JP3038401B2 - 金属材料の耐食処理方法 - Google Patents
金属材料の耐食処理方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属材料の耐食処理方法
に関わり、更に詳しくは、溶融炭酸塩型燃料電池用セパ
レータの耐食処理方法に関する。
に関わり、更に詳しくは、溶融炭酸塩型燃料電池用セパ
レータの耐食処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率、かつ
環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特
徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システ
ムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行
われている。この燃料電池の主要構成部品は、図９に例
示するように、２枚の電極（アノード１、カソード２）
とこれらに挟まれた電解質板３、及びセパレータ４であ
り、セパレータ４は、ガス流路の確保、積層電池間
のリード線、及び燃料ガスと酸化ガスを隔てる隔壁の
３つの役目を担っている。このセパレータ４は、燃料電
池の大出力化のために、薄い金属板をプレス加工等で成
形し積層・接合して製造される。
環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特
徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システ
ムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行
われている。この燃料電池の主要構成部品は、図９に例
示するように、２枚の電極（アノード１、カソード２）
とこれらに挟まれた電解質板３、及びセパレータ４であ
り、セパレータ４は、ガス流路の確保、積層電池間
のリード線、及び燃料ガスと酸化ガスを隔てる隔壁の
３つの役目を担っている。このセパレータ４は、燃料電
池の大出力化のために、薄い金属板をプレス加工等で成
形し積層・接合して製造される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した溶融炭酸塩型
燃料電池は、その実用化のために、例えば４万時間以上
の寿命が従来から要望されていた。しかし、電解質板３
は腐食性の高い炭酸塩（例えばＬi2ＣＯ3 とＫ2 ＣＯ3
の混合物）を電解液として含んでおり、この炭酸塩が燃
料電池の運転温度（約６５０℃）でセパレータ４に直接
接触するため、セパレータの表面が激しく腐食し、燃料
電池の性能を短期間に低下させてしまう問題点があっ
た。
燃料電池は、その実用化のために、例えば４万時間以上
の寿命が従来から要望されていた。しかし、電解質板３
は腐食性の高い炭酸塩（例えばＬi2ＣＯ3 とＫ2 ＣＯ3
の混合物）を電解液として含んでおり、この炭酸塩が燃
料電池の運転温度（約６５０℃）でセパレータ４に直接
接触するため、セパレータの表面が激しく腐食し、燃料
電池の性能を短期間に低下させてしまう問題点があっ
た。
【０００４】すなわち、セパレータの素材として、高温
で耐食性の高い金属材料（例えばＳＵＳ３１０Ｓ、等）
を使用しても、腐食性の高い炭酸塩により、短時間（例
えば数千時間）で腐食生成物がセパレータの表面に成長
し、セパレータ間を短絡させたり、セパレータ・電解板
間の電解液の濡れによるシール（ウェットシール）を破
壊し、燃料ガス又は酸化ガスが外部に漏れだすことがあ
る問題点があった。また、炭酸塩に本質的に耐えられる
素材、例えばセラミック等は、薄くて面積の大きい素材
の製作やその成形、接合が困難であり、セパレータの素
材としては使用できなかった。
で耐食性の高い金属材料（例えばＳＵＳ３１０Ｓ、等）
を使用しても、腐食性の高い炭酸塩により、短時間（例
えば数千時間）で腐食生成物がセパレータの表面に成長
し、セパレータ間を短絡させたり、セパレータ・電解板
間の電解液の濡れによるシール（ウェットシール）を破
壊し、燃料ガス又は酸化ガスが外部に漏れだすことがあ
る問題点があった。また、炭酸塩に本質的に耐えられる
素材、例えばセラミック等は、薄くて面積の大きい素材
の製作やその成形、接合が困難であり、セパレータの素
材としては使用できなかった。
【０００５】従って、従来は、薄い金属材料を成形・接
合して構成したセパレータの表面に、図１０に示す
（Ａ）フレーム溶射又は（Ｂ）プラズマ溶射により炭酸
塩に強いアルミニウムを溶射してその被膜を形成してい
た。フレーム溶射（Ａ）は、燃料ガスＦ（アセチレン
等）を酸素Ｏで燃焼させて高温の火炎ｆを作り、この火
炎中に被膜金属材５を供給して溶かし、溶けた金属粒子
を燃焼ガスＧと共に圧縮空気ａ等でノズル６から噴射し
てセパレータ４の表面に金属被膜を形成する方法であ
る。また、プラズマ溶射（Ｂ）は、ノズル６内にアーク
ｃを発生させて不活性ガスＩを高温のプラズマにし、こ
のプラズマをノズルから噴射し、このプラズマ内に被膜
金属材５を供給して溶かし、セパレータ４の表面に金属
被膜を形成する方法である。
合して構成したセパレータの表面に、図１０に示す
（Ａ）フレーム溶射又は（Ｂ）プラズマ溶射により炭酸
塩に強いアルミニウムを溶射してその被膜を形成してい
た。フレーム溶射（Ａ）は、燃料ガスＦ（アセチレン
等）を酸素Ｏで燃焼させて高温の火炎ｆを作り、この火
炎中に被膜金属材５を供給して溶かし、溶けた金属粒子
を燃焼ガスＧと共に圧縮空気ａ等でノズル６から噴射し
てセパレータ４の表面に金属被膜を形成する方法であ
る。また、プラズマ溶射（Ｂ）は、ノズル６内にアーク
ｃを発生させて不活性ガスＩを高温のプラズマにし、こ
のプラズマをノズルから噴射し、このプラズマ内に被膜
金属材５を供給して溶かし、セパレータ４の表面に金属
被膜を形成する方法である。
【０００６】しかし、かかる従来の耐食処理方法すなわ
ち溶射方法では、アルミニウム粉末をノズル内部に供給
すると、部分的に溶けたアルミニウム粉末がノズルに付
着してノズルを短時間に詰まらせる問題点があった。ま
た、そのためワイヤ状のアルミニウムを供給したり、ア
ルミニウム粉末をノズルの噴出口に供給すると、アルミ
ニウム粉末の溶融が不十分となり、被膜の密着力が低
く、被膜が剥がれやすい、被膜の気孔率が大きく、電
解液が被膜を貫通して素材を腐食させやすい、耐食性
能が低い、等の問題点があった。
ち溶射方法では、アルミニウム粉末をノズル内部に供給
すると、部分的に溶けたアルミニウム粉末がノズルに付
着してノズルを短時間に詰まらせる問題点があった。ま
た、そのためワイヤ状のアルミニウムを供給したり、ア
ルミニウム粉末をノズルの噴出口に供給すると、アルミ
ニウム粉末の溶融が不十分となり、被膜の密着力が低
く、被膜が剥がれやすい、被膜の気孔率が大きく、電
解液が被膜を貫通して素材を腐食させやすい、耐食性
能が低い、等の問題点があった。
【０００７】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、微細
なアルミニウム粉末を完全に溶融させて溶射することが
でき、これにより密着力が強く、気孔率が小さく、耐食
性能が高いアルミニウム被膜を形成することができる金
属材料の耐食処理方法を提供することにある。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、微細
なアルミニウム粉末を完全に溶融させて溶射することが
でき、これにより密着力が強く、気孔率が小さく、耐食
性能が高いアルミニウム被膜を形成することができる金
属材料の耐食処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、燃料ガ
ス（Ｆ）を酸素（Ｏ）で燃焼させて高温燃焼ガス（Ｇ）
を生成し、該高温燃焼ガス（Ｇ）をノズル（１２）によ
り加速して高速のジェット噴流（Ｊ）を形成し、前記ノ
ズル（１２）内のジェット噴流（Ｊ）の噴出口付近に、
平均粒径が１０μｍから１５μｍ程度の微細なアルミニ
ウム粉末（Ａ）を供給し、該アルミニウム粉末（Ａ）を
前記ジェット噴流（Ｊ）と共に前記ノズル（１２）より
噴射させて、２５℃から３００℃の範囲で予熱した被処
理材（１５）の表面に溶射する、ことを特徴とする金属
材料の耐食処理方法が提供される。
ス（Ｆ）を酸素（Ｏ）で燃焼させて高温燃焼ガス（Ｇ）
を生成し、該高温燃焼ガス（Ｇ）をノズル（１２）によ
り加速して高速のジェット噴流（Ｊ）を形成し、前記ノ
ズル（１２）内のジェット噴流（Ｊ）の噴出口付近に、
平均粒径が１０μｍから１５μｍ程度の微細なアルミニ
ウム粉末（Ａ）を供給し、該アルミニウム粉末（Ａ）を
前記ジェット噴流（Ｊ）と共に前記ノズル（１２）より
噴射させて、２５℃から３００℃の範囲で予熱した被処
理材（１５）の表面に溶射する、ことを特徴とする金属
材料の耐食処理方法が提供される。
【０００９】本発明の好ましい実施例によれば、前記ア
ルミニウム粉末（Ａ）を被処理材（１５）に溶射した
後、該被処理材（１５）を約７００℃で拡散処理するこ
と、また、前記被処理材（１５）の面粗さが、Ｒａ２μ
ｍからＲａ１０μｍの範囲にある、ことが好ましい。
ルミニウム粉末（Ａ）を被処理材（１５）に溶射した
後、該被処理材（１５）を約７００℃で拡散処理するこ
と、また、前記被処理材（１５）の面粗さが、Ｒａ２μ
ｍからＲａ１０μｍの範囲にある、ことが好ましい。
【００１０】
【作用】上記本発明の方法によれば、燃焼が完結して均
一な温度になった高温燃焼ガス（Ｇ）をノズル（１２）
により加速し、加速されたジェット噴流（Ｊ）の噴出口
付近に、平均粒径が１０μｍから１５μｍ程度の微細な
アルミニウム粉末（Ａ）を供給するので、供給されたア
ルミニウム粉末（Ａ）はジェット噴流（Ｊ）に同伴され
て直ちに完全に溶融するので、部分的に溶けたアルミニ
ウム粉末（Ａ）がノズル（１２）に付着してノズル（１
２）を詰まらせることがない。また、微細なアルミニウ
ム粉末（Ａ）は高温燃焼ガス（Ｇ）により完全に溶融
し、これが２５℃から３００℃の範囲で予熱処理した被
処理材（１５）の表面に溶射するので、被膜の密着力を
高め、被膜の気孔率を小さくし、耐食性能を高めること
ができる。
一な温度になった高温燃焼ガス（Ｇ）をノズル（１２）
により加速し、加速されたジェット噴流（Ｊ）の噴出口
付近に、平均粒径が１０μｍから１５μｍ程度の微細な
アルミニウム粉末（Ａ）を供給するので、供給されたア
ルミニウム粉末（Ａ）はジェット噴流（Ｊ）に同伴され
て直ちに完全に溶融するので、部分的に溶けたアルミニ
ウム粉末（Ａ）がノズル（１２）に付着してノズル（１
２）を詰まらせることがない。また、微細なアルミニウ
ム粉末（Ａ）は高温燃焼ガス（Ｇ）により完全に溶融
し、これが２５℃から３００℃の範囲で予熱処理した被
処理材（１５）の表面に溶射するので、被膜の密着力を
高め、被膜の気孔率を小さくし、耐食性能を高めること
ができる。
【００１１】更に、被処理材（１５）の面粗さをＲａ２
μｍからＲａ１０μｍの範囲とし、溶射後に該被処理材
（１５）を約７００℃で拡散処理すれば、より一層、ア
ルミニウム粉末（Ａ）を完全溶融することができ、被膜
の密着力を高め、被膜の気孔率を小さくし、耐食性能を
高めることができる。
μｍからＲａ１０μｍの範囲とし、溶射後に該被処理材
（１５）を約７００℃で拡散処理すれば、より一層、ア
ルミニウム粉末（Ａ）を完全溶融することができ、被膜
の密着力を高め、被膜の気孔率を小さくし、耐食性能を
高めることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図１は、本発明の金属材料の耐食処理方
法を実施するための溶射装置の概略図である。この図に
おいて、溶射装置１０は、燃料ガスＦを酸素Ｏで燃焼さ
せて高温燃焼ガスＧを生成する燃焼管１１と、高温燃焼
ガスＧを加速して高速のジェット噴流Ｊを形成するノズ
ル１２と、ノズル１２内のジェット噴流Ｊの噴出口付近
に微細なアルミニウム粉末Ａを供給する粉末供給管１４
とを備えている。燃焼管１１とノズル１２は、この図に
おいて一体に成形され、かつ冷却水用のジャケットを有
し、燃料ガスＦによる過熱を防止できるようになってい
る。なお燃焼管１１とノズル１２を別々に構成し、これ
を適当な手段で連結してもよい。ノズル１２は、高温燃
焼ガスＧを円滑に絞り、高速のジェット噴流Ｊを形成で
きるように部分的に絞られた形状となっている。粉末供
給管１４は、高温に耐える耐熱材で形成し、ジェット噴
流Ｊの軸線に沿って延び、その先端が図示のようにノズ
ル１２内の噴出口付近で開口しているのが好ましい。
して説明する。図１は、本発明の金属材料の耐食処理方
法を実施するための溶射装置の概略図である。この図に
おいて、溶射装置１０は、燃料ガスＦを酸素Ｏで燃焼さ
せて高温燃焼ガスＧを生成する燃焼管１１と、高温燃焼
ガスＧを加速して高速のジェット噴流Ｊを形成するノズ
ル１２と、ノズル１２内のジェット噴流Ｊの噴出口付近
に微細なアルミニウム粉末Ａを供給する粉末供給管１４
とを備えている。燃焼管１１とノズル１２は、この図に
おいて一体に成形され、かつ冷却水用のジャケットを有
し、燃料ガスＦによる過熱を防止できるようになってい
る。なお燃焼管１１とノズル１２を別々に構成し、これ
を適当な手段で連結してもよい。ノズル１２は、高温燃
焼ガスＧを円滑に絞り、高速のジェット噴流Ｊを形成で
きるように部分的に絞られた形状となっている。粉末供
給管１４は、高温に耐える耐熱材で形成し、ジェット噴
流Ｊの軸線に沿って延び、その先端が図示のようにノズ
ル１２内の噴出口付近で開口しているのが好ましい。
【００１３】本発明の方法によれば、上記溶射装置を使
用して、燃焼管１１内で燃料ガスＦを酸素Ｏで燃焼させ
て高温燃焼ガスＧを生成し、この高温燃焼ガスＧをノズ
ル１２により加速して高速のジェット噴流Ｊを形成し、
粉末供給管１４からノズル１２内のジェット噴流Ｊの噴
出口付近に微細なアルミニウム粉末Ａを供給し、アルミ
ニウム粉末Ａをジェット噴流Ｊと共にノズル１２より噴
出させて、被処理材の表面に溶射する。かかる方法によ
り、供給されたアルミニウム粉末は高速のジェット噴流
に同伴されて直ちに完全に溶融するので、部分的に溶け
たアルミニウム粉末がノズルに付着してノズルを詰まら
せることがない。また、微細なアルミニウム粉末は高温
燃焼ガスにより完全に溶融するので、被膜の密着力を高
め、被膜の気孔率を小さくし、耐食性能を高めることが
できる。
用して、燃焼管１１内で燃料ガスＦを酸素Ｏで燃焼させ
て高温燃焼ガスＧを生成し、この高温燃焼ガスＧをノズ
ル１２により加速して高速のジェット噴流Ｊを形成し、
粉末供給管１４からノズル１２内のジェット噴流Ｊの噴
出口付近に微細なアルミニウム粉末Ａを供給し、アルミ
ニウム粉末Ａをジェット噴流Ｊと共にノズル１２より噴
出させて、被処理材の表面に溶射する。かかる方法によ
り、供給されたアルミニウム粉末は高速のジェット噴流
に同伴されて直ちに完全に溶融するので、部分的に溶け
たアルミニウム粉末がノズルに付着してノズルを詰まら
せることがない。また、微細なアルミニウム粉末は高温
燃焼ガスにより完全に溶融するので、被膜の密着力を高
め、被膜の気孔率を小さくし、耐食性能を高めることが
できる。
【００１４】また、アルミニウム粉末の粒径を揃え、そ
の平均粒径を１０〜１５μｍとするのがよい。これによ
り、被膜の密着力を高め、被膜の気孔率を小さくし、耐
食性能を高めることができる。なお、アルミニウム粉末
は細かいほど良いが、平均粒径を１０μｍ未満とする
と、アルミニウムの活性により発火等のおそれがあり取
扱いが困難となるので、少なくとも１０μｍ以上とする
のがよい。
の平均粒径を１０〜１５μｍとするのがよい。これによ
り、被膜の密着力を高め、被膜の気孔率を小さくし、耐
食性能を高めることができる。なお、アルミニウム粉末
は細かいほど良いが、平均粒径を１０μｍ未満とする
と、アルミニウムの活性により発火等のおそれがあり取
扱いが困難となるので、少なくとも１０μｍ以上とする
のがよい。
【００１５】図２は、本発明の方法により、ステンレス
板（ＳＵＳ３１０Ｓ）の試験片に６０μｍの溶射被膜を
形成した被膜断面図（Ａ）と、更にこれを約７００℃で
熱処理した被膜断面図（Ｂ）である。なお、この図は、
４００倍の顕微鏡写真を模写したものである。図２
（Ａ）において、１５が被処理材（ＳＵＳ３１０Ｓ）、
１６が溶射したアルミニウム被膜である。また図２
（Ｂ）から、被処理材１５の表面に溶射したアルミニウ
ムが拡散処理により熱拡散し、被処理材の界面にアルミ
ニウム拡散層１７が形成され、その外側（図で上側）に
アルミニウムと鉄の緻密な合金層１８が形成されている
ことがわかる。このアルミニウム拡散層１７は、成分分
析の結果、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆ
ｅ）、アルミニウム（Ａｌ）を含む耐食性の高い層であ
り、合金層１８は合金Ｆｅ3 Ａｌからなる耐食性が高い
緻密な層であった。従って、溶射後に約７００℃で拡散
処理することが好ましく、これにより、耐食性が高いア
ルミニウム拡散層と耐食性が高く緻密な合金層を形成す
ることができ、この２層により、炭酸塩の母材（被処理
材）との接触を遮断し、被膜の密着力を高め、被膜の気
孔率を小さくし、耐食性能を高めることができる。
板（ＳＵＳ３１０Ｓ）の試験片に６０μｍの溶射被膜を
形成した被膜断面図（Ａ）と、更にこれを約７００℃で
熱処理した被膜断面図（Ｂ）である。なお、この図は、
４００倍の顕微鏡写真を模写したものである。図２
（Ａ）において、１５が被処理材（ＳＵＳ３１０Ｓ）、
１６が溶射したアルミニウム被膜である。また図２
（Ｂ）から、被処理材１５の表面に溶射したアルミニウ
ムが拡散処理により熱拡散し、被処理材の界面にアルミ
ニウム拡散層１７が形成され、その外側（図で上側）に
アルミニウムと鉄の緻密な合金層１８が形成されている
ことがわかる。このアルミニウム拡散層１７は、成分分
析の結果、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆ
ｅ）、アルミニウム（Ａｌ）を含む耐食性の高い層であ
り、合金層１８は合金Ｆｅ3 Ａｌからなる耐食性が高い
緻密な層であった。従って、溶射後に約７００℃で拡散
処理することが好ましく、これにより、耐食性が高いア
ルミニウム拡散層と耐食性が高く緻密な合金層を形成す
ることができ、この２層により、炭酸塩の母材（被処理
材）との接触を遮断し、被膜の密着力を高め、被膜の気
孔率を小さくし、耐食性能を高めることができる。
【００１６】図３は、溶射被膜の密着力の試験結果を示
す図である。この図において、（Ａ）はフレーム溶射被
膜、（Ｂ）はプラズマ溶射被膜、（Ｃ）は本発明による
溶射被膜を示している。またそれぞれ試験結果を２つづ
つ示しているが、これは溶射条件のわずかな違いによる
ものである。なお、密着力試験は、ＪＩＳ Ｈ ８６６
４に準拠し、被膜厚は３００μｍとし、接着材はセメダ
イン＃１５００又はアラルダイトＡＴ１を使用し、試験
片にはＳＵＳ３０４の丸棒（直径２５．４ｍｍ−長さ４
０ｍｍ）を使用した。この図から本発明の方法による溶
射被膜は、従来の方法による溶射被膜よりも少なくとも
２倍以上の密着力があることがわかる。
す図である。この図において、（Ａ）はフレーム溶射被
膜、（Ｂ）はプラズマ溶射被膜、（Ｃ）は本発明による
溶射被膜を示している。またそれぞれ試験結果を２つづ
つ示しているが、これは溶射条件のわずかな違いによる
ものである。なお、密着力試験は、ＪＩＳ Ｈ ８６６
４に準拠し、被膜厚は３００μｍとし、接着材はセメダ
イン＃１５００又はアラルダイトＡＴ１を使用し、試験
片にはＳＵＳ３０４の丸棒（直径２５．４ｍｍ−長さ４
０ｍｍ）を使用した。この図から本発明の方法による溶
射被膜は、従来の方法による溶射被膜よりも少なくとも
２倍以上の密着力があることがわかる。
【００１７】図４は、溶接被膜の貫通孔の測定結果を示
す図であり、図３と同様に、（Ａ）はフレーム溶射被
膜、（Ｂ）はプラズマ溶射被膜、（Ｃ）は本発明による
溶射被膜を示している。またそれぞれ試験結果を２つづ
つ示しているが、これは溶射条件のわずかな違いによる
ものである。この試験は、フェロキシル試験（ＪＩＳＨ
８６６３）に基づき、試験片には炭素鋼板（ＳＳ４０
０、１００×１００×９ｍｍ）を使用した。
す図であり、図３と同様に、（Ａ）はフレーム溶射被
膜、（Ｂ）はプラズマ溶射被膜、（Ｃ）は本発明による
溶射被膜を示している。またそれぞれ試験結果を２つづ
つ示しているが、これは溶射条件のわずかな違いによる
ものである。この試験は、フェロキシル試験（ＪＩＳＨ
８６６３）に基づき、試験片には炭素鋼板（ＳＳ４０
０、１００×１００×９ｍｍ）を使用した。
【００１８】図５は、図４の貫通孔試験後の被膜表面を
実体顕微鏡（１１倍）で撮影し、その写真を模写したも
のであり、フェロキシルが青く滲み出た貫通孔部分を黒
く示している。この図において、（Ａ）はプラズマ溶射
被膜、（Ｂ）は本発明による溶射被膜を示している。ま
た、フレーム溶射被膜も、（Ａ）と同等程度であった。
実体顕微鏡（１１倍）で撮影し、その写真を模写したも
のであり、フェロキシルが青く滲み出た貫通孔部分を黒
く示している。この図において、（Ａ）はプラズマ溶射
被膜、（Ｂ）は本発明による溶射被膜を示している。ま
た、フレーム溶射被膜も、（Ａ）と同等程度であった。
【００１９】図４、図５から明らかなように、本発明の
方法による被膜は、貫通孔が非常に少なく、少なくとも
従来の方法による溶射被膜の１／２以下であった。
方法による被膜は、貫通孔が非常に少なく、少なくとも
従来の方法による溶射被膜の１／２以下であった。
【００２０】図６は、被処理材の表面粗さと密着力の関
係を示す図であり、（Ａ）はフレーム溶射被膜、（Ｂ）
は本発明による溶射被膜を示している。この図から、本
発明において、被処理材の面粗さは、Ｒａ２μｍからＲ
ａ１０μｍの範囲にあることが好ましいことがわかる。
すなわち、この範囲の面粗さを用いることにより、フレ
ーム溶射（Ａ）よりも少なくとも２倍以上の被膜密着力
を得ることができる。
係を示す図であり、（Ａ）はフレーム溶射被膜、（Ｂ）
は本発明による溶射被膜を示している。この図から、本
発明において、被処理材の面粗さは、Ｒａ２μｍからＲ
ａ１０μｍの範囲にあることが好ましいことがわかる。
すなわち、この範囲の面粗さを用いることにより、フレ
ーム溶射（Ａ）よりも少なくとも２倍以上の被膜密着力
を得ることができる。
【００２１】図７は、被処理材の予熱温度と密着力の関
係を示す図であり、（Ａ）はフレーム溶射被膜、（Ｂ）
は本発明による溶射被膜を示している。この図から、本
発明の方法を実施する際の被処理材の予熱温度は、２５
℃から３００℃の範囲にあることが好ましくことがわか
る。この範囲の予熱温度を用いることにより、フレーム
溶射（Ａ）よりも十分大きい被膜の密着力を得ることが
できる。
係を示す図であり、（Ａ）はフレーム溶射被膜、（Ｂ）
は本発明による溶射被膜を示している。この図から、本
発明の方法を実施する際の被処理材の予熱温度は、２５
℃から３００℃の範囲にあることが好ましくことがわか
る。この範囲の予熱温度を用いることにより、フレーム
溶射（Ａ）よりも十分大きい被膜の密着力を得ることが
できる。
【００２２】図８は、従来の耐食処理を用いた燃料電池
（Ａ）と本発明の耐食処理を用いた燃料電池（Ｂ）との
寿命比較をしたものである。この図において燃料電池の
運転時間（ｈ）を横軸、起電力（ｍＶ）を縦軸に示して
いる。なお、この燃料電池は、セル（単電池）を約５０
段積層した積層電池（スタック）であり、縦軸は単セル
当たりの起電力を示している。この図から、従来の耐食
処理方法を用いた燃料電池（Ａ）に比較し、本発明によ
る耐食処理方法を用いた燃料電池（Ｂ）は、劣化速度が
小さいことがわかる。
（Ａ）と本発明の耐食処理を用いた燃料電池（Ｂ）との
寿命比較をしたものである。この図において燃料電池の
運転時間（ｈ）を横軸、起電力（ｍＶ）を縦軸に示して
いる。なお、この燃料電池は、セル（単電池）を約５０
段積層した積層電池（スタック）であり、縦軸は単セル
当たりの起電力を示している。この図から、従来の耐食
処理方法を用いた燃料電池（Ａ）に比較し、本発明によ
る耐食処理方法を用いた燃料電池（Ｂ）は、劣化速度が
小さいことがわかる。
【００２３】
【発明の効果】上述したように、本発明の方法によれ
ば、燃焼が完結して均一な温度になった高温燃焼ガスを
ノズルにより加速し、加速されたジェット噴流の噴出口
付近に微細なアルミニウム粉末を供給するので、供給さ
れたアルミニウム粉末は高速のジェット噴流に同伴され
て直ちに完全に溶融するので、部分的に溶けたアルミニ
ウム粉末がノズルに付着してノズルを詰まらせることが
ない。また、微細なアルミニウム粉末は高温燃焼ガスに
より完全に溶融するので、被膜の密着力を高め、被膜の
気孔率を小さくし、耐食性能を高めることができる。
ば、燃焼が完結して均一な温度になった高温燃焼ガスを
ノズルにより加速し、加速されたジェット噴流の噴出口
付近に微細なアルミニウム粉末を供給するので、供給さ
れたアルミニウム粉末は高速のジェット噴流に同伴され
て直ちに完全に溶融するので、部分的に溶けたアルミニ
ウム粉末がノズルに付着してノズルを詰まらせることが
ない。また、微細なアルミニウム粉末は高温燃焼ガスに
より完全に溶融するので、被膜の密着力を高め、被膜の
気孔率を小さくし、耐食性能を高めることができる。
【００２４】また、アルミニウム粉末の平均粒径を１０
〜１５μｍとし、被処理材の予熱温度を２５℃から３０
０℃の範囲とし、被処理材の面粗さをＲａ２μｍからＲ
ａ１０μｍの範囲とし、溶射後に被処理材を約７００℃
で拡散処理すれば、より一層、アルミニウム粉末を完全
溶融することができ、被膜の密着力を高め、被膜の気孔
率を小さくし、耐食性能を高めることができる。
〜１５μｍとし、被処理材の予熱温度を２５℃から３０
０℃の範囲とし、被処理材の面粗さをＲａ２μｍからＲ
ａ１０μｍの範囲とし、溶射後に被処理材を約７００℃
で拡散処理すれば、より一層、アルミニウム粉末を完全
溶融することができ、被膜の密着力を高め、被膜の気孔
率を小さくし、耐食性能を高めることができる。
【００２５】従って、本発明の金属材料の耐食処理方法
は、微細なアルミニウム粉末を完全に溶融させて溶射す
ることができ、これにより密着力が強く、気孔率が小さ
く、耐食性能が高いアルミニウム被膜を形成することが
できる、優れた効果を有する。
は、微細なアルミニウム粉末を完全に溶融させて溶射す
ることができ、これにより密着力が強く、気孔率が小さ
く、耐食性能が高いアルミニウム被膜を形成することが
できる、優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属材料の耐食処理方法を実施するた
めの溶射装置の概略図である。
めの溶射装置の概略図である。
【図２】本発明による溶射被膜の断面図（Ａ）と、更に
熱処理後の断面図（Ｂ）である。
熱処理後の断面図（Ｂ）である。
【図３】溶射被膜の密着力の試験結果を示す図である。
【図４】溶接被膜の貫通孔測定結果を示す図である。
【図５】図４の貫通孔試験後の被膜表面の顕微鏡写真を
模写した図である。
模写した図である。
【図６】被処理材の表面粗さと密着力の関係を示す図で
ある。
ある。
【図７】被処理材の予熱温度と密着力の関係を示す図で
ある。
ある。
【図８】従来の耐食処理方法による燃料電池（Ａ）と本
発明の耐食処理方法による燃料電池（Ｂ）との寿命を比
較をした図である。
発明の耐食処理方法による燃料電池（Ｂ）との寿命を比
較をした図である。
【図９】燃料電池の主要構成部品を示す図である。
【図１０】従来の溶射方法を示す図である。
１ アノード ２ カソード ３ 電解質板 ４ セパレータ ５ 被被膜金属材 ６ ノズル １０ 溶射装置 １１ 燃焼管 １２ ノズル １４ 粉末供給管 １５ 被処理材 １６ アルミニウム被膜 １７ アルミニウム拡散層 １８ 合金層 Ａ アルミニウム粉末 Ｆ 燃料ガス Ｇ 燃焼ガス Ｊ ジェット噴流 Ｏ 酸素
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料ガス（Ｆ）を酸素（Ｏ）で燃焼させ
て高温燃焼ガス（Ｇ）を生成し、該高温燃焼ガス（Ｇ）
をノズル（１２）により加速して高速のジェット噴流
（Ｊ）を形成し、 前記ノズル（１２）内のジェット噴流（Ｊ）の噴出口付
近に、平均粒径が１０μｍから１５μｍ程度の微細なア
ルミニウム粉末（Ａ）を供給し、該 アルミニウム粉末（Ａ）を前記ジェット噴流（Ｊ）と
共に前記ノズル（１２）より噴射させて、２５℃から３
００℃の範囲で予熱した被処理材（１５）の表面に溶射
する、ことを特徴とする金属材料の耐食処理方法。 - 【請求項２】 前記アルミニウム粉末（Ａ）を被処理材
（１５）に溶射した後、該被処理材（１５）を約７００
℃で拡散処理する、ことを特徴とする請求項１の金属材
料の耐食処理方法。 - 【請求項３】 前記被処理材（１５）の面粗さが、Ｒａ
２μｍからＲａ１０μｍの範囲にある、ことを特徴とす
る請求項１の金属材料の耐食処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5217837A JP3038401B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 金属材料の耐食処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5217837A JP3038401B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 金属材料の耐食処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0770728A JPH0770728A (ja) | 1995-03-14 |
| JP3038401B2 true JP3038401B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=16710536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5217837A Expired - Fee Related JP3038401B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 金属材料の耐食処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3038401B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4602998B2 (ja) * | 2007-01-18 | 2010-12-22 | トーカロ株式会社 | 溶射皮膜形成方法 |
-
1993
- 1993-09-02 JP JP5217837A patent/JP3038401B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0770728A (ja) | 1995-03-14 |
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