本發明涉及燃料電池隔板用奧氏體鐵素體系雙相不銹鋼板。

背景技術：

1、燃料電池根據所使用的電解質膜的種類，被分類成磷酸型燃料電池、熔融碳酸鹽型燃料電池、固體氧化物型燃料電池、堿型燃料電池和固體高分子型燃料電池(proton-exchange?membrane?fuel?cell或者polymer?electrolyte?fuel?cell，以下也稱為pefc)。

2、這些燃料電池中，pefc的工作溫度較低，為100℃以下，起動和停止容易進行。因此，一直研究將pefc用于汽車的搭載用電源、家庭用或商用的固定式發電機、便攜用的小型發電機等。特別是期待將搭載燃料電池作為電源的燃料電池車(fcv)作為pefc的應用對象。

3、通常，燃料電池由電解質膜、電極、氣體擴散層和隔板(bipolar?plate：雙極板)構成。在此，pefc的隔板大多使用石墨。石墨制隔板具有接觸電阻較低且不腐蝕的優點。另一方面，石墨制隔板具有受到沖擊容易破損、加工成本高、薄壁化困難的缺點。

4、因此，一直在研究使用不銹鋼或鈦合金等作為基板材料的金屬制隔板的應用。金屬制隔板與石墨制隔板相比，加工性、強度優異。因此，通過采用金屬制隔板，可期待燃料電池的小型化、隔板的加工成本的減少。

5、通常，對隔板要求與氣體擴散層和其它隔板的電阻(以下也稱為接觸電阻)低。另外，對隔板實施用于形成作為氣體或冷卻水的流路的槽的沖壓加工。因此，作為在金屬制隔板中使用的基板材料，一直在研究應用實施了用于確保接觸電阻的表面處理的不銹鋼，特別是sus304或sus316l等沖壓加工性優異的奧氏體系不銹鋼。

6、例如，在專利文獻1和2中公開了一種燃料電池用隔板，使用在表面具有鍍金或碳薄膜之類的涂層的sus304或sus316l的奧氏體系不銹鋼作為基板材料。

7、現有技術文獻

8、專利文獻

9、專利文獻1：日本特許3854682號

10、專利文獻2：日本特許4147925號

技術實現思路

1、然而，近年來，汽車的電動化迅速發展。但是，搭載充電式二次電池的電動汽車(bev)不適合長途運輸用途等。因此，認為fcv的主要應用對象是長途運輸用途的卡車、行駛路線固定且基礎設施開發容易的公交車和出租車等商用車。

2、商用車與乘用車相比要求更優異的耐久性、可靠性。因此，搭載于商用車的燃料電池堆需要更長的壽命。特別是如果隔板中使用的不銹鋼在與伴隨燃料電池的發電反應生成的水(以下也稱為pefc生成水)的接觸下被腐蝕而fe離子溶出，則電解質膜(高分子膜)的質子傳導性降低，發電特性降低。因此，燃料電池堆的長壽命化需要以高水平抑制fe離子從隔板所使用的不銹鋼中溶出。

3、關于該點，專利文獻1和2中公開的燃料電池用隔板利用基板材料的表面的涂層一定程度上抑制了fe離子從不銹鋼中的溶出。但是，如果涂層產生缺陷，則fe離子會通過該缺陷溶出。特別是如果在不銹鋼的表面形成涂層后進行沖壓加工，則容易在涂層產生缺陷，fe離子通過該缺陷溶出會成為嚴重的問題。另外，從燃料電池的生產率、小型化等觀點考慮，不希望在對不銹鋼進行沖壓加工后形成涂層、或者使涂層過厚。因此，迫切需要提高基板材料中使用的燃料電池隔板用不銹鋼板本身(不形成涂層的狀態的不銹鋼板)的耐fe離子溶出性。

4、本發明是鑒于上述的現狀而開發的，其目的在于提供兼具優異的沖壓加工性和耐fe離子溶出性的燃料電池隔板用不銹鋼板。

5、本發明人等為了解決上述的課題反復進行了深入研究，得到以下的見解。

6、·隨著提高cr含量，耐fe離子溶出性提高。即，如果提高cr含量，則形成于不銹鋼板的表面的鈍態被膜的穩定性提高。由此可抑制因與pefc生成水這樣的酸性水溶液接觸而導致的不銹鋼的腐蝕(溶解)。

7、·但是，如果cr含量過高，則沖壓加工性降低。

8、因此，除提高cr含量以外，本發明人等還研究了是否有其它提高耐fe離子溶出性的手段，結果得到以下的見解。

9、·如果cr含量相同，則ni含量越少，耐fe離子溶出性越高。

10、·如果ni含量變少，則奧氏體相的分率變少，得不到充分的沖壓加工性。

11、·通過含有適量的n，即便ni含量少，也能夠確保奧氏體相的分率。由此，能夠兼顧優異的沖壓加工性和耐fe離子溶出性。

12、而且，本發明人等基于上述的見解進一步進行了研究，得到以下的見解：通過同時滿足以下的成分組成和鋼組織，可得到兼具優異的沖壓加工性和耐fe離子溶出性的不銹鋼板。

13、·在成分組成中，以質量％計，使cr：18.0～24.0％、ni：3.00％以下、以及n：0.100～0.300％。

14、·制成奧氏體鐵素體系雙相不銹鋼板。具體而言，使奧氏體相的分率為30％以上，且使奧氏體相和鐵素體相的合計分率為95％以上。

15、應予說明，以下，將奧氏體相也稱為γ相，將鐵素體相也稱為α相。另外，將奧氏體相的分率也稱為γ相分率，將鐵素體相的分率也稱為α相分率，將奧氏體相和鐵素體相的合計分率也稱為γ相+α相分率。

16、本發明是基于上述的見解進一步進行研究而完成的。

17、即，本發明的主旨構成如下。

18、1.一種燃料電池隔板用奧氏體鐵素體系雙相不銹鋼板，其成分組成以質量％計具有cr：18.0～24.0％、ni：3.00％以下、以及n：0.100～0.300％，

19、鋼組織具有奧氏體相和鐵素體相，

20、上述奧氏體相的分率為30％以上，

21、上述奧氏體相和上述鐵素體相的合計分率為95％以上，

22、總伸長率為40％以上。

23、2.根據上述1所述的燃料電池隔板用奧氏體鐵素體系雙相不銹鋼板，其中，板厚為0.03～0.30mm。

24、3.根據上述1或2所述的燃料電池隔板用奧氏體鐵素體系雙相不銹鋼板，其中，在表面具有導電性物質的涂層。

25、根據本發明，可得到兼具優異的沖壓加工性和耐fe離子溶出性的燃料電池隔板用不銹鋼板。

26、另外，利用本發明的燃料電池隔板用不銹鋼板，能夠制造耐久性和可靠性優異的燃料電池堆，進而制造燃料電池車(fcv)。

技術特征：

1.一種燃料電池隔板用奧氏體鐵素體系雙相不銹鋼板，其成分組成以質量％計具有cr：18.0～24.0％、ni：3.00％以下、以及n：0.100～0.300％，

2.根據權利要求1所述的燃料電池隔板用奧氏體鐵素體系雙相不銹鋼板，其中，板厚為0.03～0.30mm。

3.根據權利要求1或2所述的燃料電池隔板用奧氏體鐵素體系雙相不銹鋼板，其中，在表面具有導電性物質的涂層。

技術總結
本發明提供兼具優異的沖壓加工性和耐Fe離子溶出性的燃料電池隔板用不銹鋼板。成分組成以質量％計具有Cr：18.0～24.0％和Ni：3.00％以下，鋼組織含有奧氏體相和鐵素體相，奧氏體相的分率：30％以上，奧氏體相和鐵素體相的合計分率：95％以上，總伸長率為40％以上。

技術研發人員：水谷映斗,矢野孝宜
受保護的技術使用者：杰富意鋼鐵株式會社
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28