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JP2008266781A - METHOD FOR MANUFACTURING Mg-Al BASED HYDROGEN STORAGE ALLOY POWDER AND Mg-Al BASED HYDROGEN STORAGE ALLOY POWDER OBTAINED BY THE MANUFACTURING METHOD - Google Patents

METHOD FOR MANUFACTURING Mg-Al BASED HYDROGEN STORAGE ALLOY POWDER AND Mg-Al BASED HYDROGEN STORAGE ALLOY POWDER OBTAINED BY THE MANUFACTURING METHOD Download PDF

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JP2008266781A
JP2008266781A JP2008066507A JP2008066507A JP2008266781A JP 2008266781 A JP2008266781 A JP 2008266781A JP 2008066507 A JP2008066507 A JP 2008066507A JP 2008066507 A JP2008066507 A JP 2008066507A JP 2008266781 A JP2008266781 A JP 2008266781A
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storage alloy
alloy powder
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based hydrogen
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Japanese (ja)
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Toshiro Kuji
俊郎 久慈
Crivello Jean-Claude
クリヴェロ ジャン−クロード
Seki Shinki
関 信木
Masatake Abe
真丈 阿部
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Tokai University
Original Assignee
Tokai University
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing Mg-Al based hydrogen storage alloy powder capable of manufacturing the Mg-Al based hydrogen storage alloy powder which allows the existence of a composition ratio of Mg in a wide range, is stable as an alloy and is excellent in hydrogen storage ability as well at a high yield and low cost, and the Mg-Al based hydrogen storage alloy powder obtained by the manufacturing method. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the Mg-Al based hydrogen storage alloy powder includes a pulverization treatment step of subjecting metal raw material powder containing desired ratio of Mg and Al and an appropriate amount of rare metal oxide to pulverization treatment by ball milling until crystal grains of a nano-level can be yielded, and a heat treatment step of subjecting the pulverized product of the metal raw material powder obtained by the pulverization treatment to heat treatment. The Mg-Al based hydrogen storage alloy powder in which the Mg can be made to exist in a composition ratio as wide as 47.5 to 70.0 and the hydrogen storage ability is excellent is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、Mg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法、及び当該製造方法により得られたMg−Al系水素吸蔵合金粉末に関する。さらに詳しくは、合金としても安定であり、かつ、水素吸蔵能にも優れるため、例えば、燃料電池等の用途に最適なMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法、及び当該製造方法により得られたMg−Al系水素吸蔵合金粉末に関する。   The present invention relates to a method for producing an Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder and an Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder obtained by the production method. More specifically, since it is stable as an alloy and has excellent hydrogen storage capacity, it is obtained by, for example, a manufacturing method of Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder that is optimal for applications such as fuel cells, and the manufacturing method. In addition, the present invention relates to a Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder.

水素ガスは、酸素ガスと反応することによって大きなエネルギーを放出する一方、反応しても水が生成するだけであり、化石燃料のように炭酸ガスや硫黄化合物を生成することもなく、さらには核燃料のように核分裂物質による環境汚染を懸念する必要もないので、石油・石炭等の化石燃料に代わるクリーンなエネルギーとして注目されている。一方、エネルギー源となる水素をどのように貯蔵・搬送するかという問題があるため、近年、水素の貯蔵・搬送のために水素吸蔵合金の採用が検討されている。   Hydrogen gas releases a large amount of energy by reacting with oxygen gas, but it reacts only to produce water, without producing carbon dioxide or sulfur compounds like fossil fuels, and even nuclear fuel. Thus, it is not necessary to worry about environmental pollution caused by fission materials, and is attracting attention as a clean energy alternative to fossil fuels such as oil and coal. On the other hand, since there is a problem of how to store and transport hydrogen as an energy source, in recent years, adoption of a hydrogen storage alloy has been studied for storing and transporting hydrogen.

かかる水素吸蔵合金は、常温付近で水素ガスを可逆的に吸蔵ないし放出することができ、代替エネルギーである水素ガスを軽量で安全にかつ多量に貯蔵ないし輸送することを可能とする。また、この水素吸蔵合金は、可逆反応を用いて、エネルギー媒体である水素ガスを、必要なときに熱、化学、機械及び電気エネルギーに変換できるという幅広い機能をも有している。   Such a hydrogen storage alloy can reversibly store or release hydrogen gas at around room temperature, and can store or transport a large amount of hydrogen gas, which is an alternative energy, in a lightweight and safe manner. Further, this hydrogen storage alloy has a wide function of being able to convert hydrogen gas, which is an energy medium, into heat, chemical, mechanical and electrical energy when necessary using a reversible reaction.

水素吸蔵合金のうちマグネシウム(Mg)系の水素吸蔵合金は、質量あたりでは高容量の水素吸蔵能が期待でき、他の水素吸蔵合金と比較しても約3〜5倍の大きな吸蔵量を示すことより、開発が期待されている。水素吸蔵合金の製造方法については、従来から種々の方法が検討されており、代表的な製造方法としては、溶解炉に原料の金属を投入して溶解させ、除冷後に均質化するための熱処理を施して合金の粉体を製造する溶解法が知られている。また、2種類以上の金属粉体をボールミル等の高エネルギーの混合攪拌装置等を用いて、金属粉体の混合粉砕を繰り返すことにより固相反応させ、固体状態のまま均一な合金粒子を製造する、メカニカルアロイング法が用いられており、マグネシウム系水素吸蔵合金の製造方法としても、種々の報告がなされている(例えば、特許文献1及び特許文献2を参照。)。   Among hydrogen storage alloys, magnesium (Mg) -based hydrogen storage alloys can be expected to have a high capacity of hydrogen storage per mass, and show a large storage capacity about 3 to 5 times that of other hydrogen storage alloys. Therefore, development is expected. Various methods have been studied for producing a hydrogen storage alloy, and a typical production method is to heat the raw metal into a melting furnace for melting and homogenization after cooling. There is known a melting method in which an alloy powder is produced by applying the above. Further, two or more kinds of metal powders are subjected to solid phase reaction by repeatedly mixing and grinding the metal powders using a high energy mixing and stirring device such as a ball mill to produce uniform alloy particles in a solid state. A mechanical alloying method is used, and various reports have been made as a method for producing a magnesium-based hydrogen storage alloy (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開2004−292838号公報JP 2004-292838 A 特開2005−78879号公報JP 2005-78879 A

ところで、Mg系水素吸蔵合金のうち、Mg−Al系合金は2段階の水素化過程を経てMgH(マグネシウム水素化物)とAl(アルミニウム)となり、このMgHの生成エンタルピーは非常に大きい負の値であるが、先の2段階の水素化のエンタルピーはそれぞれMgH生成エンタルピーより小さいため、それぞれの反応は容易に進行できる。このような理由から、Mg系水素吸蔵合金としてのMg−Al系水素吸蔵合金は、マグネシウムの有する水素吸蔵能を高めることができる。また、Mg系水素吸蔵合金にあっては水素吸蔵能を高めるため、γ相の比率を高め、構成するマグネシウムの組成比を高めることが望ましい。 By the way, among the Mg-based hydrogen storage alloys, the Mg-Al-based alloy is converted into MgH 2 (magnesium hydride) and Al (aluminum) through a two-stage hydrogenation process, and the formation enthalpy of this MgH 2 is a very large negative Although it is a value, since the enthalpy of hydrogenation in the previous two stages is smaller than the enthalpy of formation of MgH 2 , each reaction can proceed easily. For these reasons, the Mg—Al-based hydrogen storage alloy as the Mg-based hydrogen storage alloy can enhance the hydrogen storage capability of magnesium. Further, in the case of an Mg-based hydrogen storage alloy, in order to increase the hydrogen storage capacity, it is desirable to increase the ratio of the γ phase and increase the composition ratio of the constituent magnesium.

しかしながら、従来の製造方法で得られるMg−Al系合金は、γ相(Mg17Al12相)の存在領域を制御することができないため、マグネシウムの組成比が限定されたMg−Al系合金(Mg17Al12からなる合金)しか提供することができなかった。また、合金の性能としても、高容量の水素吸蔵能が期待できるマグネシウムを構成に含みながら、得られた合金の水素吸蔵能(水素吸蔵量や水素吸蔵速度)は期待通りとはいえない場合が多く、改善が望まれていた。 However, since the Mg—Al-based alloy obtained by the conventional manufacturing method cannot control the existence region of the γ phase (Mg 17 Al 12 phase), the Mg—Al-based alloy in which the composition ratio of magnesium is limited ( Only an alloy made of Mg 17 Al 12 could be provided. In addition, as for the performance of the alloy, the hydrogen storage capacity (hydrogen storage capacity and hydrogen storage speed) of the obtained alloy may not be as expected, even though magnesium containing high capacity hydrogen storage capacity is included in the composition. Many improvements were desired.

本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、マグネシウムの組成比を広い範囲で存在させることができるとともに、合金としても安定であり、かつ、水素吸蔵能にも優れたMg−Al系水素吸蔵合金を、簡便な手段により高収率かつ低コストで製造可能なMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法、及び当該製造方法で得られたMg−Al系水素吸蔵合金粉末を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is possible to make the composition ratio of magnesium present in a wide range, and it is stable as an alloy and excellent in hydrogen storage capacity. Of Mg-Al hydrogen storage alloy powder capable of manufacturing a hydrogen-based hydrogen storage alloy at high yield and low cost by simple means, and a Mg-Al-based hydrogen storage alloy powder obtained by the manufacturing method There is to do.

前記の課題を解決するために、本発明のMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法は、MgAl100−x(x=47.5〜70.0)となるMg−Al系水素吸蔵合金粉末を製造するにあたり、所望の割合のマグネシウム(Mg)とアルミニウム(Al)、及び適量の希金属酸化物を含む金属原料粉末を、ボールミリングによりナノレベルの結晶粒となるまで粉砕処理する粉砕処理工程と、当該粉砕処理により得られた金属原料粉末の粉砕物を加熱処理する加熱処理工程を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder production method of the present invention is Mg—Al-based hydrogen storage that becomes Mg x Al 100-x (x = 47.5 to 70.0). In producing alloy powder, a metal raw material powder containing a desired proportion of magnesium (Mg) and aluminum (Al) and an appropriate amount of rare metal oxide is pulverized by ball milling until it becomes nano-level crystal grains. And a heat treatment step of heat-treating a pulverized metal raw material powder obtained by the pulverization treatment.

本発明の請求項2に係るMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法は、前記した請求項1において、前記希金属酸化物がニオブ(Nb)、ジルコニウム(Zr)、バナジウム(V)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)及びアルミニウム(Al)の酸化物よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする。   The method for producing a Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder according to claim 2 of the present invention is the above-described method according to claim 1, wherein the rare metal oxide is niobium (Nb), zirconium (Zr), vanadium (V), tantalum. It is at least one selected from the group consisting of oxides of (Ta), titanium (Ti), and aluminum (Al).

本発明の請求項3に係るMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法は、前記した請求項1または請求項2において、前記加熱処理工程における加熱温度が100〜300℃であることを特徴とする。   The method for producing an Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in the above-described claim 1 or 2, the heating temperature in the heat treatment step is 100 to 300 ° C. To do.

本発明の請求項4に係るMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法は、前記した請求項1ないし請求項3のいずれかにおいて、前記ボールミリングが、振動ボールミル、回転ボールミル及び遊星ボールミルのいずれかであることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder according to any one of the first to third aspects, wherein the ball milling is any of a vibration ball mill, a rotating ball mill, and a planetary ball mill. It is characterized by.

本発明の請求項5に係るMg−Al系水素吸蔵合金粉末は、前記した請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の製造方法により得られたことを特徴とする。   The Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder according to claim 5 of the present invention is obtained by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 4.

本発明のMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法は、原料となる金属原料粉末の構成成分として、マグネシウムとアルミニウムに加えて適量の希金属酸化物を添加しているので、かかる希金属酸化物が触媒となって、マグネシウムとアルミニウムの合金化を進行させ、水素吸蔵量を高容量としたり、水素を吸蔵・放出する速度(水素吸蔵速度)を速くする等、得られる水素吸蔵合金粉末の水素吸蔵能に優れたMg−Al系水素吸蔵合金粉末を提供することができる。また、金属原料粉末をボールミリングによりナノレベルの結晶粒となるまで粉砕処理する粉砕処理工程と、かかる粉砕処理により得られた金属原料粉末の粉砕物を加熱処理する加熱処理工程を組み合わせた構成を採用することにより、Mg−Al系合金におけるγ相(Mg17Al12相)の存在領域を制御し、マグネシウムの組成比が47.5〜70.0といった広い範囲で存在させることができるため、MgAl100−x(x=47.5〜70.0)となる組成比のMg−Al系水素吸蔵合金粉末を簡便かつ低コストで提供することができる。 In the manufacturing method of the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder of the present invention, an appropriate amount of a rare metal oxide is added in addition to magnesium and aluminum as a constituent of the metal raw material powder as a raw material. The resulting hydrogen-absorbing alloy powder can be used as a catalyst to promote the alloying of magnesium and aluminum, increase the hydrogen storage capacity, and increase the rate of hydrogen storage / release (hydrogen storage rate). An Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder excellent in hydrogen storage capacity can be provided. In addition, a configuration in which a metal raw material powder is pulverized by ball milling until it becomes nano-level crystal grains, and a heat treatment step of heat-treating the pulverized metal raw material powder obtained by the pulverization process is combined. By adopting, it is possible to control the existence region of the γ phase (Mg 17 Al 12 phase) in the Mg—Al based alloy, and the magnesium composition ratio can exist in a wide range of 47.5 to 70.0. An Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder having a composition ratio of Mg x Al 100-x (x = 47.5 to 70.0) can be provided simply and at low cost.

本発明の請求項2に係るMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法は、マグネシウム及びアルミニウムに対して添加される希金属酸化物としてニオブ(Nb)、ジルコニウム(Zr)、バナジウム(V)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)の酸化物を選択して採用するので、合金化を簡便かつ確実に進行させることができ、また、得られる水素吸蔵合金粉末の水素吸蔵能を向上させ、水素吸蔵速度をより速めることができる。   The method for producing a Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder according to claim 2 of the present invention includes niobium (Nb), zirconium (Zr), vanadium (V) as rare metal oxides added to magnesium and aluminum, Since oxides of tantalum (Ta), titanium (Ti), and aluminum (Al) are selected and employed, alloying can proceed easily and reliably, and the hydrogen storage capacity of the resulting hydrogen storage alloy powder Can be improved, and the hydrogen storage rate can be further increased.

本発明の請求項3に係るMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法は、加熱処理工程における加熱温度を100〜300℃としている。本発明の製造方法にあっては、前工程の粉砕処理工程において、金属原料粉末をボールミリングによりナノレベルの結晶粒となるまで粉砕処理されていることから、比較的低い温度で加熱処理するだけで、合金化を促進することができる。   In the manufacturing method of the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder according to claim 3 of the present invention, the heating temperature in the heat treatment step is set to 100 to 300 ° C. In the production method of the present invention, since the metal raw material powder is pulverized until it becomes nano-level crystal grains by ball milling in the pulverization process of the previous process, only the heat treatment is performed at a relatively low temperature. Thus, alloying can be promoted.

本発明の請求項4に係るMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法は、前記ボールミリングとして、振動ボールミル、回転ボールミル、遊星ボールミルのいずれかを採用することにより、ミリングが安定してなされることになり、金属原料粉末に対して微細構造を確実に形成させ、前記の効果をより効率よく奏することができる。   In the method for producing a Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder according to claim 4 of the present invention, any of a vibrating ball mill, a rotating ball mill, and a planetary ball mill is employed as the ball milling, so that the milling is stably performed. As a result, a fine structure can be reliably formed on the metal raw material powder, and the above effects can be achieved more efficiently.

本発明の請求項5に係るMg−Al系水素吸蔵合金粉末は、前記した本発明の合金の製造方法により得られたものであるので、マグネシウムの組成比が47.5〜70.0といった広い範囲で存在させることができ、水素吸蔵量が多く、かつ、水素吸蔵速度が速いといった水素吸蔵能に優れた水素吸蔵合金粉末となり、例えば、車載用の燃料電池等の産業用機械等の用途に対応可能となる。また、アモルファス構造の3大特性(高耐食性、高い機械的強度、及び高磁性)を備えることが期待でき、合金としての高い耐食・防食性、高い機械的強度等、所望の性能を備える水素吸蔵合金粉末となる。   Since the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder according to claim 5 of the present invention is obtained by the above-described method for producing an alloy of the present invention, the magnesium composition ratio is as wide as 47.5 to 70.0. The hydrogen storage alloy powder is excellent in hydrogen storage capacity such as a large amount of hydrogen storage and high hydrogen storage speed, and can be used for industrial machines such as in-vehicle fuel cells. It becomes possible to respond. In addition, it can be expected to have three major characteristics of amorphous structure (high corrosion resistance, high mechanical strength, and high magnetism), and hydrogen storage with desired performance such as high corrosion resistance / corrosion resistance as alloy and high mechanical strength. It becomes alloy powder.

以下、本発明の合金粉末の製造方法を説明する。本発明のMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法(以下、単に「本発明の製造方法」とする場合もある。)は、MgAl100−x(x=47.5〜70.0)となるMg−Al系水素吸蔵合金粉末を製造するにあたり、所望の割合のマグネシウム(Mg)とアルミニウム(Al)、及び適量の希金属酸化物を含む金属原料粉末を、ボールミリングによりナノレベルの結晶粒となるまで粉砕処理する粉砕処理工程と、かかる粉砕処理により得られた金属原料粉末の粉砕物を加熱処理する加熱処理工程を含んで構成される。 Hereinafter, the manufacturing method of the alloy powder of this invention is demonstrated. The production method of the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “the production method of the present invention”) is Mg x Al 100-x (x = 47.5 to 70.0). In the production of the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder, the metal raw material powder containing a desired proportion of magnesium (Mg) and aluminum (Al), and an appropriate amount of a rare metal oxide is nano-leveled by ball milling. It includes a pulverization process for pulverizing until crystal grains are formed, and a heat treatment process for heat-treating a pulverized metal raw material powder obtained by the pulverization process.

図1は、Mg−Al系の平衡状態図である。マグネシウムとアルミニウムは、マグネシウムの組成比を、系全体を100として47.5〜70.0とした場合には、(1)マグネシウムが47.5〜55at%(atomic%)の範囲(Mg47.5〜55Al52.5〜45)では、合金はβ相(MgAl相)とγ相(Mg17Al12相)の2相により構成されており、(2)マグネシウムが55〜62.5at%の範囲(Mg55〜62.5Al45〜37.5)では、合金はγ相のみにより構成されており、(3)マグネシウムが62.5〜70.0at%の範囲(Mg62.5〜70.0Al37.5〜30.0)では、合金はγ相とマグネシウムの2相により構成されている。 FIG. 1 is an equilibrium diagram of the Mg—Al system. Magnesium and aluminum have a magnesium composition ratio of 47.5 to 70.0 with the entire system being 100, and (1) Magnesium is in the range of 47.5 to 55 at% (atomic%) (Mg 47. 5 to 55 Al 52.5 to 45 ), the alloy is composed of two phases of β phase (Mg 2 Al 3 phase) and γ phase (Mg 17 Al 12 phase). (2) Magnesium is 55 to 62 In the range of 5 at% (Mg 55-62.5 Al 45-37.5 ), the alloy is composed only of γ phase, and (3) the range of 62.5-70.0 at% magnesium (Mg 62 .5-70.0 Al 37.5-30.0 ), the alloy is composed of two phases of γ phase and magnesium.

一方、図1の状態図に従えば、γ相は室温にあっては、マグネシウムが58.6at%(Mg17Al12)のみでしか存在し得ず、それ以外の領域でγ相を存在させることは困難であった。一方、本発明の製造方法にあっては、ボールミリングによって原料粉末のマグネシウムとアルミニウムは数10nmオーダーにまで微細に粉砕されるため、全体積エネルギーに占める表面エネルギーの割合が極端に大きくなる(例えば、数kJ/molとなる。)。さらに、ボールミリング中に原料に投入される機械的エネルギーでも数10kJ/molのエネルギーが原料に投入されていることになる。今回、ボールミリングによって蓄えられたエネルギーと熱エネルギーによって、後工程の加熱処理を施すことも含めて、マグネシウムとアルミニウムは合金化され、非平衡状態のγ相として合成され、平衡状態より高いエネルギー状態の合金を作り出すことができることとなる。図1の平衡状態図を見れば明らかなように、γ相の存在領域は高温ではかなり広がっており、本発明の製造方法を用いることにより、この状態を室温領域で達成することとなる。 On the other hand, according to the phase diagram of FIG. 1, when the γ phase is at room temperature, magnesium can exist only in 58.6 at% (Mg 17 Al 12 ), and the γ phase exists in other regions. It was difficult. On the other hand, in the production method of the present invention, since the raw material magnesium and aluminum are finely pulverized to the order of several tens of nm by ball milling, the ratio of the surface energy to the total volume energy becomes extremely large (for example, , And several kJ / mol.) Furthermore, even with mechanical energy input to the raw material during ball milling, energy of several tens of kJ / mol is input to the raw material. This time, magnesium and aluminum are alloyed and synthesized as a non-equilibrium γ phase, including heat treatment in the subsequent process, using the energy and thermal energy stored by ball milling, and the energy state is higher than the equilibrium state. It will be possible to produce an alloy of. As apparent from the equilibrium diagram of FIG. 1, the existence region of the γ phase is considerably widened at a high temperature, and this state is achieved in the room temperature region by using the production method of the present invention.

本発明にあっては、MgAl100−x(x=47.5〜70.0)となるMg−Al系水素吸蔵合金粉末を得るように、すなわち、Mg47.5Al52.5〜Mg70.0Al30.0までの組成範囲となるようにするので、MgAl100−xについて所望の割合のマグネシウム(Mg)とアルミニウム(Al)を選択するようにすればよく、マグネシウムとアルミニウムの配合比としては、原子量比として、マグネシウム/アルミニウム=47.5/52.5〜70.0/30.0の間で、所望の組成比となるように配合比を選択するようにすればよい。 In the present invention, Mg-Al-based hydrogen storage alloy powder that becomes Mg x Al 100-x (x = 47.5 to 70.0) is obtained, that is, Mg 47.5 Al 52.5 to Since the composition range is up to Mg 70.0 Al 30.0 , a desired ratio of magnesium (Mg) and aluminum (Al) may be selected for Mg x Al 100-x. As the compounding ratio of aluminum, the compounding ratio should be selected so that the desired composition ratio is obtained between magnesium / aluminum = 47.5 / 52.5-70.0 / 30.0 as the atomic weight ratio. That's fine.

Mg−Al系水素吸蔵合金粉末の原料としては、マグネシウム単体の粉末及びアルミニウム単体の粉末を混合させた混合粉末を使用することができる。使用されるマグネシウム単体の粉末やアルミニウム単体の粉末の平均粒径は、1μm〜3mm程度であることが好ましく、100μm〜1mm程度であることが特に好ましい。   As a raw material for the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder, a mixed powder obtained by mixing a powder of magnesium alone and a powder of aluminum alone can be used. The average particle size of the magnesium simple powder or aluminum simple powder used is preferably about 1 μm to 3 mm, and particularly preferably about 100 μm to 1 mm.

また、原料としては、前記の金属単体からなる粉末のほか、金属単体の水素化物からなる粉末を使用することができ、例えば、水素化物としてのマグネシウム水素化物(水素化マグネシウム:MgH)、アルミニウム水素化物(水素化アルミニウム:AlH)等を使用するようにしてもよい。 Moreover, as a raw material, in addition to the powder composed of the above-mentioned simple metal, a powder composed of a hydride of a simple metal can be used. For example, magnesium hydride as a hydride (magnesium hydride: MgH 2 ), aluminum A hydride (aluminum hydride: AlH 3 ) or the like may be used.

本発明の製造方法にあっては、前記したマグネシウムとアルミニウムに加えて、希金属酸化物を添加して金属原料粉末として用いる。かかる希金属酸化物は、マグネシウムとアルミニウムの合金化にあたって触媒として作用し、マグネシウムとアルミニウムの合金化を進行させ、また、得られる水素吸蔵合金粉末の水素吸蔵能を向上させ、特に水素吸蔵速度を向上させる(速くする)はたらきをもつ。   In the production method of the present invention, a rare metal oxide is added in addition to the aforementioned magnesium and aluminum and used as a metal raw material powder. Such rare metal oxides act as a catalyst in alloying magnesium and aluminum, promote the alloying of magnesium and aluminum, improve the hydrogen storage capacity of the resulting hydrogen storage alloy powder, and in particular increase the hydrogen storage rate. It works to improve (make it faster).

使用できる希金属酸化物としては、例えば、ニオブ(Nb)、ジルコニウム(Zr)、バナジウム(V)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)等の酸化物を適用することができ、これらの酸化物を使用すれば、合金化が簡便かつ確実に進行し、また、得られる水素吸蔵合金粉末の水素吸蔵能を向上させ、水素吸蔵速度をより速めることができる。また、この中でも、ニオブ(Nb)を使用することが好ましい。ニオブの酸化物としては、五酸化ニオブ(酸化ニオブ(V))(Nb)等、ジルコニウムの酸化物としては酸化ジルコニウム(ZrO)等、バナジウムの酸化物としては五酸化バナジウム(V)等、タンタルの酸化物としては五酸化タンタル(酸化タンタル(V))(Ta)等、アルミニウムの酸化物としては、酸化アルミニウム(Al)等が挙げられる。また、希金属酸化物は、これらの1種類を単独で使用してもよく、また、これらの2種類を組み合わせて使用してもよい。 Examples of rare metal oxides that can be used include oxides such as niobium (Nb), zirconium (Zr), vanadium (V), tantalum (Ta), titanium (Ti), and aluminum (Al). If these oxides are used, alloying proceeds easily and reliably, the hydrogen storage ability of the obtained hydrogen storage alloy powder can be improved, and the hydrogen storage rate can be further increased. Of these, niobium (Nb) is preferably used. Examples of niobium oxides include niobium pentoxide (niobium oxide (V)) (Nb 2 O 5 ), zirconium oxides such as zirconium oxide (ZrO 2 ), and vanadium oxides such as vanadium pentoxide (V Examples of tantalum oxides such as 2 O 5 ) include tantalum pentoxide (tantalum oxide (V)) (Ta 2 O 5 ), and examples of aluminum oxides include aluminum oxide (Al 2 O 3 ). One of these rare metal oxides may be used alone, or a combination of these two types may be used.

希金属酸化物の添加量としては、マグネシウムとアルミニウムの使用量にもよるが、添加対象となるMgAl100−x1molに対してのmol%として、概ね0.1mol%以上添加すればよく、0.1〜5.0mol%とすることが好ましく、1.0〜5.0mol%添加することが特に好ましい。添加量が0.1mol%より少ないと、希金属酸化物を添加した効果が現れない場合があり、一方、添加量が5.0mol%を超えると、合金の水素吸蔵能を向上させるという効果は横ばいとなる一方、マグネシウムやアルミニウムに対して不純物として存在してしまう場合がある。また、これらの希金属酸化物は比較的高価であるため、コスト高に繋がることともなる。希金属酸化物の形態としては、特に制限はなく、粒状、粉末状、ペレット状等、任意の形態のものを使用することができる。 The amount of the noble metal oxide, depending on the amount of magnesium and aluminum, as mol% relative to Mg x Al 100-x 1mol to be added interest, may be added generally over 0.1 mol% 0.1 to 5.0 mol% is preferable, and 1.0 to 5.0 mol% is particularly preferable. If the addition amount is less than 0.1 mol%, the effect of adding a rare metal oxide may not appear, whereas if the addition amount exceeds 5.0 mol%, the effect of improving the hydrogen storage capacity of the alloy is On the other hand, it may be present as impurities against magnesium and aluminum. In addition, these rare metal oxides are relatively expensive, leading to high costs. There is no restriction | limiting in particular as a form of a rare metal oxide, The thing of arbitrary forms, such as a granular form, a powder form, and a pellet form, can be used.

マグネシウム、アルミニウム及び希金属酸化物を用いて金属原料粉末を調製するに際しては、マグネシウムとアルミニウムを混合して得られた混合粉末に希金属酸化物を添加するようにしてもよいし、マグネシウム、アルミニウム及び希金属酸化物を同時に混合して、金属原料粉末を得るようにしてもよい。   When preparing a metal raw material powder using magnesium, aluminum and a rare metal oxide, the rare metal oxide may be added to the mixed powder obtained by mixing magnesium and aluminum, or magnesium, aluminum. And a rare metal oxide may be mixed at the same time to obtain a metal raw material powder.

なお、本発明の製造方法で使用する金属原料粉末には、対象となる合金を構成する単体等及び触媒となる希金属酸化物のほか、本発明の目的や効果に影響を与えない範囲において、Pd、Mn、Co、V、Cr、Mo、Ni、Zr、Nb及びBeよりなる群の中から選ばれる1種または2種以上の金属粉末を添加することができる。   In addition, in the metal raw material powder used in the production method of the present invention, in addition to the simple substance constituting the target alloy and the rare metal oxide serving as a catalyst, in a range that does not affect the purpose and effect of the present invention, One or more metal powders selected from the group consisting of Pd, Mn, Co, V, Cr, Mo, Ni, Zr, Nb, and Be can be added.

また、本発明の製造方法では、本発明の目的や効果に影響を与えない範囲において、前記の金属原料粉末に対して、熱処理、表面処理、酸洗処理等の前処理を施してもよい。   In the production method of the present invention, pretreatment such as heat treatment, surface treatment, and pickling treatment may be performed on the metal raw material powder as long as the object and effect of the present invention are not affected.

(1)粉砕処理工程:
本発明の製造方法では、マグネシウム、アルミニウム及び希金属酸化物からなる金属原料粉末を、ボールミリングを行って処理して、ナノレベルの結晶粒となるまで粉砕処理するようにする。ここで、本発明におけるナノレベルの結晶粒とは、結晶粒の大きさが概ね1μm以下(好ましくは、数10nm程度)の状態を意味するものである。本発明の製造方法において、金属原料粉末をナノレベルの結晶粒になるまで粉砕処理することにより、後工程である加熱処理工程において加熱処理したときに良好に相互の原子同士が拡散しあい、製造しようとする合金組成が粉末全体にわたってより均一なものになる。一方、金属原料粉末をナノレベルの結晶粒となるまで粉砕処理しなかった場合にあっては、相互の原子が良好に混合されない部分が生じ局部的に合金化されない、または不均一な組成を有する合金粉末となる。
(1) Grinding process:
In the production method of the present invention, a metal raw material powder composed of magnesium, aluminum, and a rare metal oxide is processed by ball milling and pulverized until it becomes nano-level crystal grains. Here, the nano-level crystal grain in the present invention means a state in which the crystal grain size is approximately 1 μm or less (preferably about several tens of nm). In the production method of the present invention, the metal raw material powder is pulverized until it becomes nano-level crystal grains, so that when the heat treatment is performed in the subsequent heat treatment step, the mutual atoms are diffused to each other, so that the production is performed. The alloy composition to be more uniform throughout the powder. On the other hand, when the metal raw material powder is not pulverized until it becomes nano-level crystal grains, a part in which the atoms are not mixed well is generated and is not locally alloyed or has a non-uniform composition. It becomes alloy powder.

ボールミリングとは、ボールミル機等により金属原料粉末の混合粉砕を行う手法のことをいい、一般に、2種類以上の金属元素を含む金属原料粉末をボールミリングすることを、特に、メカニカルアロイング(MA)と呼ぶこともある。このメカニカルアロイング法(以下、「MA法」と略することもある。)とは、2種類以上の金属元素を含む金属原料粉末を、高エネルギーの混合攪拌装置等を用いて、当該金属原料粉末の混合粉砕を繰り返してボールミリングすることにより固相反応させ、固体状態のまま均一な合金粒子を粉末状で製造する方法である。製造法としてのメカニカルアロイング法は、機械的エネルギーを利用することにより2種類以上の金属粉体をその融点より低い温度で合金・粉末化することができるものである。   Ball milling refers to a method of mixing and pulverizing metal raw material powder with a ball mill or the like. Generally, ball milling of metal raw material powder containing two or more kinds of metal elements, particularly mechanical alloying (MA ). This mechanical alloying method (hereinafter sometimes abbreviated as “MA method”) refers to a metal raw material powder containing two or more kinds of metal elements, using a high energy mixing and stirring device or the like. This is a method of producing solid alloy particles in a solid state in a solid state by repeatedly mixing and pulverizing the powder and ball milling to cause a solid phase reaction. The mechanical alloying method as a manufacturing method can alloy and powder two or more kinds of metal powders at a temperature lower than the melting point by utilizing mechanical energy.

ボールミリングの手法(ボールミル法)の種類としては、回転ボールミル法、振動ボールミル法、遊星ボールミル法、及び攪拌ボールミル法(アトライターとも呼ばれる。)等があるが、本発明の製造方法では、回転ボールミル法、振動ボールミル法、遊星ボールミル法を用いることが好ましく、回転ボールミル法、振動ボールミル法を用いることが特に好ましい。   Examples of the ball milling method (ball mill method) include a rotating ball mill method, a vibrating ball mill method, a planetary ball mill method, and a stirring ball mill method (also referred to as an attritor). Method, vibration ball mill method, and planetary ball mill method are preferable, and rotation ball mill method and vibration ball mill method are particularly preferable.

本発明のMg−Al系水素吸蔵合金粉末を製造する場合におけるミリング時間は、下記に示した使用されるボールミル法の種類、金属原料粉末の量、混合粉砕用ボールのサイズや個数、容器の容量等によって適宜決定されるが、概ね1時間以上とすることが好ましく、1〜10時間程度とすることがさらに好ましい。ミリング時間をこの範囲にしてボールミリングを行えば、金属原料粉末を確実にナノレベルの結晶粒になるまで粉砕処理することができる。これに対して、ミリング時間が前記した1時間より短いと、金属原料粉末をナノレベルまで粉砕処理することができない場合があり、一方、ミリング時間が10時間より長いと、容器に金属原料粉末が付着してしまうことから回収率が悪く、また、容器中の不純物が金属原料粉末中に混入することから合金特性としても満足が得られないことがある。ミリング時間は、1〜5時間とすることがさらに好ましく、1〜3時間とすることが特に好ましい。   The milling time in the production of the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder of the present invention is as follows: the type of ball mill method used, the amount of metal raw material powder, the size and number of balls for mixing and grinding, the capacity of the container However, it is preferably about 1 hour or more, and more preferably about 1 to 10 hours. If ball milling is performed with the milling time in this range, the metal raw material powder can be pulverized until it becomes a nano-level crystal grain. On the other hand, if the milling time is shorter than 1 hour as described above, the metal raw material powder may not be pulverized to the nano level. On the other hand, if the milling time is longer than 10 hours, the metal raw material powder is not contained in the container. The recovery rate is poor because it adheres, and the impurities in the container are mixed in the metal raw material powder, so that the alloy characteristics may not be satisfactory. The milling time is more preferably 1 to 5 hours, and particularly preferably 1 to 3 hours.

ボールミル法の種類の一つである回転ボールミル法は、金属原料粉末と混合粉砕用ボール(以下、単に「ボール」とすることもある。)が入った容器を回転させて、当該原料粉末と容器及びボールとの衝突により、容器内の金属原料粉末を機械的に高エネルギーな状態で混合粉砕して合金化、または微粉化させる方法である。   The rotating ball mill method, which is one of the types of ball mill methods, rotates a container containing metal raw material powder and a ball for mixing and grinding (hereinafter sometimes simply referred to as “ball”), and the raw material powder and the container are rotated. In addition, the metal raw material powder in the container is mechanically mixed and ground in a state of high energy to be alloyed or pulverized by collision with a ball.

また、振動ボールミル法とは、金属原料粉末と混合粉砕用ボールが入った筒状の容器を高速円振動により、当該原料粉末と容器内壁、及び当該原料粉末同士の激しい衝撃、摩擦の同時作用により短時間で微粉砕し、容器内の金属原料粉末を機械的に高エネルギーな状態で混合粉砕して合金化、または微粉化させる方法である。本発明の製造方法において、振動ボールミル法は、乾式、湿式のいずれにも使用可能である。   In addition, the vibration ball mill method means that a cylindrical container containing a metal raw material powder and a ball for mixing and grinding is subjected to high-speed circular vibration, and the simultaneous action of intense shock and friction between the raw material powder and the inner wall of the container and the raw material powder. This is a method of pulverizing in a short time, mixing and pulverizing the metal raw material powder in the container in a mechanically high energy state, and alloying or pulverizing. In the production method of the present invention, the vibration ball mill method can be used for both dry and wet processes.

そして、遊星ボールミル法は、金属原料粉末と混合粉砕用ボールが入った容器を架台の上に載せて、当該容器を回転させる(自転させる)とともに、当該容器を載せた架台を回転させる(公転させる)という2つの回転運動を行い、当該原料粉末と容器及び混合粉砕用ボールとの衝突により、容器内の金属原料粉末を機械的に高エネルギーな状態で混合粉砕して合金化、または微粉化させる方法である。   In the planetary ball mill method, a container containing metal raw material powder and a ball for mixing and grinding is placed on a gantry and the container is rotated (rotated), and the gantry on which the container is placed is rotated (revolved). ), And the metal raw material powder in the container is mechanically mixed and pulverized in a high energy state to be alloyed or pulverized by collision of the raw material powder with the container and the ball for mixing and pulverizing. Is the method.

ボールミル法を用いる場合には、使用原料である金属原料粉末を混合粉砕用ボールとともに、容器(ポット)の中に入れて、容器を回転運動させる等の手段を用いて、金属原料粉末を混合粉砕する手段により水素吸蔵合金粉末を調製する。本発明の水素吸蔵合金粉末を製造する場合にあって、使用される容器の形状は、円筒型、角筒型など種々の形状のものを使用できるが、円筒型のものを使用することが好ましい。   When using the ball mill method, the metal raw material powder, which is the raw material used, is mixed and ground in a container (pot) together with the ball for mixing and grinding, and the metal raw material powder is mixed and ground using means such as rotating the container. A hydrogen storage alloy powder is prepared by the following means. In the case of producing the hydrogen storage alloy powder of the present invention, the shape of the container used can be various shapes such as a cylindrical shape and a rectangular tube shape, but it is preferable to use a cylindrical shape. .

また、容器の容量は、使用される金属原料粉末の量、混合粉砕用ボールのサイズや個数等によって適宜決定されるが、一般に、50〜10000ml容程度であればよい。さらに、容器の材質は、ステンレス、クロム、タングステン、アルミナ、ジルコニア等とすることができ、特にステンレスとすることが好ましい。   Further, the capacity of the container is appropriately determined depending on the amount of the metal raw material powder used, the size and the number of balls for mixing and grinding, etc., but generally it may be about 50 to 10,000 ml. Further, the material of the container can be stainless steel, chromium, tungsten, alumina, zirconia, etc., and stainless steel is particularly preferable.

同様に、ボールミル法を実施するために使用される混合粉砕用ボールの材質は、ステンレス、クロム、タングステン、アルミナ、ジルコニア等とすることができ、特にステンレスとすることが好ましい。   Similarly, the material of the balls for mixing and grinding used for carrying out the ball mill method can be stainless steel, chromium, tungsten, alumina, zirconia, etc., and particularly preferably stainless steel.

混合粉砕用ボールの大きさとしては、前記した使用される容器の容量等によって適宜決定されるが、金属原料粉末をナノレベルの結晶粒となるまで粉砕処理するにあっては、一般に、直径がφ1mm〜φ50mm程度のものを使用することが好ましい。なお、ボールミル法では複数個の混合粉砕用ボールが使用されることが通常であるが、本発明の水素吸蔵合金粉末を製造する場合にあっては、当該ボールの大きさはすべて同じものを使用してもよく、また、異なる大きさのものを使用してもよい。   The size of the ball for mixing and pulverizing is appropriately determined depending on the capacity of the container used as described above. However, when the metal raw material powder is pulverized until it becomes nano-level crystal grains, generally the diameter is It is preferable to use one having a diameter of about φ1 mm to φ50 mm. In the ball mill method, a plurality of balls for mixing and grinding are usually used. However, when producing the hydrogen storage alloy powder of the present invention, the same size of the balls is used. Alternatively, different sizes may be used.

また、混合粉砕用ボールの数量も、10〜2000個とすることが好ましい。容器の容量と、混合粉砕用ボールの大きさ及び数量の関係をかかる関係とすることにより、金属原料粉末についてナノレベルの結晶粒となるまで粉砕処理することを効率よく実施することができる。   The number of balls for mixing and grinding is preferably 10 to 2000. By setting the relationship between the capacity of the container and the size and quantity of the balls for mixing and grinding, the metal raw material powder can be efficiently pulverized to nano-level crystal grains.

さらには、金属原料粉末と混合粉砕用ボールの総量との重量比は、金属原料粉末と混合粉砕用ボール=1/10〜1/500とすることが好ましい。金属原料粉末と混合粉砕用ボールの総量との重量比をかかる範囲とすることにより、金属原料粉末についてナノレベルの結晶粒となるまで粉砕処理することを効率よく実施することができる。かかる重量比は、金属原料粉末と混合粉砕用ボール=1/10〜1/100とすることが特に好ましい。   Furthermore, the weight ratio between the metal raw material powder and the total amount of the balls for mixing and grinding is preferably set so that the metal raw material powder and the balls for mixing and grinding = 1/10 to 1/500. By setting the weight ratio of the metal raw material powder and the total amount of the balls for mixing and pulverizing in such a range, the metal raw material powder can be efficiently pulverized until it becomes nano-level crystal grains. The weight ratio is particularly preferably set to metal raw material powder and mixing and grinding balls = 1/10 to 1/100.

本発明の水素吸蔵合金粉末を製造するに際して、ボールミル法として遊星ボールミル法を用いる場合にあっては、容器の回転数及び当該容器を載せる架台の回転数は、容器の回転数(自転回転数)を200〜700rpmとすることが好ましい。また、架台の回転数(公転回転数)を200〜350rpmとすることが好ましい。回転数がこれらの範囲内である場合には、金属原料粉末を効率よくかつ確実にナノレベルの結晶粒になるまで粉砕処理することができる。さらには、遊星ボールミル法を用いる場合における公転半径は、30〜300cm程度とすればよく、50〜100cm程度とすることが好ましい。   When the planetary ball mill method is used as the ball mill method in producing the hydrogen storage alloy powder of the present invention, the rotational speed of the container and the rotational speed of the mount on which the container is placed are the rotational speed of the container (rotational speed). Is preferably 200 to 700 rpm. Moreover, it is preferable that the rotation speed (revolution rotation speed) of the gantry is 200 to 350 rpm. When the rotational speed is within these ranges, the metal raw material powder can be pulverized efficiently and reliably until it becomes nano-level crystal grains. Furthermore, the revolution radius in the case of using the planetary ball mill method may be about 30 to 300 cm, and preferably about 50 to 100 cm.

また、本発明の水素吸蔵合金粉末を製造するにあたり、ボールミル法として振動ボールミル法を用いる場合にあっては、容器の回転数(振動回転数)を100〜1000rpmとすることが好ましい。回転数(振動回転数)がこれらの範囲内である場合には、前記した遊星ボールミル法と同様に、金属原料粉末を効率よくかつ確実にナノレベルの結晶粒になるまで粉砕処理することができる。   Further, when the vibration ball mill method is used as the ball mill method for producing the hydrogen storage alloy powder of the present invention, it is preferable that the rotation speed (vibration rotation speed) of the container is 100 to 1000 rpm. When the rotation speed (vibration rotation speed) is within these ranges, the metal raw material powder can be pulverized efficiently and reliably to nano-level crystal grains as in the planetary ball mill method described above. .

さらに、本発明の水素吸蔵合金粉末を製造するにあたり、ボールミル法として回転ボールミル法を用いる場合にあっては、容器の回転数を10〜100rpmとすることが好ましい。回転数がこれらの範囲内である場合には、前記した遊星ボールミル法や振動ボールミル法と同様に、金属原料粉末を効率よくかつ確実にナノレベルの結晶粒になるまで粉砕処理することができる。   Furthermore, when the rotating ball mill method is used as the ball mill method for producing the hydrogen storage alloy powder of the present invention, the rotational speed of the container is preferably 10 to 100 rpm. When the rotational speed is within these ranges, the metal raw material powder can be pulverized efficiently and reliably to nano-level crystal grains, as in the planetary ball mill method and the vibration ball mill method described above.

本発明の水素吸蔵合金粉末を製造するにあたっては、前記した容器内の雰囲気を、アルゴン、窒素、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気または水素ガス雰囲気とすることが好ましい。容器内の雰囲気をかかる状態にすることにより、金属原料粉末の酸化を防止することができる。容器内の雰囲気は、アルゴンガス雰囲気や水素ガス雰囲気の状態とすることが特に好ましい。   In producing the hydrogen storage alloy powder of the present invention, the atmosphere in the container is preferably an inert gas atmosphere such as argon, nitrogen, helium, or a hydrogen gas atmosphere. By setting the atmosphere in the container to such a state, oxidation of the metal raw material powder can be prevented. The atmosphere in the container is particularly preferably an argon gas atmosphere or a hydrogen gas atmosphere.

また、粉砕処理工程における容器内は、ロータリーポンプ等で10Pa以下の条件で真空引きして真空状態としてもよく、これによっても、不活性ガス雰囲気等と同様に金属粉末の酸化を防ぐことができる。   Further, the inside of the container in the pulverization process may be evacuated with a rotary pump or the like under a condition of 10 Pa or less, and this can also prevent oxidation of the metal powder as in an inert gas atmosphere. .

(2)加熱処理工程:
本発明のMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法にあっては、前記の粉砕処理工程によりナノレベルの結晶粒となるまで粉砕処理された金属原料粉末の粉砕物を加熱処理することにより、金属原料粉末が確実に合金化される。かかる加熱処理は、前工程の粉砕処理工程により、完全には合金化されないが金属原料粉末の微細構造を形成させ、かかる微細構造が形成された金属原料粉末に対して、ナノ構造を壊さない程度に熱処理して、原子の拡散現象によって合金化を促進・達成させる役割を果たす。
(2) Heat treatment process:
In the manufacturing method of the Mg-Al hydrogen storage alloy powder of the present invention, by heat-treating the pulverized metal raw material powder until it becomes nano-level crystal grains by the pulverization step, The metal raw material powder is reliably alloyed. Such heat treatment is not completely alloyed by the pulverization process of the previous step, but forms a fine structure of the metal raw material powder, and does not break the nanostructure with respect to the metal raw material powder formed with such a fine structure. Heat treatment to promote and achieve alloying by atomic diffusion.

保持温度(加熱処理温度)としては、Mg−Al系合金の融点が約450℃であることから、かかる温度の20%程度である100℃以上とすればよく、100〜300℃程度で加熱処理することが好ましい。本発明の製造方法にあっては、前工程の粉砕処理工程において、金属原料粉末をボールミリングによりナノレベルの結晶粒となるまで粉砕処理されていることから、比較的低い温度で加熱処理するだけで、合金化を促進することができる。もっとも、300℃を超えた温度で加熱処理しても問題はないが、例えば、350℃以上より高温にすると結晶粒の成長が顕著となり、偏析や分離等が起こる場合がある。   As the holding temperature (heat treatment temperature), since the melting point of the Mg—Al alloy is about 450 ° C., it may be about 100 ° C., which is about 20% of the temperature, and the heat treatment is carried out at about 100 to 300 ° C. It is preferable to do. In the production method of the present invention, since the metal raw material powder is pulverized until it becomes nano-level crystal grains by ball milling in the pulverization process of the previous process, only the heat treatment is performed at a relatively low temperature. Thus, alloying can be promoted. However, there is no problem even if heat treatment is performed at a temperature exceeding 300 ° C. However, for example, if the temperature is higher than 350 ° C., crystal grain growth becomes remarkable, and segregation or separation may occur.

加熱処理は、真空状態で行うことが好ましく、例えば、金属原料粉末の粉砕物が収容される容器を、ロータリーポンプ等で10Pa以下の条件で真空引きした状態で加熱処理を施すようにすればよい。   The heat treatment is preferably performed in a vacuum state. For example, the heat treatment may be performed in a state in which a container containing the pulverized metal raw material powder is evacuated with a rotary pump or the like under a condition of 10 Pa or less. .

加熱時間としては、1〜5時間とすることが好ましく、1〜3時間とすることが特に好ましい。昇温速度としては、10〜100℃/分とすることが好ましく、50〜100℃/分とすることが特に好ましい。なお、所定時間の加熱処理が終了したら、電気炉内で室温になるまで除冷すればよい。   The heating time is preferably 1 to 5 hours, and particularly preferably 1 to 3 hours. The rate of temperature rise is preferably 10 to 100 ° C./min, and particularly preferably 50 to 100 ° C./min. Note that after the heat treatment for a predetermined time is completed, the heat treatment may be performed until the temperature reaches room temperature in the electric furnace.

本発明のMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法は、原料となる金属原料粉末の構成成分として、マグネシウムとアルミニウムに加えて適量の希金属酸化物を添加しているので、かかる希金属酸化物が触媒となって、マグネシウムとアルミニウムの合金化を進行させ、水素吸蔵速度を速くする等、得られる水素吸蔵合金粉末の水素吸蔵能を向上させ、特に水素吸蔵速度が速いMg−Al系水素吸蔵合金粉末の提供を可能とする。   In the manufacturing method of the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder of the present invention, an appropriate amount of a rare metal oxide is added in addition to magnesium and aluminum as a constituent of the metal raw material powder as a raw material. Mg-Al-based hydrogen that improves the hydrogen storage capacity of the obtained hydrogen storage alloy powder, such as by promoting the alloying of magnesium and aluminum and increasing the hydrogen storage rate, and especially the high hydrogen storage rate It is possible to provide a storage alloy powder.

また、金属原料粉末をボールミリングによりナノレベルの結晶粒となるまで粉砕処理する粉砕処理工程と、かかる粉砕処理により得られた金属原料粉末の粉砕物を加熱処理する加熱処理工程を組み合わせた構成を採用することにより、Mg−Al系合金におけるγ相(Mg17Al12相)の存在領域を制御し、マグネシウムの組成比が47.5〜70.0といった広い範囲で存在させることができるため、MgAl100−x(x=47.5〜70.0)となるMg−Al系水素吸蔵合金粉末を提供することができる。 In addition, a configuration in which a metal raw material powder is pulverized by ball milling until it becomes nano-level crystal grains, and a heat treatment step of heat-treating the pulverized metal raw material powder obtained by the pulverization process is combined. By adopting, it is possible to control the existence region of the γ phase (Mg 17 Al 12 phase) in the Mg—Al based alloy, and the magnesium composition ratio can exist in a wide range of 47.5 to 70.0. mg x Al 100-x (x = 47.5~70.0) to become mg-Al-based hydrogen storage alloy powder can be provided.

さらに、本発明の製造方法は、数時間のミリングで達成できるナノレベルの結晶粒になるまでの粉砕処理により、完全には合金化されないが金属原料粉末の微細構造を形成させ、それ以降はナノ構造を壊さない程度に低温で熱処理して、原子の拡散現象によって合金化を促進・達成させるという簡便な手段により、短時間かつ低コストで、水素吸蔵合金粉末を効率よく安定に製造することが可能となる。   Furthermore, the production method of the present invention forms a microstructure of a metal raw material powder that is not completely alloyed by a pulverization process until it becomes nano-level crystal grains that can be achieved by milling for several hours. It is possible to produce hydrogen storage alloy powder efficiently and stably in a short time and at low cost by a simple means of heat treatment at a low temperature so as not to break the structure and promoting and achieving alloying by the diffusion phenomenon of atoms. It becomes possible.

そして、粉砕処理工程と加熱処理工程という異種の工程を組み合わせた前記の製造方法により得られた本発明の水素吸蔵合金粉末は、組織が均質となり、水素吸蔵合金としては、高い水素吸蔵能が得られるとともに、合金としての高い耐食・防食性、高い機械的強度等、所望の性能を備えた水素吸蔵合金粉末となる。本発明の製造方法で得られた水素吸蔵合金粉末は溶解法等と比較してアモルファス化、ナノ化している部分が多いことを考慮すると、アモルファス構造の3大特性(高耐食性、高い機械的強度、及び高磁性)を備えることが期待できる。   And, the hydrogen storage alloy powder of the present invention obtained by the above-mentioned production method combining different processes such as a pulverization process and a heat treatment process has a homogeneous structure, and a high hydrogen storage capacity is obtained as a hydrogen storage alloy. In addition, a hydrogen storage alloy powder having desired performance such as high corrosion resistance / corrosion resistance and high mechanical strength as an alloy is obtained. In consideration of the fact that the hydrogen storage alloy powder obtained by the production method of the present invention has a lot of amorphous and nano-sized parts compared with the melting method, etc., the three major characteristics of the amorphous structure (high corrosion resistance, high mechanical strength) And high magnetism).

このように、本発明の製造方法で得られたMg−Al系水素吸蔵合金粉末は、水素吸蔵量が期待できるマグネシウムを主組成としているため、水素吸蔵量が多く、かつ、水素吸蔵速度が速いといった水素吸蔵能に優れたものとなり、例えば、車載用の燃料電池等、産業用機械等の用途に対応可能な水素吸蔵合金粉末となる。   As described above, the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder obtained by the production method of the present invention has a main composition of magnesium that can be expected to have a hydrogen storage capacity, and therefore has a large hydrogen storage capacity and a high hydrogen storage speed. Thus, it becomes a hydrogen storage alloy powder that can be used for industrial machinery such as an on-vehicle fuel cell.

なお、一般に、Mg系水素吸蔵合金は、真空引き状態において、300℃(またはそれ以上)の温度で0.5〜3.0MPa程度で水素加圧すること(水素活性化)により水素を吸蔵させることができるが、本発明のMg−Al系水素吸蔵合金粉末にあっては、概ね2回目から水素を安定して可逆的に吸蔵、放出することができる。一方、従来の製造方法で製造したMg系水素吸蔵合金は、水素を吸蔵しても放出が困難である。または、前記の条件にあっても水素吸蔵に5日以上の数日間を要する。   In general, Mg-based hydrogen storage alloys store hydrogen by applying hydrogen pressure (hydrogen activation) at a temperature of 300 ° C. (or higher) at about 0.5 to 3.0 MPa in a vacuum state. However, in the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder of the present invention, hydrogen can be stably stored and reversibly stored and released from the second time. On the other hand, the Mg-based hydrogen storage alloy manufactured by a conventional manufacturing method is difficult to release even if hydrogen is stored. Or even if it is in the said conditions, several days of five days or more are required for hydrogen storage.

また、従来のMg系水素吸蔵合金は、水素吸蔵における吸蔵・放出の速度(水素吸蔵速度)が遅く、また、水素吸蔵量も理論値どおりにはいかないことが欠点とされていたが、本発明のMg−Al系水素吸蔵合金粉末は、初期活性化なしに水素を吸蔵し、4.0質量%以上の水素を可逆的に吸蔵・放出することが可能となる。さらに、2回目以降反応がさらに速くなり、4.0質量%以上の水素を数時間で可逆的に吸蔵・放出するようになる。   Further, the conventional Mg-based hydrogen storage alloy has been considered to have a drawback that the storage / release rate (hydrogen storage rate) in hydrogen storage is slow and the hydrogen storage amount does not match the theoretical value. This Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder can store hydrogen without initial activation, and can reversibly store and release 4.0% by mass or more of hydrogen. Further, the reaction is further accelerated after the second time, and 4.0 mass% or more of hydrogen is reversibly occluded / released within a few hours.

次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら制約されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not restrict | limited at all by these Examples.

[実施例1]
(Mg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造)
下記(1)及び(2)の工程により、Mg70Al30からなるMg−Al系水素吸蔵合金粉末を製造した。なお、使用したMg粉末((株)高純度化学研究所製)は、平均粒径が53〜106μm、純度99.9%以上のものであり、Al粉末((株)高純度化学研究所製)は平均粒径が約1μm、純度99.9%以上のものである。
[Example 1]
(Production of Mg-Al hydrogen storage alloy powder)
An Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder made of Mg 70 Al 30 was produced by the following steps (1) and (2). The Mg powder used (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) has an average particle size of 53 to 106 μm and a purity of 99.9% or more. ) Has an average particle size of about 1 μm and a purity of 99.9% or more.

(1)ボールミリングによる粉砕処理工程:
前記した仕様のMg粉末とAl粉末を、配合比を原子量比でMg/Al=70/30として1.123g(Mg:0.761g、Al:0.362g)混合して原料粉末とし、これに、希金属酸化物として粒状の五酸化ニオブ(Nb)粉末を原料粉末に対して1mol%(0.119g)添加して金属原料粉末とした。この金属原料粉末を、試験装置として振動型ボールミル(品名:メカニカルアロイング装置:日新技研(株)製)を用い、容量が80mLの容器に混合粉砕用ステンレス製ボールとの重量比が約1/80となるよう入れて密閉状態とした後、容器内をロータリーポンプで10Pa以下の真空雰囲気とした。この容器を振動ボールミル試験装置の架台に載せ、振動回転数を710rpm、ミリング時間を3時間としてボールミリングを行い、金属原料粉末の粉砕物を得た。
(1) Grinding process by ball milling:
The above-mentioned specifications of Mg powder and Al powder are mixed at 1.123 g (Mg: 0.761 g, Al: 0.362 g) with a compounding ratio of Mg / Al = 70/30 in an atomic weight ratio to obtain a raw material powder. 1 mol% (0.119 g) of granular niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) powder as a rare metal oxide was added to the raw material powder to obtain a metal raw material powder. Using this metal raw material powder as a test device, a vibration type ball mill (product name: mechanical alloying device: manufactured by Nisshin Giken Co., Ltd.) was used, and a weight ratio of about 1 to the weight of stainless steel balls for mixing and grinding in a container with a capacity of 80 mL. After being put in a sealed state so as to be / 80, the inside of the container was made a vacuum atmosphere of 10 Pa or less with a rotary pump. This container was placed on a stand of a vibration ball mill test apparatus, and ball milling was performed with a vibration rotational speed of 710 rpm and a milling time of 3 hours, to obtain a pulverized metal raw material powder.

(2)加熱処理工程:
(1)のボールミリングによる粉砕処理工程により得られた金属原料粉末の粉砕物を、原料粉末を大気に晒すことなく、後記する水素吸蔵評価装置に付随するステンレス製反応管内に適量を封入した。次に、容器ごとロータリーポンプで1Pa以下の真空雰囲気にして、300℃に昇温させた電気炉にて、1時間の加熱処理を行った。1時間経過後、電気炉内でステンレス容器が室温になるまで徐冷することにより、平均粒径が1〜50μmの本発明のMg−Al系水素吸蔵合金粉末を得た。
(2) Heat treatment process:
An appropriate amount of the pulverized metal raw material powder obtained by the ball milling step (1) was enclosed in a stainless steel reaction tube attached to a hydrogen storage evaluation apparatus described later without exposing the raw material powder to the atmosphere. Next, heat treatment was performed for 1 hour in an electric furnace heated to 300 ° C. in a vacuum atmosphere of 1 Pa or less with the rotary pump together with the container. After 1 hour, the stainless steel container was gradually cooled to room temperature in an electric furnace to obtain an Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder of the present invention having an average particle size of 1 to 50 μm.

図2は、実施例1で得られたMg−Al系水素吸蔵合金粉末のX線回折スペクトルを示す図である。図2に示すように、実施例1で得られた本発明の水素吸蔵合金粉末は、Mg70Al30を構成するMg17Al12(γ相)とMg相のピークのみが確認でき、Mg70Al30からなるMg−Al系合金が製造できたことが確認できた。 FIG. 2 is an X-ray diffraction spectrum of the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder obtained in Example 1. As shown in FIG. 2, in the hydrogen storage alloy powder of the present invention obtained in Example 1, only the peaks of Mg 17 Al 12 (γ phase) and Mg phase constituting Mg 70 Al 30 can be confirmed, and Mg 70 It was confirmed that an Mg—Al alloy composed of Al 30 could be produced.

[試験例1]
(水素吸蔵性能の評価)
実施例1で得られたMg−Al系水素吸蔵合金粉末を下記の方法を用いて水素活性化処理を施し、水素吸蔵能を評価した。
[Test Example 1]
(Evaluation of hydrogen storage performance)
The Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder obtained in Example 1 was subjected to hydrogen activation treatment using the following method to evaluate the hydrogen storage capacity.

水素吸蔵測定装置(JIS H7201に準拠)に繋がるステンレス製反応管(容量:18mL)に、実施例1で得られたMg−Al系水素吸蔵合金粉末を約1.0g封入して密閉状態にした。次に、測定装置内を真空ポンプにて1Pa以下の真空に達するまで排気を行い、真空に達したら、水素吸蔵合金粉末が封入された反応管のみを電気炉で300℃に加熱した。   About 1.0 g of the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder obtained in Example 1 was sealed in a stainless steel reaction tube (capacity: 18 mL) connected to a hydrogen storage measuring device (conforming to JIS H7201) and sealed. . Next, the inside of the measuring apparatus was evacuated with a vacuum pump until a vacuum of 1 Pa or less was reached. When the vacuum was reached, only the reaction tube in which the hydrogen storage alloy powder was sealed was heated to 300 ° C. in an electric furnace.

温度及び真空度が安定した後に、高圧水素ボンベから密閉した測定装置内に1.52MPa(15気圧)の水素を導入した。このようにして測定装置内に水素を導入した場合における反応管内の圧力の変化を確認した。なお、測定装置には圧力計が取り付けてあり、反応管内の圧力を測定できるようになっている。   After the temperature and the degree of vacuum were stabilized, 1.52 MPa (15 atm) of hydrogen was introduced into a measuring apparatus sealed from a high-pressure hydrogen cylinder. Thus, the change of the pressure in the reaction tube when hydrogen was introduced into the measuring apparatus was confirmed. The measuring device is equipped with a pressure gauge so that the pressure in the reaction tube can be measured.

本試験において、測定装置内に高圧水素を導入した後に、反応管内に封入された水素吸蔵合金粉末が水素を吸蔵すれば、測定装置内の水素圧力は徐々に低下することとなる。よって、密閉した圧力容器内の最初の導入水素圧力がわかれば、圧力の変化より合金が吸蔵した水素の量を知ることができる(なお、気体の体積は、温度によって変化することや、反応管の箇所のみの電気炉による加熱であるので、測定装置内には温度勾配が発生するため、実際の測定では、測定された圧力に上記の修正を行い、実際の水素吸蔵量を二次的に算出するようにしている。)。また、水素の圧力が時間に対して速く低下すれば、水素の吸蔵速度が速いことを意味する。   In this test, if the hydrogen storage alloy powder sealed in the reaction tube absorbs hydrogen after introducing high-pressure hydrogen into the measurement apparatus, the hydrogen pressure in the measurement apparatus gradually decreases. Therefore, if the initial hydrogen pressure introduced in the sealed pressure vessel is known, the amount of hydrogen occluded by the alloy can be known from the change in pressure (note that the volume of the gas changes with temperature, the reaction tube Since the temperature gradient is generated in the measuring device because the heating is performed only in the electric furnace, in the actual measurement, the above correction is made to the measured pressure, and the actual hydrogen storage amount is secondarily determined. To calculate.) In addition, if the hydrogen pressure drops quickly with respect to time, it means that the hydrogen occlusion speed is fast.

なお、1回目の水素活性化処理については、水素との反応性が悪く、水素と反応して吸蔵・放出するのに長い時間がかかるのが通常であり、本試験にあっても、2.0質量%の水素を吸蔵するのに60時間を要した。   In the first hydrogen activation treatment, the reactivity with hydrogen is poor, and it usually takes a long time to absorb and release by reacting with hydrogen. It took 60 hours to occlude 0% by mass of hydrogen.

図3は、2回目の測定結果(活性化処理における反応管内の水素圧力と時間との関係。以下、3回目及び4回目について同じ。)を示したグラフである。反応管内のMg−Al系水素吸蔵合金粉末が水素を吸蔵したため、時間が経過するに従い反応管内の水素圧力は低下し、所要時間として3時間(10800s)でおよそ0.65V(0.658MPa:6.5気圧)で飽和状態となった。当該圧力から、およそ4.0質量%の水素を吸蔵したと算出された。   FIG. 3 is a graph showing the second measurement result (relationship between the hydrogen pressure in the reaction tube and the time in the activation process. The same applies to the third and fourth times). Since the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder in the reaction tube occludes hydrogen, the hydrogen pressure in the reaction tube decreases with time, and the required time is about 0.65 V (0.658 MPa: 6 in 3 hours (10800 s)). .5 atm) and became saturated. It was calculated from the pressure that occluded approximately 4.0% by mass of hydrogen.

次に、以上のように圧力が飽和して、水素平衡圧に達した状態で、真空ポンプにより真空排気をした。これにより、容器内はいったん0V(0Pa:0気圧)となった。真空排気終了後、試料(水素吸蔵合金粉末)から水素が放出されることにより、容器内の圧力が上昇して、0.25V(0.253MPa:2.5気圧)で飽和した。当該圧力から、およそ2.0質量%の水素を放出したと算出された。   Next, the vacuum was evacuated by a vacuum pump in a state where the pressure was saturated and the hydrogen equilibrium pressure was reached as described above. Thereby, the inside of the container once became 0 V (0 Pa: 0 atm). After the evacuation, hydrogen was released from the sample (hydrogen storage alloy powder), whereby the pressure in the container was increased and saturated at 0.25 V (0.253 MPa: 2.5 atm). It was calculated that approximately 2.0% by mass of hydrogen was released from the pressure.

図4は、3回目の測定結果を示したグラフである。反応管内のMg−Al系水素吸蔵合金粉末は再び水素を吸蔵し、時間が経過するに従い反応管内の水素圧力は低下した。そして、所要時間として40分(2400s)でおよそ1.28V(1.30MPa:12.8気圧)で飽和状態となった。当該圧力から、およそ2.8質量%の水素を吸蔵したと算出された。   FIG. 4 is a graph showing the results of the third measurement. The Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder in the reaction tube occluded hydrogen again, and the hydrogen pressure in the reaction tube decreased with time. The required time was saturated at about 1.28 V (1.30 MPa: 12.8 atm) in 40 minutes (2400 s). It was calculated from the pressure that occluded approximately 2.8% by mass of hydrogen.

図5は、4回目の測定結果を示したグラフである。反応管内のMg−Al系水素吸蔵合金粉末は三度水素を吸蔵し、時間が経過するに従い反応管内の水素圧力は低下した。そして、所要時間として120分(7200s)でおよそ0.145V(0.147MPa:1.45気圧)で飽和状態となった。当該圧力から、およそ0.9質量%の水素を吸蔵したと算出された。   FIG. 5 is a graph showing the fourth measurement result. The Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder in the reaction tube occluded hydrogen three times, and the hydrogen pressure in the reaction tube decreased with time. Then, the saturation time was reached at about 0.145 V (0.147 MPa: 1.45 atm) in 120 minutes (7200 s) as the required time. From the pressure, it was calculated that approximately 0.9% by mass of hydrogen was occluded.

また、図6は、300℃でのPCT測定試験の結果を示したグラフである(横軸:水素吸蔵量(質量%)、縦軸:平衡水素圧(MPa))。なお、PCT測定試験とは、JIS H7201に規定される水素吸蔵合金の圧力―組成等温線(PCT線)の測定方法のことである。図6に示すように、実施例1で得られた本発明のMg−Al系水素吸蔵合金粉末の最大水素吸蔵量は約5.3質量%であることが確認できた。   FIG. 6 is a graph showing the results of a PCT measurement test at 300 ° C. (horizontal axis: hydrogen storage amount (mass%), vertical axis: equilibrium hydrogen pressure (MPa)). The PCT measurement test is a method for measuring the pressure-composition isotherm (PCT line) of the hydrogen storage alloy defined in JIS H7201. As shown in FIG. 6, it was confirmed that the maximum hydrogen storage amount of the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder of the present invention obtained in Example 1 was about 5.3 mass%.

さらに、図7は、250℃、300℃及び350℃でのPCT測定試験の結果を示したグラフである(横軸:水素吸蔵量(質量%)、縦軸:平衡水素圧(MPa)。また、グラフにおける吸蔵時及び放出時については図6と同様。)。なお、PCT測定試験とは、JIS H7201に規定される水素吸蔵合金の圧力―組成等温線(PCT線)の測定方法のことである。図7に示すように、実施例1で得られた本発明のMg−Al系水素吸蔵合金粉末はいずれの温度においても、約4.8質量%の水素吸蔵が可能であることが確認された。   Further, FIG. 7 is a graph showing the results of PCT measurement tests at 250 ° C., 300 ° C. and 350 ° C. (horizontal axis: hydrogen storage amount (mass%), vertical axis: equilibrium hydrogen pressure (MPa). The occlusion and release in the graph are the same as in FIG. The PCT measurement test is a method for measuring the pressure-composition isotherm (PCT line) of the hydrogen storage alloy defined in JIS H7201. As shown in FIG. 7, it was confirmed that the Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder of the present invention obtained in Example 1 can store about 4.8% by mass of hydrogen at any temperature. .

本発明は、例えば、車載用の燃料電池等に適用される水素吸蔵合金粉末として有利に使用することができる。   The present invention can be advantageously used as, for example, a hydrogen storage alloy powder applied to an on-vehicle fuel cell.

Mg−Al系の平衡状態図である。It is an equilibrium state diagram of Mg-Al system. 実施例1で得られたMg−Al系水素吸蔵合金粉末のX線回折スペクトルを示した図である。2 is a diagram showing an X-ray diffraction spectrum of an Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder obtained in Example 1. FIG. 試験例1における測定結果(2回目)のグラフを示した図である。It is the figure which showed the graph of the measurement result in Experiment 1 (2nd time). 試験例1における測定結果(3回目)のグラフを示した図である。It is the figure which showed the graph of the measurement result in Experiment 1 (the 3rd time). 試験例1における測定結果(4回目)のグラフを示した図である。It is the figure which showed the graph of the measurement result in Experiment 1 (the 4th time). 試験例1における300℃でのPCT測定試験の結果を示したグラフであるIt is the graph which showed the result of the PCT measurement test in 300 degreeC in Test Example 1. 試験例1における250℃、300℃及び350℃でのPCT測定試験の結果を示したグラフである。4 is a graph showing the results of a PCT measurement test at 250 ° C., 300 ° C., and 350 ° C. in Test Example 1. FIG.

Claims (5)

MgAl100−x(x=47.5〜70.0)となるMg−Al系水素吸蔵合金粉末を製造するにあたり、所望の割合のマグネシウム(Mg)とアルミニウム(Al)、及び適量の希金属酸化物を含む金属原料粉末を、ボールミリングによりナノレベルの結晶粒となるまで粉砕処理する粉砕処理工程と、
当該粉砕処理により得られた金属原料粉末の粉砕物を加熱処理する加熱処理工程を含むことを特徴とするMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法。
In producing an Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder of Mg x Al 100-x (x = 47.5 to 70.0), a desired ratio of magnesium (Mg) and aluminum (Al), and an appropriate amount of rare earth A pulverization treatment step of pulverizing a metal raw material powder containing a metal oxide until it becomes nano-level crystal grains by ball milling;
The manufacturing method of the Mg-Al type hydrogen storage alloy powder characterized by including the heat processing process which heat-processes the ground material powder obtained by the said grinding | pulverization process.
前記希金属酸化物がニオブ(Nb)、ジルコニウム(Zr)、バナジウム(V)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)及びアルミニウム(Al)の酸化物よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載のMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法。   The rare metal oxide is at least one selected from the group consisting of oxides of niobium (Nb), zirconium (Zr), vanadium (V), tantalum (Ta), titanium (Ti), and aluminum (Al). The manufacturing method of Mg-Al type hydrogen storage alloy powder of Claim 1 characterized by these. 前記加熱処理工程における加熱温度が100〜300℃であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法。   The method for producing an Mg-Al-based hydrogen storage alloy powder according to claim 1 or 2, wherein a heating temperature in the heat treatment step is 100 to 300 ° C. 前記ボールミリングが、振動ボールミル、回転ボールミル及び遊星ボールミルのいずれかであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のMg−Al系水素吸蔵合金粉末の製造方法。   The method for producing an Mg-Al-based hydrogen storage alloy powder according to any one of claims 1 to 3, wherein the ball milling is any one of a vibration ball mill, a rotating ball mill, and a planetary ball mill. 前記請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の製造方法により得られたことを特徴とするMg−Al系水素吸蔵合金粉末。   An Mg—Al-based hydrogen storage alloy powder obtained by the manufacturing method according to claim 1.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011137207A (en) * 2009-12-28 2011-07-14 Honda Motor Co Ltd Hydrogen storage material and method for producing the same
JP2011157240A (en) * 2010-02-03 2011-08-18 Honda Motor Co Ltd Hydrogen storage material and method for producing the same
KR101062476B1 (en) 2009-10-28 2011-09-06 한국기계연구원 Magnesium-based hydrogen generating powder and preparation method thereof
CN108531784A (en) * 2018-05-24 2018-09-14 河北工业大学 A kind of method that mechanical alloying prepares aluminum magnesium titanate Ternary intermetallic compounds powder
CN108796326A (en) * 2018-06-29 2018-11-13 南通志乐新材料有限公司 A kind of MgAl based hydrogen storage materials of catalyst enhancing
CN113862536A (en) * 2021-09-14 2021-12-31 钢铁研究总院 Mg-Al-Y-based hydrogen storage material and preparation method thereof
CN113979406A (en) * 2021-11-09 2022-01-28 上海超高环保科技股份有限公司 Method for sintering hydrogen storage material by using nano particles
CN114160784A (en) * 2021-11-22 2022-03-11 上海大学 Nd-containing material4Mg80Ni8Composite material for hydrolysis hydrogen production of alloy and pure Mg, preparation method and application thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50114322A (en) * 1974-02-20 1975-09-08
JPH059618A (en) * 1991-06-28 1993-01-19 Japan Storage Battery Co Ltd Production of hydrogen storage alloy for battery
WO1995017531A1 (en) * 1993-12-22 1995-06-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Hydrogen-absorbing alloy and alkaline secondary cell using the same
JPH11503489A (en) * 1995-02-02 1999-03-26 ハイドロ−ケベック Nanocrystalline Mg-based material and its use for hydrogen transport and hydrogen storage
JP2002540053A (en) * 1999-03-26 2002-11-26 ゲーカーエスエス フオルシユングスツエントルーム ゲーエストハフト ゲーエムベーハー Metal-containing material, its hydride and its production method
JP2007254778A (en) * 2006-03-20 2007-10-04 Nasu Denki Tekko Co Ltd Method for producing alloy powder and alloy powder obtained by the production method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50114322A (en) * 1974-02-20 1975-09-08
JPH059618A (en) * 1991-06-28 1993-01-19 Japan Storage Battery Co Ltd Production of hydrogen storage alloy for battery
WO1995017531A1 (en) * 1993-12-22 1995-06-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Hydrogen-absorbing alloy and alkaline secondary cell using the same
JPH11503489A (en) * 1995-02-02 1999-03-26 ハイドロ−ケベック Nanocrystalline Mg-based material and its use for hydrogen transport and hydrogen storage
JP2002540053A (en) * 1999-03-26 2002-11-26 ゲーカーエスエス フオルシユングスツエントルーム ゲーエストハフト ゲーエムベーハー Metal-containing material, its hydride and its production method
JP2007254778A (en) * 2006-03-20 2007-10-04 Nasu Denki Tekko Co Ltd Method for producing alloy powder and alloy powder obtained by the production method

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101062476B1 (en) 2009-10-28 2011-09-06 한국기계연구원 Magnesium-based hydrogen generating powder and preparation method thereof
US8394738B2 (en) 2009-12-28 2013-03-12 Honda Motor Co., Ltd. Hydrogen storage material and method for producing the same
JP2011137207A (en) * 2009-12-28 2011-07-14 Honda Motor Co Ltd Hydrogen storage material and method for producing the same
JP2011157240A (en) * 2010-02-03 2011-08-18 Honda Motor Co Ltd Hydrogen storage material and method for producing the same
US8258077B2 (en) 2010-02-03 2012-09-04 Honda Motor Co., Ltd. Hydrogen storage material and method for producing the same
CN108531784B (en) * 2018-05-24 2020-08-11 河北工业大学 Method for preparing aluminum-titanium-magnesium ternary intermetallic compound powder by mechanical alloying
CN108531784A (en) * 2018-05-24 2018-09-14 河北工业大学 A kind of method that mechanical alloying prepares aluminum magnesium titanate Ternary intermetallic compounds powder
CN108796326A (en) * 2018-06-29 2018-11-13 南通志乐新材料有限公司 A kind of MgAl based hydrogen storage materials of catalyst enhancing
CN108796326B (en) * 2018-06-29 2019-11-15 江西增孚新材料科技有限公司 A kind of MgAl based hydrogen storage material of catalyst enhancing
CN113862536A (en) * 2021-09-14 2021-12-31 钢铁研究总院 Mg-Al-Y-based hydrogen storage material and preparation method thereof
CN113862536B (en) * 2021-09-14 2022-07-08 钢铁研究总院 Mg-Al-Y-based hydrogen storage material and preparation method thereof
CN113979406A (en) * 2021-11-09 2022-01-28 上海超高环保科技股份有限公司 Method for sintering hydrogen storage material by using nano particles
CN114160784A (en) * 2021-11-22 2022-03-11 上海大学 Nd-containing material4Mg80Ni8Composite material for hydrolysis hydrogen production of alloy and pure Mg, preparation method and application thereof

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