WO2020071325A1 - 高耐食性、高通電性を有する金属材料及びその製造方法 - Google Patents

高耐食性、高通電性を有する金属材料及びその製造方法

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metal
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尚寿 福留
憲司 川坂
喜夫 申
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臼井国際産業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a metal material having high corrosion resistance and high electrical conductivity which is optimal as a member for a fuel cell stack requiring high corrosion resistance and a metal material (substrate) having low electrical resistance and high electrical conductivity, and a method for producing the same. More specifically, by performing a special treatment on the surface of a base material (for example, a metal material such as aluminum, copper, and stainless steel, or a laminate made of a sprayed amorphous alloy), the corrosion resistance and the electrical conductivity are improved.
  • a base material for example, a metal material such as aluminum, copper, and stainless steel, or a laminate made of a sprayed amorphous alloy.
  • the present invention relates to a technique capable of obtaining a metal material.
  • a metal member used for a member for a fuel cell stack (a terminal plate, a separator, and the like)
  • a metal material having high corrosion resistance such as stainless steel, aluminum, titanium, and a Ni-iron alloy
  • a general metal member such as stainless steel or titanium
  • a contact resistance with an electrode of a unit cell is large.
  • a high corrosion resistance is required for the terminal plate and the separator because of a structure in which a chemical reaction between hydrogen and oxygen is caused to take out electricity.
  • electric conductivity is also required to suppress electric loss caused by a chemical reaction.
  • Patent Literature 1 discloses a fuel cell separator in which the surface of a general metal member such as stainless steel or titanium is plated with gold. This fuel cell separator is obtained by directly applying gold plating to the surface of a metal member such as stainless steel, which is in contact with the electrode of the unit cell. The contact resistance between the separator and the electrode is reduced by the action of the gold plating. Thus, the conduction of electrons between the separator and the electrode is improved.
  • Patent Literature 2 discloses a stainless steel for a metal separator in which contact electric resistance is reduced by mixing and precipitating boron that lowers electric resistance at the stage of a billet.
  • Patent Document 1 since gold plating is applied to the fuel cell separator, the contact resistance between the separator and the electrode is reduced, so that the conduction of electrons from the separator to the electrode is good. It is said that the output voltage of the fuel cell increases.For example, even if stainless steel having an oxide film on its surface is used as a separator as it is, corrosion resistance is not sufficient and metal elution occurs, resulting in poisoning of the supported catalyst. There is also the problem that the contact resistance of the separator increases due to the occurrence of corrosion and corrosion products generated after elution, so the fuel cell separator made of a metal member is subjected to gold plating in view of the manufacturing cost. It is.
  • Patent Literatures 1 and 2 require complicated secondary processing and tertiary processing, such as removal of an oxide film and gold plating, on a fuel cell stack component in order to achieve both corrosion resistance and electrical conductivity. Not only is the production cost high, but it is not easy to obtain a metal material having both high corrosion resistance and high current-carrying properties even with such complicated processing.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and is most suitable as a member for a fuel cell stack requiring high corrosion resistance or a metal material (substrate) requiring low electric resistance and high conductivity.
  • An object of the present invention is to propose a metal material having high corrosion resistance and high electrical conductivity, and a manufacturing method capable of manufacturing the metal material at low cost.
  • the present inventors have found that for fuel cell stack members requiring high corrosion resistance and metal materials requiring low electrical resistance and high electrical conductivity, complicated methods such as oxide film removal and gold plating are used to achieve both corrosion resistance and electrical conductivity.
  • a base material made of a metal member was obtained. It has been found that by forming a layer of tungsten carbide or nickel carbide, which is a carbon-based additive, on the surface of the alloy, electrical conductivity can be imparted while maintaining corrosion resistance.
  • the metal material having high corrosion resistance and high electrical conductivity according to the present invention is formed by spraying or embedding a carbon-based additive, that is, a layer of tungsten carbide or nickel carbide, on the surface of a substrate made of a metal member.
  • a carbon-based additive that is, a layer of tungsten carbide or nickel carbide
  • the metal material having high corrosion resistance and high electrical conductivity is made of tungsten carbide or nickel formed by thermal spraying on the surface of a substrate made of a metal member. It is characterized by having a carbide layer, and other metal materials having high corrosion resistance and high electrical conductivity are tungsten carbide or nickel embedded on the surface of a base material made of a metal member by pressing or rolling. It is characterized by having a carbide layer.
  • the method for producing a metal material having high corrosion resistance and high electrical conductivity according to the present invention is characterized in that a tungsten carbide or nickel carbide layer is formed by thermal spraying on a surface of a base material made of a metal member, and another method.
  • the present invention is characterized in that after tungsten carbide or nickel carbide is applied to the surface of a substrate made of a metal member, the tungsten carbide or nickel carbide is pressed and embedded in the surface of the substrate.
  • the base material made of the metal member is a fuel cell stack terminal plate
  • it is characterized by forming tungsten carbide or nickel carbide by thermal spraying only on one surface of the terminal plate,
  • the base material made of the metal member is a fuel cell stack separator
  • the tungsten carbide or nickel carbide is pressed by rolling or pressing, and the surface of the separator is pressed.
  • the feature is to embed in.
  • a laminate made of a sprayed amorphous alloy or the like can be used in addition to metal materials such as aluminum, copper, and stainless steel.
  • tungsten carbide or nickel carbide is used as the carbon-based additive is that electrical conductivity can be imparted while maintaining corrosion resistance without going through complicated processing steps.
  • the spraying method and the pressurizing method by pressing or rolling after coating are used as the means for forming the carbide layer on the substrate surface for the following reasons. That is, the reason why the thermal spraying method is adopted is that the formation time of the carbide layer is short and a constant thickness is easily formed. The reason why the coating and pressurizing method is adopted is that the heat effect of the additive is small and the characteristics of the additive can be easily imparted as it is.
  • the metal material of the present invention has a nickel carbide or tungsten carbide layer by thermal spraying or pressing or rolling on the surface of a base material such as a laminate made of an amorphous alloy by thermal spraying, other than metallic materials such as aluminum, copper, and stainless steel, It has an excellent feature that electrical conductivity can be imparted while maintaining corrosion resistance.
  • a carbide layer on the surface of a base material made of a metal member, the electrical resistance can be reduced while maintaining the characteristics of a material having high corrosion resistance.
  • electrical conductivity can be imparted while maintaining corrosion resistance by simple means without going through a plurality of processing steps such as removal of an oxide film and gold plating. An excellent effect is obtained that a metal material having electrical conductivity can be manufactured at low cost.
  • FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing a terminal plate for a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view showing a fuel cell stack separator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic explanatory view showing one embodiment of a method for manufacturing the terminal plate for a fuel cell stack shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic explanatory view showing one embodiment of a method of manufacturing the fuel cell stack separator shown in FIG. 2.
  • FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a high-temperature and high-pressure corrosion acceleration time (elapsed time) and contact resistance of the fuel cell stack terminal plate shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the load and the resistance of the fuel cell stack separator shown in FIG. 2.
  • reference numeral 1 denotes a terminal plate for a fuel cell stack
  • 1-1 denotes a base material
  • 2 denotes a nickel carbide layer or a tungsten carbide layer
  • 3 denotes a thermal spraying apparatus
  • 11 denotes a fuel cell stack separator
  • 11-1 denotes a fuel cell stack separator.
  • a base material, 12 indicates a nickel carbide layer or a tungsten carbide layer
  • 13 indicates a pressing device.
  • the terminal plate 1 for a fuel cell stack shown in FIG. 1 has a nickel carbide on only one surface of a base material 1-1 made of a metal member such as aluminum, copper, stainless steel, or a laminated body made of a sprayed amorphous alloy. Layer or tungsten carbide layer 2 is formed.
  • the thickness of the carbide layer 2 applied to the fuel cell stack terminal plate 1 is not limited, but is preferably 15 to 30 ⁇ m as a result of experiments. The reason is that if it is less than 15 ⁇ m, the effect of lowering the electric resistance is low, while if it exceeds 30 ⁇ m, the workability is reduced, nickel carbide or tungsten carbide is dropped, and the electric resistance is increased.
  • the nickel carbide layer or the tungsten carbide layer 2 may be formed not only on one side of the substrate 1-1 but also on both sides, and can be appropriately selected.
  • the fuel cell stack separator 11 shown in FIG. 2 has a nickel carbide layer or a nickel carbide layer on both surfaces of a base material 11-1 made of a metal member such as aluminum, copper, stainless steel, or a laminate made of a sprayed amorphous alloy. Tungsten carbide layer 12 is formed in a buried state.
  • the thickness of the carbide layer 12 applied to the fuel cell stack separator 11 is not limited in the same manner as the fuel cell stack terminal plate 1 shown in FIG. 1, but as a result of the experiment, the thickness is 15 to 30 ⁇ m, which is the same as the fuel cell stack terminal plate.
  • the reason is that, similarly to the terminal plate for a fuel cell stack, when the thickness is less than 15 ⁇ m, the effect of lowering the electric resistance is low. On the other hand, when the thickness exceeds 30 ⁇ m, the workability decreases, nickel carbide or tungsten carbide falls off, and the electric resistance decreases. This is because a rise or the like occurs.
  • the method of manufacturing the fuel cell stack terminal plate 1 employs a thermal spraying method as a means for forming a carbide layer on the surface of the base material, and as shown in FIG.
  • a thermal spraying method as a means for forming a carbide layer on the surface of the base material, and as shown in FIG.
  • nickel carbide or tungsten carbide 2-1 is sprayed on one surface of the base material 1-1 by a thermal spraying device 3 disposed above the substrate 1 to form a nickel carbide layer or a tungsten carbide layer 2 having a desired thickness.
  • a method of manufacturing the fuel cell stack separator 11 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. 4.
  • a carbide layer is formed on both surfaces of a base material to improve penetration resistance.
  • the base material 11-1 is horizontally held between a pair of upper and lower pressing plates 13-1 of the press device 13.
  • carbide is embedded on both surfaces of the base material 11-1 to form a nickel carbide layer or tungsten having good adhesion.
  • a carbide layer 12 is formed. Note that, even if a rolling mill is used in place of the press device 13, the fuel cell stack separator 11 having the nickel carbide layer or the tungsten carbide layer 12 with good adhesion embedded on both surfaces of the base material 11-1 is manufactured. can do.
  • the results of examining the high-temperature and high-pressure corrosion acceleration time (elapsed time) and the contact resistance are shown in FIG. FIG.
  • FIG. 5 shows, for comparison, the high-temperature and high-pressure corrosion acceleration time (elapsed time) and the contact resistance of a single substrate (having the same size as the present inventions 1 and 2) in which an amorphous alloy layer was formed on aluminum (Comparative Example 1). Are also shown.
  • a line with a contact resistance of 30 m ⁇ ⁇ cm 2 indicates a judgment reference value having high corrosion resistance and high conductivity.
  • water and a sample are sealed in a dedicated sealed container, placed in a furnace maintained at 150 ° C., and the sample is taken out every week (about 168 hours) and dried. After that, the terminal was brought into contact with the layer forming side of the terminal plate for a fuel cell stack by a resistance measuring instrument to measure the voltage, and the contact resistance value (m ⁇ ⁇ cm 2 ) was calculated using the measured voltage value.
  • a mixture of nickel carbide and a binder was applied to both sides of an amorphous base material (size: thickness 0.4 mm, ⁇ 30 mm) and applied to both sides of the base material.
  • an amorphous base material size: thickness 0.4 mm, ⁇ 30 mm
  • the relationship between the load and the resistance value is examined. The results are shown in FIG. FIG. 6 also shows a single amorphous substrate (without addition processing) (Comparative Example 1) for comparison.
  • the terminal plate for a fuel cell stack of Example 1 of the present invention and the separator for a fuel cell stack of Example 2 both have a nickel carbide layer or a tungsten carbide layer. Since the present invention has obtained superior results over the comparative examples having no such layers, the metal material of the present invention has a high corrosion resistance required for fuel cell stack members and a low electric resistance and high electrical conductivity. It can be seen that it is excellent as a metal material required to have the following.

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Abstract

高い耐食性を要求される燃料電池スタック用部材や電気抵抗が低く高い通電性を要求される金属材（基材）として最適な高耐食性、高通電性を有する金属材料の提供。　金属製部材からなる基材表面に、溶射によりタングステンカーバイド層又はニッケルカーバイド層を形成するか、又は、前記基材表面にタングステンカーバイドあるいはニッケルカーバイドを塗布した後、当該タングステンカーバイドあるいはニッケルカーバイドを圧延又はプレスにより加圧して基材表面に埋め込む。

Description

高耐食性、高通電性を有する金属材料及びその製造方法
　本発明は、高い耐食性を要求される燃料電池スタック用部材や電気抵抗が低く高い通電性を要求される金属材（基材）として最適な高耐食性、高通電性を有する金属材料及びその製造方法に係り、より詳しくは、基材（例えば、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等の金属材や、溶射によるアモルファス合金からなる積層体等）の表面に特殊な処理を施すことにより耐食性及び通電性の優れた金属材を得ることができる技術に関するものである。
　従来、燃料電池スタック用部材（端子板やセパレータ等）等に使用される金属製部材としては、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、Ｎｉ－鉄合金等の高耐食性を有する金属材が使用される。しかし、ステンレス鋼やチタン等の一般金属部材を、例えば燃料電池スタック用部材の端子板やセパレータ等に使用する場合、単位電池の電極との接触抵抗が大きいという問題点がある。又、燃料電池スタックは、水素と酸素の化学反応を起こして電気を取り出す構造上、端子板やセパレータには高い耐食性が求められる。一方で化学反応で起きた電気ロスを抑えるため通電性も求められる。しかし、耐食性を高めた金属材料は一般的に電気抵抗が高いため、高い通電性を得ることができないという問題点がある。
　そこで、かかる問題点を解消するために、例えば、特許文献１には、ステンレス鋼やチタン等の一般金属部材の表面に金メッキを施した燃料電池用セパレータが開示されている。この燃料電池用セパレータは、ステンレス鋼等の金属製部材の表面の、単位電池の電極との接触面に直接金メッキを施したもので、金メッキの作用によりセパレータと電極との接触抵抗が低下することにより、セパレータと電極との間で電子の導通が良好となるとされたものである。又、特許文献２には、鋼片の段階で電気抵抗を下げるボロンを混合、析出させることにより、接触電気抵抗を低減させた金属セパレータ用ステンレス鋼が開示されている。
　しかしながら、上記した特許文献１に開示されている燃料電池用セパレータや、特許文献２に開示されている金属セパレータ用ステンレス鋼には、以下に記載する問題がある。
　即ち、特許文献１に開示されている技術によれば、燃料電池用セパレータに金メッキが施されているので、セパレータと電極との接触抵抗が低下するため、セパレータから電極への電子の導通が良好となり、燃料電池の出力電圧が大きくなるとされているが、例えばその表面に酸化被膜を備えたステンレス鋼をそのままセパレータに用いても、耐食性が十分でなく金属の溶出が起こり、担持触媒の被毒が発生することや、溶出後に生成する腐食生成物によりセパレータの接触抵抗が増加するという問題もあるため、金属製部材からなる燃料電池用セパレータには、製造コストを度外視した金メッキが施されているのである。次に、特許文献２に開示されているセパレータの場合は、ボロン含有ステンレス鋼を採用するため、変形抵抗が高く、熱間圧延工程やプレス成形工程での割れ防止を考慮した複雑な加工工程が必要となるという問題がある。
　このように、特許文献１、２に開示されている技術は、耐食性と通電性を両立させるために燃料電池用スタック部品には酸化被膜除去や金メッキといった複雑な２次加工、３次加工が必要となり、製造コストが高くつくのみならず、そのような複雑な加工処理を加えても高耐食性及び高通電性の両特性を十分に備えた金属材料を得ることは容易ではなかった。
特開平１０－２２８９１４号公報 特開２００９－２１５６５５号公報
　本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、高い耐食性を要求される燃料電池スタック用部材や電気抵抗が低く高い通電性を要求される金属材（基材）として最適な高耐食性、高通電性を有する金属材料と、該金属材料を低コストで製造することができる製造方法を提案しようとするものである。
　本発明者らは、高い耐食性を要求される燃料電池スタック用部材や電気抵抗が低く高い通電性を要求される金属材に関して、耐食性と通電性を両立させるために酸化被膜除去や金メッキといった複雑な２次加工、３次加工等の複雑な加工処理を必要とせずに、高耐食性と高通電性の両特性を備える金属材料を得る手段について種々研究を重ねた結果、金属製部材からなる基材の表面に炭素系添加剤であるタングステンカーバイド又はニッケルカーバイドの層を形成することにより、耐食性を維持したまま通電性を付与できることを見出した。
　即ち、本発明に係る高耐食性、高通電性を有する金属材料は、金属製部材からなる基材の表面に溶射又は埋め込みにより炭素系添加剤、即ち、タングステンカーバイド又はニッケルカーバイドの層を形成することにより耐食性及び通電性の優れた金属材を得ることができる技術であり、その高耐食性、高通電性を有する金属材料は、金属製部材からなる基材表面に、溶射により形成したタングステンカーバイド又はニッケルカーバイドの層を有することを特徴とし、又、他の高耐食性、高通電性を有する金属材料は、金属製部材からなる基材表面に、プレスや圧延等の加圧により埋め込んだタングステンカーバイド又はニッケルカーバイドの層を有することを特徴とする。
　本発明に係る高耐食性、高通電性を有する金属材料の製造方法は、金属製部材からなる基材表面に溶射によりタングステンカーバイド又はニッケルカーバイドの層を形成することを特徴とし、又、他の方法として、金属製部材からなる基材表面にタングステンカーバイドあるいはニッケルカーバイドを塗布した後、当該タングステンカーバイドあるいはニッケルカーバイドを加圧して基材表面に埋め込むことを特徴とする。さらに、別の方法として、前記金属製部材からなる基材が燃料電池スタック用端子板の場合は、当該端子板の片面のみに溶射によりタングステンカーバイドあるいはニッケルカーバイドを形成することを特徴とし、又、前記金属製部材からなる基材が燃料電池スタック用セパレータの場合は、当該セパレータの両面にタングステンカーバイドあるいはニッケルカーバイドを塗布した後、圧延又はプレスにより該タングステンカーバイドあるいはニッケルカーバイドを加圧して当該セパレータ表面に埋め込むことを特徴とする。
　本発明における基材としては、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等の金属材の他、溶射によるアモルファス合金からなる積層体等を用いることができる。
　又、炭素系添加剤としてタングステンカーバイドやニッケルカーバイドを用いたのは、複雑な加工工程を経ることなく耐食性を維持したまま通電性を付与できるためである。
　本発明において、基材表面へのカーバイドの層の形成手段として、溶射方式と、塗布した後にプレスや圧延による加圧方式を用いたのは、以下に示す理由による。
　即ち、溶射方式を採用したのは、カーバイドの層の形成時間が短く一定の厚みを形成し易いためである。又、塗布と加圧方式を採用したのは、添加剤の熱影響が小さく添加剤の特性をそのまま付与し易いためである。
　本発明の金属材料は、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等の金属材の他、溶射によるアモルファス合金からなる積層体等の基材表面に溶射又はプレスや圧延によりニッケルカーバイドやタングステンカーバイド層を有するので、耐食性を維持したまま通電性を付与できるという優れた特徴を有する。特に、金属製部材からなる基材の表面にカーバイド層を埋め込むことで、耐腐食が高い材質が有する特性を保持したまま電気抵抗を下げることができる。又、本発明の金属材料の製造方法によれば、酸化被膜の除去や金メッキ等の複数の加工工程を経ることなく簡易な手段で耐食性を維持したまま通電性を付与できるので、高耐食性、高通電性を有する金属材料を低コストで製造することができるという優れた効果を奏する。
本発明の一実施例である燃料電池スタック用端子板を示す概略縦断面図である。 本発明の他の実施例である燃料電池スタック用セパレータを示す概略縦断面図である。 図１に示す燃料電池スタック用端子板の製造方法の一実施例を示す概略説明図である。 図２に示す燃料電池スタック用セパレータの製造方法の一実施例を示す概略説明図である。 図１に示す燃料電池スタック用端子板の高温高圧腐食促進時間（経過時間）と接触抵抗の関係を示す図である。 図２に示す燃料電池スタック用セパレータの加重と抵抗の関係を示す図である。
　図１～図４において、１は燃料電池スタック用端子板、１－１は基材、２はニッケルカーバイド層又はタングステンカーバイド層、３は溶射装置、１１は燃料電池スタック用セパレータ、１１－１は基材、１２はニッケルカーバイド層又はタングステンカーバイド層、１３はプレス装置をそれぞれ示す。
　即ち、図１に示す燃料電池スタック用端子板１は、アルミニウム、銅、ステンレス鋼や、溶射によるアモルファス合金からなる積層体等の金属製部材からなる基材１－１の片面のみに、ニッケルカーバイド層又はタングステンカーバイド層２が形成されている。この燃料電池スタック用端子板１に施すカーバイド層２の厚さは制限されないが、実験の結果、１５～３０μｍとすることが望ましい。その理由は、１５μｍ未満では電気抵抗の低下効果が低く、他方、３０μｍを超えると作業性の低下、ニッケルカーバイドやタングステンカーバイドの脱落、電気抵抗の上昇等が発生するためである。
　なお、ニッケルカーバイド層又はタングステンカーバイド層２は基材１－１の片面のみに限らず両面に形成してもよく、適宜選択することができる。
　又、図２に示す燃料電池スタック用セパレータ１１は、アルミニウム、銅、ステンレス鋼や、溶射によるアモルファス合金からなる積層体等の金属製部材からなる基材１１－１の両面に、ニッケルカーバイド層又はタングステンカーバイド層１２が埋め込まれた状態で形成されている。この燃料電池スタック用セパレータ１１に施すカーバイド層１２の厚さも前記図１に示す燃料電池スタック用端子板１と同様に制限されないが、実験の結果、前記燃料電池スタック用端子板と同じ１５～３０μｍとすることが望ましい。又、その理由も、前記燃料電池スタック用端子板と同様に、１５μｍ未満では電気抵抗の低下効果が低く、他方、３０μｍを超えると作業性の低下、ニッケルカーバイドやタングステンカーバイドの脱落、電気抵抗の上昇等が発生するためである。
　次に、図１に示す燃料電池スタック用端子板１の製造方法を図３に基づいて説明する。
　この燃料電池スタック用端子板１の製造方法は、基材表面へのカーバイドの層の形成手段として、溶射方式を採用したもので、図３に示すように、水平に保持された基材１－１の上方に配設された溶射装置３により、基材１－１の片面に例えばニッケルカーバイド又はタングステンカーバイド２－１を溶射して、所望厚さのニッケルカーバイド層又はタングステンカーバイド層２を形成する。
　又、図２に示す燃料電池スタック用セパレータ１１の製造方法を図４に基づいて説明すると、セパレータの場合は貫通抵抗の改善のために基材の両面にカーバイド層を形成するため、ニッケルカーバイド又はタングステンカーバイドをバインダー等の接着媒体に混ぜて基材１１－１の両面に塗布した後、プレス装置１３の上下一対の加圧板１３－１の間に当該基材１１－１を水平に保持した状態で前記加圧板１３－１にて基材１１－１の両面に所定の大きさの面圧を加えると、基材１１－１の両面にカーバイドが埋め込まれ、密着性良好なニッケルカーバイド層又はタングステンカーバイド層１２が形成される。
　なお、プレス装置１３に替えて圧延機を用いても、基材１１－１の両面に埋め込まれた密着性良好なニッケルカーバイド層又はタングステンカーバイド層１２が形成された燃料電池スタック用セパレータ１１を製造することができる。
　以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は下記実施例によって制限を受けるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で変更・実施することは、全て本発明の技術的範囲に含まれる。
　ＳＳ４００にアモルファス合金層を形成した基材（サイズ：厚さ３ｍｍ、長さ２５６ｍｍ、幅１５６ｍｍ）の片面に、溶射によりニッケルカーバイド層（層厚２５μｍ）を形成した燃料電池スタック用端子板（本発明１）と、アルミニウムにアモルファス合金層を形成した基材（本発明１と同じサイズ）の片面に、溶射によりニッケルカーバイド層（本発明１と同じ層厚）を形成したもの（本発明２）の高温高圧腐食促進時間（経過時間）と接触抵抗を調べた結果を本発明１、本発明２として図５に示す。
　なお、図５には、比較のため、アルミニウムにアモルファス合金層を形成した基材単体（本発明１、２と同じサイズ）（比較例１）の高温高圧腐食促進時間（経過時間）と接触抵抗を調べた結果も併せて示す。また、図５において接触抵抗：３０ｍΩ・ｃｍ2のラインは高耐食性、高導電性を有する判定基準値を示している。
　本実施例１における腐食試験及び接触抵抗測定は、まず専用の密封容器に水とサンプルを封入し、１５０℃を保持する炉内に入れ、１週間毎（約１６８時間）にサンプルを取り出し、乾燥させた後、抵抗測定器により端子を燃料電池スタック用端子板の層成形側に接触させて電圧を測定し、その電圧測定値を用いて接触抵抗値（ｍΩ・ｃｍ2）を算出した。
　アモルファスからなる基材（サイズ：厚さ０．４ｍｍ、Φ３０ｍｍ）の両面に、ニッケルカーバイドをバインダーに混ぜて基材の両面に塗布した後、プレス装置により基材の両面に２．２５トン（ｔ）のプレス装置圧を加えて製造し、当該基材の両面にニッケルカーバイド層を有する燃料電池スタック用セパレータのスタックを想定した際の影響を確認するための試験として加重と抵抗値の関係を調べた結果を図６に示す。なお、図６には、比較のため、アモルファス基材単体（添加加工なし）（比較例１）を併せて示す。
　本実施例２における加重と抵抗測定は、まず専用の密封容器に水とサンプルを封入し、１５０℃を保持する炉内に入れ、１週間（約１６８時間）にサンプルを取り出し、乾燥させた後、抵抗測定器により端子を燃料電池スタック用セパレータ上下面の表面に接触させて端子に加重を行いその変化毎に電圧を測定し、その電圧測定値を用いて抵抗値（ｍΩ）を算出した。
　図５及び図６に示すデータより明らかなように、本発明の実施例１の燃料電池スタック用端子板、同実施例２の燃料電池スタック用セパレータは共に、ニッケルカーバイド層又はタングステンカーバイド層を有する本発明が、これらの層を有しない比較例に対し優位な結果が得られたことから、本発明の金属材料は、高い耐食性を要求される燃料電池スタック用部材や電気抵抗が低く高い通電性を要求される金属材料として優れていることがわかる。
　１　燃料電池スタック用端子板
　１－１、１１－１　基材
　２、１２　ニッケルカーバイド層又はタングステンカーバイド層
　２－１　ニッケルカーバイド又はタングステンカーバイド
　３　溶射装置
１１　燃料電池スタック用セパレータ
１３　プレス装置
１３－１　加圧板

Claims (8)

  1. 　金属製部材からなる基材表面に、溶射により形成したタングステンカーバイド層又はニッケルカーバイド層を有することを特徴とする高耐食性、高通電性を有する金属材料。
  2. 　金属製部材からなる基材表面に、プレスや圧延等の加圧により埋め込んだタングステンカーバイド層又はニッケルカーバイド層を有することを特徴とする高耐食性、高通電性を有する金属材料。
  3. 　前記基材として、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等の金属材、又は、溶射によるアモルファス合金からなる積層体を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の高耐食性、高通電性を有する金属材料。
  4. 　前記金属材料が燃料電池スタック用端子板又は燃料電池用セパレータであることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の高耐食性、高通電性を有する金属材料。
  5. 　金属製部材からなる基材表面に、溶射によりタングステンカーバイド層又はニッケルカーバイド層を形成することを特徴とする高耐食性、高通電性を有する金属材料の製造方法。
  6. 　金属製部材からなる基材表面にタングステンカーバイドあるいはニッケルカーバイドを塗布した後、当該タングステンカーバイドあるいはニッケルカーバイドを圧延又はプレスにより加圧して基材表面に埋め込むことを特徴とする高耐食性、高通電性を有する金属材料の製造方法。
  7. 　前記基材として、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等の金属材、又は、溶射によるアモルファス合金からなる積層体を用いることを特徴とする請求項５又は６に記載の高耐食性、高通電性を有する金属材料の製造方法。
  8. 　前記金属材料が燃料電池スタック用端子板又は燃料電池用セパレータであることを特徴とする請求項５～７のいずれか１項に記載の高耐食性、高通電性を有する金属材料の製造方法。
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