JP2008121087A - 耐食導電被覆材料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面が粗面加工された金属基材上に被覆されるπ共役系導電性高分子層の少なくとも一部が、該金属基材表面に付着された導電性微粒子を介して被覆されていることを特徴とする耐食導電被覆材料。
【選択図】図1
Description
表面がエッチング加工された金属基材上に被覆されるπ共役系導電性高分子層の少なくとも一部が、
該エッチング孔内に付着された導電性微粒子を介して被覆されていることを特徴とする耐食導電被覆材料。
アルミニウム、チタン、鉄、銅およびその合金からなる群から選ばれる少なくとも1つの金属基材であることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の耐食導電被覆材料。
金属基材表面を脱脂・エッチングすることによって粗面加工する工程、
該エッチング孔内に導電性微粒子の分散溶液を含浸した後、乾燥することによってエッチング孔内に導電性微粒子を添着する工程、
エッチング孔内に過剰に添着した導電性微粒子の一部を除去し、金属基体の一部を露出する工程、
該金属表面をπ共役系導電性高分子層で被覆する工程
を包含することを特徴とする耐食導電被覆材料の製造方法。
金属基材表面を脱脂・エッチングすることによって粗面加工する工程、
該金属基材表面に黒鉛および/またはカーボンブラック材料を擦過することによってエッチング孔内に導電性微粒子を添着する工程、
エッチング孔内に過剰に添着した導電性微粒子の一部を除去し、金属基体の一部を露出する工程、
該金属表面をπ共役系導電性高分子層で被覆する工程
を包含することを特徴とする耐食導電被覆材料の製造方法。
金属基材としてAL5052合金を用いた。AL5052合金板は大きさが20×30mm、厚さが0.2mmの圧延材である。本基材を有機溶媒による脱脂処理後、耐水研磨紙#120番によって研磨を施した後、3N塩酸中に30秒間浸漬させて酸化被膜除去を行い、表面がRa=3.0μmのエッチング加工されAL5052合金基材とした。
金属基材としてTi(JIS2種)板を用いた。Ti(JIS2種)板は大きさが20×30mm、厚さが0.2mmの圧延材である。本基材を有機溶媒による脱脂処理後、耐水研磨紙#120番によって研磨を施した後、3wt%フッ酸中に60秒間浸漬させて酸化被膜除去を行い、表面がRa=2.8μmのエッチング加工されたTi(JIS2種)基材とした。
金属基材としてSUS430板を用いた。SUS430板は大きさが20×30mm、厚さが0.2mmの圧延材である。本基材を有機溶媒による脱脂処理後、窒化チタンビーズを用いたショットブラスト処理を行った後、1N硫酸中に60秒間浸漬させて酸化被膜除去を行い、表面がRa=1.1μmのエッチング加工されたSUS430基材とした。
アニリン9.3gに水150gと濃塩酸10.1gを加え、温度0〜10℃に保ちながら、過硫酸アンモニウム22.8gを水40gに溶解した溶液を2時間で滴下した後、3時間攪拌した。その後、濃アンモニア水41gを1時間で滴下し、さらに5時間攪拌した後、ろ別し、水洗及びメタ ノール洗浄を繰り返した後、真空乾燥して銅色のポリアニリン8.3gを得た。得られた銅色のポリアニリンをメタノール200mlに分散し、ヒドラジン一水和物20gを加え、室温で15時間攪拌した後、ろ別し、水及びメタノールで洗浄し、真空乾燥して灰青色の可溶性ポリアニリン7.5gを得た。さらに、インジゴトリスルホン酸3.5wt%及びポリアニリン2.0wt%となるようにN−メチル−2−ピロリドンに溶解し、ドーパントを含むポリアニリン溶液を得た。
金属基材としてAL5052合金を用いた。AL5052合金基材は大きさが20×30mm、厚さが0.2mmの圧延材である。本基材を有機溶媒による脱脂処理後、耐水研磨紙#120番によって研磨を施した後、3N塩酸中に30秒間浸漬させて酸化被膜除去を行い、表面がRa=3.0μmのエッチング加工されたAL5052合金基材とした。
金属基材としてTi(JIS2種)板を用いた。Ti(JIS2種)板は大きさが20×30mm、厚さが0.2mmの圧延材である。本基材を有機溶媒による脱脂処理後、耐水研磨紙#120番によって研磨を施した後、2wt%蓚酸中に16時間浸漬させて酸化被膜除去を行い、表面がRa=2.8μmのエッチング加工されたTi(JIS2種)基材とした。
金属基材としてTi(JIS2種)板を用いた。Ti(JIS2種)板は大きさが20×30mm、厚さが0.2mmの圧延材である。本基材を有機溶媒による脱脂処理後、耐水研磨紙#120番によって研磨を施した後、2wt%蓚酸中に16時間浸漬、続いて0.5wt%フッ酸中に30秒間浸漬させて酸化被膜除去を行い、表面がRa=2.9μmのエッチング加工されたTi(JIS2種)基材とした。
実施例1において、Al5052合金基材に対して、有機溶媒による脱脂処理後、粒径5μmアルミナ粒子を用いてバフ研磨を施した後、0.01N塩酸水溶液中に30秒間浸漬させて酸化被膜除去を行い、表面がRa=0.3μmであるAl5052合金基材とした以外は、同様に実施してポリピロール膜を形成し、被覆材料を合計10枚作製した。
実施例2において、電解重合工程を行わなかった以外は、同様に実施して黒鉛微粒子がエッチング孔内に埋め込まれたTi(JIS2種)基材を作製し、被覆材料を合計10枚作製した。
実施例3において、表面がエッチング加工されたSUS430基材に黒鉛微粒子を埋め込まなかった以外は、同様に実施して黒鉛微粒子がエッチング孔内に埋め込まれたSUS430基材を作製し、被覆材料を合計10枚作製した。
750mmHgの減圧下で5分間保持させて、ニッケル微粒子および樹脂バインダーをエッチング孔内へ導入し、減圧状態を解除後、50℃の乾燥機中にて30分間乾燥行い、ニッケル微粒子をエッチング孔内へ埋め込んだ。
その後、ニッケル微粒子および樹脂バインダーをエッチング孔内へ埋め込んだ無酸素銅基材表面にある余剰な樹脂バインダーを含むニッケル微粒子層を耐水研磨紙#3000を用いて除去して、ニッケル微粒子および樹脂バインダーをエッチング孔内へ埋め込んだニッケル合金基材を作製した。
アニリン9.3gに水150gと濃塩酸10.1gを加え、温度0〜10℃に保ちながら、過硫酸アンモニウム22.8gを水40gに溶解した溶液を2時間で滴下した後、3時間攪拌した。その後、濃アンモニア水41gを1時間で滴下し、さらに5時間攪拌した後、ろ別し、水洗及びメタノール洗浄を繰り返した後、真空乾燥して銅色のポリアニリン8.3gを得た。得られた銅色のポリアニリンをメタノール200mlに分散し、ヒドラジン一水和物20gを加え、室温で15時間攪拌した後、ろ別し、水及びメタノールで洗浄し、真空乾燥して灰青色の可溶性ポリアニリン7.5gを得た。さらに、インジゴトリスルホン酸 3.5wt%及びポリアニリン2.0wt%、ドデシルベンゼンスルホン酸1.0wt%となるようにトルエン溶媒に加え、ドーパントを含むポリアニリン分散液を得た。
このポリアニリン分散液中に、ニッケル微粒子がエッチング孔内に埋め込まれた無酸素銅基材を浸漬し、温度150℃で5分間乾燥する工程を10回繰り返すことで、ポリアニリン膜を形成し、被覆材料を合計10枚作製した。
実施例5において、π共役系導電性高分子膜であるポリ−3−ヘキシルチオフェン膜の代わりに、市販されている藤倉化成株式会社製の導電性銀ペーストXA−874を刷毛塗り法により塗布後、150℃で30分間乾燥することで導電性膜を形成した以外は、同様に実施し、被覆材料を10枚作製した。
特開2001−234361号公報に準じて、金属基体としてリン脱酸銅板(20×30mm、厚さが0.2mm)を用いた。本基体をアルカリ脱脂液にて脱脂、続いて10%蓚酸にて酸洗後、めっき基体として供した。まず、硫酸ニッケル6水和物1.00mol/L、塩化ニッケル6水和物0.25mol/L、ホウ酸0.65mol/Lとする塩化ニッケルを多く含むワット浴を用いて、電流密度100mA/cm2、浴温度50℃にて硫黄含有率の低い第1Niめっき層を形成した。続いて、硫酸ニッケル6水和物1.2mol/L、塩化ニッケル6水和物0.19mol/L、ホウ酸0.65mol/L、1,5−ナフタリンジスルホン酸ナトリウム2.33×10−2mol/L、チオ尿素1.31×10−3mol/Lとするワット浴を用いて、電流密度100mA/cm2、浴温度50℃にて、第2Niめっき層を形成した。次に、市販のシアン金めっき浴(上村工業株式会社:オールナ556)を用いて、電流密度800mA/cm2、浴温度50℃にて、金めっき層を形成し、被覆材料を10枚作製した。
特開2004−31166号公報に準じて、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物22.4g、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン36.95gをトルエン中で60℃にて6時間反応させて60%ポリアミック樹脂溶液を得た。ポリアミック酸樹脂100重量部に対して炭化タングステン20重量部になるように配合し、ペブルミルで分散を行い、次いでトリエチルアミンで水分散化物のpHが7となるように中和し、固形分20wt%のアニオン性電着塗料を得た。
このようにして作製した本発明にかかる耐食導電被覆材料と比較例に対して、燃料電池動作環境に近い模擬液である80℃に保持された10wt%硫酸水溶液を用いて浸漬試験を90日間実施し、金属基材から模擬液中に溶出された金属イオン濃度をシーケンシャル形高周波プラズマ発光分析装置によって測定し、耐食性を比較した結果(5回実施した平均値)を表1に示す。また集電特性を図るために、図2に示した接触抵抗測定法によって、負荷加重10kg/cm2における初期抵抗と浸漬試験実施後の比較を行った結果を表2に示す。
2 導電性微粒子層
3 π共役系導電性高分子
4 金属酸化物
11 負荷加重装置
12 金電極
13 カーボン電極
14 耐食導電被覆材料
Claims (10)
- 金属基材上にπ共役系導電性高分子層が形成されてなる耐食導電被覆材料において、
表面がエッチング加工された金属基材上に被覆されるπ共役系導電性高分子層の少なくとも一部が、
該エッチング孔内に付着された導電性微粒子を介して被覆されていることを特徴とする耐食導電被覆材料。 - 前記エッチング加工された金属基材表面の中心線平均表面粗さRa値がRa≧0.5μmの条件を満たすように粗面加工された金属基材であることを特徴とする請求項1に記載の耐食導電被覆材料。
- 前記金属基材が、
アルミニウム、チタン、鉄、銅およびその合金からなる群から選ばれる少なくとも1つの金属基材であることを特徴とする請求項1又は2に記載の耐食導電被覆材料。 - 前記導電性微粒子が、樹脂バインダーを含まない黒鉛および/またはカーボンブラックからなる炭素微粒子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の耐食導電被覆材料。
- 前記導電性微粒子が、600℃以上で焼成されることにより得られる炭素微粒子であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の耐食導電被覆材料。
- 用途が電気接点、端子および電極の材料であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の耐食導電被覆材料。
- 用途が燃料電池用金属セパレータであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の耐食導電被覆材料。
- 用途が色素増感型太陽電池用電極であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の耐食導電被覆材料。
- 金属基材上にπ共役系導電性高分子層が形成されてなる耐食導電被覆材料の製造方法において、
金属基材表面を脱脂・エッチングすることによって粗面加工する工程、
該エッチング孔内に導電性微粒子の分散溶液を含浸した後、乾燥することによってエッチング孔内に導電性微粒子を添着する工程、
エッチング孔内に過剰に添着した導電性微粒子の一部を除去し、金属基体の一部を露出する工程、
該金属表面をπ共役系導電性高分子層で被覆する工程
を包含することを特徴とする耐食導電被覆材料の製造方法。 - 金属基材上にπ共役系導電性高分子層が形成されてなる耐食導電被覆材料の製造方法において、
金属基材表面を脱脂・エッチングすることによって粗面加工する工程、
該金属基材表面に黒鉛および/またはカーボンブラック材料を擦過することによってエッチング孔内に導電性微粒子を添着する工程、
エッチング孔内に過剰に添着した導電性微粒子の一部を除去し、金属基体の一部を露出する工程、
該金属表面をπ共役系導電性高分子層で被覆する工程
を包含することを特徴とする耐食導電被覆材料の製造方法。
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