DE102019110896A1

DE102019110896A1 - Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators

Info

Publication number: DE102019110896A1
Application number: DE102019110896.9A
Authority: DE
Inventors: Masaki Hirano
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2019-11-28
Also published as: JP2019207772A; JP6958483B2; DE102019110896A9; US11637294B2; US20190363373A1; CN110544778A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators bereitgestellt, welches in der Lage ist, die Oberfläche eines plattenförmigen Metallsubstrats, das zu einem Brennstoffzellenseparator werden soll, auf einfache Art und Weise aufzurauen und so den Kontaktwiderstand des resultierenden Brennstoffzellenseparators zu reduzieren. Das Verfahren entspricht insbesondere einem Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators aus einem plattenförmigen Metallsubstrat einschließlich eines Ziehens des Metallsubstrats in zumindest einer Richtung, um das Metallsubstrat plastisch zu verformen, wodurch die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra der Oberfläche des Metallsubstrats nach dem Ziehen im Vergleich zu dieser vor dem Ziehen erhöht wird.

Description

Hintergrund
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators aus einem plattenförmigen Metallsubstrat.
Allgemeiner Stand der Technik
Eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, die eine Elektrolytmembran verwendet, kann bei niedrigen Temperaturen arbeiten und ist kompakt und leicht. Daher wird die Anwendung einer solchen Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle auf einen beweglichen Gegenstand, wie ein Automobil, erwogen. Insbesondere ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einer darauf montierten Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle hat als Öko-Fahrzeug soziale Aufmerksamkeit erregt.
Eine solche Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle umfasst eine Mehrzahl von gestapelten Zellen (das heißt Einheitszellen) als Basiseinheiten. Jede Zelle umfasst eine Membranelektrodenanordnung mit einem Paar von Gasdiffusionsschichten, die auf gegenüberliegenden Seiten davon angeordnet sind, und ein Paar von Separatoren, welche diese dazwischen aufnehmen. Die Membranelektrodenanordnung weist eine Struktur auf, bei der eine Anodenelektrode und eine Kathodenelektrode auf gegenüberliegenden Seiten einer Elektrolytmembran, die einer Ionenaustauschmembran entspricht, angeordnet sind.
Jeder Separator entspricht einem plattenförmigen Element, welches Metall als das Substrat mit ausgezeichneter Leitfähigkeit und Gasundurchlässigkeit bzw. Gasdichtigkeit umfasst. Eine Oberflächenseite des Separators steht mit der Membranelektrodenanordnung in Kontakt und die andere Oberflächenseite davon steht mit eine Oberflächenseite eines benachbarten Separators in Kontakt. Ein solcher Separator entspricht einem Element, das benachbarte Zellen trennt und auch dazu dient, dass Strom durch jede Zelle fließen kann. Daher ist es wichtig, den Kontaktwiderstand zwischen dem Separator und einem Gegenstück in Kontakt mit dem Separator zu reduzieren.
Vor diesem Hintergrund schlägt die JP 2011-038166 A beispielsweise vor, einen Ätzprozess auf einem Metallsubstrat aus Edelstahl durchzuführen, das für einen Separator verwendet werden soll, um dadurch die Oberfläche des Metallsubstrats aufzurauen. Wenn das resultierende aufgeraute Metallsubstrat zu einem Separator bearbeitet wird, ist entsprechend ein Kontaktbereich zwischen dem Separator und einem Gegenstück in Kontakt mit dem Separator erhöht bzw. vergrößert. Dadurch kann der Kontaktwiderstand zwischen beiden reduziert werden. Außerdem ist auch ein Verfahren zum Abrasivstrahlen auf die Oberfläche eines Metallsubstrats bekannt, das für einen Separator verwendet werden soll, wodurch die Oberfläche des Metallsubstrats aufgeraut wird.
Kurzfassung
Wenn jedoch ein Ätzprozess, wie in der JP 2011-038166 A beschrieben, durchgeführt wird, entsteht eine große Menge an Abwasser, was eine Abwasserbehandlung erfordert. Dabei sind, wenn Abrasivstrahlen durchgeführt wird, komplexe Vorgänge erforderlich, da ein Poliermittel gleichmäßig von einer Strahlpistole auf die Oberfläche des Metallsubstrats gestrahlt werden sollte.
Die vorliegende Offenbarung erfolgte in Anbetracht des Vorstehenden und stellt ein Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators bereit, das in der Lage ist, die Oberfläche eines plattenförmigen Metallsubstrats, das zu einem Brennstoffzellenseparator werden soll, auf einfache Art und Weise aufzurauen und somit den Kontaktwiderstand des resultierenden Brennstoffzellenseparators zu verringern.
Demnach entspricht ein Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators gemäß der vorliegenden Offenbarung einem Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators aus einem plattenförmigen Metallsubstrat, einschließlich eines Ziehens des Metallsubstrats zumindest in eine Richtung, um das Metallsubstrat plastisch zu verformen, wodurch die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra der Oberfläche des Metallsubstrats nach dem Ziehen im Vergleich zu dieser vor dem Ziehen erhöht wird.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist der Anteil von Vorsprüngen auf der Oberfläche des Metallsubstrats nach dem Ziehen im Vergleich zu diesem vor dem Ziehen erhöht, da die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra wie vorstehend beschrieben erhöht ist. Daher ist im Vergleich zu dem Fall, wenn das Metallsubstrat vor dem Ziehen verwendet wird, die Kontaktbereichsrate zwischen dem Metallsubstrat nach dem Ziehen und einem Gegenstück in Kontakt mit dem Metallsubstrat erhöht. Falls ein solches Metallsubstrat durch Stanzen zu einem Separator verarbeitet wird, kann daher der Kontaktwiderstand zwischen dem Separator und dessen Gegenstück reduziert werden. Ferner kann nur das Ziehen eines Metallsubstrats, welches zu einem Separator werden soll, in zumindest eine Richtung die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra der Oberfläche des resultierenden Separators auf einfache Art und Weise erhöhen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators umfasst das Metallsubstrat zwei Metallsubstrate, und die Metallsubstrate werden gezogen, so dass, wenn druckempfindliches Papier zwischen den beiden gezogenen Metallsubstraten aufgenommen und mit einem Kontaktdruck von 1 MPa gepresst wird, vorausgesetzt, dass der gepresste Bereich des druckempfindlichen Papiers dem Kontaktbereich jedes Metallsubstrats entspricht, die Flächenrate des Kontaktbereichs größer oder gleich 10,0 % wird. Gemäß einer solchen Ausführungsform kann das Ziehen jedes Metallsubstrats, um eine Flächenrate in einem solchen Bereich zu erreichen, den Kontaktwiderstand zwischen einem Separator, der durch die Verarbeitung des gezogenen Metallsubstrats erhalten wird, und dessen Gegenstück effektiv reduzieren.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators entspricht das Metall jedes Metallsubstrats Titan, und die Dicke des Metallsubstrats vor dem Ziehen ist kleiner oder gleich 100 µm, und jedes Metallsubstrat wird so gezogen, dass die Länge des Metallsubstrats nach dem Ziehen in der Zugrichtung um 20 % oder mehr gegenüber dieser vor dem Ziehen erhöht ist.
Gemäß einer solchen Ausführungsform kann, obwohl sich ein aus Titan hergestelltes Metallsubstrat mit einer Dicke kleiner oder gleich 100 µm wahrscheinlich verformt, wenn dieses beispielsweise einem Abrasivstrahlen unterzogen wird, lediglich das Ziehen eines solchen Metallsubstrats diesem die gewünschte Oberflächenrauheit verleihen, und die Kontaktflächenrate des resultierenden Brennstoffzellenseparators kann zu größer oder gleich 10,0 % gemacht werden. Folglich kann der Kontaktwiderstand zwischen einem Separator, der durch Verarbeiten des gezogenen Metallsubstrats erhalten wird, und dessen Gegenstück reduziert werden.
Bei einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators der vorliegenden Offenbarung entspricht das Metall des Metallsubstrats Edelstahl und die Dicke des Metallsubstrats vor dem Ziehen ist kleiner oder gleich 100 µm, und das Metallsubstrat wird so gezogen, dass die Länge des Metallsubstrats nach dem Ziehen in der Zugrichtung um 10 % oder mehr gegenüber dieser vor dem Ziehen erhöht ist.
Gemäß einer solchen Ausführungsform kann, obwohl sich ein aus Edelstahl hergestelltes Metallsubstrat mit einer Dicke kleiner oder gleich 100 µm wahrscheinlich verformt, wenn dieses beispielsweise einem Abrasivstrahlen unterzogen wird, lediglich das Ziehen eines solchen Metallsubstrats diesem die gewünschte Oberflächenrauheit verleihen, und die Kontaktflächenrate des resultierenden Brennstoffzellenseparators kann zu größer oder gleich 10,0 % gemacht werden. Folglich kann der Kontaktwiderstand zwischen einem Separator, der durch Verarbeiten des gezogenen Metallsubstrats erhalten wird, und dessen Gegenstück reduziert werden.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Oberfläche eines plattenförmigen Metallsubstrats, das zu einem Brennstoffzellenseparator werden soll, auf einfache Art und Weise aufgeraut werden, so dass der Kontaktwiderstand des resultierenden Brennstoffzellenseparators reduziert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine schematische, konzeptionelle Ansicht, die ein Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators gemäß dieser Ausführungsform veranschaulicht;
2 ist eine schematische, konzeptionelle Ansicht, die ein Verfahren zum Messen einer Kontaktflächenrate veranschaulicht;
3 ist eine Querschnittsansicht des Primärabschnitts einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle;
4 ist eine schematische Darstellung einer Kontaktwiderstandsmessvorrichtung;
5 ist ein Foto von druckempfindlichem Papier, nachdem erste und zweite Prüfkörper, die jeweils um 0 % gezogen wurden, gepresst wurden;
6 ist ein Foto von druckempfindlichem Papier, nachdem erste und zweite Prüfkörper, die jeweils um 40 % gezogen wurden, gepresst wurden;
7A ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Kontaktflächenrate (%) und dem Kontaktwiderstand (mΩ·cm²) von Mustern für Verifikationstests darstellt;
7B ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Mittelwert (µm) der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra und der Kontaktflächenrate (%) der für die Verifikationstests verwendeten Muster darstellt;
7C ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Mittelwert (%) des Zugbetrags und dem Mittelwert (µm) der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra der für die Verifikationstests verwendeten Muster darstellt;
7D ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Mittelwert (%) des Zugbetrags und dem Kontaktwiderstand (mΩ·cm²) der für die Verifikationstests verwendeten Muster darstellt;
8A ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Kontaktflächenrate (%) und dem Kontaktwiderstand (mΩ·cm²) jedes Musters mit einer Kombination von Prüfkörpern 6 bis 10 darstellt;
8B ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Mittelwert (µm) der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra und der Kontaktflächenrate (%)jedes Musters mit einer Kombination von Prüfkörpern 6 bis 10 darstellt; und
8C ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Mittelwert (%) des Zugbetrags und dem Mittelwert (µm) der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra jedes Musters mit einer Kombination von Prüfkörpern 6 bis 10 darstellt.

Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 ist eine schematische, konzeptionelle Ansicht, welche ein Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators gemäß dieser Ausführungsform darstellt.
Bei dem Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators dieser Ausführungsform wird ein Brennstoffzellenseparator aus einem plattenförmigen Metallsubstrat 2 hergestellt. Das Metallsubstrat 2 ist nicht besonders beschränkt, solange es sich um Metall mit ausgezeichneter Leitfähigkeit und Gasdichtigkeit handelt. Beispiele für das Metallsubstrat 2 sind Titan und Edelstahl. Titan entspricht hierin einem Material auf Titanbasis, das Titan als eine Hauptkomponente enthält. Beispiele für Titan umfassen Reintitan und eine Titanlegierung. Beispiele für Edelstahl umfassen austenitischen Edelstahl, wie SUS 304 und SUS 316 (JIS-Normen).
Die Dicke des Metallsubstrats 2 kann beispielsweise in dem Bereich von 20 bis 400 µm oder kleiner als oder gleich 100 µm liegen. Wenn die Dicke des Metallsubstrats 2 kleiner oder gleich 100 µm ist, kann die Dicke der gesamten Brennstoffzelle reduziert werden, und ferner wird das Metall des Metallsubstrats 2 auf einfache Art und Weise plastisch fließen. Daher kann dem Metallsubstrat 2 durch das nachfolgend beschriebene Ziehen auf einfache Art und Weise die gewünschte Oberflächenrauheit verliehen werden.
Wenn das Metallsubstrat 2 aus Titan hergestellt ist, kann die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra der Oberfläche des Metallsubstrats 2 vor dem Ziehen größer oder gleich 1,8 µm und kleiner oder gleich 3,9 µm sein. Wenn das Metallsubstrat 2 dagegen aus Edelstahl hergestellt ist, kann die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra der Oberfläche des Metallsubstrats 2 vor dem Ziehen größer oder gleich 1,5 µm und kleiner oder gleich 2,9 µm sein. Wenn ein solcher Bereich erfüllt ist, kann eine günstige Kontaktflächenrate des Metallsubstrats 2 durch das nachfolgend beschriebene Ziehen sichergestellt werden.
Bei dieser Ausführungsform wird ein solches Metallsubstrat 2 in zumindest einer Richtung gezogen, um plastisch verformt zu werden, wodurch die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra der Oberfläche des Metallsubstrats 2 nach dem Ziehen gegenüber dieser vor dem Ziehen erhöht wird. Insbesondere werden unter Verwendung einer in 1 dargestellten Spannvorrichtung 1 gegenüberliegende Enden 2a und 2b des Metallsubstrats 2 mit einem Paar von Greifabschnitten 3a und 3b der Spannvorrichtung 1 gegriffen. In einem solchen Zustand wird, während ein Greifabschnitt 3b fixiert ist, der andere Greifabschnitt 3a in einer Richtung bewegt, so dass das Metallsubstrat 2 in die eine Richtung gezogen wird.
Durch ein solches Ziehen bildet sich die Struktur oder die Gestalt von Kristallen, die das Metallsubstrat 2 bilden, auf der Oberfläche des Metallsubstrats 2, was zu einer erhöhten arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra des Metallsubstrats 2 führt. Die eine Richtung, in die das Metallsubstrat 2 gezogen wird, ist nicht besonders beschränkt, solange die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra der Oberfläche des Metallsubstrats 2 erhöht werden kann. Beispielsweise kann das Metallsubstrat 2 in eine Mehrzahl von Richtungen gezogen werden, um plastisch verformt zu werden.
Die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra der Oberfläche des Metallsubstrats 2 nach dem Ziehen kann größer oder gleich 2,5 µm sein, wenn das Metallsubstrat 2 Titan ist, und diese kann größer oder gleich 2,0 µm sein, wenn das Metallsubstrat 2 Edelstahl ist. Liegt die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra außerhalb eines solchen Bereichs, wäre eine nachstehend beschriebene günstige Kontaktflächenrate schwer zu erreichen.
Bei dieser Ausführungsform, wie mit Bezug auf nachstehende Beispiele beschrieben, wird das druckempfindliche Papier 4 zwischen zwei gezogenen Metallsubstraten 2 und 2 aufgenommen und dann von einem Paar von Presselementen 6 und 6 bei einem Kontaktdruck von 1 MPa gepresst. Zu dieser Zeit kann unter der Voraussetzung, dass der gepresste Bereich des druckempfindlichen Papiers 4 dem Kontaktbereich zwischen dem druckempfindlichen Papier 4 und jedem der Metallsubstrate 2 entspricht, die Flächenrate des Kontaktbereichs (das heißt, die Kontaktflächenrate) größer oder gleich 10,0 % sein. Daher kann bei dieser Ausführungsform jedes Metallsubstrat 2, das mit Bezug auf 1 beschrieben ist, so gezogen werden, um eine solche Flächenrate zu erfüllen. Das Ziehen jedes Metallsubstrats 2, um eine Kontaktflächenrate in einem solchen Bereich zu erfüllen, kann den Kontaktwiderstand zwischen einem Separator 13, der durch Verarbeiten des gezogenen Metallsubstrats 2 erhalten wird, und dessen Gegenstück (das heißt, einem weiteren Separator 13 oder einer Gasdiffusionsschicht 17 (siehe 3)) effektiv reduzieren.
Falls bei dieser Ausführungsform Metall des Metallsubstrats 2 Titan ist und die Dicke des Metallsubstrats 2 vor dem Ziehen kleiner oder gleich 100 µm ist, kann das Metallsubstrat 2 so gezogen werden, dass die Länge des Metallsubstrats 2 nach dem Ziehen in der Zugrichtung um 20 % oder mehr gegenüber dieser vor dem Ziehen erhöht wird. Falls das Metall des Metallsubstrats 2 dagegen Edelstahl entspricht und die Dicke des Metallsubstrats 2 vor dem Ziehen kleiner oder gleich 100 µm ist, kann das Metallsubstrat 2 so gezogen werden, dass die Länge des Metallsubstrats 2 nach dem Ziehen in der Zugrichtung um 10 % oder mehr gegenüber dieser vor dem Ziehen erhöht wird. Es ist anzumerken, dass der Prozentsatz der vergrößerten Länge des Metallsubstrats 2 hierin in den nachfolgend beschriebenen Beispielen als „Zugbetrag“ definiert ist.
Falls die Dicke des Metallsubstrats 2 kleiner oder gleich 100 µm ist, ist es wahrscheinlich, dass sich das Metallsubstrat beispielsweise beim Abrasivstrahlen oder dergleichen verformt. Bei dieser Ausführungsform kann jedoch lediglich das Ziehen eines solchen Metallsubstrats 2 diesem eine gewünschte Oberflächenrauheit verleihen und somit die Kontaktflächenrate des Separators 13, der durch Verarbeiten des gezogenen Metallsubstrats 2 erhalten wird, auf 10,0 % oder mehr einstellen.
Das gezogene Metallsubstrat 2 wird durch Pressformen und Stanzen in die Gestalt des in 3 dargestellten Separators 13 der Brennstoffzelle 10 gebracht. Ein solcher Separator 13 ist in der nachfolgend beschriebenen Brennstoffzelle 10 aufgenommen. Insbesondere weist die in 3 dargestellte Brennstoffzelle 10 eine Mehrzahl von gestapelten Zellen 11 (d.h. Einheitszellen) als Basiseinheiten auf. Jede Zelle 11 umfasst eine Membranelektrodenanordnung 14 mit Gasdiffusionsschichten 17 und 17, die auf gegenüberliegenden Seiten davon angeordnet sind, und ein Paar von Separatoren 13 und 13, welche diese dazwischen aufnehmen. Die Membranelektrodenanordnung 14 weist eine Struktur auf, bei der eine Anodenelektrode 16 und eine Kathodenelektrode 16 auf gegenüberliegenden Seiten einer Elektrolytmembran 15, die einer Ionenaustauschmembran entspricht, angeordnet sind. Bei der in 3 dargestellten Brennstoffzelle 10 weist der Separator 13 die Gestalt von Wellen auf, die Trapeze mit gleichen Schenkeln bilden, und eine Oberflächenseite jeder Welle stößt an eine der Gasdiffusionsschichten 17, und die andere Oberflächenseite davon stößt an eine Oberflächenseite eines anderen Separators 13. Daher entsprechen die Gasdiffusionsschicht 17 und der benachbarte Separator 13 Gegenstücken, mit denen der Separator 13 in Kontakt steht.
Gemäß dieser Ausführungsform wird das Metallsubstrat 2 zumindest in einer Richtung gezogen, so dass die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra der Oberfläche des Metallsubstrats 2 nach dem Ziehen gegenüber derjenigen vor dem Ziehen erhöht ist. Entsprechend ist der Anteil der Vorsprünge auf der Oberfläche des Metallsubstrats 2 nach dem Ziehen im Vergleich zu diesem vor dem Ziehen erhöht. Im Vergleich dazu, wenn das Metallsubstrat 2 vor dem Ziehen verwendet wird, kann daher bei Verwendung des Metallsubstrats 2, das gezogen und zu dem Separator 13 verarbeitet wurde, der Kontaktwiderstand zwischen dem Separator 13 und dessen Gegenstück reduziert werden.
Darüber hinaus kann gemäß dieser Ausführungsform lediglich das Ziehen des Metallsubstrats 2 in zumindest einer Richtung die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra erhöhen. Daher kann das Metallsubstrat 2 auf einfache Art und Weise einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Eine solche Oberflächenbehandlung kann auf einfache Art und Weise unter Verwendung der Spannvorrichtung 1, wie Autograph, der häufig verwendet wird, durchgeführt werden. Da beispielsweise kein Abwasser entsteht, das sonst beim Ätzen der Oberfläche des Metallsubstrats 2 entstehen würde, kann der Aufwand für die Behandlung von Abwasser entfallen. Darüber hinaus können komplexe Vorgänge, die für das Abrasivstrahlen erforderlich sind, wie die Vorbereitung einer Schlämme mit einem Poliermittel zum Abreiben der Oberfläche des Metallsubstrats 2 und die Vorbereitung einer Strahlpistole zum Strahlen des Poliermittels, entfallen.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Kontaktflächenrate größer oder gleich 10,0 % eingestellt, so dass der Kontaktwiderstand zwischen dem Separator 13 und dessen Gegenstück effektiv reduziert werden kann. Darüber hinaus kann gemäß dieser Ausführungsform, falls das Metall des Metallsubstrats 2 Titan entspricht und die Dicke des Metallsubstrats 2 kleiner oder gleich 100 µm ist, eine arithmetische mittlere Rauigkeit Ra größer oder gleich 2,5 µm durch Ziehen des Metallsubstrats 2 um einen Betrag größer oder gleich 20 % erhalten werden. Daher kann eine Kontaktflächenrate größer oder gleich 10,0 % erreicht werden. Falls das Metall des Metallsubstrats 2 Edelstahl entspricht und die Dicke des Metallsubstrats 2 kleiner oder gleich 100 µm ist, kann unterdessen eine arithmetische mittlere Rauigkeit Ra größer oder gleich 2,0 µm durch Ziehen des Metallsubstrats 2 um einen Betrag größer oder gleich 10 % erhalten werden. Daher kann eine Kontaktflächenrate größer oder gleich 10,0 % erreicht werden.
[Beispiele]
Im Folgenden wird die vorliegende Offenbarung durch Beispiele beschrieben.
[Herstellung der Prüfkörper 1 bis 5]
<Prüfkörper 1>
Als das plattenförmige Metallsubstrat wurde eine Reintitanplatte mit einer Größe von 60 mm x 120 mm und einer Dicke von 100 µm hergestellt. Die vorbereitete Reintitanplatte wurde unter Verwendung von Autograph (hergestellt von SHIMADZU CORPORATION) in einer Richtung gezogen, um einen Zugbetrag von 10 % zu erreichen. Die resultierende Platte wurde als Prüfkörper 1 verwendet, der einem Brennstoffzellenseparator entspricht. Es ist anzumerken, dass „um einen Zugbetrag von 10 % zu erreichen“ bedeutet, dass die Länge des Metallsubstrats nach dem Ziehen in der Zugrichtung um 10 % gegenüber dieser vor dem Ziehen erhöht ist und der Zugbetrag aus der folgenden Gleichung 1 berechnet wird. $Zugbetrag (%) = (L - Lo) /Lo \times 100$
Hierin gibt L die Länge des Metallsubstrats nach dem Ziehen in der Zugrichtung an und Lo gibt diese vor dem Ziehen an (d.h. natürliche Länge).
<Prüfkörper 2 bis 4>
Die Prüfkörper 2 bis 4 wurden in ähnlicher Art und Weise wie der Prüfkörper 1 hergestellt. Die Prüfkörper 2 bis 4 unterscheiden sich von dem Prüfkörper 1 hinsichtlich des Zugbetrags. Insbesondere betrugen die Zugbeträge der Prüfkörper 2 bis 4 20 %, 30 % bzw. 40 %.
< Prüfkörper 5>
Der Prüfkörper 5 wurde ähnlich wie der Prüfkörper 1 hergestellt. Der Prüfkörper 5 unterscheidet sich von dem Prüfkörper 1 dahingehend, dass die vorbereitete Reintitanplatte nicht gezogen wurde.
[Messung der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra]
Aus jedem der hergestellten Prüfkörper 1 bis 5 wurde ein Prüfkörper mit einer vorbestimmten Größe ausgeschnitten, so dass die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra der Oberfläche jedes Prüfkörpers gemessen wurde. Die Messung wurde gemäß JIS B0601-2001 unter Verwendung eines Lasermikroskops (VK-X250; hergestellt von KEYENCE CORPORATION) durchgeführt. Die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra wurde entlang einer zur Zugrichtung orthogonalen Richtung gemessen. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse. [Tabelle 1]

Zugbetrag Arithmetische mittlere Rauigkeit Ra

(%) (µm)

Prüfkörper 1 10 2,1

Prüfkörper 2 20 2,5

Prüfkörper 3 30 2,9

Prüfkörper 4 40 3,9

Prüfkörper 5 0 1,8
[Ergebnis 1]
Tabelle 1 kann bestätigen, dass die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra der Oberfläche jedes Prüfkörpers mit zunehmendem Zugbetrag zunahm. Es wird erachtet, dass dies daran liegt, dass sich die Oberflächenrauheit jedes Prüfkörpers infolge der Gestalt der Titanstruktur, die durch das Ziehen auf der Oberfläche des Prüfkörpers entstanden ist, erhöht hat.
Anschließend wurde aus jedem der Prüfkörper 1 bis 5 ein Prüfkörper mit einer vorbestimmten Größe ausgeschnitten, und von diesen wurden zwei Prüfkörper (d.h., ein erster Prüfkörper und ein zweiter Prüfkörper) so übereinander gelegt, dass deren Oberflächen miteinander in Kontakt standen, wodurch Muster 1-1 bis 1-5 hergestellt wurden. Tabelle 2 zeigt eine Kombination der Prüfkörper jedes hergestellten Musters und den Zugbetrag und die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra derselben. Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, weist das Muster 1-1 eine Kombination aus einem um 0 % gezogenen Prüfkörper (vor dem Ziehen) und einem um 10 % gezogenen Prüfkörper auf. Indessen weist jedes der Muster 1-2 bis 1-5 eine Kombination aus einem zweiten Prüfkörper mit einem auf 30 % festgelegten Zugbetrag und einem ersten Prüfkörper mit einem in dem Bereich von 10 bis 40 % variierten Zugbetrag auf. Das Muster 1-1 entspricht einem Vergleichsbeispiel und die Muster 1-2 bis 1-5 entsprechen den Beispielen. Die Kontaktflächenrate und der Kontaktwiderstand jedes Musters wurden wie nachfolgend beschrieben bestätigt.
[Messung der Kontaktflächenrate]
Wie in 2 dargestellt ist, wurde druckempfindliches Papier (hergestellt von Fujifilm Corporation, für extrem niedrigen Druck) zwischen den beiden übereinanderliegenden Prüfkörpern jedes Musters aufgenommen und das Muster mit den Prüfkörpern, die das druckempfindliche Papier zwischen diesen aufnehmen, wurde unter Verwendung von Pressvorrichtungen (d.h., einem Paar von Presselementen) bei einem Druck (d.h. Kontaktdruck) von 1 MPa für 10 Sekunden gepresst. Nach dem Pressen wurde das druckempfindliche Papier, das sich zwischen den beiden Prüfkörpern befand, entfernt. Der Bereich bzw. die Fläche eines Abschnitts des entfernten druckempfindlichen Papiers, der eine veränderte Farbe aufweist, entspricht der Fläche des gepressten Abschnitts des druckempfindlichen Papiers. Daher wurden die Bereiche des gepressten Abschnitts und des nicht gepressten Abschnitts unter Verwendung einer Bildverarbeitungssoftware („WinROOF“ von MITANI CORPORATION) binarisiert. Die Kontaktflächenrate wurde aus der nachstehend gezeigten Gleichung 2 unter Verwendung der Fläche des gepressten Abschnitts des druckempfindlichen Papiers als die Kontaktfläche zwischen dem druckempfindlichen Papier und jedem Prüfkörper berechnet. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse. $\begin{array}{l} Kontaktflähenrate (%) = (Flähe des gepressten Abschnitts) / (Flähe des gesam- \\ ten druckempfindlichen Papiers) \times 100 \end{array}$
[Messung des Kontaktwiderstandes]

Wie in 4 gezeigt ist, wurde auf jedes Muster mit zwei übereinanderliegen Prüfkörpern eine konstante Last (1 MPa) aufgebracht, so dass deren Oberflächen miteinander in Kontakt standen. In einem solchen Zustand wurde Strom ermöglicht, von einer Stromversorgung durch das Muster zu fließen, während dieser mit einem Amperemeter angepasst wurde, so dass der durch das Muster fließende Strom 1 A betrug. Anschließend wurde die an das Muster angelegte Spannung mit einem Voltmeter gemessen und der Kontaktwiderstand zwischen den beiden Prüfkörpern wurde berechnet. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse. [Tabelle 2]

	Kombination von Prüfkörpern		Erster Prüfkörper		Zweiter Prüfkörper		Kontaktflächenrate (%)	Kontaktwiderstand (mΩ·cm²)
	Erster Prüfkörper	Zweiter Prüfkörper	Zugbetrag (%)	Ra (µm)	Zugbetrag (%)	Ra (µm)	Kontaktflächenrate (%)	Kontaktwiderstand (mΩ·cm²)
Muster 1-1	Prüfkörper 5	Prüfkörper 1	0	1,8	10	2,1	6,6	2,8
Muster 1-2	Prüfkörper 1	Prüfkörper 3	10	2,1	30	2,9	7,5	2,8
Muster 1-3	Prüfkörper 2	Prüfkörper 3	20	2,5	30	2,9	11,4	2,4
Muster 1-4	Prüfkörper 3	Prüfkörper 3	30	2,9	30	2,9	10,3	1,8
Muster 1-5	Prüfkörper 4	Prüfkörper 3	40	3,9	30	2,9	16,8	1,7

[Ergebnis 2]
Wenn die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra eines Prüfkörpers groß ist, wie bei den ersten Prüfkörpern der Muster 1-2 bis 1-5 (Beispiele) zu sehen ist, war die Kontaktflächenrate höher und der Kontaktwiderstand niedriger im Vergleich zum ersten Prüfkörper vor dem Ziehen von Muster 1-1 (Vergleichsbeispiel), wie in Tabelle 2 gezeigt. Es wird erachtet, dass dies daran liegt, dass mit zunehmender arithmetischer mittlerer Rauigkeit Ra auch die Höhen der auf der Oberfläche ausgebildeten Vorsprünge zunahm und damit der Anteil der auf der Oberfläche ausgebildeten Vorsprünge zunahm, und somit die Kontaktflächenraten der Muster 1-2 bis 1-5 höher und deren Kontaktwiderstand niedriger wurden. Es ist anzumerken, dass die Kontaktwiderstandswerte von Muster 1-1 und Muster 1-2, wie in Tabelle 2 gezeigt, gleich sind (2,8 mΩ·cm²), die Kontaktflächenrate von Muster 1-2 jedoch höher als diejenige von Muster 1-1 ist. Daher wird spekuliert, dass der Kontaktwiderstandswert von Muster 1-2 aufgrund von Messschwankungen mit dem von Muster 1-1 übereinstimmt, und daher wird, falls ein Separator unter den Bedingungen von Muster 1-2 hergestellt wird, der Kontaktwiderstand des Separators tendenziell niedriger werden als dieser von Muster 1-1.
Entsprechend wird erachtet, dass Ziehen eines Metallsubstrats die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra davon erhöhen kann und somit die Kontaktflächenraten der Muster 1-2 bis 1-5 erhöht sind. Insbesondere kann, falls für jedes der Muster 1-2 bis 1-5 ein Metallsubstrat aus Titan verwendet wird, der Kontaktwiderstand jedes Musters 1-2 bis 1-5 ausreichend reduziert werden, falls dieses um 20 % oder mehr gezogen wird.
[Verifizierungstests]
Basierend auf den vorgenannten Ergebnissen wurden Verifikationstests für die Kontaktflächenrate und den Kontaktwiderstand durchgeführt. Insbesondere wurden aus den Prüfkörpern 1 bis 5 eine Mehrzahl von Prüfkörpern mit vorbestimmten Größen ausgeschnitten und zwei der Prüfkörper (das heißt, ein erster Prüfkörper und ein zweiter Prüfkörper) wurden entsprechend kombiniert, wodurch insgesamt 15 Muster hergestellt wurden. Anschließend wurden die Kontaktflächenrate und der Kontaktwiderstand jedes Musters gemessen.
Die 5 und 6 zeigen Fotos von druckempfindlichem Papier nach dem Pressen, wenn unter den Mustern, deren Kontaktflächenraten gemessen wurden, ein Muster, das eine Kombination von um 0 % gezogenen Prüfkörpern (Prüfkörper 5) als die ersten und zweiten Prüfkörper aufweist, und ein Muster, das eine Kombination von um 40 % gezogenen Prüfkörpern (Prüfkörper 4) als die ersten und zweiten Prüfkörper aufweist, entsprechend verwendet wurden.
7A ist ferner ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Kontaktflächenrate (%) und dem Kontaktwiderstand (mΩ·cm²) der für die Verifikationstests verwendeten Muster darstellt. 7B ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Mittelwert (µm) der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra und der Kontaktflächenrate (%) der für die Verifikationstests verwendeten Muster darstellt. 7C ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Mittelwert (%) des Zugbetrags und dem Mittelwert (µm) der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra der für die Verifikationstests verwendeten Muster darstellt. 7D ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Mittelwert (%) des Zugbetrags und dem Kontaktwiderstand (mΩ·cm²) der für die Verifikationstests verwendeten Muster darstellt. Es ist anzumerken, dass die Mittelwerte des Zugbetrags und der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra jedes Musters denjenigen des ersten Prüfkörpers und des zweiten Prüfkörpers entsprechen und auf der Grundlage der Zugbeträge und der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra der in Tabelle 1 gezeigten Prüfkörper 1 bis 5 berechnet werden.
[Ergebnis 3]
Wie in den 5 und 6 zu sehen ist, wird bei Verwendung des Musters mit den ersten und zweiten Prüfkörpern, die beide um 40 % gezogen wurden, im Vergleich zur Verwendung des Musters mit den ersten und zweiten Prüfkörpern, welche beide um 0 % gezogen wurden, festgestellt, dass das druckempfindliche Papier mehr Abschnitte aufweist, die sich in der Farbe ändern (kontaktierte Abschnitte). Hinsichtlich der Kontaktflächenrate und des Kontaktwiderstands solcher Muster wird festgestellt, dass das Muster mit den ersten und zweiten Prüfkörpern, die beide um 0 % gezogen wurden, eine Kontaktflächenrate von 7,5 % und einen Kontaktwiderstand von 2,7 mΩ·cm² aufweist, während festgestellt wird, dass das Muster mit den ersten und zweiten Prüfkörpern, die beide um 40 % gezogen wurden, eine Kontaktflächenrate von 17,0 % und einen Kontaktwiderstand von 1,3 mΩ·cm² aufweist.
Wie aus 7A ersichtlich ist, nimmt der Kontaktwiderstand bei einer Kontaktflächenrate größer oder gleich 10,0 % mit zunehmender Kontaktflächenrate ab. Darüber hinaus steigt, wie in 7B gezeigt ist, die Kontaktflächenrate mit zunehmendem Mittelwert der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra. Wie aus 7B ersichtlich ist, wird erachtet, dass das Einstellen des Mittelwertes der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra auf größer oder gleich 2,5 µm eine Kontaktflächenrate größer oder gleich 10,0 % sicherstellen kann.
Wie in 7C gezeigt ist, steigt der Mittelwert der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra mit zunehmendem Mittelwert des Zugbetrags. Wie aus 7C ersichtlich ist, wird erachtet, dass die Einstellung des Mittelwertes des Zugbetrags auf größer oder gleich 20 % einen Mittelwert der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra von größer oder gleich 2,5 µm sicherstellen kann. Darüber hinaus wird erachtet, wie aus 7D ersichtlich ist, dass das Einstellen des Mittelwerts des Zugbetrags auf größer oder gleich 20 % den Kontaktwiderstand wirkungsvoll reduzieren kann.
Zum Abschluss der Ergebnisse der vorgenannten Verifikationstests kann die Kontaktflächenrate auf größer oder gleich 10 % eingestellt werden, um den Kontaktwiderstand zu reduzieren. Jedes Muster ist aus zwei Prüfkörpern aufgebaut. Um eine günstige Kontaktflächenrate zu erhalten, kann daher die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra von zumindest einem der Prüfkörper auf größer oder gleich 2,5 µm eingestellt werden. Um eine arithmetische mittlere Rauigkeit Ra in einem solchen Bereich zu erhalten, kann zumindest einer der Prüfkörper um 20 % oder mehr gezogen werden. Es wird davon ausgegangen, dass die Ergebnisse solcher Verifikationstests im Wesentlichen die gleichen Tendenzen zeigen wie die Ergebnisse der Muster 1-1 bis 1-5 (siehe Tabelle 2).
<Prüfkörper 6>
Der Prüfkörper 6 wurde ähnlich wie der Prüfkörper 1 hergestellt. Der Prüfkörper 6 unterscheidet sich vom Prüfkörper 1 dahingehend, dass eine austenitische Edelstahlplatte (JIS-Norm: SUS 304) als das plattenförmige Metallsubstrat vorbereitet wurde. Die Form und die Dicke des Prüfkörpers 6 waren identisch mit denen des Prüfkörpers 1.
< Prüfkörper 7 bis 9>
Die Prüfkörper 7 bis 9 wurden ähnlich wie der Prüfkörper 6 hergestellt. Die Prüfkörper 7 bis 9 unterscheiden sich vom Prüfkörper 6 im Zugbetrag. Die Zugbeträge der Prüfkörper 7 bis 9 betrugen insbesondere 20 %, 30 % bzw. 40 %.
< Prüfkörper 10>
Der Prüfkörper 10 wurde ähnlich wie der Prüfkörper 6 hergestellt. Der Prüfkörper 10 unterscheidet sich vom Prüfkörper 6 dahingehend, dass die vorbereitete austenitische Edelstahlplatte nicht gezogen wurde.
[Messung der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra]
Aus jedem der hergestellten Prüfkörper 6 bis 10 wurde ein Prüfkörper mit einer vorbestimmten Größe ausgeschnitten, so dass dessen arithmetische mittlere Rauigkeit Ra wie vorstehend beschrieben gemessen wurde. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse. [Tabelle 3]

Zugbetrag (%) Arithmetische mittlere Rauigkeit Ra (µm)

Prüfkörper 6 10 2,0

Prüfkörper 7 20 2,6

Prüfkörper 8 30 2,7

Prüfkörper 9 40 2,9

Prüfkörper 10 0 1,5
[Ergebnis 4]
Tabelle 3 kann bestätigen, dass die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra der Oberfläche jedes Prüfkörpers ähnlich wie bei der Verwendung von Titan als das metallische Material mit einer Zunahme des Zugbetrags zunahm. Es wird erachtet, dass dies daran liegt, dass die Oberflächenrauheit jedes Prüfkörpers durch das Ziehen aufgrund der Gestalt der Struktur von Edelstahl zugenommen hat (das heißt, der Anteil von Vorsprüngen auf der Oberfläche zugenommen hat).
Anschließend wurden aus den Prüfkörpern 6 bis 10 Prüfkörper ausgeschnitten und zwei der Prüfkörper (das heißt, ein erster Prüfkörper und ein zweiter Prüfkörper) wurden kombiniert, indem diese so übereinander gelegt wurden, dass deren Oberflächen miteinander in Kontakt standen, wodurch (insgesamt 10) Muster hergestellt wurden. Anschließend wurden der Kontaktwiderstand und die Kontaktflächenrate jedes Musters wie vorstehend beschrieben gemessen. Die 8A bis 8C zeigen die Ergebnisse.
8A ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Kontaktflächenrate (%) und dem Kontaktwiderstand (mΩ·cm²) jedes Musters mit einer Kombination von Prüfkörpern 6 bis 10 darstellt. 8B ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Mittelwert (µm) der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra und der Kontaktflächenrate (%) jedes Musters mit einer Kombination von Prüfkörpern 6 bis 10 darstellt. 8C ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Mittelwert (%) des Zugbetrags und dem Mittelwert (µm) der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra jedes Musters mit einer Kombination von Prüfkörpern 6 bis 10 darstellt. Es ist anzumerken, dass die Mittelwerte des Zugbetrags und der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra jedes Musters denjenigen des ersten Prüfkörpers und des zweiten Prüfkörpers entsprechen und auf der Grundlage der Zugbeträge und der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra der in Tabelle 3 gezeigten Prüfkörper 6 bis 10 berechnet werden.
[Ergebnis 5]
Wie aus 8A ersichtlich ist, nimmt der Kontaktwiderstand bei einer Kontaktflächenrate von größer oder gleich 10,0 % mit zunehmender Kontaktflächenrate ab. Wie aus 8B ersichtlich ist, steigt die Kontaktflächenrate mit zunehmendem Mittelwert der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra. Es wird erachtet, dass dies daran liegt, dass der Anteil an Vorsprüngen auf der Oberfläche jedes Prüfkörpers durch das vorstehend beschriebene Ziehen zugenommen hat. Es wird ebenso erachtet, dass die Einstellung des Mittelwertes der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra auf größer oder gleich 2,0 µm eine Kontaktflächenrate größer oder gleich 10,0 % sicherstellen kann. 8C kann bestätigen, dass der Mittelwert der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra mit zunehmendem Mittelwert des Zugbetrags zunimmt, und das Einstellen des Mittelwerts des Zugbetrags auf größer oder gleich 10 % einen Mittelwert der arithmetischen mittleren Rauigkeit Ra von größer oder gleich 2,0 µm sicherstellen kann.
Zum Abschluss der Ergebnisse der 8A bis 8C kann die Kontaktflächenrate auf größer oder gleich 10 % eingestellt werden, um den Kontaktwiderstand zu reduzieren. Um eine solche günstige Kontaktflächenrate zu erhalten, kann die arithmetische mittlere Rauigkeit Ra von zumindest einem der Prüfkörper auf größer oder gleich 2,0 µm eingestellt werden, und in einem solchen Fall kann zumindest einer der Prüfkörper um 10 % oder mehr gezogen werden.
Es wurde festgestellt, dass ein Metallsubstrat aus Edelstahl im Vergleich zu einem Metallsubstrat aus Titan eine größere arithmetische mittlere Rauigkeit Ra aufweist, bei welcher die Kontaktflächenrate größer oder gleich 10 % wird. Dies liegt daran, da die Gestalt des Metallsubstrats aus Edelstahl stabiler ist und somit ein Kontaktdruck eines Kontaktabschnitts mit einem solchen Metallsubstrat leichter sichergestellt werden kann, da Edelstahl härter als Titan ist.
Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausführlich beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht besonders beschränkt und es können verschiedene Veränderungen der Gestalt innerhalb des Grundgedankens und des Schutzumfangs der in den Ansprüchen dargelegten vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste

2: Plattenförmiges Metallsubstrat
4: Druckempfindliches Papier

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011038166 A [0005, 0006]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators aus einem plattenförmigen Metallsubstrat, aufweisend: Ziehen des Metallsubstrats zumindest in einer Richtung, um das Metallsubstrat plastisch zu verformen, wodurch eine arithmetische mittlere Rauigkeit Ra einer Oberfläche des Metallsubstrats nach dem Ziehen im Vergleich zu dieser vor dem Ziehen erhöht wird.
Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators nach Anspruch 1, wobei: das Metallsubstrat zwei Metallsubstrate umfasst, und die beiden Metallsubstrate gezogen werden, so dass, wenn druckempfindliches Papier zwischen den beiden gezogenen Metallsubstraten aufgenommen und mit einem Kontaktdruck von 1 MPa gepresst wird, vorausgesetzt, dass ein gepresster Bereich des druckempfindlichen Papiers einem Kontaktbereich jedes Metallsubstrats entspricht, eine Flächenrate des Kontaktbereichs größer oder gleich 10,0 % wird.
Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators nach Anspruch 2, wobei: das Metall jedes Metallsubstrats Titan entspricht und eine Dicke des Metallsubstrats vor dem Ziehen kleiner oder gleich 100 µm ist, und jedes Metallsubstrat so gezogen wird, dass eine Länge des Metallsubstrats nach dem Ziehen in einer Zugrichtung um 20 % oder mehr gegenüber dieser vor dem Ziehen erhöht ist.
Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators nach Anspruch 2, wobei: das Metall jedes Metallsubstrats Edelstahl entspricht und eine Dicke des Metallsubstrats vor dem Ziehen kleiner oder gleich 100 µm ist, und jedes Metallsubstrat so gezogen wird, dass eine Länge des Metallsubstrats nach dem Ziehen in einer Zugrichtung um 10 % oder mehr gegenüber dieser vor dem Ziehen erhöht ist.