KR20190096434A - 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

기재 스테인리스 강판의 표면에 있어서, 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계에 대한, 금속 이외의 형태로 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계의 비인, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 를, 12.0 이상 200 이하로 한다.

Description

연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판 및 그 제조 방법
본 발명은, 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 지구 환경 보전의 관점에서, 발전 효율이 우수하고, 이산화 탄소를 배출하지 않는 연료 전지의 개발이 진행되고 있다. 이 연료 전지는 수소와 산소로부터 전기 화학 반응에 의해 전기를 발생시키는 것으로, 그 기본 구조는 샌드위치와 같은 구조를 갖고 있고, 전해질막 (이온 교환막), 2 개의 전극 (연료극 및 공기극), O2 (공기) 와 H2 의 확산층 및 2 개의 세퍼레이터 (Bipolar plate) 로 구성되어 있다.
그리고, 사용되는 전해질막의 종류에 따라, 인산형 연료 전지, 용융 탄산염형 연료 전지, 고체 산화물형 연료 전지, 알칼리형 연료 전지 및 고체 고분자형 연료 전지 (PEFC ; proton-exchange membrane fuel cell 또는 polymer electrolyte fuel cell) 로 분류되고, 각각 개발이 진행되고 있다.
이들 연료 전지 중 특히 고체 고분자형 연료 전지는, 전기 자동차의 탑재용 전원, 가정용 또는 업무용의 정치형 발전기, 휴대용의 소형 발전기로서의 이용이 기대되고 있다.
고체 고분자형 연료 전지는, 고분자막을 통하여 수소와 산소로부터 전기를 취출하는 것이고, 막-전극 접합체를, 가스 확산층 (예를 들어 카본 페이퍼 등) 및 세퍼레이터에 의해 끼워 넣고, 이것을 단일의 구성 요소 (이른바 단셀) 로 한다. 그리고, 연료극측 세퍼레이터와 공기극측 세퍼레이터 사이에 기전력을 발생시킨다.
또한, 상기 막-전극 접합체는, MEA (Membrane-Electrode Assembly) 로 불리고 있고, 고분자막과 그 막의 표리면에 백금계 촉매를 담지한 카본 블랙 등의 전극 재료를 일체화한 것이고, 두께는 수 10 ㎛ ∼ 수 100 ㎛ 이다. 또, 가스 확산층은, 막-전극 접합체와 일체화되는 경우도 많다.
또, 고체 고분자형 연료 전지를 실용에 제공하는 경우에는, 상기와 같은 단셀을 직렬로 수십 ∼ 수백 개 연결하여 연료 전지 스택을 구성하고, 사용하는 것이 일반적이다.
여기에, 세퍼레이터에는,
(a) 단셀 사이를 가로막는 격벽
으로서의 역할에 더하여,
(b) 발생한 전자를 옮기는 도전체,
(c) 산소 (공기) 가 흐르는 공기 유로, 수소가 흐르는 수소 유로,
(d) 생성된 물이나 가스를 배출하는 배출로 (공기 유로, 수소 유로가 겸비)
로서의 기능이 요구되므로, 우수한 내구성이나 전기 전도성이 필요하게 된다.
여기서, 내구성은 내식성으로 결정된다. 그 이유는, 세퍼레이터가 부식되어 금속 이온이 용출되면 고분자막 (전해질막) 의 프로톤 전도성이 저하되고, 발전 특성이 저하되기 때문이다.
또, 전기 전도성 (도전성) 에 관해서는, 세퍼레이터와 가스 확산층의 접촉 저항이 최대한 낮은 것이 요구된다. 그 이유는, 세퍼레이터와 가스 확산층의 접촉 저항이 증대되면, 고체 고분자형 연료 전지의 발전 효율이 저하되기 때문이다. 요컨대, 세퍼레이터와 가스 확산층의 접촉 저항이 작을수록, 발전 특성이 우수하다고 할 수 있다.
현재까지, 세퍼레이터로서 그라파이트를 사용한 고체 고분자형 연료 전지가 실용화되어 있다. 이 그라파이트로 이루어지는 세퍼레이터는, 접촉 저항이 비교적 낮고, 더욱이 부식하지 않는다는 이점이 있다. 그러나, 그라파이트제의 세퍼레이터는, 충격에 의해 파손되기 쉽기 때문에, 소형화가 곤란할 뿐만 아니라, 공기 유로, 수소 유로를 형성하기 위한 가공 비용이 높다는 결점이 있다. 그라파이트로 이루어지는 세퍼레이터가 갖는 이들 결점은, 고체 고분자형 연료 전지의 보급을 방해하는 원인으로 되어 있다.
그래서, 세퍼레이터의 소재로서, 그라파이트 대신에 금속 소재를 적용하는 시도가 이루어지고 있다. 특히, 내구성 향상의 관점에서, 스테인리스강이나 티탄, 티탄 합금 등을 소재로 한 세퍼레이터의 실용화를 위해, 여러 가지 검토가 이루어지고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에는, 스테인리스강 또는 티탄 합금 등의 부동태 피막을 형성하기 쉬운 금속을 세퍼레이터로서 사용하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1 에 개시된 기술에서는, 부동태 피막의 형성에 수반하여, 접촉 저항의 상승을 초래하게 되어, 발전 효율의 저하를 초래한다. 이와 같이, 특허문헌 1 에 개시되는 금속 소재는, 그라파이트 소재와 비교하여 접촉 저항이 큰 등의 문제가 있다.
또, 특허문헌 2 에는, 오스테나이트계 스테인리스 강판 (SUS304) 등의 금속 세퍼레이터의 표면에 금 도금을 실시함으로써, 접촉 저항을 저감시키고, 고출력을 확보하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 금 도금은 비용이 증가한다는 문제가 있다.
일본 공개특허공보 평8-180883호 일본 공개특허공보 평10-228914호 일본 공표특허공보 2013-501340호 일본 공개특허공보 2013-28849호
이와 같은 문제에 대해, 특허문헌 3 에는, 금 (Au) 의 사용량을 저감시키기 위해, 스테인리스강 모재 표면에 Au 의 불연속의 코팅막을 형성하고, 또 내식성을 확보하는 관점에서, 코팅막이 형성되어 있지 않은 부분, 즉 스테인리스강 모재가 노출된 부분에, 소정의 조건에서 열처리를 실시하여 산화 피막을 형성하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 3 에 개시되는 기술에 의해 얻어지는 금속판에서는, 세퍼레이터 사용 환경에 있어서 부하되는 전위가 더욱 높아진 경우, 내식성이 불충분한 것이 판명되었다. 또, 열처리 시간이 10 분 ∼ 3 시간으로 길고, 제조성 및 제조 비용의 점에서도, 문제를 남기고 있다.
또한, 특허문헌 4 에는, 불산을 포함하는 용액에 스테인리스강을 침지함으로써 스테인리스강의 표면 상태를 개질하는, 구체적으로는, 스테인리스 강판의 표면에 F 를 존재시킴과 함께, 금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)/금속 형태 (Cr ＋ Fe) 를 3.0 이상으로 함으로써, 접촉 저항을 저감시키는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 불산 등의 불소 이온을 함유하는 처리액은 화학적으로 매우 활성이 높기 때문에, 처리 작업시에 있어서의 안전성의 문제가 발생한다. 또, 처리 작업 후에 배출되는 폐액의 처리에 있어서도, 역시 안전성의 문제가 발생한다.
본 발명은, 상기 현 상황을 감안하여 개발된 것으로, 저비용으로, 또한 안전하게, 연료 전지의 세퍼레이터 사용 환경에 있어서의 우수한 내식성과 낮은 접촉 저항을 얻을 수 있는, 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은, 상기 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 기재 스테인리스 강판이란, 도전성 코팅의 기재가 되는 스테인리스 강판이다. 연료 전지의 세퍼레이터는, 이 기재 스테인리스 강판 표면에 도전성 코팅을 형성한 상태에서 사용된다.
그런데, 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 예의 검토를 실시하였다.
여기서, 스테인리스강은, 그 표면에, 주로 Fe 나 Cr 의 산화물이나 수산화물로 이루어지는 부동태 피막 (이하, 표면 피막이라고도 한다) 을 갖고 있고, 이와 같은 표면 피막에 의해, 연료 전지의 세퍼레이터 환경에 있어서의 내식성이 확보된다.
그래서, 발명자들은, 세퍼레이터 사용 환경에 있어서, 부하되는 전위가 높아지는 경우에도, 충분한 내식성이 얻어지도록, 스테인리스 강판 표면의 표면 피막을 후막화하는 것을 시도하고, 그를 위한 여러 가지의 프로세스에 대해 검토하였다.
그 결과, 발명자들은, 안전성이나 제조성 등의 면에서, 스테인리스강에 산소 분위기 중에 있어서 열처리를 실시하여 표면 피막을 형성하는 것이 최적이라고 생각하기에 이르렀다.
그러나, 예를 들어 특허문헌 3 에서 실시되고 있는 열처리 온도에서 표면 피막의 형성 처리를 실시해도, 단시간 동안에 스테인리스 강판의 표면 피막을 충분히 후막화할 수는 없었다.
그래서, 발명자들은, 상기 검토 결과를 기초로, 열처리 조건에 대해 더욱 검토를 거듭한 결과, 열처리 온도를 고온화하는, 구체적으로는, 스테인리스 강판을, 산소를 1 체적％ 이상 포함하는 분위기 중에서, 350 ℃ 이상 750 ℃ 이하의 온도역에서 유지하는 열처리를 실시함으로써, 단시간에 스테인리스 강판의 표면 피막을 후막화할 수 있는 것을 알아냈다.
그리고, 발명자들은, 상기와 같은 열처리를 실시하여 여러 가지의 두께로 한 표면 피막을 갖는 스테인리스 강판을 제조하고, 이들 스테인리스 강판의 내식성 및 접촉 저항에 대해 더욱 조사·검토를 거듭하였다.
그 결과,
(1) 스테인리스 강판의 표면에 있어서 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계에 대한, 금속 이외의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 비인 [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 를 12.0 이상 200 이하의 범위로 제어하면, 원하는 내식성이 확보되는 것, 그리고
(2) 또, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 를 12.0 이상 200 이하의 범위로 제어한 후, 그 스테인리스강의 표면에 도전성 코팅을 실시하면, 도전성 코팅을 Au 로 한 경우는 물론, Au 의 도전성 코팅을 ㎚ 오더로 매우 얇게 하거나, Au 이외의 도전성 코팅, 예를 들어 소정의 금속층, 금속 탄화물층, 금속 질화물층, 탄소 재료층, 도전성 고분자층, 도전성 물질을 함유하는 유기 수지층의 도전성 코팅을 사용하는 경우에도, 양호한 접촉 저항이 얻어지는 것
을 알아내어, 본 발명을 개발하기에 이른 것이다.
여기서, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 를 12.0 이상 200 이하의 범위로 제어함으로써, 연료 전지의 세퍼레이터 사용 환경에서의 우수한 내식성과 낮은 접촉 저항을 양립하는 것이 가능해지는 이유에 대해, 발명자들은 다음과 같이 생각하고 있다.
즉, 연료 전지의 세퍼레이터는, 카본 페이퍼나 카본 크로스 등으로 이루어지는 가스 확산층에, 소정의 하중을 가한 상태에서 접촉한다. 스테인리스 강판의 표면 피막은 접촉 저항의 상승을 초래한다. 그러나, 열처리 조건을 조정하여, 표면 피막의 두께, 나아가서는 [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 를 적정하게 제어하고, 또한, 가스 확산층에 소정의 하중을 가한 경우, 카본 페이퍼나 카본 크로스 등으로 이루어지는 가스 확산층과 직접 접촉하는 도전성 코팅의 바로 아래의 표면 피막이 파괴된다. 이로써, 도전성 코팅과 스테인리스강의 지철 부분이 직접 접촉하는 접점이 형성되고, 낮은 접촉 저항을 확보할 수 있다. 한편, 카본 페이퍼나 카본 크로스 등으로 이루어지는 가스 확산층과 직접 접촉하고 있지 않은 부분의 도전성 코팅에는 하중이 가해지지 않기 때문에, 스테인리스 강판의 지철 상의 표면 피막은 파괴되지 않고, 세퍼레이터 사용 환경에 있어서의 우수한 내식성을 유지할 수 있다.
그 결과, 연료 전지의 세퍼레이터 사용 환경에서의 우수한 내식성과 낮은 접촉 저항을 양립하는 것이 가능해진다고 발명자들은 생각하고 있다.
본 발명은, 상기의 지견에 입각하는 것이다.
즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.
1. 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판으로서,
그 기재 스테인리스 강판의 표면에 있어서 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계에 대한, 금속 이외의 형태로 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계의 비인, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 가, 12.0 이상 200 이하를 만족하는, 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판.
여기서, [금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 및 [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)] 는, 기재 스테인리스 강판의 표면을 X 선 광전자 분광법에 의해 분석했을 때에 측정되는, 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계, 그리고, 금속 이외의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계이다.
2. 소재로 하는 스테인리스 강판을 준비하는 공정과,
상기 스테인리스 강판을, 산소를 1 체적％ 이상 포함하는 분위기 중에서, 350 ℃ 이상 750 ℃ 이하의 온도역에서 1 초 이상 10 분 이하 유지하는 열처리를 실시함으로써,
상기 스테인리스 강판의 표면에 있어서 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계에 대한, 금속 이외의 형태로 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계의 비인, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 를, 12.0 이상 200 이하로 하는 공정
을 구비하는, 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판의 제조 방법.
여기서, [금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 및 [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)] 는, 열처리 후의 스테인리스 강판의 표면을 X 선 광전자 분광법에 의해 분석했을 때에 측정되는, 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계, 그리고, 금속 이외의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계이다.
본 발명에 의하면, 저비용으로 또한 안전하게, 연료 전지의 세퍼레이터 사용 환경에 있어서의 우수한 내식성과 낮은 접촉 저항을 얻을 수 있는, 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판이 얻어진다. 이 기재 스테인리스 강판을 사용함으로써, 양호한 내식성과 도전성을 겸비한 연료 전지의 세퍼레이터를 제조하는 것이 가능해진다.
도 1 은 XPS 에 의한 Fe 의 2p 의 스펙트럼의 일례를 나타내는 것이다.
도 2 는 XPS 에 의한 Cr 의 2p 의 스펙트럼의 일례를 나타내는 것이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
(1) 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판
본 발명의 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판은, 그 기재 스테인리스 강판의 표면에 있어서 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계에 대한, 금속 이외의 형태로 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계의 비인, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 가, 12.0 이상 200 이하를 만족하는 것이다.
또한, [금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 및 [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)] 는, 기재 스테인리스 강판의 표면을 X 선 광전자 분광법에 의해 분석했을 때에 측정되는, 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계, 그리고, 금속 이외의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계이다.
[금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] : 12.0 이상 200 이하
상기 서술한 바와 같이, 기재 스테인리스 강판의 표면에 있어서, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 를 12.0 이상 200 이하의 범위로 제어함으로써, 연료 전지 세퍼레이터 사용 환경에서의 우수한 내식성과 낮은 접촉 저항을 양립하는 것이 가능해진다. 바람직하게는 30.0 이상, 보다 바람직하게는 50.0 이상이다. 또, 바람직하게는 150 이하, 보다 바람직하게는 100 이하이다.
여기서, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 가 12.0 미만인 경우에는, 기재 스테인리스 강판의 표면 피막의 두께가 충분하지 않고, 세퍼레이터 사용 환경에서의 보호성이 열화되므로, 원하는 내식성을 확보할 수 없다.
한편, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 가 200 을 초과하는 경우에는, 기재 스테인리스 강판의 표면 피막이 지나치게 두꺼워져, 원하는 접촉 저항을 확보할 수 없다.
또한, 금속 이외의 형태란, 산화물 및 수산화물의 형태를 나타낸다. 구체적으로는, Cr 의 경우, CrO2, Cr2O3, CrOOH, Cr(OH)3 및 CrO3 등을 들 수 있다. 또 Fe 의 경우, FeO, Fe3O4, Fe2O3 및 FeOOH 등을 들 수 있다.
여기서, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 는, 이하와 같이 하여 구한 것이다.
즉, 강판 표면을 X 선 광전자 분광법 (이하, XPS 라고도 한다) 에 의해 측정하고, 얻어진 Cr 및 Fe 의 피크를, 금속 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 피크와, 금속 이외의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 피크로 각각 분리하고, 거기로부터 산출되는 금속 이외의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계를, 금속 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계로 나눔으로써 구한 것이다.
구체적으로는, 강판으로부터 가로 세로 10 ㎜ 의 시료를 잘라내고, 이 시료에 대해, Al-Kα 단색 X 선원을 사용하여, 취출 각도 : 45 도의 조건에서 X 선 광전자 분광 장치 (시마즈/KRATOS 사 제조 AXIS-HS) 에 의한 측정을 실시하고, Cr 및 Fe 의 피크를, 금속 형태로서 존재하는 Fe 및 Cr 의 피크와, 금속 이외의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 피크로 분리하고, 거기로부터 산출되는 금속 이외의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계를, 금속 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계로 나눔으로써 구한 것이다. 또한, 피크 분리는, Shirley 법에 의해 스펙트럼의 백그라운드를 제거하고, Gauss-Lorentz 복합 함수 (Lorentz 함수의 비율 : 30 ％) 를 사용함으로써 실시하였다.
참고를 위해, 도 1 및 2 에 각각 XPS 에 의한 Fe 및 Cr 의 2p 의 스펙트럼의 일례를 나타낸다. 또한, 도 1 및 도 2 는 각각 후술하는 표 2 의 시료 No.9 및 시료 No.7 의 기재 스테인리스 강판의 표면을 측정한 것이다.
도 1 에서는, 저결합 에너지측의 피크가 금속 형태의 Fe 의 피크에, 고결합 에너지측의 피크가 금속 이외의 형태의 Fe 의 피크에 각각 대응하고 있다.
또, 도 2 에서는, 저결합 에너지측의 피크가 금속 형태의 Cr 의 피크에, 고결합 에너지측의 피크가 금속 이외의 형태의 Cr 의 피크에 각각 대응하고 있다.
또한, 불산을 포함하는 용액에 의한 처리를 실시하지 않는 경우에는, 스테인리스 강판의 표면을 XPS 에 의해 측정했다고 해도 F 는 검출되지 않는다. 따라서, 본 발명의 스테인리스 강판에서는, 그 표면을 XPS 에 의해 측정했다고 해도 F 의 피크는 관측되지 않는다.
또, 기재 스테인리스 강판의 성분 조성은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 질량％ 로, C : 0.100 ％ 이하, Si : 2.0 ％ 이하, Mn : 2.0 ％ 이하, P : 0.050 ％ 이하, S : 0.010 ％ 이하, Cr : 11.0 ∼ 40.0 ％, Al : 0.500 ％ 이하 및 N : 0.100 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성으로 하는 것이 바람직하다.
이하, 그 이유를 설명한다. 또한, 성분에 관한 「％」표시는 특별히 언급하지 않는 한 질량％ 를 의미한다.
C : 0.100 ％ 이하
C 는, 스테인리스강 중의 Cr 과 반응하고, 입계에 Cr 탄화물로서 석출되므로, 내식성의 저하를 가져온다. 따라서, 내식성의 관점에서는, C 는 적을수록 바람직하고, C 함유량은 0.100 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.030 ％ 이하이다. 더욱 바람직하게는 0.020 ％ 이하이다. 또한, 하한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.001 ％ 정도로 하는 것이 바람직하다.
Si : 2.0 ％ 이하
Si 는, 탈산을 위해서 유효한 원소이며, 스테인리스강의 용제 단계에서 첨가된다. 그러나, Si 를 과잉으로 함유시키면, 스테인리스강이 경질화되고, 연성이 저하되기 쉬워진다. 따라서, Si 함유량은 2.0 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.60 ％ 이하이다. 또한, 바람직한 하한은 0.01 ％ 이다.
Mn : 2.0 ％ 이하
Mn 은, 탈산을 위해서 유효한 원소이며, 스테인리스강의 용제 단계에서 첨가된다. 그러나, Mn 함유량이 2.0 ％ 를 초과하면, 내식성이 저하되기 쉬워진다. 따라서, Mn 함유량은 2.0 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.00 ％ 이하이다. 또한, 바람직한 하한은 0.01 ％ 이다.
P : 0.050 ％ 이하
P 는 연성의 저하를 가져오기 때문에, 그 함유량은 적은 것이 바람직하다. 단, P 함유량이 0.050 ％ 이하이면, 연성의 현저한 저하는 발생하지 않는다. 따라서, S 함유량은 0.050 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.040 ％ 이하이다. 하한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 과도한 탈 P 는 비용의 증가를 초래하므로, 0.010 ％ 정도로 하는 것이 바람직하다.
S : 0.010 ％ 이하
S 는, Mn 과 결합하고 MnS 를 형성함으로써 내식성을 저하시키는 원소이다. 단, S 함유량이 0.010 ％ 이하이면, 내식성의 현저한 저하는 발생하지 않는다. 따라서, S 함유량은 0.010 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 하한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 과도한 탈 S 는 비용의 증가를 초래하므로, 0.001 ％ 정도로 하는 것이 바람직하다.
Cr : 11.0 ∼ 40.0 ％
내식성을 확보하기 위해서, Cr 함유량은 11.0 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 즉, Cr 함유량이 11.0 ％ 미만에서는, 내식성의 면에서 연료 전지의 세퍼레이터로서 장시간의 사용에 견디는 것이 곤란하다. 바람직하게는 16.0 ％ 이상이다. 한편, Cr 함유량이 40.0 ％ 를 초과하면, σ 상의 석출에 의해 인성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, Cr 함유량은 40.0 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 32.0 ％ 이하이다.
Al : 0.500 ％ 이하
Al 은, 탈산에 사용되는 원소이다. 그러나, Al 함유량이 0.500 ％ 를 초과하면, 연성의 저하를 가져오는 경우가 있다. 따라서, Al 함유량은 0.500 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.150 ％ 이하이다. 또한, 바람직한 하한은 0.001 ％ 이다.
N : 0.100 ％ 이하
N 함유량이 0.100 ％ 를 초과하면, 성형성이 저하된다. 따라서, N 함유량은 0.100 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.030 ％ 이하이다. 더욱 바람직하게는 0.020 ％ 이하이다. 하한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 과도한 탈 N 은 비용의 증가를 초래하므로, 0.002 ％ 정도로 하는 것이 바람직하다.
이상, 기본 성분에 대해 설명했지만, 상기한 기본 성분에 더하여, 추가로 이하의 성분을 함유시켜도 된다.
Ni : 30.0 ％ 이하
Ni 는, 스테인리스강의 내식성을 개선하는 데에 유효한 원소이다. 또, Ni 는, 통상, 오스테나이트계 스테인리스강이나 페라이트-오스테나이트 2 상 스테인리스강에, 일정량 함유되어 있다. 그러나, Ni 함유량이 30.0 ％ 를 초과하면, 열간 가공성이 저하된다. 따라서, Ni 를 함유시키는 경우, Ni 함유량은 30.0 ％ 이하로 한다. 또한, 오스테나이트계 스테인리스강이나 페라이트-오스테나이트 2 상 스테인리스강에서의 Ni 함유량의 바람직한 하한은 2.0 ％ 이다.
또, 페라이트계 스테인리스강에 있어서 Ni 를 함유시키는 경우에는, Ni 함유량은 2.0 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.0 ％ 이하이다. 또한, 페라이트계 스테인리스강에서의 바람직한 하한은 0.01 ％ 이다.
Cu : 2.5 ％ 이하
Cu 는, 스테인리스강의 내식성을 개선하는 데에 유효한 원소이다. 그러나, Cu 함유량이 2.5 ％ 를 초과하면, 열간 가공성이 저하되고, 생산성의 저하를 초래한다. 따라서, Cu 를 함유시키는 경우, Cu 함유량은 2.5 ％ 이하로 한다. 또한, 바람직한 하한은 0.01 ％ 이다.
Mo : 4.0 ％ 이하
Mo 는, 스테인리스강의 간극 부식 등의 국부 부식을 억제하는 데에 유효한 원소이다. 그러나, Mo 함유량이 4.0 ％ 를 초과하면, 스테인리스강의 취화를 초래한다. 따라서, Mo 를 함유시키는 경우, Mo 함유량은 4.0 ％ 이하로 한다. 또한, 바람직한 하한은 0.01 ％ 이다.
Nb, Ti, V 및 Zr 에서 선택한 1 종 이상의 원소 : 합계로 1.0 ％ 이하
Nb, Ti, V 및 Zr 은, 내입계 부식성 향상에 기여하므로, 이들 원소를 단독으로 또는 복합하여 함유시킬 수 있다. 그러나, 이들 원소의 합계 함유량이 1.0 ％ 를 초과하는 경우, 연성이 저하되기 쉬워진다. 따라서, Nb, Ti, V 및/또는 Zr 을 함유시키는 경우, 이들의 합계 함유량은 1.0 ％ 이하로 한다. 또한, 바람직한 하한은 0.01 ％ 이다.
또한, 상기 이외의 성분은 Fe 및 불가피적 불순물이다.
또, 연료 전지 스택시의 탑재 스페이스나 중량을 감안하면, 기재 스테인리스 강판의 판두께는, 0.03 ∼ 0.30 ㎜ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 판두께가 0.03 ㎜ 미만이면, 금속판 소재의 생산 효율이 저하된다. 한편, 0.30 ㎜ 를 초과하면 스택시의 탑재 스페이스나 중량이 증가한다. 보다 바람직하게는 0.03 ∼ 0.10 ㎜ 의 범위이다.
(2) 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판의 제조 방법
본 발명의 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판의 제조 방법은,
상기 스테인리스 강판을, 산소를 1 체적％ 이상 포함하는 분위기 중에서, 350 ℃ 이상 750 ℃ 이하의 온도역에서 1 초 이상 10 분 이하 유지하는 열처리를 실시함으로써,
상기 스테인리스 강판의 표면에 있어서 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계에 대한, 금속 이외의 형태로 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계의 비인, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 를, 12.0 이상 200 이하로 하는 공정을 구비하는 것이다.
·준비 공정
준비 공정은, 소재로 하는 스테인리스 강판을 준비하는 공정이다. 소재로 하는 스테인리스 강판은, 특별히 한정되지 않고, 상기 바람직한 성분 조성을 갖는 스테인리스 강판 등을 들 수 있다.
예를 들어, 상기 조성을 갖는 강 슬래브를, 열간 압연하여 열연판으로 하고, 그 열연판에 필요에 따라 열연판 어닐링을 실시하고, 그 후, 그 열연판에 냉간 압연을 실시하여 원하는 판두께의 냉연판으로 하고, 추가로 필요에 따라 그 냉연판에 냉연판 어닐링을 실시함으로써, 상기 성분 조성을 갖는 스테인리스 강판을 준비할 수 있다.
또한, 열간 압연이나 냉간 압연, 열연판 어닐링, 냉연판 어닐링 등의 조건은 특별히 한정되지 않고, 통상적인 방법에 따르면 된다. 또, 냉연판 어닐링 후에 산세하고, 스킨 패스를 실시해도 된다. 또, 냉연판 어닐링을, 광휘 어닐링으로 한 스테인리스 강판을 사용할 수도 있다.
또, 상기와 같이 하여 얻은 스테인리스 강판에, 추가로 쇼트 블라스트 등에 의해 표면을 조면화하는 처리를 실시하거나, 기계 연마 등에 의해 표면을 평활하게 하는 처리를 실시해도 된다. 또한, 상기 냉연판 어닐링 후에 얻어진 스테인리스 강판에, 전해 처리나 산 처리 등을 실시해도 된다.
·열처리 공정
열처리 공정은, 상기 준비 공정에서 준비한 소재 스테인리스 강판에 소정의 조건에서 열처리를 실시하여, 스테인리스 강판의 표면에 있어서 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계에 대한, 금속 이외의 형태로 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계의 비인, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 를, 12.0 이상 200 이하로 하는 공정이다.
이하, 당해 열처리 공정에 있어서의 각 조건의 한정 이유를 설명한다.
열처리 분위기 : 산소를 1 체적％ 이상 포함하는 분위기
열처리에 있어서의 분위기는, 산소를 1 체적％ 이상 포함하는 분위기로 한다. 여기서, 산소 농도가 1 체적％ 미만에서는, 스테인리스강 표면에 원하는 표면 피막을 형성할 수 없다.
또한, 산소 이외의 분위기 가스로는, 이산화 탄소, 수증기 등, 분자 구성상 산소를 갖는 분위기 가스를 들 수 있다. 또, 비용이나 제조성을 고려하면, 대기 분위기로 하는 것이 바람직하다. 한편, 질소나 아르곤 등의 불활성 가스만의 분위기에서는, 원하는 특성은 얻어지지 않는다.
열처리 온도 : 350 ℃ 이상 750 ℃ 이하
열처리 온도가 350 ℃ 미만에서는, 스테인리스강 표면에 형성되는 표면 피막의 두께가 충분하지 않고, 원하는 내식성을 얻을 수 없다. 한편, 열처리 온도가 750 ℃ 를 초과하면, 스테인리스 강판의 표면에 형성되는 표면 피막이 지나치게 두꺼워져, 원하는 접촉 저항을 확보할 수 없다.
따라서, 열처리 온도는 350 ℃ 이상 750 ℃ 이하로 한다. 특히, 소재 (피처리재) 로 하는 스테인리스 강판의 Cr 함유량이 25 질량％ 미만인 경우에는, 열처리 온도는 400 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 소재로 하는 스테인리스 강판의 Cr 함유량이 25 질량％ 이상인 경우에는, 열처리 온도는 450 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
열처리 시간 : 1 초 이상 10 분 이하
열처리 시간이 1 초 미만에서는, 스테인리스강 표면에 형성되는 표면 피막의 두께가 충분하지 않고, 원하는 내식성을 얻을 수 없다. 한편, 열처리 시간이 10 분을 초과하면, 스테인리스 강판의 표면에 형성되는 표면 피막이 지나치게 두꺼워져, 원하는 접촉 저항을 확보할 수 없다.
따라서, 열처리 시간은 1 초 이상 10 분 이하로 한다. 바람직하게는 5 분 이하이다. 보다 바람직하게는 1 분 이하이다.
상기 이외의 열처리 조건에 대해서는, 특별히 한정되지 않고, 통상적인 방법에 따르면 된다.
또, 상기 열처리 공정은, 세퍼레이터 제조 공정에 있어서 강판을 원하는 형상으로 프레스 성형한 후에 실시해도 된다. 또한, 도전성 코팅이 변질되어 원하는 특성을 저해하지 않는 것이면, 상기 열처리는, 도전성 코팅을 피복한 후에 실시해도 된다.
또한, 불산에 의한 처리 등에서는, 고농도의 불소 이온을 함유하는 처리 용액을 사용하는 등의 처리가 필요하게 되므로, 안전성 등의 면에서, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 를 12.0 이상 200 이하의 범위로 제어하는 것은 매우 곤란하다.
(3) 도전성 코팅
본 발명의 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판은, 도전성 코팅의 기재가 되는 스테인리스 강판이고, 연료 전지의 세퍼레이터로서 실제로 사용하는 경우에는, 이 기재 스테인리스 강판의 표면에 도전성 코팅을 형성한다.
여기서, 이와 같은 도전성 코팅으로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 고체 고분자형 연료 전지용의 세퍼레이터의 사용 환경 (pH : 3 (황산 환경), 사용 온도 : 80 ℃) 에 있어서 도전성이 우수한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금속층, 금속 탄화물층, 금속 질화물층, 탄소 재료층, 도전성 고분자층, 도전성 물질을 함유하는 유기 수지층, 또는 이들의 혼합물층으로 하는 것이 바람직하다.
여기서, 금속층으로는, Au, Ag, Cu, Pt, Pd, W, Sn, Ti, Al, Zr, Nb, Ta, Ru, Ir 및 Ni 등의 금속층을 들 수 있고, 그 중에서도 Au 가 바람직하다.
또한, 금속 질화물층 및 금속 탄화물층으로는, TiN, CrN, TiCN, TiAlN, AlCrN, TiC, WC, SiC, B4C, 질화 몰리브덴, CrC, TaC 및 ZrN 등의 금속 질화물층이나 금속 탄화물층을 들 수 있다. 그 중에서도, TiN 이나 CrN 등의 금속 질화물층이 바람직하다.
또, 탄소 재료층으로는, 그라파이트, 다이아몬드, 아모르퍼스 카본, 다이아몬드라이크 카본, 카본블랙, 풀러렌 및 카본 나노 튜브 등의 탄소 재료층을 들 수 있다.
또한, 도전성 고분자층으로는, 폴리아닐린 및 폴리피롤 등의 도전성 고분자층을 들 수 있다.
또한, 도전성 물질을 함유하는 유기 수지층은, 상기한 금속층, 합금층, 금속 질화물층, 금속 탄화물층, 탄소 재료층 및 도전성 고분자층을 구성하는 금속이나 합금, 금속 질화물, 금속 탄화물, 탄소 재료 및 도전성 고분자에서 선택한 도전성 물질을 적어도 1 종 함유하고, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리페닐렌술파이드 수지, 폴리아미드 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 카르보디이미드 수지 및 페놀에폭시 수지 등에서 선택한 유기 수지를 적어도 1 종 함유하는 것이다. 이와 같은 도전성 물질을 함유하는 유기 수지층으로는, 예를 들어 카본블랙이 분산된 에폭시 수지 등이 바람직하다.
또한, 상기 도전성 물질로는, 금속 및 탄소 재료 (특히 그라파이트, 카본블랙) 가 바람직하다. 또, 도전성 물질의 함유량은 특별히 한정되지 않고, 고체 고분자형 연료 전지용의 세퍼레이터에 있어서의 소정의 도전성이 얻어지면 된다.
또한, 기재 스테인리스 강판의 표면에 상기 도전성 코팅을 형성하려면, 피복되는 도전성 코팅의 종류에 따라, 도금법이나 물리적 기상 성장법 (PVD 법), 화학적 기상 성장법 (CVD 법), 전착, 용사, 용융 처리, 도장 등의 방법을 사용하면 된다.
예를 들어, 금속층의 도전성 코팅을 형성하는 경우에는, 도금법을 이용하는 것이 바람직하고, 이 경우에는, 종래 공지된 도금 방법에 의해, 소정의 조성으로 조정한 도금욕 중에 기재 스테인리스 강판을 침지시키고, 전기 도금이나 무전해 도금, 용융 도금을 실시하면 된다. 또, PVD 법도 바람직하다. 또, 이들 금속층의 도전성 코팅을 형성하는 경우, 도전성 코팅의 막두께는, 0.001 ∼ 1 ㎛ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 그렇다는 것은, 도전성 코팅의 막두께가 0.001 ㎛ 미만이 되면, 원하는 접촉 저항을 얻는 것이 어려워지는 한편, 1 ㎛ 를 초과하면, 처리 비용이 증가함과 함께 제조성이 저하되기 때문이다. 보다 바람직하게는 0.01 ∼ 0.5 ㎛ 의 범위이다.
금속 질화물층, 금속 탄화물층 및 탄소 재료층을 형성하는 경우에는, 물리적 기상 성장법 (PVD 법) 이나 화학적 기상 성장법 (CVD 법) 을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 이들 도전성 코팅을 형성하는 경우, 도전성 코팅의 막두께는, 상기와 동일한 이유에서 0.001 ∼ 1 ㎛ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한, 도전성 고분자층을 형성하는 경우에는, 전해 중합법을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 도전성 코팅의 막두께는, 상기와 동일한 이유에서 0.1 ∼ 5 ㎛ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.
도전성 물질을 함유하는 유기 수지층을 형성하는 경우에는, 도장 (소정의 처리액을 도포 후에 소성하는 방법) 을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 이 경우, 도전성 코팅의 막두께는, 상기와 동일한 이유에서 1 ∼ 50 ㎛ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1 ∼ 10 ㎛ 의 범위이다.
실시예
실시예 1
표 1 에 기재된 성분 (잔부는 Fe 및 불가피적 불순물) 을 갖는 판두께 0.10 ㎜ 의 스테인리스 강판 (냉연 어닐링판) 을 준비하고, 이 스테인리스 강판에, 표 2 에 나타내는 조건에서 열처리를 실시하고, 여러 가지의 기재 스테인리스 강판을 얻었다. 단, 표 2 의 시료 No.7 및 8 에 대해서는, 비교를 위해, 열처리를 실시하지 않았다 (또한, 표 2 중의 분위기의 란의 「％」는 모두 체적％ 이다.).
이어서, 전술한 방법에 따라, X 선 광전자 분광법 (이하, XPS 라고도 한다) 에 의해 이들 기재 스테인리스 강판의 표면을 분석하고, 스테인리스 강판의 표면에 있어서 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계에 대한, 금속 이외의 형태로 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계의 비인, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 를 산출하였다. 결과를 표 2 에 병기한다. 또한, 어느 스테인리스 강판에서도, F 의 피크는 관측되지 않았다.
이어서, 기재 스테인리스 강판의 표면에, 표 1 에 나타내는 막두께가 되도록 도전성 코팅을 형성하고, 연료 전지의 세퍼레이터용 강판을 얻었다.
이 때, Au 의 도전성 코팅은, 증착법에 의해 형성하였다. 또, 금속 질화물층 (TiN) 에 대해서는 물리적 기상 성장법 (PVD 법) 에 의해, 탄소 재료층 (다이아몬드라이크 카본) 에 대해서는 화학적 기상 성장법 (CVD 법) 에 의해, 도전성 고분자층 (폴리아닐린) 에 대해서는 전해 중합법에 의해, 도전성 물질을 함유하는 유기 수지층 (카본블랙 분산 에폭시 수지 및 그라파이트 분산 페놀 수지) 에 대해서는 소정의 처리액을 도포 후에 소성함으로써, 각각 도전성 코팅을 형성하였다. 또한, 카본블랙 분산 에폭시 수지는, 평균 입경 : 50 ㎚ 의 카본블랙 입자를 20 질량％ 의 비율로 에폭시 수지 중에 분산시켰다.
또, 상기 서술한 바와 같이, 고체 고분자형 연료 전지의 세퍼레이터는, 온도 : 80 ℃, pH : 3 정도의 엄격한 환경에서 사용되므로, 우수한 내식성이 요구된다. 동시에, 낮은 접촉 저항도 요구된다.
그래서, 이들 요구 특성을 감안하여, 상기와 같이 하여 얻어진 연료 전지의 세퍼레이터용 강판으로부터 각각 소정의 시료를 채취하고, 이하의 평가를 실시하였다.
(1) 내식성 (세퍼레이터 사용 환경에서의 안정성) 의 평가
시료를 온도 : 80 ℃, pH : 3 의 황산 수용액 중에 침지하고, 참조 전극에 Ag/AgCl (포화 KCl) 을 사용하고, 고전위에서의 세퍼레이터 사용을 모의하여, 0.9 V (vs.SHE) 의 전위로 5 시간 유지하고, 5 시간 경과시의 통전 전기량의 값을 측정하였다. 이 5 시간 경과시의 통전 전기량의 값에 의해, 이하의 기준으로, 세퍼레이터 사용 환경에 있어서의 5 시간 경과시의 내식성을 평가하였다. 결과를 표 2 에 병기한다.
◎ (합격, 특히 우수하다) : 2.0 mC/㎠ 미만
○ (합격) : 2.0 mC/㎠ 이상, 6.0 mC/㎠ 이하
× (불합격) : 6.0 mC/㎠ 초과
(2) 접촉 저항의 평가
접촉 저항은, 소정의 시료를 카본 페이퍼 (도레 (주) TGP-H-120) 로 끼우고, 추가로 그 양측에서 구리판에 금 도금을 실시한 전극을 접촉시키고, 단위 면적당 0.98 ㎫ (= 10 ㎏/㎠) 의 압력을 가하여 전류를 흘리고, 전극간의 전압차를 측정하고, 전기 저항을 산출하였다. 이 전기 저항의 측정값에 접촉면의 면적을 곱한 값을 접촉 저항값으로 하고, 이하의 기준으로 접촉 저항을 평가하였다. 결과를 표 2 에 병기한다.
○ (합격) : 20 mΩ·㎠ 이하
× (불합격) : 20 mΩ·㎠ 초과
Figure pct00001
Figure pct00002
표 2 로부터, 다음의 사항이 분명하다.
(a) 발명예에서는 모두, 원하는 접촉 저항 및 내식성이 얻어지고 있다.
(b) 한편, 비교예인 시료 No.7 및 No.8 에서는, 열처리를 실시하고 있지 않고, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 가 12.0 미만이 되므로, 원하는 내식성이 얻어지고 있지 않다.
(c) 또, 비교예인 시료 No.9 및 No.10 에서는, 열처리 온도가 낮고, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 가 12.0 미만이 되므로, 원하는 내식성이 얻어지고 있지 않다.
(d) 또한, 비교예인 No.21 에서는, 열처리 분위기가 Ar 분위기이고, 당해 분위기에 포함되는 산소가 1 체적％ 미만이므로, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 가 12.0 미만이 되어, 원하는 내식성이 얻어지고 있지 않다.

Claims (2)

  1. 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판으로서,
    그 기재 스테인리스 강판의 표면에 있어서 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계에 대한, 금속 이외의 형태로 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계의 비인, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 가, 12.0 이상 200 이하를 만족하는, 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판.
    여기서, [금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 및 [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)] 는, 기재 스테인리스 강판의 표면을 X 선 광전자 분광법에 의해 분석했을 때에 측정되는, 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계, 그리고, 금속 이외의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계이다.
  2. 소재로 하는 스테인리스 강판을 준비하는 공정과,
    상기 스테인리스 강판을, 산소를 1 체적％ 이상 포함하는 분위기 중에서, 350 ℃ 이상 750 ℃ 이하의 온도역에서 1 초 이상 10 분 이하 유지하는 열처리를 실시함으로써,
    상기 스테인리스 강판의 표면에 있어서 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계에 대한, 금속 이외의 형태로 존재하는 Cr 및 Fe 의 합계의 비인, [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)]/[금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 를, 12.0 이상 200 이하로 하는 공정
    을 구비하는, 연료 전지의 세퍼레이터용 강판의 기재 스테인리스 강판의 제조 방법.
    여기서, [금속 형태 (Cr ＋ Fe)] 및 [금속 형태 이외 (Cr ＋ Fe)] 는, 열처리 후의 스테인리스 강판의 표면을 X 선 광전자 분광법에 의해 분석했을 때에 측정되는, 금속의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계, 그리고, 금속 이외의 형태로서 존재하는 Cr 및 Fe 의 원자 농도의 합계이다.
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