JPH0770764A

JPH0770764A - ステンレス鋼部材、溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータ、及びステンレス鋼部材の製造方法

Info

Publication number: JPH0770764A
Application number: JP5228746A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tateishi; 浩史立石; Kiyoshi Imai; 潔今井; Yoshihiro Akasaka; 芳浩赤坂; Hideyuki Ozu; 秀行大図; Kazuaki Nakagawa; 和明中川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1993-09-14
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、表面に耐食性が形成され、
優れた耐食性を有するステンレス鋼部材【構成】本発明は、クロムを含むステンレス鋼からな
る基材と、前記基材表面に形成されアルミニウムと前記
基材の構成元素の少なくとも一種からなる規則合金にク
ロムを含む粒状異種相が析出された構成を有する耐食層
とを具備することを特徴とするステンレス鋼部材であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面に耐食層が形成さ
れたステンレス鋼部材、溶融炭酸塩型燃料電池に電解質
板と共に組み込まれ、前記電解質板と接する面に耐食層
が形成されたエッジシール板を備える溶融炭酸塩型燃料
電池用セパレータ、及びステンレス鋼部材の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より各種の燃料電池が提案および実
用化されている。中でも、溶融炭酸塩型燃料電池は高効
率で、かつ燃料ガスとして石炭ガスが利用できるため、
広く研究、開発がなされている。

【０００３】前記溶融炭酸塩型燃料電池は、例えば燃料
極、酸化剤極、電解質板および集電板により構成された
複数の単セルを積層し、これら単セル間にセパレータを
それぞれ配置して仕切った構造を有する。前記各セパレ
ータは、前記電解質板の周縁部を挟むように配置された
２枚のエッジシール板を備えている。前記エッジシール
板は、前記電解質板の周縁部と接してウェットシールを
形成し、前記単セルの発電部品を外部雰囲気からシール
ドする役目をなす。また、前記エッシシール板はそれぞ
れ前記電解質板の周縁部の挟持部においてスプリング部
材により所定の面圧が両側から加えられることにより、
前記ウェットシール性が確保されている。

【０００４】前記エッジシール板は、従来、比較的耐食
性の優れたステンレス鋼から形成されている。ステンレ
ス鋼の中でもＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、またはＳ
ＵＳ３１０Ｓは特に耐食性が優れているため、汎用され
ている。

【０００５】しかしながら、前記電解質板の周縁部と接
するエッジシール板は、腐食性の高い溶融炭酸塩に直接
接している。このため、前記エッジシール板の材料であ
るステンレス鋼が激しく腐食する。その結果、腐食生成
物により燃料極側のエッジシール板およひ酸化剤極側の
エッジシール板の間の短絡が起こり、電池の長寿命化が
妨げられるという問題があった。

【０００６】このようなことから、ステンレス鋼からな
る基材の表面をアルミニウムで被覆し、９００℃以上の
温度で熱処理してアルミニウムを前記基材に拡散させて
耐食層を形成することにより耐食性を改善したエッジシ
ール板を作製することが行われている。しかしながら、
前記耐食層には基材のステンレス鋼に達する亀裂が形成
されるため、前記亀裂が達するステンレス鋼部分で腐食
が進行して、電池の寿命に悪影響を与えるという問題が
あった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、表面
に耐食層が形成され、優れた耐食性を有するステンレス
鋼部材を提供しようとするものである。本発明の別の目
的は、電解質板と接する面に耐食層が形成され、優れた
耐食性を有するエッジシール板を備える溶融炭酸塩型燃
料電池用セパレータを提供しようとするものである。

【０００８】本発明の別の目的は、表面に耐食層が形成
され、優れた耐食性を有するステンレス鋼部材を極めて
簡単に製造することができる方法を提供しようとするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によると、クロム
を含むステンレス鋼からなる基材；および前記基材表面
に形成され、アルミニウムと前記基材の構成元素の少な
くとも一種とからなる規則合金にクロムを含む粒状異種
相が析出された構成を有する耐食層；を具備するステン
レス鋼部材が提供される。

【００１０】本発明によると、クロムを含むステンレス
鋼からなる基材と、前記基材の少なくとも電解質板周縁
部と接する表面層にアルミニウムと前記ステンレス鋼の
構成元素の少なくとも一種からなる規則合金にクロムを
含む粒状異種相が析出された構成を有する耐食層とを具
備するエッジシール板を備えたことを特徴とする溶融炭
酸塩型燃料電池用セパレータが提供される。

【００１１】また、本発明によるとクロムを含むステン
レス鋼からなる基材の表面にアルミニウム層を形成する
工程；および非酸化性雰囲気中、６７０〜８４０℃の温
度で熱処理することにより前記基材表面にアルミニウム
と前記基材の構成元素との規則合金にクロムを含む粒状
異種相が析出された構成を有する耐食層を形成する工
程；を具備するステンレス鋼部材の製造方法が提供され
る。

【００１２】本発明に係わるステンレス鋼部材は、クロ
ムを含むステンレス鋼からなる基材；および前記基材表
面に形成され、アルミニウムと前記基材の構成成分とか
らなる規則合金にクロムを含む粒状異種相が析出された
構成を有する耐食層；を具備する。

【００１３】前記基材は、１０〜２７重量％のクロム、
０．１〜３０重量％のニッケル、０．０８重量％以下の
コバルト、２．０重量％以下のマンガン、１．５重量％
以下のシリコン、残部鉄および０．１重量％以下の不可
避的不純物元素の組成を有するステンレス鋼からる。前
記ステンレス鋼は、必要に応じてモリブデン、ニオブ、
チタン、ハフニウム、ボロンおよびアルミニウムから選
ばれる少なくとも１種の元素を５重量％以下含むことを
許容する。

【００１４】前記規則合金とは、組成がほぼ均一であ
り、結晶構造が均一な合金を指し、例えばアルミニウム
と前記基材の主要構成成分である鉄およびニッケルとを
含むもの、またはアルミニウムと前記基材の主要構成成
分である鉄、ニッケルおよびクロムとを含むものからな
る。

【００１５】前記粒状異種相は、１５〜６０重量％のク
ロムを含み、残部が前記規則合金の構成元素であること
が好ましい。ただし、前記粒状異種相の中のシリコン
（Ｓｉ）の量は５重量％以下に抑えることが好ましい。
特に、前記粒状異種相はＸ線回折法で検出されるＡｌ₈
Ｃｒ₅ を含むことが好ましい。

【００１６】前記粒状異種相は、０．５〜１５μｍの粒
径を有することが好ましい。前記粒状異種相の粒径を
０．５μｍ未満にすると前記耐食層に前記基材表面に達
する亀裂が生じるおそれがある。一方、前記粒状異種相
の粒径が１５μｍを越えると前記耐食層に耐食性が不十
分な箇所が生じるおそれがある。より好ましい前記粒状
異種相の粒径は１．０〜１０μｍである。

【００１７】前記耐食層は、２０〜１００μｍ、より好
ましくは３５〜１００μｍの厚さを有することが望まし
い。このような厚さを有する耐食層において、前記粒状
異種相は前記基材と前記耐食層の界面から前記耐食層に
向けて５〜４０μｍの厚さの領域に分布されていること
が好ましい。前記粒状異種相がＡｌ₈ Ｃｒ₅ を含む場
合、前記粒状異種相は前記耐食層に前記界面と平行とな
るように連鎖状に分布することを許容する。

【００１８】前述した本発明に係わるステンレス鋼部材
は、例えば溶融炭酸塩型燃料電池に組込まれるエッジシ
ール板に適用される。このようなエッジシール板を備え
た溶融炭酸塩型燃料電池を図６を参照して次に説明す
る。図６は、複数の単セルを積層した構造を有する溶融
炭酸塩型燃料電池のスタックの一部を示す断面図であ
る。電解質板１は、燃料極２と酸化剤極３の間に配置さ
れている。前記電解質板１は、多孔質体にアルカリ炭酸
塩からなる電解質を含浸させることにより形成されてい
る。凹凸を有する集電板４、５は、前記燃料極２および
酸化剤極３の前記電解質板１と反対側の面にそれぞれ配
置されている。燃料ガス（Ｈ₂ とＣＯ₂ ）は、前記燃料
極２と前記集電板４とで形成された流路６を流通する。
酸化剤ガス（空気とＣＯ₂ ）は、前記酸化剤極３前記集
電板５とで形成された流路７を流通する。前記電解質極
１、燃料極２、酸化剤極３および集電板４、５により単
セルを構成している。セパレータは、積層された複数の
前記単セルの間に配置され、それら単セルを仕切りとし
て機能する。前記セパレータは、前記各流路６、７を分
離するためのインターコネクタ８と、前記電解質板１の
周縁部を挟むように配置された２枚のエッジシール板
９、１０とから構成されている。前記エッジシール板
９、１０は、前記電解質板１の周縁部と接してウェット
シールを形成し、前記単セルの発電部品を外部雰囲気か
らシールドする役目をなす。また、前記エッジシール板
９、１０はそれぞれ前記電解質板１の周縁部の挟持部に
おいてスプリング部材１１、１２により通常５ｋｇ／ｃ
ｍ² 以下の面圧が両側から加えられることにより、前記
ウェットシール性が確保されている。

【００１９】また、本発明に係わるステンレス鋼部材の
製造方法は、クロムを含むステンレス鋼からなる基材の
表面にアルミニウム層を形成する工程；および非酸化性
雰囲気中、６７０〜８４０℃の温度で熱処理することに
より前記基材表面にアルミニウムと前記基材の構成元素
との規則合金にクロムを含む粒状異種相が析出された構
成を有する耐食層を形成する工程；を具備する。

【００２０】前記基材は、１０〜２７重量％のクロム、
０．１〜３０重量％のニッケル、０．０８重量％以下の
コバルト、２．０重量％以下のマンガン、１．５重量％
以下のシリコン、残部鉄および０．１重量％以下の不可
避的不純物元素の組成を有するステンレス鋼からる。前
記ステンレス鋼は、必要に応じてモリブデン、ニオブ、
チタン、ハフニウム、ボロンおよびアルミニウムから選
ばれる少なくとも１種の元素を５重量％以下含むことを
許容する。

【００２１】前記アルミニウム層は、例えば前記基材表
面にアルミニウム粉末およびバインダを含むスラリーを
塗布し、前記バインタを除去することにより形成され
る。ここに用いるアルミニウム粉末は、例えば１〜５０
μｍの粒径を有することが望ましい。前記バインダとし
ては、例えばスチレン樹脂、またはポリビニルブチラー
ルにフタル酸−ｎ−ジブチルを添加したもの等を用いる
ことができる。

【００２２】前記アルミニウム層は、前記方法の他に、
真空蒸着、スパッタ蒸着などの物理的蒸着法、または電
気メッキ法等により前記基材表面に形成される。前記ア
ルミニウム層は、スラリーを用いて形成する場合、１０
０μｍ以上の厚さを有することが望ましい。ただし、形
成された耐食層の亀裂発生を抑制する観点から、前記ア
ルミニウム層の上限厚さは、１５００μｍにすることが
望ましい。

【００２３】また、前記アルミニウム層は、物理蒸着
や、電気メッキ等を用いた場合は１５μｍ以上の厚さを
有することが望ましい。また、形成された耐食層の亀裂
発生を抑制する観点から上限厚さは１００μｍとするこ
とが好ましい。

【００２４】前記熱処理工程における非酸化性雰囲気と
しては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅなどの不活性ガス、窒素ガ
ス、または水素と不活性ガスもしくは窒素ガスとの混合
ガス（還元性ガス）を用いることにより実現される。

【００２５】前記熱処理工程での温度を規定したのは、
次のような理由によるものである。前記熱処理温度を６
７０℃未満にすると、アルミニウムの前記基材への拡散
が充分に進行せず、初期目的の耐食層を形成することが
困難になる。一方、前記熱処理温度が８４０℃を越える
と形成された耐食層に前記基材表面まで達する亀裂が生
じる。また、耐食層に前述したクロムを含む異種相が生
成し難くなる。より好ましい熱処理温度は、７８０〜８
２０℃の範囲である。

【００２６】前記熱処理工程は、その時間をＨ（ｈ
ｒ）、その温度をＴ（Ｋ）とした時、０．１≦Ｈ≦０．
０２×１０^(3300/T)の関係を満たすようになされること
が好ましい。前記熱処理時間Ｈを０．１ｈｒ未満にする
と前記基材表面全体に均一な耐食層を形成することが困
難になる。一方、前記熱処理時間が０．０２×１０
^(3300/T)を越えると形成された耐食層に前記基材表面ま
で達する亀裂が生じ易くなる。

【００２７】

【作用】本発明によれば、クロムを含むステンレス鋼か
らなる基材表面にアルミニウムと前記基材の構成元素の
少なくとも一種とからなる規則合金にクロムを含む粒状
異種相が析出された構成を有する耐食層を形成すること
によって、耐食性の優れたステンレス鋼部材を提供でき
る。このような本発明に係わるステンレス鋼部材は、電
解質板周縁部と接する腐食性の高い環境下で使用される
エッジシール板に有効に活用できる。その結果、前記エ
ッジシール板を備えた溶融炭酸塩型燃料電池は長寿命化
が図られる。また、本発明に係わるステンレス鋼部材は
自動車用マフラーや燃焼触媒用担持体、耐熱性フィルタ
等に有効に適用できる。

【００２８】さらに本発明方法によれば、クロムを含む
ステンレス鋼からなる基材の表面にアルミニウム層を形
成した後、非酸化性雰囲気中、特定の温度で熱処理する
ことにより前記基材表面にアルミニウムと前記基材の構
成元素の少なくとも一種との規則合金にクロムを含む粒
状異種相が析出され、基材表面に達する亀裂が存在しな
い耐食層を形成することによって、優れた耐食性を有す
るステンレス鋼部材を製造できる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を詳細に説明
する。実施例１平均径が１０μｍのアルミニウム粉末７０重量％、スチ
レン系のバインダ３０重量％をケトン系溶剤で分散させ
たアルミニウムスラリーを、厚さ０．４ｍｍのステンレ
ス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）からなる薄板材の表面に一定量
塗布した後、前記溶剤を揮散して厚さ２００μｍのアル
ミニウム含有層を形成した。つづいて、薄板材を３％の
水素を含むアルゴン雰囲気の炉に設置し、４９０℃の温
度で１２時間熱処理することにより前記アルミニウム含
有層中のバインダを除去した。さらに、７５０℃の温度
まで昇温し、その温度にて５時間熱処理し、１℃／分の
降温速度で炉冷することにより前記薄板材表面に厚さ２
５μｍの耐食層が形成されたステンレス鋼部材を製造し
た。

【００３０】得られたステンレス鋼部材からレーザー法
にて１０ｃｍ角の複数の試料とを取り出した。前記試料
のうちいくつかを常温硬化型の樹脂に埋め込んだ。残り
の試料は、Ｘ線回折用試料としてマイクロカッターにて
切り出し、Ｘ線回折により耐食層の組成を調べた。その
結果、回折強度が一番強い規則合金としてＡｌ₁₃Ｆｅ₄
構造野物質が検出された。

【００３１】また、前記樹脂に埋め込んだ試料をマイク
ロカッターにて切り出し、切り出した面を研磨して断面
観察用試料を作製した。図１は、ステンレス鋼薄板材上
に形成された耐食層の断面図を示す。図１中の２１は、
ステンレス鋼薄板材、２２は耐食層、２３はＡｌ₁₃Ｆｅ
₄ 構造の規則合金である。さらに、前記耐食層の断面を
Ｘ線マイクロアナライザーを用いて定量分析した。その
結果を下記表１に示す。なお、表１中のａ、ｂ、ｃ、
ｄ、ｅは図１のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの箇所の定量分析結
果を示す。また、表１においてＡｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ
およびＳｉの合計が１００ｗｔ％になるように表示し
た。

【００３２】

【表１】

【００３３】前記表１から明らかなように実施例１のス
テンレス鋼部材は、その表面に形成された耐食層には高
濃度のシリコンが検出されなかった。また、図１に示す
ように耐食層２２にはｂ及びｃで示す箇所にクロムを多
く含む０．５μｍ以上の大きさの異種相が析出され、亀
裂が存在しなかった。この結果は、断面観察用試料の全
体においても同じであった。

【００３４】実施例２蒸着法を用いて厚さ２５μｍの金属アルミニウム層を厚
さ０．３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）からな
る薄板材の表面に蒸着した。つづいて、前記薄板材を３
％水素、残部アルゴンからなる雰囲気の炉内に設置した
後、８００℃の温度にて１０時間熱処理し、毎分１．５
℃の速度で炉冷することにより前記薄板材表面に厚さ２
２μｍの耐食層が形成されたステンレス鋼部材を製造し
た。

【００３５】得られたステンレス鋼部材から実施例１と
同様にＸ線回折用試料と断面観察用の試料を作製した。
前記Ｘ線回折用試料からＸ線回折にて耐食層の組成を調
べた。その結果、規則合金であるＡｌ（Ｆｅ，Ｎｉ）と
クロムを含む異種相であるＡｌ₈ Ｃｒ₅ が検出された。

【００３６】図２は、前記断面観察用試料の断面図を示
す。図２中の２４は、Ａｌ（Ｆｅ，Ｎｉ）からなる規則
合金、２５はＣｒを多く含む異種相のＡｌ₈ Ｃｒ₅ であ
る。図２から明らかなように実施例２のステンレス鋼部
材の耐食層２２の中には、亀裂が存在しないことがわか
る。この結果は、断面観察用試料の全体において同じで
あった。

【００３７】実施例３蒸着法を用いて厚さ２５μｍの金属アルミニウム層を厚
さ０．３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）からな
る薄板材の表面に蒸着した。つづいて、前記薄板材を３
％水素、残部アルゴンからなる雰囲気の炉内に設置した
後、８００℃の温度にて２５時間熱処理し、毎分１．５
℃の速度で炉冷することにより前記薄板材表面に厚さ３
７μｍの耐食層が形成されたステンレス鋼部材を製造し
た。

【００３８】得られたステンレス鋼部材から実施例１と
同様にＸ線回折用試料と断面観察用試料を作製した。前
記Ｘ線回折用試料からＸ線回折にて耐食層の組成を調べ
た。その結果、規則合金であるＡｌ（Ｆｅ，Ｎｉ）は検
出されたが、クロムを含む異種相はＡｌ₈ Ｃｒ₅ が僅か
に検出された程度であった。

【００３９】また、実施例３の断面観察用試料の断面は
前述した図２と類似した形態を示した。ただし、クロム
を含む異種相はその大きさが実施例２の場合より小さく
なっていた。また、実施例３のステンレス鋼部材は耐食
層中に少数の亀裂が認められたが、前記亀裂は前記耐食
層のみに存在し、前記薄板材表面に達していなかった。

【００４０】比較例１蒸着法を用いて厚さ２５μｍの金属アルミニウム層を厚
さ０．３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）からな
る薄板材の表面に蒸着した。つづいて、前記薄板材を３
％水素、残部アルゴンからなる雰囲気の炉内に設置した
後、９５０℃の温度にて５時間熱処理し、毎分０．５℃
の速度で炉冷することにより前記薄板材表面に厚さ６０
μｍの耐食層が形成されたステンレス鋼部材を製造し
た。

【００４１】得られたステンレス鋼部材から実施例１と
同様にＸ線回折用試料と断面観察用の試料を作製した。
前記Ｘ線回折用試料からＸ線回折にて耐食層の組成を調
べた。その結果、規則合金であるＡｌ（Ｆｅ，Ｎｉ）は
検出されたが、クロムを含む異種相は検出されなかっ
た。

【００４２】また、図３に前記断面観察用試料の断面図
を示す。図３から明らかなように比較例１のステンレス
鋼部材は耐食層２２中に前記薄板材２１に達する亀裂２
６が多数認められた。

【００４３】比較例２蒸着法を用いて厚さ２５μｍの金属アルミニウム層を厚
さ０．３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）からな
る薄板材の表面に一定量蒸着した。つづいて、前記薄板
材を３％水素、残部アルゴンからなる雰囲気の炉内に設
置した後、８５０℃の温度にて５時間熱処理し、毎分
０．２５℃の速度で炉冷して前記薄板材表面に厚さ２４
μｍの耐食層を形成してステンレス鋼部材を製造した。

【００４４】得られたステンレス鋼部材から実施例１と
同様にＸ線回折用試料と断面観察用の試料を作製した。
前記Ｘ線回折用試料からＸ線回折にて耐食層の組成を調
べた。その結果、規則合金であるＡｌ（Ｆｅ，Ｎｉ）は
検出されたが、クロムを多く含む異種相は検出されなか
った。

【００４５】また、図４に前記断面観察用試料の断面を
示す。図４から明らかなように比較例２のステンレス鋼
部材は耐食層２２中に前記薄板材２１に達する亀裂２６
が多数認められた。

【００４６】比較例３実施例１と同様な方法により厚さ３５０μｍのアルミニ
ウム含有層を厚さ０．３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３
１０Ｓ）からなる薄板材の表面に形成した。つづいて、
前記薄板材を３％水素、残部アルゴンからなる雰囲気の
炉内に設置した後、５００℃の温度で１２時間熱処理す
ることにより前記アルミニウム含有層中のバインダを除
去してアルミニウム層を形成した。さらに、６６０℃の
温度まで昇温し、その温度にて１時間熱処理し、毎分
０．２５℃の速度で徐冷してステンレス鋼部材を製造し
た。なお、前記薄板材上に形成されたアルミニウム層の
大部分は前記ステンレス鋼部材を前記炉から取り出す際
に剥離された。

【００４７】得られたステンレス鋼部材から実施例１と
同様にＸ線回折用試料と断面観察用の試料を作製した。
前記Ｘ線回折用試料からＸ線回折にて表面の組成を調べ
た。その結果、規則合金であるＡｌ（Ｆｅ，Ｎｉ）は殆
ど検出されず、クロムを多く含む異種相も検出されなか
った。検出されたのは、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０
Ｓ）を示すγ−Ｆｅであった。

【００４８】また、前記断面観察用試料の断面からステ
ンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）からなる薄板材の表面に規
則合金が島状に分布していることが確認された。一方、
厚さ０．３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）から
なる薄板材に実施例１〜３および比較例１、２と同様な
方法により厚さ６０μｍの耐食層をそれぞれ形成するこ
とによりエッジシール板を作製した。また、厚さ０．３
ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）からなる薄板材
に比較例３と同様な方法により処理することによりエッ
ジシール板を作製した。このエッジシール板の表面に
は、島状に分布した規則合金が形成されていた。得られ
た各エッジシール板を用いて前述した図６に示すスタッ
ク構造の溶融炭酸塩型燃料電池を組み立てた。前記各燃
料電池について、常圧下、電流密度が１５０ｍＡ／ｃｍ
² の条件下で発電試験を実施した。その結果を図５に示
す。

【００４９】図５から明らかなように実施例１、２の方
法で耐食層が形成されたエッジシール板を組込んだ溶融
炭酸塩型燃料電池は、１００００時間を越えても電池電
圧の劣化がほとんど見られず、０．８Ｖ以上の高い値を
示すことがわかる。また、実施例３の方法で耐食層が形
成されたエッジシール板を組込んだ溶融炭酸塩型燃料電
池は、約８０００時間から電池電圧が低下し、１０００
０時間でエッジシール板の基材であるステンレス鋼が腐
食し、腐食生成物による燃料極側のエッジシール板と、
酸化剤極側のエッジシール板間の短絡が起こり、電池電
圧が急激に低下した。

【００５０】これに対し、比較例１〜３の方法で耐食層
が形成されたエッジシール板を組込んだ溶融炭酸塩型燃
料電池は、５０００時間以下の短い時間でエッジシール
板の基材であるステンレス鋼が腐食し、腐食生成物によ
る燃料極側のエッジシール板と酸化剤極側のエッジシー
ル板間の短絡が起こり、電池電圧が急激に低下した。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係わるステ
ンレス鋼部材は、優れた耐食性を有し、腐食性の強い溶
融炭酸塩に直接接して使用される溶融炭酸塩型燃料電池
のエッジシール板等に有効に利用できる。

【００５２】また、本発明に係わる溶融炭酸塩型燃料電
池用セパレータは、電解質板に接する面に耐食層が形成
されているため、腐食性の強い溶融炭酸塩に直接接して
も腐食しにくく、燃料電池の長寿命化、及び信頼性の向
上を達成することができる。

【００５３】また、本発明方法によればステンレス鋼か
らなる基材表面に前記基材に達する亀裂を生じることの
ない耐食層を形成することができ優れた耐食性を有する
ステンレス鋼部材を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の耐食層が形成されたステ
ンレス鋼薄板材からなる断面観察用試料の断面図。

【図２】本発明の実施例２の耐食層が形成されたステ
ンレス鋼薄板材からなる断面観察用試料の断面図。

【図３】比較例１の耐食層が形成されたステンレス鋼
薄板材からなる断面観察用試料の断面図。

【図４】比較例２の耐食層が形成されたステンレス鋼
薄板材からなる断面観察用試料の断面図。

【図５】実施例１〜３および比較例１〜３と同様な方
法により耐食層を表面に形成したエッジシール薄板を用
いて単セルを構成し、前記単セルが組込まれた溶融炭酸
塩型燃料電池における発電時間と電池電圧との関係を示
す特性図。

【図６】溶融炭酸塩型燃料電池のスタックの一部を示
す断面図。

【符号の説明】

２１…ステンレス鋼薄板材２２…耐食層２３…規則合金２４…規則合金２５…異種相２６…亀裂１…電解質板２…燃料極３…酸化剤極４…集電板５…集電板６…ガス流路７…ガス流路８…インターコネクタ９…エッジシール板１０…エッジシール板１１…スプリング部材１２…スプリング部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大図秀行神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者中川和明神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クロムを含むステンレス鋼からなる基材
と、前記基材表面に形成されアルミニウムと前記基材の
構成元素の少なくとも一種からなる規則合金にクロムを
含む粒状異種相が析出された構成を有する耐食層とを具
備することを特徴とするステンレス鋼部材。
【請求項２】クロムを含むステンレス鋼からなる基材
と、前記基材の少なくとも電解質板周縁部と接する表面
層にアルミニウムと前記ステンレス鋼の構成元素の少な
くとも一種からなる規則合金にクロムを含む粒状異種相
が析出された構成を有する耐食層とを具備するエッジシ
ール板を備えたことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池
用セパレータ。
【請求項３】ステンレス鋼からなる基材の表面にアル
ミニウム層を形成する工程と、非酸化雰囲気中、６７０
℃以上８４０℃以下の温度で熱処理することにより前記
基材表面にアルミニウムと前記基材の構成成分との規則
合金にクロムを含む粒状異種相が析出された構成を有す
る耐食層を形成する工程を具備することを特徴とするス
テンレス鋼部材の製造方法。