JP5460101B2 - 高温導電部材 - Google Patents
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Description
C、Nは、基材ステンレス鋼の高温強度、特にクリープ特性を改善する元素であるが、フェライト系ステンレス鋼に過剰添加すると加工性、低温靱性を低下させる。また、Ti、Nbとの反応によって炭窒化物を生成しやすく、高温強度の改善に有効な固溶Tiや固溶Nbを減少させる。検討の結果、本発明の対象鋼はC、Nともにそれぞれ0.1%以下であることが好ましい。
Sは、熱間加工性、耐溶接高温割れ性に悪影響を及ぼし、また異常酸化の起点にもなるので、0.01%以下とすることが望ましい。
得られたニッケルめっき鋼板から20×20mmの試験片を切り出し、試験片の両面に銀ペーストを塗布したのち、両側から直径18mmのLa0.6(Sr)0.4MnO3固体酸化物ペレットで挟み、99.95%アルゴン雰囲気中、900℃×2時間の加熱を行って試験片とペレットを接合させた。この加熱は基材とニッケル被覆層の間にNiAl、Ni3Al金属間化合物の中間層を形成させるための拡散処理を兼ねている。得られた試料の固体酸化物ペレットの両側に電流供給用の白金メッシュ電極を配置して、白金電極/固体酸化物/銀層/ニッケルめっき鋼板/銀層/固体酸化物/白金電極の積層体とし、この積層体を水平盤状に置いて、試料上部に重錘を載せることによって、固体酸化物とニッケルめっき鋼板の間の面圧が0.2MPaとなるようにセットし、白金電極間に10mAの定電流が流れるように電圧を印加した。この状態で積層体を炉に装入し、大気中800℃に保持して、保持時間が1時間、および100時間における800℃での白金電極間の電気抵抗を測定し、電気抵抗率(面積抵抗率)に換算した。この条件で電気抵抗率の値が30mΩ・cm2以下であれば、固体酸化物形燃料電池の集電材料として実用に供しうる性能を有していると判断されるので、電気抵抗率30mΩ・cm2以下のものを高温導電性;○(良好)、それ以外を高温導電性;×(不良)と評価した。
上記のニッケルめっき鋼板から25×50mmの試験片を切り出した。固体酸化物形燃料電池のセパレータが曝される環境を想定し、50体積%H2+残部空気となるように水蒸気濃度を調整した雰囲気ガスを300mL/分の速度で流した石英管の中に試験片を入れ、800℃×300時間の高温水蒸気酸化試験を行った。雰囲気ガスの流路は石英管、パイレックス(登録商標)、テフロン(登録商標)で構成されており、雰囲気ガスは系外に放出される前に一旦室温で凝縮させ結露水を捕集できるようになっている。試験片は一度の試験につき2枚を供し、試験中100時間ごとに凝縮水を採取し、その凝縮水中の6価クロム濃度を定量下限0.01ppmのICP発光分光分析装置を用いて測定した。0〜100時間、100〜200時間、200〜300時間のいずれの凝縮水を測定した結果においても6価クロム濃度が定量下限の0.01ppm以下であったものを耐クロム蒸発性;○(良好)、それ以外を耐クロム蒸発性;×(不良)と評価した。
これらの結果を表2に示す。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.1%以下、Si:1.5%以下、Mn:1.5%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下、Cr:11〜40%、N:0.1%以下、Al:1〜6%、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有するフェライト系ステンレス鋼を基材とし、Cr含有量0〜2質量%、残部Niおよび不可避的不純物からなる組成を有する厚さ1〜200μmのニッケル被覆層を表層に持ち、前記ニッケル被覆層と前記基材の間に、ニッケル被覆層中のNiと基材中のAlの反応によって生じたNiAl、Ni 3 Alの少なくとも1種が存在する厚さ0.5〜50μmの中間層を有する高温導電部材。
- 基材のフェライト系ステンレス鋼が、質量%で、さらにMo:4%以下、W:4%以下、Nb:0.8%以下、Ti:0.5%以下、Cu:2%以下、Zr:0.5%以下、V:0.5%以下、Ta:0.5%以下、Ni:2%以下の1種以上を含有するものである請求項1に記載の高温導電部材。
- 基材のフェライト系ステンレス鋼が、質量%で、さらにY:0.1%以下、REM(希土類元素):0.1%以下、Ca:0.01%以下、B:0.01%以下、Mg:0.01%以下の1種以上を含有するものである請求項1または2に記載の高温導電部材。
- ニッケル被覆層は、Fe、Co、Ti、Nb、Zr、Ta、V、P、B、Mo、Wの1種以上を合計30質量%以下の範囲で含有し、Cr含有量0〜2質量%、残部Niおよび不可避的不純物からなる組成を有する厚さ1〜200μmのものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の高温導電部材。
- 当該部材が板状部材であり、ニッケル被覆層に覆われていない端面部分を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の高温導電部材。
- 当該部材が固体酸化物形燃料電池(SOFC)の集電部材である請求項1〜5のいずれか1項に記載の高温導電部材。
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