JP3365385B2 - 固体高分子型燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】この発明は、接触電気抵抗が小さい固体高
分子型燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼材の製造方
法に関する。特に、本発明の方法により製造されたステ
ンレス鋼材の用途は、良好な耐食性と小さい接触電気抵
抗が要求され、しかも長時間にわたり性能劣化の少ない
ことが要求される固体高分子型燃料電池のセパレータで
ある。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼は、その表面に不働態皮膜
が形成されているため耐食性に優れている。しかし、表
面の不働態皮膜は電気抵抗が大きいため、小さい接触電
気抵抗が要求される通電用として使用される電気部品に
は適していない。不働態皮膜の厚さが厚くなれば耐食性
はより優れたものとなるが、電気抵抗はより大きくなる
傾向にある。

【０００３】ステンレス鋼の接触電気抵抗を小さくする
ことができれば、ステンレス鋼を耐食性が要求される通
電電気部品として使用することが可能となる。優れた耐
食性と小さい接触電気抵抗が要求される通電電気部品の
一つに固体高分子型燃料電池のセパレータ（バイポーラ
プレートと呼ぶこともある）がある。

【０００４】燃料電池は、水素および酸素を利用して直
流電力を発電する電池であり、固体電解質型燃料電池、
溶融炭酸塩型燃料電池、リン酸型燃料電池および固体高
分子型燃料電池などがある。燃料電池の名称は、電池の
根幹をなす『電解質』部分の構成材料に由来している。

【０００５】現在、商用段階に達している燃料電池に
は、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池がある。
燃料電池のおおよその運転温度は、固体電解質型燃料電
池で１０００℃、溶融炭酸塩型燃料電池で６５０℃、リ
ン酸型燃料電池で２００℃および固体高分子型燃料電池
で８０℃である。

【０００６】固体高分子型燃料電池は、運転温度が８０
℃前後と低く起動−停止が容易であり、エネルギー効率
も４０％程度が期待できることから、小規模事業所、電
話局などの非常用分散電源、都市ガスを燃料とする家庭
用小型分散電源、水素ガス、メタノールあるいはガソリ
ンを燃料とする低公害電気自動車搭載用電源として、世
界的に実用化が期待されている。

【０００７】上記の各種の燃料電池は、『燃料電池』と
言う共通の呼称で呼ばれているものの、それぞれの電池
構成材料を考える場合には、全く別物として捉えること
が必要である。使用される電解質による構成材料の腐食
の有無、３８０℃付近から顕在化し始める高温酸化の有
無、電解質の昇華と再析出、凝結の有無等により求めら
れる性能、特に耐食性能が、それぞれの燃料電池で全く
異なるためである。実際、使用されている材料も様々で
あり、黒鉛系素材から、Ｎｉクラッド材、高合金、ステ
ンレス鋼と多様である。

【０００８】商用化されているリン酸型燃料電池、溶融
炭酸塩型燃料電池に使用されている材料を、固体高分子
質型燃料電池の構成材料にそのまま適用することは全く
考えることができない。

【０００９】図１は、固体高分子型燃料電池の構造を示
す図で、図１（ａ）は、燃料電池セル（単セル）の分解
図、図１（ｂ）は燃料電池全体の斜視図である。同図に
示すように、燃料電池１は単セルの集合体である。単セ
ルは、図１（ａ）に示すように固体高分子電解質膜２の
１面に燃料電極膜（アノード）３を、他面には酸化剤電
極膜（カソード）４が積層されており、その両面にセパ
レータ５ａ、５ｂが重ねられた構造になっている。

【００１０】代表的な固体高分子電解質膜２としては、
水素イオン（プロトン）交換基を有するフッ素系プロト
ン伝導膜がある。

【００１１】燃料電極膜３および酸化剤電極膜４には、
粒子状の白金触媒と黒鉛粉、必要に応じて水素イオン
（プロトン）交換基を有するフッ素樹脂からなる触媒層
が設けられており、燃料ガスまたは酸化性ガスと接触す
るようになっている。

【００１２】セパレータ５ａに設けられている流路６ａ
から燃料ガス（水素または水素含有ガス）Ａが流されて
燃料電極膜３に水素が供給される。また、セパレータ５
ｂに設けられている流路６ｂからは空気のような酸化性
ガスＢが流され、酸素が供給される。これらガスの供給
により電気化学反応が生じて直流電力が発生する。

【００１３】固体高分子型燃料電池セパレータに求めら
れる機能は、（１）燃料極側で、燃料ガスを面内均一に
供給する“流路”としての機能、（２）カソード側で、
酸化性ガスを面内均一に供給する“流路”としての機
能、（３）カソード側で生成した水を、燃料電池より反
応後の空気、酸素といったキャリアガスとともに効率的
に系外に排出させる“流路”としての機能、（４）長時
間にわたって電極として低電気抵抗、良電導性を維持す
る単セル間の電気的“コネクタ”としての機能、および
（５）隣り合うセルで一方のセルのアノード室と隣接す
るセルのカソード室との“隔壁”としての機能などであ
る。

【００１４】これまで、固体高分子型燃料電池のセパレ
ータ材料としてカーボン板材の適用が鋭意検討されてき
ているが、カーボン板材には“割れやすい”という問題
があり、さらに表面を平坦にするための機械加工コスト
およびガス流路形成のための機械加工コストが非常に高
くなる問題がある。それぞれが宿命的な問題であり、燃
料電池の商用化そのものを難しくさせかねない状況があ
る。

【００１５】カーボンの中でも、熱膨張性黒鉛加工品は
格段に安価であることから、固体高分子型燃料電池セパ
レータ用素材として最も注目されている。しかしなが
ら、ガス透過性を低減して前記隔壁としての機能を付与
するためには、“複数回”に及ぶ樹脂含浸と焼成を実施
しなければならない。また、平坦度確保および溝形成の
ための機械加工コスト等今後も解決すべき課題が多く、
実用化に至っていない。

【００１６】こうした黒鉛系素材の適用の検討に対峙す
る動きとして、コスト削減を目的に、セパレータにステ
ンレス鋼を適用する試みが開始されている。

【００１７】特開平１０−２２８９１４号公報には、金
属製部材からなり、単位電池の電極との接触面に直接金
めっきを施した燃料電池用セパレータが開示されてい
る。金属製部材として、ステンレス鋼、アルミニウムお
よびＮｉ−鉄合金が挙げられており、ステンレス鋼とし
ては、ＳＵＳ３０４が用いられている。この発明では、
セパレータは金めっきが施されているので、セパレータ
と電極との接触抵抗が低下し、セパレータから電極への
電子の導通が良好となるため、燃料電池の出力電圧が大
きくなるとされている。特開平８−１８０８８３号公報
には、表面に形成される不働態膜が大気により容易に生
成される金属材料からなるセパレータが用いられている
固体高分子電解質型燃料電池が開示されている。金属材
料としてステンレス鋼とチタン合金が挙げられている。
この発明では、セパレータに用いられる金属の表面に
は、必ず不働態膜が存在しており、金属の表面が化学的
に侵され難くなって燃料電池セルで生成された水がイオ
ン化される度合いが低減され、燃料電池セルの電気化学
反応低下が抑制されるとされている。また、セパレータ
の電極膜等に接触する部分の不働体膜を除去し、貴金属
層を形成することにより、電気接触抵抗値が小さくなる
とされている。

【００１８】しかしながら、上記の公開公報に開示され
ている表面に不働態膜を備えたステンレス鋼のような金
属材料をそのままセパレータに用いても、耐食性が十分
でなく金属の溶出が起こり、溶出金属イオンにより担持
触媒性能が劣化（以下、担持触媒の被毒と記す）する。
また、溶出後に生成するCr-OH、Fe-OHのような腐食生成
物により、セパレータの接触抵抗が増加するという問題
があるので、金属材料からなるセパレータには、コスト
を度外視した金めっき等の貴金属めっきが施されている
のが現状である。

【００１９】また、特開平１１−１２１０１８号公報に
は、耐酸性の良好なステンレス鋼基材にカーボン粉末を
分散圧着させることにより、導電性を改善した低温型燃
料電池セパレータ材料が開示されており、表面抵抗や接
触抵抗を下げることで接触部分で発生する多量のジュー
ル熱を下げることが記述されている。基材表面に縞状に
分散するカーボン粒子を形成させる方法としては、カー
ボンブラック、黒鉛粉末等のカーボン粒子を鋼板表面に
付着させた後で圧延法により圧着させることが示されて
いる。さらに、カーボン粉末を圧着させた後にステンレ
ス鋼基材を加熱処理することによりカーボン粒子は、ス
テンレス鋼基材との間に形成される拡散層を介して基材
表面により強固に接合されることが示されている。

【００２０】また、特開平１１−１４４７４４号公報に
おいては、ステンレス鋼を基材として、カーボン系粒子
分散塗膜を加熱処理することにより塗膜成分を分解、消
失させることにより、基材表面にカーボン系粒子の結合
層を形成させ、付着させた低温型燃料電池用セパレータ
が開示されている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、固体
高分子型燃料電池のセパレータがおかれる環境で、良好
な耐食性を有すると共に接触電気抵抗が低く、しかも長
時間使用しても接触電気抵抗の増加が極めて小さい固体
高分子型燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼材の製造
方法を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、以下の
通りである。

【００２３】（１）ステンレス鋼を酸性水溶液中に浸漬
して、その表面に導電性を有するＭ_２３Ｃ_６型、Ｍ_４Ｃ
型、Ｍ_２Ｃ型、ＭＣ型炭化物系金属介在物およびＭ_２Ｂ
型硼化物系金属介在物のうちの１種以上を露出させ、次
いでｐＨが７を超えるアルカリ性水溶液により中和処理
をおこない、その後さらに水洗、乾燥する固体高分子型
燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼材の製造方法。

【００２４】（２）酸性水溶液による平均腐食減量を５
〜６０ｇ/ｍ^２ とすることを特徴とする上記（１）に記
載の固体高分子型燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼
材の製造方法。

【００２５】（３）ステンレス鋼材が、質量％で、Ｃ：
０．１５％以下、Ｓｉ：０．０１〜１．５％、Ｍｎ：
０．０１〜１．５％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０
１％以下、Ｃｒ：１５〜３６％、Ａｌ：０．００１〜６
％、Ｂ：０〜３．５％、Ｎ：０．０３５％以下、Ｎｉ：
０〜５％、Ｍｏ：０〜７％、Ｃｕ：０〜１％、Ｔｉ：０
〜２５×（Ｃ％＋Ｎ％）、Ｎｂ：０〜２５×（Ｃ％＋Ｎ
％）を含有し、かつＣｒ、ＭｏおよびＢ含有量は下記式
を満足しており、残部Ｆｅおよび不純物からなるフェラ
イト系ステンレス鋼材である上記（１）または（２）に
記載のいずれかの固体高分子型燃料電池のセパレータ用
ステンレス鋼材の製造方法。 １７％≦Ｃｒ＋３×Ｍｏ−２．５×Ｂ ただし、式中の各元素記号は含有量（質量％）を示す。

【００２６】（４）ステンレス鋼材が、質量％で、Ｃ：
０．００５〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜１．５％、Ｍ
ｎ：０．０１〜２．５％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：
０．０１％以下、Ｃｒ：１７〜３０％、Ｎｉ：７〜５０
％、Ｂ：０〜３．５％、Ｎ：０〜０．４％、Ｃｕ：０〜
２％、Ａｌ：０．００１〜６％、Ｍｏ：０〜７％を含有
し、かつＣｒ、ＭｏおよびＢ含有量は下記式を満足して
おり、残部Ｆｅおよび不純物からなるオーステナイト系
ステンレス鋼材である（１）または（２）に記載の固体
高分子型燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼材の製造
方法。 １７％≦Ｃｒ＋３×Ｍｏ−２．５×Ｂ ただし、式中の各元素記号は含有量（質量％）を示す。

【００２７】ここで、Ｍ₂₃Ｃ₆型、Ｍ₄Ｃ型、Ｍ₂Ｃ型、
ＭＣ型炭化物系金属介在物あるいはＭ₂Ｂ型硼化物系金
属介在物の“Ｍ”は金属元素を示すが、特定の金属元素
ではなく、ＣあるいはＢとの化学的親和力の強い金属元
素を示す。一般に、Ｍは鋼中共存元素との関係より、Ｃ
ｒ、Ｆｅを主体とし、Ｎｉ、Ｍｏを微量含有することが
多い。炭化物の場合、Ｂも“Ｍ”としての作用を有す
る。Ｍ₂₃Ｃ₆型としては、Ｃｒ₂₃Ｃ₆、（Ｃｒ、Ｆｅ）₂₃
Ｃ₆、Ｍ₂Ｃ型としてＭｏ₂Ｃ、ＭＣ型炭化物系金属介在
物としてＷＣ、あるいはＭ₂Ｂ型硼化物系金属介在物と
しては、Ｃｒ₂Ｂ、（Ｃｒ、Ｆｅ）₂Ｂ、（Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎ
ｉ）₂Ｂ、（Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｏ）₂Ｂ、（Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｍｏ）₂Ｂ、Ｃｒ_1.2Ｆｅ_0.76Ｎｉ_0.04Ｂといったものが
ある。Ｍ₄Ｃ型には、Ｂ₄Ｃなどがある。上記のＭ₂₃Ｃ₆
型、Ｍ₄Ｃ型、Ｍ₂Ｃ型、ＭＣ型炭化物系金属介在物ある
いはＭ₂Ｂ型硼化物系金属介在物いずれにおいても、Ｃ
の一部がＢで置換されたＭ₂₃(Ｃ、Ｂ)₆型、Ｍ₄(Ｃ、Ｂ)
型、Ｍ₂(Ｃ、Ｂ)型、Ｍ(Ｃ、Ｂ)型炭化物系金属介在物
あるいはＭ₂(Ｃ、Ｂ)型硼化物系金属介在物といった金
属介在物も析出することが多いが、上記の表記はこれら
も含んでいるものとする。基本的に、電気伝導性が良好
である金属系の分散物であれば類似の性能が期待できる
と推察される。

【００２８】“Ｍ₂Ｂ”型表記の添え字指数“₂”は、
“硼化物中の金属元素であるＣｒ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、
Ｘ（ここで、ＸはＣｒ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉ以外の鋼中金
属元素）とＢ量との間において、“（Ｃｒ質量％／Ｃｒ
原子量＋Ｆｅ質量％/Ｆｅ原子量＋Ｍｏ質量％/Ｍｏ原子
量＋Ｎｉ質量％/Ｎｉ原子量＋Ｘ質量％/Ｘ原子量）／
（Ｂ質量％／Ｂ原子量）が約２”となる化学量論的関係
が成立していることを意味する。本表記法は、特殊なも
のではなく、極めて一般的な表記法である。

【００２９】また、セパレータとは一般に前述した５つ
の機能を有するものである。すなわち、ａ）燃料極側
で、燃料ガスを面内均一に供給する"流路"としての機
能、ｂ）カソード側で、酸化性ガスを面内均一に供給す
る"流路"としての機能、ｃ）カソード側で生成した水
を、燃料電池より反応後の空気、酸素といったキャリア
ガスとともに効率的に系外に排出させる"流路"としての
機能、ｄ）長時間にわたって電極として低い接触電気抵
抗で良電導性を維持する単セル間の電気的"コネクタ"と
しての機能、およびｅ）隣り合うセルで一方のセルのア
ノード室と隣接するセルのカソード室との"隔壁"として
の機能を有するものである。これらの機能を複数枚のプ
レートで機能分担させる構造にする場合もある。本発明
でいうセパレータとは、少なくとも上記ｄ）の機能を有
するプレートをセパレータと言う。

【００３０】本発明で鋼材とは、鋼塊を熱間加工や冷間
加工して製造した材料で、通電部品として使用できる鋼
板、線材、小径の棒鋼および鋼管等をいう。

【００３１】本発明者らは、長時間にわたって固体高分
子型燃料電池のセパレータとして使用しても、電極用黒
鉛との接触電気抵抗が増加しないステンレス鋼材を開発
するため種々の試験をおこなった。その結果、以下の知
見を得るに至った。

【００３２】ａ）ステンレス鋼表面に形成される不働態
皮膜の電気抵抗は、ステンレス鋼固有のものであり、固
体高分子型燃料電池のセパレータとして用いて電気抵抗
を電池性能を発揮するのに十分低い値に安定して維持さ
せることは容易でない。

【００３３】ｂ）接触電気抵抗は、単位面積当りの接触
面積に依存している。すなわち、単位面積当りの接触点
数、接触点総面積、個々の接触点の電気抵抗に依存して
いる。

【００３４】ｃ）そこで、ステンレス鋼表面に導電性を
有する炭化物や硼化物の金属介在物を不働態被膜を突き
破るようにして分散、露出させ、かつ表面粗度を所定の
範囲にすると接触電気抵抗を大きく下げることができ、
接触電気抵抗を継時的に低く維持することができる。こ
の炭化物や硼化物系金属介在物は、“電気の通り道”と
して機能する。

【００３５】ｄ）セパレータ環境で、ステンレス鋼は比
較的良好な耐食性を発揮するが、金属溶出、腐食が起こ
り、腐食生成物（大部分は、Ｆｅを主体とする水酸化
物）が生成し、接触電気抵抗の増大をもたらし、かつ、
担持触媒性能に著しい悪影響を及ぼす。その結果、起電
力に代表される電池性能が短時間で劣化し、水素イオン
（プロトン）交換基を有するフッ素系イオン交換樹脂膜
のプロトン伝導性が劣化する。

【００３６】ｅ）一方で、電池本体内環境におけるステ
ンレス鋼の耐食性を確保するためには、不働態皮膜は必
要不可欠であるが、不働態皮膜を強固にしても、皮膜厚
が厚くなると接触電気抵抗が増大し、電池効率が著しく
低下する。ジュール熱の発生が大きくなる。

【００３７】ｆ）不働態皮膜を強固にして、セパレータ
環境で金属の溶出を抑制するためには、ＣｒとＭｏの含
有量は（Ｃｒ％＋３×Ｍｏ％）、Ｂを含有する場合には
（Ｃｒ％＋３×Ｍｏ％−２．５Ｂ％）が１７％以上にな
るようにする必要がある。

【００３８】ｇ）積極的にＭｏを添加することで、耐食
性が確保される。Ｍｏは腐食により溶出したとしても、
アノードおよびカソード部に担持されている触媒の性能
に対する影響が比較的軽微である。このことは、溶出し
たＭｏが、陰イオンであるモリブデン酸イオンとして存
在するため、水素イオン（プロトン）交換基を有するフ
ッ素系イオン交換樹脂膜のプロトン伝導性を阻害する影
響が小さいためと考えられる。Ｗについてもタングステ
ン酸イオンとして存在し、同様の挙動が認められる。Ｖ
についても、同様の挙動が期待できる。

【００３９】ｈ）ステンレス鋼の表面に導電性金属介在
物を露出させるのは、酸性水溶液中で酸洗処理するのが
好適である。

【００４０】ｉ）酸洗後、水洗−乾燥して通電部品を製
造して大気中やセパレータ環境において使用した場合、
時間が経過すると共に接触電気抵抗が増大する傾向を示
す。

【００４１】ｊ）酸洗−水洗後、時間が経過するにつれ
て接触電気抵抗が増加する主な原因は、大気中の酸素に
よる表面酸化であり、酸洗面に形成された微小な隙間内
に残留した酸液の乾燥、濃縮、噴出しによる腐食による
ためである。酸洗直後のステンレス鋼表面は、不動態皮
膜も非常に薄くなっており、水和している水分子；ヒド
ロキシニウムイオンも多く結合している状態にあり、大
気に曝しておくと大気と平衡な状態まで水分子が外れ
て、乾燥してゆくこととなり、外れたところに酸素が結
合して腐食生成物が体積して接触電気抵抗を増大させる
ことになる。このようなことは、数時間単位で十分進行
するので、通電部品として使用するまでに接触電気抵抗
が高くなってしまう。

【００４２】ｋ）しかし、酸洗後アルカリ水溶液にて中
和処理を施すことにより、腐食環境、特にセパレータ環
境において長時間使用しても通電部品としての性能低
下、特に接触電気抵抗の増大を防止することができる。

【００４３】ｌ）電気的接触抵抗値を決定する導電性金
属介在物の露出量、突出高さは、平均腐食量（溶削量）
により工業的に制御可能であり、かつ、接触抵抗が最も
低くなる平均腐食減量適正範囲がある。このことは、接
触電気抵抗を支配する接触点数、粗さと関係がある。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳しく説明する。なお、以下に示す％表示は質量％を
示す。

【００４５】金属介在物：ステンレス鋼の表面に、導電
性を有するＭ₂₃Ｃ₆型、Ｍ₄Ｃ型、Ｍ₂Ｃ型、ＭＣ型炭化
物系金属介在物およびＭ₂Ｂ型硼化物系金属介在物の１
種以上を分散、露出させる。露出とは、金属介在物がス
テンレス鋼表面に生成している不働態被膜で覆われるこ
となく少なくともその一部が外面に出ていることであ
り、突出していることである。金属介在物を分散、露
出、突出させるのは金属介在物を電気の通り道（迂回
路）として機能させて接触電気抵抗を下げるためであ
る。

【００４６】一般に、ステンレス鋼におけるＭ₂₃Ｃ₆ 型
炭化物系金属介在物は、耐食性低下の原因となるので、
有害視されることが多い。本発明では、これまで有害視
されてきたＭ₂₃Ｃ₆ 型炭化物系金属介在物をも積極的に
析出させ、不働態皮膜形成により増大する接触電気抵抗
を減じさせる『電気の通り道』として活用する。

【００４７】金属介在物を分散、露出させる方法には以
下のような方法がある。

【００４８】（１）鋼中の炭素をクロム系炭化物などと
して析出させる （２）鋼中の硼素をクロム系硼化物として析出させる （３）Ｂ₄Ｃ、ＷＣ、Ｍｏ₂Ｃのような導電性を有する金
属微粉末の投射（以下、ショットと記す）、研磨および
研削などの機械加工時に“鋼表面にめり込ませて残留さ
せる” （４）蒸着、イオンインプランテーションなどの表面改
質と呼ばれる表面処理方法と析出処理のための熱処理を
組み合わせる このなかで、（４）は工業的な手法としては高価である
が、最表層部分を除いて、板厚方向の特性がほとんど変
化しない特徴があり、有効である。

【００４９】ここで、Ｍ₂₃Ｃ₆型、Ｍ₂Ｃ型、ＭＣ型炭化
物系金属介在物およびＭ₂Ｂ型硼化物系金属介在物が、
クロム、モリブデン、タングステンの１種以上の金属元
素を主体として含有していることが望ましいとした理由
は、これらの炭化物、硼化物がいずれも金属介在物とし
て熱力学的に安定であり、導電性に優れるとともに、母
材並みに優れた耐食性を有するためである。また、いず
れも硬度が高く、ショット、研磨、および研削といった
機械加工を用いて“鋼表面にめり込ませて残留させ”て
機能を発揮させようとする本発明の目的に望ましいため
である。さらに、これらの金属介在物が万が一溶出した
としても、溶出金属イオンがいずれもステンレス鋼の不
働態化を促進する耐食性改善元素であり、また、モリブ
デン、タングステンなどは金属イオンでありながらモリ
ブデン酸イオン、タングステン酸イオンといった陰イオ
ンを形成し、電解質膜であるプロトン伝導性への影響が
小さい特徴を有しているためである。

【００５０】鋼中に析出した金属介在物を、ステンレス
鋼表面に生成した不働態被膜の外面に露出させるには、
組み合わせも含めて、（１）ステンレス鋼を酸洗処理、
あるいは、（２）ロール表面を“ショット加工”あるい
は“エッチング加工”した微小凹凸を有する圧延ロール
（通称、“ダルロール”）で圧延、あるいは（３）ステ
ンレス鋼板を直接ショット加工することにより可能であ
る。特に酸洗処理は、大面積の表面ををマクロ的に均一
に、かつ表面をわずかに溶解させて、耐食的に優れる金
属介在物を残留させたまま突出させるのに極めて有効
で、量産に適した工業的手段である。

【００５１】酸洗：酸洗は、ステンレス鋼の母相（Matr
ix）を溶解することができる酸性溶液中に浸漬、あるい
は酸性溶液中で電解して実施すればよい。

【００５２】酸性溶液としては、望ましくは、母相を均
一、かつ導電性金属性介在物を残しながら母相のみを選
択的に腐食する溶液がよい。

【００５３】酸性溶液の一例としては、ステンレス量産
ラインにおいて最も一般的に用いられている酸洗溶液で
ある硝ふっ酸系水溶液、硫酸系水溶液、塩酸系水溶液な
どがある。ステンレス鋼のエッチング加工などにも用い
られている市販の塩化第二鉄水溶液を主剤とするステン
レスエッチング加工用酸性水溶液を用いることもでき
る。必要に応じて、酸性溶液の劣化を軽減、あるいは腐
食面を平滑にする有機系、無機系の添加剤を添加するこ
とも可能である。

【００５４】酸洗に必要な酸性水溶液濃度は、ステンレ
ス鋼種、処理温度により異なる。酸洗処理温度は、室温
から沸点以下の温度範囲でよく、腐食状況をみながら濃
度、温度を決めるのがよい。酸性水溶液中での平均腐食
減量が５〜６０g/m²、表面粗度が中心線平均粗さＲａで
０．０６から５μｍとなるように調整するのが好まし
い。なお、表面粗さ“中心線平均粗さＲａ”は、ＪＩＳ
Ｂ ０６０１−１９８２において定義されている二次
元的な表面粗さの程度を表す値である。

【００５５】好適な酸性水溶液は、硝ふっ酸系水溶液中
のふっ化水素酸濃度としては２〜２０質量％、硝酸濃度
としては５〜２０質量％であり、水溶液の温度は３０〜
９０℃である。ふっ酸、硝酸いずれも上記の濃度の下限
未満では酸洗能率が劣り、上限を超えるとステンレス鋼
の表面粗さが悪化し接触電気抵抗が増加する。硝ふっ酸
系水溶液を用いると、導電性金属介在物の露出処理と母
相表面の不動態皮膜の強化を同時におこなうことが可能
である。

【００５６】硫酸系水溶液を用いた場合には、酸洗後に
腐食生成物が表面に付着するため、腐食生成物を溶解す
る塩酸水溶液などの酸溶液を用いて腐食生成物を除去す
るための処理をおこなうことが必要となる。具体的に
は、５〜２５質量％硫酸水溶液がある。

【００５７】塩酸を用いた場合には、硝酸のように母相
表面を不動態皮膜を強化することができないが、３〜１
５質量％塩酸水溶液がよい。液温は、いずれも室温以
上、８５℃以下で制御することが望ましい。

【００５８】酸洗溶液は、これらの混合溶液でもよく、
必要に応じて腐食速度を抑制する市販のインヒビターを
添加してもよい。

【００５９】なお、酸洗は上記のようにステンレス鋼を
酸性水溶液に浸漬するのが効率がよく、酸性溶液を攪
拌、流動させると、効率がよい。また、ステンレス鋼表
面に酸性溶液をノズルによる噴射、シャワー、あるいは
噴霧する方法でもよい。

【００６０】図２は、金属介在物を露出させたステンレ
ス鋼の表面と他の通電体面と接触させた場合の断面図を
示す。

【００６１】この図は、ステンレス鋼１０の表面には不
働態被膜１２が存在しており、析出させた硼化物系金属
介在物１３、炭化物系金属介在物１５、および投射した
金属介在物１４がそれぞれ表面から露出しており、カー
ボン板１１と接している状態を示している。

【００６２】表面粗さ：表面粗さは接触電気抵抗に影響
するため、中心線平均粗さＲａが０．０６μm未満では
表面が平滑過ぎて、導電性金属介在物が鋼表近傍に存在
しても改善効果が小さい。平滑過ぎるとかえって接触点
が少なくなる。一方、５μmを超えると単位面積当りの
接触点数が著しく減少し接触電気抵抗が低くなる傾向と
なる。したがって、Ｒａは０．０６〜５μmとするのが
望ましく。さらに好ましくは０．０６〜２．５μｍであ
る。

【００６３】上記表面粗さ“中心線平均粗さＲａ”と
は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９８２において定義され
ている二次元的な表面粗さの程度を表す値である。

【００６４】中和処理： 本発明の製造方法において、酸洗処理後に中和処理を施
すことは重要なことである。十分な水洗を実施した酸洗
後の表面でも、表面の微小凹凸内部、金属介在物と母相
の隙間内部、粒界には酸成分が残留しているので、乾燥
に伴い、酸成分が濃化する場合が多い。酸成分の濃化、
噴き出しにより表面の腐食が進み、時間の経過と共に表
面の接触抵抗が高くなる問題が起こる。ｐＨが７を超え
るアルカリ性水溶液中に浸漬、あるいはｐＨが７を超え
るアルカリ性水溶液を表面に噴霧する中和処理をおこな
うことで、特性劣化を顕著に改善することができる。こ
こでいう噴霧とは、アルカリ水溶液をノズルから噴射、
シャワーすることも含むものとする。

【００６５】アルカリ性水溶液としては、水溶性であ
ること、処理後の水洗浄性に優れること、工業的に
廃液を処理しやすいこと、入手が容易であり、安価で
あることを満足するものがよい。好適例として、３〜１
０質量％濃度の水酸化ナトリウム水溶液がある。

【００６６】ステンレス鋼の化学組成： Ｃ：Ｃは、本発明においてＢと並んで重要な元素で、Ｃ
ｒ系主体の炭化物として分散析出させることで、不働態
皮膜で覆われているステンレス鋼表面の接触電気抵抗を
下げる効果がある。このことは、Ｃｒ系炭化物が金属的
性質を有しており、不動態皮膜よりも良好な電気伝導性
を有していることにより説明できる。Ｂを含有させたス
テンレス鋼の場合、多量の硼化物が析出するので、硼化
物中にも取り込まれて析出する場合がある。

【００６７】一般にステンレス鋼表面には、数十Å程度
の極めて薄い不働態皮膜が生成し優れた耐食性を示す
が、多かれ少なかれ不働態皮膜は母材に比べて電気伝導
性が劣り、接触電気抵抗を高める。不働態皮膜を薄くす
ることで、電気抵抗を小さくすることも可能ではある
が、特に固体高分子型燃料電池内部で用いられた場合、
安定して不動態皮膜を薄い状態で維持することは容易で
はない。電気伝導性に優れたＣｒ系炭化物が不働態皮膜
に覆われることなく表面に直接露出することが、ステン
レス鋼表面の電気伝導性を長時間にわたって低く安定さ
せることにとって極めて有効である。すなわち、Ｃｒ系
炭化物は耐食的に安定で、かつ、表面に不働態皮膜を形
成しない。したがって、たとえ固体高分子型燃料電池内
部で表面の不働態皮膜が厚くなったとしても、鋼表面に
露出しているＣｒ系炭化物を介して良電導性が確保され
ることとなり、鋼表面の接触電気抵抗が高くなるのを抑
制することができる。言いかえるならば、不働態皮膜に
覆われることなく露出している微細なクロム系炭化物が
『電気の通り道』として機能することで、接触電気抵抗
を低く維持できる。

【００６８】一般に、Ｃを多量に含有させると、ステン
レス鋼は強度、硬度が高くなって延性が低下し、製造性
が低下する。固体高分子型燃料電池用セパレータ材とし
ての成形性を確保するためにも、鋼中のＣを炭化物とし
て析出させて、固溶Ｃ量を下げるのが好ましい。炭化物
としてＣを析出させることで、鋼の成形性が改善され
る。すなわち、成形性確保の点からも、鋼中のＣを炭化
物として析出させることは有効である。さらに、炭化物
を熱処理で凝集粗大化させることも、加工性を一層改善
させるのに有効である。長時間保持することで、炭化物
は凝集し粗大化する。凝集粗大化熱処理前で、あらかじ
め冷間圧延、金属微粉末をショットしたり、研磨、研削
加工することにより残留歪を加えれば、炭化物の析出時
間、凝集時間を短くすることができる。また、炭化物析
出に伴い顕在化する鋭敏化に対しても、耐食性が母材並
みに回復するまでの時間が短くなる。

【００６９】フェライト系ステンレス鋼では、０．１５
％を超えて含有させると、固体高分子型燃料電池セパレ
ータ用としての成形性が確保できなくなるので、Ｃ含有
は０．１５％以下にするのが好ましい。さらに、炭化物
析出により生じる鋭敏化を防止するためには（Ｃｒ含有
炭化物として析出しているＣ質量％）×１００/［（鋼
中全Ｃ質量％）−０．００１５％］値を８０以上とする
ことが望ましい。

【００７０】炭化物を析出させて固体高分子型燃料電池
のセパレータ用ステンレス鋼表面に分散、露出させるに
は、０．０２％以上含有させるのが好ましく、さらに好
ましくは０．０４％以上である。また、炭化物の析出を
促進するためには５００〜９５０℃の温度域に保持する
熱処理を施すのがよい。９５０℃を超える温度域では、
Ｃｒ系炭化物は熱的に不安定となり再固溶する。一方、
５００℃未満の温度では鋼中Ｃ、Ｃｒの拡散速度が遅く
なり量産での析出処理時間が長くなり工業的な観点より
好ましくない。Ｃｒ系炭化物を析出させるのに、より好
適な処理温度域は６５０〜９２０℃であり、最も望まし
い温度域は８００〜９００℃である。

【００７１】固体高分子型燃料電池のセパレータ用オー
ステナイト系ステンレス鋼では、積極的に炭化物を析出
させるためには０．００５〜０．２％の範囲でＣを含有
させるのがよい。０．２％を超えて含有させることは、
固体高分子型燃料電池セパレータ用としての成形性を確
保することができなくなる。炭化物をより多く析出させ
てステンレス鋼表面に分散、露出させるには、０．０６
％以上含有させるのが好ましい。また、炭化物析出によ
る鋭敏化を防止するためには、（Ｃｒ含有炭化物として
析出しているＣ質量％）×１００/（（鋼中全Ｃ質量
％）−０．０１２％）値を８５以上とすることが望まし
い。

【００７２】炭化物の析出を促進させるには５００℃〜
９５０℃の温度域に保持する熱処理を施すのがよい。た
だし、９５０℃を超える温度域では、Ｃｒ系炭化物は熱
的に不安定となり再固溶する。一方、５００℃未満では
鋼中Ｃ、Ｃｒの拡散速度が遅く、量産での析出処理時間
が長くなり工業的な観点より好ましくない。Ｃｒ系炭化
物析出により好適な処理温度域は６００〜９００℃であ
る。

【００７３】Ｃｒ系炭化物は鋼中に微細に分散析出する
が、析出しやすい結晶粒界に優先的に析出する傾向があ
る。接触電気抵抗を低くする上で、クロム系炭化物が粒
界、粒内いずれに析出するかはさほどの影響はないが、
均一に分散させるとの観点より考えて、粒内にも分散析
出していることが望ましいと推察される。

【００７４】粒内に分散させるためには、一旦Ｃｒ系炭
化物を析出させた状態で、Ｃｒ系炭化物の一部が固溶
し、完全には再固溶しない温度域、時間内に熱間圧延あ
るいは冷間圧延で加工歪を付与した後、再度５００℃以
上、９５０℃以下のＣｒ系炭化物析出温度域に保持すれ
ばよい。付与する冷間加工度は数％から効果を確認する
ことができるが、２０〜３０％程度以上が望ましい。表
層付近にのみ加工歪を付与し、表層付近にのみ炭化物を
析出させることも可能である。いずれにしても、再固溶
した鋼中Ｃが、粒界あるいは粒内に固溶せず残留してい
る炭化物を核として再度析出し、新粒界が形成されるこ
とで粒内にも炭化物が析出することとなる。

【００７５】表層付近にのみ加工歪を付与し、析出処理
を施した場合、先に示したフェライト系では、（Ｃｒ含
有炭化物として析出しているＣ質量％）×１００/
（（鋼中全Ｃ質量％）−０．００１５％）値で８０以上
なる関係、オーステナイト系では（Ｃｒ含有炭化物とし
て析出しているＣ質量％）×１００/（（鋼中全Ｃ質量
％）−０．０１２％）値で８５以上なる関係を成立させ
ることは困難となるが、定性的には露出している表面
で、これら関係式を満足させるのが望ましい。

【００７６】周知のように、Ｃｒ系炭化物析出処理で
は、鋭敏化により母材耐食性を低下させる可能性があ
る。鋭敏化とは、Ｃｒ系炭化物が析出することでその周
囲にＣｒ欠乏層が生成することで起こる耐食性の低下で
ある。鋭敏化は、５００℃以上、９５０℃以下の温度域
に長時間保持し、緩冷却することで回避、あるいは改善
することができる。一般的に、冷却速度は遅いほど望ま
しい。

【００７７】ただし、鋭敏化抑制の熱処理時間は、鋼中
のＣ量および材料の履歴により異なる現象であり、条件
を特定することは難しい。すなわち、鋭敏化抑制の熱処
理は、炭化物析出処理の熱処理前での炭化物の析出状
況、残留加工歪量、保持温度などにより異なるので一概
に規定することが困難である。

【００７８】一例として、８３０℃×６時間炉冷を挙げ
ることができる。析出熱処理をおこなった直後に冷却を
おこなうことなく、鋭敏化抑制のための熱処理を継続し
て処理をおこなってもよい。また、一旦冷却した後、再
度５００℃以上、９５０℃以下の温度域に加熱保持し、
緩冷却することで鋭敏化を回避、あるいは改善してもよ
い。一つの目安として、フェライト系では、（Ｃｒ含有
炭化物として析出しているＣ質量％）×１００/（（鋼
中全Ｃ質量％）−０．００１５％）値で８０以上なる関
係、オーステナイト系では（Ｃｒ含有炭化物として析出
しているＣ質量％）×１００/（（鋼中全Ｃ質量％）−
０．０１２％）値で８５以上なる関係を満足させるのが
よい。鋭敏化することなく、耐食性が確保されているか
どうかは、ＪＩＳ Ｇ−０５７５に規定されている『硫
酸−硫酸銅腐食試験』のような粒界腐食検出法により容
易に確認することができる。

【００７９】（Ｃｒ含有炭化物として析出しているＣ質
量％）値の定量に際しては、試験材から８ｍｍ直径の丸
棒を加工し、ＡＡ液（１０％アセチルアセトン−１％テ
トラメチルアンモニウムクロライド−残りメタノール）
を用いる非水溶媒溶液中での定電流電解をおこなうこと
により得られる“抽出残渣”中Ｃｒ定量分析結果より、
ＣｒがすべてＣｒ₂₃Ｃ₆であるとして等量計算にてＣ量
を定量評価できる。

【００８０】すなわち、ＡＡ非水溶媒液中にて、２０ｍ
Ａ/ｃｍ²の電流密度にて約３時間の定電流電解をおこな
うことで約０．４ｇ相当を溶解し、電解後すみやかに電
解試験片を超音波洗浄したＡＡ非水溶媒液と電解に用い
たＡＡ非水溶媒溶液をフィルター径０．２μｍのフィル
ター（例えば、Coster Scientific Corporation社製
“商品名Nuclepore”）で濾し取り、フィルター上の残
渣を硫りん酸（特級りん酸：特級硫酸：蒸留水＝１：
１：１）中で溶解し、これを誘導結合プラズマ発光分光
分析装置（例えば、島津製作所商品名ICPV-1014）にて
金属成分を分析することによりＣｒ濃度を求めることが
できる。

【００８１】また、（鋼中全Ｃ質量％）の定量について
は、赤外線吸収法を用いて定量しすることができる。す
なわち、試験片を酸素気流中で加熱、溶解して、鋼中の
炭素を十分に加熱して二酸化炭素とし、これを酸素と共
に赤外線吸収セルに送り、二酸化炭素による赤外線級終
了で定量分析した。現状では、最も一般的な鋼中Ｃ定量
法である。

【００８２】Ｓｉ：鋼中のＳｉ量は、０．０１〜１．５
％の範囲で含有させるのがよい。Ｓｉは、量産鋼におい
てはＡｌと同様に有効な脱酸元素である。０．０１％未
満では脱酸が不十分となり、一方１．５％を超えると成
形性が低下する。

【００８３】固体高分子型燃料電池のセパレータ用フェ
ライト系ステンレス鋼においては、０．０１〜１．５％
の範囲内で含有させるのがよい。通常、Ｍｎは鋼中のＳ
をＭｎ系の硫化物として固定する作用があり、熱間加工
性を改善する効果がある。固体高分子型燃料電池のセパ
レータ用オーステナイト系ステンレス鋼では、Ｍｎは
０．０１〜２．５％で含有させる。Ｍｎは、有効なオー
ステナイト相安定化元素である。ただし、２．５％を超
えて含有させる必要はない。

【００８４】Ｐ：鋼中のＰ量は、０．０４％以下とする
のが好ましい。本発明においては、ＰはＳと並んで最も
有害な不純物である。低ければ低い程望ましい。

【００８５】Ｓ：鋼中のＳ量は、０．０１％以下とする
のが好ましい。本発明において、ＳはＰと並んで最も有
害な不純物である。低ければ、低いほど望ましい。鋼中
共存元素および鋼中のＳ量に応じて、Ｍｎ系硫化物、Ｃ
ｒ系硫化物、Ｆｅ系硫化物、あるいは、これらの複合硫
化物および酸化物との複合非金属介在物としてほとんど
が析出する。しかしながら、固体高分子型燃料電池のセ
パレータ環境においては、いずれの組成の非金属介在物
も、程度の差はあるものの腐食の起点として作用し、不
働態皮膜の維持、腐食溶出抑制に有害である。通常の量
産鋼の鋼中Ｓ量は、０．００５％超え０．００８％前後
であるが、上記の有害な影響を防止するためには０．０
０４％以下に低減することが望ましい。より、望ましい
鋼中Ｓ量は０．００２％以下であり、最も望ましい鋼中
Ｓ量レベルは、０．００１％未満であり、低ければ低い
程よい。工業的量産レベルで０．００１％未満とするこ
とは、現状の精錬技術をもってすれば製造コストの上昇
もわずかであり、全く問題ない。

【００８６】Ｃｒ：Ｃｒは、母材の耐食性を確保する上
で極めて重要な基本合金元素である。含有量は高いほど
高耐食となる。フェライト系においてはＣｒ量が３６％
を超えると量産規模での生産が難しくなる。オーステナ
イト系では３０％を超えるとオーステナイト相がその他
合金成分の調整によっても不安定性になる。フェライト
系では１５％未満、オーステナイト系では１７％未満の
Ｃｒ含有量では、その他の元素を変化させてもセパレー
タとして必要な耐食性の確保が困難になる。

【００８７】硼化物、炭化物が析出することにより、耐
食性向上に寄与する鋼中Ｃｒ量が、溶鋼段階でのＣｒ量
に比べて低下して母材耐食性が劣化する場合がある。固
体高分子型燃料電池内部での耐食性を確保するために
は、Ｍ₂Ｂ型硼化物が析出している本発明鋼の場合は、
少なくとも（Ｃｒ％＋３×Ｍｏ％−２．５×Ｂ％）≧１
７．０％なる関係式を満たす鋼中Ｃｒ量であることが望
ましい。また、Ｍ₂₃Ｃ₆型炭化物が析出した場合にも、
炭化物析出量に見合うだけの固溶Ｃｒ量が低下するた
め、（鋼中Ｃｒ％−Ｍ₂₃Ｃ₆型炭化物として析出したＣ
ｒ％）＋３×Ｍｏ％≧１７％なる関係式を満たす鋼中Ｃ
ｒ量であることが望ましい。

【００８８】Ａｌ：Ａｌは、脱酸元素として溶鋼段階で
添加する。本発明鋼でＢを含有させる場合は、Ｂは溶鋼
中酸素との結合力が強い元素であるので、Ａｌ脱酸によ
り酸素濃度を下げておく必要がある。そのため、０．０
０１〜６％の範囲で含有させるのがよい。

【００８９】Ｂ：Ｂは、必要に応じて含有させるが、含
有させた場合には重要な作用を発揮する。含有させる場
合、３．５％以下とするのがよい。Ｂ含有鋼において
は、Ｃｒ、Ｆｅを主体とし、Ｎｉ、Ｍｏを微量含有する
（Ｃｒ，Ｆｅ）₂Ｂ、（Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｉ）₂Ｂといった
Ｍ₂Ｂ型硼化物として析出させることにより、不働態皮
膜で覆われるステンレス鋼表面の接触電気抵抗を下げる
効果がある。一方、Ｂ₄Ｃといった微粒子粉末をショッ
トしたり、研磨、研削する際に“めり込ませて残留させ
る”ことで、接触電気抵抗を経時的に低く維持すること
ができる。

【００９０】このことは、これらの硼化物は金属的性質
を有しており、不働態皮膜よりも良好な電気伝導性を有
していることにより説明できる。

【００９１】電気伝導性に優れた硼化物を、不働態皮膜
に覆われることなく表面に直接露出させることにより、
ステンレス鋼表面の電気伝導性を長時間にわたって低く
安定させることに極めて有効である。

【００９２】すなわち、硼化物は炭化物と同様に耐食的
に安定で、かつ、表面に不働態皮膜を形成しない。した
がって、たとえ固体高分子型燃料電池内部で表面の不働
態皮膜が厚くなったとしても、鋼表面に露出している硼
化物を介して良電導性が確保されることとなり、鋼表面
の接触電気抵抗が高くなるのを抑制することができる。
換言すれば、不働態皮膜に覆われることなく露出してい
る微細な金属性質を有する硼化物が『電気の通り道』と
して機能することで、接触電気抵抗を低く維持すること
ができる。

【００９３】一般に、Ｂを多量に含有すると、ステンレ
ス鋼は強度、硬度が高くなって延性も低下し、製造性の
低下が大きくなる。固体高分子型燃料電池用セパレータ
材としての成形性を確保するためにも、鋼中のＢを硼化
物として析出させて、固溶Ｂ量を下げるのが好ましい。
硼化物としてＢを析出させることにより鋼の成形性が改
善される。

【００９４】すなわち、成形性確保の点からも鋼中のＢ
を硼化物として析出させることが有効である。さらに、
１２００℃近傍の温度で長時間保持することにより、硼
化物を凝集し粗大化させることができ、加工性を一層改
善させるのに有効である。ただし、保持温度が高いため
素材が変形しやすい難点がある。

【００９５】また、製造過程において、熱間での鍛造比
（鍛錬比）を高めて強加工することにより、変形能が低
下する原因である硼化物を“砕き”微細に分散させるこ
とが可能である。微細に破砕することで靭性劣化を軽減
することができる。冷間での鍛造比（鍛錬比）を高めて
強加工することも、変形能が低下する原因である硼化物
を“砕き”微細に分散させることにとって有効である。
微細に破砕することで靭性劣化を軽減することができ
る。

【００９６】Ｂは、３．５％を超えて含有させる場合
は、通常の溶解法での製造が困難となる。また、固体高
分子型燃料電池セパレータ用としての常温での成形性が
確保できなくなる。したがって、Ｂを含有させる場合は
３．５％以下とするのが好ましい。

【００９７】周知のごとく、鋼中のＢはそのほとんどが
硼化物として析出する。１１２５℃においても０．０１
％以下程度固溶するのみである。低温側では、固溶量は
さらに低くなる。

【００９８】硼化物析出温度は含有量にもよるが、ステ
ンレス鋼凝固温度近傍にあり、一旦析出すると、ほとん
ど再固溶しない挙動を示す。Ｂの含有量と共に液相線が
低下し、熱間での鍛造可能温度範囲も狭くなる問題もあ
る。硼化物そのものの変形能が極めて劣ることから、Ｂ
含有量が多く硼化物析出が顕著になるほど製造時、加工
時の割れ問題が大きくなり、量産性が悪くなる。ただ
し、Ｂ量が３．５％までは、相当の困難さを伴うものの
工業的規模での製造は可能である。

【００９９】加工変形能をほとんど有しないＭ₂Ｂ型硼
化物は、“圧延方向に砕ける”ような様相で分散しなが
ら圧延される。硼化物の分散状態が成形性を左右する。
鋼中における硼化物分散状態の制御は、鍛造条件、熱間
圧延条件を工夫することで、可能である。特に、熱間、
冷間での強圧下圧延が有効である。

【０１００】Ｂ含有量が、数十ｐｐｍ程度である場合に
は、硼化物は結晶粒界に析出する傾向が大きい。接触電
気抵抗を低くする上で、硼化物が粒界、粒内いずれに析
出するかはさほどの影響はないが、常温での加工性、割
れ問題回避の点より均一に分散させる方が好ましいこと
は言うまでもない。

【０１０１】硼化物析出により、母材耐食性が低下する
可能性がある。硼化物析出による母材の耐食性低下は、
硼化物が析出することで母材中のＣｒ、Ｍｏが消費され
るために起こる。あらかじめ、硼化物形成により消費さ
れるＣｒ量相当およびＭｏ量相当を溶鋼の段階で含有さ
せておくことが耐食性低下軽減に対して極めて重要であ
る。冷却速度の影響は比較的小さい。

【０１０２】固体高分子型燃料電池本体内部での耐食性
を確保するために、Ｃｒ％＋３×Ｍｏ％−２．５×Ｂ％
≧１７％を満足させることが好まし。各元素のかかる係
数は、実験則で規定したものである。

【０１０３】鋼中Ｂ量の定量に際しては、試験材から８
ｍｍ直径の丸棒を加工し、ＡＡ液（１０％アセチルアセ
トンー１％テトラメチルアンモニウムクロライド−残り
メタノール）を用いる非水溶媒溶液中での定電流電解を
おこなうことで得られる“抽出残渣”よりＢ定量分析す
ることで評価することができる。すなわち、ＡＡ非水溶
媒液中にて、２０ｍＡ/ｃｍ²の電流密度にて約３時間の
定電流電解をおこなうことで約０．４ｇ相当を溶解し、
電解後すみやかに電解試験片を超音波洗浄したＡＡ非水
溶媒液と電解に用いたＡＡ非水溶媒溶液をフィルター径
０．２μｍのフィルター（例えば、Coster Scientific
Corporation社製“商品名Nuclepore）で濾し取り、フィ
ルター上の残渣を用いて定量をおこなうことができる。
鋼中の硼化物量が少なく残渣量が４０μｇ以下と少ない
場合には、蒸留分離した後クルクミン吸光光度法によ
り、４０μｇ以上の場合には硫りん酸（特級りん酸：特
級硫酸：蒸留水＝１：１：１）中で溶解した後、これを
誘導結合プラズマ発光分光分析装置（例えば、島津製作
所商品名ICPV-1014）にて金属成分を分析し、硼化物と
して析出しているＢ量を定量することができる。

【０１０４】上記でのＡＡ液中での定電流電解で得られ
る残渣は、Ｍ₂Ｂの化合物としてフィルター上に補集さ
れる。硼化物としてＢと結合している金属元素の定量
は、誘導結合プラズマ発光分光分析法を利用する上記要
領により可能である。Ｍ₂Ｂ定性分析は、Ｘ線回折法に
より可能である。

【０１０５】Ｎ：フェライト系ステンレス鋼におけるＮ
は不純物である。Ｎは常温靭性を劣化させるので上限を
０．０３５％とするのがよい。低ければ低い程望まし
い。工業的には０．００７％以下とすることが最も望ま
しい。オーステナイト系のステンレス鋼においては、Ｎ
はオ−ステナイト形成元素として、オーステナイト相バ
ランス調整に有効な元素である。しかし、加工性を劣化
させないために上限を０．４％とするのがよい。

【０１０６】オーステナイト系ステンレス鋼においては
Ｎｉは、オーステナイト相安定のために極めて重要な合
金元素である。フェライト系ステンレス鋼においても、
耐食性、靭性を改善する効果がある。オーステナイト系
ステンレス鋼においては、下限を７％とし、上限を５０
％とするのが好ましい。７％未満では、オーステナイト
相の安定化が困難となり、一方、５０％を超えて含有さ
せることは、製造が困難となるからである。フェライト
系ステンレス鋼においては、上限を５％とするのが好ま
しい。５％を超えるとフェライト系組織とすることが困
難となり、その他元素の影響も受けるが、フェライト及
びオーステナイト二相組織となるからである。二相組織
では、薄板成形性に方向性があり、固体高分子型燃料電
池セパレータ用素材として十分な加工性を確保すること
ができなくなる。

【０１０７】Ｍｏ：ＭｏはＣｒに比べ、少量で耐食性を
改善する効果がある。７％以下の量で必要により含有さ
せるのがよい。７％を超えて含有させると、シグマ相等
の金属間化合物の析出回避が困難であり、鋼の脆化の問
題から生産が困難となるので上限を７％とするのがよ
い。

【０１０８】また、Ｍｏの特徴として、固体高分子型燃
料電池内部で、たとえ腐食により鋼中Ｍｏの溶け出しが
起こったとしても、アノードおよびカソード部に担持さ
れている触媒の性能に対する影響は比較的軽微である特
徴がある。Ｍｏが、金属陽イオンとして存在せず、陰イ
オンであるモリブデン酸イオンとして存在するため、水
素イオン（プロトン）交換基を有するフッ素系イオン交
換樹脂膜の陽イオン伝導度に対する影響も小さいことで
説明できる。

【０１０９】Ｍｏは、耐食性を維持するために極めて重
要な添加元素であり、（Ｃｒ％＋３×Ｍｏ％−２．５×
Ｂ％）≧１７％なる関係式を満たす鋼中Ｍｏ量であるこ
とが望ましい。

【０１１０】鋼中あるいは、鋼表面にＭｏ₂Ｃ型炭化物
として、ショット加工、あるいは研磨、研削などの機械
加工後の残留物として、あるいは析出物として存在させ
ることができる。導電性金属としてステンレス鋼の表面
に分散、露出させることで、不働態皮膜で覆われるステ
ンレス鋼表面の接触電気抵抗を下げる効果がある。この
ことは、Ｍｏ系炭化物が金属的性質を有しており、不動
態皮膜よりも良好な電気伝導性を有していることにより
説明できる。電導性に優れたＭｏ系炭化物を不働態皮膜
に覆われることなく表面に直接露出させることで、微細
なＭｏ系炭化物が『電気の通り道』として機能すること
で、接触電気抵抗を低く維持すことができる。

【０１１１】また、工業的にはコスト高となるが、イオ
ン注入等でステンレス鋼表層部分のＭｏ濃度を高め、そ
の後の熱処理により鋼中のＣと反応させて、表層でＭｏ
₂Ｃを形成させることも可能である。

【０１１２】Ｃｕ：フェライト系ステンレス鋼では、Ｃ
ｕは１％以下で含有させるのがよい。１％を超えて含有
させると、熱間での加工性を減ずることとなり、量産性
の確保が難しくなるからである。オーステナイト系ステ
ンレス鋼では、２％以下の範囲で含有させるのがよい。
Ｃｕは、有効なオーステナイト相安定化元素であり、不
働態保持に際して有効な働きをする。

【０１１３】Ｔｉ、Ｎｂ：ＴｉおよびＮｂは、フェライ
ト系ステンレス鋼の靭性劣化を軽減する効果がある。必
要に応じて２５×（Ｃ％＋Ｎ％）以下で含有させる。Ｔ
ｉ、Ｎｂの複合で含有させても靭性改善の効果は得られ
る。

【０１１４】以下、具体的な実施例により本発明の効果
を詳細に説明する。

【０１１５】

【実施例１】表１に示した１６種の化学組成のステンレ
ス鋼を高周波誘導加熱方式の１５０kg真空溶解炉で溶解
しインゴットに造塊した。溶解原料としては、市販の溶
解原料を使用し、鋼中の不純物量を調整した。Ｂ添加に
は市販のＦｅ−Ｂ合金鉄を用いた。鋼記号ａからｉ、お
よびｐはフェライト系ステンレス鋼であり、ｊからｏは
オーステナイト系ステンレス鋼である。

【０１１６】

【表１】 各インゴットから下記の工程により冷間圧延鋼板を製造
した。

【０１１７】インコ゛ット → 鍛造 → 切削加工 → 熱間圧延
→ 焼鈍 → 冷却→ ショットフ゛ラストで脱スケール → 酸洗 → 冷
間圧延（中間焼鈍）→ 焼鈍 → 酸洗。各製造工程にお
ける詳細は以下の通りであった。 インゴット： ［鋼記号］ ［インゴット形状］ a-f、p ： 丸型 g-i ： 角型扁平 j-m ： 丸型 n、o ： 角型扁平。 鍛造(フ゜レス方式、加熱は大気中)： [鋼記号][加熱温度][加熱時間] [厚さ 幅 長さ(mm)］ a-f、p ： 1220℃ 3h 70 400 600 g-i ： 1180℃ 3h 50 400 600 j-m ： 1260℃ 3h 70 400 600 n、o ： 1180℃ 3h 50 400 600。

【０１１８】切削加工：上記スラブを切削加工にて、表
面の酸化スケールおよび端面の割れを除去 ［鋼記号］ ［切削後の仕上げ厚さ(mm)］ a-f、p ： 60 g-i ： 42 j-m ： 60 n、o ： 42。 熱間圧延： ［鋼記号］ [スラフ゛加熱温度、大気中][仕上げ厚さ(mm)] a-f、p ： 1220℃ 3.8 g-i ： 1180℃ 2.6 j-m ： 1260℃ 3.8 n、o ： 1180℃ 2.6。

【０１１９】いずれも熱間圧延後、量産での熱延終了直
後の温度履歴を模擬して断熱材を巻き付けて徐冷した。

【０１２０】鋼記号ｇからｉ、およびｎ、ｏについて
は、０．６％以上のＢを含有しているステンレス鋼であ
る。鋼中Ｂは、固相線以下、１２００℃付近で析出す
る。Ｍ₂Ｂ型硼化物は金属間化合物でありながら常温
域、高温域ともに変形能が極めて悪いので、おおよそ、
１０００℃以上、１２００℃以下の温度範囲で再加熱を
繰り返しながら鍛造、圧延をおこなった。また、コイル
端面の温度は低下しやすく、耳割れを発生しやすいの
で、コイル端面を保熱、必要に応じて加熱しながら熱間
圧延をおこなった。

【０１２１】熱間圧延後の焼鈍（大気中）： ［鋼記号］ ［焼鈍温度℃］ ［冷却］ a、e、f、g、h、i、p ： 840 空冷 b ： 925 水冷 c、d ： 1000 水冷 j、k、l、m、n、o ： 1080 空冷。

【０１２２】保持時間は、いずれも２０分 表面の高温酸化スケールは、ショットにて除去、酸洗 冷間圧延：全て０．３ｍｍに仕上げた。

【０１２３】必要に応じて、冷間圧延途中で８１０℃で
軟化焼鈍と通常の量産ライン条件を模擬した７質量％硝
酸、４質量％ふっ酸水溶液、６０℃中で酸洗を実施し
た。

【０１２４】冷延コイルは、上記熱延材と同じ温度で最
終焼鈍をおこない供試材とし、下記の方法によりステン
レス鋼板の表面に金属介在物を分散、露出させた。ステ
ンレス鋼板の表面に金属介在物を分散、露出させ中和処
理を施した。

【０１２５】冷延鋼板の表面の金属介在物の分散、露出
および表面粗さは、酸洗液条件（液組成、温度）、酸洗
時間を変えることによりおこなった。用いた酸洗液は下
記の４種類であった。

【０１２６】 硝酸：１５％、ふっ酸：３％、水：残部 硝酸：１０％、ふっ酸：８％、水：残部 硝酸：１０％、ふっ酸：４％、水：残部 硝酸： ８％、ふっ酸：３％、水：残部。

【０１２７】なお、酸洗液の温度は室温から沸騰の間で
変化させて検討をおこない、６０℃とした。

【０１２８】また、ステンレス鋼板表面に金属介在物を
分散、露出させる他の方法として、WC、Mo₂C、B₄Cの導
電性を有する硬質微粉末をショットする方法を用いた。
ショット条件は以下の通りであった。

【０１２９】ショットした微粉末は、いずれも工業的に
製造された粉末であり、平均粒径は約２００μｍであっ
た。ＷＣで９９％以上、Ｍｏ₂Ｃで９０％、Ｂ₄Ｃで９５
％以上の高純度品で、それぞれＭＣ型、Ｍ₂Ｃ型、Ｍ₄Ｃ
型炭化物に該当する。投射条件は以下の通りであった。

【０１３０】 投射圧力：５ｋｇ／ｃｍ^２ 投射距離：２００ｍｍ 投射量 ：５ｋｇ／ｍｉｎ 投射角度：８０度 上記の方法で用意した試験片を用いて、下記の（１）〜
（４）の試験を実施した。 （１）冷延鋼板に導電性粉末を投射することにより金属
介在物を分散、露出させたステンレス鋼板の試験： 表２に示した鋼記号の各冷延鋼板を、同表に示す酸洗条
件で酸洗し、水洗、乾燥後に、ＷＣ、Ｍｏ_２Ｃ、Ｂ_４Ｃ
の導電性を有する硬質微粉末をショットした後、液温が
２５℃の６質量％の水酸化ナトリウム溶液中に３分間浸
漬、超音波洗浄し、さらに蒸留水中で１５分間の超音波
洗浄をおこなった。比較例の一部については中和処理を
施さなかった。なお、この中和処理、洗浄は、ショット
処理前の酸洗後に実施してもよい。冷風ドライアーで乾
燥させた後、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９８２に規定の表
面粗さ（中心平均粗さＲａおよび最大高さＲｍａｘ）
と、中和直後の接触電気抵抗と５００時間大気中で放置
した後の接触電気抵抗を測定した。

【０１３１】その結果を表２に示す。

【０１３２】

【表２】 表２に示したNo.１〜１３は、ショットを施した場合
で、No.１４〜１９はショットを施さなかった例で、表
面に金属介在物が露出していない比較例である。

【０１３３】本発明例のNo.５〜７および比較例の１６
〜１９は、Ｍ₂₃Ｃ₆型導電性金属析出物の影響を避ける
ために炭素含有量が少ない鋼を用いた。

【０１３４】表２でＭ₂₃Ｃ₆、Ｍ₂Ｂ型析出物の有無につ
いては、光学顕微鏡にて表面にマクロ的に均一分散して
いることが容易に目視確認できるものをもって析出あり
と表記した。同定については、透過電子顕微鏡の回折像
よりおこなった。

【０１３５】接触電気抵抗の測定は、０．３ｍｍ厚の上
記酸洗後の冷延鋼板と厚さ０．６ｍｍの市販のグラッシ
ーカーボン板（昭和電工製、商品名“ＳＧ３”）を用
い、評価用ステンレス試験片接触面積を１ｃｍ²とし、
４端子法にて測定した。評価用試験片表面は、評価直前
に、表面を水洗浄後評価に供試した。酸洗処理をおこな
わない場合、ショットを施さない場合は、湿式６００番
エメリー紙研磨面である。負荷荷重は１１．２ｋｇ/ｃ
ｍ²とした。負荷荷重により接触電気抵抗は変化する
が、１０ｋｇ/ｃｍ²以上でほぼ一定値が得られるように
なることを確認している。

【０１３６】表２より明らかなように、導電性粉末をシ
ョット加工によってステンレス鋼板表面に“めり込ませ
て残留させた”場合、全て接触抵抗は８．４５mΩ・cm²
以下となった。一方、ショットを施さない比較例では、
接触電気抵抗が１０７．９mΩ・cm²以上と高かった。こ
こで、No.１４，１５は鋼中に導電性金属介在物である
Ｍ₂₃Ｃ₆が析出しているにもかかわらず接触抵抗が高
い。これは、No.１４では中心線平均粗さが０．０３μm
と極めて平滑であるために導電性介在物が表面から突出
しておらず、また、No.１５では中心線平均粗さが４．
５４μm、最大粗さが５６．２μmと大きく表面が粗いた
めに接触点に導電性介在物が存在する割合が低く、導電
性介在物が“電気の通り道”として十分に機能しなかっ
たためと考えられる。ステンレス鋼材表面粗さは、中心
線平均粗さＲａで０．０６〜５μｍであることが望まし
い。ショット加工は、表面に導電性粉末を“めり込ま
せて残留させる”こと、表面粗さを中心線平均粗さＲ
ａで０．０５〜５μｍに調整することの双方を満足させ
る極めて有効な工業的手段のひとつであることが明かで
ある。なお、ショット加工により“めり込ませて残留さ
せた”導電性粒子の“電気の通り道”としての機能は時
間が経過しても低下しないと判断されるが、実際にショ
ットを施した鋼板表面の接触抵抗は、３００ｈｒ経過後
もほぼ同じ接触抵抗値を示すことが確認できた。

【０１３７】Ｍ₂₃Ｃ₆、Ｍ₂Ｂ型といった導電性金属析出
物が鋼中に析出している場合も、No.１〜４、８〜１
０、１２、１３に示すように良好な接触抵抗が得られ
た。両者の改善効果は、重畳の関係にあると判断してい
る。

【０１３８】また、比較例の１５〜１９から明らかなよ
うに、中和処理しなかった場合５００時間経過後の接触
電気抵が大きくなっており、中和処理の効果が顕著であ
る。 （２）金属介在物を析出させて分散、露出させたステン
レス鋼板の試験： 電気伝導性微粉末を投射しないで、析出した金属介在物
のみによる効果を確認するため、炭素含有量が比較的高
くＭ_２３Ｃ_６型炭化物が析出しているステンレス鋼、お
よび、硼素含有量が高くＭ_２Ｂ型硼化物が析出している
ステンレス鋼を用いて、表３に示す種々の酸洗条件で酸
洗して金属介在物を分散、露出させた。

【０１３９】酸洗後、液温が２５℃の６質量％の水酸化
ナトリウム溶液中に３分間浸漬、超音波洗浄し、さらに
蒸留水中で１５分間の超音波洗浄し、流水中で１５分間
水洗、蒸留水中で５分間超音波洗浄した。比較例の一部
については中和処理を施さなかった。また、比較例とし
て、炭素含有量が少なく、硼素含有量も低いか、含有し
ないステンレス鋼も同じ条件で酸洗した。これらの酸洗
した冷延鋼板の表面粗さと接触電気抵抗を上記と同じ方
法により測定した。また、接触電気抵抗は５００時間大
気中で放置した後も測定した。測定結果を表３に示す。

【０１４０】

【表３】 表３より明らかなように、Ｍ₂₃Ｃ₆、Ｍ₂Ｂ型析出物を分
散、露出させた本発明例の全てが接触電気抵抗は１５．
６mΩ・cm²以下と小さいが、比較例の析出物が鋼板表面
に分散、露出していない場合は、表面粗さが本発明で規
定する範囲内であっても１０１．６mΩ・cm²以上と高い
ことが明かである。分散析出の効果が顕著である。Ｍ₂₃
Ｃ₆型炭化物とＭ₂Ｂ型硼化物の改善効果は、重畳の関係
にあると判断している。

【０１４１】（３）金属介在物を分散、露出させ、かつ
表面粗さを変化させたステンレス鋼板の試験： 表４に示すように酸洗条件を種々変化させて酸洗するこ
とで、冷延鋼板の表面粗さを変化させた。

【０１４２】酸洗後、液温が２５℃の６質量％の水酸化
ナトリウム溶液中に３分間浸漬、超音波洗浄し、さらに
蒸留水中で１５分間の超音波洗浄し、流水中で１５分間
水洗、蒸留水中で５分間超音波洗浄した。比較例の一部
については中和処理を施さなかった。各試験片は、中和
処理直後に表面粗さと接触電気抵抗とを測定した。ま
た、試験片を大気中に５００時間放置した後も接触電気
抵抗の測定をおこなった。その結果を表４に示す。

【０１４３】

【表４】 表４から明らかなように、鋼中にＭ₂₃Ｃ₆、Ｍ₂Ｂ型析出
物がステンレス鋼板表面に分散、露出していたとして
も、表面粗さにより接触電気抵抗が高くなる場合があ
る。接触が面では起こらず、表面が非常に平滑な面であ
ってもいくつかの点での接触しか起らなく、言いかえる
ならば、表面が非常に平滑である場合には、接触点数が
少ないことから、鋼板表面に露出している導電性金属介
在物を介した接触機会が十分に得られず、結果として接
触抵抗値が高くなると思われる。

【０１４４】図３および図４は、湿式６００番エメリー
紙研磨した鋼記号ｎ（表１）を、１０％硝酸−３％ふっ
酸中で５分間酸洗した後の表面粗さ状態を示す。図３は
二次元での測定結果で、図４は三次元測定結果である。
Ｒａ＝０．２１３３、０．２１４７μｍであった。これ
らの測定は、市販の粗さ計を用いた。

【０１４５】図５は、表１中の鋼記号ｎのミクロ写真
（１０００倍）を示す。白い線で囲まれているのが分散
相のＭ₂Ｂ型硼化物である。断面をＳＥＭ観察したもの
であり、上方には、表面にＭ₂Ｂが“頭を出して”突
出、分散している状況が判別できる。

【０１４６】図６は、表１中の鋼記号Ｏの電子顕微鏡写
真（２０００倍）を示す。Ｍ₂₃Ｃ₆型炭化物とＭ₂Ｂ型硼
化物素が重なって析出していることが分かる。

【０１４７】（４）金属介在物を分散、露出させたステ
ンレス鋼からなるセパレータを固体高分子型燃料電池に
組み込んだ試験： 本発明のステンレス鋼を固体高分子型燃料電池にセパレ
ータとして装填した場合の性能評価のために、表５に示
す各鋼記号の最終焼鈍した冷延鋼板からコルゲート形状
のセパレータ板を作製した。

【０１４８】セパレータ板は、図１に示す形状で両面
（アノード極側、カソード極側）に機械加工により溝幅
２ｍｍ、溝深さ１ｍｍのガス流路を切削、放電加工し、
固体高分子型単セル電池内部にセパレータとして装填し
た状態で評価した。特性評価は、電池内に燃料ガスを流
してから１時間経過後に単セル電池の電圧を測定し、初
期の電圧と比較することにより電圧の低下率を調べて行
った。なお、低下率は、１−（１時間経過後の電圧Ｖ／
初期電圧ｖ）により求めた。

【０１４９】評価に用いた固体高分子型燃料単セル電池
は、米国Electrochem社製市販電池セルFC50を改造して
用いた。

【０１５０】アノード極側燃料用ガスとしては９９．９
９９９％水素ガスを用い、カソード極側ガスとしては空
気を用いた。電池本体は全体を７８±２℃に保温すると
共に、電池内部の湿度制御を、セル出側の排ガス水分濃
度測定をもとに入り側で調整した。電池内部の圧力は、
1気圧である。水素ガス、空気の電池への導入ガス圧は
０．０４〜０．２０ｂａｒで調整した。セル性能評価
は、単セル電圧で５００±２０ｍＡ/cm²−０．６２±
０．０４Ｖが確認できた状態より継時的に測定を行っ
た。

【０１５１】単セル性能測定用システムとしては、米国
スクリブナー社製８９０シリーズを基本とした燃料電池
計測システムを改造して用いた。電池運転状態により、
特性に変化があると予想されるが、同一条件での比較評
価である。その結果を表５に示す。

【０１５２】

【表５】 本発明で規定するステンレス鋼は、表５から明らかなよ
うに、固体高分子型燃料電池セルに装填した状態におい
ても、接触電気抵抗を小さく維持することができた。

【０１５３】

【発明の効果】本発明によれば、固体高分子型燃料電池
のセパレータがおかれる環境で、良好な耐食性を有する
と共に接触電気抵抗が低く、しかも長時間使用しても接
触電気抵抗の増加が極めて小さい固体高分子型燃料電池
のセパレータ用ステンレス鋼材の製造ができるので、安
価な固体高分子型燃料電池の製造に貢献するところ大で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】固体高分子型燃料電池の構造を示す図である。

【図２】金属介在物が露出したステンレス鋼の表面と他
の通電体面と接触させた状態を示す図である。

【図３】酸洗後のステンレス鋼板の二次元の表面粗さ状
態を示す図である。

【図４】酸洗後のステンレス鋼板の三次元の表面粗さ状
態を示す図である。

【図５】分散したＭ₂Ｂ型硼化物を示す図である。

【図６】分散したＭ₂₃Ｃ₆型炭化物およびＭ₂Ｂ型硼化物
を示す図である。

【符号の説明】

１ 燃料電池 ２ 固体分子電解質膜 ３ 燃料電極膜 ４ 酸化剤電極膜 ５ａ、５ｂ セパレータ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/54 Ｃ２２Ｃ 38/54 (72)発明者 関 彰 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開2001−32056（ＪＰ，Ａ) 特開2000−328205（ＪＰ，Ａ) 特開2000−328200（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 8/02 H01M 8/10 C23F 1/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステンレス鋼材の表面を酸性水溶液により
   腐食させて、その表面に導電性を有するＭ_２３Ｃ_６型、
   Ｍ_４Ｃ型、Ｍ_２Ｃ型、ＭＣ型炭化物系金属介在物および
   Ｍ_２Ｂ型硼化物系金属介在物のうちの１種以上を露出さ
   せ、次いでｐＨが７を超えるアルカリ性水溶液により中
   和処理をおこない、その後さらに水洗、乾燥することを
   特徴とする固体高分子型燃料電池のセパレータ用ステン
   レス鋼材の製造方法。
2. 【請求項２】酸性水溶液による平均腐食減量を５〜６０
   ｇ/ｍ^２ とすることを特徴とする請求項１記載の固体高
   分子型燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼材の製造方
   法。
3. 【請求項３】ステンレス鋼材が、質量％で、Ｃ：０．１
   ５％以下、Ｓｉ：０．０１〜１．５％、Ｍｎ：０．０１
   〜１．５％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以
   下、Ｃｒ：１５〜３６％、Ａｌ：０．００１〜６％、
   Ｂ：０〜３．５％、Ｎ：０．０３５％以下、Ｎｉ：０〜
   ５％、Ｍｏ：０〜７％、Ｃｕ：０〜１％、Ｔｉ：０〜２
   ５×（Ｃ％＋Ｎ％）、Ｎｂ：０〜２５×（Ｃ％＋Ｎ％）
   を含有し、かつＣｒ、ＭｏおよびＢ含有量は下記式を満
   足しており、残部Ｆｅおよび不純物からなるフェライト
   系ステンレス鋼材であることを特徴とする請求項１また
   は２に記載の固体高分子型燃料電池のセパレータ用ステ
   ンレス鋼材の製造方法。 １７％≦Ｃｒ＋３×Ｍｏ−２．５×Ｂ ただし、式中の各元素記号は含有量（質量％）を示す。
4. 【請求項４】ステンレス鋼材が、質量％で、Ｃ：０．０
   ０５〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜１．５％、Ｍｎ：
   ０．０１〜２．５％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．
   ０１％以下、Ｃｒ：１７〜３０％、Ｎｉ：７〜５０％、
   Ｂ：０〜３．５％、Ｎ：０〜０．４％、Ｃｕ：０〜２
   ％、Ａｌ：０．００１〜６％、Ｍｏ：０〜７％を含有
   し、かつＣｒ、ＭｏおよびＢ含有量は下記式を満足して
   おり、残部Ｆｅおよび不純物からなるオーステナイト系
   ステンレス鋼材であることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の固体高分子型燃料電池のセパレータ用ステン
   レス鋼材の製造方法。 １７％≦Ｃｒ＋３×Ｍｏ−２．５×Ｂ ただし、式中の各元素記号は含有量（質量％）を示す。