本發(fā)明涉及一種耐腐蝕性和密合性優(yōu)異的固體高分子型燃料電池的隔離件用不銹鋼板。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，從地球環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)考慮，一直在進(jìn)行發(fā)電效率優(yōu)異、不排出co2的燃料電池的開發(fā)。這里，燃料電池通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)由h2和o2產(chǎn)生電力。另外，燃料電池的基本結(jié)構(gòu)是像三明治這樣的結(jié)構(gòu)，由電解質(zhì)膜(離子交換膜)、2個(gè)電極(燃料極和空氣極)、o2(空氣)與h2的擴(kuò)散層以及2個(gè)隔離件構(gòu)成。

而且，根據(jù)使用的電解質(zhì)膜的種類而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、堿性燃料電池和固體高分子型燃料電池(pefc；質(zhì)子交換膜燃料電池或聚合物電介質(zhì)燃料電池，proton-exchangemembranefuelcell或polymerelectrolytefuelcell)，分別進(jìn)行開發(fā)。

這些燃料電池中，固體高分子型燃料電池與其它燃料電池相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(a)發(fā)電溫度為80℃左右，能夠以格外低的溫度進(jìn)行發(fā)電；

(b)能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池主體的輕量化、小型化；

(c)能夠在短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)，燃料效率、輸出密度高；等。

因此，固體高分子型燃料電池被期待作為電動(dòng)汽車的搭載用電源、家庭用或業(yè)務(wù)用固定型發(fā)電機(jī)和便攜用小型發(fā)電機(jī)的應(yīng)用。

固體高分子型燃料電池隔著高分子膜由h2和o2來(lái)獲取電。即，如圖1所示，由氣體擴(kuò)散層2、3(例如碳紙等)和隔離件4、5夾住膜-電極接合體1，使其成為單一的構(gòu)成要素(所謂的單電池)。然后，使隔離件4與隔離件5之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

應(yīng)予說(shuō)明，上述的膜-電極接合體1被稱為mea(膜電極組件，membrane-electrodeassembly)，是使高分子膜與在該膜的表面和背面擔(dān)載有鉑系催化劑的炭黑等電極材料一體化而成的，厚度為幾十μm～幾百μm。另外，氣體擴(kuò)散層2、3與膜-電極接合體1一體化的情況也很多。

另外，在將固體高分子型燃料電池供于實(shí)用的情況下，一般將幾十～幾百個(gè)如上所述的單電池串聯(lián)連接而構(gòu)成燃料電池堆進(jìn)行使用。

在此，對(duì)于隔離件4、5，除作為(a)隔開單電池間的隔壁的作用以外，還要求作為(b)輸送產(chǎn)生的電子的導(dǎo)電體；(c)供o2(空氣)和h2流通的空氣流路6、氫流路7；(d)排出生成的水、氣體的排出路(兼具空氣流路6、氫流路7)的功能。因此，隔離件4、5需要優(yōu)異的耐久性、導(dǎo)電性。

這里，關(guān)于上述耐久性，作為電動(dòng)汽車的搭載用電源使用時(shí)，假定約為5000小時(shí)。另外，作為家庭用固定型發(fā)電機(jī)等使用時(shí)，假定約為40000小時(shí)。因此，對(duì)隔離件要求可耐受長(zhǎng)時(shí)間發(fā)電的耐腐蝕性。其理由是因?yàn)槿绻艿礁g而使金屬離子溶出，則高分子膜(電解質(zhì)膜)的質(zhì)子傳導(dǎo)性降低。

另外，關(guān)于上述導(dǎo)電性，希望隔離件與氣體擴(kuò)散層的接觸電阻盡量低。其理由是因?yàn)槿绻綦x件與氣體擴(kuò)散層的接觸電阻增大，則固體高分子型燃料電池的發(fā)電效率降低。換句話說(shuō)，隔離件與氣體擴(kuò)散層的接觸電阻越小，發(fā)電特性越優(yōu)異。

到目前為止，使用石墨作為隔離件的固體高分子型燃料電池已經(jīng)實(shí)用化。該由石墨構(gòu)成的隔離件具有接觸電阻較低、而且不腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。然而，石墨制的隔離件容易受到?jīng)_擊而破損，因此具有不僅難以小型化而且用于形成空氣流路、氫流路的加工成本高的缺點(diǎn)。由石墨構(gòu)成的隔離件具有的這些缺點(diǎn)成為妨礙固體高分子型燃料電池普及的原因。

因此，作為隔離件的材料，正在進(jìn)行應(yīng)用金屬材料來(lái)代替石墨的嘗試。特別是，從提高耐久性的觀點(diǎn)考慮，面向以不銹鋼或鈦、鈦合金等為材料的隔離件的實(shí)用化，正在進(jìn)行各種研究。

例如，在專利文獻(xiàn)1中公開了使用容易形成不銹鋼或鈦合金等的鈍態(tài)被膜的金屬作為隔離件的技術(shù)。然而，鈍態(tài)被膜的形成導(dǎo)致接觸電阻的上升，從而導(dǎo)致發(fā)電效率降低。因此，這些金屬材料被指出與石墨材料相比接觸電阻大而且耐腐蝕性差等應(yīng)該改善的問題點(diǎn)。

在專利文獻(xiàn)2中公開了通過(guò)對(duì)奧氏體系鋼板(sus304)等的金屬隔離件的表面實(shí)施鍍金來(lái)減小接觸電阻、確保高輸出的技術(shù)。然而，為薄鍍金時(shí)難以防止針孔的產(chǎn)生，相反地為厚鍍金時(shí)殘留成本問題。

作為解決上述問題的方法，發(fā)明人等以前在專利文獻(xiàn)3中提出了“在金屬制基體的表面具有由sn合金層構(gòu)成的被膜并在該被膜中含有導(dǎo)電性粒子的固體高分子型燃料電池的隔離件用金屬板”。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開平8-180883號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開平10-228914號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2012-178324號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

能夠通過(guò)上述專利文獻(xiàn)3中記載的固體高分子型燃料電池的隔離件用金屬板的開發(fā)來(lái)提高在固體高分子型燃料電池的隔離件的使用環(huán)境下的耐腐蝕性。

然而，明確了在金屬基體上形成由sn合金層構(gòu)成的被膜(以下，也稱為sn合金層被膜)時(shí)，在制造金屬基體時(shí)或?qū)⒔饘倩w成型為所希望的形狀時(shí)產(chǎn)生的瑕疵、表面粗糙等表面缺陷成為原因，有時(shí)在金屬基體表面不形成健全的sn合金層被膜，sn合金層被膜產(chǎn)生缺陷。這樣，如果sn合金層被膜產(chǎn)生缺陷而使金屬基體、特別是不銹鋼基體露出，則在燃料電池隔離件使用環(huán)境下發(fā)生氯化物離子從外部環(huán)境的混入時(shí)，基體露出部?jī)?yōu)先被腐蝕，基體可能出現(xiàn)蝕孔。

本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而開發(fā)的，目的在于提供一種在固體高分子型燃料電池的隔離件使用環(huán)境下即便發(fā)生氯化物離子從外部環(huán)境等的混入時(shí)也能夠防止因局部腐蝕所致的不銹鋼基體的蝕孔、得到優(yōu)異的耐腐蝕性的固體高分子型燃料電池的隔離件用不銹鋼板。

發(fā)明人等為了解決上述課題而使用不銹鋼作為固體高分子型燃料電池用隔離件的材料，對(duì)sn合金層被膜的缺陷部和燃料電池隔離件使用環(huán)境下的sn合金層被膜缺陷部的腐蝕行為，進(jìn)行了深入研究。

其結(jié)果，得到以下見解。

(1)首先，發(fā)明人等對(duì)在燃料電池隔離件使用環(huán)境下發(fā)生氯化物離子從外部環(huán)境的混入時(shí)的腐蝕行為進(jìn)行了調(diào)查。其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)發(fā)生氯化物離子的混入、特別是成為容易引起ph降低或氯化物離子濃縮的環(huán)境時(shí)，如果sn合金層被膜存在缺陷，不銹鋼基體存在露出部，則基體露出部?jī)?yōu)先被腐蝕，基體可能出現(xiàn)蝕孔。

(2)因此接下來(lái)，發(fā)明人等對(duì)在上述環(huán)境下發(fā)生基體出現(xiàn)蝕孔那樣的局部腐蝕的重要因素進(jìn)行了詳細(xì)研究。其結(jié)果，發(fā)明人等想到是因?yàn)樵谏鲜霏h(huán)境下不銹鋼基體比sn合金層被膜更容易被腐蝕，所以與sn合金層被膜部相比腐蝕電流容易在不銹鋼基體露出部集中，導(dǎo)致基體出現(xiàn)蝕孔。

(3)因此，發(fā)明人等嘗試分散腐蝕電流來(lái)防止腐蝕電流向不銹鋼基體露出部的集中，對(duì)于對(duì)此有效的方法進(jìn)一步反復(fù)研究。

其結(jié)果，得到以下見解：通過(guò)有意地對(duì)sn合金層被膜賦予10個(gè)/cm²以上的微裂紋，從而抑制局部的不銹鋼基體露出部的腐蝕，由此，能夠有效地防止不銹鋼基體出現(xiàn)蝕孔。

(4)對(duì)于其理由，發(fā)明人等考慮如下。即，通過(guò)對(duì)sn合金層被膜賦予10個(gè)/cm²以上的微裂紋，從而在由不銹鋼基體的表面缺陷等引起的sn合金層被膜的缺陷部、即不銹鋼基體露出部?jī)?yōu)先流過(guò)的腐蝕電流也被微裂紋同樣地分散。其結(jié)果，有效地抑制不銹鋼基體露出部的局部腐蝕，能夠有效地防止不銹鋼基體出現(xiàn)蝕孔。

本發(fā)明是基于上述見解、進(jìn)一步加以研究而最終完成的。

即，本發(fā)明的要旨構(gòu)成如下。

1.一種固體高分子型燃料電池的隔離件用不銹鋼板，具備不銹鋼制的基體和該基體表面的sn合金層被膜，

該sn合金層被膜具有10個(gè)/cm²以上的微裂紋。

2.根據(jù)上述1所述的固體高分子型燃料電池的隔離件用不銹鋼板，其中，上述sn合金層被膜含有選自ni和fe中的至少一種元素。

3.根據(jù)上述1或2所述的固體高分子型燃料電池的隔離件用不銹鋼板，其中，上述sn合金層被膜含有ni3sn2。

4.根據(jù)上述1～3中任一項(xiàng)所述的固體高分子型燃料電池的隔離件用不銹鋼板，其中，在上述sn合金被膜與上述不銹鋼制的基體之間具有觸擊電鍍層。

5.根據(jù)上述1～4中任一項(xiàng)所述的固體高分子型燃料電池的隔離件用不銹鋼板，其中，在上述sn合金層被膜的表面具有含有sn的氧化物層。

根據(jù)本發(fā)明，能夠得到一種在固體高分子型燃料電池的隔離件使用環(huán)境下即便發(fā)生氯化物離子從外部環(huán)境等的混入時(shí)也能夠防止因局部腐蝕所致的不銹鋼基體的蝕孔的、耐腐蝕性優(yōu)異的燃料電池用隔離件。

而且，通過(guò)應(yīng)用這樣的燃料電池用隔離件，能夠以低成本得到耐久性優(yōu)異的固體高分子型燃料電池。

附圖說(shuō)明

圖1是表示燃料電池的基本結(jié)構(gòu)的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。

(1)作為基體使用的不銹鋼

在本發(fā)明的固體高分子型燃料電池的隔離件用不銹鋼板中，對(duì)作為基體使用的不銹鋼沒有特別限制，但耐腐蝕性優(yōu)異的不銹鋼板(鐵素體系不銹鋼板、奧氏體系不銹鋼板、雙相不銹鋼板)格外有利地適合。

例如，可以適當(dāng)?shù)厥褂胹us447j1(cr：30質(zhì)量％，mo:2質(zhì)量％)、sus445j1(cr：22質(zhì)量％，mo:1質(zhì)量％)、sus443j1(cr：21質(zhì)量％)、sus439(cr：18質(zhì)量％)、sus316l(cr:18質(zhì)量％，ni:12質(zhì)量％，mo:2質(zhì)量％)等。

另外，如果鑒于燃料電池堆時(shí)的搭載空間、重量，則隔離件用不銹鋼板的板厚優(yōu)選為0.03～0.3mm的范圍。如果隔離件用不銹鋼板的板厚小于0.03mm，則不銹鋼板的生產(chǎn)效率降低。另一方面，如果超過(guò)0.3mm，則燃料電池堆時(shí)的搭載空間、重量增加。更優(yōu)選為0.03～0.1mm的范圍。

(2)sn合金層被膜

作為被覆在上述基體表面的sn合金層被膜，優(yōu)選使用含有在固體高分子型燃料電池用的隔離件的使用環(huán)境(ph：3(硫酸環(huán)境)，使用溫度：80℃)下耐腐蝕性優(yōu)異的ni或fe的sn合金。優(yōu)選為ni3sn2、ni3sn4、fesn或fesn2。特別優(yōu)選為金屬間化合物的ni3sn2。

這里，認(rèn)為在固體高分子型燃料電池用的隔離件的使用環(huán)境下如上所述的sn合金的耐腐蝕性優(yōu)異的理由如下。

即，因?yàn)榕c金屬sn單質(zhì)中的sn-sn鍵相比，sn合金中的鍵、例如sn-ni或sn-fe鍵取得更穩(wěn)定的鍵合狀態(tài)，所以耐腐蝕性提高。認(rèn)為特別是ni3sn2在根據(jù)ni-sn的二元合金狀態(tài)圖所形成的溫度為790℃以上的高溫區(qū)域，sn-ni鍵非常穩(wěn)定，因此得到優(yōu)異的耐腐蝕性。

另外，如果考慮燃料電池堆時(shí)的搭載空間、重量，則sn合金層被膜的膜厚優(yōu)選為5μm以下。然而，如果sn合金層被膜的膜厚小于0.1μm，則鍍覆缺陷增加而耐腐蝕性容易劣化。因此，sn合金層被膜的膜厚優(yōu)選為0.1μm以上。更優(yōu)選為0.5～3μm的范圍。

應(yīng)予說(shuō)明，為了在不銹鋼基體的表面形成上述sn合金層被膜，優(yōu)選利用鍍覆法，此時(shí)，可以利用以往公知的鍍覆方法，在調(diào)整為規(guī)定組成的鍍?cè)≈薪n基體，實(shí)施電鍍。另外，也可以在利用電解處理等除去基體表面的鈍態(tài)被膜后形成sn合金層被膜。

(3)微裂紋結(jié)構(gòu)

在本發(fā)明的固體高分子型燃料電池的隔離件用不銹鋼板中不可缺少的是在上述sn合金層被膜形成10個(gè)/cm²以上的微裂紋。由此，即便在sn合金層被膜產(chǎn)生缺陷而使不銹鋼基體露出、進(jìn)而變?yōu)槿菀滓鹁植康膒h降低、氯化物離子濃縮的環(huán)境時(shí)，能夠使腐蝕電流分散于微裂紋，有效地抑制腐蝕電流的集中。其結(jié)果，能夠有效地防止不銹鋼基體的蝕孔。

在此，為了通過(guò)有效地抑制腐蝕電流的集中而有效地防止不銹鋼基體的蝕孔，需要在sn合金層被膜形成10個(gè)/cm²以上的微裂紋。優(yōu)選為100個(gè)/cm²以上，進(jìn)一步優(yōu)選為1000個(gè)/cm²以上。另一方面，如果sn合金層被膜的微裂紋超過(guò)10000個(gè)/cm²，則sn合金層被膜容易從基體剝離而耐腐蝕性可能劣化。因此，sn合金層被膜的微裂紋優(yōu)選為10000個(gè)/cm²以下。更優(yōu)選為8000個(gè)/cm²以下。

另外，這里所說(shuō)的微裂紋定義成裂紋寬度為sn合金層被膜的厚度的0.1倍以上且10μm以下的裂紋。

這里，如果裂紋寬度小于sn合金層被膜的厚度的0.1倍，則該微裂紋無(wú)法到達(dá)底部，無(wú)法分散腐蝕電流。另外，如果大量存在超過(guò)10μm的裂紋寬度的裂紋，則sn合金層被膜變得容易從基體剝離。應(yīng)予說(shuō)明，裂紋長(zhǎng)度沒有特別限定，但通常為1～500μm左右。

另外，上述微裂紋的裂紋寬度例如可以使用掃描式電子顯微鏡(sem)以5000倍觀察sn合金層被膜的表面，測(cè)定觀察到的微裂紋的裂紋寬度(開口寬度)而求出。另外，裂紋長(zhǎng)度可以通過(guò)對(duì)連接同樣觀察到的微裂紋的裂紋端部間的線段的長(zhǎng)度(裂紋端部間的直線的長(zhǎng)度)進(jìn)行測(cè)定而求出。應(yīng)予說(shuō)明，即便有分支的形狀或裂紋彼此結(jié)合的形狀，只要連在一起，就視為一個(gè)微裂紋，這樣的微裂紋的裂紋長(zhǎng)度設(shè)為連接裂紋端部間的線段中長(zhǎng)度最大的線段的長(zhǎng)度。

此外，作為在sn合金層被膜形成上述微裂紋的方法，可舉出使用應(yīng)力高的觸擊電鍍作為底部處理的方法、在鍍覆后利用矯平機(jī)或平整機(jī)等壓下的方法、或者利用彎曲加工來(lái)施加形變的方法等。

應(yīng)予說(shuō)明，微裂紋的形成條件需要根據(jù)不銹鋼基體的材質(zhì)或厚度、sn合金層被膜的厚度等而進(jìn)行各種調(diào)整。例如，在使用波形加工機(jī)對(duì)板厚0.05mm的不銹鋼基體(sus447j1)賦予鄰接的凸部和凹部的高度為1.0mm、凸部間的距離為2.5mm的波形狀并在表面設(shè)置1～2μm的厚度的sn合金層被膜的不銹鋼板的情況下，通過(guò)以0.5～10mpa(更優(yōu)選為1～5mpa)的負(fù)載壓下，能夠在sn合金層被膜形成適當(dāng)?shù)奈⒘鸭y。

(4)觸擊電鍍層

另外，出于在不銹鋼制的基體與sn合金層被膜之間提高密合性的目的，可以設(shè)置觸擊電鍍層。例如，可以按照公知的方法在設(shè)置ni、ni-p、cu、ag和au等的觸擊電鍍層之后形成sn合金層被膜。另外，也可以在利用電解處理等除去基體表面的鈍態(tài)被膜后形成觸擊電鍍層。

這里，從兼得密合性和耐腐蝕性的觀點(diǎn)考慮，觸擊電鍍層的附著量?jī)?yōu)選為0.001～1g/m²的范圍。更優(yōu)選為0.003～0.5g/m²的范圍，進(jìn)一步優(yōu)選為0.003～0.3g/m²的范圍。

應(yīng)予說(shuō)明，只要是上述附著量的范圍內(nèi)，即便在設(shè)置這樣的觸擊電鍍層的情況下，也依然維持腐蝕電流向微裂紋分散的效果。

(5)含有sn的氧化物層

另外，在本發(fā)明的隔離件用不銹鋼板中可以用含有sn的氧化物層來(lái)被覆上述sn合金層被膜的表面。由此，能夠進(jìn)一步提高在隔離件的使用環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)的sn合金層被膜的耐腐蝕性。

這里，在sn合金層被膜的表面被覆的含有sn的氧化物層并非在大氣環(huán)境下形成的自然氧化被膜，而是指通過(guò)實(shí)施在酸性溶液中浸漬等處理而有意形成的氧化被膜。應(yīng)予說(shuō)明，自然氧化被膜的膜厚通常為2～3nm左右。

作為上述含有sn的氧化物層的主成分，優(yōu)選sno2。另外，其膜厚優(yōu)選在5～50nm的范圍。更優(yōu)選為10～30nm的范圍。該理由是因?yàn)槿绻衧n的氧化物層過(guò)厚，則會(huì)成為導(dǎo)電性降低的原因。另一方面，因?yàn)槿绻衧n的氧化物層過(guò)薄，則得不到隔離件的使用環(huán)境下的耐腐蝕性提高效果。

另外，為了形成上述含有sn的氧化物層，可舉出在過(guò)氧化氫、硝酸等具有氧化性的酸性水溶液中浸漬的方法、電化學(xué)上進(jìn)行陽(yáng)極電解處理的方法等。此外，還可舉出物理氣相沉積法(pvd法)、化學(xué)氣相沉積法(cvd法)、涂布法等。

應(yīng)予說(shuō)明，含有sn的氧化物層通常非常薄，為5～50nm左右，因此該含有sn的氧化物層不會(huì)對(duì)微裂紋的效果、微裂紋的觀察造成影響。

(6)其它

另外，為了提高作為隔離件要求特性之一的導(dǎo)電性，可以在對(duì)不銹鋼制的基體的表面被覆sn合金層被膜后或者隔著觸擊電鍍層被覆sn合金層被膜后，進(jìn)一步在該sn合金層被膜上被覆電阻低的導(dǎo)電層。例如，以減少接觸電阻為目的，可以在上述sn合金層被膜上或含有sn的氧化物層上被覆金屬層、導(dǎo)電性高分子層、含有導(dǎo)電性粒子的合金層或含有導(dǎo)電性粒子的高分子層。

實(shí)施例

固體高分子型燃料電池的隔離件因?yàn)樵跍囟龋?0℃、ph：3左右的嚴(yán)酷環(huán)境下使用，進(jìn)一步還存在氯化物離子從外部環(huán)境的混入，所以要求優(yōu)異的耐腐蝕性。因此，鑒于該要求特性，對(duì)后述試樣實(shí)施以下評(píng)價(jià)。

(1)耐腐蝕性(隔離件使用環(huán)境下的穩(wěn)定性)的評(píng)價(jià)

不銹鋼一般被施加的電位越高，越容易進(jìn)行過(guò)鈍態(tài)溶解，耐腐蝕性越容易劣化。另外，如果存在氯化物離子，則有可能產(chǎn)生孔蝕，出現(xiàn)貫通基體的孔。因此，對(duì)在隔離件使用環(huán)境下暴露于高電位且存在氯化物離子的環(huán)境中時(shí)的耐腐蝕性如下進(jìn)行評(píng)價(jià)。

即，將試樣浸漬在溫度：80℃、ph：3、含有30ppm的氯化物離子的硫酸水溶液中，參比電極使用ag/agcl(飽和kcl)，在0.9v(vs.she)的電位保持20小時(shí)，目視觀察經(jīng)過(guò)20小時(shí)時(shí)對(duì)不銹鋼基體的蝕孔。另外，測(cè)定經(jīng)過(guò)20小時(shí)時(shí)的電流密度的值。然后，按照以下基準(zhǔn)對(duì)耐腐蝕性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

◎(合格，特別優(yōu)異)：不銹鋼基體無(wú)蝕孔，經(jīng)過(guò)20小時(shí)時(shí)的電流密度小于0.015μa/cm²

○(合格)：不銹鋼基體無(wú)蝕孔，經(jīng)過(guò)20小時(shí)時(shí)的電流密度為0.015μa/cm²以上且小于0.2μa/cm²

×(不合格)：不銹鋼基體有蝕孔，和/或，經(jīng)過(guò)20小時(shí)時(shí)的電流密度為0.2μa/cm²以上

實(shí)施例1

對(duì)板厚0.05mm的sus447j1(cr：30質(zhì)量％，mo:2質(zhì)量％)、sus445j1(cr：22質(zhì)量％，mo:1質(zhì)量％)或sus316l(cr:18質(zhì)量％，ni:12質(zhì)量％，mo:2質(zhì)量％)進(jìn)行鄰接的凸部和凹部的高度為1.0mm、凸部與凹部的距離為2.5mm的波形狀的波紋加工，制成不銹鋼基體。該波紋加工在模擬一般的隔離件材料的形狀的同時(shí)，還模擬不銹鋼基體制造時(shí)或?qū)⒉讳P鋼基體成型為所希望的形狀時(shí)產(chǎn)生的瑕疵、表面粗糙等表面缺陷的生成。

使用如上所述得到的不銹鋼基體，實(shí)施脫脂等適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后，在后述的鍍?cè)〗M成和鍍覆條件下，在不銹鋼基體上形成成為表1中示出的平均膜厚的sn合金層被膜，得到隔離件用不銹鋼板。

另外，一部分試樣在形成sn合金層被膜前，以后述的鍍?cè)〗M成和鍍覆條件，在不銹鋼基體上形成成為表1中示出的平均附著量的觸擊電鍍層。

此外，一部分試樣在形成sn合金層被膜后，在溫度：60℃、ph：2的硫酸水溶液中以電流密度為+0.5ma/cm²的方式通電5分鐘，由此在上述sn合金層被膜的表面形成含有sn的氧化物層。

對(duì)這樣得到的各種隔離件用不銹鋼板以0.5～20mpa的負(fù)載施加壓下作為微裂紋形成處理，從而形成微裂紋。這里，微裂紋形成處理在形成sn合金層被膜后或形成含有sn的氧化物層后進(jìn)行。

另外，觸擊電鍍層的附著量、sn合金層被膜的平均膜厚和含有sn的氧化物層的平均膜厚通過(guò)預(yù)先調(diào)查與鍍覆時(shí)間或陽(yáng)極電解時(shí)間的關(guān)系而分別進(jìn)行控制。

這里，微裂紋的平均個(gè)數(shù)利用下述方法來(lái)測(cè)定。首先在不銹鋼基體(厚度：0.05mm)的表面形成sn合金層被膜，實(shí)施前述的微裂紋形成處理，將微裂紋形成處理后的試樣切斷成約20mw×20mml。接下來(lái)，利用掃描式電子顯微鏡(sem)以100～5000倍任意觀察該切斷的試樣的sn合金層被膜的表面，對(duì)觀察到的微裂紋的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，換算成每1cm²的微裂紋的個(gè)數(shù)。測(cè)定分別對(duì)從形成了sn合金層被膜并實(shí)施了微裂紋形成處理的同一試樣切斷成上述形狀的5個(gè)試樣進(jìn)行，將它們的平均值計(jì)為微裂紋的平均個(gè)數(shù)。應(yīng)予說(shuō)明，將寬度為sn合金層被膜的厚度的0.1倍以上10μm以下且裂紋長(zhǎng)度為1μm～500μm的裂紋作為微裂紋。另外，即便有分支的形狀或裂紋彼此結(jié)合這樣的形狀，只要連接了就計(jì)為一個(gè)。

另外，觸擊電鍍層的附著量利用下述方法進(jìn)行測(cè)定。首先將在不銹鋼基體(厚度：0.05mm)的表面形成了觸擊電鍍層的試樣切斷成約50mmw×50mml，用游標(biāo)卡尺測(cè)定2邊的長(zhǎng)度，算出試樣面積。接下來(lái)，在可溶解觸擊電鍍層的溶液中(以下，使用公知的剝離液即可，在ni、ni-p觸擊電鍍中為30％硝酸)將試樣浸漬10分鐘使觸擊電鍍層溶解，利用icp(電感耦合等離子體，inductivelycoupledplasma)發(fā)射光譜儀對(duì)溶解于溶液中的觸擊電鍍層構(gòu)成元素進(jìn)行定量，除以試樣面積，由此算出鍍層附著量(g/m²)。

此外，sn合金層被膜的平均膜厚利用下述方法進(jìn)行測(cè)定。首先將在基體(厚度：0.05mm)的表面形成了sn合金層被膜的試樣切斷成約10mmw×15mml。接著將試樣埋入樹脂中，研磨截面后，利用掃描式電子顯微鏡(sem)進(jìn)行觀察，由此測(cè)定sn合金層被膜的膜厚。應(yīng)予說(shuō)明，sn合金層被膜的膜厚的測(cè)定分別對(duì)從形成了sn合金層被膜的同一試樣切斷成上述形狀的10個(gè)試樣進(jìn)行，將它們的平均值計(jì)為sn合金層被膜的平均膜厚。

這里，sn合金層被膜的組成通過(guò)在sem觀察時(shí)實(shí)施的能量色散型x射線光譜儀(edx)和x射線衍射裝置(xrd)進(jìn)行鑒定。

另外，含有sn的氧化物層的平均膜厚利用下述方法進(jìn)行測(cè)定。首先在基體(厚度：0.05mm)的表面除觸擊電鍍層和sn合金層被膜以外、還利用聚焦離子束對(duì)形成了含有sn的氧化物層的試樣進(jìn)行加工，由此制成截面觀察用薄膜。接下來(lái)，利用透過(guò)電子顯微鏡(tem)來(lái)觀察制作的截面觀察用薄膜，從而測(cè)定含有sn的氧化物層的平均膜厚。應(yīng)予說(shuō)明，含有sn的氧化物層的膜厚的測(cè)定是對(duì)制作的截面觀察用薄膜的含有sn的氧化物層的膜厚測(cè)定3點(diǎn)，將它們的平均值設(shè)為含有sn的氧化物層的平均膜厚。

這里，氧化物層的組成通過(guò)在tem觀察時(shí)實(shí)施的能量色散型x射線光譜儀(edx)和x射線光電子分光法(xps)進(jìn)行鑒定。

(觸擊電鍍層的鍍?cè)〗M成和鍍覆條件)

＜ni觸擊電鍍＞

氯化鎳：240g/l

鹽酸：125ml/l

溫度：50℃

電流密度：5a/dm²

＜ni-p觸擊電鍍＞

硫酸鎳：1mol/l

氯化鎳：0.1mol/l

硼酸：0.5mol/l

亞磷酸鈉：0.05～5mol/l

溫度：50℃

電流密度：5a/dm²

(sn合金層被膜的鍍?cè)〗M成和鍍覆條件)

＜ni3sn2＞

氯化鎳：0.15mol/l

氯化錫：0.15mol/l

焦磷酸鉀：0.45mol/l

甘氨酸：0.15mol/l

溫度：60℃

電流密度：1a/dm²

＜ni3sn4＞

氯化鎳：0.15mol/l

氯化錫：0.30mol/l

焦磷酸鉀：0.45mol/l

溫度：60℃

電流密度：1a/dm²

＜fesn＞

氯化鐵：0.15mol/l

氯化錫：0.18mol/l

焦磷酸鉀：0.45mol/l

溫度：60℃

電流密度：1a/dm²

＜fesn2＞

氯化鐵：0.15mol/l

氯化錫：0.36mol/l

焦磷酸鉀：0.45mol/l

溫度：60℃

電流密度：1a/dm²

應(yīng)予說(shuō)明，在本發(fā)明中，即便是上述所示的鍍?cè)〗M成以外的組成，只要是能夠形成所希望的鍍層，就可以按照公知的鍍覆方法。

將對(duì)像上述那樣得到的各試樣評(píng)價(jià)耐腐蝕性(隔離件使用環(huán)境下的穩(wěn)定性)的結(jié)果整理示于表1。

[表1]

根據(jù)表1，明確以下事項(xiàng)。

(a)發(fā)明例的試樣都在耐腐蝕性評(píng)價(jià)中經(jīng)過(guò)20小時(shí)后基體也沒出現(xiàn)蝕孔，即便在隔離件使用環(huán)境這樣的高電位環(huán)境且含有氯化物離子的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間暴露時(shí)，也得到了良好的耐腐蝕性。

(b)比較例no.1和7的試樣沒有實(shí)施微裂紋形成處理，因此在耐腐蝕性評(píng)價(jià)中的經(jīng)過(guò)20小時(shí)后發(fā)生基體蝕孔，得不到所希望的耐腐蝕性。

符號(hào)說(shuō)明

1膜-電極接合體

2、3氣體擴(kuò)散層

4、5隔離件

6空氣流路

7氫流路