[发明专利]A112Mg17为镁源制备低残单的RE-Mg-Ni系储氢合金的方法

摘要

本发明提供了Al₁₂Mg₁₇为镁源制备低残单RE-Mg-Ni系储氢合金的方法。使用Al₁₂Mg₁₇强化相为镁源，代替常用的镁源；实际上的稳定性、高温动态稳定性以及匹配性等都优越于现有技术中的镁源，目标合金符合“金属镁低残留”要求；铸态合金La_0.72Mg_0.28Ni_2.2Al_0.2、La_0.77Mg_0.23Ni_2.3Al_0.2、La_0.82Mg_0.18Ni_2.45Al_0.13、La_0.66Mg_0.34Ni_2.38Co_0.46Mn_0.26Al_0.44的室温最大放电比容量分别为298mAh/g、292mAh/g、289mAh/g和309mAh/g；达到了发明之目的。

主权项

1、Al12Mg17为镁源制备低残单RE-Mg-Ni系储氢合金的低残单方法，其特征在于，I、所用三种炉料的分别为：(1)、金属间化合物Al12Mg17中的杂质元素Fe、Ni、Cu和Si的总量小于0.05wt.％；(2)、金属间化合物LaNi3中的杂质元素Fe、Ni、Cu和Si的总量小于0.05wt.％；(3)、AB5型储氢合金制品MmNi3.6Co0.7Mn0.4Al0.3中的杂质元素Fe、Ni、Cu和Si的总量小于0.5wt.％；其中的Mm为混合轻稀土，该混合轻稀土Mm中各种单一稀土元素所占有的重量百分比分别为：Ce＝52.9wt.％、La＝24.59wt.％、Nd＝16.91wt.％和Pr＝5.52wt.％，各种单一稀土元素重量百分比总和构成100wt.％；(4)、选用Al12Mg17和LaNi3两种炉料合成目标合金，其选用比例、目标合金组成和杂质含量分别为：①采用95wt.％的LaNi3与5wt.％的Al12Mg17；目标合金的组成为La0.72Mg0.28Ni2.2Al0.2；该目标合金中杂质元素Fe、Ni、Cu和Si的总量小于0.05wt.％；②采用96wt.％LaNi3与4wt.％Al12Mg17；目标合金的组成为La0.77Mg0.23Ni2.3Al0.2；该目标合金中杂质元素Fe、Ni、Cu和Si的总量小于0.05wt.％；③采用97wt.％LaNi3与3wt.％Al12Mg17；目标合金的组成为La0.82Mg0.18Ni2.45Al0.13；目标合金中杂质元素Fe、Ni、Cu和Si的总量小于0.05wt.％；(5)、选用MmNi3.6Co0.7Mn0.4Al0.3与Al12Mg17两种炉料合成目标合金，其选用比例、目标合金组成和杂质含量分别为：采用95wt.％的MmNi3.6Co0.7Mn0.4Al0.3与5wt.％的Al12Mg17目标合金组成为La0.66Mg0.34Ni2.38Co0.46Mn0.26Al0.44；目标合金中杂质元素Fe、Cu、Cu和Si的总量小于0.5wt.％。II、Al12Mg17为镁源制备低残单的RE-Mg-Ni系储氢合金：(1)Al12Mg17金属间化合物的制备采用电阻炉制备，原料Al锭和Mg锭的纯度均为99.99wt.％；原料经分割、除油、干燥和去除氧化皮得到Al和Mg的块料；以刚玉坩埚为内衬的合成器中装入占有刚玉坩埚体积1/3的分析纯KCl后，将该合成器安放到电阻炉中，电阻炉升温到800℃、该KCl熔化后向其中投入原料Al和Mg的块料，该Al和Mg的块料投入相对数量按照Al12Mg17金属间化合物分子式所要求的重量百分组成投入；该Al和Mg的块料完全融化后用光谱纯石墨棒搅拌20秒；将电阻炉温度降低到650℃并在650℃对液态Al12Mg17静置2小时再出炉浇铸，液态Al12Mg17浇铸到冷模中冷却到室温，得到铸态的Al12Mg17金属间化合物；(2)、作为炉料之一的LaNi3金属间化合物的制备采用非自耗真空电弧阻炉，原料La锭和Ni棒的纯度均为均为99.98wt.％；原料经分割、去蜡、除油、干燥和去除氧化皮得到La和Ni的块料；将该La和Ni的块料摆放到非自耗真空电弧阻炉的合成池中，该La和Ni的块料投入相对数量按照LaNi3金属间化合物分子式所要求的重量百分组成投入；对非自耗真空电弧阻炉腔抽真空至10-3Pa后充入氩气作为保护气体，对该合成池中摆放的La和Ni的块电弧熔炼3次，每次熔炼2分钟，每熔炼一次，用非自耗真空电弧阻炉中的机械手对合成池中的合成物纵向翻转180度，非自耗真空电弧阻炉温度降低到室温出炉，得到铸态的LaNi3金属间化合物；(3)、MmNi3.6Co0.7Mn0.4Al0.3合金是从市场购买的AB5型储氢合金商品；(4)、作为RE-Mg-Ni系储氢合金中的目标合金La0.72Mg0.28Ni2.2Al0.2、La0.77Mg0.23Ni2.3Al0.2、La0.82Mg0.18Ni2.45Al0.13或La0.66Mg0.34Ni2.38Co0.46Mn0.26Al0.44的制备采用高频感应炉，该高频感应炉的合金熔炼器的内衬为石墨材质；将Al12Mg17、LaNi3及MmNi3.6Co0.7Mn0.4Al0.3炉料粉碎成平均粒径1-2mm的颗粒；炉料的组合及配比分别为：95wt.％的LaNi3与5wt.％的Al12Mg1、96wt.％的LaNi3与4wt.％的Al12Mg17、97wt.％的LaNi3与3wt.％的Al12Mg17或95wt.％的MmNi3.6Co0.7Mn0.4Al0.3与5wt.％的Al12Mg17；按照炉料的组合及配比分别称量炉料，分别混合均匀，分别装入高频感应炉合金熔炼器内；混均的金属性炉料上表面分别摆放1块20克KCl盐块用于温度指示剂；对高频感应炉合金熔炼器所在的炉腔抽真空至10-2Pa后充入氩气作为保护气体；高频感应炉升温，观察到KCl盐块开始融化立即逐渐减小输出功率至零，间隔5分钟再次升温；重复该“升温-减小输出功率至零-间隔5分钟”的周期性操作共3次；最后一次为：重新升温至合金熔炼器内金属性炉料全部融化后，维持高频感应炉的该反应温度30秒，逐渐减小输出功率至零降低金熔炼器温度到室温出炉，最后分别得到铸态的目标合金。