储氢合金制造技术

提供了一种实际使用时能显示出高吸附和解吸速率以及良好初始活化性能的储氢合金一种Ｎｉ－基储氢合金，其组成（重量％）为：３２－３８％的基本上由Ｌａ和／或Ｃｅ组成的稀土元素，０．５－３．５％的Ａｌ，０．５－１０％的Ｍｎ，０．００５－０．５％的氢，０．１－１７％的选择性成分Ｃｏ，以及平衡量的Ｎｉ和不可避免的杂质；其中所说的合金具有这样特点的显微组织，即极细的稀土元素氢化物以０．５－２０面积％的比例分散分布在具有ＣａＣｕ↓［５］型晶体结构的基体中。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种显示极高氢吸附和解吸速率以及在例如电池电极上实际使用时具有优良初始活化特性的储氢合金。迄今为止，人们提出了一系列吸氢合金，在1994年11月名古屋召开的“第35届日本电池研讨会”会议文摘369页上披露的信息表明，人们对于储氢合金的关注已经集中到电池电极上。所说的储氢合金是一种镍基合金，这种合金具有下列简单的组成(重量％，以下使用“％”表示“重量％”)；33.2％的基本上由La和/或Ce组成的稀土元素，9.8％的Co，1.9％的Al，5.2％的Mn，和平衡量的Ni和不可避免的杂质；以及具有单相CaCu5型晶体结构。储氢合金通常是利用制备具有给定组成的合金熔体并将其浇铸成锭的方法制备的，实际使用这种合金作为电池电极时，例如在900至1050℃之间给定的温度下，于真空或非氧化性的惰性气体中，使合金锭经受一定时间期间的回火退火处理，必要时将原来的铸锭或经过回火-退火的合金锭机械粉碎成预定大小的粒度，或者在加压的氢气氛下利用氢化法将其粉化，所说的氢化法包括在10-200℃之间给定温度下使氢吸附和利用抽真空的方法使氢解吸。此外，要将所说的储氢合金用在例如电池的电极上，必须在加压氢气氛下初始活化处理一段时间，直到含有所说储氢合金的电极在使用的初始阶段具有足够放电能力之后才可以实际使用这种电池。另一方面，最近对于广泛使用储氢合金的电池和热泵提出了许多要求，例如更大的功率，更好的性能和节能。因此，人们要求储氢合金具有比过去传统的储氢合金更高的氢吸附和解吸速率和更短的初始活化时间。解决所说问题的手段鉴于上述观点，为了改善包括上述镍基合金在内的储氢合金的氢吸附和解吸速率以及氢的初始活化性能，本专利技术从等做了研究，结果得出下列结论当将传统的储氢合金锭或经上述回火-退火的合金锭保持在1-2(优选1-1.2)大气压范围内一定压力的氢气氛下和0-100℃范围内一定温度下，并且使之经受加氢热处理，进行所说的热处理时使所说的合金保持在氢气氛中和600-950(优选700-900)℃范围内一定温度下一段时间后冷却，所说的合金具有这样一种显微组织，即极细的稀土元素氢化物分散分布在CaCu5型晶体基体中。当这种稀土元素氢化物的比例达到面积的0.5-20％(优选0.5-10％)时，所说的合金将表现出催化作用，显著促进氢的吸附和解吸而无放电容量的劣化。因此，与传统的储氢合金相比，这种合金能够以更快速率使氢吸附和解吸，而且初始活化作用也被明显促进。1. 本专利技术是基于上述结果达成的，其特征在于镍基储氢合金具有这样的组成，其中含(重量％)；32-38％的基本上由La和/或Ce组成的稀土元素，0.5-3.5％的Al，0.5-10％的Mn，0.005-0.5％的氢，以及平衡量的Ni和不可避免的杂质；其中所说的合金具有这样特点的显微组织，即极细的稀土元素氢化物是分散地保持在1-2(优选1-1.2)大气压范围内一定压力的氢气氛下和0-100℃范围内一定温度下，并以0.5-20面积％的比例分散分布在具有CaCu5型晶体结构的基体中。2. 本专利技术是基于上述结果达成的，其特征在于镍基储氢合金具有这样的组成，其中含(重量％)32-38％的基本上由La和/或Ce组成的稀土元素，0.1-17％的Co，0.5-3.5％的Al，0.5-10％的Mn，0.005-0.5％的氢，以及平衡量的Ni和不可避免的杂质；其中所说的合金具有这样特点的显微组织，即极细的稀土元素氢化物以0.5-20面积％的比例分散分布在具有CaCu5型晶体结构的基体中。3. 本专利技术是基于上述结果达成的，其特征在于镍基储氢合金具有这样的组成，其中含(重量％)32-35％的基本上由La和/或Ce组成的稀土元素，0.5-3.5％的Al，0.5-10％的Mn，0.005-0.2％的氢，以及平衡量的Ni和不可避免的杂质；其中所说的合金具有这样特点的显微组织，即极细的稀土元素氢化物以0.5-10面积％的比例分散分布在具有CaCu5型晶体结构的基体中。4，本专利技术是基于上述结果达成的，其特征在于镍基储氢合金具有这样的组成，其中含(重量％)32-35％的基本上由La和/或Ce组成的稀土元素，4-17％和Co，0.5-3.5％的Al，0.5-10％的Mn，0.005-0.2％的氢，以及平衡量的Ni和不可避免的杂质；其中所说的合金具有这样特点的显微组织，即极细的稀土元素氢化物以0.5-10面积％的比例分散分布在具有CaCu5型晶体结构的基体中。以下说明本专利技术何以将该镍基储氢合金的组成和稀土元素氢化物的比例限制在上述范围内的理由。(a)基本上由La和Ce组成的稀土金属这些稀土元素与Ni一起形成显示出储氢作用的CaCu5型晶体结构的基体，并且形成有助于提高氢的充放电速率和改善初始活化性能的稀土元素氢化物，由于其含量低于32％或高于38％时放电容量降低，所以将其含量确定为32-38％，优选32-35％，更优选为33-34％。(b)CoCo成分溶解在基体中并具有减小氢的吸附/解吸期间体积膨胀/收缩的作用，以及阻止所说的合金粉化和延长使用寿命的作用。Co含量低于0.1％时，所需的这些作用不能达到；其含量高于17％时，放电容量和初始活化作用变低。因此，其含量确定为0.1-17％，优选4-17％，最好为6-12％。(c)AlAl成分溶解在基体中并改善合金的耐腐蚀性。其含量低于0.5％时，所需的耐腐蚀性不能达到；另一方面，其含量超过3.5％时放电容量下降。所以将其含量定为0.5-3.5％，优选1-2％。(d)MnMn成分溶解在基体中，减小离解氢时的平衡压力并使放电容量提高。其含量低于0.5％时，不能获得所需放电容量的提高，而其含量高于10％时，往往会减小放电容量。因此，将其含量规定为0.5-10％，优选1-4.5％。(e)氢和稀土元素氢化物氢通过高温下的热氢化作用被大部分结合到稀土元素上形成稀土元素氢化物，这种氢化物有助于提高氢的吸附和解吸速率和改善初始活化性能。其含量低于0.005％时，稀土元素氢化物的比例低于0.5面积％，因此所需的效果不能达到；其含量高于0.5％时，形成稀土元素氢化物的比例超过20面积％，因而显著降低放电容量。所以将其含量定为0.005-0.5％，优选0.005-0.2％，更优选0.01-0.2％，最好为0.01-0.08％，以便使形成的充分分散在所说的基体中的稀土元素氢化物的比例达到0.5-20面积％，优选0.5-10面积％，更优选0.7-9面积％，最好为0.7-4面积％。(f)回火-退火(850-1050℃)本专利技术的储氢合金按照需要浇铸后利用回火-退火处理。如果回火-退火温度高于850℃，则所需合金的均匀化作用不能达到；另一方面，如果回火-退火温度高于1050℃，则该合金的含量由于合金中元素(例如Mn)的挥发而逐渐变化。因此，回火-退火温度规定为850-1050℃。(g)氢气温度(0-100℃)本专利技术的储氢合金经过所说的浇铸或回火-退火之后，在氢气氛中处理，对于所说的氢处理来说，虽然优选在室温下处理储氢合金，但是即使在0℃下处理也能达到同样的效果。如果氢气温度高于100℃，则该合金不能贮存足够的氢，以至于氢和该合金的反应不能达到均匀和/或一致。所以氢气温度被规定为0-100℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｎｉ－基储氢合金，其组成（重量％）为：３２－３８％的基本上由Ｌａ和／或Ｃｅ组成的稀土元素，０．５－３．５％的Ａｌ，０．５－１０％的Ｍｎ，０．００５－０．５％的氢，０．１－１７％的选择性成分Ｃｏ，以及平衡量的Ｎｉ和不可避免的杂质； 其中所说的合金具有这样特点的显微组织，即极细的稀土元素氢化物以０．５－２０面积％的比例分散分布在具有ＣａＣｕ↓［５］型晶体结构的基体中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：和田正弘，与司夫，
申请(专利权)人：三菱麻铁里亚尔株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]