[发明专利]高压氢气容器用铝合金材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压氢气容器用铝合金材及其制造方法。

背景技术

近年来，作为清洁能源，作为燃料电池的燃料的氢受到关注。但是，氢会带来铁和铝等金属材料的氢脆化，因此在汽车等所搭载的储气瓶等金属制的高压气体储藏容器中，高压下的氢气有效率的储藏一般存在困难。

这一点不仅在铁制的高压氢气容器中，在为了轻量化而使用铝合金制内衬的高压氢气容器中也同样，为了提高作为高压氢气容器的可靠性，要求耐氢脆化性优异的材料。

作为改善耐氢脆化性的容器，开发出一种高压氢气储藏复合容器。高压氢气储藏复合容器分类为在强化塑料容器上卷绕有强化纤维的结构(TYPE4)、和在铝合金或铁等的金属内衬的外表面卷绕纤维强化树脂或强化纤维的结构(TYPE3)。在该容器中，为了安装用于气体的填充、放出的喷嘴而设有管头。TYPE4一般是将金属制的管头构件与强化塑料容器一起用强化纤维卷绕，而使之一体化。另一方面，TYPE3因为会对于内衬的端部实施颈缩加工，作为管头部成形，所以不需要另行设置管头构件。

作为管头构件的材料，例如专利文献1所示那样，使用的是铝合金(6061合金)和不锈钢。在车载用容器中，为了加大一次氢填充下的行驶距离，高压氢气容器的压力正在从35MPa升高至70MPa。另外，从供氢站用容器向车载用容器填充氢时，因为利用两者的差压，所以供氢站用容器的压力更高。

在专利文献2中，有高压氢气容器的结构的说明，在储罐主体上设有金属制的管头部，在管头部的开口部安装有一体组装有阀等配管要素的金属制的阀组件等的各种储罐零件。对管头部的阀组件的安装是通过将阀组件拧进管头部而进行的。填充压力的增大，会加大在螺钉头发生的应力，也有可能成为破损的原因，因此为了确保安全性，应用高强度材料的效果明显。特别是如果为高强度的铝合金，则可推定也会带来制品的轻量化。

在专利文献3中提出，作为面向高压氢气容器构件的高强度的铝6000系合金，是AA6066合金系组成，是使Mg和Si分别满足Mg≤1.73Si-0.52％，而且，Mg≤1.5％、Mg≥0.9％，还有Si≤1.8％的条件的组成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-349494号公报

专利文献2：日本特开2008-2654号公报

专利文献3：日本特开2009-24225号公报

非专利文献

非专利文献1：《铝的组织和性质》轻金属学会发行，1991年11月，p.483-484

非专利文献2：ALUMINUM ALLOYS-CONTEMPORARY RESEARCH AND APPLICATIONS，Academic Press Inc.，1989年，p.13

发明所要解决的课题

另一方面，关于燃料电池用高压氢气容器的使用环境，供给站用、运输用的高压氢气容器、乃至车载用的高压氢气容器也会曝露在腐蚀环境中。另外，不仅高压氢气容器的外部环境，而且由于填充氢的质量不同，或由于连接时的处理方法不同，容器内部也有可能成为腐蚀环境。

因此，高压氢气容器所要求的第一特性就是耐氢脆化性，而为了放心长期使用，还要求对于耐晶界腐蚀性、耐SCC性(耐应力腐蚀开裂性)等耐腐蚀性也具有优异性能的材料。

若从这样的观点出发进行研究，则在专利文献3中没有这样的记述。另外，如非专利文献1所示，AA6066合金的耐腐蚀性低，如非专利文献2所述，该合金因为耐腐蚀性低，所以显示的是没有在宽广范围内使用。

发明内容

本发明鉴于这样的状况而形成，本发明的课题在于，提供一种具有优异的耐氢脆化性，并且高强度，耐腐蚀性也优异的高压氢气储藏容器用铝合金材。

用于解决课题的手段

为了达成这一目的，本发明人等反复研究时发现，铝合金的屈服强度和导电率与耐腐蚀性具有一定的相关关系，如果是满足由屈服强度和导电率构成的特定的数学式的Al合金，则耐腐蚀性优异，特别是耐晶界腐蚀性、耐SCC性优异。

另外，如果是具有接近AA6066合金和AA6069合金的特定的组成的铝合金，则耐氢脆化性和强度也优异。使用具有这一特定的组成的铝合金，通过特定制造条件加以制造，可以得到屈服强度和导电率满足上述的特定的关系的铝合金材。本发明人发现，利用这一新的认知能够解决上述课题，从而完成本发明。