(57)【要約】 【課題】  設備や工程が複雑でかつ多大な時間を必要とするためコスト高に繋がる、高温及び高圧処理による初期活性化処理を行うことなく、水素吸蔵量に優れる高性能な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水素吸蔵合金粉末を提供することにある【解決手段】  Ｔｉ及びＦｅを主成分とする金属原料粉末をメカニカルアロイング法を用いて処理した後、１００〜３００℃の温度で低温加熱処理することを特徴とする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水素吸蔵合金粉末であり、大量に水素を貯蔵する定置式水素貯蔵利用設備等の、Ｔｉ−Ｆｅ系の水素吸蔵合金粉末について高い水素吸蔵能を必要とする用途に対しても好適に使用することができる。【選択図】  図１
2005226114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔｉ及びＦｅを主成分とする金属原料粉末をメカニカルアロイング法を用いて処理した後、１００〜３００℃の温度で熱処理することを特徴とする水素吸蔵合金粉末の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の水素吸蔵合金粉末の製造方法において、
前記Ｔｉ及びＦｅを主成分とする金属原料粉末が、Ｔｉ粉末とＦｅ粉末の混合粉末であることを特徴とする水素吸蔵合金粉末の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の水素吸蔵合金粉末の製造方法において、
前記Ｔｉ及びＦｅを主成分とする金属原料粉末が、Ｔｉ及びＦｅのアトマイズ粉末であることを特徴とする水素吸蔵合金粉末の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかに記載の製造方法により得られることを特徴とする水素吸蔵合金粉末。
【請求項５】
請求項４記載の水素吸蔵合金粉末において、
水素吸蔵量が１．２質量％以上であることを特徴とする水素吸蔵合金粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素吸蔵能力に優れる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る水素吸蔵合金粉末に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水素ガスを可逆的に吸蔵ないし放出することができる水素吸蔵合金の開発が行われている。かかる水素吸蔵合金は、一般に、常温・常圧付近で水素ガスを繰り返し吸蔵ないし放出できることを特徴とする合金をいい、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ものである。
【０００３】
また、この水素吸蔵合金は、前記したように水素ガスの吸蔵及び放出時においては熱の放出及び吸収という可逆反応を伴うため、この反応を用いて、エネルギー媒体である水素ガスを、必要なときに熱、化学、機械およ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。
【０００４】
この水素吸蔵合金を製造する方法については、従来から種々の検討が行われており、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、鋳型に鋳込んで凝固させて合金インゴットとし、かかる合金インゴットをクラッシャー等で機械的に粉砕して水素吸蔵合金の粉体を製造する鋳造法が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１７６７７４号公報
【特許文献２】特開平１０−１１０２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、前記の鋳造法による水素吸蔵合金の製造は、大量製造が可能な一方で、真空状態での製造を必要とするため製造中の材料等の取扱いが難しく、製造時に金属を溶解しなければならないため、製造コストが高くなってしまうという問題を有していた。
【０００７】
また、鋳造法により製造された水素吸蔵合金は、合金の水素吸蔵・放出を促進させるための前処理である初期活性化処理が必須とされていた。かかる初期活性化処理は、一般に、高温度や高真空に一定時間保持したり、水素を吸収しやすい温度で長時間高圧力の水素雰囲気下で保持するなどの高温高圧処理を繰返し行うものであるが、これらの処理は複雑な工程及び操作、並びに多大な時間を必要とするため、これもコスト高に繋がるものであった。
【０００８】
これに対して、水素吸蔵合金を製造する方法として、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も知られている。こ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ため、前記の鋳造法のように粉体を製造するための粉砕工程を設けたりする必要もないものである。
【０００９】
しかしながら、かかるメカニカルアロイング法を用いて得られた合金に対しても前処理である初期活性化処理は必要となる一方、かかる初期活性化処理は、前記したように高温及び高圧処理を行う必要があるため、操作は複雑な工程及び操作、並びに多大な時間を必要とし、コスト高に繋がるものであった。また、それに加えて、得られた水素吸蔵合金の水素吸蔵能も、鋳造法を用いて製造されたものと比較すると若干劣るものとなってしまうという問題があり、改善が求められていた。
【００１０】
従って、本発明の目的は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、設備や工程が複雑でかつ多大な時間を必要とするためコスト高に繋がる、高温及び高圧処理による初期活性化処理を行うことなく、水素吸蔵量に優れる高性能な水素吸蔵合金を簡便に得ることができる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水素吸蔵合金粉末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するために、本発明の水素吸蔵合金粉末の製造方法は、Ｔｉ及びＦｅを主成分とする金属原料粉末をメカニカルアロイング法を用いて処理した後、１００〜３００℃で熱処理することを特徴とするものである。
【００１２】
この本発明の水素吸蔵合金粉末の製造方法は、Ｔｉ及びＦｅを主成分とする金属原料粉末をメカニカルアロイング法を用いて処理した後、特定範囲の温度で熱処理するため、工程が複雑でコスト高に繋がる初期活性化処理を必要とすることなく、水素吸蔵能に優れる水素吸蔵合金粉末を簡便な手段にて低コストで得ることができる。
また、得られた水素吸蔵合金粉末も、大量に水素を貯蔵する定置式水素貯蔵利用設備等の材料として有利に使用することができる。
【００１３】
本発明の水素吸蔵合金粉末の製造方法は、前記したＴｉ及びＦｅを主成分とする金属原料粉末が、Ｔｉ粉末とＦｅ粉末の混合粉末であってもよく、また、Ｔｉ及びＦｅのアトマイズ粉末であってもよい。
この本発明によれば、水素吸蔵合金粉末の原料となるＴｉ及びＦｅを主成分とする金属原料粉末を特定のものとすることにより、前記の効果をより効率よく享受することを可能とする。特に、Ｔｉ及びＦｅを主成分とする金属原料粉末を既に合金化されたＴｉ及びＦｅのアトマイズ粉末とすることにより、メカニカルアロイングによる処理を簡略化、ミリング時間の短縮化を好適に図ることを可能とする。
【００１４】
そして、本発明の水素吸蔵合金粉末は、前記した製造方法により得られることを特徴とするものであり、前記した効果を好適に享受し、水素吸蔵能に優れる水素吸蔵合金粉末を簡便かつ低コストで得ることができる。
【００１５】
また、この本発明の水素吸蔵合金粉末は、水素吸蔵量が１．２質量％以上、好ましくは１．２質量％であることが好ましい。
本発明の水素吸蔵合金粉末の水素吸蔵量はこのように非常に優れたものであるため、大量に水素を貯蔵する定置式水素貯蔵利用設備等、Ｔｉ−Ｆｅ系の水素吸蔵合金粉末について高い水素吸蔵能を必要とする用途に対しても好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の水素吸蔵合金粉末の製造方法において、原料として用いられるＴｉ（チタン）及びＦｅ（鉄）を主成分とする金属原料粉末は、Ｔｉ粉末とＦｅ粉末の混合粉末を使用することができる。これらの金属原料粉末の平均粒径は、１〜５００μｍ程度であればよく、１０〜１００μｍ程度が好ましい。
【００１７】
本発明の水素吸蔵合金粉末の製造方法は、前記Ｔｉ及びＦｅを主成分とする金属原料粉末が、Ｔｉ粉末とＦｅ粉末の混合粉末であること、または、Ｔｉ及びＦｅのアトマイズ粉末であることが好ましい。特に、Ｔｉ及びＦｅを主成分とする金属原料粉末を既に合金化されたＴｉ及びＦｅのアトマイズ粉末とすることにより、メカニカルアロイングによる処理を簡略化、ミリング時間の短縮化を好適に図ることを可能とする。
【００１８】
ここで、アトマイズ処理としては、例えば、溶融金属に高圧ガスを吹き付けることにより合金・微粉化する高圧ガスアトマイズ処理や、数千〜数万回転／分の高速回転の円盤に、溶融金属等を落下させ、 吹き飛ばす方式で合金・微粉化するする回転ディスク式アトマイズ処理等、公知の手段を用いることができる。金属原料粉末としてかかるアトマイズ粉末を使用した場合の平均粒径は、特に制限はないが、２ｍｍ以下であれば使用上問題はなく、
１〜５００μｍ程度が好ましく、１０〜１００μｍ程度が特に好ましい。
【００１９】
また、Ｔｉ−Ｆｅ系合金としては、真空溶解炉により溶解されたチタン（Ｔｉ）及び鉄（Ｆｅ）原料を、鋳型に鋳込んで凝固させてＴｉ−Ｆｅ系合金インゴットを機械的に粉砕したものを使用してもよい。
【００２０】
金属原料粉末における両者の配合比は、Ｔｉ：Ｆｅ＝４０：６０〜６０：４０とすればよく、４５：５５〜５５：４５とすることが好ましい。上記の配合比よりＴｉの比率が高くなると、水素を吸収しても、放出しにくくなる場合があり、逆にＴｉの比率が低くなると、水素を吸収しにくくなる場合があるため、ともに好ましくない。
【００２１】
なお、本発明の製造方法で得られる水素吸蔵合金粉末の金属原料粉末には、上記したＴｉ及びＦｅ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、Ａｌ、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。
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。
【００２２】
そして、本発明の水素吸蔵合金粉末の製造方法は、前記したＴｉとＦｅを含む金属原料粉末を、（Ｉ）メカニカルアロイング法を用いて処理した後、（II）１００〜３００℃の温度で熱旅理することを特徴とする。
【００２３】
（Ｉ）メカニカルアロイング法（以下、「ＭＡ法」と略することもある）による処理：
ＭＡ法とは、２種類以上の金属原料粉末を、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粉末状で製造する方法である。
なお、本発明において、「メカニカルアロイング法」とは、もっぱら成分の混合粉砕と微粉化を目的とする「メカニカルグライディング（ＭＧ）法」の意味も含む。
【００２４】
このＭＡ法において、金属原料粉末を混合粉砕する手段としては、ボールミル法が使われることが多く、本発明の製造方法でも、当該ボールミル法を使用することが好ましい。
なお、本発明の製造方法において、金属原料粉末としてＴｉ粉末とＦｅ粉末の混合粉末を使用する場合にあっては、ＭＡ法による処理は主として合金化処理の役割を果たす。また、金属原料粉末として、Ｔｉ及びＦｅのアトマイズ粉末を使用する場合にあっては、ＭＡ法による処理は主として粉砕・微粉化処理の役割を果たす。
【００２５】
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、特に、回転ボールミル法、振動ボールミル法を用いることが好ましい。
【００２６】
回転ボールミル法は、金属原料粉末と混合粉砕用ボールが入った容器を回転させて、当該原料粉末と容器およ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。
【００２７】
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。
【００２８】
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およ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。
【００２９】
ＭＡ法として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。本発明の製造方法においては、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。
【００３０】
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、８０〜１０００ｍｌ容程度であればよく、２５０〜５００ｍｌ容程度であることが好ましい。更に、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。
【００３１】
同様に、ＭＡ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、特にステンレス等とすることが好ましい。また、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、一般に、直径がφ１５ｍｍ〜φ３０ｍｍ程度のものを使用すればよく、φ２０ｍｍ〜φ３０ｍｍ程度のものを使用することが好ましい。なお、ＭＡ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、本発明の製造方法においては、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。
【００３２】
本発明の製造方法では、ＭＡ法としてボールミル法を用いる場合には、容器の容積と混合粉砕用ボール（以下、「ボール」とすることもある）の大きさとの関係を、容積比として、容器：ボール＝６５０：３〜１００：７の範囲内とすることが好ましく、６０：１〜１００：７の範囲内とすることが特に好ましい。また、この場合の当該ボールの数量は、２〜２８個とすることが好ましく、３〜１４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、高性能の水素吸蔵合金粉末を、良好な生産性で、低コストでかつ高収率で製造することができる。
【００３３】
また、使用する金属原料粉末と、混合粉砕用ボールの合計重量との重量比についても、金属原料粉末：ボール全体＝１：６．５〜１：２．５の範囲とすることが好ましく、１．５：１〜１：１の範囲とすることが更に好ましい。
【００３４】
本発明の製造方法において、ＭＡ法としてボールミル法を用いる場合における、容器の（遊星ボールミル法にあっては、加えて当該容器を載せる架台の）回転数は、ＭＡ法として遊星ボールミル法を用いる場合には、容器の回転数（自転回転数）を２００〜１０５０ｒｐｍとすることが好ましく、架台の回転数（公転回転数）を２００〜７００ｒｐｍとすることが特に好ましい（容器の回転数：架台の回転数＝１．５：１〜１：１）。また、容器の回転数（自転回転数）を３５０〜５００ｒｐｍとし、架台の回転数（公転回転数）を２５０〜３５０ｒｐｍ（容器の回転数：架台の回転数＝１．５：１〜１：１）とすることがさらに好ましい。回転数がこれらの範囲内である場合には、合金全体をアモルファス化し、構成元素であるＴｉやＦｅの濃度が一様で偏析の少ない高純度の合金を高収率で製造することができる。
【００３５】
一方、回転数がこれらより小さいと、回転運動により金属原料粉末に加わるエネルギーが小さすぎるため、合金化がうまく進行せず、構成元素の濃度が一様にならず、また合金全体がアモルファス化しない。更には、製造的にも水素吸蔵合金粉末の収率が悪くなる場合がある。一方、回転数がこれらより大きいと、回転により金属原料粉末に加わるエネルギーが大きすぎるため、製造される合金粉体の粒径が小さくなりすぎる場合があり、また、製造的にも、水素吸蔵合金粉末の収率にも悪影響を及ぼす場合がある。
【００３６】
更には、遊星ボールミル法を用いる場合における公転半径は、３０ｃｍ〜３００ｃｍ程
度とすればよく、５０ｃｍ〜１００ｃｍ程度とすることが好ましい。
【００３７】
一方、ＭＡ法として回転ボールミル法を用いる場合には、容器の回転数を２００〜１０
５０ｒｐｍとすることが好ましく、容器の回転数を２５０〜３５０ｒｐｍとすることがさ
らに好ましい。回転数がこれらの範囲内である場合には、上記した遊星ボールミル法と同
様に、合金全体をアモルファス化し、構成元素であるＴｉやＦｅの濃度が一様で偏析の少
ない高純度の合金を高収率で製造することができる。
【００３８】
それに対して、回転数がこれらより小さいと、回転により金属原料粉末に加わるエネルギーが小さすぎるため、合金化がうまく進行せず、構成元素の濃度が一様にならず、また合金全体がアモルファス化しない。更には、製造的にも水素吸蔵合金粉末の収率が悪くなる場合がある。一方、回転数がこれらより大きいと、回転により金属原料粉末に加わるエネルギーが大きすぎるため、製造される合金粉体の粒径が小さくなりすぎる場合があり、また、製造的にも、水素吸蔵合金粉末の収率にも悪影響を及ぼす場合がある。
【００３９】
本発明の製造方法を実施するにあたっては、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く、特にアルゴンガス雰囲気の状態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、高純度かつ高性能の水素吸蔵合金粉末を高収率で製造することができる。
【００４０】
また、本発明の製造方法におけるミリング時間は、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、金属原料粉末として、Ｔｉ粉末とＦｅ粉末の混合粉末を使用する場合にあっては、２０〜１５０時間程度とすればよく、８０〜１５０時間程度とすることが好ましい。また、金属原料粉末として、Ｔｉ及びＦｅのアトマイズ粉末を使用する場合にあっては、１〜１０時間程度とすればよく、１〜５時間程度とすることが好ましい。ミリング時間をこの範囲にしてＭＡを行えば、合金化ないしは粉砕・微粉化が効率よく進み、高純度かつ高性能の水素吸蔵合金粉末を高収率で得ることができるので好ましい。    
【００４１】
これに対して、金属原料粉末として、Ｔｉ粉末とＦｅ粉末の混合粉末を使用する場合にあっては、ミリング時間が２０時間より短いと、Ｆｅの合金化が進まずに濃度が一様化せず、また粉体がアモルファス化しない場合がある。一方、ミリング時間が２５０時間を越えると、アモルファス化、合金化及び微細結晶粒化がすでに終了しており、過度の処理を行うことによりかえって製造効率を低下させることとなるばかりか、合金粉体の表面に酸化膜が形成されてしまう場合もあり、その結果合金粉体の特性低下に繋がることとなる。
【００４２】
また、金属原料粉末として、Ｔｉ及びＦｅのアトマイズ粉末を使用する場合にあっては、ミリング時間が１時間より短いと、微粉化が進まずに濃度が一様化せず、また粉体がアモルファス化しない場合がある。一方、ミリング時間が１０時間を越えると、微粉化がすでに終了しており、過度の処理を行うことによりかえって製造効率を低下させることとなるばかりか、合金粉体の表面に酸化膜が形成されてしまう場合もあり、その結果合金粉体の特性低下に繋がることとなる。
【００４３】
そして、前記（Ｉ）のＭＡ法により処理されたＴｉとＦｅの合金は、下記（II）の低温加熱処理が行われることにより、水素吸蔵能に優れる水素吸蔵合金粉末が、初期活性化処理を必要とすることなく製造されることとなる。
【００４４】
（II）低温加熱処理：
本発明の水素吸蔵合金粉末の製造方法は、前記の（Ｉ）メカニカルアロイング法による処理の後、（II）１００〜３００℃で低温加熱処理することを特徴とする。
かかる低温加熱処理により、水素吸蔵能の優れた水素吸蔵合金粉末を簡便な手段で得ることができる。なお、本発明の製造方法は、前記した（Ｉ）及び（II）の処理を行うことにより水素吸蔵合金粉末を製造するため、従来の製造方法により必須とされていた初期活性化工程における高温ないし高圧処理を必要としない。また、従来の初期活性化処理においては、初期活性化した後でも一旦大気中に晒すと、再度初期活性化を行わなければならないが、この処理で製造した合金粉末は、所定の低温加熱処理だけで反応するようになるものである。
【００４５】
ここで、水素吸蔵合金粉末に対する初期活性化処理とは、一般に、特別の高温度や高真空に一定時間保持したり、水素を吸収しやすい温度で長時間高圧力の水素雰囲気下で保持するなどして高温ないし高圧処理して、水素の吸放出を容易にするための処理のことを意味する。
【００４６】
低温加熱処理の例としては、沸騰水や電気炉等による加熱が好ましく、加熱処理温度としては、１００〜３００℃で行えばよい。温度が１００℃より低いと、水素吸蔵能が向上するといった効果が現れない場合があり、また、温度が３００℃より高い場合には、合金の分解が起こる場合がある。更には、処理容器が高温に耐えられない場合にあっては、容器の破損につながる場合もあるため実用面において好ましくない。
【００４７】
処理雰囲気としては、特に制限はないが、真空中であってもよく、また、水素雰囲気中であってもよい。
また、加熱時間としては、１〜２時間程度であればよく、加熱温度をこのようにすれば、本発明の効果を好適に享受できる。
【００４８】
前記した（Ｉ）及び（II）の処理を用いた本発明の製造方法によって得られる水素吸蔵合金粉末は、その平均粒径の大きさが、１〜２０μｍ程度の粉体である。ここで、水素吸蔵合金粉末の平均粒径は、当該合金粉末の水素吸蔵能及び製造コストに大きく関係する。すなわち、水素ガスの吸蔵ないし放出反応は水素吸蔵合金粉末の表面で起こることから、水素吸蔵合金粉末の平均粒径を小さくすることにより、単位重量当たりの表面積を大きくさせて当該反応を起こり易くすることができ、反応速度を速くすることを可能とする。しかも、平均粒径が小さいため微粉化しづらくなるため、繰り返し使用にも効果的となるという利点もある。その一方、平均粒径を小さくするためには、製造時に非常に大きな機械的エネルギーを必要とするので製造コストが大きくなり、しかも平均粒径が小さいと粒径分布が大きくなってしまうため、分級工程を必要としてしまう場合もあり、これも製造コストを大きくする原因となってしまう。
【００４９】
本発明の製造方法で得られる水素吸蔵合金粉末の平均粒径の大きさは、前記したように、１〜２０μｍであるため、水素吸蔵能等の諸特性に優れた水素吸蔵合金粉末でありながら、製造コストが高くなる等という製造上の問題も生じにくいものである。
【００５０】
このような本発明の水素吸蔵合金粉末の製造方法によれば、Ｔｉ及びＦｅを主成分とする金属原料粉末をメカニカルアロイング法を用いて処理した後、低温加熱処理するため、工程が複雑でコスト高に繋がる、高温ないし高圧処理を伴う初期活性化処理を必要とすることなく、水素吸蔵能に優れる水素吸蔵合金粉末を簡便な手段にて低コストで提供することができるものである。
【００５１】
また、本発明の製造方法で得られる水素吸蔵合金粉末は、一般に、水素吸蔵量を１．２質量％以上、好ましくは１．５質量％以上とする。このように、本発明の製造方法で得られる水素吸蔵合金粉末の水素吸蔵能は非常に優れたものであるため、例えば、大量に水素を貯蔵する定置式水素貯蔵利用設備等の、Ｔｉ−Ｆｅ系の水素吸蔵合金粉末について高い水素吸蔵能を必要とする用途に対しても、好適に使用することができる。
【実施例】
【００５２】
次に、実施例及び参考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。
【００５３】
［実施例１］
遊星ボールミル法を用いた水素吸蔵合金粉末の製造：
平均粒径が５０μｍのＴｉ粉末（９９．５％）（住友金属工業（株）製）及び平均粒径が５０μｍのＦｅ粉末（９９．７％）（住友金属工業（株）製）を、配合比を１：１として、金属原料粉末（総量９０ｇ）とした。この金属原料粉末を、試験装置として独フリッチェ製遊星型ボールミル（品番：Ｐ−５）を用い、容量が２５０ｍｌの容器（内径：φ７５ｍｍ、外部高さ１０２ｍｍ（内部高さ７０ｍｍ））に、下記表１に示した大きさ及び数量（仕様）の混合粉砕用ボール（ステンレス製）とともに入れて、更に、不活性ガスとしてアルゴンガスを充填して、容器内をアルゴンガス雰囲気とした後、蓋をして密閉状態とした。
【００５４】
（ 混合粉砕用ボールの仕様）
【表１】
2005226114.tif 000003
【００５５】
そして、この容器を遊星ボールミル試験装置の架台に載せ、容器の回転数（自転回転数）を４５０ｒｐｍ（回転方向：右）、架台の回転数（公転回転数）を３００ｒｐｍ（回転方向：左）、公転半径を３０ｃｍとして、ミリング時間を８０時間としてメカニカルアロイングを行い、Ｔｉ−Ｆｅ系水素吸蔵合金粉末（粒径５〜５０μｍ）を製造した。
【００５６】
合金粉末を得た後、市販の真空容器内で表１の条件により加熱処理を２時間行い、実施例１〜実施例３の水素吸蔵合金を得た。また、熱処理を５００℃とした参考例１の水素吸蔵合金粉末も同時に得た。なお、処理雰囲気は真空状態とした。
【００５７】
（ 処理温度 ）
【表２】
2005226114.tif 000004
【００５８】
［試験例１］
前記の方法により得られた実施例１〜実施例３、参考例１の水素吸蔵合金粉末と、従来の鋳造法で得られた比較例１の水素吸蔵合金（粒径３ｍｍ以下）を、常温まで冷却した後、圧力を０．５ＭＰａとして水素を印加して、経過時間と水素吸蔵量との関係を確認し、比較・評価した。結果を図１に示すとともに、水素吸蔵量を表３に示す。
【００５９】
（ 水素吸蔵量 ）
【表３】
2005226114.tif 000005
【００６０】
図１及び表３の結果の結果から分かるように、実施例１〜３で得られた水素吸蔵合金粉末は、水素の印加圧力を０．５ＭＰａ程度とした条件であっても、水素を吸蔵することができ、特に加熱処理温度を３００℃に近づけるほど水素吸蔵能も優れ、水素吸蔵量も大きく、処理温度を３００℃とした実施例３は水素吸蔵量が１．２質量％以上であった。一方、従来の鋳造法で得られた比較例１の水素吸蔵合金粉末は、この条件では水素を吸蔵することがほとんどできなかった。
【００６１】
なお、参考例１の水素吸蔵合金粉末は、実施例３と同等の水素吸蔵能力を示すものであったが、真空容器のガスケットが破損し、また、合金粉末にも分解が認められるものであり、実用上には問題がある。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の水素吸蔵合金粉末及び水素吸蔵合金粉末の製造方法は、例えば、大量に水素を貯蔵する定置式水素貯蔵利用設備等の用途に有利に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】試験例１において、水素の印加時間と水素吸蔵量との関係を示したグラフである。
【図１】
2005226114.tif 000006