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公開番号2024152731
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-25
出願番号2024115816,2024503248
出願日2024-07-19,2023-02-24
発明の名称水素機器用耐水素部材及びその使用方法、並びに耐水素部材を含む水素機器及び水素ステーション
出願人株式会社鷹取製作所,学校法人福岡大学
代理人個人,個人
主分類C22C 9/01 20060101AFI20241018BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】耐水素脆化性と引張強度に優れる新たな水素機器用の耐水素部材を提供する。
【解決手段】Cuを母材として、Cuの次にAlを多く含有するアルミニウム銅合金からなる水素機器用の耐水素部材。当該耐水素部材は、優れた耐水素脆化性と引張強度を有し、例えば、水素と接触する状態で用いられる、収容器、熱交換器、配管、バルブ、シール部及びストレーナ等の水素機器用の耐水素部材として好適に使用することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｃｕを母材として、Ｃｕの次にＡｌを多く含有するアルミニウム銅合金からなる水素機器用の耐水素部材。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
鋳造物である請求項１に記載の耐水素部材。
【請求項３】
前記アルミニウム銅合金が、Ａｌを５質量％以上１５質量％以下含有する請求項１に記載の耐水素部材。
【請求項４】
前記アルミニウム銅合金が、Ａｌを５質量％以上１５質量％以下、Ｆｅを２．５質量％以上５．０質量％以下、Ｎｉを１．０質量％以上３．０質量％以下、Ｍｎを０．５質量％以上１．５質量％以下含有し、残部がＣｕ（不可避的不純物を除く。）である請求項１に記載の耐水素部材。
【請求項５】
前記アルミニウム銅合金が、Ａｌを５質量％以上１５質量％以下、Ｆｅを３．０質量％以上６．０質量％以下、Ｎｉを３．０質量％以上６．０質量％以下、Ｍｎを０．５質量％以上１．５質量％以下含有し、残部がＣｕ（不可避的不純物を除く。）である請求項１に記載の耐水素部材。
【請求項６】
水素と接触する状態で用いられる、収容器、熱交換器、配管、バルブ、シール部及びストレーナから選択される１種以上に使用される耐水素部材である請求項１に記載の耐水素部材。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の耐水素部材を水素と接触する状態で用いる、耐水素部材の使用方法。
【請求項８】
請求項１から６のいずれかに記載の耐水素部材を少なくとも水素と接触する部分に含む水素機器。
【請求項９】
水素と接触する状態で用いられる、収容器、熱交換器、配管、バルブ、シール部及びストレーナのうち１以上である請求項８に記載の水素機器。
【請求項１０】
請求項８に記載の水素機器を具備する水素ステーション。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、２０２２年２月２５日に出願された日本国特許出願（特願２０２２－２７８７４号）の利益および優先権を主張する。前述の特許出願に対する優先権を明示的に主張するものであり、参照により、その出願の全開示内容が、あらゆる目的のために本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 1,600 文字）【０００２】
本発明は、水素機器（水素と接触する状態で用いられる水素の貯蔵又は輸送のための機器）としてのアルミニウム銅合金の使用、及び耐水素部材及び耐水素部材の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、世界的な脱炭素社会への移行に向けてクリーンエネルギーの導入・普及が必要不可欠である中、水素関連技術が注目されている。水素を燃料とする燃料電池を動力源とする燃料電池自動車（ＦＣＶ）はすでに市販され、今後トラックやバス、船舶などへの用途拡大と普及展開が期待されている。また、燃料電池自動車の利用拡大のためには、水素を供給するための水素ステーション等のインフラの整備が必要となる。
燃料電池自動車は、ガソリンと同様の航続距離を確保するためには３５ＭＰａや７０ＭＰａといった高圧水素燃料タンク（３５～７０ＭＰａ程度）を必要とする。また、ＦＣＶへ水素を供給する水素ステーションでは、このような高圧な水素を供給するために４５ＭＰａや９０ＭＰａといったさらに高圧の水素を取り扱う必要がある。
【０００４】
燃料電池自動車や水素ステーション等の高圧水素を使用する水素機器には、水素と直接接触する構成部材が不可欠であるが、水素下で金属からなる構成部材を使用すると、水素が金属内に侵入し、侵入した水素によって、金属の引張強度、伸びあるいは絞りなどが低下する「水素脆化」が生じるという問題がある。
【０００５】
現在のところ日本では高圧水素用として使用できる金属材料は、安定オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ）のニッケル量を規定したニッケル当量品とアルミニウム基合金６０６１－Ｔ６（３５ＭＰａのＦＣＶのみ）である。関連して、オーステナイト系ステンレス鋼（例えば、特許文献１，２）やアルミニウム基合金（例えば、特許文献３）等が高圧水素用金属材料として開発されている。また、銅基合金を、水素機器用の構成部材に使用した数少ない例として、特許文献４には特定の組成のベリリウム銅合金からなる耐水素部材について報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１９－４４２０４号公報
特開２０１８－１３５５９２号公報
特開２０２１－１８８１０２号公報
特開２０１７－１４５４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水素機器の構成部材として、安定オーステナイト系ステンレス鋼やアルミニウム基合金は、優れた耐水素脆化性を有するが、引張強度が低く高価格という問題があった。
【０００８】
また、特許文献３で開示されたベリリウム銅合金からなる耐水素部材は、耐水素脆化性に優れ、かつ高い引張強度を示すという利点がある。しかしながら、ベリリウム銅合金は、ベリリウム自体に毒性があるため、ベリリウムフリー材料の開発という点で改善の余地があった。そのため、ベリリウム銅合金を代替する、耐水素脆化性及び引張強度に優れた新たな銅基合金からなる耐水素部材の開発が望まれていた。
【０００９】
かかる状況下、本発明は、耐水素脆化性と引張強度に優れた新たな水素機器用の耐水素部材及び耐水素部材の使用方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、耐水素脆化性と引張強度に優れたアルミニウム銅合金の水素機器としての使用を提供することを目的とする。
また、本発明は、耐水素脆化性と引張強度に優れたアルミニウム銅合金の水素機器の製造のための使用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】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の組成のアルミニウム銅合金が、耐水素脆化性及び引張強度に優れることを見いだし、本発明を完成するに至った。
（【００１１】以降は省略されています）

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