水素を吸蔵させる場合、該合金は当初水素を吸
蔵し難いため、該合金を水素ガスの加圧下で加熱
及び冷却処理を数十回繰返して活性化処理を施し
た後、該合金に吸蔵された水素は、爾後該合金を
加熱するときは水素を放出し、また水素ガスの存
在下に冷却すれば再び水素を吸蔵することがで
き、従つて活性化処理によつて、爾後水素を吸蔵
し又は放出することが可能となる。前述従来法で得られるFe−Ti系合金の活性化
処理は、該合金を粒径150μ以下に粉砕した後に、
30〜50気圧の水素ガス雰囲気中で、常温〜300℃
の範囲で加熱、冷却を10回以上繰返すことが必要
である。しかし、活性化のための合金の粉砕が困
難であるばかりか水素ガス雰囲気を30〜50気圧と
すること及び加熱、冷却を10回以上繰返すことは
作業が繁雑であり、またコストの高騰を招くと云
う欠点がある。本発明は特許請求の範囲に記載した構成とする
ことにより、粉砕が容易であり、かつ、活性化容
易な水素系吸蔵合金を得ることができた。先づ本発明の製造方法は、粒径105μ以下の金
属チタン粉末と鉄粉末とを、TiとFeとの重量比
が46.2：53.8（原子比がほゞ１：１）となるよう
に配合混合せしめる。上述両者の粉末は夫々Ti
及びFe含有率が98％以上好ましくは99％以上の
もので可及的に酸素、窒素の低いものを使用す
る。上述鉄粉末は、一部Al、Cr、Mn、Nb、Ｖ
等の金属粉末を置替えて配合せしめてもよい。また、上述金属粉末は105μ以下好ましくは72μ
以下のものであつて、105μ以上のものは可及的
に少ないことが望ましいが、105〜150μの粒子は
10％程度以下であれば差支えない。つぎに上述混合粉末をブリケツトに成形した
後、真空下で焼結処理を行う。第１表は金属チタン粉末と鉄粉末の混合物を成
形後焼結処理した場合の結果である。即ち、粒径
105μ以下の金属チタン粉末（Ti99.3％）と鉄粉末
（Fe99.2％）とを重量比で46.2：53.8の割合で配合
し充分混合した後、6t／cm²の圧力で圧縮成形した
ブリケツトを、真空度３×10^-6Torr及びアルゴ
ンガス雰囲気下で900〜1200℃の温度で加熱して
焼結せしめた後、該合金を500μ以下に粉砕し、
ついで５気圧の水素ガス雰囲気中で常温から250
℃までの間で加熱及び冷却の操作を繰返して活性
化せしめた場合の合金中に吸蔵される吸蔵水素量
及び焼結合金の気孔率を測定したものである。

【表】

【表】第１表から明らかな如く、真空下で1000〜1150
℃で焼結処理したものでは、吸蔵水素量140c.c.／
ｇ以上で、特に焼結温度1050〜1150℃で処理した
ものは、活性化処理における加熱及び冷却の操作
が３〜５回程度で、吸蔵水素量が160c.c.／ｇ以上
となることが認められる。また、第１表中のNo.６
のように1000℃では８時間の焼結処理によつて活
性化の繰返し回数３回で吸蔵水素量を162c.c.／ｇ
とすることができるが、焼結温度が950℃以下及
び1200℃以上では、活性化処理の繰返し回数20回
であつても、５気圧程度の水素ガス雰囲気では活
性化することができない。また、焼結処理するものでも、アルゴン雰囲気
下で焼結処理するものは、前記と同様活性化処理
の繰返し回数が20回として処理しても、殆んど水
素を吸蔵せしめることができない。尚第１表には
示されていないが、スポンジチタンと純鉄（電解
鉄）とを第１表と同比率で混合し、アルゴンガス
雰囲気中で水冷鋼ルツボを使用してアーク溶解し
た試料を第１表と同様な条件で活性化処理したも
のでは、活性化処理における加熱及び冷却の操作
を20回以上繰返しても殆んど水素を吸蔵すること
ができなかつた。また、第１表中No.18〜20のものは、鉄粉末の一
部をNb、Ｖ、Mn等の金属粉末で置替えたもので
あつて、金属チタン粉末と鉄粉末と同様その気孔
率も高く、また活性化処理が容易であることが認
められる。第１表の結果から、活性化処理の繰返し回数が
少なく、しかも吸蔵水素量の高いものは、いずれ
も合金中の気孔率の高いものであることが認めら
れる。図面は、本発明で得られた合金の気孔率と、こ
れに吸蔵される水素ガス吸蔵量との関係を示した
ものであつて、気孔率20％以上の場合は、活性化
処理の繰返し回数３回で安定した水素ガス吸蔵量
が得られるが、気孔率20％以下では、僅かな気孔
率の変化に対し、水素吸蔵量が大きく変動するた
め実用に供し得ない。しかし、本発明で得られた合金における吸蔵水
素量は上述のように気孔率ばかりでなく、該合金
中のチタンの含有量にも影響を受けるものであ
り、合金中のチタン43〜51重量％の範囲内である
ことが必要である。本発明が上述の如く簡単な活性化処理によつて
160c.c.／ｇ以上の高い吸蔵水素量を含有すること
ができるのは、金属チタン粉末と鉄粉末との混合
物を真空条件下で焼結された焼結合金であつて、
合金中の原子の拡散が起り、水素に対して活性な
金属間化合物が生成すると共に、本発明の合金が
焼結処理により膨張し、多孔質のスポンジ状のも
のとして得られる為である。さらに本発明合金の製造法の焼結処理は、真空
下での焼結と云う簡単な処理であり、得られる合
金も粉砕が容易である。また、その活性化処理も
水素ガスの圧力５気圧以下と極めて低いものであ
り、しかも活性化処理における加熱及び冷却の操
作の繰返し回数も極めて少くすることができるか
ら、その製造方法も簡単であると云う利点があ
る。実施例粒径105μ以下の金属チタン粉末（Ti99.3％）と
鉄粉（Fe99.2％）を重量比で46.2：53.8の割合に
配合し、良く混合したのち、6t／cm²の圧力で成形
し、50ｇのブリケツトとする。このブリケツトの
気孔率は約13％であつた。前記ブリケツトを真空度２×10^-5Torrの真空
下で、温度1100℃で２時間焼結処理を行つた。得
られた焼結合金はTi45.8％で、気孔率32.5％のス
ポンジ状合金である。次ぎに上述スポンジ状合金を250μ以下に粉砕
し、５気圧の水素ガス雰囲気中で、250℃で加熱
し、常温で冷却する操作を３回繰返した後、冷却
した時点での標準状態における該合金中の吸蔵水
素量を測定した結果、188c.c.／ｇと高い吸蔵水素
量を得た。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明で得られた焼結合金の気孔率に対
する合金中の吸蔵水素量の関係を示すグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１粒径105μ以下の金属チタン粉末と鉄粉末と
を配合し、加圧成形し、真空下で1000〜1150℃で
焼結処理することにより気孔率20％以上のスポン
ジ状合金を得ることを特徴とする水素吸蔵合金の
製造方法。