WO2017212656A1 - 燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents

燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2017212656A1
WO2017212656A1 PCT/JP2016/068020 JP2016068020W WO2017212656A1 WO 2017212656 A1 WO2017212656 A1 WO 2017212656A1 JP 2016068020 W JP2016068020 W JP 2016068020W WO 2017212656 A1 WO2017212656 A1 WO 2017212656A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
less
stainless steel
fuel cell
steel plate
steel sheet
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/068020
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
孝宜 矢野
石川　伸
Original Assignee
Ｊｆｅスチール株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｊｆｅスチール株式会社 filed Critical Ｊｆｅスチール株式会社
Priority to PCT/JP2016/068020 priority Critical patent/WO2017212656A1/ja
Priority to KR1020187037998A priority patent/KR102177522B1/ko
Priority to US16/307,238 priority patent/US10763517B2/en
Priority to PCT/JP2017/019088 priority patent/WO2017212905A1/ja
Priority to ES17810086T priority patent/ES2807196T3/es
Priority to CA3026609A priority patent/CA3026609A1/en
Priority to CN201780035837.1A priority patent/CN109312422B/zh
Priority to EP17810086.3A priority patent/EP3470539B1/en
Priority to JP2017549552A priority patent/JP6323624B1/ja
Priority to TW106118688A priority patent/TWI637552B/zh
Publication of WO2017212656A1 publication Critical patent/WO2017212656A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a stainless steel plate for a fuel cell separator excellent in contact electric resistance (hereinafter also referred to as contact resistance) and corrosion resistance, and a method for producing the same.
  • This fuel cell generates electricity from hydrogen and oxygen by an electrochemical reaction, and its basic structure has a sandwich-like structure, an electrolyte membrane (ion exchange membrane), two electrodes (fuel electrode and air). Electrode), a diffusion layer of oxygen (air) and hydrogen, and two separators.
  • a phosphoric acid fuel cell a molten carbonate fuel cell, a solid oxide fuel cell, an alkaline fuel cell, and a polymer electrolyte fuel cell (PEFC; proton-exchange) It is classified into “membrane fuel cell” or “polymer electrolyte fuel cell”, and development is proceeding respectively.
  • PEFC polymer electrolyte fuel cell
  • the polymer electrolyte fuel cell is compared with other fuel cells.
  • the power generation temperature is about 80 ° C., and power generation is possible at a significantly lower temperature.
  • the fuel cell body can be reduced in weight and size.
  • C It can be started up in a short time and has advantages such as high fuel efficiency and high power density. For this reason, the polymer electrolyte fuel cell is expected to be used as a power source for mounting an electric vehicle, a stationary generator for home use or business use, and a small portable generator.
  • a polymer electrolyte fuel cell is one that extracts electricity from hydrogen and oxygen through a polymer membrane.
  • the membrane-electrode assembly 1 is connected to gas diffusion layers 2 and 3 (for example, carbon paper). Etc.) and separators 4 and 5 to form a single component (so-called single cell). Then, an electromotive force is generated between the separator 4 and the separator 5.
  • the membrane-electrode assembly 1 is called MEA (Membrane-Electrode Assembly), and integrates a polymer membrane and an electrode material such as carbon black carrying platinum-based catalysts on the front and back surfaces of the membrane. The thickness is several tens of ⁇ m to several hundreds of ⁇ m. Further, the gas diffusion layers 2 and 3 are often integrated with the membrane-electrode assembly 1.
  • the separators 4 and 5 include (A) In addition to serving as a partition wall that separates single cells, (B) a conductor carrying the generated electrons; (C) an air flow path 6 through which oxygen (air) and hydrogen flow, a hydrogen flow path 7, (D) Discharge path for discharging generated water and gas (air flow path 6 and hydrogen flow path 7 are combined) Therefore, excellent durability and electrical conductivity are required.
  • the separator is required to have corrosion resistance that can withstand long-time power generation. The reason is that when metal ions are eluted by corrosion, proton conductivity of the polymer membrane (electrolyte membrane) decreases.
  • the contact resistance between the separator and the gas diffusion layer is as low as possible. The reason is that when the contact resistance between the separator and the gas diffusion layer increases, the power generation efficiency of the polymer electrolyte fuel cell decreases. That is, it can be said that the smaller the contact resistance between the separator and the gas diffusion layer, the better the power generation characteristics.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which a metal that easily forms a passive film such as stainless steel or titanium alloy is used as a separator.
  • the technique disclosed in Patent Document 1 causes an increase in contact resistance with the formation of a passive film, resulting in a decrease in power generation efficiency.
  • the metal material disclosed in Patent Document 1 has a problem that the contact resistance is larger than that of the graphite material.
  • Patent Document 2 discloses a technique for reducing contact resistance and ensuring high output by applying gold plating to the surface of a metal separator such as an austenitic stainless steel plate (SUS304).
  • a metal separator such as an austenitic stainless steel plate (SUS304).
  • gold plating has a problem that costs increase.
  • Patent Documents 3 and 4 disclose techniques for reducing contact resistance by exposing metal borides to the surface of stainless steel.
  • these techniques since it is necessary to contain a large amount of B, C, etc. as a steel component, the problem that workability falls arises.
  • the precipitate exposed on the surface of the steel is large, there arises a problem that cracks, rough skin, etc. starting from the coarse precipitate tend to occur when the separator is formed. Furthermore, it cannot be said that the contact resistance is reduced sufficiently.
  • the present invention has been developed in view of the above-described present situation, and an object of the present invention is to provide a stainless steel plate for a fuel cell separator having excellent contact resistance and corrosion resistance, and sufficient workability at low cost. Moreover, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the stainless steel plate for separators of said fuel cell.
  • the inventors have intensively studied to improve the contact resistance while ensuring various characteristics in the stainless steel plate for a fuel cell separator, particularly corrosion resistance and workability.
  • stainless steel has a passive film on its surface, and this passive film increases the contact resistance when used as a separator for a fuel cell. Therefore, first, the inventors formed various precipitates on the surface layer of the steel, and exposed such precipitates on the surface of the steel, so that the stainless steel plate constituting the separator and a fuel cell such as a gas diffusion layer An attempt was made to reduce the contact resistance by bringing the member constituting the structure into contact with each other without using a passive film.
  • the etching amount is within a predetermined range depending on the amount of electricity supplied.
  • the inventors consider the reason why the contact resistance can be further reduced by finely and densely dispersing Cr and Ti precipitates on the steel sheet surface as described above. ing. That is, by dispersing Cr and Ti precipitates finely and densely on the surface of the steel sheet, it is possible to ensure a uniform and large amount of energization paths without a passive film over the entire surface of the stainless steel sheet constituting the separator. As a result, the inventors consider that the contact resistance is greatly reduced.
  • the present invention has been completed after further studies based on the above findings.
  • the gist configuration of the present invention is as follows. 1. % By mass C: 0.003-0.030%, Si: 0.01 to 1.00%, Mn: 0.01 to 1.00%, P: 0.050% or less, S: 0.030% or less, Cr: 16.0-32.0%, Ni: 0.01 to 1.00%, Ti: 0.05 to 0.45%, Al: 0.001 to 0.150% and N: 0.030% or less, with the balance being composed of Fe and inevitable impurities, It has fine precipitates containing Cr and Ti on the steel sheet surface, the average value of equivalent circle diameters of the fine precipitates is 20 nm or more and 500 nm or less, and three or more fine precipitates per 1 ⁇ m 2 on the steel sheet surface An existing stainless steel plate for fuel cell separators.
  • the component composition is further mass%, Mo: 0.01-2.50% Cu: 0.01 to 0.80%, Co: 0.01 to 0.50% and W: 0.01 to 3.00% 2.
  • the component composition is further mass%, Nb: 0.01 to 0.60%, Zr: 0.01 to 0.30%, V: 0.01 to 0.30%, Ca: 0.0003 to 0.0030%, Mg: 0.0005 to 0.0050%, B: 0.0003 to 0.0050%, REM (rare earth metal): 0.001 to 0.100%, Sn: 0.001 to 0.500% and Sb: 0.001 to 0.500%
  • Nb 0.01 to 0.60%
  • Zr 0.01 to 0.30%
  • V 0.01 to 0.30%
  • Ca 0.0003 to 0.0030%
  • Mg 0.0005 to 0.0050%
  • B 0.0003 to 0.0050%
  • REM rare earth metal
  • a stainless steel plate having the component composition according to any one of 1 to 3 as a material Preparing a stainless steel plate having the component composition according to any one of 1 to 3 as a material; Annealing the stainless steel plate to form an annealed plate; And anodizing the annealed plate, In the annealing, a dew point: ⁇ 40 ° C. or less, a nitrogen concentration: 1 vol% or more atmosphere, and in the anodic electrolysis treatment, the amount of energized electricity is 5 to 60 C / dm 2, and the production of a stainless steel plate for a fuel cell separator Method.
  • the stainless steel plate for separators of the fuel cell which has the outstanding contact resistance can be obtained at low cost, ensuring corrosion resistance and workability.
  • a thick oxide film can be formed on the surface of the stainless steel. Therefore, good contact resistance characteristics can be maintained because electrical conduction is ensured through fine precipitates exposed from the surface.
  • Sample No. of Example 2 is an example of a secondary electron image obtained by observing the steel plate surface after anodic electrolysis with a scanning electron microscope.
  • Sample No. of Example 2 is an EDX spectrum of fine precipitates formed on the surface of the steel sheet after anodic electrolysis in 2.
  • the stainless steel plate for a separator of the fuel cell of the present invention will be specifically described.
  • the unit of element content in the component composition is “mass%”, but hereinafter, it is simply indicated by “%” unless otherwise specified.
  • C 0.003 to 0.030%
  • the strength is improved, whereas when it is decreased, workability and corrosion resistance are improved.
  • C needs to contain 0.003% or more in order to obtain sufficient strength.
  • the C content is in the range of 0.003 to 0.030%.
  • Si 0.01 to 1.00%
  • Si is an element useful as a deoxidizer. The effect is obtained when the Si content is 0.01% or more. However, when the Si content exceeds 1.00%, the workability deteriorates significantly, and it becomes difficult to process the separator. Therefore, the Si content is in the range of 0.01 to 1.00%. Preferably they are 0.10% or more and 0.50% or less. More preferably, it is 0.20% or less.
  • Mn 0.01 to 1.00% Mn has a deoxidizing action, and the effect is obtained when the Mn content is 0.01% or more. However, when the Mn content exceeds 1.00%, workability and corrosion resistance are lowered. Therefore, the Mn content is in the range of 0.01 to 1.00%. Preferably they are 0.10% or more and 0.25% or less.
  • P 0.050% or less
  • P is an element that lowers corrosion resistance. Moreover, hot workability is reduced by segregating at the grain boundaries. Therefore, the P content is desirably as low as possible, and is set to 0.050% or less. Preferably it is 0.040% or less. More preferably, it is 0.030% or less.
  • the lower limit of the P content is not particularly limited, but excessive P removal causes an increase in cost, so it is preferably 0.005% or more.
  • S 0.030% or less S promotes precipitation of MnS and lowers corrosion resistance. Therefore, the lower S content is desirable, and it is 0.030% or less. Preferably it is 0.010% or less. More preferably, it is 0.004% or less.
  • Cr 16.0-32.0%
  • Cr is an important element for ensuring the corrosion resistance of stainless steel.
  • Cr forms nitrides, carbides, carbonitrides or oxides, or a mixture thereof at the time of annealing, so that it exists on the surface as precipitates together with Ti, improving conductivity and reducing contact resistance. It is an important element to reduce.
  • the Cr content is less than 16.0%, the corrosion resistance required as a fuel cell separator cannot be obtained.
  • a fine precipitate containing a sufficient amount of Cr and Ti is formed on the steel sheet surface. As a result, necessary conductivity as a fuel cell separator can be obtained.
  • the Cr content is in the range of 16.0 to 32.0%. Preferably they are 18.0% or more and 26.0% or less. More preferably, it is 20.0% or more and 24.0% or less.
  • Ni 0.01 to 1.00%
  • Ni is an element that contributes effectively to improving toughness and corrosion resistance of the gaps. The effect is obtained when the Ni content is 0.01% or more. However, when the Ni content exceeds 1.00%, the stress corrosion cracking sensitivity becomes high. Furthermore, since Ni is an expensive element, it causes an increase in cost. Therefore, the Ni content is in the range of 0.01 to 1.00%. Preferably they are 0.10% or more and 0.50% or less.
  • Ti forms nitrides, carbides, carbonitrides or oxides, or a mixture thereof at the time of annealing, thereby existing on the surface as a precipitate together with Cr, improving conductivity and reducing contact resistance. It is an important element. In particular, since Ti nitride has high conductivity, the presence of such Ti nitride as fine precipitates containing Cr and Ti on the surface of steel can effectively reduce contact resistance. It becomes possible. The effect is obtained when the Ti content is 0.05% or more. However, if the Ti content exceeds 0.45%, the workability decreases. Therefore, the Ti content is in the range of 0.05 to 0.45%. Preferably they are 0.10% or more and 0.40% or less. More preferably, it is 0.15% or more and 0.35% or less. More preferably, it is 0.20% or more and 0.30% or less.
  • Al 0.001 to 0.150%
  • Al is an element useful for deoxidation. The effect is obtained when the Al content is 0.001% or more. However, when the Al content exceeds 0.150%, Al is preferentially oxidized or nitrided during annealing, and a film mainly composed of Al is likely to be formed on the surface of the steel, and therefore contains Cr and Ti. Generation of fine precipitates is suppressed. Therefore, the Al content is in the range of 0.001 to 0.150%. Preferably, it is 0.010% or more and 0.100% or less. More preferably, it is 0.020% or more and 0.050% or less.
  • the N content is 0.030% or less.
  • the N content is 0.020% or less. More preferably, it is 0.015% or less.
  • the lower limit of the N content is not particularly limited, but excessive de-N causes an increase in cost, so it is preferably 0.003% or more.
  • Mo 0.01-2.50% Mo stabilizes the passivating film of stainless steel and improves the corrosion resistance. This effect is obtained when the Mo content is 0.01% or more. However, if the Mo content exceeds 2.50%, the workability decreases. Therefore, when it contains Mo, it is 0.01 to 2.50% of range. Preferably it is 0.50% or more. More preferably, it is 1.00% or more and 2.00% or less.
  • Cu 0.01 to 0.80%
  • Cu is an element that enhances corrosion resistance. This effect is obtained when the Cu content is 0.01% or more. However, when the Cu content exceeds 0.80%, the hot workability decreases. Therefore, when Cu is contained, the content is made 0.01 to 0.80%. Preferably they are 0.10% or more and 0.60% or less.
  • Co 0.01 to 0.50%
  • Co is an element that enhances corrosion resistance. This effect is obtained when the Co content is 0.01% or more. However, if the Co content exceeds 0.50%, the workability decreases. Therefore, when Co is contained, the content is made 0.01 to 0.50%. Preferably they are 0.10% or more and 0.30% or less.
  • W 0.01 to 3.00%
  • W is an element that enhances corrosion resistance. This effect is obtained when the W content is 0.01% or more. However, if the W content exceeds 3.00%, the workability decreases. Therefore, when it contains W, it is set as 0.01 to 3.00% of range. Preferably it is 0.80% or less. More preferably, it is 0.10% or more and 0.60% or less.
  • Nb 0.01 to 0.60%
  • Nb is an element that, when combined with C and N, prevents excessive precipitation of Cr carbonitride in the steel and suppresses a decrease in corrosion resistance (sensitization). These effects are obtained when the Nb content is 0.01% or more. On the other hand, if the Nb content exceeds 0.60%, the workability decreases. Therefore, when Nb is contained, the content is made 0.01 to 0.60%. Preferably it is 0.40% or less.
  • Zr 0.01 to 0.30%
  • Zr is an element that binds to C and N contained in steel and suppresses sensitization. This effect is obtained when the Zr content is 0.01% or more. On the other hand, if the Zr content exceeds 0.30%, the workability deteriorates. Therefore, when it contains Zr, it is made 0.01 to 0.30% of range. Preferably it is 0.20% or less. More preferably, it is 0.15% or less. More preferably, it is 0.10% or less.
  • V 0.01 to 0.30%
  • V is an element that binds to C and N contained in the steel and suppresses a decrease in corrosion resistance (sensitization). This effect is obtained when the V content is 0.01% or more.
  • the V content exceeds 0.30%, the workability decreases. Therefore, when V is contained, the content is made 0.01 to 0.30%.
  • it is 0.20% or less. More preferably, it is 0.15% or less. More preferably, it is 0.10% or less.
  • Ca 0.0003 to 0.0030%
  • Ca improves castability and improves manufacturability. The effect is obtained when the Ca content is 0.0003% or more. However, if the Ca content exceeds 0.0030%, it combines with S to produce CaS, which lowers the corrosion resistance. Therefore, when it contains Ca, it is set as 0.0003 to 0.0030% of range. Preferably they are 0.0005% or more and 0.0020% or less.
  • Mg acts as a deoxidizer. This effect is obtained when the Mg content is 0.0005% or more. However, if the Mg content exceeds 0.0050%, the toughness of the steel is lowered and the productivity may be lowered. Therefore, when it contains Mg, it is set as 0.0005 to 0.0050% of range. Preferably it is 0.0020% or less.
  • B 0.0003 to 0.0050%
  • B is an element that improves secondary work brittleness. The effect is obtained when the B content is 0.0003% or more. However, if the B content exceeds 0.0050%, precipitates containing B are generated and workability is lowered. Therefore, when it contains B, it is set as 0.0003 to 0.0050% of range. Preferably, it is 0.0005% or more and 0.0030% or less.
  • REM rare earth metal
  • REM rare earth metal: element having atomic number 57 to 71 such as La, Ce, Nd
  • the effect is obtained when the REM content is 0.001% or more.
  • the REM content exceeds 0.100%, the hot workability decreases. Therefore, when it contains REM, it is set as 0.001 to 0.100% of range. Preferably, it is 0.010% or more and 0.050% or less.
  • Sn 0.001 to 0.500%
  • Sn is an element effective for suppressing roughening of the processed skin. The effect is obtained when the Sn content is 0.001% or more. However, when the Sn content exceeds 0.500%, the hot workability decreases. Therefore, when it contains Sn, it is set as 0.001 to 0.500% of range. Preferably, it is 0.010% or more and 0.200% or less.
  • Sb 0.001 to 0.500% Similar to Sn, Sb is an element effective for suppressing roughening of the processed skin. The effect is obtained when the Sb content is 0.001% or more. However, if the Sb content exceeds 0.500%, the workability decreases. Therefore, when it contains Sb, it is set as 0.001 to 0.500% of range. Preferably, it is 0.010% or more and 0.200% or less.
  • the component composition in the stainless steel plate for a separator of the fuel cell of the present invention is, by mass, C: 0.003 to 0.030%, Si: 0.01 to 1.00%, Mn: 0.00.
  • REM rare earth metal
  • Sn 0.001 to It is preferable to have a component composition containing one or more selected from 0.500% and Sb: 0.001 to 0.500%, with the balance being Fe and inevitable impurities.
  • the stainless steel plate for a separator of the fuel cell of the present invention has fine precipitates containing Cr and Ti on the steel plate surface, and the average value of equivalent circle diameters of the fine precipitates is 20 nm or more. in 500nm or less, and is extremely important that the fine precipitates are present three or more per 1 [mu] m 2 in steel sheet surface.
  • Fine precipitate on steel plate surface Fine precipitate containing Cr and Ti
  • the fine precipitate on the steel plate surface is a fine precipitate containing Cr and Ti.
  • the fine precipitates containing Cr and Ti include Cr and Ti nitrides, carbides, carbonitrides or oxides, or mixtures thereof.
  • the fine precipitates contained are peeled off from the steel sheet surface, and the peeled fine precipitates are analyzed with an energy dispersive X-ray analyzer (EDX) attached to a transmission electron microscope (TEM). And it can obtain
  • EDX-ray analyzer TEM
  • Average value of equivalent circle diameter of fine precipitates 20 nm or more and 500 nm or less
  • Cr and Ti precipitates are formed on the steel plate surface. It is indispensable to disperse finely and densely. Specifically, it is important that the average value of the equivalent circle diameters of the fine precipitates is 20 nm to 500 nm.
  • the average value of the equivalent circle diameter is less than 20 nm, the precipitates are excessively refined, so that the precipitates are not sufficiently exposed from the passive film on the steel sheet surface. For this reason, the deposit and the fuel cell component such as the gas diffusion layer cannot be sufficiently contacted, and a desired contact resistance cannot be obtained.
  • the average value of equivalent circle diameters of the fine precipitates is 20 nm or more and 500 nm or less. Preferably they are 30 nm or more and 200 nm or less. More preferably, it is 50 nm or more and 150 nm or less.
  • Number of fine precipitates per 1 ⁇ m 2 on the steel plate surface 3 or more
  • the number of fine precipitates per 1 ⁇ m 2 on the steel sheet surface is set to 3 or more.
  • it is 5 or more. More preferably, it is 10 or more.
  • the average value of the equivalent circle diameter of the fine precipitates described above and the number of fine precipitates per 1 ⁇ m 2 on the steel sheet surface can be obtained as follows. That is, the surface of the steel sheet was observed with a scanning electron microscope (FE-SEM) equipped with a cold cathode field emission electron gun at an acceleration voltage of 3 kV, a magnification of 30000 times, and 10 fields of view, and a photograph of the secondary electron image.
  • the average equivalent circle diameter of the fine precipitates is obtained by measuring the equivalent circle diameter of each precipitate observed in (SEM photograph) and averaging these.
  • the lower limit of the particle size (equivalent circle diameter) of the precipitate measured here is 10 nm.
  • the number of precipitates whose particle diameters were measured as described above was counted to calculate the number of precipitates per 1 ⁇ m 2 , and these were averaged to obtain fine precipitates per 1 ⁇ m 2 on the steel sheet surface. Find the number of objects.
  • the thickness of the stainless steel plate for the fuel cell separator is preferably in the range of 0.03 to 0.30 mm.
  • the plate thickness is less than 0.03 mm, the production efficiency of the stainless steel plate decreases.
  • the mounting space and weight at the time of stacking increase. More preferably, it is in the range of 0.03 to 0.10 mm.
  • the method for producing a stainless steel plate for a separator of a fuel cell according to the present invention includes a step of preparing a stainless steel plate having the above component composition as a material, Annealing the stainless steel plate to form an annealed plate; And a step of subjecting the annealed plate to an anodic electrolysis treatment.
  • each step will be described.
  • a preparation process is a process of preparing the stainless steel plate used as a raw material.
  • the stainless steel plate used as a raw material is not particularly limited as long as it is a stainless steel plate having the above component composition.
  • a steel slab having the above component composition is hot-rolled into a hot-rolled sheet, the hot-rolled sheet is subjected to hot-rolled sheet annealing as necessary, and then the hot-rolled sheet is cold-rolled.
  • a stainless steel plate having the above component composition can be prepared by forming a cold-rolled plate having a desired thickness and, if necessary, subjecting the cold-rolled plate to cold-rolled plate annealing.
  • conditions, such as hot rolling, cold rolling, hot rolled sheet annealing, cold rolled sheet annealing are not specifically limited, What is necessary is just to follow a conventional method.
  • An annealing process is a process which anneals the stainless steel plate made into the raw material prepared at the said preparatory process, and makes it an annealing board, In order to form a desired fine precipitate in the surface vicinity of a steel plate, dew point: -40 It is important to set the atmosphere at a temperature not higher than ° C. and a nitrogen concentration of 1 vol% or higher.
  • Dew point in annealing needs to be ⁇ 40 ° C. or lower. As the dew point increases, an oxidation reaction tends to occur. For this reason, especially when a dew point exceeds -40 degreeC, an oxide film will be formed on the surface of a stainless steel plate, formation of the fine precipitate containing Cr and Ti will be inhibited, and desired contact resistance will no longer be obtained. Therefore, the dew point in annealing needs to be -40 degrees C or less. Preferably it is -45 degrees C or less, More preferably, it is -50 degrees C or less.
  • Nitrogen concentration 1 vol% or more In order to form the fine precipitate containing Cr and Ti described above, it is necessary to set the nitrogen concentration of the atmospheric gas to 1 vol% or more. If the nitrogen concentration is less than 1 vol%, fine precipitates containing the necessary amounts of Cr and Ti cannot be formed, and the desired contact resistance cannot be obtained.
  • the nitrogen concentration is preferably 5 vol% or more, more preferably 20 vol% or more.
  • hydrogen gas, argon gas, helium gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, ammonia gas, or the like can be used. Further, a mixed gas of nitrogen gas and hydrogen gas is preferably used, and ammonia decomposition gas (hydrogen gas 75 vol% + nitrogen gas 25 vol%) is particularly preferable.
  • the annealing temperature is preferably 800 to 1100 ° C. More preferably, it is 850 degreeC or more and 1050 degrees C or less.
  • Anodic electrolysis process electrification quantity of electricity 5 to 60 C / dm 2
  • the anodic electrolytic treatment step is a step of subjecting the annealed plate obtained in the annealing step to anodic electrolytic treatment.
  • it is important to appropriately control the etching amount and expose fine precipitates in the vicinity of the steel plate surface formed by annealing to the steel plate surface without dropping off. (Dissolution amount) is controlled by the amount of electricity applied.
  • the amount of electricity supplied is less than 5 C / dm 2 , the fine precipitates are not sufficiently exposed on the steel sheet surface, and it becomes difficult to obtain a desired contact resistance.
  • energization electric quantity in the anodic electrolysis treatment the range of 5 ⁇ 60C / dm 2.
  • it is 10 C / dm 2 or more and 40 C / dm 2 or less. More preferably, it is 15 C / dm 2 or more and 25 C / dm 2 or less.
  • electrolytic solution a sulfuric acid aqueous solution, a nitric acid aqueous solution, a phosphoric acid aqueous solution, a sodium sulfate aqueous solution, or the like can be suitably used.
  • a sulfuric acid aqueous solution a nitric acid aqueous solution, a phosphoric acid aqueous solution, a sodium sulfate aqueous solution, or the like
  • a sulfuric acid aqueous solution a nitric acid aqueous solution, a phosphoric acid aqueous solution, a sodium sulfate aqueous solution, or the like can be suitably used.
  • the surface of the steel sheet may be roughened.
  • a further effect of reducing contact resistance can be obtained.
  • the corrosion resistance improving effect is obtained.
  • by strengthening the passive film it is possible to obtain an effect that the precipitates are less likely to fall off.
  • immersion in aqueous nitric acid solution or electrolytic treatment in aqueous nitric acid solution is suitable.
  • Example 1 Various stainless steel cold-rolled plates having a thickness of 0.08 mm having the components shown in Table 1 were prepared, and the prepared cold-rolled plates were annealed under the conditions shown in Table 2.
  • the annealing temperature of Table 2 is the temperature measured on the steel plate surface.
  • the annealing time is a residence time in the temperature range of annealing temperature ⁇ 10 ° C. to annealing temperature.
  • an anodic electrolysis treatment was performed in a 3% sulfuric acid aqueous solution at a temperature of 40 ° C. so that the amount of electrified electricity shown in Table 2 was obtained, and a stainless steel plate for a separator was obtained.
  • Sample No. No. 15 did not perform anodic electrolysis.
  • the contact resistance and the corrosion resistance were evaluated in the following manner.
  • the fine precipitate exposed from the sample surface is peeled off, and the peeled fine precipitate is fixed to a Cu mesh by carbon vapor deposition.
  • the energy dispersive X attached to the transmission electron microscope (TEM, JEM 2010 manufactured by JEOL Ltd.) Analysis was performed with a line analyzer (EDX). From the obtained EDX spectrum, the content component of the exposed fine precipitate was determined. These results are also shown in Table 2.
  • the sample No. 1 is shown in FIG. 2 shows an EDX spectrum of fine precipitates formed on the steel plate surface after anodic electrolysis in FIG.
  • FIG. 4 shows that the fine precipitate on the steel sheet surface contains Cr and Ti.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板であって、所定の成分組成を有するとともに、鋼板表面にＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物を有し、微細析出物の円相当直径の平均値が２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下で、かつ微細析出物が鋼板表面において１μｍ２当たり３個以上存在する。

Description

燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびその製造方法
　本発明は、接触電気抵抗（以下、接触抵抗と称することもある）と耐食性に優れた燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびその製造方法に関するものである。
　近年、地球環境保全の観点から、発電効率に優れ、二酸化炭素を排出しない燃料電池の開発が進められている。この燃料電池は水素と酸素から電気化学反応によって電気を発生させるもので、その基本構造はサンドイッチのような構造を有しており、電解質膜（イオン交換膜）、２つの電極（燃料極および空気極）、酸素（空気）と水素の拡散層および２つのセパレータから構成されている。
　そして、使用される電解質膜の種類に応じて、リン酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、アルカリ形燃料電池および固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ；ｐｒｏｔｏｎ−ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｆｕｅｌ　ｃｅｌｌまたはｐｏｌｙｍｅｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ　ｆｕｅｌ　ｃｅｌｌ）に分類され、それぞれ開発が進められている。
　これらの燃料電池のうち、固体高分子形燃料電池は、他の燃料電池に比べて、
（ａ）発電温度が８０℃程度であり、格段に低い温度で発電ができる、
（ｂ）燃料電池本体の軽量化、小型化が可能である、
（ｃ）短時間で立上げができ、燃料効率、出力密度が高い
等の利点を有している。
　このため、固体高分子形燃料電池は、電気自動車の搭載用電源、家庭用または業務用の定置型発電機、携帯用の小型発電機としての利用が期待されている。
　固体高分子形燃料電池は、高分子膜を介して水素と酸素から電気を取り出すものであり、図１に示すように、膜−電極接合体１を、ガス拡散層２，３（たとえばカーボンペーパ等）およびセパレータ４，５によって挟み込み、これを単一の構成要素（いわゆる単セル）とする。そして、セパレータ４とセパレータ５との間に起電力を生じさせる。
　なお、上記の膜−電極接合体１は、ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と呼ばれていて、高分子膜とその膜の表裏面に白金系触媒を担持したカーボンブラック等の電極材料を一体化したものであり、厚さは数１０μｍ~数１００μｍである。また、ガス拡散層２，３は、膜−電極接合体１と一体化される場合も多い。
　また、固体高分子形燃料電池を実用に供する場合には、上記のような単セルを直列に数十~数百個つないで燃料電池スタックを構成し、使用するのが一般的である。
　ここに、セパレータ４，５には、
（ａ）単セル間を隔てる隔壁
としての役割に加え、
（ｂ）発生した電子を運ぶ導電体、
（ｃ）酸素（空気）と水素が流れる空気流路６、水素流路７、
（ｄ）生成した水やガスを排出する排出路（空気流路６、水素流路７が兼備）
としての機能が求められるので、優れた耐久性や電気伝導性が必要となる。
　ここで、耐久性に関しては、電気自動車の搭載用電源として使用される場合は、約５０００時間と想定されている。また、家庭用の定置型発電機等として使用される場合は、約４００００時間と想定されている。したがって、セパレータには、長時間の発電に耐え得る耐食性が要求される。その理由は、腐食によって金属イオンが溶出すると高分子膜（電解質膜）のプロトン伝導性が低下するからである。
　また、電気伝導性に関しては、セパレータとガス拡散層との接触抵抗が極力低いことが望まれる。その理由は、セパレータとガス拡散層との接触抵抗が増大すると、固体高分子形燃料電池の発電効率が低下するからである。つまり、セパレータとガス拡散層との接触抵抗が小さいほど、発電特性に優れていると言える。
　現在までに、セパレータとしてグラファイトを用いた固体高分子形燃料電池が実用化されている。このグラファイトからなるセパレータは、接触抵抗が比較的低く、しかも腐食しないという利点がある。しかしながら、グラファイト製のセパレータは、衝撃によって破損しやすいので、小型化が困難なだけでなく、空気流路、水素流路を形成するための加工コストが高いという欠点がある。グラファイトからなるセパレータが有するこれらの欠点は、固体高分子形燃料電池の普及を妨げる原因になっている。
　そこで、セパレータの素材として、グラファイトに替えて金属素材を適用する試みがなされている。特に、耐久性向上と接触抵抗低減の観点から、ステンレス鋼やチタン、チタン合金等を素材としたセパレータの実用化に向けて、種々の検討がなされている。
　たとえば、特許文献１には、ステンレス鋼またはチタン合金等の不動態皮膜を形成しやすい金属をセパレータとして用いる技術が開示されている。しかしながら、特許文献１に開示の技術では、不動態皮膜の形成に伴い、接触抵抗の上昇を招くことになり、発電効率の低下を招く。このように、特許文献１に開示される金属素材は、グラファイト素材と比べて接触抵抗が大きい等の問題がある。
　また、特許文献２には、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）等の金属セパレータの表面に金めっきを施すことにより、接触抵抗を低減し、高出力を確保する技術が開示されている。しかしながら、金めっきはコストが増加するという問題がある。
　また、特許文献３および４には、金属硼化物をステンレス鋼の表面に露出させることにより、接触抵抗を低減する技術が開示されている。しかし、これらの技術では、鋼成分として多量のＢやＣ等を含有させる必要があるため、加工性が低下するという問題が生じる。また、鋼の表面に露出した析出物が大きいため、セパレータ形状に成形加工する際、粗大な析出物を起点とした割れや肌荒れ等が発生しやすくなるという問題も生じる。さらに、接触抵抗の低減についても、十分なものとは言えない。
特開平８−１８０８８３号公報 特開平１０−２２８９１４号公報 特開２０００−３２８２００号公報 特開２００７−１２６３４号公報
　本発明は、上記の現状に鑑み開発されたもので、接触抵抗および耐食性に優れるとともに、低コストで十分な加工性を有する燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板を提供することを目的とする。
　また、本発明は、上記の燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
　さて、発明者らは、上記の課題を解決すべく、燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板における諸特性、特に耐食性や加工性を確保しつつ、接触抵抗を向上させるために鋭意検討を行った。
　ここで、ステンレス鋼は、その表面に不動態皮膜を有しており、この不動態皮膜によって、燃料電池のセパレータとして使用する際の接触抵抗が増大する。
　そこで、まず発明者らは、鋼の表層に種々の析出物を形成し、かような析出物を鋼の表面に露出させることによって、セパレータを構成するステンレス鋼板と、ガス拡散層等の燃料電池を構成する部材とを、不動態皮膜を介さずに接触させ、これにより、接触抵抗を低減することを試みた。
　その結果、加工性や耐食性を確保しつつ、接触抵抗を低減させる観点からは、鋼板の成分組成にＴｉを含有させるとともに、このＴｉ、さらにはＣｒを含有する析出物を活用することが有効であるとの知見を得た。
　しかし、かような析出物（以下、ＣｒおよびＴｉ析出物ともいう）を活用する場合であっても、必ずしも満足のいくのほどの接触抵抗の低減が図れない場合があった。
　そこで発明者らが、上記の知見を基にさらに検討を進めたところ、
・鋼板表面においてＣｒおよびＴｉ析出物を微細かつ密に分散させる、具体的には、ＣｒおよびＴｉ析出物の円相当直径の平均値を２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とし、かつ上記析出物を表面において１μｍ２当たり３個以上存在させることにより、耐食性や加工性を確保しつつ、一層の接触抵抗の低減を図ることができる、
・上記のように析出物の析出形態を制御するには、成分組成および製造条件の制御が重要であり、特に、成分組成にＴｉを含有させ、その上で焼鈍における雰囲気を適正化することが重要である、
・また、上記の析出物を鋼板の表面に存在させるには、焼鈍後に得られる焼鈍板の表面を陽極電解処理によりエッチングすることが重要であり、特に、エッチング量を通電電気量によって所定の範囲に制御することで、析出物を鋼板表面に露出させて、接触抵抗をより有利に低減することが可能となる、
との知見を得た。
　ここで、鋼板表面においてＣｒおよびＴｉ析出物を上記のように微細かつ密に分散させることにより、接触抵抗の一層の低減を図ることが可能となる理由について、発明者らは次のように考えている。
　すなわち、鋼板表面にＣｒおよびＴｉ析出物を微細かつ密に分散させることにより、セパレータを構成するステンレス鋼板の表面全体に、不動態被膜を介さない通電経路を一様かつ多量に確保することが可能となり、その結果、接触抵抗が大幅に低減される、と発明者らは考えている。
　本発明は上記の知見に基づき、さらに検討を加えた末に完成されたものである。
　すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．質量％で、
　Ｃ　：０．００３~０．０３０％、
　Ｓｉ：０．０１~１．００％、
　Ｍｎ：０．０１~１．００％、
　Ｐ　：０．０５０％以下、
　Ｓ　：０．０３０％以下、
　Ｃｒ：１６．０~３２．０％、
　Ｎｉ：０．０１~１．００％、
　Ｔｉ：０．０５~０．４５％、
　Ａｌ：０．００１~０．１５０％および
　Ｎ　：０．０３０％以下
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するとともに、
　鋼板表面にＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物を有し、該微細析出物の円相当直径の平均値が２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下で、かつ該微細析出物が該鋼板表面において１μｍ２当たり３個以上存在する、燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板。
２．前記成分組成が、さらに質量％で、
　Ｍｏ：０．０１~２．５０％、
　Ｃｕ：０．０１~０．８０％、
　Ｃｏ：０．０１~０．５０％および
　Ｗ　：０．０１~３．００％
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、前記１に記載の燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板。
３．前記成分組成が、さらに質量％で、
　Ｎｂ：０．０１~０．６０％、
　Ｚｒ：０．０１~０．３０％、
　Ｖ　：０．０１~０．３０％、
　Ｃａ：０．０００３~０．００３０％、
　Ｍｇ：０．０００５~０．００５０％、
　Ｂ　：０．０００３~０．００５０％、
　ＲＥＭ（希土類金属）：０．００１~０．１００％、
　Ｓｎ：０．００１~０．５００％および
　Ｓｂ：０．００１~０．５００％
のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、前記１または２に記載の燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板。
４．素材として、前記１~３のいずれかに記載の成分組成を有するステンレス鋼板を準備する工程と、
　該ステンレス鋼板に焼鈍を施し、焼鈍板とする工程と、
　該焼鈍板に陽極電解処理を施す工程と、をそなえ、
　前記焼鈍では、露点：−４０℃以下、窒素濃度：１ｖｏｌ％以上の雰囲気とし、かつ
　前記陽極電解処理では、通電電気量を５~６０Ｃ／ｄｍ２とする、燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板の製造方法。
　本発明によれば、耐食性や加工性を確保しつつ、優れた接触抵抗を有する燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板を低コストに得ることができる。
　また、特に、実使用環境中において腐食が生じる場合や、燃料電池スタック製造工程で熱処理を施される場合等、ステンレス鋼表面に厚い酸化皮膜が形成され得る過程を経た場合においても、不動態皮膜から露出した微細析出物を介して導通を確保するため、良好な接触抵抗特性を維持できる。
燃料電池の基本構造を示す模式図である。 実施例の試料Ｎｏ．２において、焼鈍後の鋼板表面を走査型電子顕微鏡により観察して得られた二次電子像の一例である。 実施例の試料Ｎｏ．２において、陽極電解処理後の鋼板表面を走査型電子顕微鏡により観察して得られた二次電子像の一例である。 実施例の試料Ｎｏ．２における陽極電解処理後の鋼板表面に形成された微細析出物のＥＤＸスペクトルである。
　以下、本発明の燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板を具体的に説明する。
（１）成分組成
　まず、本発明の燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板において、成分組成を上記の範囲に限定した理由について説明する。なお、成分組成における元素の含有量の単位はいずれも「質量％」であるが、以下、特に断らない限り単に「％」で示す。
Ｃ：０．００３~０．０３０％
　Ｃは、多くなると強度が向上する一方、少なくなると加工性と耐食性が向上する。ここで、Ｃは、十分な強度を得るために０．００３％以上の含有が必要である。しかし、Ｃ含有量が０．０３０％を超えると、加工性と耐食性が著しく低下する。そのため、Ｃ含有量は０．００３~０．０３０％の範囲とする。好ましくは０．００５％以上、０．０２０％以下である。さらに好ましくは０．０１５％以下である。
Ｓｉ：０．０１~１．００％
　Ｓｉは、脱酸剤として有用な元素である。その効果はＳｉ含有量が０．０１％以上で得られる。しかし、Ｓｉ含有量が１．００％を超えると、加工性の低下が顕著となって、セパレータへの加工が困難となる。そのため、Ｓｉ含有量は０．０１~１．００％の範囲とする。好ましくは０．１０％以上、０．５０％以下である。さらに好ましくは０．２０％以下である。
Ｍｎ：０．０１~１．００％
　Ｍｎは脱酸作用があり、その効果はＭｎ含有量が０．０１％以上で得られる。しかし、Ｍｎ含有量が１．００％を超えると、加工性と耐食性が低下する。そのため、Ｍｎ含有量は０．０１~１．００％の範囲とする。好ましくは０．１０％以上、０．２５％以下である。
Ｐ：０．０５０％以下
　Ｐは、耐食性を低下させる元素である。また、結晶粒界に偏析することで熱間加工性を低下させる。そのため、Ｐ含有量は可能な限り低いほうが望ましく、０．０５０％以下とする。好ましくは０．０４０％以下である。さらに好ましくは０．０３０％以下である。なお、Ｐ含有量の下限については特に限定されるものではないが、過度の脱Ｐはコストの増加を招くため、０．００５％以上とすることが好ましい。
Ｓ：０．０３０％以下
　Ｓは、ＭｎＳの析出を促進し、耐食性を低下させる。そのため、Ｓ含有量は低いほうが望ましく、０．０３０％以下とする。好ましくは０．０１０％以下である。さらに好ましくは０．００４％以下である。
Ｃｒ：１６．０~３２．０％
　Ｃｒは、ステンレス鋼の耐食性を確保するために重要な元素である。また、Ｃｒは、焼鈍時に、窒化物、炭化物、炭窒化物もしくは酸化物、またはこれらの混合物を形成することにより、Ｔｉとともに析出物として表面に存在して、導電性を向上させ、接触抵抗を低減する重要な元素である。ここで、Ｃｒ含有量が１６．０％未満では、燃料電池セパレータとして必要な耐食性が得られない。また、後述するように、Ｔｉ含有量を適正に制御したうえで、Ｃｒ含有量を１６．０％以上とすることにより、鋼板表面に十分な量のＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物を形成することが可能となり、その結果、燃料電池セパレータとしての必要な導電性を得ることができる。しかし、Ｃｒ含有量が３２．０％を超えると、加工性が劣化する。そのため、Ｃｒ含有量は１６．０~３２．０％の範囲とする。好ましくは１８．０％以上、２６．０％以下である。さらに好ましくは２０．０％以上、２４．０％以下である。
Ｎｉ：０．０１~１．００％
　Ｎｉは、靭性およびすき間部の耐食性の向上に有効に寄与する元素である。その効果は、Ｎｉ含有量が０．０１％以上で得られる。しかし、Ｎｉ含有量が１．００％を超えると、応力腐食割れ感受性が高くなる。さらに、Ｎｉは高価な元素であるので、コストの増大を招く。そのため、Ｎｉ含有量は０．０１~１．００％の範囲とする。好ましくは０．１０％以上、０．５０％以下である。
Ｔｉ：０．０５~０．４５％
　Ｔｉは、焼鈍時に、窒化物、炭化物、炭窒化物もしくは酸化物、またはこれらの混合物を形成することにより、Ｃｒとともに析出物として表面に存在して、導電性を向上させ、接触抵抗を低減する重要な元素である。また、特に、Ｔｉ窒化物は高い導電性を有するため、かようなＴｉ窒化物をＣｒとＴｉを含有する微細析出物として鋼の表面に存在させることで、有効に接触抵抗を低減することが可能となる。その効果は、Ｔｉ含有量が０．０５％以上で得られる。しかし、Ｔｉ含有量が０．４５％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｔｉ含有量は、０．０５~０．４５％の範囲とする。好ましくは０．１０％以上、０．４０％以下である。より好ましくは０．１５％以上、０．３５％以下である。さらに好ましくは０．２０％以上、０．３０％以下である。
Ａｌ：０．００１~０．１５０％
　Ａｌは、脱酸に有用な元素である。その効果はＡｌ含有量が０．００１％以上で得られる。しかし、Ａｌ含有量が０．１５０％を超えると、焼鈍時にＡｌが優先的に酸化または窒化して、Ａｌを主体とする皮膜が鋼の表面に生成し易くなり、そのため、ＣｒとＴｉを含有した微細析出物の生成が抑制される。そのため、Ａｌ含有量は０．００１~０．１５０％の範囲とする。好ましくは、０．０１０％以上、０．１００％以下である。さらに好ましくは、０．０２０％以上、０．０５０％以下である。
Ｎ：０．０３０％以下
　Ｎ含有量が０．０３０％を超えると、耐食性と加工性が著しく低下する。従って、Ｎ含有量は０．０３０％以下とする。好ましくは０．０２０％以下である。より好ましくは０．０１５％以下である。なお、Ｎ含有量の下限については特に限定されるものではないが、過度の脱Ｎはコストの増加を招くため、０．００３％以上とすることが好ましい。
　以上、基本成分について説明したが、本発明では、必要に応じて、以下に述べる元素を適宜含有させることができる。
Ｍｏ：０．０１~２．５０％
　Ｍｏは、ステンレス鋼の不動態化皮膜を安定化させて耐食性を向上させる。この効果はＭｏ含有量が０．０１％以上で得られる。しかし、Ｍｏ含有量が２．５０％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｍｏを含有する場合は０．０１~２．５０％の範囲とする。好ましくは０．５０％以上である。より好ましくは１．００％以上、２．００％以下である。
Ｃｕ：０．０１~０．８０％
　Ｃｕは、耐食性を高める元素である。この効果は、Ｃｕ含有量が０．０１％以上で得られる。しかし、Ｃｕ含有量が０．８０％を超えると、熱間加工性が低下する。そのため、Ｃｕを含有する場合は、０．０１~０．８０％の範囲とする。好ましくは０．１０％以上、０．６０％以下である。
Ｃｏ：０．０１~０．５０％
　Ｃｏは、耐食性を高める元素である。この効果は、Ｃｏ含有量が０．０１％以上で得られる。しかし、Ｃｏ含有量が０．５０％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｃｏを含有する場合は、０．０１~０．５０％の範囲とする。好ましくは０．１０％以上、０．３０％以下である。
Ｗ：０．０１~３．００％
　Ｗは、耐食性を高める元素である。この効果は、Ｗ含有量が０．０１％以上で得られる。しかし、Ｗ含有量が３．００％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｗを含有する場合は、０．０１~３．００％の範囲とする。好ましくは０．８０％以下である。より好ましくは０．１０％以上、０．６０％以下である。
Ｎｂ：０．０１~０．６０％
　Ｎｂは、ＣおよびＮと結合することにより、Ｃｒ炭窒化物の鋼中での過度の析出を防止して、耐食性の低下（鋭敏化）を抑制する元素である。これらの効果は、Ｎｂ含有量が０．０１％以上で得られる。一方、Ｎｂ含有量が０．６０％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｎｂを含有する場合は、０．０１~０．６０％の範囲とする。好ましくは０．４０％以下である。
Ｚｒ：０．０１~０．３０％
　Ｚｒは、Ｎｂ同様に、鋼中に含まれるＣおよびＮと結合し、鋭敏化を抑制する元素である。この効果は、Ｚｒ含有量が０．０１％以上で得られる。一方、Ｚｒ含有量が０．３０％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｚｒを含有する場合は、０．０１~０．３０％の範囲とする。好ましくは０．２０％以下である。より好ましくは０．１５％以下である。さらに好ましくは０．１０％以下である。
Ｖ：０．０１~０．３０％
　Ｖは、ＮｂやＺｒと同様に、鋼中に含まれるＣおよびＮと結合し、耐食性の低下（鋭敏化）を抑制する元素である。この効果は、Ｖ含有量が０．０１％以上で得られる。一方、Ｖ含有量が０．３０％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｖを含有する場合は、０．０１~０．３０％の範囲とする。好ましくは０．２０％以下である。より好ましくは０．１５％以下である。さらに好ましくは０．１０％以下である。
Ｃａ：０．０００３~０．００３０％
　Ｃａは、鋳造性を改善して製造性を向上させる。その効果は、Ｃａ含有量が０．０００３％以上で得られる。しかし、Ｃａ含有量が０．００３０％を超えると、Ｓと結合してＣａＳを生成し、耐食性を低下させる。そのため、Ｃａを含有する場合は、０．０００３~０．００３０％の範囲とする。好ましくは０．０００５％以上、０．００２０％以下である。
Ｍｇ：０．０００５~０．００５０％
　Ｍｇは、脱酸剤として作用する。この効果はＭｇ含有量が０．０００５％以上で得られる。しかし、Ｍｇ含有量が０．００５０％を超えると、鋼の靱性が低下して製造性が低下するおそれがある。そのため、Ｍｇを含有する場合は、０．０００５~０．００５０％の範囲とする。好ましくは０．００２０％以下である。
Ｂ：０．０００３~０．００５０％
　Ｂは、二次加工脆性を改善する元素である。その効果は、Ｂ含有量が０．０００３％以上で得られる。しかし、Ｂ含有量が０．００５０％を超えると、Ｂを含有する析出物が生成して加工性が低下する。そのため、Ｂを含有する場合は、０．０００３~０．００５０％の範囲とする。好ましくは、０．０００５％以上、０．００３０％以下である。
ＲＥＭ（希土類金属）：０．００１~０．１００％
　ＲＥＭ（希土類金属：Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄなどの原子番号５７~７１の元素）は、脱酸に有効な元素である。その効果は、ＲＥＭ含有量が０．００１％以上で得られる。しかし、ＲＥＭ含有量が０．１００％を超えると、熱間加工性が低下する。そのため、ＲＥＭを含有する場合は、０．００１~０．１００％の範囲とする。好ましくは、０．０１０％以上、０．０５０％以下である。
Ｓｎ：０．００１~０．５００％
　Ｓｎは、加工肌荒れ抑制に有効な元素である。その効果は、Ｓｎ含有量が０．００１％以上で得られる。しかし、Ｓｎ含有量が０．５００％を超えると、熱間加工性が低下する。そのため、Ｓｎを含有する場合は０．００１~０．５００％の範囲とする。好ましくは、０．０１０％以上、０．２００％以下である。
Ｓｂ：０．００１~０．５００％
　Ｓｂは、Ｓｎと同様に、加工肌荒れ抑制に有効な元素である。その効果は、Ｓｂ含有量が０．００１％以上で得られる。しかし、Ｓｂ含有量が０．５００％を超えると、加工性が低下する。そのため、Ｓｂを含有する場合は０．００１~０．５００％の範囲とする。好ましくは、０．０１０％以上、０．２００％以下である。
　なお、上記以外の成分はＦｅおよび不可避的不純物である。
　以上述べたとおり、本発明の燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板における成分組成は、質量％で、Ｃ：０．００３~０．０３０％、Ｓｉ：０．０１~１．００％、Ｍｎ：０．０１~１．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１６．０~３２．０％、Ｎｉ：０．０１~１．００％、Ｔｉ：０．０５~０．４５％、Ａｌ：０．００１~０．１５０％およびＮ：０．０３０％以下を含有し、必要に応じて、
　Ｍｏ：０．０１~２．５０％、Ｃｕ：０．０１~０．８０％、Ｃｏ：０．０１~０．５０％およびＷ：０．０１~３．００％のうちから選んだ１種または２種以上を含有し、さらに必要に応じて
　Ｎｂ：０．０１~０．６０％、Ｚｒ：０．０１~０．３０％、Ｖ：０．０１~０．３０％、Ｃａ：０．０００３~０．００３０％、Ｍｇ：０．０００５~０．００５０％、Ｂ：０．０００３~０．００５０％、ＲＥＭ（希土類金属）：０．００１~０．１００％、Ｓｎ：０．００１~０．５００％およびＳｂ：０．００１~０．５００％のうちから選んだ１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成とすることが好ましい。
（２）微細析出物
　また、本発明の燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板では、鋼板表面にＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物を有し、該微細析出物の円相当直径の平均値が２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下で、かつ該微細析出物が該鋼板表面において１μｍ２当たり３個以上存在すること極めて重要である。
鋼板表面の微細析出物：ＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物
　鋼板表面における微細析出物は、ＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物とする。かようなＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物を鋼板表面に露出させることで、より有利に接触抵抗の低減を図ることが可能となる。
　なお、ＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物としては、ＣｒおよびＴｉの窒化物、炭化物もしくは炭窒化物もしくは酸化物、またはこれらの混合物などが挙げられる。
　また、微細析出物の含有成分は、鋼板表面から微細析出物を剥離し、この剥離した微細析出物を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に付属のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）で分析し、得られたＥＤＸスペクトルから、求めることができる。
微細析出物の円相当直径の平均値：２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下
　上述したように、本発明の燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板では、接触抵抗の低減を図るために、鋼板表面においてＣｒおよびＴｉ析出物を微細かつ密に分散させることが不可欠であり、具体的には、微細析出物の円相当直径の平均値を２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることが重要である。
　ここに、円相当直径の平均値が２０ｎｍ未満であると、析出物が過度に微細化するため、鋼板表面において析出物が不動態皮膜から十分に露出されない。このため、析出物とガス拡散層等の燃料電池構成部材とが十分に接触できず、所望の接触抵抗が得られない。一方、円相当直径の平均値が５００ｎｍを超えると、鋼板表面に析出物を微細かつ密に分散させることができず、やはり所望の接触抵抗が得られない。また、所望形状のセパレータ形状に加工する際、析出物が起点となって、割れや肌荒れ等が発生しやすくなる。
　従って、微細析出物の円相当直径の平均値は、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とする。好ましくは３０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下である。より好ましくは５０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下である。
鋼板表面における１μｍ２当たりの微細析出物の数：３個以上
　また、本発明の燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板では、微細析出物が鋼板表面において１μｍ２当たり３個以上存在することも重要である。
　ここに、鋼板表面における１μｍ２当たりの微細析出物の数が３個未満であると、セパレータ用ステンレス鋼板と、ガス拡散層等の燃料電池構成部品との電気的接触点が不足して、所望の接触抵抗が得られない。従って、鋼板表面における１μｍ２当たりの微細析出物の数：３個以上とする。好ましくは５個以上である。より好ましくは１０個以上である。
　ここで、上記した微細析出物の円相当直径の平均値および鋼板表面における１μｍ２当たりの微細析出物の数は、以下のようにして求めることができる。
　すなわち、鋼板表面を、冷陰極電界放出型の電子銃をそなえた走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）により、加速電圧：３ｋＶ、倍率：３００００倍で１０視野観察し、その二次電子像の写真（ＳＥＭ写真）で観察された各析出物の円相当直径を測定し、これらを平均することで、微細析出物の円相当直径の平均値を求める。ただし、ここで測定する析出物の粒径（円相当直径）の下限は１０ｎｍとする。
　また、視野毎に、上記のように粒径を測定した析出物の個数をカウントして１μｍ２当たりの析出物の数を算出し、これらを平均することで、鋼板表面における１μｍ２当たりの徽細析出物の数を求める。
　なお、燃料電池スタック時の搭載スペースや含有量重量を鑑みると、燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板の板厚は、０．０３~０．３０ｍｍの範囲とすることが好ましい。板厚が０．０３ｍｍ未満であると、ステンレス鋼板の生産効率が低下する。一方、０．３０ｍｍを超えるとスタック時の搭載スペースや重量が増加する。より好ましくは０．０３~０．１０ｍｍの範囲である。
（３）製造方法
　次に、本発明の燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板の製造方法を説明する。
　本発明の燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板の製造方法は、素材として、上記の成分組成を有するステンレス鋼板を準備する工程と、
　該ステンレス鋼板に焼鈍を施し、焼鈍板とする工程と、
　該焼鈍板に陽極電解処理を施す工程と、をそなえるものである。
　以下、各工程について説明する。
・準備工程
　準備工程は、素材とするステンレス鋼板を準備する工程である。素材とするステンレス鋼板としては、上記の成分組成を有するステンレス鋼板であれば特に限定されない。
　例えば、上記の成分組成を有する鋼スラブを、熱間圧延して熱延板とし、該熱延板に必要に応じて熱延板焼鈍を施し、その後、該熱延板に冷間圧延を施して所望板厚の冷延板とし、さらに必要に応じて該冷延板に冷延板焼鈍を施すことにより、上記の成分組成を有するステンレス鋼板を準備することができる。
　なお、熱間圧延や冷間圧延、熱延板焼鈍、冷延板焼鈍などの条件は特に限定されず、常法に従えばよい。
・焼鈍工程
　焼鈍工程は、上記準備工程で準備した素材とするステンレス鋼板に焼鈍を施し、焼鈍板とする工程であり、鋼板の表面近傍において所望の微細析出物を形成するため、露点：−４０℃以下、窒素濃度：１ｖｏｌ％以上の雰囲気とすることが重要である。
露点：−４０℃以下
　焼鈍における露点は−４０℃以下とする必要がある。露点が高くなると、酸化反応が生じ易くなる。このため、特に露点が−４０℃を超えると、ステンレス鋼板の表面に酸化皮膜が形成され、ＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物の形成が阻害され、所望の接触抵抗が得られなくなる。従って、焼鈍における露点は−４０℃以下とする必要がある。好ましくは−４５℃以下、より好ましくは−５０℃以下である。
窒素濃度：１ｖｏｌ％以上
　上記したＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物を形成するには、雰囲気ガスの窒素濃度を１ｖｏｌ％以上とすることが必要である。窒素濃度が１ｖｏｌ％未満では必要量のＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物を形成することができず、所望の接触抵抗が得られない。窒素濃度は５ｖｏｌ％以上が好ましく、より好ましくは２０ｖｏｌ％以上である。
　なお、窒素以外の雰囲気ガスとしては、水素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスおよびアンモニアガスなどを用いることができる。
　また、窒素ガスと水素ガスの混合ガスを用いるのが好適であり、特にアンモニア分解ガス（水素ガス７５ｖｏｌ％＋窒素ガス２５ｖｏｌ％）が好適である。
　なお、焼鈍温度を高くすると、ＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物の数を増加させることができる。また、加工性が向上してセパレータ形状に加工しやすくなる。しかし、焼鈍温度が過度に高くなると、微細析出物の円相当直径が粗大化して、所望の接触抵抗が得られなくなる場合がある。従って、焼鈍温度は８００~１１００℃とすることが好ましい。より好ましくは８５０℃以上、１０５０℃以下である。
　上記以外の焼鈍条件については、常法に従えばよい。
・陽極電解処理工程
通電電気量：５~６０Ｃ／ｄｍ２
　陽極電解処理工程は、上記焼鈍工程で得た焼鈍板に陽極電解処理を施す工程である。この陽極電解処理工程では、エッチング量を適正に制御して、焼鈍により形成した鋼板表面近傍の微細析出物を、脱落させることなく、鋼板表面に露出させることが重要であり、エッチング量（スレンレス鋼板の溶解量）を通電電気量により制御する。
　ここで、通電電気量が５Ｃ／ｄｍ２未満になると、微細析出物が鋼板表面に十分露出せず、所望の接触抵抗を得ることが困難となる。一方、通電電気量が６０Ｃ／ｄｍ２を超えると、エッチング量が過大となり、表層近傍に形成された微細析出物が脱落して、やはり所望の接触抵抗を得ることが困難となる。従って、陽極電解処理における通電電気量は、５~６０Ｃ／ｄｍ２の範囲とする。好ましくは、１０Ｃ／ｄｍ２以上、４０Ｃ／ｄｍ２以下である。より好ましくは、１５Ｃ／ｄｍ２以上、２５Ｃ／ｄｍ２以下である。
　また、電解液としては、硫酸水溶液や硝酸水溶液、リン酸水溶液、硫酸ナトリウム水溶液などを好適に使用することができる。なお、上記以外の陽極電解処理条件については、常法に従えばよい。
・その他
　焼鈍前に、鋼板表面を粗面化する処理を実施しても良い。鋼板表面に予め凹凸を形成することで、さらなる接触抵抗の低減効果を得ることができる。例えば、フッ酸水溶液浸漬、ショットブラスト、機械研磨を実施することが好適である。
　さらに、陽極電解処理によって微細析出物を鋼板表面に露出させた後、不動態化皮膜を強化する処理を実施しても良い。これによって、耐食性向上効果が得られる。さらに、不動態皮膜を強化することで、析出物が脱落しにくくなる効果も得ることができる。かような処理としては、例えば、硝酸水溶液浸漬、硝酸水溶液中での電解処理を実施することなどが好適である。
実施例１
　表１に記載の成分を有する板厚０．０８ｍｍの各種ステンレス鋼の冷延板を準備し、準備した冷延板に表２に示す条件で焼鈍を施した。なお、表２中の焼鈍温度は、鋼板表面で測定した温度である。また、焼鈍時間は焼鈍温度−１０℃~焼鈍温度の温度域における滞留時間である。
　その後、３％硫酸水溶液中において、温度：４０℃の条件で、表２に示す通電電気量となるように陽極電解処理を実施し、セパレータ用ステンレス鋼板を得た。ただし、試料Ｎｏ．１５では、陽極電解処理を行わなかった。
　かくして得られたセパレータ用ステンレス鋼板を用いて、以下の要領で接触抵抗と耐食性の評価を行った。
（１）接触抵抗の評価
　接触抵抗は、所定の試料をカーボンペーパ（東レ（株）ＴＧＰ−Ｈ−１２０）で挟み、さらに、その両側から銅板に金めっきを施した電極を接触させ、単位面積あたり０．９８ＭＰａ（＝１０ｋｇ／ｃｍ２）の圧力をかけて電流を流し、電極間の電圧差を測定し、電気抵抗を算出した。この電気抵抗の測定値に接触面の面積を乗じた値を接触抵抗値とし、以下の基準で接触抵抗を評価した。結果を表２に示す。
○（合格）：３０ｍΩ・ｃｍ２以下
×（不合格）：３０Ω・ｃｍ２超
（２）耐食性の評価
　ステンレス鋼は一般的に、印加される電位が高くなるほど過不動態溶解しやすく、耐食性が劣化しやすい。そこで、セパレータ使用環境において高電位環境に長時間さらされた場合の安定性を評価するため、試料を温度：８０℃、ｐＨ：３の硫酸水溶液中に浸漬し、参照電極にＡｇ／ＡｇＣｌ（飽和ＫＣｌ）を用いて、０．９Ｖ（ｖｓ．ＳＨＥ）の電位に２０時間保持し、２０時間経過時の電流密度の値を測定した。この２０時間経過時の電流密度の値により、以下の基準で耐食性を評価した。結果を表２に示す。
○（合格）：１μＡ／ｃｍ２以下
×（不合格）：１μＡ／ｃｍ２超
　また、微細析出物の円相当直径の平均値および鋼板表面における１μｍ２当たりの微細析出物の数は、前述した手法により測定した。なお、冷陰極電界放出型の電子銃をそなえた走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）としては、日立製Ｓ−４１００を用いた。これらの結果を表２に示す。
　なお、参考のために、図２に、試料Ｎｏ．２において、冷陰極電界放出型の電子銃をそなえた走査型電子顕微鏡により、加速電圧：３ｋＶ、倍率：３００００倍で焼鈍後の鋼板表面を観察して得られた二次電子像の一例を、また、図３に、同試料Ｎｏ．２において、陽極電解処理後の鋼板表面を観察して得られた二次電子像の一例をそれぞれ示す。図２および図３より、焼鈍後（陽極電解処理前）の段階では、微細析出物の輪郭（白色領域）が明確ではなく、微細析出物が不動態皮膜表面から露出していない一方、陽極電解処理後には、微細析出物が露出していることがわかる。
　さらに、試料表面から露出した微細析出物を剥離し、この剥離した微細析出物をＣｕメッシュにカーボン蒸着で固定して、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、日本電子製ＪＥＭ２０１０）に付属のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）で分析した。得られたＥＤＸスペクトルから、露出した微細析出物の含有成分を求めた。これらの結果を表２に併記する。
　また、参考のために、図４に、試料Ｎｏ．２における陽極電解処理後の鋼板表面に形成された微細析出物のＥＤＸスペクトルを示す。図４より、鋼板表面の微細析出物が、ＣｒおよびＴｉを含有していることがわかる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　同表より、次の事項が明らかである。
（ａ）発明例ではいずれも、所望の接触抵抗および耐食性が得られている。
（ｂ）一方、比較例Ｎｏ．１０の試料は、Ｔｉ含有量が少ないため、鋼板表面にＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物が十分に形成されず、所望の接触抵抗が得られていない。
（ｃ）比較例Ｎｏ．１１の試料は、焼鈍時の露点が高いため、ＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物が十分に形成されず、所望の接触抵抗が得られていない。
（ｄ）比較例Ｎｏ．１２の試料は、焼鈍時の雰囲気中に窒素を含まないため、ＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物が十分に形成されず、所望の接触抵抗が得られていない。
（ｅ）比較例Ｎｏ．１３の試料は、陽極電解処理時の通電電気量が不足しているため、ＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物が鋼板表面に十分に露出されず、鋼板表面における該微細析出物の数が不足しているため、所望の接触抵抗が得られていない。
（ｆ）比較例Ｎｏ．１４の試料は、陽極電解処理時の通電電気量が過大であるため、ＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物が鋼板表面から脱落してしまい、所望の接触抵抗が得られていない。
（ｇ）比較例Ｎｏ．１５の試料は、陽極電解処理を施していないため、ＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物が鋼板表面に露出されず、鋼板表面における該微細析出物の数が不足しているため、所望の接触抵抗が得られていない。
　１　膜−電極接合体
　２，３　ガス拡散層
　４，５　セパレータ
　６　空気流路
　７　水素流路

Claims (4)

  1. 質量％で、
    　Ｃ　：０．００３~０．０３０％、
    　Ｓｉ：０．０１~１．００％、
    　Ｍｎ：０．０１~１．００％、
    　Ｐ　：０．０５０％以下、
    　Ｓ　：０．０３０％以下、
    　Ｃｒ：１６．０~３２．０％、
    　Ｎｉ：０．０１~１．００％、
    　Ｔｉ：０．０５~０．４５％、
    　Ａｌ：０．００１~０．１５０％および
    　Ｎ　：０．０３０％以下
    を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するとともに、
    　鋼板表面にＣｒおよびＴｉを含有する微細析出物を有し、該微細析出物の円相当直径の平均値が２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下で、かつ該微細析出物が該鋼板表面において１μｍ２当たり３個以上存在する、燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板。
  2. 　前記成分組成が、さらに質量％で、
    　Ｍｏ：０．０１~２．５０％、
    　Ｃｕ：０．０１~０．８０％、
    　Ｃｏ：０．０１~０．５０％および
    　Ｗ　：０．０１~３．００％
    のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、請求項１に記載の燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板。
  3. 　前記成分組成が、さらに質量％で、
    　Ｎｂ：０．０１~０．６０％、
    　Ｚｒ：０．０１~０．３０％、
    　Ｖ　：０．０１~０．３０％、
    　Ｃａ：０．０００３~０．００３０％、
    　Ｍｇ：０．０００５~０．００５０％、
    　Ｂ　：０．０００３~０．００５０％、
    　ＲＥＭ（希土類金属）：０．００１~０．１００％、
    　Ｓｎ：０．００１~０．５００％および
    　Ｓｂ：０．００１~０．５００％
    のうちから選んだ１種または２種以上を含有する、請求項１または２に記載の燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板。
  4. 　素材として、請求項１~３のいずれかに記載の成分組成を有するステンレス鋼板を準備する工程と、
    　該ステンレス鋼板に焼鈍を施し、焼鈍板とする工程と、
    　該焼鈍板に陽極電解処理を施す工程と、をそなえ、
    　前記焼鈍では、露点：−４０℃以下、窒素濃度：１ｖｏｌ％以上の雰囲気とし、かつ
    　前記陽極電解処理では、通電電気量を５~６０Ｃ／ｄｍ２とする、燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板の製造方法。
PCT/JP2016/068020 2016-06-10 2016-06-10 燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびその製造方法 WO2017212656A1 (ja)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/068020 WO2017212656A1 (ja) 2016-06-10 2016-06-10 燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびその製造方法
KR1020187037998A KR102177522B1 (ko) 2016-06-10 2017-05-22 연료 전지의 세퍼레이터용 스테인리스 강판의 제조 방법
US16/307,238 US10763517B2 (en) 2016-06-10 2017-05-22 Stainless steel sheet for fuel cell separators, and production method therefor
PCT/JP2017/019088 WO2017212905A1 (ja) 2016-06-10 2017-05-22 燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびその製造方法
ES17810086T ES2807196T3 (es) 2016-06-10 2017-05-22 Lámina de acero inoxidable para separadores de pila de combustible, y método de producción para la misma
CA3026609A CA3026609A1 (en) 2016-06-10 2017-05-22 Stainless steel sheet for fuel cell separators, and production method therefor
CN201780035837.1A CN109312422B (zh) 2016-06-10 2017-05-22 燃料电池的隔板用不锈钢板及其制造方法
EP17810086.3A EP3470539B1 (en) 2016-06-10 2017-05-22 Stainless steel sheet for fuel cell separators, and production method therefor
JP2017549552A JP6323624B1 (ja) 2016-06-10 2017-05-22 燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびその製造方法
TW106118688A TWI637552B (zh) 2016-06-10 2017-06-06 燃料電池之分隔件用不銹鋼鋼板及其製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/068020 WO2017212656A1 (ja) 2016-06-10 2016-06-10 燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017212656A1 true WO2017212656A1 (ja) 2017-12-14

Family

ID=60579025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/068020 WO2017212656A1 (ja) 2016-06-10 2016-06-10 燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2017212656A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001032056A (ja) * 1999-07-22 2001-02-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 通電部品用ステンレス鋼および固体高分子型燃料電池
JP2010049980A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池セパレータ及び燃料電池セパレータの製造方法
JP2010514930A (ja) * 2006-12-28 2010-05-06 ポスコ 高分子電解質膜燃料電池のバイポーラ板用ステンレス鋼の表面特性改善方法
JP2012177157A (ja) * 2011-02-25 2012-09-13 Jfe Steel Corp 固体高分子形燃料電池セパレータ用ステンレス鋼およびその製造方法
WO2014064920A1 (ja) * 2012-10-22 2014-05-01 Ｊｆｅスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001032056A (ja) * 1999-07-22 2001-02-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 通電部品用ステンレス鋼および固体高分子型燃料電池
JP2010514930A (ja) * 2006-12-28 2010-05-06 ポスコ 高分子電解質膜燃料電池のバイポーラ板用ステンレス鋼の表面特性改善方法
JP2010049980A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池セパレータ及び燃料電池セパレータの製造方法
JP2012177157A (ja) * 2011-02-25 2012-09-13 Jfe Steel Corp 固体高分子形燃料電池セパレータ用ステンレス鋼およびその製造方法
WO2014064920A1 (ja) * 2012-10-22 2014-05-01 Ｊｆｅスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6323623B1 (ja) 燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびその製造方法
JP6323624B1 (ja) 燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびその製造方法
US11085120B2 (en) Stainless steel sheet for fuel cell separators and production method therefor
JP4798298B2 (ja) 導電性と延性に優れた燃料電池セパレータ用ステンレス鋼およびその製造方法
JP5972877B2 (ja) 燃料電池セパレータ用ステンレス鋼の製造方法
JP2012177157A (ja) 固体高分子形燃料電池セパレータ用ステンレス鋼およびその製造方法
JP6414369B1 (ja) 燃料電池のセパレータ用鋼板の基材ステンレス鋼板およびその製造方法
JP4930222B2 (ja) 固体高分子形燃料電池セパレータ用オーステナイト系ステンレス鋼およびそれを用いた固体高分子形燃料電池
JP2008303436A (ja) 固体高分子形燃料電池セパレータ用フェライト系ステンレス鋼およびそれを用いた固体高分子形燃料電池
WO2017212656A1 (ja) 燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16904690

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16904690

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP