JPH06260178A - 溶融塩に対する装置材料の耐食被覆方法及び耐食被覆材 - Google Patents
溶融塩に対する装置材料の耐食被覆方法及び耐食被覆材Info
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- JPH06260178A JPH06260178A JP5063272A JP6327293A JPH06260178A JP H06260178 A JPH06260178 A JP H06260178A JP 5063272 A JP5063272 A JP 5063272A JP 6327293 A JP6327293 A JP 6327293A JP H06260178 A JPH06260178 A JP H06260178A
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 皮膜表面に酸化物層を形成し、かつ、皮膜内
部にＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの合金組成を形成して、そ
の耐食性を向上させるようにした溶融塩に対する装置材
料の耐食被覆方法及び耐食被覆材を提供する。 【構成】 溶融塩環境の装置材料としてのステンレス鋼
を被覆母材とし、この被覆母材の表面にアルミニウム、
クロム及びニッケルをそれぞれ単独に、又は合金層とし
て被覆して皮膜９を形成し、ついで、この皮膜を酸化雰
囲気で加熱処理することにより、皮膜内部をＡｌ−Ｆｅ
−Ｃｒ−Ｎｉの合金組成からなる合金層１１とし、か
つ、皮膜最表面に酸化物層１２を形成する。
部にＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの合金組成を形成して、そ
の耐食性を向上させるようにした溶融塩に対する装置材
料の耐食被覆方法及び耐食被覆材を提供する。 【構成】 溶融塩環境の装置材料としてのステンレス鋼
を被覆母材とし、この被覆母材の表面にアルミニウム、
クロム及びニッケルをそれぞれ単独に、又は合金層とし
て被覆して皮膜９を形成し、ついで、この皮膜を酸化雰
囲気で加熱処理することにより、皮膜内部をＡｌ−Ｆｅ
−Ｃｒ−Ｎｉの合金組成からなる合金層１１とし、か
つ、皮膜最表面に酸化物層１２を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融塩に対する装置材
料において、皮膜内部がＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの合金
組成であり、皮膜最表面に酸化物層を形成させるように
した耐食被覆方法及び耐食被覆材に関するものである。
料において、皮膜内部がＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの合金
組成であり、皮膜最表面に酸化物層を形成させるように
した耐食被覆方法及び耐食被覆材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、溶融塩に対する装置材料に関し
て、例えば溶融炭酸塩型燃料電池では、その作動状態が
厳しい腐食環境に相当するために、使用材料の寿命が問
題になっていた。特に、アノード側のセパレータは、高
耐食性ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ（２５Ｃｒ−２０
Ｎｉ鋼））を用いても耐食性が十分ではなかった。この
ため、高温腐食に有効な手段として知られている表面処
理方法として、ＣｏＣｒＡｌＹ等のＣｒ合金及びＡｌ合
金の溶射、Ａｌ2Ｏ3等のセラミックス溶射、Ｃｒ、Ａｌ
等の拡散浸透処理などを適用して耐食性を向上させる試
みがなされていた。
て、例えば溶融炭酸塩型燃料電池では、その作動状態が
厳しい腐食環境に相当するために、使用材料の寿命が問
題になっていた。特に、アノード側のセパレータは、高
耐食性ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ（２５Ｃｒ−２０
Ｎｉ鋼））を用いても耐食性が十分ではなかった。この
ため、高温腐食に有効な手段として知られている表面処
理方法として、ＣｏＣｒＡｌＹ等のＣｒ合金及びＡｌ合
金の溶射、Ａｌ2Ｏ3等のセラミックス溶射、Ｃｒ、Ａｌ
等の拡散浸透処理などを適用して耐食性を向上させる試
みがなされていた。
【０００３】特開平３−２５８５８号公報には、溶融炭
酸塩型燃料電池におけるオーステナイト系材料の表面に
Ｃｒ鋼箔、Ａｌ箔、Ａｌ含有Ｃｒ系耐熱鋼薄板を重ね、
全体をステンレス鋼箔製の袋に入れて袋の中を真空に
し、袋ごと適当な雰囲気中で８００〜１２００℃に加熱
して各層を接合させることにより、高Ａｌフェライト系
ステンレス鋼の表面層を形成して、耐食性に優れたウェ
ットシール部を得る方法が記載されている。特開平２−
８２４５８号公報には、ステンレス鋼に特定化合物
（Ｃ、Ｎ、Ｂ、Ｓｉと４ａ族、５ａ族、６ａ族の化合
物）の第１層とアルミナ又はジルコニアの第２層との２
層耐食被覆層を形成することにより、溶融炭酸塩型燃料
電池において良好なガスシール性を維持する方法が記載
されている。
酸塩型燃料電池におけるオーステナイト系材料の表面に
Ｃｒ鋼箔、Ａｌ箔、Ａｌ含有Ｃｒ系耐熱鋼薄板を重ね、
全体をステンレス鋼箔製の袋に入れて袋の中を真空に
し、袋ごと適当な雰囲気中で８００〜１２００℃に加熱
して各層を接合させることにより、高Ａｌフェライト系
ステンレス鋼の表面層を形成して、耐食性に優れたウェ
ットシール部を得る方法が記載されている。特開平２−
８２４５８号公報には、ステンレス鋼に特定化合物
（Ｃ、Ｎ、Ｂ、Ｓｉと４ａ族、５ａ族、６ａ族の化合
物）の第１層とアルミナ又はジルコニアの第２層との２
層耐食被覆層を形成することにより、溶融炭酸塩型燃料
電池において良好なガスシール性を維持する方法が記載
されている。
【０００４】特開平４−２９３７６６号公報には、アル
ミニウムからなる蒸発物質の真空蒸着と不活性ガスのイ
オンの照射とにより、アルミニウムと基材との混合層を
形成し、アルミニウム薄膜を形成することにより、混合
層が局部電池の作用による腐食電流を流れ難くするとと
もに、形成されるアルミニウム薄膜の剥離を防止し、高
温度の溶融炭酸塩に長時間さらされる厳しい腐食条件下
でも耐腐食特性を持つようにしたアルミニウム薄膜が記
載されている。特開平４−２９４０６３号公報には、真
空装置の内部において、リチウムとアルミニウムとから
なる蒸発物質の真空蒸着と不活性ガス又は酸素ガスのイ
オンの照射とにより、基材の表面にＬｉＡｌ合金薄膜又
はＬｉＡｌＯ2薄膜を形成し、高温度の溶融炭酸塩に長
時間さらされる厳しい腐食条件下でも耐腐食特性を持つ
ようにした材料が記載されている。
ミニウムからなる蒸発物質の真空蒸着と不活性ガスのイ
オンの照射とにより、アルミニウムと基材との混合層を
形成し、アルミニウム薄膜を形成することにより、混合
層が局部電池の作用による腐食電流を流れ難くするとと
もに、形成されるアルミニウム薄膜の剥離を防止し、高
温度の溶融炭酸塩に長時間さらされる厳しい腐食条件下
でも耐腐食特性を持つようにしたアルミニウム薄膜が記
載されている。特開平４−２９４０６３号公報には、真
空装置の内部において、リチウムとアルミニウムとから
なる蒸発物質の真空蒸着と不活性ガス又は酸素ガスのイ
オンの照射とにより、基材の表面にＬｉＡｌ合金薄膜又
はＬｉＡｌＯ2薄膜を形成し、高温度の溶融炭酸塩に長
時間さらされる厳しい腐食条件下でも耐腐食特性を持つ
ようにした材料が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＣｏＣｒＡｌＹ等のＣ
ｒ合金及びＡｌ合金の溶射は、高温環境において溶射金
属の表面に酸化物皮膜が形成されることにより優れた耐
食性を発揮するが、溶融炭酸塩型燃料電池のアノード極
近傍は、燃料ガスによる還元雰囲気であるために酸化膜
が形成されず、皮膜の成分がＣｒＯ4 2-、ＡｌＯ2 -等の
イオンとなって溶解し溶融塩を汚染するという問題があ
った。Ａｌ2Ｏ3等のセラミックス溶射では、膜自身は溶
解しないが、膜に欠陥が多く母材との付着力も弱いため
に、溶融塩の浸透及び皮膜の剥離が生じやすく、母材を
保護することができないという問題があった。Ｃｒ、Ａ
ｌ等の拡散浸透処理では、母材表面のＣｒ濃度やＡｌ濃
度を高めることにより耐食性が向上するが、厚い拡散層
を得るには１０００℃以上の加熱が必要であるため、母
材の表面の粗さと寸法精度の低下が問題となり、溶融炭
酸塩型燃料電池のウェットシール機構に悪影響をおよぼ
していた。また、拡散浸透処理では一般にマスキングが
困難であるため、電池の構成部品であるセパレータに適
用した場合に、導電が必要な箇所の電気抵抗も増大させ
てしまう問題があった。
ｒ合金及びＡｌ合金の溶射は、高温環境において溶射金
属の表面に酸化物皮膜が形成されることにより優れた耐
食性を発揮するが、溶融炭酸塩型燃料電池のアノード極
近傍は、燃料ガスによる還元雰囲気であるために酸化膜
が形成されず、皮膜の成分がＣｒＯ4 2-、ＡｌＯ2 -等の
イオンとなって溶解し溶融塩を汚染するという問題があ
った。Ａｌ2Ｏ3等のセラミックス溶射では、膜自身は溶
解しないが、膜に欠陥が多く母材との付着力も弱いため
に、溶融塩の浸透及び皮膜の剥離が生じやすく、母材を
保護することができないという問題があった。Ｃｒ、Ａ
ｌ等の拡散浸透処理では、母材表面のＣｒ濃度やＡｌ濃
度を高めることにより耐食性が向上するが、厚い拡散層
を得るには１０００℃以上の加熱が必要であるため、母
材の表面の粗さと寸法精度の低下が問題となり、溶融炭
酸塩型燃料電池のウェットシール機構に悪影響をおよぼ
していた。また、拡散浸透処理では一般にマスキングが
困難であるため、電池の構成部品であるセパレータに適
用した場合に、導電が必要な箇所の電気抵抗も増大させ
てしまう問題があった。
【０００６】特開平３−２５８５８号公報記載の方法
は、箔を重ねたものを真空パックで押さえつけ、１００
０℃前後の高温で処理するものであり、このような高温
処理では、層の密着のための固定及び熱歪を伴うことに
なる。また、積層する膜の順序及び厚さのコントロール
により拡散層の成分を調整して、特定組成の高耐食合金
層を形成することは困難である。特開平２−８２４５８
号公報記載の方法は、アルミナ又はジルコニアとステン
レス鋼の熱膨張差を緩和させるための中間層を形成する
ものであり、その合金層自身が耐食性に優れているもの
ではなく、表面に酸化物層を形成して、その両方により
耐食性を発揮させるものではない。特開平４−２９３７
６６号公報記載の材料は、アルミニウム薄膜を形成する
ものであり、また特開平４−２９４０６３号公報記載の
材料は、ＬｉＡｌ合金薄膜又はＬｉＡｌＯ2薄膜を形成
するものであり、皮膜内部がＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの
合金組成であり、かつ皮膜最表面に酸化物層を形成させ
るものではない。
は、箔を重ねたものを真空パックで押さえつけ、１００
０℃前後の高温で処理するものであり、このような高温
処理では、層の密着のための固定及び熱歪を伴うことに
なる。また、積層する膜の順序及び厚さのコントロール
により拡散層の成分を調整して、特定組成の高耐食合金
層を形成することは困難である。特開平２−８２４５８
号公報記載の方法は、アルミナ又はジルコニアとステン
レス鋼の熱膨張差を緩和させるための中間層を形成する
ものであり、その合金層自身が耐食性に優れているもの
ではなく、表面に酸化物層を形成して、その両方により
耐食性を発揮させるものではない。特開平４−２９３７
６６号公報記載の材料は、アルミニウム薄膜を形成する
ものであり、また特開平４−２９４０６３号公報記載の
材料は、ＬｉＡｌ合金薄膜又はＬｉＡｌＯ2薄膜を形成
するものであり、皮膜内部がＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの
合金組成であり、かつ皮膜最表面に酸化物層を形成させ
るものではない。
【０００７】一方、溶融炭酸塩型燃料電池のセパレータ
の耐食被覆に必要な特性としては、溶融炭酸塩に対して
溶解しにくい組成であること、膜が緻密で溶融塩が浸透
しないこと、母材との付着力が強く剥離しないこと、ウ
ェットシールに必要な表面の平滑性及び平面性を保つこ
と、及び被覆不要箇所のマスキングができること等が挙
げられる。これらの条件をすべて満たすことができる方
法を検討した結果、高Ｃｒ、高Ｎｉのステンレス鋼に対
しては、その表面にＡｌをめっきし、さらに酸化雰囲気
で加熱処理を行なうことにより、皮膜の表面をＡｌ酸化
物とし、皮膜内部には母材成分の拡散によるＡｌ−Ｆｅ
−Ｃｒ−Ｎｉの合金層を生成する複合処理によって前述
の必要特性が達成できることを見いだした。さらに、成
膜にイオンプレーティングを用いて、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ
を積層又は合金化して成膜することにより、加熱処理後
の合金組成のコントロールが容易になることを見いだし
た。
の耐食被覆に必要な特性としては、溶融炭酸塩に対して
溶解しにくい組成であること、膜が緻密で溶融塩が浸透
しないこと、母材との付着力が強く剥離しないこと、ウ
ェットシールに必要な表面の平滑性及び平面性を保つこ
と、及び被覆不要箇所のマスキングができること等が挙
げられる。これらの条件をすべて満たすことができる方
法を検討した結果、高Ｃｒ、高Ｎｉのステンレス鋼に対
しては、その表面にＡｌをめっきし、さらに酸化雰囲気
で加熱処理を行なうことにより、皮膜の表面をＡｌ酸化
物とし、皮膜内部には母材成分の拡散によるＡｌ−Ｆｅ
−Ｃｒ−Ｎｉの合金層を生成する複合処理によって前述
の必要特性が達成できることを見いだした。さらに、成
膜にイオンプレーティングを用いて、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ
を積層又は合金化して成膜することにより、加熱処理後
の合金組成のコントロールが容易になることを見いだし
た。
【０００８】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、溶融塩に対する装置材料、例えば溶融炭酸塩型燃料
電池のセパレータの材料としてステンレス鋼で作られた
部品に、アルミニウムを主成分としてクロム及びニッケ
ルを含有又は積層した皮膜を生成し、さらにこれを酸化
雰囲気で加熱処理することにより、皮膜表面に酸化物層
を形成し、かつ皮膜内部にＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの合
金組成を形成して、燃料電池部品としての機能を損なわ
ずに、その耐食性を向上させるようにした被覆方法及び
被覆材を提供することを目的としている。
で、溶融塩に対する装置材料、例えば溶融炭酸塩型燃料
電池のセパレータの材料としてステンレス鋼で作られた
部品に、アルミニウムを主成分としてクロム及びニッケ
ルを含有又は積層した皮膜を生成し、さらにこれを酸化
雰囲気で加熱処理することにより、皮膜表面に酸化物層
を形成し、かつ皮膜内部にＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの合
金組成を形成して、燃料電池部品としての機能を損なわ
ずに、その耐食性を向上させるようにした被覆方法及び
被覆材を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の溶融塩に対する装置材料の耐食被覆方法
は、図２に示すように、溶融塩環境の装置材料としての
ステンレス鋼を被覆母材とし、この被覆母材の表面にア
ルミニウム、クロム及びニッケルをそれぞれ単独に、又
は合金層として被覆して皮膜を形成し、ついで、この皮
膜を酸化雰囲気で加熱処理することにより、皮膜内部を
Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの合金組成とし、かつ、皮膜最
表面に酸化物層を形成することを特徴としている。ま
た、本発明の溶融塩に対する装置材料の耐食被覆方法
は、溶融塩環境の装置材料としての高クロムステンレス
鋼を被覆母材とし、この被覆母材の表面にアルミニウム
を被覆して皮膜を形成し、ついで、この皮膜を酸化雰囲
気で加熱処理することにより、皮膜内部を母材成分を含
めた拡散反応を進行させてＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの合
金組成とし、かつ、皮膜最表面に酸化物層を形成するこ
とを特徴としている。
めに、本発明の溶融塩に対する装置材料の耐食被覆方法
は、図２に示すように、溶融塩環境の装置材料としての
ステンレス鋼を被覆母材とし、この被覆母材の表面にア
ルミニウム、クロム及びニッケルをそれぞれ単独に、又
は合金層として被覆して皮膜を形成し、ついで、この皮
膜を酸化雰囲気で加熱処理することにより、皮膜内部を
Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの合金組成とし、かつ、皮膜最
表面に酸化物層を形成することを特徴としている。ま
た、本発明の溶融塩に対する装置材料の耐食被覆方法
は、溶融塩環境の装置材料としての高クロムステンレス
鋼を被覆母材とし、この被覆母材の表面にアルミニウム
を被覆して皮膜を形成し、ついで、この皮膜を酸化雰囲
気で加熱処理することにより、皮膜内部を母材成分を含
めた拡散反応を進行させてＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの合
金組成とし、かつ、皮膜最表面に酸化物層を形成するこ
とを特徴としている。
【００１０】本発明において、皮膜を酸化雰囲気で加熱
処理する場合の温度は６５０〜７５０℃である。この温
度が６５０℃未満の場合は、皮膜表面の酸化層形成速度
が遅く、数時間の加熱処理では耐食性が発揮できるほど
の表面酸化層が形成されないという不都合があり、一
方、７５０℃を越える場合は、酸化が急激に進行するた
めに酸化層内に割れが生じ、緻密な酸化膜が得られない
という不都合がある。また、酸化雰囲気とするために、
通常、大気が用いられるが、酸素又は酸素を含む混合ガ
スが用いられることもある。
処理する場合の温度は６５０〜７５０℃である。この温
度が６５０℃未満の場合は、皮膜表面の酸化層形成速度
が遅く、数時間の加熱処理では耐食性が発揮できるほど
の表面酸化層が形成されないという不都合があり、一
方、７５０℃を越える場合は、酸化が急激に進行するた
めに酸化層内に割れが生じ、緻密な酸化膜が得られない
という不都合がある。また、酸化雰囲気とするために、
通常、大気が用いられるが、酸素又は酸素を含む混合ガ
スが用いられることもある。
【００１１】上記の溶融塩に対する装置材料の耐食被覆
方法は、図１に示すように、溶融炭酸塩型燃料電池のセ
パレータに用いるのに適している。本発明の溶融塩に対
する装置材料の耐食被覆材は、図２に示すように、皮膜
９の表面近傍は酸化アルミニウムを主体とする酸化物層
１２であり、皮膜の内部はＡｌ ４０〜５０at％、Ｆｅ
２５〜３５at％、Ｃｒ １０〜２５at％、Ｎｉ ０．１〜
５at％の合金層１１であることを特徴としている。な
お、at％は原子パーセントである。
方法は、図１に示すように、溶融炭酸塩型燃料電池のセ
パレータに用いるのに適している。本発明の溶融塩に対
する装置材料の耐食被覆材は、図２に示すように、皮膜
９の表面近傍は酸化アルミニウムを主体とする酸化物層
１２であり、皮膜の内部はＡｌ ４０〜５０at％、Ｆｅ
２５〜３５at％、Ｃｒ １０〜２５at％、Ｎｉ ０．１〜
５at％の合金層１１であることを特徴としている。な
お、at％は原子パーセントである。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。 実施例１〜４ 図１に本発明の方法を溶融炭酸塩型燃料電池のアノード
側セパレータに実施した一例を示す。図１において、溶
融塩を含浸した電解質板１を挟んで両極側に電極板２、
集電板３がそれぞれ設けられ、アノード側には燃料ガス
通路６が、カソード側には酸化ガス通路７が設けられて
いる。４はアノード側セパレータ、５はカソード側セパ
レータである。アノード側セパレータ（ＳＵＳ３１０Ｓ
等）４のウェットシール部８にイオンプレーティングと
酸化拡散処理とを組み合わせて合金層１１と酸化物層１
２とからなる皮膜９を形成した（図２参照）。この複合
皮膜９により溶融塩による腐食を抑えることができた。
表１に、実施例１〜４における被覆形成条件の一例を示
す。
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。 実施例１〜４ 図１に本発明の方法を溶融炭酸塩型燃料電池のアノード
側セパレータに実施した一例を示す。図１において、溶
融塩を含浸した電解質板１を挟んで両極側に電極板２、
集電板３がそれぞれ設けられ、アノード側には燃料ガス
通路６が、カソード側には酸化ガス通路７が設けられて
いる。４はアノード側セパレータ、５はカソード側セパ
レータである。アノード側セパレータ（ＳＵＳ３１０Ｓ
等）４のウェットシール部８にイオンプレーティングと
酸化拡散処理とを組み合わせて合金層１１と酸化物層１
２とからなる皮膜９を形成した（図２参照）。この複合
皮膜９により溶融塩による腐食を抑えることができた。
表１に、実施例１〜４における被覆形成条件の一例を示
す。
【００１３】
【表１】
【００１４】図２に本発明の方法により得られた耐食被
覆材の一実施例を示す。１０はステンレス鋼等の被コー
ティング材、１１は、イオンプレーティングによる成膜
後、酸化拡散処理により組成を調整したＡｌ−Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ合金層、１２は酸化物層である。図３はＡｌ、
Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉによる合金組成のうち、溶融炭酸塩に
対して特に優れた耐食性をもつ層の組成範囲をＡｌ−Ｆ
ｅ−Ｃｒの３元系状態図上に示したものである。図３に
おいて、円で囲まれた部分が本発明における好ましい合
金組成範囲である。この範囲ではＣｒ4Ａｌ9、Ｃｒ5Ａ
ｌ8、ＦｅＡｌ、ＦｅＡｌ2、ＣｒＦｅ等の化合物の混合
相が形成されていると考えられる。また、ＮｉはＣｒ等
の拡散を促進して、比較的均一な化合物層の形成に寄与
すると考えられる。
覆材の一実施例を示す。１０はステンレス鋼等の被コー
ティング材、１１は、イオンプレーティングによる成膜
後、酸化拡散処理により組成を調整したＡｌ−Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ合金層、１２は酸化物層である。図３はＡｌ、
Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉによる合金組成のうち、溶融炭酸塩に
対して特に優れた耐食性をもつ層の組成範囲をＡｌ−Ｆ
ｅ−Ｃｒの３元系状態図上に示したものである。図３に
おいて、円で囲まれた部分が本発明における好ましい合
金組成範囲である。この範囲ではＣｒ4Ａｌ9、Ｃｒ5Ａ
ｌ8、ＦｅＡｌ、ＦｅＡｌ2、ＣｒＦｅ等の化合物の混合
相が形成されていると考えられる。また、ＮｉはＣｒ等
の拡散を促進して、比較的均一な化合物層の形成に寄与
すると考えられる。
【００１５】図４は、アノード側セパレータ（ＳＵＳ３
１０Ｓ（２５Ｃｒ−２０Ｎｉ鋼）の場合）のウェットシ
ール部に、本発明の一例であるイオンプレーティング成
膜と酸化拡散処理による複合表面処理を施したもの（実
施例１）と、比較例としてＣｏＣｒＡｌＹ溶射、Ａｌ溶
射、Ａｌ2Ｏ3溶射及び無処理のもののそれぞれについ
て、電池連続運転試験を行なった結果を示している。な
お、試験条件は、温度６５０℃、負荷電流値１５０mA／
cm2とした。図４に示すように、本発明の被覆材を用い
れば、電池の寿命が無処理材に比べて２倍以上に延びる
ことがわかる。なお、上記の実施例は溶融炭酸塩型燃料
電池材料の場合について説明したが、溶融塩環境の他の
装置材料に対しても本発明を適用することができるのは
勿論のことである。
１０Ｓ（２５Ｃｒ−２０Ｎｉ鋼）の場合）のウェットシ
ール部に、本発明の一例であるイオンプレーティング成
膜と酸化拡散処理による複合表面処理を施したもの（実
施例１）と、比較例としてＣｏＣｒＡｌＹ溶射、Ａｌ溶
射、Ａｌ2Ｏ3溶射及び無処理のもののそれぞれについ
て、電池連続運転試験を行なった結果を示している。な
お、試験条件は、温度６５０℃、負荷電流値１５０mA／
cm2とした。図４に示すように、本発明の被覆材を用い
れば、電池の寿命が無処理材に比べて２倍以上に延びる
ことがわかる。なお、上記の実施例は溶融炭酸塩型燃料
電池材料の場合について説明したが、溶融塩環境の他の
装置材料に対しても本発明を適用することができるのは
勿論のことである。
【００１６】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 有効成分を直接積層するために、その後の拡散
処理において、層の密着のための固定及び熱歪を伴うほ
どの高温が不要である。 （２） 皮膜の構成が、内部での拡散による合金層と表
面の酸化による酸化物層の両方であるので耐食性に優れ
ている。 （３） 積層する膜の順序及び厚さのコントロールによ
り拡散層の成分を調整して、特定組成の高耐食合金層を
容易に形成することができる。 （４） 溶融炭酸塩型燃料電池のセパレータに用いれ
ば、燃料電池部品としての機能を損なわずに、その耐久
性を向上させることができる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 有効成分を直接積層するために、その後の拡散
処理において、層の密着のための固定及び熱歪を伴うほ
どの高温が不要である。 （２） 皮膜の構成が、内部での拡散による合金層と表
面の酸化による酸化物層の両方であるので耐食性に優れ
ている。 （３） 積層する膜の順序及び厚さのコントロールによ
り拡散層の成分を調整して、特定組成の高耐食合金層を
容易に形成することができる。 （４） 溶融炭酸塩型燃料電池のセパレータに用いれ
ば、燃料電池部品としての機能を損なわずに、その耐久
性を向上させることができる。
【図１】本発明の方法を実施した溶融炭酸塩型燃料電池
の一例を示す構成図である。
の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の耐食被覆材の一実施例を示す断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明の耐食被覆材における合金組成の範囲を
示す３元系状態図である。
示す３元系状態図である。
【図４】本発明の耐食被覆材と、ＣｏＣｒＡｌＹ溶射、
Ａｌ溶射、Ａｌ2Ｏ3溶射及び無処理のもののそれぞれに
ついて、電池連続運転試験を行なった結果を示す図であ
る。
Ａｌ溶射、Ａｌ2Ｏ3溶射及び無処理のもののそれぞれに
ついて、電池連続運転試験を行なった結果を示す図であ
る。
１ 電解質板（溶融炭酸塩） ２ 電極板 ３ 集電板 ４ アノード側セパレータ ５ カソード側セパレータ ６ 燃料ガス通路 ７ 酸化ガス通路 ８ ウェットシール部 ９ 皮膜 １０ 被コーティング材（ステンレス鋼） １１ 合金層 １２ 酸化物層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｆ 15/00 8414−4Ｋ
Claims (4)
- 【請求項１】 溶融塩環境の装置材料としてのステンレ
ス鋼を被覆母材とし、この被覆母材の表面にアルミニウ
ム、クロム及びニッケルをそれぞれ単独に、又は合金層
として被覆して皮膜を形成し、ついで、この皮膜を酸化
雰囲気で加熱処理することにより、皮膜内部をＡｌ−Ｆ
ｅ−Ｃｒ−Ｎｉの合金組成とし、かつ、皮膜最表面に酸
化物層を形成することを特徴とする溶融塩に対する装置
材料の耐食被覆方法。 - 【請求項２】 溶融塩環境の装置材料としての高クロム
ステンレス鋼を被覆母材とし、この被覆母材の表面にア
ルミニウムを被覆して皮膜を形成し、ついで、この皮膜
を酸化雰囲気で加熱処理することにより、皮膜内部を母
材成分を含めた拡散反応を進行させてＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ
−Ｎｉの合金組成とし、かつ、皮膜最表面に酸化物層を
形成することを特徴とする溶融塩に対する装置材料の耐
食被覆方法。 - 【請求項３】 溶融塩に対する装置材料が、溶融炭酸塩
型燃料電池のセパレータであることを特徴とする請求項
１又は２記載の溶融塩に対する装置材料の耐食被覆方
法。 - 【請求項４】 皮膜（９）の表面近傍は酸化アルミニウ
ムを主体とする酸化物層（１２）であり、皮膜の内部は
Ａｌ ４０〜５０at％、Ｆｅ ２５〜３５at％、Ｃｒ １
０〜２５at％、Ｎｉ ０．１〜５at％の合金層（１１）
であることを特徴とする溶融塩に対する装置材料の耐食
被覆材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5063272A JPH06260178A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 溶融塩に対する装置材料の耐食被覆方法及び耐食被覆材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5063272A JPH06260178A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 溶融塩に対する装置材料の耐食被覆方法及び耐食被覆材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260178A true JPH06260178A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=13224506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5063272A Pending JPH06260178A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 溶融塩に対する装置材料の耐食被覆方法及び耐食被覆材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06260178A (ja) |
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1993
- 1993-02-26 JP JP5063272A patent/JPH06260178A/ja active Pending
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