JPH0841596A - 耐溶融炭酸塩腐食性に優れた高Ａｌ合金鋼 - Google Patents
耐溶融炭酸塩腐食性に優れた高Ａｌ合金鋼Info
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- JPH0841596A JPH0841596A JP6174268A JP17426894A JPH0841596A JP H0841596 A JPH0841596 A JP H0841596A JP 6174268 A JP6174268 A JP 6174268A JP 17426894 A JP17426894 A JP 17426894A JP H0841596 A JPH0841596 A JP H0841596A
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- alloy steel
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐溶融炭酸塩腐食特性に優れた高Ａｌ合金鋼
を得る。 【構成】 重量％にてＣ：０.１％以下、Ｓｉ：１％以
下、Ｍｎ：１％以下、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｎｉ：２０
〜３０％、Ａｌ：３〜５％、Ｎ：０.０４％以下、Ｃａ
＋Ｍｇ：０.０００５〜０.００５％を含有し、必要に応
じて、Ｙ，ＲＥＭ，Ｂ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒを添加
した耐溶融炭酸塩腐食性に優れた高Ａｌ合金鋼。 【効果】 溶融炭酸塩型燃料電池のガスシール部材とし
て、耐食性に優れた高Ａｌ合金鋼を安価に提供できる。
を得る。 【構成】 重量％にてＣ：０.１％以下、Ｓｉ：１％以
下、Ｍｎ：１％以下、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｎｉ：２０
〜３０％、Ａｌ：３〜５％、Ｎ：０.０４％以下、Ｃａ
＋Ｍｇ：０.０００５〜０.００５％を含有し、必要に応
じて、Ｙ，ＲＥＭ，Ｂ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒを添加
した耐溶融炭酸塩腐食性に優れた高Ａｌ合金鋼。 【効果】 溶融炭酸塩型燃料電池のガスシール部材とし
て、耐食性に優れた高Ａｌ合金鋼を安価に提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、溶融炭酸塩型燃料電
池のガスシール部等、常に溶融炭酸塩と接触する部品用
材料として好適な、耐溶融炭酸塩腐食性に優れかつ十分
な製造性を有する高Ａｌ合金鋼に関するものである。
池のガスシール部等、常に溶融炭酸塩と接触する部品用
材料として好適な、耐溶融炭酸塩腐食性に優れかつ十分
な製造性を有する高Ａｌ合金鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池のガスシール部材
は多量の溶融塩と直接に接するため、特に腐食が著し
く、ステンレス鋼も長時間の使用は困難であり、現在は
ステンレス鋼の表面にＡｌ2Ｏ3層を形成するための表面
処理を施した材料が使用されている。しかし、表面処理
という工程が加わるため不経済であり、また、表面処理
層に欠陥があればそこを起点に加速された腐食が生じて
しまうと言う欠点がある。ステンレス鋼の表面にＡｌ2
Ｏ3層を形成するための他の技術として、合金元素とし
てのＡｌ添加鋼がある。これらには例えば特開平3-2477
40号公報および特開平4-180539号公報に開示された技術
がある。
は多量の溶融塩と直接に接するため、特に腐食が著し
く、ステンレス鋼も長時間の使用は困難であり、現在は
ステンレス鋼の表面にＡｌ2Ｏ3層を形成するための表面
処理を施した材料が使用されている。しかし、表面処理
という工程が加わるため不経済であり、また、表面処理
層に欠陥があればそこを起点に加速された腐食が生じて
しまうと言う欠点がある。ステンレス鋼の表面にＡｌ2
Ｏ3層を形成するための他の技術として、合金元素とし
てのＡｌ添加鋼がある。これらには例えば特開平3-2477
40号公報および特開平4-180539号公報に開示された技術
がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平3-247740号公報および特開平4-180539号公報に
開示された技術は、いずれも溶融炭酸塩とは異なる環境
での耐食性を考慮して成分設計されているため、溶融炭
酸塩中での耐食性は十分とは言えない。加えて、化学成
分的にミクロ組織を制御するための考慮がなされていな
いため、熱間加工性が不足するという問題がある。
た特開平3-247740号公報および特開平4-180539号公報に
開示された技術は、いずれも溶融炭酸塩とは異なる環境
での耐食性を考慮して成分設計されているため、溶融炭
酸塩中での耐食性は十分とは言えない。加えて、化学成
分的にミクロ組織を制御するための考慮がなされていな
いため、熱間加工性が不足するという問題がある。
【０００４】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、溶融炭酸塩型
燃料電池のガスシール部に使用しても十分な耐食性を有
し、十分な製造性を持ち、かつステンレス鋼と同程度の
製造原価で製造することのできる溶融炭酸塩型燃料電池
用の合金鋼を提供することを目的としている。
点を解消するためになされたものであり、溶融炭酸塩型
燃料電池のガスシール部に使用しても十分な耐食性を有
し、十分な製造性を持ち、かつステンレス鋼と同程度の
製造原価で製造することのできる溶融炭酸塩型燃料電池
用の合金鋼を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る耐溶融炭
酸塩腐食性に優れた高Ａｌ合金鋼は、 （１）重量％にてＣ：０.１％以下、Ｓｉ：１％以下、
Ｍｎ：１％以下、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｎｉ：２０〜３
０％、Ａｌ：３〜５％、Ｎ：０.０４％以下、Ｃａ＋Ｍ
ｇ：０.０００５〜０.００５％、Ｂ：０.０２％以下
（０％を含む）、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ，Ｚｒの１種類以上
を合計で１％以下（０％を含む）含有するものである。 （２）上記成分に加えて、Ｙまたは希土類金属の１種類
以上を合計で０.００５〜０.０５％含有するものであ
る。
酸塩腐食性に優れた高Ａｌ合金鋼は、 （１）重量％にてＣ：０.１％以下、Ｓｉ：１％以下、
Ｍｎ：１％以下、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｎｉ：２０〜３
０％、Ａｌ：３〜５％、Ｎ：０.０４％以下、Ｃａ＋Ｍ
ｇ：０.０００５〜０.００５％、Ｂ：０.０２％以下
（０％を含む）、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ，Ｚｒの１種類以上
を合計で１％以下（０％を含む）含有するものである。 （２）上記成分に加えて、Ｙまたは希土類金属の１種類
以上を合計で０.００５〜０.０５％含有するものであ
る。
【０００６】
【作用】この発明の高Ａｌ合金鋼の化学成分組成を上述
した範囲内に限定した理由について、以下に述べる。
した範囲内に限定した理由について、以下に述べる。
【０００７】Ｃｒ：合金鋼の耐溶融塩腐食性を高める作
用がある。しかし、１５％未満では所望の効果が得られ
ない。また、２５％以上添加するとオーステナイト相が
不安定になるため、１５〜２５％と限定した。
用がある。しかし、１５％未満では所望の効果が得られ
ない。また、２５％以上添加するとオーステナイト相が
不安定になるため、１５〜２５％と限定した。
【０００８】Ｎｉ：合金鋼の耐溶融塩腐食性を高めると
同時に、オーステナイト相を安定にする作用がある。２
０％未満では所望の効果が得られず、３０％を越えると
コストの上昇を招くため、２０〜３０％に限定した。
同時に、オーステナイト相を安定にする作用がある。２
０％未満では所望の効果が得られず、３０％を越えると
コストの上昇を招くため、２０〜３０％に限定した。
【０００９】Ａｌ：脱酸作用及び耐溶融炭酸塩腐食性の
向上効果がある。３％未満では所望の効果が得られず、
５％を越えると、δフェライト量が増え熱間加工性が悪
化するため、３〜５％に限定した。
向上効果がある。３％未満では所望の効果が得られず、
５％を越えると、δフェライト量が増え熱間加工性が悪
化するため、３〜５％に限定した。
【００１０】Ｃ：脱酸作用及び合金の高温強度を向上さ
せる作用がある。しかし、０.１％を越えても高温強度
の向上効果は飽和すること、また熱間加工性が劣化する
ため、０.１％以下に限定した。
せる作用がある。しかし、０.１％を越えても高温強度
の向上効果は飽和すること、また熱間加工性が劣化する
ため、０.１％以下に限定した。
【００１１】Ｓｉ：脱酸剤として添加され、耐酸化性の
向上効果がある。しかし、１％を越えて添加すると、脆
化相の析出をまねくため１％以下に限定した。
向上効果がある。しかし、１％を越えて添加すると、脆
化相の析出をまねくため１％以下に限定した。
【００１２】Ｍｎ：脱硫及び脱酸作用がある。１％を越
えると使用中の靭性が劣化するため、１％以下に限定し
た。
えると使用中の靭性が劣化するため、１％以下に限定し
た。
【００１３】Ｎ：合金鋼の熱間加工性を劣化させるた
め、０.０４％以下とした。
め、０.０４％以下とした。
【００１４】Ｃａ＋Ｍｇ：合金鋼の熱間加工性を改善す
ると共に、Ｏ、Ｓを固定し、耐食性を向上させるが、
０.０００５％以下では効果がなく、０.００５％以上で
は介在物が増加して有害であるため、０.０００５〜０.
００５％に限定した。
ると共に、Ｏ、Ｓを固定し、耐食性を向上させるが、
０.０００５％以下では効果がなく、０.００５％以上で
は介在物が増加して有害であるため、０.０００５〜０.
００５％に限定した。
【００１５】Ｙ及び希土類元素：合金表面に生成した酸
化保護皮膜の母材に対する密着性を高める作用がある。
Ｙ及び希土類元素の作用には大きな差はないため、Ｙ及
び希土類元素の中から１種類以上を任意に選択してよ
い。しかし含有量が合計０.００５％以下では所望の効
果が得られず、０.０５％を越えると合金鋼の熱間加工
性が劣化するため、合計で０.００５％〜０.０５％に限
定した。
化保護皮膜の母材に対する密着性を高める作用がある。
Ｙ及び希土類元素の作用には大きな差はないため、Ｙ及
び希土類元素の中から１種類以上を任意に選択してよ
い。しかし含有量が合計０.００５％以下では所望の効
果が得られず、０.０５％を越えると合金鋼の熱間加工
性が劣化するため、合計で０.００５％〜０.０５％に限
定した。
【００１６】Ｂ：粒界の清浄性を良くし、溶融炭酸塩中
の耐粒界腐食性を高める。０.０２％を越えると熱間加
工性が劣化するため、０.０２％以下と限定した。
の耐粒界腐食性を高める。０.０２％を越えると熱間加
工性が劣化するため、０.０２％以下と限定した。
【００１７】Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ，Ｚｒ：Ｃを固定し、溶
融炭酸塩中の耐粒界腐食性を高める。また、合金鋼の表
面に生成する腐食スケールの導電性を向上させる。しか
し、その合計の添加量が１％を越えると、著しく硬化し
靭性が劣化するため、合計の添加量を１％以下に限定し
た。
融炭酸塩中の耐粒界腐食性を高める。また、合金鋼の表
面に生成する腐食スケールの導電性を向上させる。しか
し、その合計の添加量が１％を越えると、著しく硬化し
靭性が劣化するため、合計の添加量を１％以下に限定し
た。
【００１８】なお、Ｐ、Ｓ等の不純物は通常のステンレ
ス鋼と同程度に制限すればよく、一応の目安は０.０３
％以下である。
ス鋼と同程度に制限すればよく、一応の目安は０.０３
％以下である。
【００１９】
【実施例】耐溶融炭酸塩腐食性を調べるために、浸漬腐
食試験を、熱間加工性を調べるために高温高速引張試験
を行った。
食試験を、熱間加工性を調べるために高温高速引張試験
を行った。
【００２０】表１に示す本発明の範囲内の化学成分組成
を有する供試材と、表２に示す少なくともその成分の１
つが本発明の範囲外の化学成分を有する比較のための供
試材を次に述べる方法によって調製した。
を有する供試材と、表２に示す少なくともその成分の１
つが本発明の範囲外の化学成分を有する比較のための供
試材を次に述べる方法によって調製した。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】各合金鋼を５０kg真空溶解し、インゴット
に鋳造して、そこから、高温高速引張試験片を削り出し
た。次いで、得られたインゴットを熱間圧延して厚さ１
２mmの熱間圧延板とした後、１２００℃で溶体化熱処理
を施した。そこから、厚さ５mm、縦１５mm、横２５mmの
寸法の腐食試験片を削り出した。
に鋳造して、そこから、高温高速引張試験片を削り出し
た。次いで、得られたインゴットを熱間圧延して厚さ１
２mmの熱間圧延板とした後、１２００℃で溶体化熱処理
を施した。そこから、厚さ５mm、縦１５mm、横２５mmの
寸法の腐食試験片を削り出した。
【００２４】１）耐溶融炭酸塩腐食性 浸漬腐食試験 本発明供試材、及び比較用供試材による試験片を、試験
温度６５０℃、15％O2-30％CO2-55％N2のカソード環境
の雰囲気下と、80％H2-20％CO2のアノード環境の雰囲気
下において、62mol％Li2CO3と38mol％K2CO3との混合塩
４０ｇ中に浸漬させ、５０時間加熱した。その後、脱ス
ケールを行い、加熱前からの減少量を測定した。このよ
うにして測定された重量減少量によって耐溶融炭酸塩腐
食性を評価した。また、ミクロ組織観察により粒界腐食
深さを観察し、粒界腐食深さが粒径の３０％を越えてい
る場合を×、１０％未満を○、１０％〜３０％を△とし
た。
温度６５０℃、15％O2-30％CO2-55％N2のカソード環境
の雰囲気下と、80％H2-20％CO2のアノード環境の雰囲気
下において、62mol％Li2CO3と38mol％K2CO3との混合塩
４０ｇ中に浸漬させ、５０時間加熱した。その後、脱ス
ケールを行い、加熱前からの減少量を測定した。このよ
うにして測定された重量減少量によって耐溶融炭酸塩腐
食性を評価した。また、ミクロ組織観察により粒界腐食
深さを観察し、粒界腐食深さが粒径の３０％を越えてい
る場合を×、１０％未満を○、１０％〜３０％を△とし
た。
【００２５】２）高温高速引張り試験 本発明供試材、及び比較用供試材による試験片を、９０
０℃で５分間保持した後、歪速度10sec-1で高速引張り
を行った。材料の熱間加工性は、試験後の絞り値で評価
し、絞り値５０％以下の場合、加工性不良と判定した。
０℃で５分間保持した後、歪速度10sec-1で高速引張り
を行った。材料の熱間加工性は、試験後の絞り値で評価
し、絞り値５０％以下の場合、加工性不良と判定した。
【００２６】表３にこれらの試験の結果を示す。また、
図１のグラフに合金鋼のＡｌ含有量と腐食減量との関係
を示す。
図１のグラフに合金鋼のＡｌ含有量と腐食減量との関係
を示す。
【００２７】
【表３】
【００２８】本発明例No.1〜No.20と、比較例No.D 、G
、J 、M ,N,Oはいずれも腐食減量が０.１mg/cm2以下の
良好な耐溶融炭酸塩腐食性を示している。しかし、その
化学組成が本発明の範囲外であるNo.D 、G 、J はＡｌ
の、またNo.M はＣａの含有量が多いため熱間加工性に
乏しい。また、Ｃが高いNo.N,Oは粒界腐食性が劣る。
、J 、M ,N,Oはいずれも腐食減量が０.１mg/cm2以下の
良好な耐溶融炭酸塩腐食性を示している。しかし、その
化学組成が本発明の範囲外であるNo.D 、G 、J はＡｌ
の、またNo.M はＣａの含有量が多いため熱間加工性に
乏しい。また、Ｃが高いNo.N,Oは粒界腐食性が劣る。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように、この発明の高Ａｌ合
金鋼は、溶融炭酸塩型燃料電池のガスシール部での耐溶
融炭酸塩腐食性に優れている。また、この発明によれ
ば、材料に表面処理を施す必要がなくなるため、従来品
よりも安価な製品を提供することができる。
金鋼は、溶融炭酸塩型燃料電池のガスシール部での耐溶
融炭酸塩腐食性に優れている。また、この発明によれ
ば、材料に表面処理を施す必要がなくなるため、従来品
よりも安価な製品を提供することができる。
【図１】Ａｌの添加量と腐食減量の関係を示したグラフ
である。
である。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％にてＣ：０.１％以下、Ｓｉ：１
％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｎｉ：
２０〜３０％、Ａｌ：３〜５％、Ｎ：０.０４％以下、
Ｃａ＋Ｍｇ：０.０００５〜０.００５％、Ｂ：０.０２
％以下（０％を含む）、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ，Ｚｒの１種
類以上を合計で１％以下（０％を含む）含有することを
特徴とする耐溶融炭酸塩腐食性に優れた高Ａｌ合金鋼。 - 【請求項２】 請求項１に記載の成分に加えて、Ｙまた
は希土類金属の１種類以上を合計で０.００５〜０.０５
％含有することを特徴とする耐溶融炭酸塩腐食性に優れ
た高Ａｌ合金鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6174268A JPH0841596A (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 耐溶融炭酸塩腐食性に優れた高Ａｌ合金鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6174268A JPH0841596A (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 耐溶融炭酸塩腐食性に優れた高Ａｌ合金鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0841596A true JPH0841596A (ja) | 1996-02-13 |
Family
ID=15975685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6174268A Withdrawn JPH0841596A (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 耐溶融炭酸塩腐食性に優れた高Ａｌ合金鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0841596A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1012823C2 (nl) * | 1999-08-13 | 2001-02-19 | Stichting Energie | Corrosiebestendige separatorplaat. |
| EP1204778A1 (en) * | 1999-06-04 | 2002-05-15 | Ceramic Fuel Cells Limited | Air-side solid oxide fuel cell components |
| JP2009144245A (ja) * | 2007-12-12 | 2009-07-02 | Haynes Internatl Inc | 耐酸化性を有する溶接可能なニッケル−鉄−クロム−アルミニウム合金 |
| US9085062B2 (en) | 2007-09-14 | 2015-07-21 | Luxfer Group Limited | Stabilisation of stored gas |
| WO2016017692A1 (ja) * | 2014-07-29 | 2016-02-04 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 燃料電池用フェライト系ステンレス鋼材およびその製造方法 |
| JP2016030854A (ja) * | 2014-07-29 | 2016-03-07 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 燃料電池用フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
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| JP2016084545A (ja) * | 2016-01-25 | 2016-05-19 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 燃料電池用フェライト系ステンレス鋼 |
| JP2016211076A (ja) * | 2016-07-15 | 2016-12-15 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-07-26 JP JP6174268A patent/JPH0841596A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1204778A4 (en) * | 1999-06-04 | 2005-04-27 | Ceramic Fuel Cells Ltd | AIR-CONDITIONING COMPONENTS OF A SOLID OXYGEN FUEL CELL |
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| WO2001013450A2 (en) * | 1999-08-13 | 2001-02-22 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Corrosion resistant fuel cell separator plate |
| WO2001013450A3 (en) * | 1999-08-13 | 2001-08-23 | Robert Christiaan Makkus | Corrosion resistant fuel cell separator plate |
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| US10544490B2 (en) | 2014-07-29 | 2020-01-28 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation | Ferritic stainless steel for fuel cell and method for producing the same |
| JP2016084545A (ja) * | 2016-01-25 | 2016-05-19 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 燃料電池用フェライト系ステンレス鋼 |
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