[发明专利]耐蚀性、导电性、成型性优异的薄板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及作为工业用材料的耐蚀性、导电性、成型性优异的薄板，及其制造方法。

背景技术

固体高分子型燃料电池(PEFC)为将氢气与氧气反应产生水时的能量输出为电力的物质，期待其为今后社会所需要的不排出CO₂的清洁能源。作为PEFC的用途熟知的有用于汽车、家庭用燃料电池、手机等。在该PEFC的内部使用称作分离器的部件。其主要是起到形成氢气与氧气的通路，以及电池间的通电作用的部件。

PEFC用分离器的材料中通常使用碳和金属两类。由于碳的加工性差，且厚度变大、尺寸变大，在汽车用PEFC中希望使用金属制的分离器，怀着这样的希望，以制造商为首，大学等研究机构也正在进行开发。

非专利文献1中报告有由金属玻璃材料制成的分离器在超冷却液体温度范围内的成型性、耐蚀性、接触电阻、发电特性。

专利文献1中报告有为了将不锈钢适用作母体使其兼具导电性，而用沉淀物贯穿钝态内部，提高不锈钢内部和表面的导电性的制造方法。由于钝态的电阻大，因此如果覆盖材料的表面则会提高接触电阻(导电性恶化)。

专利文献2、3中也选择在材料的表层形成钝态来提高耐蚀性，但是与上述同样地，为了提高导电性需要在表面进行电镀等特殊处理。

专利文献4中报告了用于制造非晶质薄板的制造装置和方法，其能够得到PEFC用分离器中所需尺寸的薄板。作为主要装置的喷射枪的构造示于图1。利用该喷射枪，一边急速冷却飞行粉末粒子一边在基材表面进行成膜，最后从基材剥离而得到非晶质的薄板。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：横山雅纪、山浦真一、木村久道、井上明久、Ni基金属ガラスの過冷却液体状態における温感プレス加工性および燃料電池用セパレータの試作、粉体および粉末冶金、54(2007)、773-777

专利文献

专利文献1：特开2003-193206号公报

专利文献2：特开2006-210320号公报

专利文献3：特开平10-228914号公报

专利文献4：特许第4579317号公报

发明内容

发明要解决的问题

至今为止，PEFC用金属制分离器的实际应用困难的原因是难以得到满足全部的耐蚀性、导电性、成型性、成本的材料。据称在非专利文献1、专利文献1中，在通电中，材料表面的非导电性氧化物生长，发电特性下降。此外，专利文献2、3由于需要在表面上进行特殊处理，并且使用的是高价的材料，因此可视为具有用于实用化的成本壁垒。本发明提出了不需要复杂的操作，满足全部的耐蚀性、导电性、成型性的PEFC用金属制分离器或能够制得该分离器等的材料的薄板，以及它们的制造方法。

解决问题的方法

本发明中，为了制造金属制的薄板，使用如图1或图2所示的超急速冷却迁移控制喷射装置(超急冷遷移制御噴射装置)。由于其为能够制造以粉末材料作为原料，在基材表面上形成瞬时熔融的粉末材料的骤冷皮膜，进而从基材剥离得到的骤冷薄板的装置，如果使用易成为非晶质的组成的粉末材料，则能够得到非晶质的皮膜及薄板。具体而言，在飞行时，在火焰中完全熔融的粉末材料从到达基材之前起便通过氮气或雾气等的制冷剂被急速冷却，其结果是，在基材表面上形成的皮膜成为非晶质。图1、图2中的超急速冷却迁移控制喷射装置的区别在于，瞬时形成的皮膜的宽度，图1为15mm宽，图2为300mm宽。两种超急速冷却迁移控制喷射装置均能得到同质的皮膜和薄板，但是考虑到对应于1台超急速冷却迁移控制喷射装置的制造效率，优选图2的这台超急速冷却迁移控制喷射装置，因此，本发明主要使用这台装置制造薄板。

本发明中，将导电性粉末混合入易非晶质化的组成的物质等中作为供给于如上所述的超急速冷却迁移控制喷射装置的粉末材料。

通常，在成为非晶质的组成的金属凝固时，如果存在如本次混入的导电性粉末这样的成为结晶化核的物质，则不是非晶质而容易结晶化而凝固，但是，通过使用图1、图2所示的超急速冷却迁移控制喷射装置，能够防止其发生。这是因为，在飞行时，成为非晶质的组成的金属粉末与导电性粉末不是混合状态，而独立飞行、凝固(成为非晶质的组成的金属粉末)。即，使用混合易成为非晶质的组成的金属粉末与导电性粉末得到的粉末材料，通过使用图1或图2所示的超急速冷却迁移控制喷射装置，能够制造(含有)非晶质金属母相中混合有导电性物质的薄板。