CN110462109B - 合金部件的制造方法和合金部件 - Google Patents

合金部件的制造方法和合金部件 Download PDF

Info

Publication number
CN110462109B
CN110462109B CN201880022207.5A CN201880022207A CN110462109B CN 110462109 B CN110462109 B CN 110462109B CN 201880022207 A CN201880022207 A CN 201880022207A CN 110462109 B CN110462109 B CN 110462109B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
alloy
electrochemical
mass
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880022207.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110462109A (zh
Inventor
越后满秋
大西久男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka Gas Co Ltd filed Critical Osaka Gas Co Ltd
Publication of CN110462109A publication Critical patent/CN110462109A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110462109B publication Critical patent/CN110462109B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
    • C23C8/16—Oxidising using oxygen-containing compounds, e.g. water, carbon dioxide
    • C23C8/18—Oxidising of ferrous surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
    • C23C8/16—Oxidising using oxygen-containing compounds, e.g. water, carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/20—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601—Process or apparatus
    • C23C18/1633—Process of electroless plating
    • C23C18/1689—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601—Process or apparatus
    • C23C18/1633—Process of electroless plating
    • C23C18/1689—After-treatment
    • C23C18/1692—Heat-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/32—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/12—Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
    • C25D5/50—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0232—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0241—Composites
    • H01M8/0245—Composites in the form of layered or coated products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
    • H01M8/1226—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material characterised by the supporting layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/2432—Grouping of unit cells of planar configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

本发明提供可以以简便的方法低成本地成膜、且比以往的高成本材料更能抑制引起燃料电池劣化的Cr的挥发的、具有金属氧化物被膜的合金部件。合金部件的制造方法，其进行下述的工序：涂布处理工序，在Fe‑Cr系合金的基材上涂布Co；氧化处理工序，在涂布处理工序之后，在含湿气氛中进行基材的氧化处理。

Description

合金部件的制造方法和合金部件
技术领域
本发明涉及用于电化学装置或固体氧化物型燃料电池等的合金部件及其制造方法。
背景技术
作为现有的固体氧化物型燃料电池用的耐热合金材料，使用了通过糊料涂布和氧化处理在Cr合金材料表面上形成由MnCr氧化物层和包含Mn及Co的复合氧化物层构成的水蒸气氧化抑制层等的材料(专利文献1)。
专利文献1：日本特开2010-250965号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
如专利文献1那样，就合金材料上涂布复杂的复合氧化物层的方法而言，合金部件的制造花费高成本。另外，关于Cr挥发的抑制也存在改善的空间。
本发明是鉴于上述课题而完成的发明，其目的在于提供：能够以简便的方法低成本地成膜，且比现有的高成本的材料更能抑制引起燃料电池劣化的Cr的挥发的、具有金属氧化物被膜的合金部件。
用于解决课题的手段
用于达成上述目的合金部件的制造方法的特征构成在于以下的方面，进行下述的工序：涂布处理工序，在Fe-Cr系合金的基材上涂布Co；氧化处理工序，在前述涂布处理工序之后，在含湿气氛中进行前述基材的氧化处理。
根据上述的特征构成，可以以低成本制造耐热性高的合金部件。此外，可以比以往更加提高Cr挥发的抑制效果。
本发明所涉及的合金部件的制造方法的另外的特征构成在于以下的方面：在前述涂布处理工序中，通过镀敷处理进行Co的涂布。
根据上述的特征构成，可以进一步以低成本制造合金部件。
前述氧化处理工序若在露点25℃以上的气氛中进行，则可以制造Cr挥发的抑制效果大的合金部件，因此是适合的。另外，前述氧化处理工序更优选在露点30℃以上的气氛中进行，进一步优选在露点35℃以上的气氛中进行。这是由于：容易制造Cr挥发的抑制效果更大的合金部件。
用于达成上述目的合金部件的特征构成在于以下的方面：是具有Fe-Cr系合金的基材和形成于前述基材上的覆膜层的合金部件，前述覆膜层含有Co，于前述基材的内部在表面的附近形成有含Co区域。
根据上述的特征构成，覆膜层含有Co，于基材的内部在表面的附近形成有含Co区域。具有这样的构成的合金部件，Cr挥发的抑制效果高，适合用于电化学元件或电化学装置、固体氧化物型燃料电池等。
用于达成上述目的合金部件的特征构成在于以下的方面：是具有Fe-Cr系合金的基材和形成于前述基材上的覆膜层的合金部件，前述覆膜层具有第1层和第2层，
前述第1层形成于前述基材上，且为含有Cr的金属氧化物的层，
前述第2层形成于前述第1层上，且作为含有Co的金属氧化物的层而形成。
根据上述的特征构成，以覆膜层的第1层含有Cr、第2层含有Co的形式，形成了具备覆膜层的合金部件。具有这样的构成的合金部件，Cr挥发的抑制效果高，适合用于电化学元件或电化学装置、固体氧化物型燃料电池等。
用于达成上述目的合金部件的特征构成在于以下的方面：是具有Fe-Cr系合金的基材和形成于前述基材上的覆膜层的合金部件，前述覆膜层具有第1层和第2层，
前述第1层形成于前述基材上，且为含有Cr的金属氧化物的层，
前述第2层形成于前述第1层上，且为含有Co的金属氧化物的层，
于前述基材的内部在表面的附近形成有含Co区域。
根据上述的特征构成，覆膜层的第1层含有Cr，第2层含有Co，于基材的内部在表面的附近形成有含Co区域。具有这样的构成的合金部件，Cr挥发的抑制效果高，适合用于电化学元件或电化学装置、固体氧化物型燃料电池等。
若前述第2层含有Mn，则成为Cr挥发的抑制效果高的合金部件，是更加适合的。
若前述基材的Fe-Cr系合金含有0.05质量%以上的Mn，则容易得到具有Cr挥发的抑制效果高的覆膜层的合金部件，因此是更加适合的。另外，若含有0.1质量%以上的Mn，则容易得到具有Cr挥发的抑制效果高的覆膜层的合金部件，因此更优选。
本发明所涉及的合金部件的另外的特征构成在于以下的方面：前述基材的Fe-Cr系合金为含有0.15质量%以上且1.0质量%以下的Ti的Fe-Cr系合金、含有0.15质量%以上且1.0质量%以下的Zr的Fe-Cr系合金、含有Ti和Zr且Ti与Zr的总含量为0.15质量%以上且1.0质量%以下的Fe-Cr系合金的任一种。
Ti和Zr在钢材中容易与碳反应形成稳定的碳化物。根据上述的特征构成，由于金属支撑体为含有0.15质量%以上且1.0质量%以下的Ti的Fe-Cr系合金、含有0.15质量%以上且1.0质量%以下的Zr的Fe-Cr系合金、含有Ti和Zr且Ti与Zr的总含量为0.15质量%以上且1.0质量%以下的Fe-Cr系合金的任一种，因此可得到提高Fe-Cr系合金的耐氧化性和高温强度的效果，所以即使在高温下长时间使用时也可以抑制Cr由金属支撑体的挥发，且可以实现耐久性优异的电化学元件。
需说明的是，Ti的含量优选为0.20质量%以上、进一步优选为0.25质量%以上。这是由于：通过添加Ti或Zr可以进一步增大Fe-Cr系合金的耐氧化性和高温强度的提高效果。另外，Ti的含量优选为0.90质量%以下、进一步优选为0.80质量%以下。原因在于：通过添加Ti或Zr可以更加降低Fe-Cr系合金的成本增加。
需说明的是，Zr的含量优选为0.20质量%以上、进一步优选为0.25质量%以上。这是由于：通过添加Ti或Zr可以更加增大Fe-Cr系合金的耐氧化性和高温强度的提高效果。另外，Zr的含量优选为0.90质量%以下、进一步优选为0.80质量%以下。原因在于：通过添加Ti或Zr可以更加降低Fe-Cr系合金的成本增加。
需说明的是，Ti与Zr的总含量优选为0.20质量%以上、进一步优选为0.25质量%以上。这是由于：通过添加Ti或Zr可以更加增大Fe-Cr系合金的耐氧化性和高温强度的提高效果。另外，Ti与Zr的总含量优选为0.90质量%以下、进一步优选为0.80质量%以下。原因在于：通过添加Ti或Zr可以更加降低Fe-Cr系合金的成本增加。
本发明所涉及的合金部件的另外的特征构成在于以下的方面：前述基材的Fe-Cr系合金含有0.10质量%以上且1.0质量%以下的Cu。
Cu具有降低接触电阻(电阻)的效果。根据上述的特征构成，由于金属支撑体含有0.10质量%以上且1.0质量%以下的Cu，因此将作为电化学元件的电阻值抑制为低水平，可以实现高性能的电化学元件。
需说明的是，Cu的含量更优选为0.20质量%以上、进一步优选为0.30质量%以上。这是由于：通过在Fe-Cr系合金中添加Cu可以更加增大接触电阻的降低效果。另外，Cu的含量更优选为0.90质量%以下、进一步优选为0.70质量%以下。这是由于：通过在Fe-Cr系合金中添加Cu可以更加降低成本增加。
本发明所涉及的合金部件的另外的特征构成在于以下的方面：前述基材的Fe-Cr系合金含有18质量%以上且25质量%以下的Cr。
根据上述的特征构成，由于可以使例如SOFC的电极层的材料或电解质层的材料中所含的氧化锆系材料或二氧化铈系材料的热膨胀系数与Fe-Cr系合金的热膨胀系数接近，因此即使在高温下使用电化学元件的情况下或实施热循环的情况下，也可以抑制电极层或电解质层破裂或剥离，且可以实现可靠性高的电化学元件。
需说明的是，Cr的含量更优选为20质量%以上。这是由于：可以使Fe-Cr系合金的热膨胀系数与氧化锆系材料或二氧化铈系材料的热膨胀系数更加接近。另外，Cr含量的上限值更优选为23质量%以下。这是由于：可以更加降低Fe-Cr系合金的成本增加。
在上述的合金部件上至少设置有电极层、电解质层和对电极层的电化学元件，抑制Cr由合金部件的挥发，合金部件作为电化学元件的金属支撑体发挥功能，因此成为高性能的电化学元件。
本发明所涉及的电化学模块的特征构成在于以下的方面：上述的电化学元件以多个集合的状态进行配置。
根据上述的特征构成，由于上述的电化学元件以多个集合的状态进行配置，因此抑制材料成本和加工成本，同时可以得到紧凑且高性能的、强度和可靠性优异的电化学模块。
本发明所涉及的电化学装置的特征构成在于以下的方面：至少具有上述的电化学模块和改质器，且具有对前述电化学模块供给含有还原性成分的燃料气体的燃料供给部。
根据上述的特征构成，具有电化学模块和改质器，且具有对电化学模块供给含有还原性成分的燃料气体的燃料供给部，因此可以实现使用城市燃气等的现有的原燃料供给基础设施的、具备耐久性/可靠性和性能优异的电化学模块的电化学装置。另外，由于容易构建将从电化学模块排出的未利用的燃料气体进行再利用的系统，因此可以实现高效率的电化学装置。
本发明所涉及的电化学装置的特征构成在于以下的方面：至少具有上述的电化学模块和从前述电化学模块取出电力的逆变器。
根据上述的特征构成，由于可以将从耐久性/可靠性和性能优异的电化学模块得到的电力输出通过逆变器升压、或者将直流转换成交流，因此容易利用由电化学模块得到的电力输出，因此优选。
若电化学装置具有隔板部件，且隔板部件为上述的合金部件，则抑制Cr由隔板部件的挥发，是适合的。需说明的是，隔板部件是指，在对多个集合的电化学元件供给燃料气体/空气时，隔开燃料气体流路和空气流路的部件。
若电化学装置具有歧管部件，且歧管部件为上述的合金部件，则抑制Cr由歧管部件的挥发，是适合的。需说明的是，歧管部件是指对多个集合的电化学元件供给燃料气体或空气的部件。
若电化学装置具有互连器部件，且互连器部件为上述的合金部件，则抑制Cr由互连器部件的挥发，是适合的。需说明的是，互连器部件是指将多个电化学元件接合的部件。
若电化学装置具有集电部件，且集电部件为上述的合金部件，则抑制Cr由集电部件的挥发，是适合的。需说明的是，集电部件是指具有电子电导性、与电化学元件的电极层连接的部件。
本发明所涉及的能量系统的特征构成在于以下的方面：具有上述的电化学装置和再利用从前述电化学装置排出的热的排热利用部。
根据上述的特征构成，具有电化学装置和再利用从电化学装置排出的热的排热利用部，因此可以实现耐久性/可靠性和性能优异、且能量效率也优异的能量系统。需说明的是，与利用从电化学装置排出的未利用的燃料气体的燃烧热而发电的发电系统组合，也可以实现能量效率优异的混合系统(Hybrid System，混合动力系统)。
本发明所涉及的固体氧化物型燃料电池的特征构成在于以下的方面：具备上述的电化学元件，且在前述电化学元件中产生发电反应。
根据上述的特征构成，可抑制电化学元件的劣化而长期维持燃料电池的性能。需说明的是，若为可在额定运转时于650℃以上的温度域运转的固体氧化物型燃料电池，则在以城市燃气等的烃系气体为原燃料的燃料电池系统中，由于可以构建以燃料电池的排热来供应将原燃料转换为氢时所需要的热的系统，所以可以提高燃料电池系统的发电效率，因此更优选。另外，若为在额定运转时于900℃以下的温度域运转的固体氧化物型燃料电池，则可以维持高的Cr挥发的抑制效果，成为长期耐久性优异的电池，因此更优选，若为在额定运转时于850℃以下的温度域运转的固体氧化物型燃料电池，则进一步提高Cr挥发的抑制效果，可以成为长期耐久性优异的电池，因此进一步优选。
附图说明
[图1]显示电化学元件的构成的示意图。
[图2]显示电化学元件和电化学模块的构成的示意图。
[图3]显示电化学装置和能量系统的构成的示意图。
[图4]显示电化学模块的构成的示意图。
[图5]制作样品的元素分布测定结果(实施例)。
[图6]制作样品的元素分布测定结果(比较例)。
具体实施方式
＜第1实施方式＞
以下，对本实施方式所涉及的合金部件的制造方法和合金部件进行说明。合金部件是将Co涂布于基材上，在添加有水蒸气的气氛中进行氧化处理而制造。如此制造的合金部件，抑制Cr的挥发，适合用于电化学元件或电化学装置、固体氧化物型燃料电池等。例如用作图1所示的电化学元件E的金属基板1(金属支撑体)。例如用作图2所示的电化学模块M的U字部件7(隔板部件)或集电部件26。例如用作图3所示的电化学装置Y的气体歧管17(歧管部件)。
需说明的是，合金部件可由基材和在基材的表面直接涂布Co之后进行氧化处理而形成的覆膜层(金属氧化物层1b(扩散抑制层))构成。或者，可由基材、基材与覆膜层之间的中介层和在中介层涂布Co之后进行氧化处理而形成的覆膜层构成。
(基材)
作为合金部件的基材，使用Fe-Cr系合金。基材的Fe-Cr系合金适合含有0.05质量%以上的Mn。基材的Fe-Cr系合金更适合含有0.15质量%以上且1.0质量%以下的Ti的Fe-Cr系合金、含有0.15质量%以上且1.0质量%以下的Zr的Fe-Cr系合金、含有Ti和Zr且Ti与Zr的总含量为0.15质量%以上且1.0质量%以下的Fe-Cr系合金的任一种。基材的Fe-Cr系合金更适合含有0.10质量%以上且1.0质量%以下的Cu。基材的Fe-Cr系合金更适合含有18质量%以上且25质量%以下的Cr。
(合金部件的制造方法)
接下来，对本实施方式所涉及的合金部件的制造方法进行说明。
(涂布处理步骤)
在涂布处理步骤中，将Co涂布于Fe-Cr系合金的基材上。向基板涂布Co，可以通过镀敷处理(电解镀敷或无电解镀敷)或蒸镀处理、基于含Co涂料的涂装等来进行。
需说明的是，在涂布处理步骤中，可在基材的表面直接涂布Co，或者可在基材与覆膜层之间的中介层涂布Co。
(氧化处理步骤)
在氧化处理步骤中，在含湿气氛中进行基材的氧化处理。气氛的露点优选为25℃以上、气氛的露点更优选为30℃以上、气氛的露点进一步优选为35℃以上。氧化处理的温度优选为600℃以上、更优选为700℃以上。氧化处理的温度优选为1100℃以下、更优选为1050℃以下。
如上进行操作可以制造合金部件。需说明的是，在将合金部件用作电化学元件E的金属基板1或隔板部件、歧管部件、集电部件等的情况下，适合在进行涂布处理步骤和氧化处理步骤之前实施切断/弯曲/加压成型加工等的机械加工。也可在进行涂布处理步骤和氧化处理步骤之后实施切断/弯曲等的机械加工。
另外，若将如上进行操作所得的合金部件用作电化学元件E的金属基板1，则可以得到使电化学元件的内部电阻抑制为较小的高性能的电化学元件E，因此优选。
＜实施例＞
使用以下表1的组成的基板制作了合金部件的样品。需说明的是，表1所示组成的值的单位为质量%。向基板涂布Co的处理通过电解镀敷来进行。Co涂层的厚度为1μm、2μm、3μm的3种。氧化处理在40℃露点气氛中(实施例)和20℃露点气氛中(比较例)的2种条件下进行。氧化处理的温度均通过850℃(60分钟)＋1000℃(90分钟)的2个阶段处理来进行。
[表1]
Figure 243841DEST_PATH_IMAGE001
对制作的6种样品，测定了Cr的挥发量。需说明的是，Cr挥发量的测定，使用宽度25mm、长度250~300mm的尺寸的金属板样品，在0.5L/分钟的空气(露点20℃或露点40℃)中、在850℃的温度下，将各自的金属板样品暴露100小时，测定了其间的Cr的挥发量(累积量)。将测定结果示于表2中。需说明的是，表2所示的Cr挥发量的单位为μg/600cm2，这是换算成每相当于600cm2的金属表面积的Cr的挥发量的值。
[表2]
Figure 842312DEST_PATH_IMAGE002
在比较例的3种样品中，均有某种程度的Cr挥发。相对于此，在实施例的3种样品中，Cr挥发量极少。特别是，在涂层厚度为2μm以上的2种样品中，Cr挥发量为测定极限以下。由以上的结果可知，通过本实施方式所涉及的合金部件的制造方法，得到Cr挥发量极少的合金部件。
对于制作的实施例和比较例的样品，进行了表面附近的元素分布(Cr、Fe、Mn、Co)的测定。分析是使合金部件的截面露出并通过EPMA分析来进行。将结果示于图5和图6中。
图5显示实施例(在40℃露点气氛中进行氧化处理，涂层厚度为3μm)的结果。横轴为垂直于基板表面的方向的位置(单位：mm)，右方向(正的方向)为朝向基板表面的方向，左方向(负的方向)为朝向基板内部的方向。纵轴为各元素的信号强度，但为相对的值，未反映出在元素间的分布之比。
若关注Fe的分布，则位置0~0.005的信号强度较强，在位置0.005~0.006附近信号强度减弱，位置0.007以后的信号强度几乎为0。因此推定，位置0~0.006附近为基材(合金)，从位置0.006附近起往右(表面侧)为覆膜层。
Cr大多分布于位置0.006~0.009。因此推定，Cr分布于接近覆膜层的基材的区域。Mn大多分布于位置0.009~0.013。因此推定，Mn大多分布于在覆膜层中离开基材的区域的、Cr分布较少的区域。Co大多分布于位置0.003~0.006和位置0.009~0.013。因此推定，Co分布于2个区域。1个是基材内部中的基材与覆膜层的界面附近、即基材的表面附近的区域。另1个是在覆膜层中离开基材的区域的、Cr分布较少的区域、即与Mn相同的区域。
根据以上的元素分布结果，认为在本实施方式所涉及的合金部件中，在基材的表面附近形成有覆膜层。而且，覆膜层形成于基材上(形成于基材的上方、与基材接触而形成，或者与基材接近而形成)，具有第1层和第1层之上的第2层(形成于第1层的上方、与第1层接触而形成，或者与第1层接近而形成)。在第1层中含有许多Cr。在第2层中含有许多Co和Mn。而且，在基材的内部于表面的附近形成有含有Co的区域(含Co区域)。
图6显示比较例(在20℃露点气氛中进行氧化处理，涂层厚度为3μm)的结果。
若关注Fe的分布，则位置0~0.006的信号强度较强，在位置0.006~0.008附近信号强度减弱，位置0.008以后的信号强度几乎为0。因此推定，位置0~0.008附近为基材(合金)，从位置0.008附近起往右(表面侧)为覆膜层。
Cr大多分布于位置0.007~0.012。因此推定，Cr广泛分布于覆膜层的区域。Mn大多分布于位置0.010~0.012。因此推定，Mn大多分布于在覆膜层中离开基材的区域。与图5的实施例不同，Mn重叠分布于Cr分布的区域。Co大多分布于位置0~0.008。与图5的实施例不同，推定Co分布于基材的内部。
如图6所示，在比较例中，Cr分布于覆膜层的整体。另一方面，在图5的实施例中，在覆膜层的表面附近Mn和Co分布较多、Cr的分布较少。通过这样的构成，认为可以使Cr挥发量变得非常少。
＜第2实施方式＞
以下，边参照图1边对本实施方式所涉及的电化学元件E和固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell：SOFC)进行说明。电化学元件E例如用作接受含氢的燃料气体和空气的供给而发电的固体氧化物型燃料电池的构成要素。需说明的是，以下，当表示层的位置关系等时，例如从电解质层4来看，有时将对电极层6的一侧称为“上”或“上侧”，将电极层2的一侧称为“下”或“下侧”。另外，有时将金属基板1的形成有电极层2的一侧的面称为“表侧”、将相反侧的面称为“背侧”。
(电化学元件)
如图1所示，电化学元件E具有：金属基板1(金属支撑体)、形成于金属基板1上的电极层2、形成于电极层2上的中间层3和形成于中间层3上的电解质层4。而且，电化学元件E还具有：形成于电解质层4上的反应防止层5和形成于反应防止层5上的对电极层6。换言之，对电极层6形成于电解质层4上，反应防止层5形成于电解质层4与对电极层6之间。电极层2为多孔的，电解质层4为致密的。
(金属基板)
金属基板1支撑电极层2、中间层3和电解质层4等，保持电化学元件E的强度，发挥作为支撑体的作用。在本实施方式中，作为金属基板1使用上述的合金部件。需说明的是，在本实施方式中，作为金属支撑体使用板状的金属基板1，但作为金属支撑体也可为其他形状，例如箱状、圆柱状等的形状。
需说明的是，关于金属基板1，只要作为支撑体具有足以形成电化学元件的强度即可，可以使用例如为0.1mm~2mm左右、优选为0.1mm~1mm左右、更优选为0.1mm~0.5mm左右的厚度的基板。
金属基板1具有贯通表侧之面和背侧之面而设置的多个贯通孔1a。需说明的是，例如，贯通孔1a通过机械的、化学的或者光学的穿孔加工等可以设置于金属基板1。贯通孔1a具有从金属基板1的背侧之面向表侧之面透过气体的功能。为了使金属基板1具有气体透过性，也可使用多孔金属。例如，金属基板1也可以使用烧结金属或发泡金属等。
在作为金属基板1的基材材料使用铁素体系不锈钢材的情况下，与用作电极层2或电解质层4的材料的YSZ(氧化钇稳定化氧化锆)或GDC(钆掺杂二氧化铈、也称为CGO)等热膨胀系数接近。因此，即使在重复低温与高温的温度循环的情况下电化学元件E也不易受损。所以，可以实现长期耐久性优异的电化学元件E，因此优选。
(电极层)
如图1所示，电极层2可以在金属基板1的表侧之面且较设置有贯通孔1a的区域大的区域，以薄层的状态进行设置。在为薄层的情况下，可以使其厚度例如为1μm~100μm左右、优选为5μm~50μm。若为这样的厚度，则可减少昂贵的电极层材料的使用量以谋求降低成本，同时可确保充分的电极性能。设置有贯通孔1a的整个区域被电极层2覆盖。换言之，贯通孔1a形成于金属基板1的形成有电极层2的区域的内侧。换言之，所有的贯通孔1a都面向电极层2设置。
作为电极层2的材料，可以使用例如NiO-GDC、Ni-GDC、NiO-YSZ、Ni-YSZ、CuO-CeO2、Cu-CeO2等复合材料。在这些实例中，可以将GDC、YSZ、CeO2称为复合材料的骨料。需说明的是，电极层2优选通过低温烧制法(例如不进行在高于1100℃的高温域的烧制处理而使用在低温域的烧制处理的湿式法)或喷涂法(熔喷法或气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法或脉冲激光沉积法等)、CVD法等来形成。通过这些可在低温域使用的工艺，例如不使用在高于1100℃的高温域的烧制，即可得到良好的电极层2。因此，不会损伤金属基板1，且可以抑制金属基板1与电极层2的元素相互扩散，可以实现耐久性优异的电化学元件，因此优选。而且，若使用低温烧制法，则原材料的操作变得容易，因此更优选。
电极层2为了具有气体透过性，而在其内部和表面具有多个细孔。
即，电极层2形成为多孔的层。电极层2例如按照其致密度为30%以上且低于80%的方式形成。细孔的尺寸可以适合选择在进行电化学反应时适于使反应顺畅地进行的尺寸。需说明的是，致密度是指构成层的材料占据空间的比例，可以表示为(1-孔隙率)，且与相对密度同等。
(中间层)
如图1所示，中间层3可以以覆盖电极层2的状态，在电极层2上以薄层的状态形成。在为薄层的情况下，可以使其厚度例如为1μm~100μm左右、优选为2μm~50μm左右、更优选为4μm~25μm左右。若为这样的厚度，则可减少昂贵的中间层材料的使用量以谋求降低成本，且可确保充分的性能。作为中间层3的材料，可以使用例如YSZ(氧化钇稳定化氧化锆)、SSZ(钪稳定化氧化锆)或GDC(钆掺杂二氧化铈)、YDC(钇掺杂二氧化铈)、SDC(钐掺杂二氧化铈)等。特别适合使用二氧化铈系的陶瓷。
中间层3优选通过低温烧制法(例如不进行在高于1100℃的高温域的烧制处理而使用在低温域的烧制处理的湿式法)或喷涂法(熔喷法或气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等来形成。通过这些可在低温域使用的成膜工艺，例如不使用在高于1100℃的高温域的烧制即可得到中间层3。因此，不会损伤金属基板1，且可以抑制金属基板1与电极层2的元素相互扩散，可以实现耐久性优异的电化学元件E。另外，若使用低温烧制法，则原材料的操作变得容易，因此更优选。
作为中间层3，优选具有氧离子(氧化物离子)传导性。另外，进一步优选具有氧离子(氧化物离子)与电子的混合传导性。具有这些性质的中间层3适合用于电化学元件E。
(电解质层)
如图1所示，电解质层4以覆盖电极层2和中间层3的状态，在中间层3上以薄层的状态形成。另外，也可以以厚度为10μm以下的薄膜的状态形成。详细而言，如图1所示，电解质层4跨越中间层3上和金属基板1上而设置。如此构成，通过将电解质层4与金属基板1接合，作为电化学元件整体可以具有优异的坚固性。
另外，如图1所示，电解质层4在金属基板1的表侧之面且较设置有贯通孔1a的区域大的区域进行设置。换言之，贯通孔1a形成于金属基板1的形成有电解质层4的区域的内侧。
另外，在电解质层4的周围，可以抑制来自电极层2和中间层3的气体的泄漏。若进行说明，则在将电化学元件E用作SOFC的构成要素的情况下，当SOFC工作时，气体通过贯通孔1a从金属基板1的背侧向电极层2供给。在电解质层4与金属基板1接触的部位，不设置垫圈等的其他部件，即可抑制气体的泄漏。需说明的是，在本实施方式中，通过电解质层4将电极层2的周围全部覆盖，但也可为在电极层2和中间层3的上部设置电解质层4、而在周围设置垫圈等的构成。
作为电解质层4的材料，可以使用YSZ(氧化钇稳定化氧化锆)、SSZ(钪稳定化氧化锆)或GDC(钆掺杂二氧化铈)、YDC(钇掺杂二氧化铈)、SDC(钐掺杂二氧化铈)、LSGM(锶/镁添加镓酸镧)等。特别适合使用氧化锆系的陶瓷。若将电解质层4设为氧化锆系陶瓷，则使用电化学元件E的SOFC的工作温度可以高于二氧化铈系陶瓷。例如在将电化学元件E用于SOFC的情况下，若设为以下的系统构成：作为电解质层4的材料使用YSZ之类的在650℃左右以上的高温域也可以发挥高的电解质性能的材料、系统的原燃料使用城市燃气或LPG等的烃系的原燃料、且将原燃料利用水蒸气改质等而设为SOFC的阳极气体，则可以构建将在SOFC的电池堆中产生的热用于原燃料气体的改质的高效率的SOFC系统。
电解质层4优选通过低温烧制法(例如不进行在超过1100℃的高温域的烧制处理而使用在低温域的烧制处理的湿式法)或喷涂法(熔喷法或气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等来形成。通过这些可在低温域使用的成膜工艺，例如不使用在超过1100℃的高温域的烧制，即可得到致密且气密性和阻气性高的电解质层4。因此，抑制金属基板1的损伤，且可以抑制金属基板1与电极层2的元素相互扩散，可以实现性能/耐久性优异的电化学元件E。特别是，若使用低温烧制法或喷涂法等则可以实现低成本的元件，因此优选。而且，若使用喷涂法，则易于在低温域容易地得到致密且气密性和阻气性高的电解质层，因此更优选。
电解质层4为了遮挡阳极气体或阴极气体的气体泄漏、且表现高的离子传导性而致密地构成。电解质层4的致密度优选为90%以上、更优选为95%以上、进一步优选为98%以上。在电解质层4为均匀层的情况下，其致密度优选为95%以上、更优选为98%以上。另外，在电解质层4构成为多个层状的情况下，其中的至少一部分优选包含致密度为98%以上的层(致密电解质层)、更优选包含为99%以上的层(致密电解质层)。原因在于：若在电解质层的一部分中包含这样的致密电解质层，则即使在电解质层构成为多个层状的情况下，也可以容易地形成致密且气密性和阻气性高的电解质层。
(反应防止层)
反应防止层5可以以薄层的状态形成于电解质层4上。在为薄层的情况下，可以使其厚度例如为1μm~100μm左右、优选为2μm~50μm左右、更优选为4μm~25μm左右。若为这样的厚度，则可减少昂贵的反应防止层材料的使用量而谋求降低成本，同时可确保充分的性能。作为反应防止层5的材料，只要是可以防止电解质层4的成分与对电极层6的成分之间的反应的材料即可。例如可使用二氧化铈系材料等。通过将反应防止层5导入到电解质层4与对电极层6之间，可以有效地抑制对电极层6的构成材料与电解质层4的构成材料的反应，且可以提高电化学元件E的性能的长期稳定性。关于反应防止层5的形成，若适当使用可以在1100℃以下的处理温度下形成的方法来进行，则抑制金属基板1的损伤，且可以抑制金属基板1与电极层2的元素相互扩散，可以实现性能/耐久性优异的电化学元件E，因此优选。例如，可以适合使用低温烧制法(例如不进行在超过1100℃的高温域的烧制处理而使用在低温域的烧制处理的湿式法)、喷涂法(熔喷法或气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等来进行。特别是，若使用低温烧制法或喷涂法等则可以实现低成本的元件，因此优选。而且，若使用低温烧制法，则原材料的操作变得容易，因此更优选。
(对电极层)
对电极层6可以以薄层的状态形成于电解质层4或反应防止层5上。在为薄层的情况下，可以使其厚度例如为1μm~100μm左右、优选为5μm~50μm。若为这样的厚度，则可减少昂贵的对电极层材料的使用量而谋求降低成本，同时可确保充分的电极性能。作为对电极层6的材料，可以使用例如LSCF、LSM等的复合氧化物、二氧化铈系氧化物和它们的混合物。特别优选对电极层6包含钙钛矿型氧化物，该钙钛矿型氧化物含有选自La、Sr、Sm、Mn、Co和Fe的2种以上元素。使用以上的材料构成的对电极层6，作为阴极发挥功能。
需说明的是，关于对电极层6的形成，若适当使用可以在1100℃以下的处理温度下形成的方法来进行，则抑制金属基板1的损伤，且可以抑制金属基板1与电极层2的元素相互扩散，可以实现性能/耐久性优异的电化学元件E，因此优选。例如，可以适合使用低温烧制法(例如不进行在超过1100℃的高温域的烧制处理而使用在低温域的烧制处理的湿式法)、喷涂法(熔喷法或气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等来进行。特别是，若使用低温烧制法或喷涂法等则可以实现低成本的元件，因此优选。而且，若使用低温烧制法，则原材料的操作变得容易，因此更优选。
(固体氧化物型燃料电池)
通过如上所述地构成电化学元件E，可以将电化学元件E用作固体氧化物型燃料电池的发电单元。例如，通过贯通孔1a从金属基板1的背侧之面向电极层2供给含氢的燃料气体，向成为电极层2的对极的对电极层6供给空气，例如，在600℃以上且850℃以下的温度下使其工作(作動)。若如此进行，则在对电极层6中，空气中所含的氧O2与电子e-反应而生成氧离子O2-。该氧离子O2-通过电解质层4向电极层2移动。在电极层2中，供给的燃料气体中所含的氢H2与氧离子O2-反应，而生成水H2O和电子e-。通过以上的反应，在电极层2与对电极层6之间产生电动势。在这种情况下，电极层2作为SOFC的燃料极(阳极)发挥功能，对电极层6作为空气极(阴极)发挥功能。
(电化学元件的制造方法)
接下来，对本实施方式所涉及的电化学元件E的制造方法进行说明。
(电极层形成步骤)
在电极层形成步骤中，在金属基板1的表侧之面的比设置有贯通孔1a的区域宽的区域，电极层2以薄膜的状态形成。金属基板1的贯通孔可以通过激光加工等进行设置。如上所述，电极层2的形成可以使用低温烧制法(在1100℃以下的低温域进行烧制处理的湿式法)、喷涂法(熔喷法或气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等方法。在使用任一种方法的情况下，为了抑制金属基板1的劣化，均希望在1100℃以下的温度下进行。
在以低温烧制法进行电极层形成步骤的情况下，具体而言按照以下的实例来进行。首先，将电极层2的材料粉末与溶剂(分散介质)混合来制作材料糊料，涂布于金属基板1的表侧之面。然后，将电极层2压缩成型(电极层平滑化工序)，在1100℃以下烧制(电极层烧制工序)。电极层2的压缩成型，可以通过例如CIP(Cold Isostatic Pressing、冷等静压加压)成型、辊压成型、RIP(Rubber Isostatic Pressing，橡胶等静压加压)成型等来进行。另外，电极层2的烧制适合在800℃以上且1100℃以下的温度下来进行。另外，电极层平滑化工序与电极层烧制工序的顺序也可以调换。
需说明的是，在形成具有中间层的电化学元件的情况下，可省略电极层平滑化工序或电极层烧制工序，或者也可以将电极层平滑化工序或电极层烧制工序包含在后述的中间层平滑化工序或中间层烧制工序中。
需说明的是，电极层平滑化工序也可以通过实施研磨成型或整平处理、表面的切削/抛光处理等来进行。
(扩散抑制层形成步骤)
在进行上述的电极层形成步骤中的烧制工序时，于金属基板1的表面形成金属氧化物层1b(扩散抑制层(覆膜层))。需说明的是，若在上述烧制工序中包含使烧制气氛为氧分压低的气氛条件的烧制工序，则元素的相互扩散抑制效果高，可形成电阻值低的优质的金属氧化物层1b(扩散抑制层)，因此优选。电极层形成步骤可包含设为不进行烧制的涂布方法的情况，也可包含另外的扩散抑制层形成步骤。例如，在另外的扩散抑制层形成步骤中，通过在金属基板1上涂布Co之后进行氧化处理，形成金属氧化物层1b(扩散抑制层(覆膜层))。或者，例如在另外的扩散抑制层形成步骤中，通过在金属基板1上所形成的中介层涂布Co之后进行氧化处理，形成金属氧化物层1b(扩散抑制层(覆膜层))。
在任一种情形下，均期望在可抑制金属基板1的损伤的1100℃以下的处理温度下实施。另外，在进行后述的中间层形成步骤中的烧制工序时，可在金属基板1的表面形成金属氧化物层1b(扩散抑制层)。
(中间层形成步骤)
在中间层形成步骤中，以覆盖电极层2的方式，在电极层2上以薄层的状态形成中间层3。如上所述，中间层3的形成可以使用低温烧制法(在1100℃以下的低温域进行烧制处理的湿式法)、喷涂法(熔喷法或气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等方法。在使用任一种方法的情况下，为了抑制金属基板1的劣化，均希望在1100℃以下的温度下进行。
在以低温烧制法进行中间层形成步骤的情况下，具体而言按照以下的实例来进行。首先，将中间层3的材料粉末与溶剂(分散介质)混合来制作材料糊料，涂布于金属基板1的表侧之面。然后，将中间层3压缩成型(中间层平滑化工序)，在1100℃以下进行烧制(中间层烧制工序)。中间层3的压延可以通过例如CIP(Cold Isostatic Pressing、冷等静压加压)成型、辊压成型、RIP(Rubber Isostatic Pressing，橡胶等静压加压)成型等来进行。另外，中间层的烧制适合在800℃以上且1100℃以下的温度下进行。原因在于：若为这样的温度，则抑制金属基板1的损伤/劣化，同时可以形成强度高的中间层3。另外，使中间层3的烧制更优选为在1050℃以下进行、进一步优选为在1000℃以下进行。这是由于：越使中间层3的烧制温度降低，越能抑制金属基板1的损伤/劣化，同时可以形成电化学元件E。另外，中间层平滑化工序与中间层烧制工序的顺序也可以调换。
需说明的是，中间层平滑化工序还可以通过实施研磨成型或整平处理、表面的切削/抛光处理等来进行。
(电解质层形成步骤)
在电解质层形成步骤中，以覆盖电极层2和中间层3的状态，在中间层3上以薄层的状态形成电解质层4。另外，也可以以厚度为10μm以下的薄膜的状态形成。如上所述，电解质层4的形成可以使用低温烧制法(在1100℃以下的低温域进行烧制处理的湿式法)、喷涂法(熔喷法或气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等方法。在使用任一种方法的情况下，为了抑制金属基板1的劣化，均希望在1100℃以下的温度下进行。
为了在1100℃以下的温度域形成致密且气密性和阻气性能高的优质的电解质层4，希望以喷涂法进行电解质层形成步骤。在这种情况下，将电解质层4的材料朝向金属基板1上的中间层3喷射，形成电解质层4。
(反应防止层形成步骤)
在反应防止层形成步骤中，在电解质层4上以薄层的状态形成反应防止层5。如上所述，反应防止层5的形成可以使用低温烧制法、喷涂法(熔喷法或气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等方法。在使用任一种方法的情况下，为了抑制金属基板1的劣化，均希望在1100℃以下的温度下进行。需说明的是，为了使反应防止层5的上侧之面平坦，例如可在反应防止层5形成后实施整平处理或对表面实施切削/抛光处理，或者可在湿式形成后烧制前实施压制加工。
(对电极层形成步骤)
在对电极层形成步骤中，在反应防止层5上以薄层的状态形成对电极层6。如上所述，对电极层6的形成可以使用低温烧制法、喷涂法(熔喷法或气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等方法。在使用任一种方法的情况下，为了抑制金属基板1的劣化，均希望在1100℃以下的温度下进行。
如上操作，可以制造电化学元件E。需说明的是，进行以上所述的电极层形成步骤和中间层形成步骤，可以制造金属支撑型电化学元件用的带电极层基板B。即，本实施方式所涉及的制造方法是具有金属基板1(金属支撑体)、形成于金属基板1上的电极层2和形成于电极层2上的中间层3的金属支撑型电化学元件用的带电极层基板B的制造方法，包括将中间层3的表面平滑化的中间层平滑化工序，且包括将中间层3的烧制在1100℃以下进行的中间层烧制工序。
需说明的是，在电化学元件E中，也可为不具备中间层3和反应防止层5的任一层或者两层的方式。即，也可为将电极层2与电解质层4接触而形成的方式、或者将电解质层4与对电极层6接触而形成的方式。这种情况下，在上述的制造方法中，省略中间层形成步骤、反应防止层形成步骤。需说明的是，也可追加形成其他层的步骤、或者将多个同种的层进行层叠，但在任一种的情况下，均希望在1100℃以下的温度下进行。
＜第3实施方式＞
使用图2、图3，对本实施方式所涉及的电化学元件E、电化学模块M、电化学装置Y和能量系统Z进行说明。
如图2所示，本实施方式所涉及的电化学元件E在金属基板1的背面安装有U字部件7，由金属基板1和U字部件7形成筒状支撑体。U字部件7(隔板部件)中使用上述的合金部件。
然后，以其间夹有集电部件26的方式层叠多个电化学元件E，由此构成电化学模块M。集电部件26与电化学元件E的对电极层6和U字部件7接合，使两者电连接。在集电部件26中使用上述的合金部件。
电化学模块M具有：气体歧管17、集电部件26、终端部件和电流导出部。关于多个层叠的电化学元件E，筒状支撑体的一侧开口端部与气体歧管17连接，接受来自气体歧管17的气体的供给。供给的气体流过筒状支撑体的内部，通过金属基板1的贯通孔1a供给到电极层2。气体歧管17(歧管部件)中使用上述的合金部件。
需说明的是，隔板部件(U字部件7)、歧管部件(气体歧管17)和集电部件26的至少一种可为上述的金属部件。
图3中显示能量系统Z和电化学装置Y的概要。
能量系统Z具有：电化学装置Y和作为再利用从电化学装置Y排出的热的排热利用部的热交换器53。
电化学装置Y具有电化学模块M、脱硫器31和改质器34，且具有对电化学模块M供给含有还原性成分的燃料气体的燃料供给部和从电化学模块M取出电力的逆变器38。
详细而言，电化学装置Y具有：脱硫器31、改质水槽32、气化器33、改质器34、鼓风机35、燃烧部36、逆变器38、控制部39、收纳容器40和电化学模块M。
脱硫器31除去城市燃气等的烃系的原燃料中所含的硫化合物成分(脱硫)。在原燃料中含有硫化合物的情况下，通过具备脱硫器31，可以抑制硫化合物对改质器34或者电化学元件E的影响。气化器33由从改质水槽32供给的改质水生成水蒸气。改质器34使用在气化器33中生成的水蒸气，将在脱硫器31中脱硫了的原燃料进行水蒸气改质，生成含氢的改质气体。
电化学模块M使用从改质器34供给的改质气体和从鼓风机35供给的空气，使之进行电化学反应而发电。燃烧部36使从电化学模块M排出的反应废气与空气混合，使反应废气中的可燃成分燃烧。
电化学模块M具有多个电化学元件E和气体歧管17。多个电化学元件E以彼此电连接的状态并列地配置，电化学元件E的一侧端部(下端部)与气体歧管17固定。电化学元件E使通过气体歧管17而供给的改质气体与从鼓风机35供给的空气进行电化学反应而发电。
逆变器38调节电化学模块M的输出电力，使其与从商用系统(省略图示) 接受的电力为相同电压和相同频率。控制部39控制电化学装置Y和能量系统Z的运转。
气化器33、改质器34、电化学模块M和燃烧部36收纳在收纳容器40内。而且，改质器34使用通过燃烧部36中的反应废气的燃烧产生的燃烧热，来进行原燃料的改质处理。
原燃料由于升压泵41的工作通过原燃料供给路42而供给到脱硫器31。改质水槽32的改质水由于改质水泵43的工作通过改质水供给路44而供给到气化器33。而且，原燃料供给路42在脱硫器31的下流侧的部位，与改质水供给路44合流，在收纳容器40外合流的改质水和原燃料被供给到收纳容器40内所具备的气化器33。
改质水在气化器33中气化而成为水蒸气。包含在气化器33中生成的水蒸气的原燃料，通过含有水蒸气的原燃料供给路45而供给到改质器34。在改质器34中使原燃料进行水蒸气改质，生成以氢气为主要成分的改质气体(具有还原性成分的第1气体)。在改质器34中生成的改质气体，通过改质气体供给路46被供给到电化学模块M的气体歧管17。
被供给到气体歧管17的改质气体相对于多个电化学元件E进行分配，由作为电化学元件E与气体歧管17的连接部的下端供给到电化学元件E。改质气体中的主要的氢(还原性成分)在电化学元件E中用于电化学反应。包含未用于反应的残留的氢气的反应废气，由电化学元件E的上端排出到燃烧部36。
反应废气在燃烧部36燃烧，成为燃烧废气，由燃烧废气排出口50排出到收纳容器40的外部。在燃烧废气排出口50中配置有燃烧催化剂部51(例如，铂系催化剂)，燃烧除去燃烧废气中所含的一氧化碳或氢等的还原性成分。由燃烧废气排出口50排出的燃烧废气通过燃烧废气排出路52送到热交换器53。
热交换器53使在燃烧部36中的燃烧所产生的燃烧废气与供给的冷水进行热交换，生成温水。即，热交换器53作为再利用从电化学装置Y排出的热的排热利用部而工作(動作)。
需说明的是，代替排热利用部，可设置将从电化学模块M(未燃烧)排出的反应废气进行利用的反应废气利用部。反应废气中包含在电化学元件E中未用于反应的残留的氢气。在反应废气利用部中，利用残留的氢气，进行基于燃烧的热利用或基于燃料电池等的发电，而实现能量的有效利用。
＜第4实施方式＞
图4中显示电化学模块M的其他实施方式。就本实施方式所涉及的电化学模块M而言，以其间夹有单元间连接部件71的方式层叠上述的电化学元件E，由此构成电化学模块M。
单元间连接部件71是具有导电性、且不具有气体透过性的板状部件，在表面和背面上形成有彼此正交的沟72。单元间连接部件71可以使用不锈钢等的金属或金属氧化物。在单元间连接部件71(互连器部件)中使用上述的合金部件。
如图4所示，若以其间夹有该单元间连接部件71的方式层叠电化学元件E，则可以通过沟72将气体供给到电化学元件E。详细而言，一侧的沟72成为第1气体流路72a，将气体供给到电化学元件E的表侧、即对电极层6。另一侧的沟72成为第2气体流路72b，从电化学元件E的背侧、即金属基板1的背侧之面通过贯通孔1a向电极层2供给气体。
在使该电化学模块M作为燃料电池工作的情况下，将氧供给到第1气体流路72a、将氢供给到第2气体流路72b。若如此操作，则在电化学元件E中进行作为燃料电池的反应，而产生电动势/电流。产生的电力由所层叠的电化学元件E的两端的单元间连接部件71取出到电化学模块M的外部。
需说明的是，在本实施方式中，在单元间连接部件71的表面和背面上形成有彼此正交的沟72，但在单元间连接部件71的表面和背面上还可以形成彼此平行的沟72。
(其他实施方式)
(1) 在上述的实施方式中，将电化学元件E用于固体氧化物型燃料电池，但电化学元件E也可以用于固体氧化物型电解单元或利用了固体氧化物的氧传感器等。另外，本发明的合金部件也可以利用于需要抑制Cr由部件的挥发的电化学元件以外的各种装置、特别是在高温域工作的各种装置。
(2) 在上述的实施方式中，用于将金属基板1作为支撑体的金属支撑型的固体氧化物型燃料电池，但本申请也可以用于将电极层2或对电极层6作为支撑体的电极支撑型的固体氧化物型燃料电池、或者用于将电解质层4作为支撑体的电解质支撑型的固体氧化物型燃料电池。在这些情况下，可以使电极层2或对电极层6、或者电解质层4为必要的厚度，以得到作为支撑体的功能。
(3) 在上述的实施方式中，作为电极层2的材料，使用例如NiO-GDC、Ni-GDC、NiO-YSZ、Ni-YSZ、CuO-CeO2、Cu-CeO2等复合材料，作为对电极层6的材料，使用例如LSCF、LSM等的复合氧化物。如此构成的电化学元件E，向电极层2供给氢气而作为燃料极(阳极)，向对电极层6供给空气而作为空气极(阴极)，可以用作固体氧化物型燃料电池单元。也可变更该构成，以能够将电极层2作为空气极、将对电极层6作为燃料极的方式，由此构成电化学元件E。即，作为电极层2的材料，使用例如LSCF、LSM等的复合氧化物，作为对电极层6的材料，使用例如NiO-GDC、Ni-GDC、NiO-YSZ、Ni-YSZ、CuO-CeO2、Cu-CeO2等复合材料。如果是如此构成的电化学元件E，则向电极层2供给空气而作为空气极，向对电极层6供给氢气而作为燃料极，可以将电化学元件E用作固体氧化物型燃料电池单元。
需说明的是，上述的实施方式中所公开的构成，只要不产生矛盾，即可与其他实施方式中所公开的构成组合应用。另外，在本说明书中所公开的实施方式仅为示例，且本发明的实施方式不限于此，在不脱离本发明目的范围内可以适当改变。
工业实用性
可作为电化学元件和固体氧化物型燃料电池单元利用。
符号说明
1：金属基板(金属支撑体、合金部件)
1a：贯通孔
2：电极层
3：中间层
4：电解质层
5：反应防止层
6：对电极层
7：U字部件(隔板部件、合金部件)
17：气体歧管(歧管部件、合金部件)
26：集电部件(合金部件)
31：脱硫器
32：改质水槽
33：气化器
34：改质器
35：鼓风机
36：燃烧部
38：逆变器
39：控制部
40：收纳容器
41：升压泵
42：原燃料供给路
43：改质水泵
44：改质水供给路
45：含有水蒸气的原燃料供给路
46：改质气体供给路
50：燃烧废气排出口
51：燃烧催化剂部
52：燃烧废气排出路
53：热交换器
71：单元间连接部件(互连器部件、合金部件)
72：沟
72a ：第1气体流路
72b ：第2气体流路
E：电化学元件
M：电化学模块
Y：电化学装置
Z：能量系统。

Claims (15)

1.合金部件的制造方法，其中，进行下述的工序：涂布处理工序，在Fe-Cr系合金的基材上涂布Co；氧化处理工序，在前述涂布处理工序之后，在露点25℃以上的气氛中进行前述基材的氧化处理。
2.权利要求1所述的合金部件的制造方法，其中，在前述涂布处理工序中，Co的涂布通过镀敷处理来进行。
3.合金部件，其是具有Fe-Cr系合金的基材和形成于前述基材上的覆膜层的合金部件，其中，前述基材的Fe-Cr系合金含有0.10质量%以上且1.0质量%以下的Cu，前述覆膜层具有第1层和第2层，
前述第1层形成于前述基材上，且为与前述基材相比较多地含有Cr、同时较少地含有Co的金属氧化物的层，
前述第2层形成于前述第1层上，且为与前述第1层相比较多地含有Co、同时较少地含有Cr的金属氧化物的层。
4.权利要求3所述的合金部件，其中，在前述基材的内部，在作为该基材与前述第1层的界面的表面的附近形成有含Co区域。
5.权利要求3所述的合金部件，其中，前述第2层含有Mn。
6.权利要求3所述的合金部件，其中，前述基材的Fe-Cr系合金含有0.05质量%以上的Mn。
7.权利要求3所述的合金部件，其中，前述基材的Fe-Cr系合金为含有0.15质量%以上且1.0质量%以下的Ti的Fe-Cr系合金、含有0.15质量%以上且1.0质量%以下的Zr的Fe-Cr系合金、含有Ti和Zr且Ti与Zr的总含量为0.15质量%以上且1.0质量%以下的Fe-Cr系合金的任一种。
8.权利要求3所述的合金部件，其中，前述基材的Fe-Cr系合金含有18质量%以上且25质量%以下的Cr。
9.电化学元件，其中，在权利要求3所述的合金部件上至少设置有电极层、电解质层和对电极层。
10.电化学模块，其中，权利要求9所述的电化学元件以多个集合的状态进行配置。
11.电化学装置，其至少具有权利要求10所述的电化学模块和改质器，且具有对前述电化学模块供给含有还原性成分的燃料气体的燃料供给部。
12.电化学装置，其具有权利要求10所述的电化学模块和从前述电化学模块取出电力的逆变器。
13.电化学装置，其具有隔板部件、歧管部件、互连器部件和集电部件的至少任一种，前述隔板部件、前述歧管部件、前述互连器部件和前述集电部件的至少任一种通过权利要求3所述的合金部件形成。
14.能量系统，其具有权利要求11或12所述的电化学装置和再利用从前述电化学装置排出的热的排热利用部。
15.固体氧化物型燃料电池，其具备权利要求9所述的电化学元件，且在前述电化学元件中产生发电反应。
CN201880022207.5A 2017-03-31 2018-03-30 合金部件的制造方法和合金部件 Active CN110462109B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017073146 2017-03-31
JP2017-073146 2017-03-31
PCT/JP2018/013693 WO2018181926A1 (ja) 2017-03-31 2018-03-30 合金部材の製造方法、合金部材、電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置、エネルギーシステム、および固体酸化物形燃料電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110462109A CN110462109A (zh) 2019-11-15
CN110462109B true CN110462109B (zh) 2022-07-22

Family

ID=63676231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880022207.5A Active CN110462109B (zh) 2017-03-31 2018-03-30 合金部件的制造方法和合金部件

Country Status (8)

Country Link
US (2) US11767586B2 (zh)
EP (1) EP3604625A4 (zh)
JP (1) JP7174491B2 (zh)
KR (1) KR20190132353A (zh)
CN (1) CN110462109B (zh)
CA (1) CA3058585A1 (zh)
TW (1) TWI761482B (zh)
WO (1) WO2018181926A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6752386B1 (ja) * 2019-03-07 2020-09-09 日本碍子株式会社 電気化学セル
JP6752387B1 (ja) * 2019-03-07 2020-09-09 日本碍子株式会社 電気化学セル
JP7263283B2 (ja) * 2020-03-18 2023-04-24 東芝エネルギーシステムズ株式会社 金属部材、および、その製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011192546A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Osaka Gas Co Ltd 燃料電池用インターコネクタの製造方法
CN104619434A (zh) * 2012-09-11 2015-05-13 杰富意钢铁株式会社 无缝钢管的轧制用顶头、该顶头的制造方法以及使用该顶头的无缝钢管的制造方法
CN105209651A (zh) * 2013-05-10 2015-12-30 新日铁住金不锈钢株式会社 绝缘性优异且热膨胀系数小的不锈钢制太阳能电池用基板及其制造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5259480B2 (ja) * 2009-04-10 2013-08-07 東京瓦斯株式会社 固体酸化物形燃料電池用インターコネクタ及びその形成方法
JP5576146B2 (ja) * 2010-03-01 2014-08-20 日新製鋼株式会社 固体酸化物形燃料電池の導電部材
WO2016017692A1 (ja) * 2014-07-29 2016-02-04 新日鐵住金ステンレス株式会社 燃料電池用フェライト系ステンレス鋼材およびその製造方法
JP6304601B2 (ja) * 2015-03-17 2018-04-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池コージェネレーションシステム
JP6463203B2 (ja) * 2015-03-31 2019-01-30 大阪瓦斯株式会社 電気化学素子、それを備えた電気化学モジュール、電気化学装置およびエネルギーシステム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011192546A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Osaka Gas Co Ltd 燃料電池用インターコネクタの製造方法
CN104619434A (zh) * 2012-09-11 2015-05-13 杰富意钢铁株式会社 无缝钢管的轧制用顶头、该顶头的制造方法以及使用该顶头的无缝钢管的制造方法
CN105209651A (zh) * 2013-05-10 2015-12-30 新日铁住金不锈钢株式会社 绝缘性优异且热膨胀系数小的不锈钢制太阳能电池用基板及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Preparation and performances of Co-Mn spinel coating on a ferritic stainless steel interconnect material for solid oxide fuel cell application" ，;H.H.Zhang等;《Journal of Power Sources》;20131211;第252卷;第128页 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20230392249A1 (en) 2023-12-07
US11767586B2 (en) 2023-09-26
WO2018181926A1 (ja) 2018-10-04
KR20190132353A (ko) 2019-11-27
JP7174491B2 (ja) 2022-11-17
TWI761482B (zh) 2022-04-21
CA3058585A1 (en) 2018-10-04
EP3604625A1 (en) 2020-02-05
US20200102635A1 (en) 2020-04-02
EP3604625A4 (en) 2021-01-27
TW201843353A (zh) 2018-12-16
JPWO2018181926A1 (ja) 2020-03-26
CN110462109A (zh) 2019-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110447136B (zh) 电化学元件
US20230392249A1 (en) Manufacturing Method for Alloy Material, Alloy Material, Electrochemical Element, Electrochemical Module, Electrochemical Device, Energy System and Solid Oxide Fuel Cell
CN115349188A (zh) 金属支撑体、电化学元件、电化学模块、电化学装置、能量系统、固体氧化物型燃料電池、固体氧化物型电解池和金属支撑体的制造方法
JP7202061B2 (ja) 電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置、エネルギーシステム、および固体酸化物形燃料電池
CN110402514B (zh) 金属支撑型电化学元件用的带电极层基板、电化学元件和制造方法
JP2021158026A (ja) 電気化学素子の金属支持体、電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置、エネルギーシステム、固体酸化物形燃料電池、および固体酸化物形電解セル
JP2021163764A (ja) 電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置、エネルギーシステム、固体酸化物形燃料電池、固体酸化物形電解セル
JP2020095984A (ja) 電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置、エネルギーシステム、固体酸化物形燃料電池、および電気化学素子製造方法
JP7202060B2 (ja) 電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置、エネルギーシステム、および固体酸化物形燃料電池
CN110462907B (zh) 电化学装置、能量系统和固体氧化物型燃料电池
JP7145844B2 (ja) 電気化学素子、電気化学モジュール、固体酸化物形燃料電池、および製造方法
JP2023148146A (ja) 金属支持型電気化学素子の製造方法、金属支持型電気化学素子、固体酸化物形燃料電池、固体酸化物形電解セル、電気化学モジュール、電気化学装置及びエネルギーシステム
JP2020095983A (ja) 電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置、エネルギーシステム、固体酸化物形燃料電池、および電気化学素子製造方法
CN111902985A (zh) 金属板、电化学元件、电化学模块、电化学装置、能源系统、固体氧化物型燃料电池和金属板的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant