(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム金属材料若しくはマグネシウム合金材料から成る金属微粒子であって、この金属微粒子のマグネシウム含有量は６０〜１００モル％であり、また、この金属微粒子は酸素量が０．１ｗｔ％以下の有機物で形成された厚さが１〜１０ｎｍの被膜で表面が覆われていることを特徴とするマグネシウム金属微粒子。
【請求項２】
請求項１記載のマグネシウム金属微粒子において、前記マグネシウム合金材料はマグネシウムとニッケルの二成分系合金であることを特徴とするマグネシウム金属微粒子。
【請求項３】
請求項１，２いずれか１項に記載のマグネシウム金属微粒子において、前記有機物は炭化水素系鉱物油であることを特徴とするマグネシウム金属微粒子。
【請求項４】
不活性ガスと、蒸気状若しくは霧状にした酸素量０．１ｗｔ％以下の有機物とを混合した有機物雰囲気中で、マグネシウム金属材料若しくはマグネシウム合金材料から成る金属細線にパルス電流を通電し該金属細線を加熱蒸発させて金属蒸気を発生させ、前記有機物雰囲気中において前記金属蒸気を凝結させた後、回収することを特徴とするマグネシウム金属微粒子の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載のマグネシウム金属微粒子の製造方法において、前記金属細線は直径０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍのものであることを特徴とするマグネシウム金属微粒子の製造方法。
【請求項６】
請求項４，５いずれか１項に記載のマグネシウム金属微粒子の製造方法において、前記金属細線に該金属細線が蒸気化するのに必要なエネルギーの１．５〜５．０倍のエネルギーを投入して前記金属細線を加熱蒸発させることを特徴とするマグネシウム金属微粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化耐性に優れたマグネシウム金属微粒子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウムは、比強度が高く（軽くて丈夫）、また、優れた水素吸蔵特性を有することから、微粒子（超微粒子）化することで高い貯蔵性能を発揮する水素貯蔵体の実現化が期待され、また、粉末冶金による複雑形状製品の実現も期待されている。
【０００３】
このマグネシウムを含む金属は、一般的に微粒子化することで比表面積が大きくなり、この比表面積が大きくなることで酸化速度が増大することが知られている。本発明者等は、この微粒子化により酸化しやすくなった金属微粒子の酸化を抑制し、酸化しにくい金属微粒子の実現化に向け、多くの研究・開発を行ってきており、これまでに、例えば、霧状にした有機物雰囲気中で金属細線にパルス通電してプラズマを発生させ、このプラズマを冷却することで表面に有機物被膜を形成した微粒子を生成し、この有機物被膜により酸化を抑制した金属微粒子の製造方法（特許文献１）や、有機物を塗布した金属細線にパルス通電してこの金属細線を蒸気化し、この蒸気を不活性気体中で凝結させることで表面に有機物被膜を形成した微粒子を生成し、この有機物被膜により酸化を抑制した金属微粒子の製造方法（特許文献２）、更に、前記特許文献１の方法を基に金属細線を蒸発させる際のエネルギー投入条件等の検討により、酸化速度が速いチタンにおいても、酸化しにくい金属微粒子化を実現した金属微粒子の製造方法（特許文献３）も提案している。
【０００４】
しかしながら、マグネシウムは、これまで本発明者等が微粒子化を実現させてきた金属に比べて酸化速度が非常に速いため、前記のいずれの方法を用いても微粒子化した際の酸化を抑制することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７９０８９８号公報
【特許文献２】特開２００７−２５４８４１号公報
【特許文献３】特許第５４０８８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者等は、上述のような現状の問題に鑑み、本発明者等が提案した前記特許文献１，２及び３の方法を基にして、作製条件や採用する有機物について更なる研究、実験を行ない、ようやく大気中でも酸化しにくいマグネシウム金属微粒子を得ることに成功した。
【０００７】
即ち、本発明は、前記特許文献１，２及び３の方法を応用し、これまで実現できなかった大気中で酸化しにくいマグネシウム金属微粒子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００９】
マグネシウム金属材料若しくはマグネシウム合金材料から成る金属微粒子であって、この金属微粒子のマグネシウム含有量は６０〜１００モル％であり、また、この金属微粒子は酸素量が０．１ｗｔ％以下の有機物で形成された厚さが１〜１０ｎｍの被膜で表面が覆われていることを特徴とするマグネシウム金属微粒子に係るものである。
【００１０】
また、請求項１記載のマグネシウム金属微粒子において、前記マグネシウム合金材料はマグネシウムとニッケルの二成分系合金であることを特徴とするマグネシウム金属微粒子に係るものである。
【００１１】
また、請求項１，２いずれか１項に記載のマグネシウム金属微粒子において、前記有機物は炭化水素系鉱物油であることを特徴とするマグネシウム金属微粒子に係るものである。
【００１２】
また、不活性ガスと、蒸気状若しくは霧状にした酸素量０．１ｗｔ％以下の有機物とを混合した有機物雰囲気中で、マグネシウム金属材料若しくはマグネシウム合金材料から成る金属細線１にパルス電流を通電し該金属細線１を加熱蒸発させて金属蒸気を発生させ、前記有機物雰囲気中において前記金属蒸気を凝結させた後、回収することを特徴とするマグネシウム金属微粒子の製造方法に係るものである。
【００１３】
また、請求項４記載のマグネシウム金属微粒子の製造方法において、前記金属細線１は直径０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍのものであることを特徴とするマグネシウム金属微粒子の製造方法に係るものである。
【００１４】
また、請求項４，５いずれか１項に記載のマグネシウム金属微粒子の製造方法において、前記金属細線１に該金属細線１が蒸気化するのに必要なエネルギーの１．５〜５．０倍のエネルギーを投入して前記金属細線１を加熱蒸発させることを特徴とするマグネシウム金属微粒子の製造方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上述のように構成したから、大気中で保管しても酸化しにくいマグネシウム金属微粒子となり、よって、高い貯蔵性能を発揮する水素貯蔵体の実現、粉末冶金による複雑形状製品の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施例のパルス細線放電装置を示す模式図である。
【図２】本実施例のマグネシウム金属微粒子のＳＥＭ写真及び電子回析図形である。
【図３】本実施例のマグネシウム金属微粒子の粉末Ｘ線回析図形である。
【図４】本実施例のマグネシウム−ニッケル合金微粒子のＳＥＭ写真である。
【図５】本実施例のマグネシウム−ニッケル合金微粒子の電子回析図形である。
【図６】本実施例における比較例の粒子の粉末Ｘ線回析図形である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００１８】
本発明のマグネシウム金属微粒子は、蒸気状若しくは霧状にした酸素量０．１ｗｔ％以下の有機物から成る有機物雰囲気中で、マグネシウム金属材料若しくはマグネシウム合金材料から成る金属細線１にパルス電流を通電し、この金属細線１の金属蒸気を発生させ、この金属蒸気が前記有機物雰囲気により冷却され、凝結して微粒子化する際、前記有機物と反応して表面が有機物被膜で覆われたものである。
【００１９】
前記特許文献１，２及び３の方法では、有機物被膜を形成させるために用いる有機物として、アルコールやカルボン酸等の酸素を含む有機物を用いていた。
【００２０】
本発明者等は、マグネシウムは炭素よりも還元作用が大きいので、この有機物中の酸素と反応して酸化すると推測し、そこで、酸素量０．１ｗｔ％以下の有機物、例えば炭化水素系鉱物油等の酸素を含まない有機物を用いて有機物被膜を形成したところ、マグネシウムを酸化させることなく有機物被膜を形成することができ、大気中でも酸化しにくいマグネシウム及びマグネシウム合金の微粒子（超微粒子）が実現できた。
【実施例】
【００２１】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２２】
本実施例は、不活性ガスと、蒸気状若しくは霧状にした酸素量０．１ｗｔ％以下の有機物とを混合した有機物雰囲気中で、マグネシウム金属材料若しくはマグネシウム合金材料から成る金属細線１にパルス電流を通電して該金属細線１を加熱蒸発させて金属蒸気を発生させ、前記有機物雰囲気中において前記金属蒸気を凝結させた後、回収することで、表面が前記有機物から成る有機物被膜で覆われた大気中で酸化しにくいマグネシウム金属微粒子を得ることができるマグネシウム金属微粒子の製造方法である。
【００２３】
具体的には、本実施例は、金属細線１は直径０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍのものを採用し、また、この金属細線１を加熱蒸発させる際は、この金属細線１が蒸気化するのに必要なエネルギー（細線蒸発エネルギー）の１．５〜５．０倍のエネルギーを投入している。
【００２４】
また、本実施例では、図１に示すようなパルス細線放電装置２を用いており、このパルス細線放電装置２は、高圧充電電源４、コンデンサー５、スイッチ６を主構成部品とする放電回路部と、金属細線１にパルス電流を通電し加熱蒸発させて微粒子を形成するチャンバー３とで構成している。
【００２５】
また、このチャンバー３は、雰囲気ガスを導入するガス導入口７と、真空排気口８とが設けられており、この真空排気口８に回収フィルター９を設けてチャンバー３内で形成したマグネシウム金属微粒子を回収する構成としている。
【００２６】
以下、本実施例のより具体的なマグネシウム金属微粒子の製造方法、及びこの製造方法により製造されたマグネシウム金属微粒子について詳述する。
【００２７】
[具体例１]
直径０．３ｍｍ、長さ３２ｍｍのマグネシウム金属細線１を、チャンバー３内に配置した放電回路の電極10間にセットした後、チャンバー３内に酸素量０．１ｗｔ％以下の鉱物油（本実施例では、村松石油社製  ネオバック  ＭＲ−２００：炭化水素系鉱物油、分子量４００、硫黄０．１７〜０．１８％含有の酸素を含まない鉱物油を使用）を入れ、チャンバー３内を真空排気することにより、このチャンバー３内に酸素量０．１ｗｔ％以下の鉱物油の蒸気若しくは霧を発生させ、更に、ガス導入口７よりアルゴンガスを導入し、チャンバー内３の圧力を１００ｋＰａにして、このチャンバー３内を酸素量０．１ｗｔ％以下の鉱物油蒸気／霧とアルゴンガスとが均一に混合した有機物雰囲気にした。
【００２８】
尚、通常、鉱物油は０．１ｗｔ％以上の水分を含むと白濁して機能を失うことが知られており、水分子中の酸素量は１６／１８（０．８９）であるため、白濁が無いことが確認されている本実施例の鉱物油は、酸素量が０．１ｗｔ％以下の鉱物油であると言える。
【００２９】
その後、電極10を５ｋＶに充電した容量１０μＦのコンデンサーに接続し、パルス大電流放電によって４μｓｅｃ加熱し、マグネシウム金属細線１を蒸発させた。この際、マグネシウム金属細線１を蒸発（蒸気化）させるのに必要な細線蒸発エネルギーと、投入エネルギーとの比である投入エネルギー比（Ｋ）の値が１以下の場合、加熱が不均一となって蒸発しきれない粗大液滴が形成され、形成される微粒子形状が大径となってしまうことから、投入エネルギー比（Ｋ）が１．５〜５．０（本実施例では、Ｋ＝４．４）となるエネルギーを投入した。
【００３０】
蒸発したマグネシウム金属細線１は、金属蒸気となり、チャンバー３内で有機物雰囲気により冷却され、凝結して微粒子化する。本実施例では、チャンバー３内の有機物雰囲気を、真空排気口８を通じて排気し、この排気の際に真空排気口８の途中に配設した回収フィルター９を介して脱気することで微粒子を回収した。
【００３１】
図２は、上記の製造方法により得られた本実施例のマグネシウム金属微粒子のＳＥＭ写真と電子回析図形（左上）である。この図２のＳＥＭ写真から、マグネシウム金属微粒子の直径は２０〜２００ｎｍであり、このマグネシウム金属微粒子が超微粒子であることが確認でき、また、微粒子表面が１〜１０ｎｍの有機物被膜で覆われていることも確認できた。
【００３２】
また、図３は、本実施例のマグネシウム金属微粒子の粉末Ｘ線回析図形である。この粉末Ｘ線回析図形と図２の電子回析図形には、マグネシウム（Mg）以外のピークは見られず、形成されたマグネシウム金属微粒子が酸化されていないことを示している。本発明者等は、本実施例のマグネシウム金属微粒子を大気中（室温）に１か月間放置保管したが、同様にマグネシウム以外のピークは見られず、酸化物は検出されなかった。
【００３３】
以上より、本実施例のマグネシウム金属微粒子は、酸素量０．１ｗｔ％以下の有機物により表面を覆われることで酸化が抑制され、酸化物とならずマグネシウム金属状態を保持することが確認できた。
【００３４】
尚、有機物は、本実施例に挙げたものに限らず、酸素量０．１ｗｔ％以下で窒素やアルゴン等の不活性ガス中で炭化せず蒸気状若しくは霧状になり得るものであれば適宜採用し得るものとする。
【００３５】
[具体例２]
直径０．３ｍｍ、長さ３２ｍｍのマグネシウム細線と、直径０．３ｍｍ、長さ３２ｍｍのニッケル細線とをよじって形成したマグネシウム−ニッケル金属細線１をチャンバー３内に配置した放電回路の電極10間にセットした後、チャンバー３内に酸素量０．１ｗｔ％以下の鉱物油（本実施例では、村松石油社製  ネオバック  ＭＲ−２００：炭化水素系鉱物油、分子量４００、硫黄０．１７〜０．１８％含有の酸素を含まない鉱物油を使用）を入れ、チャンバー３内を真空排気することにより、このチャンバー３内に酸素量０．１ｗｔ％以下の鉱物油の蒸気若しくは霧を発生させ、更に、ガス導入口７よりアルゴンガスを導入し、チャンバー内３の圧力を１００ｋＰａにして、このチャンバー３内を酸素量０．１ｗｔ％以下の鉱物油蒸気／霧とアルゴンガスとが均一に混合した有機物雰囲気にした。
【００３６】
その後、電極10を５ｋＶに充電した容量１０μＦのコンデンサーに接続し、パルス大電流放電によって６μｓｅｃ加熱し、マグネシウム−ニッケル金属細線１を蒸発させた。
【００３７】
蒸発したマグネシウム−ニッケル金属細線１は、金属蒸気となり、チャンバー３内で有機物雰囲気により冷却され、凝結して微粒子化する。尚、回収方法は具体例１と同様である。
【００３８】
図４は、上記の製造方法により得られた本実施例のマグネシウム−ニッケル合金微粒子のＳＥＭ写真であり、図５は、電子回析図形である。この図４のＳＥＭ写真から、マグネシウム−ニッケル合金微粒子の直径は２０〜９０ｎｍであり、このマグネシウム−ニッケル合金微粒子が具体例１同様、超微粒子であることが確認でき、また、微粒子表面が１〜１０ｎｍの有機物被膜で覆われていることも確認できた。
【００３９】
また、図５に示す電子回析図形は、マグネシウム（Mg）とマグネシウム−ニッケル合金（Mg2Ni）以外のピークは見られず、形成されたマグネシウム−ニッケル合金微粒子が酸化されていないことを示している。本発明者等は、このマグネシウム−ニッケル合金微粒子を大気中（室温）に１か月間放置保管したが、具体例１同様にマグネシウム及びマグネシウム−ニッケル合金以外のピークは見られず、酸化物は検出されなかった。
【００４０】
以上より、本実施例のマグネシウム−ニッケル合金微粒子は、酸素量０．１ｗｔ％以下の有機物により表面を覆われることで酸化が抑制され、酸化物とならずマグネシウム−ニッケル合金状態を保持することが確認できた。
【００４１】
尚、マグネシウム合金に関しては、本実施例のマグネシウム−ニッケル合金に限らず、例えば安価で大量に生産されている鉄などの第三周期遷移金属を含むものとしても良い。
【００４２】
[比較例１]
直径０．３ｍｍ、長さ２０ｍｍのマグネシウム金属細線を、酸素を含む有機物としてオレイン酸液中の電極にセットし、その後、電極を４ｋＶに充電した容量１０μＦのコンデンサーに接続し、パルス大電流放電によって加熱し、マグネシウム金属細線を蒸発させた。プラズマの冷却により凝結して微粒子化したものをフィルターごと回収した。
【００４３】
図６は、この回収した粒子の粉末Ｘ線回析図形である。この粉末Ｘ線回析図形では、マグネシウムのピークの他に、４３（deg.）と６２（deg.）等で酸化マグネシウム（MgO）の幅広いピークがかなりの高さで現れており、形成された粒子のほとんどが酸化されていることを示している。
【００４４】
オレイン酸分子（C18H34O2）の酸素量は１１ｗｔ％あり、このような酸素量の多い有機物では酸化を抑制することができず、マグネシウム金属微粒子を得ることができないことが確認できた。
【００４５】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【符号の説明】
【００４６】
１  金属細線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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