JP5431182B2 - シート状の金属多孔体部材の製造方法およびその部材 - Google Patents
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Description
(1)燃料電池のセパレータの流路、拡散層、マイクロポーラス層、並びにこれらのうち、1または2以上の複数の機能を有する部材の製造に際し、ステンレス鋼、Ni基耐食超合金、Ni−Cu系耐食合金、耐酸化合金のいずれか1種または2種以上の球状金属粉末を含むスラリー、または、球状金属粉末を含むコンパウンドを、厚み0.1〜0.5mmのシート状に成形した後、焼結によって上記鋼、または合金粉末同士を互いに金属結合させることを特徴とする、シート状の金属多孔体部材の製造方法。
(3)前記(1)または(2)に記載の方法により得られる、焼結後のシート状部材が厚み方向に垂直なシート面上の任意の1mm2 中に、断面積0.001mm2 以上で厚み方向に貫通した空孔を少なくとも一つ以上持つことを特徴とする、シート状の金属多孔体部材にある。
本発明において、スラリーは、水系溶媒、または、アルコール、ケトン、飽和脂肪酸、クロロエチレン等の有機溶媒を用いた非水系溶媒でもよく、さらに、分散剤、バインダー、可塑剤等を必要に応じて含むものである。また、本発明に係る球状金属粉末を含むコンバインドとしては、例えば、ポリマーやワックス等を用いるものをいう。
(実施例1)
ガスアトマイズ法にて球状のSUS316L粉末を製造した後、分級によって、粒径30〜100μmの球状粉末を採取し、この球状粉末に、分散媒、分散剤、バインダー、可塑剤を混合してスラリーを作製した。得られたスラリーを用いて、ドクターブレード法によって、キャリアフイルム上に、幅200mm、厚み0.2mmのシート体を成形し乾燥した。ついで、このシートを水素還元雰囲気の連続炉に導入し、1150℃で焼結を行うことで、金属多孔体シートを得た。得られたシートを顕微鏡(SEM)観察した結果、約40%の空孔率を有する多孔体構造であることを確認した。
ガスアトマイズ法にて球状のFe−25Cr−2Mo(以下、重量%)粉末を製造した後、分級によって、粒径40〜120μmの球状粉末を採取し、この球状粉末に、分散媒、分散剤、バインダー、可塑剤を混合してスラリーを作製した。得られたスラリーを用いて、ドクターブレード法によって、幅300mm、厚み0.3mmのシート体を成形後に乾燥した。ついで、このシートを水素還元雰囲気の連続炉に導入し、1120℃で焼結を行った。得られたシートを顕微鏡観察した結果、ステンレス鋼粉末粒が相互に結合した状態の骨格部と、連結空孔とからなる多孔構造体であり、厚み方向に垂直なシート面上の任意の1mm2 中に、断面積0.001mm2 以上で厚み方向に貫通した空孔が18形成された。
ガスアトマイズ法にて球状のFe−33Cr粉末を製造した後、分級によって、粒径10〜40μmの球状粉末を採取し、この球状粉末に、分散媒、分散剤、バインダー、可塑剤を混合してスラリー作製した。得られたスラリーを用いて、ドクターブレード法によって、幅150mm、厚み0.1mmのシート体を成形後に乾燥した。ついで、このシートを水素還元雰囲気の連続炉に導入し、1050℃で焼結を行った。得られたシートを顕微鏡観察した結果、ステンレス鋼粉末粒が相互に結合した状態の骨格部と、連結空孔を有する多孔構造体であることが確認された。
水アトマイズ法にて球状のFe−25Cr−20Ni−2Mo粉末を製造した後、分級によって、粒径100〜200μmの球状粉末を採取し、この球状粉末に、ワックスを用いてコンバインドを作製した。これをロールにて、幅80mm、厚み0.5mmのシート体を成形後に乾燥した。ついで、このシートをアルゴン雰囲気炉に導入し、1200℃で焼結を行った。得られたシートを顕微鏡観察した結果、ステンレス鋼粉末粒が相互に結合した状態の骨格部と、連結空孔からなる多孔構造体が確認された。
ガスアトマイズ法にて球状のNi−16Cr−16Mo−5Fe−4W粉末を製造した後、分級によって、粒径38〜106μmの球状粉末を採取し、この球状粉末に、分散媒、分散剤、バインダー、可塑剤を混合してスラリー作製した。得られたスラリーを用いて、ドクターブレード法により、幅180mm、厚み0.2mmのシート体を成形後に乾燥した。ついで、このシートを水素還元雰囲気の連続炉に導入し、1100℃で焼結を行った。得られたシートを顕微鏡観察した結果、ステンレス鋼粉末粒が相互に結合した状態の骨格部と、連結空孔からなる多孔構造体であることが確認された。
ガスアトマイズ法にて球状のFe−33Cu粉末を製造した後、分級によって、粒径20〜60μmの球状粉末を採取し、この球状粉末に、分散媒、分散剤、バインダー、可塑剤を混合してスラリー作製した。得られたスラリーを用いて、ダイコーター塗工装置により、幅400mm、厚み0.1mmのシート体を成形後に乾燥した。ついで、このシートを真空雰囲気炉に導入し、1070℃で焼結を行った。得られたシートを顕微鏡観察した結果、ステンレス鋼粉末粒が相互に結合した状態の骨格部と、連結空孔からなる多孔構造体であり、厚み方向に垂直なシート面上の任意の1mm2 中に、断面積0.001mm2 以上で厚み方向に貫通した空孔が10形成された。
遠心アトマイズ法にて球状のFe−24Cr−1.5Al−1.3Si粉末を製造した後、分級によって、粒径10〜60μmの球状粉末を採取し、この球状粉末にワックスを用いてコンバインドを作製した。これをロールにて、幅50mm、厚み0.2mmのシート体を成形後に乾燥した。ついで、このシートを真空雰囲気炉に導入し、1050℃で焼結を行った。得られたシートを顕微鏡観察した結果、ステンレス鋼粉末粒が相互に結合した状態の骨格部と、空孔率30%の連結空孔とからなる多孔構造体であることが確認された。
特許出願人 山陽特殊製鋼株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊
Claims (3)
- 燃料電池のセパレータの流路、拡散層、マイクロポーラス層、並びにこれらのうち、1または2以上の複数の機能を有する部材の製造に際し、ステンレス鋼、Ni基耐食超合金、Ni−Cu系耐食合金、耐酸化合金のいずれか1種または2種以上の球状金属粉末を含むスラリー、または、球状金属粉末を含むコンパウンドを、厚み0.1〜0.5mmのシート状に成形した後、焼結によって上記鋼、または合金粉末同士を互いに金属結合させることを特徴とする、シート状の金属多孔体部材の製造方法。
- 請求項1記載の金属粉末がアトマイズ法により製造されることを特徴とする、シート状の金属多孔体部材の製造方法。
- 請求項1または2項に記載の方法により得られる、焼結後のシート状部材が厚み方向に垂直なシート面上の任意の1mm2 中に、断面積0.001mm2 以上で厚み方向に貫通した空孔を少なくとも一つ以上持つことを特徴とする、シート状の金属多孔体部材。
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