專利名稱：用于聚合物燃料電池隔板的不銹鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于燃料電池隔板的不銹鋼及其制造方法，更具體地講，本發(fā)明涉及即使在多種表面粗糙度條件下，也可通過(guò)設(shè)定表面改性的條件而控制去除鈍化膜和再鈍化工藝而具有低的界面接觸電阻和優(yōu)秀的耐腐蝕性的用于燃料電池隔板的不銹鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
近來(lái)，隨著能源枯竭和環(huán)境污染等成為全世界性的問(wèn)題，作為化石燃料的替代，氫能源和使用氫能源的燃料電池的重要性正得到強(qiáng)調(diào)。燃料電池是將氫燃料具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，由于不使用內(nèi)燃機(jī)，因此沒(méi)有噪音和振動(dòng)，能夠達(dá)到高的效率，且由于基本沒(méi)有排放的污染物，燃料電池作為新能源得到關(guān)注。根據(jù)電介質(zhì)的種類，燃料電池可分為固體聚合物燃料電池、固體氧化物燃料電池、 熔融碳酸鹽燃料電池、磷酸燃料電池、直接甲醇燃料電池和堿性燃料電池，根據(jù)用途，大致可分為發(fā)電用、輸送用、攜帶用等。其中，固體聚合物燃料電池使用具有離子導(dǎo)電性的固體聚合物膜作為電介質(zhì)，因此可在常溫常壓下運(yùn)行，工作溫度低，約為70 80°C，啟動(dòng)時(shí)間短，功率密度高，作為輸送用、攜帶用及家庭用等的電源受到關(guān)注，最近，正在進(jìn)行在100 150°C也可運(yùn)行的聚合物燃料電池的開(kāi)發(fā)。圖1是包含通常的不銹鋼隔板的燃料電池的立體圖。參照?qǐng)D1，固體聚合物燃料電池包100包括膜電極組件110，包括電介質(zhì)、電極 (Anode、Cathode)及用于密封氣體的墊片；隔板120，具有流動(dòng)路徑；端板，包括空氣出口 130、空氣入口 140和氫氣入口 150、氫氣出口 160。隔板120通常由石墨、炭、Ti合金、不銹鋼和導(dǎo)電塑料中的一種形成，優(yōu)選地，隔板 120可由不銹鋼形成。不銹鋼具有低的界面接觸電阻、優(yōu)秀的耐腐蝕性和導(dǎo)熱性、低的透氣性并可進(jìn)行大面積化，不銹鋼具有良好的產(chǎn)品成型性、可制得纖薄，因此具有可減小燃料電池包的體積、重量的優(yōu)點(diǎn)。但是，不銹鋼隔板120具有這樣的問(wèn)題，即，由于形成在隔板120材料表面的鈍化膜的半導(dǎo)體特性，在燃料電池的運(yùn)行條件下，會(huì)增加隔板表面與膜電極組件(MEA =Membrane Electrode Assembly)層的界面接觸電阻。另外，要求對(duì)具有強(qiáng)酸性氛圍的燃料電池的運(yùn)行環(huán)境氛圍的優(yōu)秀的耐腐蝕性。為了解決這種問(wèn)題，第6835487B2號(hào)美國(guó)授權(quán)專利、第0488922號(hào)韓國(guó)授權(quán)專利提出了如下的方法，即，為了將不銹鋼的界面接觸電阻降低到IOOmQcm2以下，通過(guò)將表示表面粗糙度的平均粗糙度(Ra)管理到0.01 1.0 μ m，將最大高度(Ry)管理到0. 01 20 μ m,來(lái)獲得不銹鋼的期望水平的表面特性，其中，所述不銹鋼包括Cr (16 45wt % )、 Mo (0. 1 3. Owt% )并附加地包括Ag(0. 001 0. lwt% ) 另外，第2007-(^6694號(hào)日本公開(kāi)專利提出了如下的方法，即，對(duì)包含Cr、Mo的不銹鋼，在其整個(gè)表面上形成0. 01 1. 0μ m的微坑(micro pit)，從而獲得期望的水平的表面特性。另外，第6379476B1號(hào)美國(guó)專利根據(jù)將碳化物Carbide (碳化物雜質(zhì))和硼化物Boride (硼化物雜質(zhì))暴露于表面的技術(shù)思想，提出了使得鐵素體(ferrite)不銹鋼具有0. 06 5 μ m的平均粗糙度(Ra)的方法，其中，所述鐵素體不銹鋼包括用于形成碳化物的0. 08%以上的C。第2005-302713號(hào)日本公開(kāi)專利公開(kāi)了如下的技術(shù)，即，在包括Cr (16 45wt% )、Mo (0. 1 5. Owt % )的不銹鋼中確保局部計(jì)算的平均間距(S) = 0. 3μπι以下、表面粗糙度曲線的2階平均平方根斜率(Aq) =0. 05以上。但是，僅對(duì)通過(guò)調(diào)整不銹鋼的表面粗糙度或微坑、導(dǎo)電性雜質(zhì)來(lái)減小界面電阻的目的提供了這些方法，為此而嚴(yán)格維持不銹鋼的表面粗糙度將導(dǎo)致如下的問(wèn)題，即，生產(chǎn)率降低，生產(chǎn)成本增加的問(wèn)題以及難以確保再現(xiàn)性的問(wèn)題。另外，這些發(fā)明中，將Cr、Mo作為必要元素而包含的組分規(guī)定在預(yù)定的范圍內(nèi)，此外，用于形成導(dǎo)電性雜質(zhì)的Ag和C、B元素添加為附加元素，從而可能引起制造成本的提高，在燃料電池的運(yùn)行條件(60 150°C )下無(wú)法確保接觸電阻的穩(wěn)定性和耐洗提性。另夕卜，第2004-149920號(hào)日本公開(kāi)專利提出了在包括Cr (16 45wt % )、Μο (0· 1 5. Owt % )的不銹鋼中，通過(guò)將Cr/i^e原子比調(diào)整到1以上來(lái)減小接觸電阻的方法；第 2008-091225號(hào)日本公開(kāi)專利提出了在包括Cr (16 45wt% )、Mo (0. 1 5. 0wt% )的不銹鋼中，通過(guò)形成微坑并將Cr/i^e原子比調(diào)整到4以上來(lái)減小接觸電阻的方法。但是，在這樣的方法中，這些發(fā)明具有如下的問(wèn)題，S卩，將Cr、Mo作為必要元素而包括的組分規(guī)定在預(yù)定的范圍，即使在具有多種表面粗糙度的條件下，也沒(méi)有確保嚴(yán)格的鈍化膜控制工藝，難以穩(wěn)定地確保低的界面接觸電阻。另外，在燃料電池的運(yùn)行條件(60 150°C )下，也無(wú)法確保接觸電阻的穩(wěn)定性和耐洗提性。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題因此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)秀的長(zhǎng)期性能的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼及其制造方法，其中，所述不銹鋼在60 150°C的燃料電池的運(yùn)行環(huán)境下維持優(yōu)秀的耐洗提性和接觸電阻，并且可通過(guò)設(shè)定表面改性的條件而可以在各種表面粗糙度條件下控制去除鈍化膜工藝和再鈍化處理，從而可具有低的界面接觸電阻以及確保耐腐蝕性。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種用于聚合物燃料電池的不銹鋼按包括C :0.02% 以下、N 0. 02% 以下、Si 0. 4% 以下、Mn :0. 2% 以下、P :0. 04% 以下、S :0. 02% 以下、Cr 25. 0 32. 0%, Cu 0 2. 0%, Ni :0. 8% 以下、Ti :0. 01 0. 5% 以下、Nb :0. 01 0. 5% 以下、殘余狗和無(wú)法避免而含有的元素，不銹鋼未添加有Mo，其中，所述不銹鋼表面鈍化膜的厚度形成為2 4. 5nm, Cr/Fe氧化物比率在1. 5nm以內(nèi)的區(qū)域內(nèi)為1. 5以上，Cr(OH)3/ Cr氧化物分布度在Inm區(qū)域內(nèi)確保為0 0. 7的比率。另外，不銹鋼按襯％還可包括Mo :5. 0%以下。另外，所述不銹鋼按wt%還包括從由V :0 1. 5%,W :0 2. 0%,La :0 1. 0%, & :0 1. 0%、B :0 0. 構(gòu)成的群中選擇的1種或2種以上的元素。
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另外，所述不銹鋼的接觸電阻為IOmQcm2以下。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼的制造方法， 所述不銹鋼按wt%包括C :0. 02%以下、N :0. 02%以下、Si :0. 4%以下、Mn :0. 2%以下、P 0. 04% 以下、S 0. 02% 以下、Cr :25. 0 32. 0%Xu 0 2. 0%,Ni :0. 8% 以下、Ti :0. 01
0.5%以下、Nb :0. 01 0. 5%以下、殘余！^和無(wú)法避免而含有的元素，在所述不銹鋼表面形成有第二鈍化膜，所述方法包括以下步驟對(duì)所述不銹鋼進(jìn)行光亮退火或退火酸洗來(lái)在表面形成第一鈍化膜；在10 20wt%硫酸溶液中以50 75°C溫度，在根據(jù)表面粗糙度(Ra) 而調(diào)整的時(shí)間期間對(duì)所述不銹鋼進(jìn)行酸洗來(lái)去除第一鈍化膜；對(duì)所述不銹鋼進(jìn)行水洗；在 10 20wt%硝酸和1 IOwt %氟酸的混合酸中以40 60°C的溫度，在根據(jù)表面粗糙度 (Ra)而調(diào)整的時(shí)間期間對(duì)所述不銹鋼進(jìn)行鈍化處理來(lái)形成第二鈍化膜。另外，在所述去除第一鈍化膜的步驟中，在根據(jù)如下式的處理時(shí)間期間進(jìn)行酸洗， 99-3. 18(l/Ra)彡處理時(shí)間(t，秒)彡 153-3. 18(l/Ra)。另外，在所述形成第二鈍化膜的步驟中，在根據(jù)如下式的處理時(shí)間期間進(jìn)行鈍化處理，120+6. 73 (1/Ra)彡處理時(shí)間(t，秒)彡 140+6. 73 (Ι/Ra)。另外，所述不銹鋼的接觸電阻在60 150°C的運(yùn)行環(huán)境下為ΙΟπιΩ cm2以下。另外，在所述形成第二鈍化膜的步驟中，將所述第二鈍化膜的厚度形成為2 4. 5nm。另外，在所述形成第二鈍化膜的步驟中，使第二鈍化膜的Cr/i^e氧化物的比率在
1.5nm以內(nèi)的區(qū)域內(nèi)成為1. 5以上。另外，在所述形成第二鈍化膜的步驟中，使所述第二鈍化膜的Cr(0H)3/Cr的氧化物分布度在Inm區(qū)域內(nèi)確保在0 0. 7的比率。有益效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)設(shè)置表面改性條件，能夠在各種表面粗糙度條件下控制不銹鋼的鈍化膜去除和再鈍化處理，從而確保了低的界面接觸電阻和減少耐洗提性的優(yōu)秀的耐腐蝕性，因此能夠生產(chǎn)長(zhǎng)期性能優(yōu)秀的聚合物燃料電池的不銹鋼。


圖1是包括通常的不銹鋼隔板的燃料電池的立體圖。圖2是示出初始界面接觸電阻按表面粗糙度而變化的曲線圖。圖3是示出以飽和甘汞電極作為基準(zhǔn)電極，將本發(fā)明的鋼12浸入70°C的15wt% 的硫酸溶液時(shí)的電勢(shì)的變化的曲線圖。圖4是示出在對(duì)經(jīng)過(guò)圖3的不銹鋼進(jìn)行水洗之后，以飽和甘汞電極作為基準(zhǔn)電極， 將本發(fā)明的鋼12浸入15wt%硝酸和5wt%氟酸的混合酸時(shí)的電勢(shì)的變化的曲線圖。圖5是示出經(jīng)過(guò)表面改性處理的不銹鋼在大氣氛圍中進(jìn)行熱處理時(shí)的接觸電阻的變化的曲線圖。圖6a至圖6c是示出對(duì)根據(jù)[表2]的發(fā)明實(shí)施例的初始、表面改性之后、靜電勢(shì)分極實(shí)驗(yàn)之后對(duì)第一鈍化膜和第二鈍化膜的組分分布實(shí)施X射線光電子顯微(XPS，x-ray Photoelectron Microscopy)分析的示例的曲線圖。圖7a至圖7c是示出根據(jù)[表2]的發(fā)明實(shí)施例的初始、表面改性之后、靜電勢(shì)分級(jí)實(shí)驗(yàn)之后的第一鈍化膜和第二鈍化膜內(nèi)的Cr/i^e氧化物分布的曲線圖。圖8是示出根據(jù)[表2]的發(fā)明實(shí)施例的初始、表面改性之后、靜電勢(shì)分極實(shí)驗(yàn)之后的第一鈍化膜和第二鈍化膜內(nèi)的Cr (0H)3/Cr氧化物分布的曲線圖。圖9是示出在制造對(duì)[表3]的發(fā)明鋼9和12的鋼種進(jìn)行最佳2步表面改性處理而制成不銹鋼隔板之后，將其安裝到聚合物燃料電池單位單元而測(cè)量的性能評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照示出了本發(fā)明實(shí)施例的附圖來(lái)具體說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的隔板的不銹鋼及其制造方法。具有通常的不銹鋼的冷軋材料的光亮退火材料、退火酸洗材料等多種表面條件的用于燃料電池隔板的不銹鋼，由于在退火和酸洗之后形成表面鈍化膜，因此接觸電阻高，并且在部分隔板的成型過(guò)程中，由于表面與模具的摩擦等引起表面粗糙度條件部分不同。據(jù)此，為了在通常的多種表面粗糙度條件下滿足接觸電阻低并且耐腐蝕性提高的隔板的要求條件，優(yōu)選地，應(yīng)對(duì)用于隔板的不銹鋼實(shí)施適當(dāng)?shù)谋砻娓男蕴幚?。為此，在本發(fā)明中，以聚合物燃料電池隔板為目的，描述了具有低的界面接觸電阻和優(yōu)秀的耐腐蝕性的不銹鋼及其制造方法。用具有多種表面粗糙度的不銹鋼形成實(shí)體隔板，為了去除形成于隔板上的第一鈍化膜，通過(guò)在10 20wt%硫酸溶液中以50 75°C溫度、根據(jù)表面粗糙度條件而維持適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，來(lái)以最佳的工藝條件進(jìn)行酸洗。另外，在水洗之后，為了形成第二鈍化膜，通過(guò)在10 20wt%硝酸和1 10wt%氟酸的混合酸中以40 60°C溫度、根據(jù)表面粗糙度條件而維持適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，來(lái)實(shí)施鈍化處理。據(jù)此，在不銹鋼表面的鈍化膜的厚度形成為2 4. 5nm, Cr/Fe氧化物比率在1. 5nm以內(nèi)的區(qū)域中為1. 5以上， Cr(0H)3/Cr氧化物分布度在Inm區(qū)域內(nèi)具有0 0. 7的比率，從而可確保不銹鋼的接觸電阻在IOmQcm2以下。以下，將更具體地描述以聚合物燃料電池隔板為目的的具有低的界面接觸電阻和優(yōu)秀的耐腐蝕性的不銹鋼。根據(jù)本發(fā)明的用于聚合物燃料電池隔板的不銹鋼，按包括C 0. 02以下、N 0. 02 以下、Si 0. 4 以下、Mn :0. 2 以下、P :0. 04 以下、S :0. 02 以下、Cr :25. 0 32. 0、Cu 0 2. 0、Ni :0. 8 以下、Ti :0. 5 以下、Nb :0. 5 以下，還包括從由 V :0 1. 5、W 0 2. 0、La 0 1. O.Zr 0 1. 0、B :0 0. 1構(gòu)成的群中選擇的1種或2種以上的元素，并且還具有殘余狗和無(wú)法避免地含有的元素的組成。如上所述的根據(jù)本發(fā)明的不銹鋼不添加Mo。另外，當(dāng)附加地添加Mo時(shí)，優(yōu)選地，其含量在0.5%以下。對(duì)通過(guò)對(duì)具有這種組成的合金進(jìn)行煉鋼-精煉-連鑄而生產(chǎn)的板坯進(jìn)行熱軋、退火、酸洗、冷軋、退火、酸洗工藝來(lái)制造冷軋產(chǎn)品。以下，更詳細(xì)的說(shuō)明本發(fā)明的組成范圍及其限定理由。同時(shí)，將在以下描述的％全部為wt%。C和N在鋼中形成Cr的碳氮化物，其結(jié)果，缺乏Cr的層的耐腐蝕性降低，所以優(yōu)選地，所述兩種元素越少越好。因此，在本發(fā)明中將所述兩種元素的組成比率限定在C :0. 02 以下、N :0. 02以下。
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Si是用助于脫氧的元素，但限制韌性和成型性能，因此在本發(fā)明中將Si的組成比率限制在0.4%以下。Mn是增加脫氧的元素，但是作為雜質(zhì)的MnS降低耐腐蝕性，因此在本發(fā)明中將Mn 的組成比率限制在0.2%以下。P不僅降低耐腐蝕性，還降低韌性，因此，在本發(fā)明中將P的組成比率限制在 0. 04%以下。S形成MnS并且這種MnS成為腐蝕的起點(diǎn)，從而降低耐腐蝕性，因此在本發(fā)明中，考慮這種情況，將S的組成比率限制在0. 02%以下。Cr在燃料電池運(yùn)行的酸性氛圍中增加耐腐蝕性，卻降低韌性，因此在本發(fā)明中將 Cr的組成比率限制在25%至32%。Mo具有在運(yùn)行的環(huán)境氛圍中增加耐腐蝕性的作用，但具有如下的缺點(diǎn)，即，過(guò)多地添加時(shí)，產(chǎn)生降低韌性的效果和經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題。因此，在本發(fā)明中基本不添加Mo。即使在像這樣不添加Mo的情況下，也能夠獲得本發(fā)明所期望的效果。只是，當(dāng)特別需要改善耐腐蝕性時(shí)，也可以附加地添加Mo。此時(shí)，優(yōu)選地，將其含量限制在5%以下的范圍。Cu在燃料電池運(yùn)行的酸性氛圍中增加耐腐蝕性，但是當(dāng)Cu被過(guò)量地添加時(shí)，Cu的洗提(elution)可導(dǎo)致燃料電池的性能降低及成型性能降低。考慮這種情況，在本發(fā)明中將Cu的組成比率限制在0%至2%以下的范圍。Ni具有減少部分接觸電阻的作用，但是當(dāng)M被過(guò)量地添加時(shí)，M的洗提和成型性能可下降?？紤]這種情況，本發(fā)明中將Ni的組成比率限制在0.8%以下。Ti和Nb是有助于將鋼中的C、N形成為碳氮化物的元素，但卻降低韌性，因此考慮這種情況，本發(fā)明中將Ti和Nb中每個(gè)的組成比率限制在0. 5%以下。此外，可添加V、W、La、&和B中的一種或2種以上的元素，其組成比如下。V在燃料電池運(yùn)行的酸性氛圍中增加耐腐蝕性，但是當(dāng)V被過(guò)多地添加時(shí)，離子可被洗提，從而可能降低電池的性能。因此，考慮這種情況，本發(fā)明中將V的組成比率限制在 0. 1 1. 5%。W具有在燃料電池運(yùn)行的酸性氛圍中增加耐腐蝕性并降低界面接觸電阻的作用， 但是當(dāng)W被過(guò)多地添加時(shí)，降低韌性。因此，考慮這種情況，在本發(fā)明中將W的組成比率限制在0. 1 2. 0%。La可在鋼中引起硫化物雜質(zhì)的細(xì)微分散并可引起鈍化膜的致密化，但是當(dāng)La被過(guò)多地添加時(shí)，發(fā)生水口堵塞(nozzle clogging)等問(wèn)題。因此，考慮這種情況，本發(fā)明中將La的組成比率限制在0. 0005%- 1.0%oZr在燃料電池運(yùn)行的酸性氛圍中增加耐腐蝕性，但是當(dāng)Ir被過(guò)多地添加時(shí)，引發(fā)表面缺陷，因此在本發(fā)明中將&的組成比率限制在0. 0005% 1.0%。B在鋼中形成氮化物，改善其耐腐蝕性，但是當(dāng)B被過(guò)多地添加時(shí)，引發(fā)表面缺陷， 因此在本發(fā)明中將B的組成比率限制在0. 0005% 0. 1%。以下，更加具體地描述按表面粗糙度條件設(shè)置的處理?xiàng)l件的工藝。本發(fā)明中制造的不銹鋼的組成示出在[表1]中。
權(quán)利要求
1.一種用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼的制造方法，其特征在于，所述不銹鋼按 wt%包括 C 0. 02 以下、N :0. 02 以下、Si :0. 4 以下、Mn :0. 2 以下、P :0. 04 以下、S :0. 02 以下、Cr 25. 0 32. 0、Cu 0 2. 0、Ni :0. 8 以下、Ti :0. 5 以下、Nb :0. 5 以下、殘余 Fe 和無(wú)法避免而含有的元素，所述不銹鋼未添加有Mo，并且在所述不銹鋼表面形成有第二鈍化膜， 所述方法包括以下步驟對(duì)所述不銹鋼進(jìn)行光亮退火或退火酸洗來(lái)在表面形成第一鈍化膜； 在10 20wt%硫酸溶液中以50 75°C溫度，在根據(jù)表面粗糙度(Ra)而調(diào)整的時(shí)間期間對(duì)所述不銹鋼進(jìn)行酸洗來(lái)去除第一鈍化膜； 對(duì)所述不銹鋼進(jìn)行水洗；在10 20wt%硝酸和1 IOwt %氟酸的混合酸中以40 60°C的溫度，在根據(jù)表面粗糙度(Ra)而調(diào)整的時(shí)間期間對(duì)所述不銹鋼進(jìn)行鈍化處理來(lái)形成第二鈍化膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼的制造方法，其特征在于，所述不銹鋼為按重量百分比還包括Mo 5. 0%以下的鐵素體不銹鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼的制造方法，其特征在于，所述不銹鋼按wt %還包括從由V :0. 1 1. 5、W :0. 1 2. 0、La :0. 0005 1. 0、 Zr 0. 0005 1. 0、B :0. 0005 0. 1構(gòu)成的群中選擇的1種或2種以上的元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼的制造方法，其特征在于，在所述去除第一鈍化膜的步驟中，在根據(jù)如下式的處理時(shí)間期間進(jìn)行酸洗，99-3. 18(l/Ra)彡處理時(shí)間(t，秒)彡 153-3. 18(l/Ra)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼的制造方法，其特征在于，在所述形成第二鈍化膜的步驟中，在根據(jù)如下式的處理時(shí)間期間進(jìn)行鈍化處理，120+6. 73 (Ι/Ra)彡處理時(shí)間(t，秒)彡 140+6. 73 (Ι/Ra)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼的制造方法，其特征在于，在所述形成第二鈍化膜的步驟中，將所述第二鈍化膜的厚度形成為2 4. 5nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼的制造方法，其特征在于，在所述形成第二鈍化膜的步驟中，使第二鈍化膜的0/ 氧化物的比率在1. 5nm以內(nèi)的區(qū)域內(nèi)為1. 5以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼的制造方法，其特征在于，在所述形成第二鈍化膜的步驟中，使所述第二鈍化膜的Cr (0H)3/Cr的氧化物分布度在Inm區(qū)域內(nèi)確保在0 0. 7的比率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼的制造方法，其特征在于，對(duì)不銹鋼的光亮退火或退火酸洗之后，對(duì)鋼板實(shí)施所述去除第一鈍化膜步驟、水洗步驟和形成第二鈍化膜步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼的制造方法，其特征在于，對(duì)不銹鋼的光亮退火或退火酸洗之后，在隔板流動(dòng)路徑形成之前實(shí)施所述去除第一鈍化膜步驟、水洗步驟和形成第二鈍化膜步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼的方法，其特征在于，對(duì)不銹鋼的光亮退火或退火酸洗之后，在隔板流動(dòng)路徑形成之后實(shí)施所述去除第一鈍化膜步驟、水洗步驟和形成第二鈍化膜步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11任意一項(xiàng)所述的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼的制造方法，其特征在于，所述不銹鋼的接觸電阻在60 150°C的運(yùn)行環(huán)境下為IOmQcm2以下。
13.一種用于聚合物燃料電池的不銹鋼，所述不銹鋼按包括C :0. 02以下、N 0. 02 以下、Si 0. 4 以下、Mn 0. 2 以下、P :0. 04 以下、S :0. 02 以下、Cr :25. 0 32. 0、Cu 0 2. 0、Ni 0. 8以下、Ti 0. 5以下、Nb :0. 5以下、殘余!^e和無(wú)法避免而含有的元素。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼，其特征在于，所述不銹鋼按wt%還包括Mo 5.0以下。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼，其特征在于， 所述不銹鋼表面鈍化膜的厚度形成為2 4. 5nm, Cr/Fe氧化物比率在1. 5nm以內(nèi)的區(qū)域內(nèi)為1. 5以上，Cr (OH) 3/Cr氧化物分布度在Inm區(qū)域內(nèi)確保為0 0. 7的比率。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼，其特征在于， 按 wt%還包括從由 V :0. 1 1. 5、W :0. 1 2. 0、La :0. 0005 1. 0、Zr :0. 0005 1. 0、B 0. 0005 0. 1構(gòu)成的群中選擇的1種或2種以上的元素。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中的任意一項(xiàng)所述的用于聚合物燃料電池的隔板的不銹鋼， 其特征在于，所述不銹鋼的接觸電阻在60 150°C的運(yùn)行環(huán)境下為IOmQcm2以下。
全文摘要
本發(fā)明涉及在聚合物燃料電池的運(yùn)行環(huán)境下具有優(yōu)秀的耐腐蝕性和界面接觸電阻的用于聚合物燃料電池的隔板的鐵素體不銹鋼及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的不銹鋼為按wt％包括C0.02％以下、N0.02％以下、Si0.4％以下、Mn0.2％以下、P0.04％以下、S0.02％以下、Cr25.0～32.0％、Cu0～2.0％、Ni0.8％以下、Ti0.01～0.5％以下、Nb0.01～0.5％以下、殘余Fe和無(wú)法避免而含有的元素的不銹鋼，在表面形成有第二鈍化膜的不銹鋼的制造方法包括以下步驟對(duì)所述不銹鋼進(jìn)行光亮退火或退火酸洗來(lái)在表面形成第一鈍化膜；在10～20wt％硫酸溶液中以50～75℃溫度，在根據(jù)表面粗糙度(Ra)而調(diào)整的時(shí)間期間對(duì)所述不銹鋼進(jìn)行酸洗來(lái)去除第一鈍化膜；對(duì)所述不銹鋼進(jìn)行水洗；在10～20wt％硝酸和1～10wt％氟酸的混合酸中以40～60℃的溫度，在根據(jù)表面粗糙度(Ra)而調(diào)整的時(shí)間期間對(duì)所述不銹鋼進(jìn)行鈍化處理來(lái)形成第二鈍化膜。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，不僅能夠制造出具有降低了耐洗提性的優(yōu)秀的耐腐蝕性的不銹鋼，還能夠制造出在60℃～150℃的燃料電池的運(yùn)行條件和各種表面粗糙度條件下具有低的界面接觸電阻的長(zhǎng)期性能優(yōu)秀的用于聚合物燃料電池的不銹鋼。
文檔編號(hào)C23G1/02GK102272343SQ200980153305
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者昔鐘憲, 曹基勛, 李正熙, 李胤龍, 金英煥, 金鐘熙, 金鎮(zhèn)錫 申請(qǐng)人:Posco公司