CN112514120A - 制造具有优异的接触电阻的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的方法 - Google Patents

制造具有优异的接触电阻的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的方法 Download PDF

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Abstract

公开了制造具有优异的接触电阻的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的方法。根据本发明的一个实施方案的制造具有优异的接触电阻的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的方法包括：除去形成在不锈钢冷轧薄板上的第一钝化膜的电解步骤，所述板按重量％计包含：C：大于0％至0.02％，N：大于0％至0.02％，Si：大于0％至0.25％，Mn：大于0％至0.2％，P：大于0％至0.04％，S：大于0％至0.02％，Cr：22％至34％，Ti：大于0％至0.5％，Nb：大于0％至0.5％，以及余量Fe和其他不可避免的杂质；以及将不锈钢板浸没在硝酸和氢氟酸的混合溶液中以在不锈钢薄板上形成第二钝化膜的步骤。

Description

制造具有优异的接触电阻的用于聚合物燃料电池隔板的不锈 钢的方法
技术领域
本公开涉及用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢及其制造方法，并且更特别地，涉及具有优异的接触电阻的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢及其制造方法。
背景技术
聚合物电解质膜燃料电池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell，PEMFC)是使用具有氢离子交换特性的聚合物膜作为电解质的燃料电池，并且与其他类型的燃料电池相比具有约80℃的低工作温度和高效率。此外，PEMFC具有快速启动、高输出密度和简单的主体结构。由于这些原因，PEMFC可以用于车辆或家庭。
PEMFC具有这样的单元电池结构，其中气体扩散层和隔板堆叠在由电解质、阳极电极和阴极电极组成的膜电极组合件(Membrane Electrode Assembly，MEA)的两侧上。将若干个单元电池串联连接以形成燃料电池堆。
隔板向燃料电池的电极供应燃料(氢气和重整气)和氧化剂(氧气和空气)。在隔板中，可以形成用于排出作为电化学反应物的水的流动路径。隔板执行机械地支撑MEA和气体扩散层的功能以及电连接至邻近的单元电池的功能。
通常，已经用石墨材料来制造隔板。然而，近来，考虑到制造成本、重量等，广泛地使用不锈钢来制造隔板。待用于制造隔板的不锈钢在作为燃料电池的工作环境的强酸性环境中应具有优异的耐腐蚀性，并且考虑到重量减轻、小型化和生产率应使用具有优异的耐腐蚀性和导电性的不锈钢。
然而，常规不锈钢由于形成在表面上的钝化膜而表现出高电阻，这可以导致燃料电池性能的电阻损耗，为了克服该问题，已经提出了涂覆诸如金(Au)、碳、或氮化物的导电材料的方法。然而，这些方法的问题在于，由于用于涂覆贵金属或涂覆材料的额外过程而使制造成本和制造时间增加，从而降低了生产率。
为了解决这些问题，正在进行研究以通过表面改性来降低接触电阻。
专利文献1提出了通过控制表面改性过程而具有低界面接触电阻和高腐蚀电位的用于隔板的不锈钢。专利文献2提出了通过将包含17％至23％Cr的不锈钢浸没在[HF]≥[HNO3]的溶液中生产具有改善的耐腐蚀性和接触电阻的不锈钢的方法。
然而，这些方法具有基本上伴有[HF]的浸没过程，并且由于环境限制而难以制造，并且不是环境友好的。此外，存在由于过量地包含[HF]，损害不锈钢的钝化膜和过钝化区域中的钝化膜的稳定性而使燃料电池的使用寿命劣化的问题。
(专利文献0001)韩国专利公开第10-2014-0081161号
(专利文献0002)韩国专利公开第10-2013-0099148号
发明内容
技术问题
本公开旨在提供制造用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的方法，所述方法能够通过除去形成在不锈钢的表面上的非导电膜并形成新的导电膜而改善耐腐蚀性，并且能够在没有另外的表面处理例如单独的涂覆的情况下确保优异的接触电阻。
技术方案
根据本公开的一个方面，制造具有优异的接触电阻的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的方法包括：进行电解以除去形成在不锈钢冷轧薄板上的第一钝化膜，所述不锈钢冷轧薄板按全部组成的重量百分比(％)计包含：C：大于0％至0.1％，N：大于0％至0.02％，Si：大于0％至0.25％，Mn：大于0％至0.2％，P：大于0％至0.04％，S：大于0％至0.02％，Cr：22％至34％，Ti：大于0％至0.5％，Nb：大于0％至0.5％，剩余部分中的铁(Fe)和其他不可避免的杂质；以及浸没在硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中以在不锈钢冷轧薄板上形成第二钝化膜，并且电解中施加的电流密度以及浸没在硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中的氢氟酸与硝酸的浓度比满足下式(1)。
Ic>-2.23([氢氟酸]/[硝酸])+3.79----(1)
在此，Ic为阴极施加的电流密度(A/dm2)，以及[氢氟酸]/[硝酸]意指氢氟酸与硝酸的重量比。
不锈钢冷轧薄板可以包含Cr：大于23％至34％。
不锈钢冷轧薄板还可以包含选自以下的任一者或更多者：Cu：大于0％至0.6％，V：大于0％至0.6％和Mo：0.05％至2.5％。
电解可以在40℃至80℃下的5％至30％硝酸或硫酸溶液中进行。
电解中阴极施加的电流密度(Ic)可以为2A/dm2或更大。
硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中的硝酸与氢氟酸的重量比([氢氟酸]/[硝酸])可以为0.6或更小。
硝酸和氢氟酸的混合酸溶液可以包含小于或等于10％的氢氟酸和小于或等于20％的硝酸。
浸没可以在40℃至60℃的硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中进行。
第二钝化膜的接触电阻可以为20mΩcm2或更小。
有益效果
根据本公开的一个实施方案，除去形成在不锈钢表面上的非导电膜并形成新的导电膜从而改善耐腐蚀性并且同时在没有另外的表面处理例如单独的涂覆的情况下确保表面接触电阻，从而降低制造成本并改善生产率。
此外，所述方法通过使制造过程期间的氢氟酸最少化从而是环境友好的方法，并且通过使氢氟酸最少化，所述方法防止不锈钢的钝化膜和过钝化区域中的钝化膜的稳定性受到损害，从而改善燃料电池的耐久性。
附图说明
图1是示出根据本公开的一个实施方案的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的根据电解过程中阴极施加的电流密度和氢氟酸与硝酸的重量比的接触电阻值的图。
具体实施方式
根据本公开的一个方面，制造具有优异的接触电阻的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的方法包括：进行电解以除去形成在不锈钢冷轧薄板上的第一钝化膜，所述不锈钢冷轧薄板按全部组成的重量百分比(％)计包含：C：大于0％至0.1％，N：大于0％至0.02％，Si：大于0％至0.25％，Mn：大于0％至0.2％，P：大于0％至0.04％，S：大于0％至0.02％，Cr：22％至34％，Ti：大于0％至0.5％，Nb：大于0％至0.5％，剩余部分中的铁(Fe)和其他不可避免的杂质；以及浸没在硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中以在不锈钢冷轧薄板上形成第二钝化膜，并且电解中施加的电流密度以及浸没在硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中的氢氟酸与硝酸的浓度比满足下式(1)。
Ic>-2.23([氢氟酸]/[硝酸])+3.79----(1)
在此，Ic为阴极施加的电流密度(A/dm2)，以及[氢氟酸]/[硝酸]意指氢氟酸与硝酸的重量比。
实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本公开的实施方案。提供以下实施方案以向本领域普通技术人员传递本公开的技术构思。然而，本公开不限于这些实施方案，并且可以以另外的形式体现。在附图中，为了阐明本公开，可能未示出与说明书不相关的部分，并且此外，为了容易理解，部件的尺寸或多或少地被放大示出。
根据本公开的一个实施方案的制造具有优异的接触电阻的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的方法包括：进行电解以除去形成在不锈钢冷轧薄板上的第一钝化膜；以及浸没在硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中以在不锈钢冷轧薄板上形成第二钝化膜。
不锈钢冷轧薄板按全部组成的重量百分比(％)计包含：C：大于0％至0.02％，N：大于0％至0.02％，Si：大于0％至0.25％，Mn：大于0％至0.2％，P：大于0％至0.04％，S：大于0％至0.02％，Cr：22％至34％，Ti：大于0％至0.5％，Nb：大于0％至0.5％，剩余部分中的铁(Fe)和其他不可避免的杂质。
在下文中，将描述限制根据本公开的一个实施方案中的组分含量的数值的原因。在下文中，除非另有说明，否则单位为重量％(重量％)。
C：大于0％至0.1％，N：大于0％至0.02％
碳(C)和氮(N)可以形成不锈钢的Cr碳氮化物。结果，缺少铬(Cr)的层的耐腐蚀性可能降低。因此，当碳(C)含量和氮(N)含量较低时，这将是更优选的。因此，在本公开中，可以将碳(C)含量限制为0.1重量％或更小(不包括0％)，以及可以优选地将氮(N)含量限制为0.02重量％或更小(不包括0％)。
Si：大于0％至0.25％
虽然硅(Si)是对脱酸有效的元素，但是硅(Si)抑制韧性和成形性，并且退火期间产生的SiO2氧化物降低产品的导电性和亲水性。因此，在本公开中，可以优选地将硅(Si)含量限制为0.25重量％或更小。
Mn：大于0％至0.2％
虽然锰(Mn)是对脱酸有效的元素，但是作为夹杂物的MnS可以降低耐腐蚀性。因此，在本公开中，可以优选地将锰(Mn)含量限制为0.2重量％或更小。
P：大于0％至0.04％
由于磷(P)降低韧性和耐腐蚀性，因此在本公开中，可以优选地将磷(P)含量限制为0.04重量％或更小。
S：大于0％至0.02％
硫(S)可以形成MnS，并且MnS可以成为腐蚀的起点，从而降低耐腐蚀性。因此，在本公开中，可以优选地将硫(S)含量限制为0.02重量％或更小。
Cr：22％至34％
铬(Cr)是有效地形成Cr氢氧化物(其在亲水性方面起作用)的元素，并且通过防止铁(Fe)在燃料电池工作的酸性气氛中洗脱而提高耐腐蚀性。然而，当过量添加时，韧性降低，并因此在本公开中考虑到这点，优选将铬(Cr)的组成比限制为20％至34％。更优选地，Cr可以以大于23％至34％的量包含在内。
Ti：大于0％至0.5％，Nb：大于0％至0.5％
虽然钛(Ti)和铌(Nb)是在钢中由碳(C)和氮(N)有效地形成碳氮化物的元素，但是钛(Ti)和铌(Nb)可以降低韧性。因此，在本公开中，可以优选地将钛(Ti)含量和铌(Nb)含量限制为0.5重量％或更小。
根据本公开的一个实施方案的不锈钢还可以包含选自以下的至少一者：大于0％至0.6％的Cu、大于0％至0.6％的V和0.05％至2.5％的Mo。
Cu：大于0％至0.6％
铜(Cu)是其成形性可能由于固溶硬化而劣化的元素，镍(Ni)是当其以少量添加时其洗脱和成形性可能劣化的元素。因此，铜(Cu)和镍(Ni)在本公开中被认为是杂质。
V：大于0％至0.6％
钒(V)可以有效地降低铁(Fe)在燃料电池工作的环境中的洗脱(elution)。然而，如果过量添加钒(V)，则钒(V)可以降低韧性。因此，在本公开中，可以优选地将钒(V)含量限制为0重量％至0.6重量％。
Mo：0.05％至2.5％
钼(Mo)可以作为用于提高不锈钢的耐腐蚀性的元素而添加。然而，如果过量添加钼(Mo)，则韧性或亲水性可能或多或少地降低。因此，在本公开中，可以优选地将钼(Mo)含量限制为0.05重量％至2.5重量％。
根据本公开的一个实施方案的制造具有优异的接触电阻的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的方法包括除去形成在不锈钢冷轧薄板上的第一钝化膜的电化学电解步骤，以及浸没在硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中以在不锈钢薄板上形成第二钝化膜的步骤。
即，当其上形成有第一钝化膜的不锈钢冷轧薄板经历电解步骤时，第一钝化膜被除去。在第一钝化膜被除去之后，将邻近不锈钢冷轧薄板的表面的Fe选择性地洗脱以增加表面上Cr的比率。因此，在不锈钢冷轧薄板的表面上富集Cr从而形成铬饱和层。
例如，电解步骤可以在40℃至80℃下的硝酸或硫酸溶液中进行。
当硝酸或硫酸溶液的温度低于40℃时，钝化膜去除效率降低并且增加表面上的Cr比率的效果降低，并且考虑到安全性优选地将上限温度限制为80℃。
例如，电解步骤可以在5％或30％硝酸或硫酸溶液中进行。例如，硝酸或硫酸溶液的浓度可以为50g/l至300g/l。
当硝酸或硫酸溶液的浓度小于5％时，不锈钢冷轧薄板表面上的第一钝化膜的去除不充分，并且冷轧薄板表面上的Fe的选择性洗脱量小，使得表面Cr比率的增加可能不足。此外，即使硝酸或硫酸溶液的浓度大于30％，除去第一钝化膜的效果也饱和，并且因由于在第一钝化膜被除去之后暴露的不锈钢基材的过度腐蚀而难以获得增加表面Cr比率的效果，因此优选将硝酸或硫酸溶液的浓度控制为30％或更小。
电解步骤是在硝酸或硫酸溶液中进行电解处理。例如，电解步骤可以通过单独阴极电极的电解处理或者阳极电极和阴极电极的交叉电解处理来进行。
例如，在电解步骤中，阴极施加的电流密度Ic可以为2A/dm2或更大。
当阴极施加的电流密度Ic值小于2A/dm2时，在电解过程中，可能无法完全除去非导电第一钝化膜。剩余的第一钝化膜妨碍在随后的硝酸和氢氟酸浸没过程中必不可少的电化学反应，从而阻碍第二钝化膜的形成。此外，局部保留在表面上的第一钝化膜在随后的硝酸和氢氟酸浸没过程中充当阴极，从而产生与第一钝化膜已被除去的基材部分的电位差。这具有在基材上引起局部过度腐蚀的问题。
当阴极施加的电流密度Ic值增加时，经受硝酸和氢氟酸浸没的不锈钢表面的接触电阻也趋于增加。然而，当阴极施加的电流密度Ic值超过15A/dm2时，接触电阻的值小于10mΩcm2。即使增加阴极施加的电流密度Ic值，降低接触电阻的效果也饱和了，因此效果的提高不显著。因此，当在完全除去不锈钢表面上的第一钝化膜并使基材暴露时增加电流密度时，存在基材洗脱的可能性，使得难以获得增加表面Cr比率的效果。因此，优选将阴极施加的电流密度Ic值限制为15A/dm2或更小。
在电解步骤之后，在硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中进行浸没步骤以在不锈钢薄板上形成第二钝化膜。第二钝化膜通过将其上第一钝化膜被除去并形成铬饱和层的不锈钢基材浸没在硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中来形成。
在浸没在混合酸溶液中的初始阶段时，发生不锈钢基材表面上的Fe的选择性洗脱和剩余的不溶性Si氧化物的溶解，从而导致表面Cr比率的增加。当在浸没之后形成作为由富集的Cr引起的新膜的第二钝化膜时，不锈钢薄板的表面电位增加。
例如，在硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中的浸没步骤可以在40℃至60℃的硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中进行。
当混合酸溶液的温度低于40℃或高于60℃时，形成新钝化膜的效果降低，因此优选如上所述限制混合酸溶液的温度范围。
例如，在硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中的浸没步骤可以在包含10％或更少的氢氟酸和20％或更少的硝酸的混合酸溶液中进行。例如，硝酸和氢氟酸的混合酸溶液可以包含100g/l或更少的氢氟酸和200g/l或更少的硝酸。
当混合酸中的硝酸的浓度高时，增加表面上的Cr比率的效果饱和，并且降低接触电阻的效果由于不锈钢基材的严重腐蚀而降低。因此，混合酸溶液中的硝酸优选为20％或更少，即，将硝酸的浓度被限制为200g/l。然而，如果硝酸的浓度太低，则降低接触电阻的效果由于表面Cr比率增加或形成新钝化膜的效率低而降低。因此，优选在混合酸溶液中添加5％或更多的硝酸，即50g/l或更多。
在硝酸和氢氟酸浸没步骤中，在之前的电解步骤中未被充分除去的不溶性氧化物可以由通过氢氟酸的直接溶解或不锈钢基材的洗脱而被除去。此外，氢氟酸通过经由与洗脱的金属离子的反应有助于除去金属离子来提高硝酸的效果。因此，当不存在不溶性氧化物时或者当硝酸的效果可以充分表现时，在硝酸和氢氟酸浸没步骤中将氢氟酸的浓度设定为0。
在氢氟酸的情况下，由于难以对制造过程之后剩余的溶液进行处理，因此可以通过使其最小化来实现环境友好的过程。此外，如果氢氟酸的浓度太高，则不锈钢基材的腐蚀严重，并且第二钝化膜被过度腐蚀，从而损害钝化膜的稳定性。此外，这引起钝化膜在燃料电池的工作环境中的破坏并加速基材中的Fe元素的洗脱，从而引起表面生锈。因此，优选的是，混合酸溶液中的氢氟酸的浓度为10％或更小，即氢氟酸的浓度的上限为100g/l。
图1为示出根据本公开的一个实施方案的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的根据电解过程中阴极施加的电流密度和氢氟酸与硝酸的重量比的接触电阻值的图。
参照图1，按照根据本公开的一个实施方案的制造具有优异的接触电阻的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的方法，电解步骤中施加的电流密度以及硝酸和氢氟酸浸没步骤中氢氟酸与硝酸的浓度比满足下式(1)。
Ic>-2.23([氢氟酸]/[硝酸])+3.79----(1)
在此，Ic为阴极施加的电流密度(A/dm2)，以及[氢氟酸]/[硝酸]意指氢氟酸与硝酸的重量比。
如果不满足关于电流密度和硝酸与氢氟酸的浓度比的上式(1)，则在电解过程中，可能无法完全除去非导电第一钝化膜。剩余的第一钝化膜妨碍在随后的硝酸和氢氟酸浸没过程中必不可少的电化学反应，从而阻碍第二钝化膜的形成。此外，局部保留在表面上的第一钝化膜在随后的硝酸和氢氟酸浸没过程中充当阴极，从而产生与第一钝化膜已被除去的基材部分的电位差。这具有在基材上引起局部过度腐蚀的问题。
例如，硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中的硝酸与氢氟酸的重量比([氢氟酸]/[硝酸])可以为0.6或更小。
在形成第二钝化膜的酸浸没过程中，应将[氢氟酸]/[硝酸]的重量比限制为0.6或更小，但是当[氢氟酸]/[硝酸]的重量比超过0.6时，氢氟酸的浓度相对太大，不锈钢基材的腐蚀严重，并且对重新形成的第二钝化膜的过度腐蚀损害钝化膜的稳定性，这进而引起钝化膜在燃料电池工作环境中的破坏并加速基材中的Fe元素的洗脱，从而引起表面生锈。此外，发现该表面生锈可能是燃料电池膜电极组合件(MEA)劣化的主要原因。
此后，可以用水洗涤不锈钢薄板并用300℃或更低温度下的热空气进行干燥。
因此，根据本公开的一个实施方案的具有优异的接触电阻的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的第二钝化膜在100N/cm2的接触压力下的界面接触电阻为20mΩcm2或更小，从而可以实现比燃料电池隔板的商业化目标低的值。
即，根据本公开的一个实施方案的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢可以包括具有优异的接触电阻的钝化膜。
将通过以下实施例更详细地描述本公开。
发明钢
根据本公开的实施方案的发明钢1至6以及比较钢1和2各自包含下表1的组成，通过50kg铸锭生产根据本公开的不锈钢材料。将锭在1200℃下加热3小时，然后热轧成4mm的厚度。将经热轧的材料冷轧成2.5mm的最终冷轧厚度，然后在100％氢气气氛中在960℃下退火5分钟。
将最终的退火材料分别切割成8个在宽度和长度上10cm*10cm的片，然后通过机械加工，进行阳极和阴极流动路径加工，使得形成有效电极面积为5cm*5cm的气体流动路径。使每个试样经受乳剂喷丸清理直至相同的表面粗糙度(Ra<0.1μm)。
[表1]
Figure BDA0002906953010000101
对于如上所述形成的尺寸为10cm*10cm的具有气体流动路径的经加工的材料，经由根据下表2的条件的各电化学电解过程以及硝酸和氢氟酸浸没测量初始接触电阻。
对于初始接触电阻评估，准备镀金铜板并将气体扩散层(来自SGL的10BA)放置在加工有流动路径的区域(5*5cm2)以及镀金铜板(10*10cm2)与隔板之间。并且通过DC 4探针法在两侧上测量隔板之间的气体扩散层的总电阻，所述DC 4探针法通过使各电流端子和电压端子分别与镀金铜板和隔板接触来测量，并获得该值的1/2，并将该值乘以总面积以作为隔板和气体扩散层的接触电阻值，并且总计测量四次以获得平均值。
通过以下进行燃料电池耐久性测试：对于每个制造的隔板，使用Gore的MEA配置单元电池，并在0.6V下进行静电位耐久性测试300小时。在观察耐久性测试之后隔板的表面状态时，当在表面上存在生锈变色时，将其用O标记，而当其未生锈时，将其用X标记。
表2示出了根据上述电流密度和[氢氟酸]/[硝酸]重量％比率的接触电阻和燃料电池耐久性测试之后的表面生锈评估的结果。
发明例为接触电阻小于20mΩcm2并且在燃料电池耐久性测试之后未发现表面生锈，并且示出其他作为比较例。
[表2]
Figure BDA0002906953010000111
Figure BDA0002906953010000121
参照表1和表2，在比较钢1和2(其为包含小于22％Cr含量的钢)中，参照比较例2、3、8、14、16、20，不管施加的电流密度和[氢氟酸]/[硝酸]的重量比如何，发现在燃料电池的耐久性测试之后发生表面生锈。
这样的表面生锈由以下引起：表面上的钝化膜在燃料电池工作条件下不能承受燃料电池强酸工作环境(约pH＝3)并且重复膜的破坏和再钝化过程时洗脱的Fe氧化物的形成。因此，本发明人发现最小的Cr含量应包括22％或更大以在燃料电池工作环境中具有钝化膜稳定性。
此外，参照图1和表2，可以看出在具有22％或更大的Cr含量的钢(发明钢1至发明钢6)中，必须满足下式(1)以确保20mΩcm2或更小的接触电阻。
Ic>-2.23([氢氟酸]/[硝酸])+3.79----(1)
在此，Ic为阴极施加的电流密度(A/dm2)，以及[氢氟酸]/[硝酸]意指氢氟酸与硝酸的重量比。
在本公开的一个实施方案中，发现在除去第一钝化膜的电化学电解过程中Ic必须满足式(1)。如果Ic不满足式(1)，则可能无法完全除去第一钝化膜，并且第一钝化膜的剩余部分妨碍在硝酸和氢氟酸浸没过程中必不可少的电化学反应。因此，可以阻碍第二钝化膜的形成，所述第二钝化膜对于确保具有优异的接触电阻和在燃料电池环境中的燃料电池耐久性的不锈钢是必不可少的。此外，在用于形成第二钝化膜的硝酸和氢氟酸浸没过程中，局部保留在表面上的第一钝化膜充当阴极以产生与第一钝化膜已被除去的基材的电位差，使得可能在基材上局部发生过度腐蚀。因此，发现优选的是在电化学电解过程中Ic满足上式(1)。
此外，在本公开的一个实施方案中，在形成第二钝化膜的硝酸和氢氟酸浸没过程中，应将[氢氟酸]/[硝酸]的重量比限制为0.6或更小。当[氢氟酸]/[硝酸]的重量比超过0.6时，氢氟酸过度腐蚀基材的钝化膜，损害钝化膜的稳定性，从而引起钝化膜在燃料电池的工作环境中的破坏，加速基材中的Fe元素的洗脱，从而引起生锈，并且使燃料电池膜电极组合件(MEA)劣化。因此，发现优选将浸没期间[氢氟酸]/[硝酸]的重量比保持在0.6或更小。
即，按照根据本公开的一个实施方案的不锈钢，即使不对用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的表面进行单独的表面处理例如涂覆，也可以确保表面接触电阻。此外，通过使制造过程期间的氢氟酸最少化而是环境友好的方法。通过使氢氟酸最少化，可以通过防止不锈钢的钝化膜和过钝化区域中的钝化膜的稳定性受到损害来改善燃料电池的耐久性。
如上所述，虽然已描述了本公开的示例性实施方案，但是本公开不限于此，并且相关技术领域的普通技术人员不应脱离所附权利要求的构思和范围。应理解的是可以进行各种改变和修改。
工业可用性
根据本发明的制造用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的方法即使在低浓度的氢氟酸下也可以确保优异的接触电阻，因此所述方法是环境友好的并且可以提高生产率。

Claims (9)

1.一种制造具有优异的接触电阻的用于聚合物燃料电池隔板的不锈钢的方法，所述方法包括：
进行电解以除去形成在不锈钢冷轧薄板上的第一钝化膜，所述不锈钢冷轧薄板按全部组成的重量百分比(％)计包含：C：大于0％至0.1％，N：大于0％至0.02％，Si：大于0％至0.25％，Mn：大于0％至0.2％，P：大于0％至0.04％，S：大于0％至0.02％，Cr：22％至34％，Ti：大于0％至0.5％，Nb：大于0％至0.5％，剩余部分中的铁(Fe)和其他不可避免的杂质；以及
浸没在硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中以在所述不锈钢冷轧薄板上形成第二钝化膜，以及其中
所述电解中施加的电流密度以及浸没在硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中的氢氟酸与硝酸的浓度比满足下式(1)：
Ic>-2.23([氢氟酸]/[硝酸])+3.79----(1)
在此，Ic为阴极施加的电流密度(A/dm2)，以及[氢氟酸]/[硝酸]意指氢氟酸与硝酸的重量比。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述不锈钢冷轧薄板包含Cr：大于23％至34％。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述不锈钢冷轧薄板还包含选自以下的任一者或更多者：Cu：大于0％至0.6％，V：大于0％至0.6％和Mo：0.05％至2.5％。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述电解在40℃至80℃下的5％至30％硝酸或硫酸溶液中进行。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述电解中所述阴极施加的电流密度(Ic)为2A/dm2或更大。
6.根据权利要求1所述的方法，其中硝酸和氢氟酸的所述混合酸溶液中的硝酸与氢氟酸的重量比([氢氟酸]/[硝酸])为0.6或更小。
7.根据权利要求6所述的方法，其中硝酸和氢氟酸的所述混合酸溶液包含小于或等于10％的氢氟酸和小于或等于20％的硝酸。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述浸没在40℃至60℃的硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中进行。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二钝化膜的接触电阻为20mΩcm2或更小。
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