用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢及其制造方法技术

在本说明书中公开了用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢。根据所公开的用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢的一个实施方案，通过X射线角分辨光电子能谱使用Al

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢及其制造方法


[0001]本公开内容涉及具有优异的表面电导率的不锈钢及其制造方法，并且更特别地涉及用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢及其制造方法。

技术介绍

[0002]由于优异的耐腐蚀性和加工的容易性，不锈钢被认为是用于电子部件和燃料电池分隔件的材料。然而，常规不锈钢具有电导率不足的问题，因为形成在表面上的钝化层充当贯通面电阻(through
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plane resistance)因子。
[0003]迄今为止，尚未清楚地确定钝化层对不锈钢的表面电导率的影响机理。可以对电子部件用材料进行Ni镀覆以提高这样的钝化层的表面电导率，或者已经提出了将诸如金、碳和氮化物的导电材料涂覆在不锈钢的表面上的过程以降低用于燃料电池分隔件的不锈钢的高接触电阻。然而，存在由于Ni镀覆或使用其他涂覆材料涂覆的另外过程而导致制造成本和时间增加的问题，从而使生产率劣化，并且可能无法降低钝化层的根本的贯通面电阻的问题。
[0004]此外，作为用于改善不锈钢的表面电导率的另一种方法，已经尝试了对不锈钢的表面进行精炼的方法。
[0005]专利文献1公开了通过控制表面精炼过程的用于分隔件的具有低界面接触电阻和高腐蚀电位的不锈钢。
[0006]专利文献2公开了用于通过将包含17重量％至23重量％的Cr的不锈钢浸入[HF]≥[HNO3]溶液中制造具有优异耐腐蚀性和低接触电阻的不锈钢的方法。
[0007]专利文献3公开了这样的不锈钢：其包含15重量％至45重量％的Cr和0.1重量％至5重量％的Mo，其中包含在不锈钢的钝化层中的Cr与Fe的原子比率为1或更大。
[0008]然而，专利文献1至3中公开的方法具有局限，因为仅通过控制几nm区域内的钝化层的Cr/Fe原子比率不能降低不锈钢的钝化层的根本的贯通面电阻。
[0009](专利文献0001)韩国专利申请特许公开第10
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2014
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0081161号(2014年07月01日)
[0010](专利文献0002)韩国专利申请特许公开第10
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2013
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0099148号(2013年09月05日)
[0011](专利文献0003)日本专利申请特许公开第2004
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149920号(2004年05月27日)

技术实现思路

[0012]技术问题
[0013]为解决上述问题，提供了适用于电接触用材料和燃料电池分隔件用材料的用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢及其制造方法。
[0014]技术方案
[0015]为了实现上述目的，根据本公开内容的一个方面，提供了用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢，通过X射线角分辨光电子能谱使用Al
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KαX射线源在其中
光电子的出射角为12
°
至85
°
的条件下在包含15重量％或更多Cr的不锈钢的表面上测量的以下表面氧化物原子比率(1)的值可以为0.5或更小。
[0016](1)
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[0017]金属氧化物(MO)涵盖混合的氧化物：M表示基体中除了Cr和Fe之外的合金元素或其组合；以及O表示氧。全部氧化物和氢氧化物包括Cr氧化物、Cr氢氧化物、Fe氧化物、Fe氢氧化物和金属氧化物(MO)。
[0018]在本公开内容的用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢中，表面氧化物原子比率(1)的值可以为0.44或更小。
[0019]在本公开内容的用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢中，不锈钢的表面氧化物层的带隙能可以为2eV或更小。
[0020]在本公开内容的用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢中，不锈钢的表面氧化物层可以与基体形成欧姆接触。
[0021]为了实现上述目的，根据本公开内容的另一个方面，提供了用于制造用于燃料电池分隔件的具有优异的电导率的不锈钢的方法，所述方法包括：一次表面处理，所述一次表面处理通过将冷轧不锈钢板浸入非氧化性酸溶液中或者在浸入之后实施电解处理来进行；和二次表面处理，所述二次表面处理通过将冷轧不锈钢板浸入氧化性酸溶液中来进行，其中通过X射线角分辨光电子能谱使用Al
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KαX射线源在其中光电子的出射角为12
°
至85
°
的条件下在包含15重量％或更多Cr的不锈钢的表面上测量的以下表面氧化物原子比率(1)的值可以为0.5或更小。
[0022](1)
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[0023]金属氧化物(MO)涵盖混合的氧化物：M表示基体中除了Cr和Fe之外的合金元素或其组合；以及O表示氧。全部氧化物和氢氧化物包括Cr氧化物、Cr氢氧化物、Fe氧化物、Fe氢氧化物和金属氧化物(MO)。
[0024]在用于制造用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢的方法中，一次表面处理通过将冷轧不锈钢板浸入非氧化性酸溶液中5秒或更长，或者在浸入之后在0.1A/cm2或更大的电流密度下进行电解处理5秒或更长来进行，以及非氧化性酸溶液可以为50℃或更高的5重量％或更大的盐酸溶液或硫酸溶液。
[0025]在用于制造用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢的方法中，二次表面处理包括将冷轧不锈钢板浸入氧化性酸溶液中5秒或更长，以及氧化性酸溶液可以为50℃或更高的5重量％或更大的硝酸溶液。
[0026]有益效果
[0027]本公开内容可以通过将形成在不锈钢的表面上并具有半导体特性的表面氧化物层制成导体来提供适用于电接触用材料和燃料电池分隔件用材料的用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢及其制造方法。
[0028]本公开内容还可以通过将通过X射线角分辨光电子能谱使用Al
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KαX射线源在其中光电子的出射角为12
°
至85
°
的条件下在不锈钢的表面上测量的以下表面氧化物原子比率(1)的值控制为0.5或更小而提供用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率并且表面
氧化物层的带隙能为2eV或更小的不锈钢。
[0029](1)
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[0030]金属氧化物(MO)涵盖混合的氧化物：M表示基体中除了Cr和Fe之外的合金元素或其组合；以及O表示氧。全部氧化物和氢氧化物包括Cr氧化物、Cr氢氧化物、Fe氧化物、Fe氢氧化物和金属氧化物(MO)。
[0031]根据本公开内容，不锈钢的表面氧化物层可以与基体形成欧姆接触，从而提供了用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢。
附图说明
[0032]图1a和图1b是参照表2的结果示出了带隙能与表面氧化物原子比率(1)之间关系的图。
具体实施方式
[0033]提供了用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢，其中通过X本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢，其中，通过X射线角分辨光电子能谱使用Al
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KαX射线源在其中光电子的出射角为12
°
至85
°
的条件下，在包含15重量％或更多Cr的不锈钢的表面上测量的以下表面氧化物原子比率(1)的值为0.5或更小，其中所述金属氧化物(MO)涵盖混合的氧化物：M表示基体中除了Cr和Fe之外的合金元素或其组合；以及O表示氧，以及所述全部氧化物和氢氧化物包括Cr氧化物、Cr氢氧化物、Fe氧化物、Fe氢氧化物和所述金属氧化物(MO)。2.根据权利要求1所述的用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢，其中所述表面氧化物原子比率(1)的值为0.44或更小。3.根据权利要求1所述的用于燃料电池分隔件的具有优异的表面电导率的不锈钢，其中所述不锈钢的表面氧化物层的带隙能为2eV或更小。4.根据权利要求1所述的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：金锺熙，徐辅晟，金光珉，金荣晙，
申请(专利权)人：株式会社POSCO，
类型：发明
国别省市：