金属熱還元法によるZr-Ni-Mn系水素吸蔵合金の直接製造法の開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555667
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 板垣 乙未生 東北大学, 素材工学研究所, 教授 (80006048)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大塚 誠 東北大学, 素材工学研究所, 助手 (30241582) ; 日野 光久 東北大学, 素材工学研究所, 助教授 (40005335)
• Keywords: 金属熱還元法 / 還元拡散法 / 合金製造法 / Zr-Ni-Mn系合金 / 水素吸蔵合金 / 反応拡散 / 水素吸蔵特性

Research Abstract

1.目的
カルシウムを還元剤として用い,ZrO_2+2Ni+2MnO_2+6Ca=Zr(Ni,Mn)_2+6CaOなる反応に基づいて酸化物原料から水素吸蔵合金粉末を直接的に製造する金属熱還元法(還元拡散法)を開発する。
2.Zr-Ni-Mn3元系合金の最適組成の検索
アーク炉により溶製した各種Zr-Ni-Mn3元系合金の組成および組織と水素吸蔵特性との関係を系統的に調べ,合金組織としては副相を無くして単相化を図ることが必要とされること,副相が丁度消える境界上の組成を有する合金ZrNi_<1.1>Mn_<1.1>ないしはZrNi_<1.2>Mn_<0.8>が水素吸蔵合金として最も優れた特性を有することなどが明らかにされた。
3.金属熱還元法による合金製造
ZrNi_<1.2>Mn_<0.8>合金粒子の生成機構について調べた結果,合金粒子の生成が,固相Ni中へのZrやMnの反応拡散によるものではなく,Ca融体中へのNiの溶解反応と溶融Ni-Ca合金中のNiと固相Zr,Mnとの不均一系反応によるものであることが明らかにされた。また,金属熱還元法により作成された合金粒子の水素吸蔵量は,アーク炉溶製法により作成されたものよりはかなり少なく,水素透過を困難にしている合金表面上酸化膜の除去が水素吸蔵特性を向上させる上で必須の課題であることが分かった。

Research Products

• [Publications] Makoto Ohtsuka: "Formation of RE_xNi_y (RE=La, Ce, Pr of Nd) Compounds by Calciothermic Reduction of La_2O_3, CeO_2, Pr_6O_<11> and Nd_2O_3" Journal of Alloys and Compounds. 230巻. 46-52 (1995)
• [Publications] Katsunore Yamaguchi: "Heat Content and Heat of Formation Measurements of RNi_<5+x> Alloys (R=La, Ce, Pr of Nd) and Heat Balance in a Reduction-Diffusion Process" Journal of Alloys and Compounds. 221巻. 161-168 (1995)
• [Publications] 松本 実: "カルシウム熱還元法により作成されたTi-Ni合金粉末の評価" 東北大学素材工学研究所彙報. 51巻1・2号. 58-62 (1995)
• [Publications] Minoru Matsumoto: "Characterization of TiNi Powder Made by Calciothermic Redution Method" Proc. Intern. Symp. on Microsystems, Intelligent Materials and Robots, Sendai, September. 443-446 (1995)
• [Publications] 板垣乙未生: "金属のリサイクリングにおける熱力学" Inorganic Materials. 4巻1号. 3-12 (1997)