专利名称：一种高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属材料制备粉末冶金领域，特别是涉及一种高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺。
背景技术：
镁基储氢合金具有重量轻、储氢密度高、地球资源丰富等特点，是公认为最具有应用开发前景的储氢材料。镁基合金目前工业制备采用熔炼浇铸法。以镁镍合金(Mg2Ni)为例，由于镁的熔点较低(650℃)，镍的熔点较高(1455℃)，导致熔炼过程中镁大量蒸发损失，产物组成偏离摩尔配比，需要根据合金铸锭化学分析，添加镁后多次熔化，才能得到高纯度镁基储氢合金。用作储氢材料，熔炼法制备镁基合金还需激活处理，通常是铸锭粉碎后，在一定氢气压力和温度下吸氢和脱氢循环多次，才能得到高活性储氢合金。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺及设备简单、省能省时、产物高纯度高活性、适合于大规模工业化生产的镁基储氢合金制备技术。
本发明的目的可通过以下措施实现一种高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，按镁基合金设计组份的摩尔配比称取各组分金属的粉末为原料，混合均匀，置于有一定压力保护气氛或还原气氛的反应器中，合成温度350-500℃，合成时间1-8小时，产物为高纯度镁基合金。
所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其中合金各组份金属原料粉末均匀混合为机械混合；机械混合可以是干法混合或湿法混合。
所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其中湿法混合是指将合金各组份金属原料粉末加入到无水有机溶剂中混合；无水有机溶剂可以是无水乙醇、丙酮。
所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其中镁金属粉末纯度为99.0％以上，粒度250微米以下，其它金属粉末纯度为99.5％以上，粒度15微米以下。
所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其中合金组份中除镁是低熔点外，其它组份是高熔点金属元素，这些高熔点金属元素可以是Ni、Cu。
所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其中金属混合粉末无压制处理，以松装密度堆积置于反应器中。
所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其中反应器中保护气氛为氩气、还原气氛为氢气，气氛压力为0.1-1.5MPa。
所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其中反应器内气氛纯度为99.99％以上。
所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其中反应温度优选为400-500℃，反应时间优选为3-6小时。
本发明的有益效果本发明相对于目前镁基合金工业化规模制备方法的突出特点在于1、合成温度远远低于金属镁的熔点，甚至低于合金体系共晶点，根本上避免了金属镁的蒸发损失，保证了符合设计组份摩尔配比的高纯度镁基合金。
2、合成温度在500℃以下，合成时间为几个小时，具有显著高效节能效果。
3、合成压力在1.5MPa以下，反应器可以采用一般耐氢气高压管式反应炉，大大降低了对合成设备的技术要求，适合于工业化应用。
4、采用机械混合金属粉末，并直接以松装密度自然堆积于样品舟中，无需其它压制工艺，大大简化工艺流程，并有利于反应进行，适合于大规模工业化推广。
5、合成产物具有极高的储氢活性，无激活处理首次吸氢量3.0wt％以上(理论值为3.6wt％)。
图1 460℃合成产物Mg2Ni的X射线衍射图谱。
图2 460℃合成产物Mg2Ni的330℃吸氢动力学曲线。
图3 460℃合成产物Mg2NiH4的X射线衍射图谱。
图4 460℃合成产物Mg2NiH4的330℃吸氢动力学曲线。
具体实施例方式
实施例1
金属镁粉，纯度99.2％，粒度-200目，镍粉纯度为99.7％，粒度为2-3μm。将摩尔配比为2∶1的10.0g镁镍混合粉末在玛瑙研钵中混合均匀，将混合粉末直接以松装密度堆积于样品舟，并置于高压反应器中，反应器抽真空，然后充入0.1MPa纯度为99.99％的氩气，加热样品至460℃，保温5小时，冷却至室温。实施例1产物为单一物相Mg2Ni，它的X射线衍射图谱见图1，无激活吸氢动力学曲线见图2。
实施例2金属镁粉，纯度99.5％，粒度-177μm，镍粉纯度为99.9％，粒度为2-3μm。将摩尔配比为2∶1的10.0g镁镍混合粉末倒入盛有丙酮的烧杯，超声振动混合均匀，自然干燥后直接以松装密度堆积于样品舟，并置于高压反应器中，反应器抽真空，然后充入1.0MPa纯度为99.995％的氢气，加热样品至460℃，保温5小时，冷却至室温。实施例2产物为单一物相Mg2NiH4，它的X射线衍射图谱见图3，无激活吸氢动力学曲线见图4。
权利要求
1.一种高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其特征在于按镁基合金设计组份的摩尔配比称取各组分金属的粉末为原料，混合均匀，置于一定压力的保护气氛或还原气氛反应器中，合成温度350-500℃，合成时间1-8小时，产物为高纯度镁基合金。
2.根据权利要求1所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其特征在于合金各组份金属原料粉末均匀混合为机械混合；机械混合可以是干法混合或湿法混合。
3.根据权利要求2所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其特征在于湿法混合是指将合金各组份金属原料粉末加入到无水有机溶剂中混合；无水有机溶剂可以是无水乙醇、丙酮。
4.根据权利要求1所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其特征在于镁金属粉末纯度为99.2％以上，粒度250微米以下，其它金属粉末纯度为99.5％以上，粒度15微米以下。
5.根据权利要求1所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其特征在于合金组份中除镁是低熔点外，其它组份是高熔点金属元素。
6.根据权利要求1所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其特征在于金属混合粉末无压制处理，以松装密度堆积置于反应器中。
7.根据权利要求1所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其特征在于反应器中保护气氛为氩气、还原气氛为氢气，气氛压力为0.1-1.5MPa。
8.根据权利要求1所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其特征在于反应温度优选为400-500℃，反应时间优选为3-6小时。
9.根据权利要求1或7所述的高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺，其特征在于反应器内气氛纯度为99.99％以上。
全文摘要
本发明提供了一种高纯度高活性镁基储氢合金制备工艺。该工艺按镁基合金设计组份的摩尔配比称取各组份金属的粉末为原料，混合均匀，置于有一定压力保护气氛或还原气氛的反应器中，合成温度350－500℃，合成时间1－8小时，产物为高纯度镁基合金。使用该工艺制备的镁基合金，无激活处理首次吸氢量3.0wt％以上。本发明具有合成温度低、工艺简单、能耗低、产物高纯度高活性的特点，适合于镁基储氢合金工业化生产。
文档编号C22C23/00GK1598018SQ20041004186
公开日2005年3月23日 申请日期2004年9月3日 优先权日2004年9月3日
发明者李李泉, 刘小峰 申请人:南京工业大学