CN112602218A - 合金部件、电池堆以及电池堆装置 - Google Patents

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Abstract

分流器(200)的顶板(201)具备：基材(210)、多个埋设部(213)、以及涂膜(211)。基材(210)由含有铬的合金材料构成，且在表面(210a)具有多个凹部(210b)。各埋设部(213)由陶瓷材料构成，且配置于各凹部(210b)内。涂膜(211)覆盖表面(210a)，且与各埋设部(213)连接。基材(210)的厚度方向上的截面处的多个埋设部(212)构成为：将与厚度方向垂直的面方向上的各埋设部(213)中的埋设于各凹部(210b)的部分的中点连结得到的线段的实际长度(L1)的平均值比将线段的起点与终点连结的直线长度(L2)的平均值长。实际长度(L1)的平均值为直线长度(L2)的平均值的1.10倍以上。

Description

合金部件、电池堆以及电池堆装置
技术领域
本发明涉及合金部件、电池堆以及电池堆装置。
背景技术
以往，已知如下电池堆装置，该电池堆装置具备：电池堆，该电池堆是作为电化学单电池之一的多个燃料电池单电池通过集电部件进行电连接而得到的；以及分流器，该分流器对各燃料电池单电池进行支撑(参照专利文献1及2)。集电部件及分流器使用合金部件。
对于专利文献1的分流器，设置有覆盖基材表面的涂膜，以便抑制Cr(铬)从由不锈钢构成的基材中挥发出来。
对于专利文献2的集电部件，设置有覆盖基材表面的涂膜，以便抑制Cr从由Fe－Cr系合金、Ni－Cr系合金等构成的基材中挥发出来。
另外，专利文献2中，通过涂膜中的与基材接触的氧化铬膜的一部分进入基材表面的凹部，能够抑制涂膜自基材剥离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－035418号公报
专利文献2：国际公开第2013/172451号
发明内容
然而，对于专利文献2的集电部件，在电池堆装置运转中，有时涂膜自基材剥离。
本发明的目的在于，提供可抑制涂膜剥离的合金部件、电池堆以及电池堆装置。
本发明所涉及的合金部件具备：基材，该基材由含有铬的合金材料构成，且在表面具有多个凹部；多个埋设部，该多个埋设部分别由陶瓷材料构成，且分别配置于多个凹部内；以及涂膜，该涂膜覆盖基材的表面的至少一部分，且与多个埋设部连接。基材的厚度方向上的截面处的多个埋设部构成为：将与厚度方向垂直的面方向上的各埋设部中的埋设于各凹部的部分的中点连结得到的线段的实际长度的平均值比将该线段的起点与终点连结的直线长度的平均值长。实际长度的平均值为直线长度的平均值的1.10倍以上。
发明效果
根据本发明，能够提供可抑制涂膜剥离的合金部件、电池堆以及电池堆装置。
附图说明
图1是电池堆装置的立体图。
图2是分流器的立体图。
图3是电池堆装置的截面图。
图4是燃料电池单电池的立体图。
图5是图4的Q－Q截面图。
图6是图2的P－P截面图。
图7是图6的区域A的放大图。
图8是分流器的制造方法的说明图。
图9是分流器的制造方法的说明图。
图10是分流器的制造方法的说明图。
图11是分流器的制造方法的说明图。
图12是分流器的制造方法的说明图。
图13是表示变形例6所涉及的涂膜的构成的截面图。
图14是表示变形例7所涉及的涂膜的构成的截面图。
具体实施方式
参照附图，对本实施方式所涉及的电池堆装置的实施方式进行说明。
[电池堆装置100]
图1是电池堆装置100的立体图。电池堆装置100具备：分流器200、以及电池堆250。
[分流器200]
图2是分流器200的立体图。分流器200为“合金部件”的一例。
分流器200构成为：将燃料气体(例如、氢等)向各燃料电池单电池300进行分配。分流器200为中空状，具有内部空间。经由导入管204而向分流器200的内部空间供给燃料气体。
分流器200具有：顶板201以及容器202。顶板201被形成为平板状。容器202被形成为杯状。顶板201配置成：将容器202的上方开口封堵。
顶板201通过接合材料103(图2中未图示、参照图6)而与容器202接合。作为接合材料103，例如可以举出：结晶化玻璃、非晶质玻璃、钎焊材料、以及陶瓷等。本实施方式中，结晶化玻璃是：“结晶相所占的体积”相对于整个体积的比例(结晶化度)为60％以上、且“非晶质相及杂质所占的体积”相对于整个体积的比例低于40％的玻璃。作为该结晶化玻璃，例如可以举出：SiO2－B2O3系、SiO2－CaO系、或SiO2－MgO系。
在顶板201形成有多个插入孔203。各插入孔203在燃料电池单电池300的排列方向(z轴方向)上并排。各插入孔203彼此空开间隔地配置。各插入孔203连通于分流器200的内部空间和外部。
下文中，对分流器200的详细构成进行说明。
[电池堆250]
图3是电池堆装置100的截面图。电池堆250具有：多个燃料电池单电池300、以及多个集电部件301。
各燃料电池单电池300自分流器200开始进行延伸。详细而言，各燃料电池单电池300自分流器200的顶板201开始向上方(沿着x轴方向)延伸。即，各燃料电池单电池300的长度方向(x轴方向)向上方延伸。各燃料电池单电池300的长度方向(x轴方向)的长度为100～300mm左右，但并不限于此。
各燃料电池单电池300的基端部插入于分流器200的插入孔203。各燃料电池单电池300通过接合材料101而固定于插入孔203。燃料电池单电池300以插入于插入孔203的状态通过接合材料101而固定于分流器200。接合材料101被填充在燃料电池单电池300与插入孔203的间隙。作为接合材料101，例如可以举出：结晶化玻璃、非晶质玻璃、钎焊材料、以及陶瓷等。
各燃料电池单电池300被形成为在长度方向(x轴方向)及宽度方向(y轴方向)上扩展的板状。各燃料电池单电池300沿着排列方向(z轴方向)空开间隔地排列。相邻的2个燃料电池单电池300的间隔没有特别限制，可以为1～5mm左右。
各燃料电池单电池300在内部具有气体流路11。在电池堆装置100运转中，从分流器200向各气体流路11供给燃料气体(氢等)，并且，向各燃料电池单电池300的外周供给氧化剂气体(空气等)。
相邻的2个燃料电池单电池300通过集电部件301而电连接。集电部件301借助接合材料102而与相邻的2个燃料电池单电池300各自的基端侧接合。接合材料102为例如选自(Mn，Co)3O4、(La，Sr)MnO3、以及(La，Sr)(Co，Fe)O3等中的至少1种。
[燃料电池单电池300]
图4是燃料电池单电池300的立体图。图5是图4的Q－Q截面图。
燃料电池单电池300具有：支撑基板10、以及多个发电元件部20。
(支撑基板10)
支撑基板10在内部具有沿着支撑基板10的长度方向(x轴方向)延伸的多个气体流路11。各气体流路11从支撑基板10的基端侧朝向前端侧延伸。各气体流路11彼此实质上平行地延伸。
如图5所示，支撑基板10具有多个第一凹部12。本实施方式中，各第一凹部12形成于支撑基板10的两个主面，不过，也可以仅形成于一个主面。各第一凹部12在支撑基板10的长度方向上彼此空开间隔地配置。
支撑基板10由不具有电子传导性的多孔质材料构成。支撑基板10可以由例如CSZ(氧化钙稳定氧化锆)构成。或者，支撑基板10可以由NiO(氧化镍)和YSZ(8YSZ)(三氧化二钇稳定氧化锆)构成，也可以由NiO(氧化镍)和Y2O3(三氧化二钇)构成，还可以由MgO(氧化镁)和MgAl2O4(镁铝尖晶石)构成。支撑基板10的气孔率例如为20～60％左右。
(发电元件部20)
各发电元件部20支撑于支撑基板10。本实施方式中，各发电元件部20形成于支撑基板10的两个主面，不过，也可以仅形成于一个主面。各发电元件部20在支撑基板10的长度方向上彼此空开间隔地配置。即，本实施方式所涉及的燃料电池单电池300为所谓的横条纹型的燃料电池单电池。在长度方向上相邻的发电元件部20通过互连器31而彼此电连接。
发电元件部20具有：燃料极4、电解质5、空气极6以及防止反应膜7。
燃料极4是由具有电子传导性的多孔质材料构成的烧成体。燃料极4具有：燃料极集电部41以及燃料极活性部42。
燃料极集电部41配置在第一凹部12内。详细而言，燃料极集电部41填充在第一凹部12内，具有与第一凹部12同样的外形。燃料极集电部41具有：第二凹部411以及第三凹部412。燃料极活性部42配置在第二凹部411内。另外，互连器31配置在第三凹部412内。
燃料极集电部41具有电子传导性。优选为，燃料极集电部41具有比燃料极活性部42高的电子传导性。燃料极集电部41可以具有氧离子传导性，也可以不具有氧离子传导性。
燃料极集电部41可以由例如NiO(氧化镍)和YSZ(8YSZ)(三氧化二钇稳定氧化锆)构成。或者，燃料极集电部41可以由NiO(氧化镍)和Y2O3(三氧化二钇)构成，也可以由NiO(氧化镍)和CSZ(氧化钙稳定氧化锆)构成。燃料极集电部41的厚度、以及第一凹部12的深度为50～500μm左右。
燃料极活性部42具有氧离子传导性，并且，具有电子传导性。燃料极活性部42的具有氧离子传导性的物质的含有率大于燃料极集电部41的具有氧离子传导性的物质的含有率。详细而言，燃料极活性部42中的具有氧离子传导性的物质相对于除了气孔部分以外的整个体积的体积比例大于燃料极集电部41中的具有氧离子传导性的物质相对于除了气孔部分以外的整个体积的体积比例。
燃料极活性部42可以由例如NiO(氧化镍)和YSZ(8YSZ)(三氧化二钇稳定氧化锆)构成。或者，燃料极活性部42可以由NiO(氧化镍)和GDC(钆掺杂氧化铈)构成。燃料极活性部42的厚度为5～30μm。
电解质5配置成覆盖在燃料极4上。详细而言，电解质5在长度方向上从一个互连器31延伸至相邻的互连器31。即，在支撑基板10的长度方向(x轴方向)上，电解质5和互连器31交替连续地配置。电解质5构成为：覆盖支撑基板10的两个主面。
电解质5是由具有离子传导性但不具有电子传导性的致密材料构成的烧成体。电解质5可以由例如YSZ(8YSZ)(三氧化二钇稳定氧化锆)构成。或者，电解质5可以由LSGM(镓酸镧)构成。电解质5的厚度例如为3～50μm左右。
空气极6是由具有电子传导性的多孔质材料构成的烧成体。空气极6以电解质5为基准而配置于与燃料极4相反一侧。空气极6具有：空气极活性部61以及空气极集电部62。
空气极活性部61配置在防止反应膜7上。空气极活性部61具有氧离子传导性，并且，具有电子传导性。空气极活性部61的具有氧离子传导性的物质的含有率大于空气极集电部62的具有氧离子传导性的物质的含有率。详细而言，空气极活性部61中的具有氧离子传导性的物质相对于除了气孔部分以外的整个体积的体积比例大于空气极集电部62中的具有氧离子传导性的物质相对于除了气孔部分以外的整个体积的体积比例。
空气极活性部61可以由例如LSCF＝(La，Sr)(Co，Fe)O3(镧锶钴铁酸盐)构成。或者，空气极活性部61可以由LSF＝(La，Sr)FeO3(镧锶铁酸盐)、LNF＝La(Ni，Fe)O3(镧镍铁酸盐)、或LSC＝(La，Sr)CoO3(镧锶钴酸盐)等构成。空气极活性部61可以由第一层(内侧层)和第二层(外侧层)这2层构成，该第一层由LSCF构成，该第二层由LSC构成。空气极活性部61的厚度例如为10～100μm。
空气极集电部62配置在空气极活性部61上。另外，空气极集电部62从空气极活性部61朝向相邻的发电元件部延伸。燃料极集电部41和空气极集电部62自发电区域开始彼此向相反侧延伸。发电区域是：燃料极活性部42、电解质5以及空气极活性部61重复的区域。
空气极集电部62是由具有电子传导性的多孔质材料构成的烧成体。优选为，空气极集电部62具有比空气极活性部61高的电子传导性。空气极集电部62可以具有氧离子传导性，也可以不具有氧离子传导性。
空气极集电部62可以由例如LSCF＝(La，Sr)(Co，Fe)O3(镧锶钴铁酸盐)构成。或者，空气极集电部62可以由LSC＝(La，Sr)CoO3(镧锶钴酸盐)构成。或者，空气极集电部62可以由Ag(银)、Ag－Pd(银钯合金)构成。空气极集电部62的厚度例如为50～500μm左右。
防止反应膜7是由致密材料构成的烧成体。防止反应膜7配置在电解质5与空气极活性部61之间。设置防止反应膜7，以便抑制电解质5内的YSZ与空气极6内的Sr发生反应而在电解质5与空气极6的界面形成电阻较大的反应层的现象的发生。
防止反应膜7由包含含有稀土元素的氧化铈的材料构成。防止反应膜7可以由例如GDC＝(Ce，Gd)O2(钆掺杂氧化铈)构成。防止反应膜7的厚度例如为3～50μm左右。
互连器31构成为：将在支撑基板10的长度方向(x轴方向)上相邻的发电元件部20电连接。详细而言，一个发电元件部20的空气极集电部62朝向另一个发电元件部20延伸。另外，另一个发电元件部20的燃料极集电部41朝向一个发电元件部20延伸。并且，互连器31将一个发电元件部20的空气极集电部62和另一个发电元件部20的燃料极集电部41电连接。互连器31配置在燃料极集电部41的第三凹部412内。详细而言，互连器31埋设在第三凹部412内。
互连器31是由具有电子传导性的致密材料构成的烧成体。互连器31可以由例如LaCrO3(铬酸镧)构成。或者，互连器31可以由(Sr，La)TiO3(钛酸锶)构成。互连器31的厚度例如为10～100μm。
[分流器200的详细构成]
接下来，参照附图，对分流器200的详细构成进行说明。图6是图2的P－P截面图。图7是图6的区域A的放大图。
顶板201和容器202通过接合材料103而接合。在顶板201与容器202之间形成有被供给燃料气体的内部空间S1。
顶板201具有：基材210、涂膜211、以及埋设部213。容器202具有:基材220、涂膜221、以及埋设部223。涂膜211包括：氧化铬膜211a以及被覆膜211b。涂膜221包括：氧化铬膜221a以及被覆膜221b。
顶板201及容器202分别为“合金部件”的一例。基材210及基材220分别为“基材”的一例。涂膜211及涂膜221分别为“涂膜”的一例。埋设部213及埋设部223分别为“埋设部”的一例。
容器202的构成与顶板201的构成相同，因此，以下，参照图7，对顶板201的构成进行说明。
基材210被形成为板状。基材210可以为平板状，也可以为曲板状。基材210的厚度没有特别限制，可以为例如0.5～4.0mm。
基材210由含有Cr(铬)的合金材料构成。作为像这样的金属材料，可以使用Fe－Cr系合金钢(不锈钢等)、Ni－Cr系合金钢等。基材210中的Cr的含有比例没有特别限制，可以为4～30质量％。
基材210可以含有Ti(钛)、Al(铝)。基材210中的Ti的含有比例没有特别限制，可以为0.01～1.0at.％。基材210中的Al的含有比例没有特别限制，可以为0.01～0.4at.％。基材210可以以TiO2(二氧化钛)的形式含有Ti，也可以以Al2O3(氧化铝)的形式含有Al。
基材210具有：表面210a、以及多个凹部210b。表面210a为基材210的外侧的表面。基材210在表面210a与涂膜211接合。图7中，表面210a被形成为大致平面状，不过，可以形成有微小的凹凸，也可以整体或者部分地弯曲或折曲。
各凹部210b形成于表面210a。各凹部210b从表面210a朝向基材210的内部延伸。在各凹部210b内埋设有后述的各埋设部213。
凹部210b的个数没有特别限制，优选广泛地分布在表面210a。另外，凹部210b彼此的间隔没有特别限制，特别优选以均等的间隔配置。由此，能够使由各埋设部213带来的锚定效应相对于整个涂膜211而均等地进行发挥，因此，能够特别抑制涂膜211自基材210剥离。
多个凹部210b中的至少一部分凹部210b的截面形状为整体或部分地弯曲或折曲的形状。这样的凹部210b的截面形状为至少一部分挠曲变形的形状，而不是直线性的形状。凹部210b的最深部可以为锐角状，也可以为钝角状，还可以带有圆度。图7中，示出了整体弯曲的楔形的凹部210b(图7的右侧)、以及下半部分弯曲的楔形的凹部210b(图7的左侧)。应予说明，多个凹部210b中的一部分凹部210b的截面形状可以为整体呈直线状。
涂膜211覆盖基材210的至少一部分，且与各埋设部213连接。本实施方式中，涂膜211包括：氧化铬膜211a以及被覆膜211b。
氧化铬膜211a形成在基材210的表面210a上。氧化铬膜211a覆盖基材210的表面210a的至少一部分。氧化铬膜211a与各埋设部213连接。氧化铬膜211a形成为覆盖各埋设部213。氧化铬膜211a与各埋设部213连接。氧化铬膜211a的厚度没有特别限制，可以为0.5～10μm。
被覆膜211b覆盖氧化铬膜211a的至少一部分。详细而言，被覆膜211b覆盖氧化铬膜211a中的在电池堆装置100运转中与氧化剂气体接触的区域的至少一部分。优选为，被覆膜211b覆盖氧化铬膜211a中的与氧化剂气体接触的区域的整面。被覆膜211b的厚度没有特别限制，可以为例如3～200μm。
被覆膜211b抑制Cr从基材210向外部挥发。由此，能够抑制各燃料电池单电池300的电极(本实施方式中为空气极6)因Cr中毒而劣化。
被覆膜211b由陶瓷材料构成。构成被覆膜211b的陶瓷材料可根据适用部位而选择合适的材料。像本实施方式这样，将本发明所涉及的合金部件应用于分流器200的情况下，要求被覆膜211b具有绝缘性，因此，作为陶瓷材料，可以举出：氧化铝、二氧化硅、氧化锆、结晶化玻璃等。另一方面，将本发明所涉及的合金部件应用于集电部件301的情况下，要求被覆膜211b具有导电性，因此，作为陶瓷材料，可以举出含有La及Sr的钙钛矿型复合氧化物及由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等过渡金属构成的尖晶石型复合氧化物。不过，被覆膜211b能够抑制Cr挥发即可，被覆膜211b的构成材料并不限于上述陶瓷材料。
埋设部213配置在基材210的凹部210b内。埋设部213在凹部210b的开口部附近与氧化铬膜211a连接。本实施方式中，氧化铬膜211a介于各埋设部213与被覆膜211b之间，因此，各埋设部213与氧化铬膜211a连接。不过，在氧化铬膜211a未介于各埋设部213与被覆膜211b之间的情况下，各埋设部213与被覆膜211b连接。
在基材210的厚度方向上的截面处，多个埋设部213的平均实际长度比多个埋设部213的平均直线长度长。这意味着：至少一部分埋设部213因整体或部分地弯曲或折曲而使得埋设部213的至少一部分挠曲变形。因此，能够使埋设部213相对于基材210的锚定效应增大，所以，能够抑制涂膜211自基材210剥离。
多个埋设部213的平均实际长度是指：各埋设部213的实际长度L1的平均值。实际长度L1是：如图7所示、在与厚度方向垂直的面方向上、将埋设部213中的埋设于凹部210b的部分的中点连接得到的线段的长度。实际长度L1表示埋设部213沿着延伸方向的总长度。
埋设部213的平均实际长度如下求出，即，从利用FE－SEM(场放射型扫描电子显微镜)将基材210的截面放大为1000倍－20000倍得到的图像中随机选出20个埋设部213，对这20个埋设部213各自的实际长度L1进行算术平均，由此，求出埋设部213的平均实际长度。应予说明，在1个截面处无法观察到20个埋设部213的情况下，从多个截面中选择20个埋设部213即可。不过，实际长度L1小于0.1μm的埋设部213的锚定效应轻微，对抑制涂膜211剥离的效果帮助小，因此，在计算埋设部213的平均实际长度时将其除外。
多个埋设部213的平均直线长度是：各埋设部213的直线长度L2的平均值。直线长度L2是：如图7所示将规定实际长度L1的线段的起点与终点连结的直线的长度。直线长度L2表示埋设部213的两端的最短距离。
多个埋设部213的平均直线长度如下求出，即，对为了求出上述平均实际长度而选出的20个埋设部213各自的直线长度L2进行算术平均，由此，求出多个埋设部213的平均直线长度。
应予说明，假设埋设部213整体地形成为直线状，则实际长度L1与直线长度L2大致相同，不过，如果像本实施方式所涉及的埋设部213这样，至少一部分挠曲变形，则实际长度L1比直线长度L2长。实际长度L1及直线长度L2可以如图7所示在各埋设部213中不同，也可以在埋设部213彼此之间相同。
平均实际长度相对于平均直线长度的比值(平均实际长度/平均直线长度)没有特别限制，优选为1.10以上。由此，能够使埋设部213相对于基材210的锚定效应充分增大，因此，能够进一步抑制涂膜211自基材210剥离。埋设部213的平均实际长度相对于平均直线长度的比值(平均实际长度/平均直线长度)更优选为1.2以上，特别优选为1.3以上。
平均实际长度没有特别限制，可以为例如0.5μm以上600μm以下。平均直线长度没有特别限制，可以为例如0.4μm以上550μm以下。
另外，在基材210的厚度方向上的截面处，埋设部213的平均垂直长度没有特别限制，可以为例如0.4μm以上500μm以下。平均垂直长度是：各埋设部213的垂直长度L3的平均值。垂直长度L3是：如图7所示、与基材210的表面210a垂直的厚度方向上的埋设部213中的埋设于凹部210b的部分的总长度。垂直长度L3可以如图7所示在各埋设部213中不同，也可以在埋设部213彼此之间相同。
另外，在基材210的厚度方向上的截面处，多个埋设部213与氧化铬膜211a的平均接合宽度优选为0.1μm以上。由此，各埋设部213与涂膜211的接合强度得以提高，因此，能够抑制埋设部213本身自涂膜211脱离。结果，能够进一步抑制涂膜211自基材210剥离。
多个埋设部213的平均接合宽度是：各埋设部213的接合宽度W1的平均值。接合宽度W1是：在基材210的厚度方向上的截面处、埋设部213与涂膜211的接线的总长度。埋设部213与涂膜211的接线除了为直线状以外，还可以为弯曲状、波线状等。
多个埋设部213的平均接合宽度如下求出，即，对为了求出上述的平均垂直长度而选出的20个埋设部213各自的接合宽度W1进行算术平均，由此，求出多个埋设部213的平均接合宽度。
应予说明，接合宽度W1的上限值没有特别限制，可以为例如100μm以下。
平均接合宽度相对于平均实际长度的比值(平均接合宽度/平均实际长度)没有特别限制，优选为0.5以下。由此，能够使埋设部213陡峭地突出，因此，能够使埋设部213相对于基材210的锚定力进一步提高。
埋设部213由陶瓷材料构成。作为构成埋设部213的陶瓷材料，例如可以举出：Cr2O3(氧化铬)、Al2O3(氧化铝)、TiO2(二氧化钛)、CaO(氧化钙)、SiO2(二氧化硅)、MnO(氧化锰)、MnCr2O4(锰铬尖晶石)等，但不限于此。
作为构成埋设部213的陶瓷材料，优选为平衡氧压比Cr(铬)的平衡氧压低的元素(以下称为“低平衡氧压元素”。)的氧化物。低平衡氧压元素为与Cr相比、与氧的亲和力大而容易氧化的元素，因此，在电池堆装置100运转中，从涂膜211透过的氧优先进入埋设部213，由此，能够抑制包围埋设部213的基材210发生氧化。由此，能够维持埋设部213的形态，所以，能够长期获得由埋设部213带来的锚定效应。结果，能够长期抑制涂膜211自基材210剥离。
作为低平衡氧压元素，可以举出：Al(铝)、Ti(钛)、Ca(钙)、Si(硅)、Mn(锰)等，作为其氧化物，可以举出：Al2O3、TiO2、CaO、SiO2、MnO、MnCr2O4等，但不限于此。
埋设部213可以仅含有1种低平衡氧压元素的氧化物，也可以含有2种以上低平衡氧压元素的氧化物。例如，埋设部213可以由Al2O3构成，也可以由Al2O3和TiO2的混合物构成，还可以由TiO2、MnO以及MnCr2O4的混合物构成。
在将各元素相对于全部构成元素中的除了氧以外的元素的总和的摩尔比定义为阳离子比的情况下，多个埋设部213中的低平衡氧压元素的平均含有率按阳离子比计优选为0.05以上。由此，能够进一步抑制包围埋设部213的基材210氧化，因此，能够更长期地得到由埋设部213带来的锚定效应。
多个埋设部213中的低平衡氧压元素的平均含有率的上限值没有特别限制，越大越理想。
多个埋设部213中的低平衡氧压元素的平均含有率利用以下方法求出。首先，针对为了求出上述的平均垂直长度而选出的20个埋设部213，分别按阳离子比计测定将实际长度L1十一等分的10点处的低平衡氧压元素的含有率。接下来，针对各埋设部213，从在10点处测定得到的含有率之中选择最大值。然后，对针对20个埋设部213分别选择的20个最大值进行算术平均，由此，求出低平衡氧压元素的平均含有率。
优选为，埋设部213与凹部210b的内表面的至少一部分接触。特别优选为，埋设部213被填充在整个凹部210b内，从而与凹部210b的内表面的大致整面接触。
埋设部213的个数没有特别限制，在基材210的截面观察中，优选在表面210a的每10mm长度观察到10个以上埋设部213，更优选在每10mm长度观察到20个以上埋设部213。由此，能够使由埋设部213带来的锚定效应在较宽的范围内进行发挥，因此，能够进一步抑制涂膜211自基材210剥离。
[分流器200的制造方法]
参照附图，对分流器200的制造方法进行说明。应予说明，容器202的制造方法与顶板201的制造方法相同，因此，以下，对顶板201的制造方法进行说明。
首先，如图8所示，在基材210的表面210a形成多个凹部210b。例如，通过采用喷丸、喷砂或湿法喷砂，能够高效率地形成凹部210b。此时，通过调整研磨剂的粒径，来调整凹部210b的深度及宽度。由此，能够调整之后形成的多个埋设部213的平均实际长度、平均直线长度、平均垂直长度以及平均接合宽度。另外，在形成凹部210b后，通过利用滚筒使表面平整，使得凹部210b整体或部分地弯曲或折曲。由此，能够使之后形成的埋设部213的至少一部分挠曲变形。
接下来，如图9所示，在低平衡氧压元素的氧化物中添加乙基纤维素和松油醇，得到埋设部用糊料，将该埋设部用糊料涂布在基材210的表面210a上，由此，在凹部210b内填充埋设部用糊料。
接下来，如图10所示，使用例如刮板，将涂布在基材210的表面210a上的埋设部用糊料除去。
接下来，如图11所示，将基材210在大气气氛中进行热处理(800～900℃、1～20小时)，由此，将填充在凹部210b内的埋设部用糊料固化而形成埋设部213，并且，形成覆盖埋设部213的氧化铬膜211a。
接下来，如图12所示，在氧化铬膜211a上涂布包含涂膜用的陶瓷材料的涂膜用糊料并进行热处理(800～900℃、1～5小时)，由此，形成被覆膜211b。
(其他实施方式)
本发明并不限定于以上的实施方式，可以在不脱离本发明范围的范围内进行各种各样的变形或变更。
[变形例1]
上述实施方式中，将本发明所涉及的合金部件应用于分流器200，但并不限于此。本发明所涉及的合金部件可以用作构成电池堆装置100及电池堆250的一部分的部件。例如，本发明所涉及的合金部件可以应用于与燃料电池单电池300电连接的集电部件301。
[变形例2]
上述实施方式中，电池堆250具有横条纹型的燃料电池，不过，也可以具有所谓的纵条纹型的燃料电池。纵条纹型的燃料电池具备：导电性的支撑基板、配置在支撑基板的一个主面上的发电部(包括燃料极、固体电解质层以及空气极)、以及配置在支撑基板的另一个主面上的互连器。
[变形例3]
上述实施方式中，在凹部210b内配置有埋设部213，不过，在基材210具有多个凹部210b的情况下，可以存在未配置埋设部213的凹部210b。
[变形例4]
上述实施方式中，埋设部213与涂膜211连接，不过，在存在多个埋设部213的情况下，可以存在未与涂膜211连接的埋设部212。
[变形例5]
上述实施方式中，对将本发明所涉及的合金部件应用于作为电化学单电池的一例的燃料电池的电池堆的情况进行了说明，不过，本发明所涉及的合金部件可以应用于包括水蒸汽生成氢和氧的电解单电池在内的电化学单电池的电池堆。
[变形例6]
上述实施方式中，涂膜211包括氧化铬膜211a和被覆膜211b，不过，至少包括被覆膜211b即可。例如，如图13所示，涂膜211可以实质上仅包括被覆膜211b。各埋设部213的实际长度L1、直线长度L2以及接合宽度W1如上述实施方式中所说明那样。不过，由于各埋设部213与被覆膜211b连接，所以接合宽度W1为埋设部213与被覆膜211b的接线的总长度。即便是图13所示的构成，通过使含有低平衡氧压元素的氧化物的各埋设部213的平均实际长度比平均直线长度长，也能够长期抑制被覆膜211自基材210剥离。仅包括被覆膜211b的涂膜211可以如下形成，即，将埋设部用糊料埋设于凹部210b后，涂布被覆膜用糊料并进行热处理，由此，形成仅包括被覆膜211b的涂膜211。
[变形例7]
上述实施方式中，各埋设部213与涂膜211中的氧化铬膜211a连接，不过，如图14所示，各埋设部213可以与涂膜211中的被覆膜211b连接。在这种情况下，各埋设部213的一部分突出到基材210的凹部210b之外，各埋设部213的其余部分埋设于基材210的凹部210b。针对基材210发挥锚定效应的是各埋设部213中的埋设于凹部210b的部分。因此，如图14所示，各埋设部213的实际长度L1为埋设于凹部210b的部分的延伸方向上的总长度，各埋设部213的直线长度L2为埋设于凹部210b的部分的两端的最短距离。另外，虽然图14中未图示，但是，各埋设部213同时与氧化铬膜211a和被覆膜211b连接，因此，接合宽度W1为埋设部213与氧化铬膜211a的接线及埋设部213与被覆膜211b的接线的总长度。即便是图14所示的构成，通过使含有低平衡氧压元素的氧化物的各埋设部213的平均实际长度比平均直线长度长，也能够长期抑制被覆膜211自基材210剥离。为了使各埋设部213与涂膜211中的被覆膜211b连接，只要进行如下处理即可，即，将埋设部用糊料埋设于凹部210b后，在基材210上涂布被覆膜用糊料并进行热处理，由此，形成被覆膜211b，并且，使基材210与被覆膜211b之间析出氧化铬膜211a。
实施例
以下，对本发明所涉及的合金部件的实施例进行说明，不过，本发明并不限定于以下说明的实施例。
(实施例1～19及比较例1～4的制作)
如下制作具有图7所示的构成的合金部件。
首先，作为基材，准备出SUS430制的板部件。
接下来，对基材的表面实施喷砂加工，由此，在基材的表面形成了多个凹部。此时，通过调整研磨剂的粒径而调整了凹部的深度及宽度。然后，利用滚筒使表面平整，由此，使各凹部整体或部分地弯曲或折曲。据此，如表1所示，对实施例1～19及比较例1～4分别调整了之后形成的多个埋设部的平均实际长度、平均直线长度以及平均接合宽度。
接下来，在表1所示的陶瓷材料粉末中添加乙基纤维素和松油醇，由此，制备了埋设部用糊料。
接下来，将所制备的埋设部用糊料涂布在基材的表面上，由此，在各凹部填充了埋设部用糊料，然后，利用刮板将表面上的多余的埋设部用糊料除去。
接下来，在氧化铬粉末中添加乙基纤维素和松油醇，由此，制备了氧化铬膜用糊料。
接下来，将所制备的氧化铬膜用糊料涂布在基材上，在大气气氛下进行热处理(800℃～900℃、1～5小时)，由此，将填充在凹部内的埋设部用糊料固化而形成埋设部，并且，形成了与埋设部连接的氧化铬膜。
接下来，在表1所示的被覆膜用的陶瓷材料粉末中添加乙基纤维素和松油醇，由此，制备了被覆膜用糊料。
接下来，将所制备的被覆膜用糊料涂布在氧化铬膜上并进行热处理(850℃、2小时)，由此，形成了被覆膜。
(实施例20～23及比较例5～6的制作)
上述实施例1～20及比较例1～4中，形成了包括氧化铬膜和被覆膜的涂膜，不过，实施例20～23及比较例5～6中，如图13所示，形成了仅包括被覆膜的涂膜。
具体而言，在基材的凹部填充埋设部用糊料后，在基材上涂布被覆膜用糊料并进行热处理(850℃、2小时)，由此，固化而形成埋设部，并且，形成了与埋设部连接的涂膜。
(埋设部的平均实际长度、平均直线长度以及平均接合宽度)
对于实施例1～23及比较例1～6，测定埋设部的平均实际长度、平均直线长度以及平均接合宽度。
首先，在利用FE－SEM将基材的截面放大为1000倍－20000倍得到的图像上，随机地选出20个埋设部，测定各埋设部的实际长度L1、直线长度L2以及接合宽度W1。然后，通过对20个实际长度L1进行算术平均而求出平均实际长度，通过对20个直线长度L2进行算术平均而求出平均直线长度，进而，通过对20个接合宽度W1进行算术平均而求出平均接合宽度。
(剥离观察)
对于实施例1～23及比较例1～6，模拟实际的使用环境来实施剥离观察。
首先，将所制作的合金部件放入电炉中，在大气气氛中反复进行50次加热冷却循环。加热冷却循环包括：以升温速度300℃/h升温至850℃并于850℃保温30min的加热工序、以及之后以降温速度300℃/h降温至100℃并于100℃保温30min的冷却工序。
然后，通过肉眼观察合金部件的外观，来确认有无从外观上可确认的剥离，并且，通过利用电子显微镜观察合金部件的表面来确认有无微观的剥离。表1中，将仅观察到微观的剥离的情形评价为△，将观察到外观上的剥离的情形评价为×。另外，对没有确认到剥离的合金部件继续实施后述的试验。
接下来，将没有观察到剥离的合金部件在被加热到850℃的炉中保持1000小时，然后，再次反复进行50次冷却加热循环。该冷却加热循环包括上述的冷却工序和加热工序。
然后，通过利用电子显微镜观察合金部件的截面来确认有无微观的剥离。表1中，将没有观察到微观的剥离的情形评价为◎，将观察到微观的剥离的情形评价为〇。
表1
Figure BDA0002311974920000171
如表1所示，对于使埋设部的平均实际长度比平均直线长度长得到的实施例1～23而言，与使埋设部的平均实际长度与平均直线长度相同得到的比较例1～6相比，能够抑制涂膜剥离。这是因为：通过使埋设部的至少一部分挠曲变形而提高了锚定效应，能够使涂膜相对于基材的密接力提高。
另外，对于使埋设部的平均接合宽度为0.1以上得到的实施例1～17而言，与使平均接合宽度小于0.1得到的实施例18～19相比，能够进一步抑制涂膜剥离。同样地，对于使埋设部的平均接合宽度为0.1以上得到的实施例20～22而言，与使平均接合宽度小于0.1得到的实施例23相比，能够进一步抑制涂膜剥离。这是因为：通过使平均接合宽度为0.1以上而提高了各埋设部与涂膜的接合强度，由此，能够抑制埋设部本身自涂膜脱离。
此外，对于通过平衡氧压比Cr的平衡氧压低的低平衡氧压元素的氧化物来构成埋设部的实施例1～9而言，与通过氧化铬来构成埋设部的实施例10～19相比，能够进一步抑制涂膜剥离。同样地，对于通过平衡氧压比Cr的平衡氧压低的低平衡氧压元素的氧化物来构成埋设部的实施例20～21而言，与通过氧化铬来构成埋设部的实施例23～23相比，能够进一步抑制涂膜剥离。这是因为：通过进一步抑制包围埋设部的基材的氧化，能够更长期地得到由埋设部带来的锚定效应。
符号说明
100 电池堆装置
200 分流器
201 顶板
210 基材
211 涂膜
211a 氧化铬膜
212b 被覆膜
213 埋设部
250 电池堆

Claims (6)

1.一种合金部件，其中，具备：
基材，该基材由含有铬的合金材料构成，且在表面具有多个凹部；
多个埋设部，该多个埋设部分别由陶瓷材料构成，且分别配置于所述多个凹部内；以及
涂膜，该涂膜覆盖所述基材的表面的至少一部分，且与所述多个埋设部连接，
所述基材的厚度方向上的截面处的所述多个埋设部构成为：将与所述厚度方向垂直的面方向上的各埋设部中的埋设于各凹部的部分的中点连结得到的线段的实际长度的平均值比将所述线段的起点与终点连结的直线长度的平均值长，
所述实际长度的平均值为所述直线长度的平均值的1.10倍以上。
2.根据权利要求1所述的合金部件，其中，
所述多个埋设部与所述涂膜的接合长度为0.1μm以上。
3.一种电池堆，其中，
具备：电化学单电池、以及权利要求1或2所述的合金部件，
所述合金部件为与所述电化学单电池电连接的集电部件。
4.一种电池堆装置，其中，
具备：电化学单电池、以及权利要求1或2所述的合金部件，
所述合金部件为对所述电化学单电池的基端部进行支撑的分流器。
5.一种合金部件，其中，具备：
基材，该基材由含有铬的合金材料构成，且在表面具有多个凹部；
多个埋设部，该多个埋设部分别由陶瓷材料构成，且分别配置于所述多个凹部内；以及
涂膜，该涂膜覆盖所述基材的表面的至少一部分，且与所述多个埋设部连接，
所述基材的厚度方向上的截面处的所述多个埋设部构成为：将与所述厚度方向垂直的面方向上的各埋设部中的埋设于各凹部的部分的中点连结得到的线段的实际长度的平均值比将所述线段的起点与终点连结的直线长度的平均值长，
所述多个埋设部分别由与所述涂膜不同的材料构成。
6.一种合金部件，其中，具备：
基材，该基材由含有铬的合金材料构成，且在表面具有多个凹部；
多个埋设部，该多个埋设部分别由平衡氧压比铬的平衡氧压低的元素的氧化物构成，且分别配置于所述多个凹部内；以及
涂膜，该涂膜覆盖所述基材的表面的至少一部分，且与所述多个埋设部连接，
所述基材的厚度方向上的截面处的所述多个埋设部构成为：将与所述厚度方向垂直的面方向上的各埋设部中的埋设于各凹部的部分的中点连结得到的线段的实际长度的平均值比将所述线段的起点与终点连结的直线长度的平均值长，
所述多个埋设部分别满足：平衡氧压比铬的平衡氧压低的元素的平均含有率按阳离子比计为0.05以上。
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