CN113348273A - 燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在不锈钢板的表面形成具有凹部和凸部的凹凸结构，并且使该凸部的平均高度为30nm～300nm，使该凸部间的平均间隔为20nm～350nm，并且，在上述不锈钢板的表面，使以金属以外的形态存在的Cr的原子浓度与以金属以外的形态存在的Fe的原子浓度的比[Cr]/[Fe]为1.0以上。

Description

燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板及其制造方法。
背景技术
近年来，从保护地球环境的观点考虑，发电效率优异、不排放二氧化碳的燃料电池的开发得到了发展。该燃料电池由氢和氧通过电化学反应产生电。燃料电池的基本结构是三明治那样的结构，由电解质膜(离子交换膜)、2个电极(燃料极以及空气极)、O2(空气)和H2的扩散层以及2个隔离件(Bipolar plate)构成。
而且，根据使用的电解质膜的种类，分类为磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池和固体高分子型燃料电池(PEFC；proton-exchangemembrane fuel cell或者polymer electrolyte fuel cell)，各自的开发得到了发展。
这些燃料电池中，特别是对于固体高分子形燃料电池期待作为电动汽车的搭载用电源、家庭用或者商用的固定型发电机、携带用的小型发电机加以利用。
固体高分子形燃料电池是经由高分子膜从氢和氧取出电的，其中，将膜-电极接合体用气体扩散层(例如碳纸等)和隔离件夹住，将其作为单一的构成要素(所谓的单电池)。进而，在燃料极侧隔离件与空气极侧隔离件之间产生电动势。
应予说明，上述的膜-电极接合体被称为MEA(Membrane-Electrode Assembly)，是高分子膜和在其膜的表面和背面将担载有铂系催化剂的炭黑等电极材料一体化而成的。上述的膜-电极接合体的厚度为几十μm～几百μm。另外，气体扩散层大多时与膜-电极接合体一体化。
另外，将固体高分子形燃料电池供于实用的情况下，通常将几十～几百个如上述的单电池以串联连接而构成燃料电池堆来使用。
这里，对隔离件要求(a)作为分隔单电池间的隔壁的作用，还要求作为以下的功能：
(b)运输产生的电子的导电体，
(c)供氧(空气)流过的空气流路，供氢流过的氢流路，
(d)将生成的水、气体排出的排出路(兼做空气流路、氢流路)，
因此需要优异的耐久性、导电性。
这里，耐久性由耐腐蚀性决定。其理由是因为隔离件腐蚀而金属离子溶出时，高分子膜(电解质膜)的质子传导性降低，发电特性降低。
另外，对于导电性(导电性)，优选隔离件与气体扩散层的接触电阻极低。其理由是如果因为隔离件与气体扩散层的接触电阻增大，则固体高分子形燃料电池的发电效率降低。换言之，可以说隔离件与气体扩散层的接触电阻越小，发电特性越优异。
目前为止，使用石墨作为隔离件的固体高分子形燃料电池已经实用化。该由石墨构成的隔离件具有接触电阻较低，而且不腐蚀的优点。然而，石墨制的隔离件存在容易因冲击而破损的缺点。另外，石墨制的隔离件存在不但很难小型化，而且用于形成空气流路、氢流路的加工成本高的缺点。石墨制的隔离件的这些缺点成为妨碍固体高分子形燃料电池的普及的原因。
因此，作为隔离件的坯材，进行了使用金属坯材代替石墨的尝试。特别是从耐久性提高的观点出发，为了使以不锈钢、钛、钛合金等为坯材的隔离件实用化，进行了各种研究。
例如，专利文献1中了公开了使用不锈钢或者钛合金等容易形成钝态被膜的金属作为隔离件的技术。
然而，专利文献1公开的技术中，随着钝态被膜的形成，导致接触电阻增加，其结果，发电效率降低。这样，专利文献1公开的金属坯材存在与石墨坯材相比接触电阻大等问题。
因此，为了实现接触电阻的降低，例如，专利文献2中公开了“一种耐腐蚀性和导电性优异的铁素体系不锈钢，其特征在于，以质量％计，含有C：0.001～0.05％、Si：0.001～0.5％、Mn：0.001～1.0％、Al：0.001～0.5％、N：0.001～0.05％、Cr：17～23％、Mo：0.1％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，其表面具有浸渍于以氢氟酸或氟化硝酸为主体、氢氟酸浓度表示为[HF]，硝酸浓度表示为[HNO3]时，具有式：[HF]≥[HNO3]…[1]的关系的浸渍处理溶液而得到的被膜”。
另外，专利文献3公开了“一种燃料电池隔离件用不锈钢的制造方法，其特征在于，对含有16mass％以上的Cr的不锈钢实施电解处理后，实施含有氟的溶液中的浸渍处理”。
并且，专利文献4中公开了“一种燃料电池隔离件用不锈钢，其特征在于，以质量％计，含有C：0.03％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、S：0.01％以下、P：0.05％以下、Al：0.20％以下、N：0.03％以下、Cr：16～40％，含有Ni:20％以下、Cu:0.6％以下、Mo:2.5％以下的一种以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的不锈钢，
通过光电子能谱法测定该不锈钢的表面时，检测到F，并且满足金属形态以外(Cr+Fe)/金属形态(Cr+Fe)≥3.0”。
而且，专利文献5中公开了“一种表面接触电阻低的燃料电池隔离件用不锈钢，含有16～40质量％的Cr的不锈钢，
该不锈钢的表面以面积率计存在50％以上的具有微小的凹凸结构的区域”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-180883号公报
专利文献2：专利5768641号公报
专利文献3：日本特开2013-93299号公报
专利文献4：专利5218612号公报
专利文献5：国际公开第2013/080533号
专利文献6：国际申请号：PCT/JP2018/036111的说明书
发明内容
然而，为了量产专利文献2～5中公开的不锈钢板，连续进行作为蚀刻处理的含有氢氟酸的处理液中的浸渍处理，则从作为被处理材料的钢板溶出Fe离子等。因其影响，氢氟酸的蚀刻能力降低，有时不能稳定地得到所希望的接触电阻降低效果。
另外，含有氢氟酸的处理液因为化学活性极高，所以在处理作业时产生安全性的问题。此外，处理作业后排出的废液的处理中，也会产生安全性的问题。
因此，发明人等为了解决上述的问题反复研究，先行在专利文献6公开了“一种燃料电池的隔离件用的不锈钢板的制造方法，准备作为坯材的不锈钢板，接着，将上述不锈钢板的表面的氧化被膜除去，接着，对上述不锈钢板在上述不锈钢板的活化区实施电解蚀刻处理”。
通过上述专利文献6的技术，能够在不使用含有氢氟酸的处理液，在量产性、安全性方面更有利地制造可得到低接触电阻的燃料电池的隔离件用的不锈钢板。
然而，奥氏体系不锈钢板一般与铁素体系不锈钢板相比加工性更优异。
因此，制造加工条件严苛的复杂形状的燃料电池隔离件时，作为隔离件的坯材，有时使用奥氏体系不锈钢板。
但是，如果对奥氏体系不锈钢板应用上述专利文献6的技术，则电解蚀刻处理之后的钢板虽然能够得到规定的低接触电阻，但是在大气中保存几天后，再次测定该钢板的接触电阻则接触电阻上升，有时得不到规定的低接触电阻。
本发明是上述专利文献6的改进发明，目的在于提供能够在不使用氢氟酸的情况下且量产性、安全性方面更有利地制造的、而且接触电阻的耐经时劣化性也优异的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板。
另外，本发明的目的在于提供上述的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的有利的制造方法。
发明人等为了解决上述的课题，进行了深入研究。
首先，发明人等对奥氏体系不锈钢板应用上述专利文献6的技术时发生接触电阻的经时劣化的原因进行了研究。
首先，分别准备成为坯材的铁素体系不锈钢板和奥氏体系不锈钢板，使用这些钢板，通过专利文献6的制造方法(不锈钢板表面的氧化被膜除去处理和在该不锈钢板的活化区的电解蚀刻处理)，制造各种燃料电池的隔离件用不锈钢板，调查所制造的钢板的表面状态。
其结果，得到以下见解。
(1)通过电解蚀刻处理，不论是以铁素体系不锈钢板和奥氏体系不锈钢板中的哪种作为坯材，均能在钢板表面形成微小的凹凸结构。
由于该钢板表面形成的微小的凹凸结构使不锈钢板(隔离件)与气体扩散层的接触面积增大。因此，电解蚀刻处理之后，两者都得到低接触电阻。
(2)另一方面，电解蚀刻处理之后，铁素体系不锈钢板和奥氏体系不锈钢板都在钢板表面生成钝态被膜。
而且，该钝态被膜的稳定性在铁素体系不锈钢板和奥氏体系不锈钢板之间有很大不同。
即，铁素体系不锈钢板生成的钝态被膜比较稳定，随着时间经过也几乎看不到钝态被膜的生长(厚膜化)。与此相对，奥氏体系不锈钢板生成的钝态被膜不稳定，随着时间的经过，钝态被膜生长(厚膜化)。
由于该钝态被膜的稳定性的不同，使奥氏体系不锈钢板为坯材的情况下，产生接触电阻的经时劣化。
根据上述的研究结果，发明人等为了防止奥氏体系不锈钢板的接触电阻的经时劣化，进一步进行了反复的研究。
一般来说，不锈钢中，随着钢中的Cr含量提高，钝态被膜的耐腐蚀性提高。因此，发明人等尝试通过增加钢板表面的Cr浓度使钝态被膜稳定。
其结果，发现通过增加钢板表面的Cr浓度，可看到接触电阻的经时劣化的抑制效果。但是，不能说是充分的。
因此，发明人等对不锈钢板的表面状态进一步进行了研究。
其结果，发现重要的是
(i)通过增加钢板表面的Cr浓度而极力抑制钝态被膜的厚膜化的同时，
(ii)充分确保钢板表面的凹凸结构的凹凸间的高低差。
进而，发现通过同时满足上述的(i)和(ii)而即使在大气中保存奥氏体系不锈钢板一定时间后也能得到低的接触电阻。
关于其理由，发明人等考虑如下。
(a)即，如果在成为隔离件的不锈钢板表面形成凹凸结构，不锈钢板与气体扩散层的接触面积变大，得到低的接触电阻。特别是在不锈钢板表面形成钝态被膜，通过不锈钢板与气体扩散层的接触，不锈钢板表面的凸部的钝态被膜被部分破坏。该破坏的部分和气体扩散层的碳纤维成为接点，换言之，不锈钢板的基体铁部分与气体扩散层不隔着钝态被膜接触，得到低的接触电阻。
(b)但是，如上所述，对奥氏体系不锈钢板实施规定的电解蚀刻处理，其后，在大气中保存该钢板时，随着时间的经过，钝态被膜变厚。另外，大气中含有的粉尘等微粒、有机物、水蒸气等附着于钢板表面，由此可能导致接触电阻增加。
(c)关于此，可以通过增加钢板表面的Cr浓度而极力抑制钝态被膜的厚膜化。
另外，通过充分确保不锈钢板的表面的凹凸结构的凹凸间的高低差，使不锈钢板与气体扩散层接触时施加于不锈钢板表面的凸部与气体扩散层的接触点的面压增加。因此，即便钝态被膜比刚刚电解蚀刻处理之后更厚，钝态被膜也容易被破坏。并且，不易受大气中含有的粉尘等微粒、有机物、水蒸气等的影响。
(d)通过上述的协同作用，不锈钢板与气体扩散层接触时不锈钢板表面的凸部的钝态被膜被部分破坏。
因此，将奥氏体系不锈钢板即使在大气中保存一定时间后也能够使不锈钢板的基体铁部分与气体扩散层不隔着钝态被膜接触，得到低的接触电阻。
而且，基于上述见解，发明人等反复研究，得到了以下见解。即，重要的是
·不锈钢板的表面的凹凸结构中，将凸部的平均高度控制为30nm～300nm，凸部间的平均间隔控制为20nm～350nm，并且，
·在不锈钢板的表面，将以金属以外的形态存在的Cr的原子浓度与以金属以外的形态存在的Fe的原子浓度之比[Cr]/[Fe]控制为1.0以上，
通过同时满足这些条件，可得到优异的接触电阻的耐经时劣化性。
另外，得到如下见解：为了得到上述的钢板表面的凹凸结构，重要的是形成凹凸结构的蚀刻处理中适当控制溶解量，具体而言，控制在1.0～20.0g/m2的范围。
而且，燃料电池的隔离件的使用环境中，提高耐腐蚀性特别是耐点蚀性也是重要的。
对此，发明人等也反复进行了研究，得到了通过将不锈钢板的表面存在的N的原子浓度控制为1.0at％以上而能够大幅提高耐点蚀性的见解。
本发明是基于上述见解进一步反复研究而完成的。
即，本发明的主要构成如下。
1.一种燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板，
在上述燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的表面具备具有凹部和凸部的凹凸结构，该凸部的平均高度为30nm～300nm，并且该凸部间的平均间隔为20nm～350nm，
在上述燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的表面，以金属以外的形态存在的Cr的原子浓度与以金属以外的形态存在的Fe的原子浓度之比[Cr]/[Fe]为1.0以上。
2.根据上述1所述的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板，其中，在上述燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的表面存在的N的原子浓度为1.0at％以上。
3.一种燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的制造方法
准备坯材奥氏体系不锈钢板，
接着，将上述坯材奥氏体系不锈钢板的表面的氧化被膜除去，
接着，对上述坯材奥氏体系不锈钢板实施在上述坯材奥氏体系不锈钢板的活化区溶解量成为1.0～20.0g/m2的蚀刻处理，
接着，对上述坯材奥氏体系不锈钢板实施在具有氧化性的溶液中的浸渍处理，或者，在上述坯材奥氏体系不锈钢板的钝化区的电解处理。
4.根据上述3所述的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的制造方法，其中，
在将上述坯材奥氏体系不锈钢板的表面的氧化被膜除去前，
对上述坯材奥氏体系不锈钢板在处理气氛：氮气浓度为5体积％以上且露点为-45℃以下、最高到达温度：1000℃～1200℃和在1000℃以上的温度区域的滞留时间：1秒～300秒的条件下实施热处理。
根据本发明，能够得到在量产性、安全性方面更有利，另外接触电阻的耐经时劣化性也优异、接触电阻低的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板。
另外，奥氏体系不锈钢板与铁素体系不锈钢板相比加工性更优异，应用本发明的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板，能够制造加工条件严苛的各种的复杂形状的燃料电池隔离件。
附图说明
图1是观察本发明的实施例(样品No.A5)的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的截面而得到的TEM像的一个例子。
图2是表示凸部的高度的测定要领的示意图。
图3是阳极极化曲线的一个例子的图。
具体实施方式
(1)燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板
以下，对本发明的一个实施方式的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板进行说明。
如上所述，本发明的一个实施方式的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板中重要的是形成表面具有凹部和凸部的微小凹凸结构，将其形状控制在nm级。
·凸部的平均高度：30nm～300nm
如上所述，凸部的平均高度从得到优异的接触电阻的耐经时劣化性的观点考虑，必须为30nm～300nm。
其中，凸部的平均高度小于30nm时，凹凸间的高低差过少。因此，将不锈钢板在大气中保存时钝态被膜变厚，不锈钢板与气体扩散层接触时，钢板表面的凸部的钝态被膜被破坏。其结果，无法使不锈钢板的基体铁部分与气体扩散层直接接触，接触电阻增加。并且，易受大气中含有的粉尘等微粒、有机物、水蒸气等的附着的影响。
另一方面，如果凸部的平均高度超过300nm，则蚀刻处理时，溶解量以及蚀刻时间增加，生产率方面不利。
因此，凸部的平均高度为30nm～300nm。优选为50nm以上。另外，优选为200nm以下。
这里，凸部的平均高度如下求出。
即，从(成为最终制品的)奥氏体系不锈钢板，利用聚焦离子束加工装置(FIB，FEI公司制Versa 3D DualBeam)制作截面观察用薄膜样品。接着，将该样品利用球差校正型扫描透射电子显微镜(Cs-corrected STEM，日本电子制JEM-ARM200F)以50000倍在任意的5个视场观察，得到TEM像。
得到的如图1的各TEM图像中，确认钢板表面，如图2所示，将与一个凸部邻接的(两侧的)凹部的最下点V(钢板的板厚(深度)方向的最下点)用直线b连接，求出该直线b与该凸部的顶点T(钢板的板厚(深度)方向的顶点)的距离h。而且，将求出的距离h作为该凸部的高度。这样，对得到的各TEM图像中观察到的钢板表面的各凸部，求出高度，将求得的各凸部的高度的(算术)平均值作为凸部的平均高度。
应予说明，高度小于10nm的不视为凸部，不包括在上述的平均值的计算中。
·凸部间的平均间隔：20nm～350m
奥氏体系不锈钢板的表面(以下，简称为钢板表面)的凸部间的平均间隔为了实现低的接触电阻，需要设为20nm～350nm。
这里，如果凸部间的平均间隔小于20nm，则凹凸过细，钢板表面的凸部与气体扩散层等燃料电池构成部件无法充分接触。因此，得不到所希望的接触电阻。
另一方面，如果凸部间的平均间隔超过350nm，则无法在钢板表面微小且密集地分散凹凸，得不到充分的接触面积的增大效果。因此，还是得不到所希望的接触电阻。另外，蚀刻处理时，溶解量以及蚀刻时间增加，生产率方面不利。
因此，凸部间的平均间隔为20nm～350nm。优选为50nm以上。另外，优选为300nm以下。
这里，上述的凸部间的平均间隔如下求出。
即，如上述那样得到的各TEM图像中，如图1所示，任意地与钢板表面平行的方向(与钢板的板厚(深度)方向成直角的方向)引线段(长度：1μm)，测定该线段在钢板的板厚(深度)方向上的投影区域内的凸部的个数(上述的凸部的顶点的数)。而且，将该线段的长度(1μm)除以测定的凸部的个数，将其值作为凸部间的间隔。接着，将各TEM图像中求出的凸部间的间隔进行(算术)平均，将其值作为凸部间的平均间隔。
应予说明，高度小于10nm的不视为凸部，不包括在上述的凸部的个数中。
另外，本发明的一个实施方式的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板中，如上所述，重要的是控制钢板表面的凹凸结构的形状，同时使以金属以外的形态存在的Cr的原子浓度与钢板表面的以金属以外的形态存在的Fe的原子浓度之比[Cr]/[Fe]为1.0以上。
·在不锈钢板的表面以金属以外的形态存在的Cr的原子浓度与以金属以外的形态存在的Fe的原子浓度之比[Cr]/[Fe]：1.0以上
如上所述，通过控制钢板表面的凹凸结构的形状，在钢板表面以金属以外的形态存在的Cr的原子浓度与以金属以外的形态存在的Fe的原子浓度之比(以下，也称为[Cr]/[Fe])为1.0以上，得到优异的接触电阻的耐经时劣化性。
另外，通过增加钢板表面的Cr浓度而耐腐蚀性也提高。
因此，[Cr]/[Fe]为1.0以上。优选为1.2以上。
应予说明，从抑制在钢板表面的钝态被膜的生长的观点出发，[Cr]/[Fe]大则有利，因此[Cr]/[Fe]的上限没有特别限定，优选20以下。
另外，金属以外的形态表示氧化物和氢氧化物的形态。具体而言，Cr的情况下，可举出CrO2、Cr2O3、CrOOH、Cr(OH)3以及CrO3等。另外，Fe的情况下，可举出FeO，Fe3O4，Fe2O3以及FeOOH等。
这里，上述的[Cr]/[Fe]如下求出。
即，通过X射线光电子能谱法(以下，也称为XPS)测定的Cr和Fe的峰分别分离成作为金属形态存在的Cr和Fe的峰和以金属以外的形态存在的Cr和Fe的峰。而且，由各峰的强度计算以金属以外的形态存在的Cr的原子浓度和以金属以外的形态存在的Fe的原子浓度，将以金属以外的形态存在的Cr的原子浓度除以以金属以外的形态存在的Fe的原子浓度而求而出。
具体而言，从钢板切出10mm见方的样品，使用该样品，使用Al-Kα单色X射线源，在取出角度：45度的条件下利用X射线光电子能谱仪(ULVAC-PHI公司制X-tool)进行测定。而且，Cr和Fe的峰分别分离成作为金属形态存在的Cr和Fe的峰和以金属以外的形态存在的Cr和Fe的峰。接着，由各峰的强度计算以金属以外的形态存在的Cr的原子浓度和以金属以外的形态存在的Fe的原子浓度，将以金属以外的形态存在的Cr的原子浓度除以以金属以外的形态存在的Fe的原子浓度而求出。
应予说明，峰分离通过Shirley法将光谱的背景除去，使用Gauss-Lorentz复合函数(Lorentz函数的比例：30％)来实施。
·在钢板表面存在的N的原子浓度：1.0at％以上
通过增加钢板表面的氮气浓度，能够进一步提高燃料电池的隔离件的使用环境下的耐腐蚀性。
即，通过向钢板的表层部导入氮气，在钢板的表层部形成耐腐蚀性优异的氮化物。由此，钢板表面的阻隔性提高，耐腐蚀性特别是耐点蚀性提高。应予说明，这里所说的氮化物是不锈钢板的成分组成中含有的元素的氮化物，主要由Cr氮化物、Si氮化物、Al氮化物和它们的混合物构成。另外，向钢板的表层部导入氮气导致固溶氮气量的增加也有助于耐腐蚀性特别是耐点蚀性的提高。
因此，优选在钢板表面存在的N的原子浓度为1.0at％以上。更优选为3.0at％以上。
但是，如果在钢板表面存在的N的原子浓度超过20.0at％，则在钢板的内部也大量形成上述的氮化物，该氮化物加工成隔离件形状时，成为破裂的起点。因此，在钢板表面存在的N的原子浓度优选为20.0at％以下。
这里，在上述的钢板表面存在的N的原子浓度通过XPS求出。
具体而言，从钢板切出10mm见方的样品，使用该样品，使用Al-Kα单色X射线源在取出角度：45度的条件下利用X射线光电子能谱仪(ULVAC-PHI公司制X-tool)进行测定。而且，求出钢板中含有的主要的元素，具体而言，N、Al、Si、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Mo、Ti、Nb和Zr的原子数(比)(这些元素的峰强度(比))。接着，通过将N的原子数(比)除以这些元素的原子数(比)的合计再乘以100来计算在钢板表面存在的N的原子浓度(at％)。
应予说明，也检测到C和O的峰，但因为板表面的杂质的影响特别大，这里将其排除。
应予说明，进行使用氢氟酸水溶液表面的蚀刻处理的情况下，钢板表面的被膜中获取氟，因此利用XPS测定钢板表面时，通常，检测到F(观测到F的峰)。
另一方面，本发明的一个实施方式的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板由于使用极力降低氢氟酸的浓度的处理液制造，所以通过XPS测定钢板表面也检测不到F。因此，本发明的一个实施方式的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板中，即便通过XPS测定其表面，也观测不到F的峰。
另外，作为奥氏体系不锈钢板，优选JIS G 4305中规定的SUS304、SUS316L等。
另外，奥氏体系不锈钢板的成分组成没有特别限定，但优选为如下成分组成，以质量％计，含有C：0.100％以下、Si：2.00％以下、Mn：3.00％以下、P：0.050％以下、S：0.010％以下、Cr：15.0～40.0％、Ni：5.0～30.0％、Al：0.500％以下和N：0.100％以下，
任意地含有(a)Cu：2.50％以下、(b)Mo：4.00％以下和(c)选自Ti、Nb和Zr中的一种以上的元素：合计1.00％以下中的一种或者二种以上，
剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。
以下，对其理由进行说明。应予说明，有关成分组成的“％”表示只要没有特别说明，就是指质量％。
C：0.100％以下
C与钢中的Cr反应而在晶界作为Cr碳化物析出。因此，C导致耐腐蚀性的降低。因此，从耐腐蚀性的观点出发，C越少越好，C含量优选为0.100％以下。更优选为0.060％以下。应予说明，下限没有特别限定，优选为0.001％。
Si：2.00％以下
Si是对脱氧有效的元素，在钢的熔炼阶段添加。其效果优选在Si的0.01％以上的含量得到。但是，过量地含有Si时，硬质化而延展性容易降低。因此，Si含量优选为2.00％以下。更优选为1.00％以下。
Mn：3.00％以下
Mn是对脱氧有效的元素，在钢的熔炼阶段添加。其效果优选在Mn的0.01％以上的含量得到。但是，如果Mn含量超过3.00％，则耐腐蚀性容易降低。因此，Mn含量优选为3.00％以下。更优选为1.50％以下，进一步优选为1.00％以下。
P：0.050％以下
P导致延展性的降低，因此其含量越少越好。但是，如果P含量为0.050％以下，则不发生延展性的显著降低。因此，P含量优选为0.050％以下。更优选为0.040％以下。下限没有特别限定，过度的脱P导致成本的增加。因此，P含量优选为0.010％以上。
S：0.010％以下
S是通过与Mn结合而形成MnS使耐腐蚀性降低的元素。但是，如果S含量为0.010％以下，则不发生延展性的显著降低。因此，S含量优选为0.010％以下。下限没有特别限定，过度的脱S导致成本的增加。因此，S含量优选为0.001％以上。
Cr：15.0～40.0％
为了确保耐腐蚀性，Cr含量优选为15.0％以上。即，如果Cr含量小于15.0％，则从耐腐蚀性方面考虑，很难耐受作为燃料电池的隔离件长时间的使用。优选为18.0％以上。另一方面，如果Cr含量超过40.0％，则有时延展性降低。因此，Cr含量优选为40.0％以下。更优选为30.0％以下。进一步优选为20.0％以下。
Ni：5.0～30.00％
Ni是促进奥氏体相生成的元素。其效果优选在Ni含量为5.0％以上得到。优选为7.5％以上。进一步优选为12.0％以上。但是，如果Ni含量超过30.00％，热加工性降低。因此，Ni含量优选为30.00％以下。更优选为20.00％以下。并且，更优选为15.00％以下。
Al：0.500％以下
Al是用于脱氧的元素。其效果优选在Al的0.001％以上的含量得到。但是，如果Al含量超过0.500％，有时导致延展性的降低。因此，Al含量优选为0.500％以下。更优选为0.010％以下，进一步优选为0.005％以下。
N：0.100％以下
如果N含量超过0.100％，成形性降低。因此，N含量优选为0.100％以下。更优选为0.050％以下。进一步优选为0.030％以下。下限没有特别限定，过度的脱N导致成本的增加。因此，N含量优选为0.002％以上。
另外，除了上述的成分，可以进一步含有以下的成分。
Cu：2.50％以下
Cu是对促进奥氏体相的生成和改善不锈钢的耐腐蚀性有效的元素。其效果优选在Cu的0.01％以上的含量得到。但是，如果Cu含量超过2.50％，则热加工性降低，导致生产率的降低。因此，含有Cu时，Cu含量为2.50％以下。优选为1.00％以下。
Mo：4.00％以下
Mo是对抑制不锈钢的缝隙腐蚀等局部腐蚀有效的元素。其效果优选在Mo的0.01％以上的含量得到。但是，如果Mo含量超过4.00％，则导致不锈钢的脆化。因此，含有Mo时，Mo含量为4.00％以下。优选为2.50％以下。
选自Ti、Nb和Zr中的一种以上的元素：合计1.00％以下
Ti、Nb和Zr有助于耐晶界腐蚀性提高，这些元素可以单独或者复合含有。其效果优选分别在0.01％以上的含量得到。但是，这些元素的合计的含量超过1.00％时，延展性容易降低。因此，含有Ti、Nb和Zr时，它们的合计的含量为1.00％以下。下限没有特别限定，Ti、Nb和Zr的合计的含量优选为0.01％以上。
应予说明，上述以外的成分为Fe和不可避免的杂质。
另外，鉴于燃料电池堆叠时的搭载空间、重量，不锈钢板的板厚优选为0.03～0.30mm的范围。如果板厚小于0.03mm，则金属板坯材的生产效率降低。另一方面，如果超过0.30mm，则堆叠时的搭载空间、重量增加。更优选为0.05～0.15mm的范围。
(2)燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的制造方法
接下来，对本发明的一个实施方式的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的制造方法进行说明。
·准备工序
准备工序是准备坯材的奥氏体系不锈钢板(以下，也称为坯材奥氏体系不锈钢板)的工序。坯材奥氏体系不锈钢板没有特别限定，例如，如下准备具有上述的成分组成的奥氏体系不锈钢板即可。
即，可以通过将具有上述的成分组成的钢坯热轧而制成热轧板，根据需要对该热轧板实施热轧板退火，其后，对该热轧板实施冷轧而制成所希望板厚的冷轧板，由此准备具有上述的成分组成的奥氏体系不锈钢板。也可以进一步根据需要在该冷轧工序期间，追加作为中间退火的冷轧板退火。
应予说明，热轧、冷轧、热轧板退火、冷轧板退火等条件没有特别限定，按照常规方法即可。另外，也可以在冷轧板退火后酸洗，实施表皮光扎。另外，也可以使冷轧板退火为光亮退火。
·热处理工序
优选对如上述那样准备的坯材奥氏体系不锈钢板(后述的氧化被膜的除去处理工序之前)在处理气氛：氮气浓度为5体积％以上且露点为-45℃以下、最高到达温度：1000℃～1200℃和在1000℃以上的温度区域的滞留时间：1秒～300秒的条件下实施热处理。
通过该热处理能够向坯材奥氏体系不锈钢板的表层部导入氮气，在成为最终制品的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板中，燃料电池的隔离件的使用环境下的耐腐蚀性，特别是点蚀性提高。
处理气氛：氮气浓度为5体积％以上且露点为-45℃以下
通过使处理气氛的氮气浓度为5体积％以上，能够对坯材奥氏体系不锈钢板的表层部有效地导入氮气。因此，处理气氛的氮气浓度优选为5体积％以上。更优选为10体积％以上，进一步优选为20体积％以上。
应予说明，作为氮气以外的气氛气体，优选为选自氢气、氦气、氩气、氖、一氧化碳、二氧化碳中的一种以上。
另外，如果处理气氛的露点变高，则热处理时在坯材奥氏体系不锈钢板的表面形成氧化物，很难向钢板的表层部导入氮气。该点通过使处理气氛的露点为-45℃以下，能够向坯材奥氏体系不锈钢板的表层部有效地导入氮气。因此，处理气氛的露点优选为-45℃以下。更优选为-50℃以下。进一步优选为-65℃以下。
最高到达温度：1000℃～1200℃
如果热处理的最高到达温度小于1000℃，则无法向坯材奥氏体系不锈钢板的表层部充分地导入氮气。另外，无法使坯材奥氏体系不锈钢板(冷轧板)的轧制组织充分再结晶，可能导致加工性的劣化。
另一方面，如果最高到达温度超过1200℃，则晶粒粗大化，还是可能导致加工性的劣化。另外，如果导入大幅超出固溶极限的氮气，则该氮气不但会以氮化物的形式在钢板表面析出，还会在钢板的内部析出，可能导致耐腐蚀性和加工性的劣化。
因此，热处理中的最高到达温度优选为1000℃～1200℃。更优选为1050℃以上。另外，更优选为1150℃以下。
在1000℃以上的温度区域的滞留时间：1秒～300秒
热处理在1000℃以上的温度区域的滞留时间小于1秒时，无法向坯材奥氏体系不锈钢板的表层部导入足够的氮气。另外，无法使坯材奥氏体系不锈钢板(冷轧板)的轧制组织充分再结晶，可能导致加工性的劣化。
另一方面，如果热处理在1000℃以上的温度区域的滞留时间超过300秒，则晶粒粗大化，还是可能导致加工性的劣化。另外，如果导入大幅超出固溶极限的氮气，则该氮气不仅以氮化物的形式在钢板表面析出，还在钢板的内部析出，可能导致耐腐蚀性和加工性的劣化。
因此，热处理在1000℃以上的温度区域的滞留时间优选为1秒～300秒。更优选为3秒以上，进一步优选为5秒以上。另外，更优选为120秒以下，进一步优选为60秒以下。
应予说明，上述的热处理中，坯材奥氏体系不锈钢板的表层部，具体而言，从钢板的表面到几十μm左右的深度导入氮气。
因此，即便在后述的氧化被膜的除去处理工序中除去氧化被膜，进一步在蚀刻处理工序中，溶解厚度为几μm左右的不锈钢板母材，最终制品中，在钢板表面存在的N的原子浓度也维持很高。
·氧化被膜的除去处理工序
接着，将预先形成于坯材奥氏体系不锈钢板的表面的氧化被膜(以下，也简称为氧化被膜)除去。在实施后述的蚀刻处理前进行这样的氧化被膜的除去处理，稳定地得到通过活化区的蚀刻处理降低接触电阻的效果。
这里，预先形成的氧化被膜可举出大气中形成的钝态被膜、坯材奥氏体系不锈钢板的制造阶段的退火时形成的被膜等。
另外，氧化被膜的除去可以通过阳极电解处理、阴极电解处理，阳极电解处理和阴极电解处理的组合进行，其中优选阴极电解处理。阴极电解处理与阳极电解处理相比，因为减少不锈钢板母材的溶解量，所以特别有利。
这里，阴极电解处理的处理条件以能够除去不锈钢板表面的氧化被膜的电流密度实施即可。具体而言，优选根据不锈钢板的钢种、形成的氧化被膜的厚度、电解装置等的构成来预先调整每次的电解条件。
例如，电位控制的情况下，可以在30g/L的硫酸水溶液中，电位：-0.7V(vs.Ag/AgCl)，处理时间：1分钟以上的条件实施阴极电解处理。应予说明，V(vs.Ag/AgCl)是相对于作为参比电极使用的银-氯化银电极的电位，以下，记为(vs.Ag/AgCl)。
另外，电流控制的情况下，根据钢种、氧化被膜的厚度而不同，优选在电流密度：-0.1～-100mA/cm2、处理时间：1～600秒的范围内进行调整。特别是处理时间根据电流密度而不同，例如，电流密度：-0.5mA/cm2的情况下，可以使处理时间为60秒以上，通常，除去不锈钢板的表面的氧化被膜。但是，如果处理时间长，则经济性差，因此优选为600秒以下。更优选为300秒以下。
应予说明，这里所说的电流密度表示将在成为被处理材料的不锈钢板与对极之间流过的电流除以被处理材料的表面积而得的值，电流控制的情况下，控制该电流密度。
并且，阴极电解处理中使用的处理液没有特别限定，其中优选硫酸水溶液。
另外，处理液的浓度可以调整为使处理液的导电率足够高，优选例如，硫酸水溶液的情况下，硫酸的浓度为10～100g/L左右。
但是，使用再生酸等便宜的酸的情况下，有时作为杂质含有氢氟酸、磷酸等其他酸，但如果硫酸以外的酸的浓度为5g/L以下则是允许的。但是，对于氢氟酸，从处理作业时的安全性和处理作业后排出的废液的处理的安全性的观点出发，氢氟酸的浓度必须为极微量，具体而言，降低到1g/L以下。应予说明，硫酸以外的酸的浓度当然可以为0g/L。
并且，处理温度也没有特别限定，但优选30～85℃。
应予说明，使氧化被膜的除去和后述的蚀刻处理的处理液相同的情况，在成本上有利。另外，根据电解槽的结构，可以在相同的电解槽中连续进行氧化被膜的除去和蚀刻处理。
·蚀刻处理工序
对实施上述的氧化被膜的除去处理而除去表面的氧化被膜的坯材奥氏体系不锈钢板在该坯材奥氏体系不锈钢板的活化区实施蚀刻处理。
而且，这时，将溶解量控制为1.0～20.0g/m2的范围是极其重要的。
蚀刻处理的溶解量：1.0～20.0g/m2
通过将蚀刻处理的溶解量控制为1.0g/m2以上，能够在不锈钢板表面形成规定的凹凸结构，特别是控制成规定的凸部的平均高度。由此，接触电阻的耐经时劣化性提高。因此，蚀刻处理的溶解减量为1.0g/m2以上。优选为3.0g/m2以上。
但是，如果蚀刻处理的溶解量超过20.0g/m2，则凸部间的平均间隔过大，得不到规定的接触电阻。另外，挂灰(smut)稳固地附着在钢板表面，该挂灰在后述的酸性溶液中的处理中也难以除去。因此，接触电阻增加。因此，蚀刻处理的溶解量为20.0g/m2以下。优选为10.0g/m2以下。
这里，蚀刻处理的溶解量通过将蚀刻处理前后的坯材奥氏体系不锈钢板的质量差除以坯材奥氏体系不锈钢板的表面的面积(每两面的面积)而求出。
另外，作为不锈钢板的蚀刻处理，虽然可考虑活化区、钝化区和过钝化区这3个电位范围的蚀刻处理，但设为活化区的蚀刻处理的理由如下。
即，在钝化区进行蚀刻处理时，在不锈钢板形成钝态被膜，因此得不到充分的蚀刻效果，得不到所希望的接触电阻的降低效果。
另外，在过钝化区进行蚀刻处理时，不锈钢板的溶解量增多，另外，溶解速度也加快。因此，蚀刻迅速进行，仍然得不到所希望的接触电阻的降低效果。而且，根据电位，也同时发生析氧反应，很难控制蚀刻量。
另一方面，在活化区进行蚀刻处理时，与钝化区相比得到充分的蚀刻效果。另外，如果与过钝化区比较，不锈钢板的溶解量少，另外，容易控制不锈钢板的溶解量。
这样，如果为活化区的蚀刻处理，则能够精密地控制不锈钢板的溶解量，进而，将在钢板表面形成的微小凹凸结构的形状控制为nm级。因此，这里选择进行在活化区的蚀刻处理。
另外，蚀刻处理的溶解量可以通过适当地调整蚀刻处理中使用的处理液的温度、浓度(例如，作为处理液使用硫酸水溶液的情况下为硫酸浓度)、处理时间来进行控制。
应予说明，活化区、钝化区和过钝化区这3个电位范围分别如下定义。
即，如图3所示，如果具有后述的表1的钢No.A的成分组成的不锈钢板从自然浸渍电位向阳极方向极化，则电位超过-0.35V(vs.Ag/AgCl)时，电流和电流密度增加，达到+0.67mA/cm2左右的极大值。其后，随着电位的上升，电流降低，电位到达-0.11V(vs.Ag/AgCl)时，电流密度降低到上述极大值的1/10以下。该电流低的状态在从-0.11V(vs.Ag/AgCl)到+0.78V(vs.Ag/AgCl)的电位范围持续，其后，随着电位的上升，电流密度再次急剧增加。
应予说明，图3是对后述的表1的钢No.A，使用银-氯化银电极作为参比电极在30g/L硫酸水溶液于55℃按-0.7V(vs.Ag/AgCl)实施1分钟阴极电解处理，其后，以电位扫描速度：1mV/s的条件得到的阳极极化曲线。得到阳极极化曲线时使用该电位扫描速度。
随着该初始的电位的上升而电流密度增加的电位范围是活化区，即便升高电位也几乎没有电流流过，电流密度保持在低的值的电位范围是钝化区，超过钝化区的电位范围而电流密度急剧增大的电位范围为过钝化区。
具体而言，如下定义活化区，使处理液中的不锈钢板从自然浸渍电位向阳极方向以1mV/s的扫描速度极化时得到的阳极极化曲线中，电位上升时首次出现的(到达后述的钝化区前的)、随着电位的上升而电流密度增加，取得极大值(活化区的电流密度的最大值)后，电流密度降低，直到电流密度达到上述极大值的1/10以下的电位范围。
另外，钝化区定义为上述的阳极极化曲线中，超过活化区、即便电位升高也几乎没有电流流过的电位范围(具体而言，电流密度维持在上述极大值的1/10以下的电位范围)。
并且，过钝化区定义为超过钝化区且随着电位的升高电流急剧增加的电位范围。
另外，活化区根据不锈钢板的钢种、使用的处理液等而变化。因此，优选预先取得符合这些条件的阳极极化曲线，把握活化区的电位范围，然后进行电解蚀刻处理。
具体而言，通过电位控制进行蚀刻处理时，可以预先取得成为被处理材料的不锈钢板的阳极极化曲线，把握活化区的电位范围，在该电位范围进行蚀刻处理。
例如，将后述的表1的钢种A利用30g/L硫酸水溶液进行处理时，如果为-0.35V～-0.10V(vs.Ag/AgCl)的电位范围，则成为与活化区相当的电位范围。因此，成为该活化区的电位范围内，在1～600秒的范围适当地调整处理时间而进行蚀刻处理即可。
另外，通过电流控制进行蚀刻处理时，可以预先调查电流密度与电解电位的关系，把握在活化区电解的电流密度的范围，在该电流密度的范围进行蚀刻。
但是，电流控制的情况下，根据使用的不锈钢板的钢种、处理液等而适当的电流密度会变化，因此，需要根据情况进行调整。
另外，被处理材料大的情况或对螺旋状态的钢板实施蚀刻处理的情况等，大型电解装置的工厂设备中，很难使用参比电极。这样的情况下，提高电流密度的同时，确认电流密度与施加在成为被处理材料的不锈钢板与对极之间的电解电压的关系，从而确认在活化区的电位范围蚀刻的电流密度。然后，可以在以成为该活化区的电位范围的电流密度实施蚀刻处理。
具体而言，如果为使施加在成为被处理材料的不锈钢板与对极之间的电解电压急剧增加的电流密度，可以判断为处在活化区。另一方面，如果为施加在成为被处理材料的不锈钢板与对极之间的电解电压急剧增加后的电流密度，则可以判断为处在过钝化区。
例如，将后述的表1的钢种A利用30g/L硫酸水溶液进行处理时，如果将电流密度控制为0.01～1.00mA/cm2左右，则能够在与活化区相当的电位范围电解。因此，在成为该活化区的电流密度范围，在1～600秒的范围适当地调整处理时间而进行电解蚀刻处理即可。
应予说明，这里所说的电流密度表示将在成为被处理材料的不锈钢板与对极之间流过的电流除以被处理材料的表面积而得的值，进行电流控制的情况下，是控制该电流密度。
而且，电解蚀刻处理中使用的处理液优选硫酸水溶液。
另外，处理液的浓度可以调整为处理液的导电率足够高。例如，硫酸水溶液的情况下，优选硫酸的浓度为10～300g/L左右。另外，从将蚀刻处理的溶解量控制在1.0～20.0g/m2的范围的观点出发，使硫酸的浓度为30g/L以上，更优选为60g/L以上。
应予说明，出于除去在不锈钢的表面产生的挂灰的目的等，可以在处理液中加入少量硝酸。但是，硝酸使不锈钢钝态化而抑制蚀刻效果。因此，硝酸的浓度优选为10g/L以下。另外，在硫酸水溶液中加入硝酸时，硝酸的浓度优选为硫酸的浓度以下。硝酸的浓度当然可以为0g/L。
另外，上述的硫酸和硝酸以外的酸优选极力减少。但是，使用再生酸等便宜的酸时，有时含有氢氟酸、磷酸等其他酸作为杂质，如果硫酸和硝酸以外的酸的浓度为5g/L以下则是允许的。但是，从处理作业时的安全性和处理作业后排出的废液的处理的安全性的观点出发，氢氟酸的浓度必须为极微量，具体而言，降低到1g/L以下。应予说明，硫酸以外的酸的浓度当然可以为0g/L。
并且，处理温度也没有特别限定，优选30～85℃。特别是从将蚀刻处理的溶解量控制在1.0～20.0g/m2的范围的观点出发，处理温度更优选为60℃以上。进一步优选为70℃以上，更进一步优选为75℃以上。
应予说明，将氧化被膜的除去处理和电解蚀刻处理以相同的处理液相同的处理温度进行时，也可以使用相同的电解槽连续处理。
·具有氧化性的溶液中的浸渍处理或者具有氧化性的溶液中的坯材奥氏体系不锈钢板的钝化区的电解处理
为了提高接触电阻的耐经时劣化性，对实施了上述的蚀刻处理的坯材奥氏体系不锈钢板进一步实施具有氧化性的溶液中的浸渍处理，或者，上述坯材奥氏体系不锈钢板的钝化区的电解处理(以下，也称为具有氧化性的溶液中的浸渍处理或者电解处理)是重要的。由此，提高钢板表面的Cr浓度，极力抑制不锈钢板的大气中保存时的钝态被膜的厚膜化。
另外，利用同时具有氧化性的溶液中的浸渍处理或者电解处理将蚀刻处理时形成的挂灰等附着物溶解(除去)是重要的。
即，本发明的一个实施方式的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板中，如上所述，必须充分确保钢板表面的凹凸结构的凹凸间的高低差。因此，形成钢板表面的凹凸结构的蚀刻处理中，需要增加溶解量，具体而言，为1.0g/m2以上。但是，如果蚀刻处理的溶解量增加，则蚀刻处理后，在不锈钢板的表面生成大量的挂灰(以C、N、S、O、Fe、Cr、Ni为主要的构成元素的混合物中电阻高)。因此，刚刚蚀刻处理后的钢板中，由于这样的挂灰的影响，反而接触电阻增大。关于此，上述的蚀刻处理后，通过进行上述的具有氧化性的溶液中的浸渍处理或者电解处理，提高钢板表面的Cr浓度，换言之提高[Cr]/[Fe]，其结果可除去上述的挂灰，得到低的接触电阻。另一方面，上述的蚀刻处理后，如果不进行具有氧化性的溶液中的浸渍处理或者电解处理，则不仅接触电阻的耐经时劣化性，而且因挂灰的影响而得不到低的接触电阻。
这里，具有氧化性的溶液，可举出硝酸水溶液、过氧化氢水溶液。
应予说明，浸渍时间越长，越促进挂灰等的除去、表面的Cr浓缩，但如果过长，则该效果饱和，另外生产率降低。因此，浸渍处理的处理时间优选为2小时(120分钟)以下。更优选为15分钟以下。另外，下限优选为0.5分钟以上。更优选为1分钟以上。
另外，使用硝酸水溶液时，硝酸的浓度优选为10～400g/L。并且，使用过氧化氢水溶液时，过氧化氢的浓度优选为10～300g/L。应予说明，如果各处理液中作为杂质含有的酸均为10g/L以下就可以允许。各处理液中作为杂质而含有的酸的下限没有特别限定，也可以为0g/L。但是，从处理作业时的安全性和处理作业后排出的废液的处理的安全性的观点出发，氢氟酸的浓度必须为极微量，具体而言降低到1g/L以下。
而且，具有氧化性的溶液中的浸渍处理的处理温度没有特别限定，优选为30～60℃。
另外，电解处理时，可以将电位调整到不锈钢板钝态化的电位区域。特别优选为钢中含有的Fe、Ni等Cr以外的成分溶解而Cr不溶解的电位区域。
应予说明，不锈钢板钝态化的电位区域(钝化区)根据使用的处理液(电解液)、成为被处理材料的不锈钢板的钢种而不同。因此，该电解处理的电位优选根据处理液和不锈钢的钢种而进行调整。例如，使用50g/L硝酸水溶液对后述的表1的钢A进行处理时，优选在电位：+0.40～+0.60V(vs.Ag/AgCl)的范围实施电解处理。另外，处理时间越长，越促进钢板表面的以金属以外的形态存在的Cr的浓缩，但如果过长，则其效果饱和。另外，生产率降低。因此，电解时间优选为2小时(120分钟)以下。更优选的电解时间为15分中以下。另外，下限优选为0.5分以上。更优选为1分钟以上。
并且，电解处理的处理温度也没有特别限定，但优选30～70℃。
应予说明，具有氧化性的溶液中的浸渍处理或者坯材奥氏体系不锈钢板的钝化区的电解处理时，根据需要使用无纺布擦拭布等擦拭非处理材料的不锈钢板的表面。由此，容易除去挂灰等，得到更进一步的接触电阻的降低效果。
·其他
实施上述的具有氧化性的溶液中的浸渍处理或者坯材奥氏体系不锈钢板的钝化区的电解处理后，可以在钢板表面进一步形成表面处理被膜。
形成的表面处理被膜没有特别限定，优选使用燃料电池用的隔离件的使用环境下耐腐蚀性、导电性优异的坯材，例如，优选为金属层、合金层、金属氧化物层、金属碳化物层、金属氮化物层、碳材料层、导电性高分子层、含有导电性物质的有机树脂层或者它们的混合物层。
例如，作为金属层，可举出Au、Ag、Cu、Pt、Pd、W、Sn、Ti、Al、Zr、Nb、Ta、Ru、Ir和Ni等金属层，其中优选Au、Pt的金属层。
另外，作为合金层，可举出Ni-Sn(Ni3Sn2、Ni3Sn4)、Cu-Sn(Cu3Sn、Cu6Sn5)、Fe-Sn(FeSn、FeSn2)、Sn-Ag、Sn-Co等的Sn合金层、Ni-W、Ni-Cr、Ti-Ta等的合金层，其中优选Ni-Sn、Fe-Sn的合金层。
并且，作为金属氧化物层，可举出SnO2、ZrO2、TiO2、WO3、SiO2、Al2O3、Nb2O5、IrO2、RuO2、PdO2、Ta2O5、Mo2O5和Cr2O3等金属氧化物层，其中优选TiO2、SnO2的金属氧化物层。
而且，作为金属氮化物层和金属碳化物层，可举出TiN、CrN、TiCN、TiAlN、AlCrN、TiC、WC、SiC、B4C、氮化钼、CrC、TaC以及ZrN等金属氮化物层、金属碳化物层，其中优选TiN的金属氮化物层。
另外，作为碳材料层，可举出石墨、无定形碳、类金刚石碳、炭黑、富勒烯以及碳纳米管等碳材料层，其中优选石墨、类金刚石碳的碳材料层。
并且，作为导电性高分子层，可举出聚苯胺和聚吡咯等导电性高分子层。
此外，含有导电性物质的有机树脂层含有至少一种选自构成上述的金属层、合金层、金属氧化物层、金属氮化物层、金属碳化物层、碳材料层和导电性高分子层的金属、合金、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、碳材料以及导电性高分子中的导电性物质，含有选自环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂，碳二亚胺树脂以及酚醛环氧树脂等有机树脂中的至少一种。作为这样的含有导电性物质的有机树脂层，例如优选分散石墨的酚醛树脂、分散炭黑的环氧树脂等。
应予说明，作为上述的导电性物质，优选金属和碳材料(特别是石墨、炭黑)。另外，导电性物质的含量没有特别限定，得到固体高分子形燃料电池用的隔离件的规定的导电性即可。
另外，作为上述的混合物层，例如，可举出TiN分散的Ni-Sn合金等混合物层。
如果为上述的表面处理被膜，能够降低成为基材的不锈钢板与表面处理被膜的界面的电阻。
实施例
·实施例1
准备具有表1记载的成分组成(剩余部分为Fe和不可避免的杂质)的板厚：0.10mm的坯材奥氏体系不锈钢板(刚冷轧后的钢板)。接着，对准备的不锈钢板在表2所示的条件下实施热处理、氧化被膜的除去处理、蚀刻处理和具有氧化性的溶液中的浸渍处理，得到隔离件用的奥氏体系不锈钢板。
应予说明，表2中的电流密度是将在成为被处理材料的不锈钢板与对极之间流过的电流除以被处理材料的表面积而得的值。另外，进行蚀刻处理时，预先针对各条件和钢种，预先调查电流密度与成为被处理材料的不锈钢板与对极之间的电解电压的关系，确认了所有条件下如果将电流密度调整为+0.03mA/cm2，则成为活化区。
并且，表2中的样品No.A9中，作为蚀刻处理后的处理，按以下的条件实施电解处理。即，使用50g/L硝酸水溶液，在处理温度：55℃，电位：+0.50V(vs.Ag/AgCl)，处理时间：60秒的条件下进行。应予说明，钢No.B的不锈钢板中，+0.50V(vs.Ag/AgCl)的电位为钝化区。
使用这样得到的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板，按以下的要领进行(1)接触电阻、(2)接触电阻的耐经时劣化性、(3)耐腐蚀性(耐点蚀性)以及(4)加工性的评价。
(1)接触电阻的评价
在上述的蚀刻处理后1小时以内从如上述那样得到的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板切出规定的样品。
接着，将该样品夹在碳纸(Toray株式会社TGP-H-120)之间，并且，从其两侧使铜板与实施了镀金的电极接触，每单位面积施加0.98MPa(＝10kg/cm2)的压力流过电流。进而，测定电极间的电压差，计算电阻。
而且，将该电阻的测定值乘以接触面的面积而得的值作为接触电阻值，按以下的基准评价接触电阻。将评价结果一并标注于表3。
○(合格)：20mΩ·cm2以下
×(不合格)：超过20mΩ·cm2
(2)接触电阻的耐经时劣化性的评价
上述的具有氧化性的溶液中的浸渍处理后，如上述那样得到的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板在大气中保存100小时。
接着，从保存100小时后的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板切出规定的样品。将该样品夹于碳纸(Toray株式会社TGP-H-120)之间，并且，从其两侧使铜板与实施了镀金的电极接触施加，每单位面积0.98MPa(＝10kg/cm2)的压力流过电流。进而，测定电极间的电压差，计算电阻。
而且，将该电阻的测定值乘以接触面的面积而得的值作为接触电阻值，按以下的基准评价接触电阻的耐经时劣化性。将评价结果一并标注于表3。应予说明，(1)的接触电阻的评价中对×(不合格)的那些，部分省略该评价。
○(合格)：经过100小时后的接触电阻值为20mΩ·cm2以下，并且，接触电阻值的增加率为20％以下
×(不合格)：经过100小时后的接触电阻值超过20mΩ·cm2，或者，接触电阻值的增加率超过20％
应予说明，接触电阻值的增加率按下式求出。
[接触电阻值的增加率(％)]＝([经过100小时后的接触电阻值]-[(1)中测定的蚀刻处理之后的接触电阻值])/[(1)中测定的蚀刻处理之后的接触电阻值]×100
(3)耐腐蚀性(耐点蚀性)的评价
从如上述那样在大气中保存100小时后的隔离件用的奥氏体系不锈钢板切出规定的样品。
接着，以切出的样品为作用极，以白金线为对点极，以Ag/AgCl为参比电极，在含有1000ppm的氯化物离子的pH3.0的硫酸水溶液(使用氯化钠和硫酸进行调整)中，80℃的条件下，以电位扫描速度：20mV/min从浸渍电位向阳极方向扫描电位。
而且，将电流密度达到10μA/cm2的电位作为点蚀电位，按以下的基准，评价耐腐蚀性(耐点蚀性)的评价。将评价结果一并标注于表3。
◎(合格，特别优异)：点蚀电位超过0.40V(vs.Ag/AgCl)
○(合格，优异)：点蚀电位为0.30V(vs.Ag/AgCl)～0.40V(vs.Ag/AgCl)
×(不合格)：点蚀电位小于0.30V(vs.Ag/AgCl)
(4)加工性的评价
从如上述那样在大气中保存100小时后的隔离件用的奥氏体系不锈钢板在轧制方向采取平板JIS13号B拉伸试验片，根据JIS Z2241，拉伸速度：10mm/min的条件下进行拉伸试验，测定伸长率。而且，按以下的基准进行加工性的评价。将评价结果一并标注于表3。
○(合格)：伸长率为50％以上
×(不合格)：伸长率小于50％
另外，通过前述的方法，观察在大气中保存100小时后的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的截面，测定凸部的平均高度和凸部间的平均间隔。将测定结果一并标注于表3。
应予说明，未观察到高度：10nm以上的凸部的样品，将表3中的凸部的平均高度和凸部间的平均间隔设为“-”。
并且，通过前述的方法，测定[Cr]/[Fe]以及在钢板表面存在的N的原子浓度。将测定结果一并标注于表3。应予说明，任一样品都未观测到F的峰。
Figure BDA0003170918770000271
Figure BDA0003170918770000291
表3
Figure BDA0003170918770000301
根据表3可知以下事项。
(a)发明例中均得到了所希望的低接触电阻，另外，接触电阻的耐经时劣化性也优异。并且，加工性、耐腐蚀性(耐点蚀性)也优异。
(b)另一方面，比较例中均未得到所希望的低接触电阻，和/或，未得到接触电阻的耐经时劣化性。

Claims (4)

1.一种燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板，
在所述燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的表面具备具有凹部和凸部的凹凸结构，该凸部的平均高度为30nm～300nm，且该凸部间的平均间隔为20nm～350nm，
在所述燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的表面，以金属以外的形态存在的Cr的原子浓度与以金属以外的形态存在的Fe的原子浓度之比[Cr]/[Fe]为1.0以上。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板，其中，在所述燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的表面存在的N的原子浓度为1.0at％以上。
3.一种燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的制造方法，
准备坯材奥氏体系不锈钢板，
接着，将所述坯材奥氏体系不锈钢板的表面的氧化被膜除去，
接着，对所述坯材奥氏体系不锈钢板实施在所述坯材奥氏体系不锈钢板的活化区溶解量成为1.0～20.0g/m2的蚀刻处理，
接着，对所述坯材奥氏体系不锈钢板实施具有氧化性的溶液中的浸渍处理或者实施在所述坯材奥氏体系不锈钢板的钝化区的电解处理。
4.根据权利要求3所述的燃料电池的隔离件用的奥氏体系不锈钢板的制造方法，其中，
将所述坯材奥氏体系不锈钢板的表面的氧化被膜除去前，对所述坯材奥氏体系不锈钢板，在处理气氛：氮气浓度为5体积％以上且露点为-45℃以下、最高到达温度：1000℃～1200℃和在1000℃以上的温度区域的滞留时间：1秒～300秒的条件下实施热处理。
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