CN1117882C - 固体高分子型燃料电池用不锈钢材 - Google Patents
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Abstract
一种不锈钢材，在表面具有钝化被膜，具有导电性的碳化物系金属夹杂物及硼化物系金属夹杂物中的一种以上从钝化被膜下的不锈钢内以突出到钝化被膜的外面的状态存在，并且接触电阻低。固体高分子型燃料电池具备由所述不锈钢材构成的双极板。
Description
本发明涉及一种接触电阻低的不锈钢材、其制造方法、用这种不锈钢材料所制造的双极板以及具有这种双极板的固体高分子型燃料电池。
不锈钢由于在其表面形成有钝化被膜因此表面所存在的钝化被膜的电阻大，因而不适于用作要求接触电阻小的导电电器部件。并且还存在有钝化被膜的耐腐蚀性越优异的材料，其电阻越大的倾向。
如果若能使不锈钢的接触电阻小，则就可将不锈钢用作在具有耐腐蚀性的环境中能使用的端子等的导电电器部件。固体高分子型燃料电池的双极板(也可称作隔板)就是上述这种要求耐腐蚀性优异和接触电阻小的导电电器部件中的一种。
燃料电池是产生直流电的电池，有固体电解质燃料电池、熔融碳酸盐酸型燃料电池、磷酸型燃料电池以及固体高分子型燃料电池等。而燃料电池的命名是根据作为电池主体的“电解质”部分的构成材料进行的。
目前。在已商品化的燃料电池中有磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池。而燃料电池的工作温度对固体电解质型燃料电池为1000℃、对熔融碳酸盐型燃料电池650℃、磷酸型燃料电池为200℃及固体高分子型燃料电池为80℃。
固体高分子型燃料电池的工作温度低到80℃左右，容易起动和停止，也能达到约40％左右的能量效率。因此，可望用作小规模企业或电话局等的特殊用途独立电源，以煤气作燃料电池的家庭用小型独立电源或以氢气、甲醇或汽油为燃料的低公害电气汽车所用电源。
上述的各种燃料电池，虽然都可称之为“燃料电池”，但是在考虑其各种构成的电池材料时，则需要作为完全不同的东西去考虑。这是因为根据电池的种类所要求构成材料的性能，特别是耐腐蚀性的性能是完全不同的。也就是说，根据所使用的电解质的构成材料有无腐蚀性、有无从380℃附近开始显示出的高温氧化、有无随电解质的升华的再析出或凝固等所要求的性能是不同的。
事实上，所使用的电池构成材料有各种各样，从石墨系材料到镍包层钢板、高合金、不锈钢等各种材料。
但是，还不能完全考虑将已用于已商品化的磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池中所使用的材料直接适用于固体高分子型燃料电池的构成材料
图1示出固体高分子型燃料电池的结构，图1A为燃料电池槽(单槽)的分解图，图1B为整体燃料电池的立体图。如图1所示，燃料电池1是单槽的集合体。单槽是将在固体高分子电解质膜2的一面的燃料电极膜(阳极)3叠层在另一面的氧化剂电极膜(阴极)4，并在其两面加上双极板5a、5b的结构所构成的。
作为固体高分子电解质膜2使用具有氢离子(质子)交换基的氟系质子导电膜。
在燃料电极膜3及氧化剂电极膜4上设置由颗粒状的铂催化剂和石墨粉，根据需要具有氢离子(质子)交换基的氟树脂构成的催化剂层，并使之与燃料气体或氧化性气体接触。
从设置在双极板5a上的流路6a流过燃料气体(氢或含氢气体)A并向燃料电极膜3供给氢。另外，从设置在双极板5b上的流路6a流过象空气那样的氧化性气体B并供给氧。通过供给这些气体，发生电化学反应，产生直流电。
要求固体高分子型燃料电池的双极板具有下列功能。即，(1)作为向电池面内均匀供给燃料气体和氧化性气体的“通路”的功能；(2)作为使在阳极侧所生成的水与经燃料电池反应后的空气氧气等载气一起高效地排出电池外的“通路”的功能；(3)作为能长期维持作电极的低电阻、良导电性的单槽间的电“连接器”的功能；(4)作为与在邻接槽另一槽的阳极室相邻的槽的阳极室的“隔壁”的功能；(5)作为与冷却水通路及相邻的槽的“隔壁”的功能。
迄今，曾深入地研究了适用于作为固体高分子型燃料电池的双极板材料的碳板。但是在碳板中存在所谓容易裂的问题，并且还存在为使其表面平整的机加工成本以及为形成气体通路的机加工成本高的问题。由于存在上述各种问题，目前尚难于使燃料电池商品化。
在碳电极中，由于热膨胀性石墨加工品的价格比较廉价，因此作为固体高分子型燃料电池双极板所用材料最引人重视。但是，为了降低气体透过性并付与作为所述隔壁的功能，必须进行“多次”的浸渍的树脂和焙烧。另外，今后尚待解决的为确保平整度及形成槽的机加工成本等问题多，还不能达到实用化程度。
作为对这样的石墨材料的适用性研究的动向，正开始研究以削减成本为目的在双极板中使用不锈钢。
在特开平10-228914号公报中公开了一种由金属制部件构成并在与单位电池的电极的接触面直接进行镀金的燃料电池用双极板。作为金属制部件，可例举不锈钢、铝以及Ni-铁合金，作为不锈钢可用SUS304。在该发明中，双极板进行镀金，因此与双极板和电极的接触电阻降低，并由于从双极板到电极的导电性变好，因此燃料电池的输出电压变大。
在特开平8-180883号公报中公开了一种使用由在空气中容易生成形成表面钝化膜的金属材料构成的双极板的固体高分子电解质型燃料电池。作为金属材料可列举不锈钢和钛合金。在该发明中，在所用双极板的金属的表面上一定存在钝化膜，使化学侵蚀金属表面变难，降低了在燃料电池槽所生成的水被离子化的程度，并且能抑制燃料电池槽的电化学反应降低。另外，除去接触双极板的电极膜的部分的钝化膜，通过形成贵金属层，使电接触电阻值变小。
但是，即使直接将在上述的公开公报中所公开的在表面具有钝化膜的不锈钢那样的金属材料直接用于双极板，耐腐蚀性也不充分，引起金属的洗提，由于洗提金属离子使担载催化剂性能变差(以下称作担载催化剂的中毒)。另外，由于洗提后所生成的Cr的氢氧化物(hydroxide)或Fe的氢氧化物那样的腐蚀生成物(corrosion product)，存在所谓增加双极板的接触电阻的问题，因此，现在由金属材料构成的双极板上需要进行不考虑成本的镀金等的镀贵金属。
本发明的目的是提供接触电阻低的导电部件用不锈钢材料、及由该不锈钢材构成的双极板和具有该双极板的固体高分子型燃料电池。
本发明主要包括下述内容。
(1)一种接触电阻低的不锈钢材，以从钝化被膜下的不锈钢内突出到钝化被膜的外面的状态下存在具有导电性碳化物系金属夹杂物及硼化物系金属夹杂物中的一种以上。
(2)一种由上述(1)所述的不锈钢构成的固体高分子型燃料电池用双极板。
(3)一种不锈钢材的制造方法，是通过酸性水溶液腐蚀不锈钢材的表面，在其表面使具有导电性的碳化物系金属夹杂物及硼化物系金属夹杂物中的一种以上露出，然后，利用pH为7以上的碱性水溶性进行中和处理，之后再进一步进行水洗和干燥。
(4)在固体高分子型燃料电池中，使双极板介于多个单位电池之间叠层将固体高分子电解质膜于中央并使燃料电极膜和氧化剂电极膜重叠的单位电池(所谓单位电池Unit cell这里表示为Membrane ElectrodeAssembly，通常用“MEA”表示)中，具存在上述(2)所述的双极板的固体高分子型燃料电池。
这里，所谓具有导电性的碳化物系金属夹杂物或硼化物多金属夹杂物是指M23C6型、M4C型、M2C型、MC型等的碳化物系金属夹杂物或者M2B型等的硼化物系金属夹杂物。“M”表示金属元素，但不是特定的金属元素，表示与C或B的化学亲合力强的金属元素。一般地说，M以Cr、Fe为主体，多半含有微量Ni、Mo。作为M23C6型碳化物系金属夹杂物为Cr23C6、(Cr、Fe)23C6，作为M2C型为Mo2C，作为MC型为WC。作为M2B型硼化物系金属夹杂物为Cr2B、(Cr、Fe)2B、(Cr、Fe、Ni)2B、(Cr、Fe、Mo)2B、(Cr、Fe、Ni、Mo)2B、Cr1.2Fe0.76Ni0.04B。在M4C型中为B4C等。若为导电性良好的金属系分散物，则能得到类似的性能。
在“M2B”型中下标指数“2”，是在作硼化物中的金属元素Cr、Fe、Mo、Ni、X(这里X为Cr、Fe、Mo、Ni以外的金属元素)与B量之间，表示(Cr质量％/Cr原子量+Fe质量％/Fe原子量+Mo质量％/Mo原子量+Ni质量％/Ni原子量+X质量％/X原子量)/(B质量％/B原子量)约为2的化学计量上的关系。在本表示法没有特别的含义，是极其普通的表面方法。
另外，M23C6型、M4C型、M2C型、MC型等的碳化物系金属夹杂物或者M2B型等的硼化物系金属夹杂物也包括以下述的状态所析出的金属夹杂物。
也就是说，上述金属夹杂物的C、B分别表示C、B元素，但是也有两者相互交换一部分的作为M23(C、B)6型、M4(C、B)型、M2(C、B)型、M(C、B)型碳化物系金属夹杂物或M2(B、C)型硼化物系金属夹杂物所极出的夹杂物。另外，也有M23C6型、M4C型、M2C型、MC型碳化物系金属夹杂物或M2B型等的硼化物系金属夹杂物不是分别析出，而是共同析出的情况。
以上，任何一种形态，在本发明中，任何一种M23C6型、M4C型、M2C型、MC型碳化物系金属夹杂物或M2B型等的硼化物系金属夹杂物都为导电性良好的金属化合物系的分散物，其中任何一种都是有效的。
另外，所谓双极板通常具有下述五种功能。即，具有a)作为向电池面内均匀供给燃料气体、氧化性气体“流路”的功能；b)使在阴极侧所生成的水与从燃料电池所谓反应后的空氧和氧气的载气一起高效地排出电池外的“流路”的功能；c)作为能长期维持电极低电阻、良导电性的单槽间电“连接器”的功能；d)作为与相邻在紧挨着一侧的槽的阳极室和槽的阴极室的“隔板”的功能；e)作为与冷却水通路及相邻的槽的“隔板”的功能。也有用多片板分担这些功能的结构的情况。在本发明所谓双极板是把至少具有上述c)功能的板称之为双极板。
本发明者们为了开发接触电阻低耐腐蚀性优异的不锈钢、特别是即使经长期作为固体高分子型燃料电池的双极板使用，与电极用石墨的接触电阻也不增加的不锈钢进行了各种各样的试验结果，发现了下述现象。
a)在不锈钢表面所形成钝化被膜的电阻为不锈钢固有的。以形成钝化被膜的普通的不锈钢作固体高分子型燃料电池的双极板使用，为了发挥电池性能，以充分低的值稳定并维持电阻，是不容易的。
b)接触电阻与单位面积的接触点数、接触点总面积、每个接触点的电阻有关。
c)通过在不锈钢表面使具有导电性的碳化物或硼化物的金属夹杂物突破钝化被膜地分散并露出，能大幅度降低接触电阻，同时能连续维持接触电阻低。这时，这些碳化物或硼化物系金属夹杂物具有作为“电的通路”的功能。
d)在固体高分子型燃料电池内用不锈钢的情况下，不锈钢能发挥比较好的耐腐蚀性，但是引起金属元素的洗提和腐蚀，生成腐蚀生成物(大部分是以Fe为主的氢氧化物)，造成接触电阻增大，并且对担载催化剂性能也具有显著的不良影响。其结果，在短时间内代表电动势的电池性能恶化，并使含有氢离子(质子)交换基的氟系离子交换树脂膜的质子导电性恶化。
e)在另一方面，为了确保在固体高分子型电池内环境的不锈钢的耐腐蚀性，虽然钝化被膜是必不可少的，但是钝化被膜强固，当被膜厚度一变厚，则接电阻增大，电池效率显著地降低。
f)钝化被膜强固，为了抑制在固体高分子型燃料电池内环境下金属元素的洗脱，不锈钢中的Cr和Mo的含有量(Cr％+3×Mo％)为13％以上是理想的。
g)在不锈钢中添加B，使M2B型硼化物积极地析出时，由于消耗为改善耐腐蚀性元素的Cr、Mo、Fe、Ni元素，所以由于Cr、Mo浓度降低而导致基材腐蚀性显著降低。因此，为了提高钢中Cr、Mo浓度使钝化被膜强固，并抑制在固体高分子型燃料电池内环境下金属元素的洗脱，使(Cr+3Mo-2.5B)为13以上是理想的。
h)在不锈钢中析出了Cr系主体的碳化物的不锈钢不管钢表面的钝化被膜的厚度如何，都能够连续维持接触电阻低。但是，作为Cr系碳化物所析出的C量及钢中总C量满足下述关系式是理想的。
在铁素体系不锈钢的情况下：
(作为Cr系碳化物所析出的C质量％)×100/(钢中的总C质量％-0.0015％)≥80。
在奥氏体系不锈钢的情况下：
(作为Cr系碳化物所析出的C质量％)×100/(钢中的总C质量％-0.012％)≥85。
i)若积极地添加Mo，则能确保耐腐蚀性。即使Mo被洗脱，但对在阳极及阴极部所担载的催化剂的性能的影响也是比较轻微的。这是因为，由洗脱了的Mo作为阴离子的钼酸离子存在，因此阻碍带有氢离子(质子)交换基的氟离子交换树脂膜的质子传导性的影响小。对于W也作为钨酸离子存在，具有同样的作用。另外对V也应当具有同样的作用。
j)作为使在不锈钢中析出了的导电性金属夹杂物露出的方法，通过酸性水溶液溶解不锈钢表面的方法是合适的。
k)经酸洗后进行水洗、干燥，经过一段时间的同时，表现出接触电阻增大的倾向。其主要原因是被空气中的氧使表面氧化，由于在酸洗面所形成的微小的间隙内所残留的酸液的蒸发、浓缩、喷射造成腐蚀。在酸洗后的不锈钢表面、钝化被膜非常之薄，也有很多结合水的水分子、多羟基离子的形式，一曝露在空气中，则直到与空气平衡状态水分子外失并蒸发，在失去水分子地方结合氧气，增大腐蚀生成物体积，使接触电阻增大。这样，由于在长时间充分进行，直到作为导电部件被使用提高了接触电阻。
1)但是，若将酸洗后的不锈钢在碱的水溶液中进行中和处理，则即使是在腐蚀环境，特别是在双极板的环境中长期使用也能显著地减轻作为导电部件的性能低下，特别是电阻的增大。
m)决定接触电阻值的导电性金属夹杂物的露出量、凸出高度，通过平均腐蚀量(溶解量)在工业上可以控制，并且，也能为将接触电阻成最低的平均腐蚀减量适当的范围。这些与支配接触电阻的接触点数、大小有关。
下面对附图进行说明。
图1A为表示固体高分子型燃料电池的结构的图，图1B为表示固体高分子型燃料电池总体的图。
图2为表示使露出了金属夹杂物的不锈钢材的表面与其它导电体面接触的状态的图。
图3为表示酸洗后的不锈钢板的二维表面光洁度状态的图。
图4为表示酸洗后的不锈钢板的三维表面光洁度状态的图。
图5A为表示在不锈钢表面所露出的M2B型硼化物的图，而图5B为表示在不锈钢表面所露出的M23C6型碳化物的图。
图6为表示在铁素体系不锈钢中所析出的M2B型硼化物的微观照片。
图7为表示奥氏体系不锈钢中所析出的M2B型硼化物的微观照片。
图8是为说明按JIS B0601标准的平均表面光洁度Ra的图。
下面，对本发明的实施例进行详细的说明。另外，在下面所示％表示质量％。
金属夹杂物：
使具有导电性的大量微细的碳化物系金属夹杂物及硼化物系金属夹杂物中的一种以上以从在不锈钢表面所存在的钝化被膜下的不锈钢内向钝化被膜外面突出的状态下存在。将这种状态以下称为分散和露出。
使在不锈钢表面金属夹杂物分散和露出是使金属夹杂物具有导电通路的功能并降低接触电阻。
碳化物系金属夹杂物为M23C6型、M4C型、M2C型、MC型是理想的，而硼化物系金属夹杂物为M2B型是理想的。
一般来说，在不锈钢中的M23C6型碳化物系金属夹杂物是耐腐蚀性降低的原因，难处理的多。在本发明中，也使迄今难处理的M23C6型碳化物系金属夹杂物积极地析出，通过形成钝化被膜，使增大的接触电阻减少作为“导电通路”使用。
在M23C6型、M2C型、MC型碳化物系金属夹杂物及M2B型硼化物系金属夹杂物中，金属元素(M)含有铬、钼、钨中的一种以上的金属夹杂物是理想的。这是由于这些碳化物、硼化物中任何一种作为金属夹杂物在热力学上稳定，导电性优异，同时具有与其材同样的优异的耐腐蚀性。另外，在任何一个硬度高，用作所谓喷吵、研磨及切削的机械加工，使压入并残留在钢表面发挥作用的本发明的一种状态中，为达到本发明的目的都是合适的。并且，即使洗脱出这些金属夹杂物，洗脱的金属离子的任何一种也都是能促进不锈钢的钝化的耐腐蚀性改善元素，另外，钼、钨等在成为金属离子的同时，形成称为钼酸离子、钨酸离子的阴离子，具有对电解质膜的质子导电性影响小的特点。
使金属夹杂物露出在不锈钢表面生成的钝化被膜的外面并存在的方法有以下几种。
1)酸洗处理金属夹杂物析出的不锈钢并溶解不锈钢的表面的方法。
2)用带有“喷吵加工”或“蚀刻加工”压轧辊表面的微小凹凸的压轧辊(通常称为“钝化辊”)进行压轧的方法。
3)在用含有B4C、WC、Mo2C等导电性的金属微粉末的喷吵、研磨及切削等机械加工时使其“压入并残留在钢表面”的方法。
4)将被称作蒸镀、离子注入等表面改性的表面处理方法与为析出处理的热处理组合的方法。
其中，虽然方法(4)作为工业上的方法是昂贵的，但是由于除去最表层部分而在板厚方向的特性几乎不变，因此是有效的。另外，上述酰洗处理的方法，由于适于工业的批量生产并容易实施是最理想的。下面就使金属夹杂物露出的酸洗方法进行说明。
酸洗可在能溶解不锈钢的母相(Matrix)的酸性溶液中浸渍或在酸性溶液中电解来进行。
作为酸性溶液，理想的是使用母相的均匀并且导电性金属夹杂物残留的同时有选择地只腐蚀母相的溶液。
作为酸性溶液的实例为在不锈钢的生产线中最经常使用的酸洗溶液，硝酸氢氟酸系水溶液、硫酸系不溶液、盐酸系水溶液等。也可使用以在不锈钢的蚀刻加工等所用的商品氯化铁水溶液为主剂的不锈钢蚀刻加工用酸性水溶液。根据需要，也可以添加使缓解酸性溶液变差或腐蚀面平整光滑的有机或无机添加剂。
在酸洗所需要的酸性水溶液浓度根据不锈钢种类、处理温度不同而不同。酸洗处理温度为从室温到沸点以下的温度范围好，并可观察腐蚀状态，同时决定浓度和温度。调整在酸性水溶液中的平均腐蚀减量为5-60g/m2，表面光洁度在中心线平均光洁度Ra为0.06-5μm是理想的。
理想的酸性水溶液作为在硝酸氢氟酸系水溶液中的氢氟酸浓度为2-20质量％，硝酸浓度为5-20质量％，水溶液的温度为30-90℃。当氢氟酸、硝酸中任何一个不到上述浓度的下限时，酸洗能力差，而当超过上限时，则不锈钢的表面光洁度变差并且增加接触电阻。由于硝酸氢氟酸系水溶液能同时进行导电性金属夹杂物的露出处理和母相表面的钝化强化处理，因此是合适的。
在用硫酸系水溶液时，由于酸洗后腐蚀生成物付着在表面，需要进行为用能溶解腐蚀生成物的盐酸水溶液等的酸溶液除去腐蚀生成物的处理。具体地说，是用5-25质量％的硫酸水溶液。
在用盐酸时，不能象硝酸那样钝化强化母相表面。可用3-15质量％的盐酸水溶液。溶液温度在任何一种控制为室温以上、85℃以下是理想的。酸洗溶液也可为这些的混合溶液，根据需要也可添加控制腐蚀速度的商品抑制剂。
另外，酸洗如上述将不锈钢浸渍在酸性水溶液中是有效的，但也可以有喷嘴喷射，浴洗或喷雾酸性溶液于不锈钢表面的方法。
在本发明的制造方法中，在酸洗处理后进行中和处理是重要的。即使在酸洗后进行充分水洗的不锈钢表面，在表面微小的凹凸内部、金属夹杂物和母相的间隙内部、粒子间也残余酸成分，因此随着干燥，酸成分浓缩的情况也多。通过酸洗液的浓缩、喷出对表面进行腐蚀，经过一段时间，同时引起表面的接触电阻变高的问题。通过在pH为7以上的碱性溶液中浸渍或将pH为7以上的碱性水溶液喷雾到不锈钢表面上的中和处理，能显著地改善特性变差。这里所说喷雾还包括从喷嘴喷射或浴洗碱性水溶液。
作为碱性水溶液能满足(1)为水溶性，(2)在处理后的水洗净性优异，(3)在工业上容易处理废液，(4)容易得到并廉价是理想的。作为理想实例为3-10质量％浓度的氢氧化钠水溶液。
图2示出使露出本发明的金属夹杂物的不锈钢材的表面与其它的导电体表面接触时的剖视图。
该图中在不锈钢10的表面上存在钝化被膜12，被析出的硼化物系金属夹杂物13、碳化物系金属夹杂物15及投射的金属夹杂物14分别从表面露出，表示与碳板11接触的状态。
其次，由于酸洗后的不锈钢的表面光洁度影响接触电阻，因此在中心线的平均光洁度为0.06-5μm是理想的。在中心线平均光洁度Ra不到0.06μm则表面过于平滑，即使导电性金属夹杂物在钢表面附近存在，改善的效果也小，在过于平滑时，反到使接触点变少。另一方面，当超过5μm，则单位面积的接触点数显著地减少，使接触电阻具有变大的倾向。因此，Ra为0.06-5μm是理想的。而最好为0.06-2.5μm。
上述所称表面光洁度“中心线平均光洁度Ra”为表示在JIS B 0601-1982中所定义的二维表面光洁度的程度的值。
Ra，如图8所示，从光洁度曲线在其平均线方向只取样基准长度，以在该取样部分的平均线的方向为X轴，在纵向的方向为Y轴，当光洁度曲线用Y＝(X)表示时为用微米表示通过下式所述的值。 其中L为基准长度
本发明的不锈钢的理想的化学组成如下。
C：
C在本发明中是与B同样重量的元素，以作为Cr系主体的碳化物被分散析出，具有降低在钝化被膜所覆盖的不锈钢表面的接触电阻的效果。对此通过Cr系碳化物具有金属的性质，并较钝化被膜具有良好的导电性可以说明。在含有B的不锈钢的情况下，在硼化物中也有压入并析出使置换一部分B元素的情况。
一般来说，在不锈钢表面，生成数十埃程度的极薄的钝化被膜显示优异的耐腐蚀性，但钝化被膜与基材相比或多减少地使前者的导电性差，并提高了接触电阻。钝化被膜变薄，也可使电阻变小，特别是在固体高分子型燃料电池内部使用不锈钢时，是不容易以薄的状态稳定并维持钝化被膜。在导电性方面优异的Cr系碳化物，不是覆盖钝化被膜，而且直接露出其表面，通过长期稳定不锈钢表面的导电性低，因此是有效的。也就是说，Cr系碳化物在耐腐蚀方面稳定，并且在表面不形成钝化被膜。因此，即使在固体高分子型燃料电池内部表面的钝化被膜变厚，通过露出钢表面的Cr系碳化物也能确保导电性良好，能抑制钢表面的接触电阻变高。换句话说，在钝化被膜没有覆盖而露出的微细的铬系碳化物具有作为“电气通路(迂回通路)”的功能，可维持接触电阻低。
一般而言，当使C含量多，则不锈钢强度和硬度高，而延展性低，制造性降低。为了确保作为固体高分子型燃料电池双极板材料的成型性，使钢中的C作为碳化物析出，降低固熔C是理想的。作为碳化物析出C，可改善钢的成型性。也就是说，从确保成型性角度使钢中的C作碳化物析出是有效的。并且，用热处理使碳化物凝聚并粗大化，对进一步改善加工性是有效的。用保持长时间使碳化物凝聚并粗大化。在凝聚粗大化热处理前，通过预先冷轧、喷射金属微粉末，研磨、切削加工，若加上残余变形，则能缩短碳化物的析出时间和凝聚时间。另外，即使随着碳化物析出，对于所显示的敏化，耐腐蚀性也与基材同样使到恢复的时间变短。
在铁氧体系不锈钢中当含C超过0.15％时，由于不能确保作为固体高分子型燃料电池双极板用的成型性，因此C含量为0.15％以下是理想的。并且，为了防止通过碳化物析出所产生的敏化，使(作为含Cr碳化物所析出的C质量％)×100/(钢中全C质量％-0.0015％)的值为80以上是理想的。
为了使碳化物析出并分散露出到不锈钢表面，C含量为0.01％以上是理想的。并且，最好为0.04％以上。另外，为了促进碳化物的析出，可以进行在500-950℃温度内保持的热处理。在超过950℃的温度区域，Cr系碳化物热稳定变差并再固熔。另外，在不到500C的温度中，钢中C、Cr的扩散速度变慢，按产量的析出处理时间变长，从工业生产看是不理想的。为了析出Cr系碳化物，较适当的处理温度范围为650-900℃，而最好为800-900℃。
在奥氏体系不锈钢中，为了积极地析出碳化物，使C含量为0.005-0.2％的范围是理想的。当含碳超过0.2％时，难于确保作为固体高分子型燃料电池双极板用的成型性。为了使较多碳化物析出并分散露出不锈钢表面，碳为0.015％以上是理想的，而最好为0.06％以上。另外，为了防止因碳化物析出的敏化，使(作为含Cr碳化物所析出的C质量％)×100/(钢中总C质量％-0.012％)的值为85以上是理想的。
为了促进碳化物的析出，可在500℃-950℃温度范围内进行保持热处理。但是，在超过950℃的温度范围，Cr系碳化物热稳定变差并再固熔。另外，在不到500℃时，钢中C、Cr的扩散速度变慢，按产量的析出处理的时间变长，从工业生产看是不理想的。通过Cr系碳化物析出较适当的处理温度为600-900℃。
Cr系碳化物在钢中微细地分散析出，但具有在容易析出的晶间表上优选析出的倾面。除使接触电阻变低以外，Cr系碳化物在晶间、晶粒内任何中析出几乎都没什么影响。但从使之均匀分散的观点考虑，可以稳定在晶粒内分散析出的情况是理想的。
为了使晶粒内分散，在一旦使Cr系碳化物析出的状态下，在只Cr碳化物的一部分固熔，而整个没有再固熔的温度范围和时间内热轧或冷轧进行变形加工后，可再保持在500℃以上，950℃以下的Cr系碳化物析出温度范围。进行冷加工程度可从百分(％)数确认效果，但为20-30％程度以上是理想的。只在表层附近进行变形加工，也可以只在表层附近析出碳化物。在任何一种情况，再固熔的钢中C以在晶间或晶粒内不固熔并以残余的碳化物作为核心再度析出，在形成新晶间及在晶粒内也可析出碳化物。
在表层附近只进行变形加工，进行析出处理时，虽然使在上面所示的铁素体系中，(作为含Cr碳化物所析出的C质量％)×100/(钢中全C质量％-0.0015％)的值为80以上的关系和在奥氏体系中，(作为含Cr碳化物所析出的C质量％)×100/(钢中全C质量％-0.012％)的值为85以上的关系成立是困难的，但在定性地露出的表面，满足这些关系式是理想的。
众所周知，在Cr系碳化物析出处理中，由于敏化有使基材耐腐蚀性降低的可能性。所谓敏化是由于Cr系碳化物析出，并在其周围生成Cr缺乏层，引起耐腐蚀性降低。敏化在500℃以上，950℃以下的温度范围长期保持并进行缓冷可以得到避免或改善。一般情况下冷却速度慢是理想的。
但是，抑制敏化的热处理时间存在由于钢中的C量及材料而不同的现象，规定条件是困难的。也就是说，抑制敏化的热处理由于在碳化物析出处理的热处理前的碳化物的析出状态、残余变形加工量、保持温度等不同，难于一般地规定。例如可举在830℃、6小时炉冷的例子。
在析出热处理后不进行冷却，也可连续进行为抑制敏化的热处理。另外，一旦冷却后，再次加热并保持在500℃以下，950℃以下的温度范围，以缓慢冷却也可避免或改善敏化。作为目标这一，可使在铁素体系中(作为含Cr碳化物所析出的C质量％)×100/(钢中全C质量％-0.0015％)的值为80以上的关系及在奥氏体系中(作为含Cr碳化物所析出的C质量％)×100/(钢中全C质量％-0.0012％)的值为85的关系能满足。是否能没有敏化、恢复敏化现象、确保耐腐蚀性，可通过JIS G-0575中所规定的“硫酸-硫酸铜腐蚀试验”那样的晶间腐蚀检测法容易确认。
在定量(作为Cr系碳化物所析出的C质量％)值时，通过由试验材料加工成8mm直径的圆棒，在用AA液(10％乙酰丙酮-1％氯化四甲铵-其余甲醇)的非水溶剂液中的恒定电流电解，从所得到的“萃取残渣”中定量分析Cr的结果，Cr作为全部Cr23C6用等量计算可定量评价C量。
也就是说，在AA非水溶剂液中，在以20mA/cm2的电流密度进行约3小时的定电流电解，溶解相当于约0.4g，电解后迅速地用过滤器孔径为0.2μm的Coster Scientific Corporation社制“商品Nuclepore”过滤提取用超声波洗涤电解试验片的AA非水溶剂液和在电解中所用的AA非水溶剂液，将过滤器上的残渣溶解在硫酸磷酸(特级磷酸∶特级硫酸∶蒸馏水＝1∶1∶1)中，通过岛津制作所制感应式等离子发射光谱分析装置“商品ICPV-104”进行金属成分分析，可求出Cr系碳化物中的Cr浓度。
另外，对于定量(钢中总C质量％)，可用红外线吸收法进行定量。即，在氧气流中加热试验片并使之熔解，使钢中碳充分被加热成为CO2，将其与氧共同送到红外线吸收池内，可按由CO2的红外线吸收量分析。这是目前最常用的钢中C的定量法。
Si：
钢中的Si量可含有0.01-1.5％的范围。Si在生产钢中与Al同样是有效的脱氧元素。在不到0.01％时不能充分脱氧，但当超过1.5％时则成型性降低。
Mn：
在铁素体系不锈钢中，可含有0.01-1.5％的范围，通常，Mn使钢中的S成为Mn系碳化物，有固定作用，并有改善加工性的效果。在奥氏体不锈钢中，使Mn含有0.01-2.5％。Mn是有效的奥氏体相稳定化元素。但是，含量超过2.5％没有必要。
P：
钢中的P为0.04％以下是理想的。在本发明中，P与S同样是最有害的杂质，其含量越低越理想。
S：
钢中的S为0.01％以下是理想的。在本发明中，S和P同样是最有害的杂质，其含量越低越理想。根据钢中共存元素及钢中的S量，作为Mn系碳化物、Cr系硫化物、Fe系硫化物或者这些的复合硫化物以及氧化物的复合非金属夹杂物几乎都被析出。但是，在固体高分子型燃料电池的双极板环境中，任何一种组成的非金属夹杂物在某种程度上都作为腐蚀进行的起点而作用，对维持钝化被膜、抑制腐蚀洗脱是有害的。通常批量生产钢的钢中S量为超过0.005％到0.008％左右，但为了防止上述有害的影响，降低到0.004％以下是理想的。并且更理想的钢中S量为0.002％以下，而最好钢中S量水平为不到0.001％，而且越低越好。在工业生产中，满足不到0.001％，只要利用目前的精制技术，制造成本只稍有提高，是完全没有问题的。
Cr：
Cr在确保基材的耐腐蚀性中是极其重要的基本合金元素，其含量越高耐腐蚀性越好。在铁素体系中当Cr量超过36％，则以工业生产规模生产困难。在奥氏体中当超过30％时，则即使调整其它合金成分奥氏体相也变不稳定。在铁素体系中不到10％，在奥氏体系中不到17％的含Cr含量时，即使改变其它元素，确保作为双极板的必要的耐腐蚀性也变得困难。
通过硼化物、碳化物析出，对于提高耐腐蚀性的钢中固熔Cr量与在熔钢阶段的Cr量相比降低，有使基材耐腐蚀性变差的情况。为了确保在固体高分子型燃料电池内部的耐腐蚀性，在析出M2B型硼化物的本发明钢的情况下，为满足13≤(Cr％+3×Mo％-2.5×B％)≤50的关系式的钢中Cr量是理想的。另外，在析出M23C6型碳化物的情况中，满足(钢中Cr％-作为M23C6型碳化物所析出的Cr％)+3×Mo％≥13关系式的钢中Cr量是理想的。
Al：
Al作为脱氧元素在熔钢阶段添加，在本发明钢中含有B的情况，由于B为与熔钢中氧的结合力强的元素，所以，通过Al脱氧，可降低氧的浓度。为此，可使Al含量为0.001-6％的范围。
B：
B根据需要可以含有，而且在含有B时，能发挥重要的作用。在含有B时可为3.5％以下。在含B的钢中，以Cr、Fe为主体，通过所述含微量Ni、Mo的(Cr、Fe)2B、(Cr、Fe、Ni)2B的M2B型硼化物所析出，具有降低以钝化被膜覆盖的不锈钢表面的接触电阻的效果。另一方面，喷吵所述B4C的微颗粒粉末，进行研磨、切削时，用“使压入并残余物”能连续地维持接触电阻低。
因此，通过这些硼化物具有金属的性质，具有比钝化被膜良好的导电性可以说明。
通过将导电性优异的硼化物不覆盖钝化被膜而直接露出表面，对长期稳定不锈钢表面的导电性好是极其有效的。
也就是说，硼化物与碳化物同样耐腐蚀性稳定，并且在表面不形成钝化被膜。因此，即使在固体高分子型燃料电池内部表面的钝化被膜变厚，通过露在钢表面的硼化物能确保良导电性，也可以抑制钢表面的接触电阻变高。换言之，用不覆盖钝化被膜具有露出的微细的金属性质的硼化物作为“电气通路”的功能，能维持接触电阻低。
一般来说，当B含量多时，不锈钢强度和硬度变高而延展性降低，制造性大幅度降低。为了确保作为固体高分子型燃料电池双极板材的成型性，使钢中的B作硼化物析出，降低固熔B量是理想的。通过作为硼化物析出B能改善钢的成型性。
也就是说，从确保成型性使B作为硼化物析出是有效的。并且，通过在1200℃附近的温度长时间进行保持，能使硼化物凝聚并粗大化，对进一步改善加工性是有效的。但是，也存在由于高保持温度使材料容易变形的问题。
另外，在制造过程中，通过提高热锻造比，并强加工，可以使作为降低变形能原因的硼化物成微细粉并分散。利用微细地粉碎能减轻韧性恶化。在使冷加工的锻造也微细地分散是极其有效的。
当B含有超过3.5％时，用通常的熔解法的制造变难。另外，不能确保在作为固体高分子型燃料电池双极板用的常温的成型性。因此，含有B时为3.5％以下是理想的。
周所众知，钢中的B几乎都作为硼化物析出。即使在1125℃，也只有0.01％以下程度的固熔。在低温时，固熔量进一步变低。
硼化物析出温度依其含有量，但是在不锈钢凝固温度附近，一旦析出时，几乎没有再固熔的情况。与B含量同时有液相线降低，存在在热锻造可能温度范围也变狭的问题。由于硼化物其变形性能其极差，B含量越多硼化物析出越显著，在制造加工时的裂缝问题变大，生产性也变差。但是，B量直到3.5％在具有一定难度的工业规模的制造是可能的。
几乎没有加工变形能力的M2B型硼化物以在压轧方向破碎、分散的相分布同时被压轧。硼化物的分散状态左右成型性。用锻造条件、热压轧、冷压轧条件可以控制在钢中的硼化物分散状态。特别是，在热时的强压下压轧，在冷时的压轧是有效的。
B含量为几十ppm程度时，硼化物在晶间析出的倾向大。在接触电阻变低方面，硼化物在晶间、晶粒内任何位置析出几乎没有影响，但是，不用说从在常温的加工性、避免裂缝问题点看均匀地使之分散是理想的。
通过硼化物析出、存在可使基材耐腐蚀性降低的问题。由硼化物析出的基材的耐腐蚀性降低是由于硼化物析出消耗了基材中的Cr、Mo引起的。事先在熔钢阶段使由于硼化物形成所消耗的相当Cr量及相当Mo量加入，对减轻耐腐蚀性降低是极其重要的。而冷却速度的影响比较小。
为了确保在固体高分子型燃料电池内部的耐腐蚀性，使满足Cr％+3×Mo％-2.5×B％≥13是理想的。各元素有关的系数是以实验所得到的。
在定量钢中B量时，由试验材料加工成8mm直径的圆棒，在用AA液(10％乙酰丙酮-1％氯化四甲基铵-其余甲醇)的非水溶剂液中进行恒定电流电解，从所得的“萃取残渣”用B定量分析可进行评价。即，在AA非水溶剂液中以20mA/cm2的电流密度进行约3小时的恒定电流电解溶解约相当0.4g，电解后迅速地用过滤器孔径为0.2μm的CostorScieneific Corporation社制“商品名Nuclepore”滤取，用过滤器上的残渣可进行定量。在钢中硼化物量少，残渣量为40μg以下时，蒸馏分离后，通过姜黄吸光光度法，而在40μg以上时在硫酸磷酸(特级磷酸∶特级硫酸∶蒸馏水＝1∶1∶1)中溶解后，用岛津制作所制感应式等离子发射光谱分析装置(商品ICPV-1014)分析金属成分，可以定量作为硼化物所析出的B量。
在上述的AA液中的定电流电解中所得的残渣作为M2B的化合物收集在过滤器上，与B结合的作为硼化物的金属元素的定量，通过利用感应式等离子发射光谱分析法的上述方法是可以进行的。定性分析也可以通过X射线衍射法。
N：
在铁素体系不锈钢中的N是杂质。由于N使常温韧性恶化，其上限可为0.05％，含量越低越理想。在工业上为0.007以下是最理想的。在奥氏体系的不锈钢中，N作为奥氏体形成元素，对调整奥氏体平衡是有效的元素。但是，为了不使加工性恶化，其上限可为0.4％。
Ni：
在奥氏体系不锈钢中Ni对稳定奥氏体相是极其重要的合金元素。即使在铁素体系不锈钢中，也有改善耐腐蚀性、韧性的效果。在奥氏体系不锈钢中，下限为7％，而上限为50％是理想的。在7％以下奥氏体相稳定变困难，但当含量超过50％时，则制造变难。铁素体系不锈钢上限为5％是理想的。在7％以上，成为铁素体系组织变难，虽然也受其它元素的影响，但由于由铁素体及奥氏体二相组织构成。在二相组织中，在薄板成型性方面有方向性，因此不能确保作为固体高分子型燃料电池双极板用材料充分的成型性。
Mo：
Mo与Cr相比，以少量有改善耐腐蚀性的效果。根据需要可使含有7％以下的量。当含量超过7％时，避免γ相等的金属间化合物的析出困难，由于钢的脆化问题生产困难，因此上限可为7％。
另外，作为Mo的特征，是在固体高分子型燃料电池内部，即使由于腐蚀引起钢中Mo的溶解脱出，但是对于在阳极及阴极部所担载的催化剂的性能的影响也是比较轻微的。溶解脱出的Mo不是作为金属阳离子存在，而是作为钼酸阴离子存在，因此可以说明对于具有氢离子(质子)交换基的氟系离子交换树脂膜的阳离子传导度的影响小。
Mo对维持耐腐蚀性是极其重要的添加元素，为满足(Cr％+3×Mo％-2.5×B％)≥13关系的钢中Mo量是理想的。
在钢中或钢表面，可以使作为Mo2C型碳化物，作为喷吵加工或研磨切削等机械加工后的残余物或者作为析出物存在。作为导电性金属在不锈钢的表面使之分散并露出，有降低用钝化被膜覆盖的不锈钢表面的接触电阻的效果。对于此通过Mo系碳化物具有金属的性质，并较钝化被膜具有良好的导电性可以说明。使导电性优异的Mo系碳化物不覆盖在钝化被膜上而在表面直接露出，使微细的Mo系碳化物具有作为“电气通路”的功能，可维持接触电阻低。
另外，虽然工业上的成本变高，但用离子注入等提高不锈钢表层部分的Mo浓度，通过其后的热处理，使与钢中的C反应，也可能在表层形成Mo2C。相反，用离子注入等提高不锈钢表层部分的C浓度，通过其后的热处理，使之与钢中的Mo反应，也可能在表层形成Mo2C。
Cu：
在铁素体系不锈钢中，根据需要可使Cu含量为1％以下。当含量超过1％时，降低了热加工性，难于确保生产量。在奥氏体系不锈钢中，可使含有3％以下的范围。Cu是有效的奥氏体相稳定化元素，在保持钝化时起到作用。但是，在奥氏体系不锈钢中，当含量超过2％时，降低热加工性，难于确保生产量。
另外，根据需要对于铁素体系不锈钢可以含有下述所示的元素。
V：
V通常在为炼不锈钢时的必须的熔解原料的Cr原料中作为杂质而含有，某种程度的混入是不可避免的。但是，在双极板环境中溶解脱出的V对于在阳极及阴极部上所担载的催化剂的性能给予很坏的影响。为维持电池特性、能允许的上限为0.3％，而且越低越好。
Ti、Nb：
Ti和Nb有对减轻铁素体系不锈钢的韧性恶化的效果。根据需要使之含有25×(C％+N％)以下。Ti、Nb复合含有也能得到改善韧性的效果。
REM：
稀土元素(REM)：
稀土元素在熔钢阶段与S的结合力是极强的，因此对除S是有效的。根据需要，可以铈镧合金的形式添加。含量在0.1％以下的微量就能得到充分的效果。
Ca：
Ca在熔钢阶段与S的结合力极强，因此对除S是有效的。含量在0.1％以下的微量就能得到充分的效果。
W：
W与Mo同样对改善耐腐蚀怀是有效的，根据需要可使之含有，在含W时，由于当含量多时使加工性恶化，因此上限为4％。W与Mo相同即使溶解脱出，对于在阳极及阴极部所担载的催化剂的性能的影响也是比较轻微。对于具有氢离子(质子)交换基的氟离子交换树脂膜的阳离子传导度的影响也小。
下面，通过具体的实施例对本发明的效果给予详细的说明。
实施例1
在高频感应加热式的150kg真空熔解炉中熔解在表1所示的16种化学组成的不锈钢，并制成钢锭。作为熔解原料使用市售的熔解原料，并调整钢中的杂质量。为添加B用Fe-B合金铁。从a到i及p为铁素体系不锈钢，而从j到o为奥氏体系不锈钢。
由各钢锭通过下述工艺制造冷轧钢板。
钢锭→锻造→切削加工→热轧→退火→冷却→用喷砂除氧化皮→酸洗→冷轧(中间退火)→退火→酸洗。
在各制造工序的细节如下。
钢锭：
[钢标号] [钢锭形状]
a-f、p： 球团型
g-i ： 扁平角型
j-m ： 球团型
n、o： 扁平角型
锻造(冲压方式，空气中加热)[钢标号] [加热温度(℃)] [加热时间(小时)]厚度 [加工尺寸]
宽度 长度(mm)a-f、p： 1200 3 70 400 600g-i： 1180 3 50 400 600j-m： 1260 3 70 400 600n、o： 1180 3 50 400 600
切削加工：
切削加工上述扁钢坯，除去表面的氧化皮及裂缝的端面。
[钢标号] [切削后的加工厚度(mm)]
a-f、p： 60
g-i： 42
j-m： 60
n、o： 42
热轧：
[钢标号] [扁钢坯加热温度(℃)空气中] [加工厚度(mm)]
a-f、p： 1220 3.8
g-i： 1180 2.6
j-m： 1260 3.8
n、o： 1180 2.6
对任何一种经热轧后，摸拟生产中的热轧结束后的温度过程，盘绕绝热材料并逐渐冷却。
对于从钢标号g到i及n、o，为含及0.6％以上B的不锈钢。钢中B在固相线以下，在1200℃附近析出。M2B型硼化物为金属间化合物，同时在常温区域、高温区域变形性能极差，因此可以在1000℃以上1200℃以下的温度范围反复进行再加热，同时进行锻造和轧制。另外，卷材端面的温度容易降低，容易发生裂缝，因此保持卷材端面热，根据需要边加热边进行热轧。
热轧后的退火(空气中)
[钢标号] [退火温度℃] [冷却]a、e、f、g、h、i、p： 840 空冷(空气冷却)b ： 925 水冷c、d ： 1000 水冷j、k、l、m、n、o ： 1080 空冷
保持时间对任何一个都为20分。
表面的高温氧化皮用喷吵除去，并酸洗。
冷轧：
全都加工成0.3mm。
根据需要，在冷轧中在810℃进行软化退火和在摸拟通常生产线条件的7％硝酸、4％氢氟酸水溶液中于60℃进行酸洗。
冷轧卷材与上述热轧材同样温度进行最终退火作为供试材料，通过下述方法在不锈钢板的表面使金属夹杂物分散并露出。使金属夹杂物在不锈钢的表面分散并露出并进行中和处理。
冷轧钢板的表面的金属夹杂物的分散和露出以及表面光洁度通过改变酸洗液条件(液组成、温度)、酸洗时间进行。所用的酸洗液为下述4种。
(1)硝酸：15％、氢氟酸：30％、其余为水；
(2)硝酸：10％、氢氟酸：8％、其余为水；
(3)硝酸：10％、氢氟酸：4％、其余为水；
(4)硝酸：8％、氢氟酸：3％、其余为水。
另外，酸洗液的温度可以在从室温到沸腾之间变化并进行研究，容易控制腐蚀速度为60℃。
还有，作为在不锈钢板表面使金属夹杂物分散并露出的其它方法，可用喷射具有Wc、Mo2C、B4C的导电性的硬质微粉末的方法。喷射条件如下。
喷射粉末都是工业上制造的粉末，其平均粒径为约200μm。这里WC为99％以上、Mo2C为90％以上、B4C为95％以上的高纯度制品，分别相当于MC型、M2C型、M4C型的碳化物。喷射条件如下。
喷射压力：5kg/cm2，
喷射距离：200mm，
喷射量：5kg/分，
喷射角度：80度。
使用用上述方法所准备的试验片，进行下述的(1)-(4)的试验。
(1)通过向冷轧钢板喷射导电性粉末使金属夹杂物分散并露出的不锈钢板的试验
将在表2所示的钢标号的各种冷轧钢板用同表所示酸洗条件进行酸洗，水洗并干燥后，喷吵含有WC、Mo2C、B4C的导电性的硬质微粉末后，在溶液温度25℃、pH为9的6％的氢氧化钠溶液中浸渍了3分钟，进行超声波洗涤，再于蒸馏水中进行15分钟的超声波洗条。对于比较例，不进行中和处理。另外，该中和处理和洗涤也可以喷吵处理前的酸活后进行。用冷风干燥机使之干燥后，测定按JIS B 0601-1982规定的表面光洁度(中心平均光洁度Ra及最大高度Rmax)、中和后的接触电阻和在空气中放置500小时后的接触电阻。
其结果示于表2。
[表2]
表2中所示的No.1-13是进行喷砂的情况，而No.14-19在表面金属夹杂物没露出，并且也没进行喷吵的比较例。
本发明实施例No.5-7及比较例No.16-19为了避开M23C6型导电性金属析出物的影响使用含碳量少的钢。
M23C6、M2B型析出物用光学显微镜确认，对于鉴定用透射电子显微镜的衍射像进行。
接触电阻的测定用上述经酸洗后的0.3mm厚的冷轧钢板和市售0.6mm厚的碳电极板(昭和电工制、商品名“SG3”)，使评价用不锈钢试验片接触面积为1cm2，用4端子法进行测定。评价用试验片表面在评价前洗净后供作评价表面，在不进行酸洗处理时，不进行喷砂的情况下为用600号金刚砂抛光面。负载重为11.2kg/cm2。由于负载重虽然接触电阻变化，但在10kg/cm2以上可以确认几乎得到相同值。
由表2可知，通过喷砂加工使导电性粉末压入并保留在不锈钢板表面时，全部接触电阻都为8.45mΩ·cm2以下。另一方面，在未进行喷砂的比较例中，接触电阻高达107.9mΩ·cm2以上。这里，No.14、15在钢中不管是否导电性金属夹杂物M23C6析出，接触阻抗都高。这是因为，由于在No.14中中心线平均光洁度为0.03μm，极其平滑，导电夹杂物不从表面突出；而在No.15中心线平均光洁度为4.5μm，最大光洁度为56.2μm，由于大表面积都粗，在接触点导电夹杂物存在的比例低，导电夹杂物不能充分地发挥作为“电气通路”的功能。不锈钢表面光洁度在中心线平均光洁度Ra需要为0.06-5μm。并已知喷砂加工是极其有效的工业手段之一，该加工能同时满足(1)使导电性粉末“压入并残留”；(2)将表面光洁度在中心线平均光洁度Ra调整到0.05-5μm。另外，可以确认虽然通过喷砂加工，作为压入并残留的导电性粒子的“电气的通路”的功能取决于所经时间，但是在实际上进行了喷砂的钢板的接触电阻经过500小时后几乎显示相同的接触电阻值。
在所谓M23C6、M2B型的导电性金属析出物在钢中析出时，也能得到象在No.1-4、8-10、12、13所示的良好的接触电阻。可以认为两者的改善效果具有迭加作用。
另外，从比较例15-19可知，在未进行中和处理时经500小时后接触电阻变大，表明中和处理的效果明显。
(2)使金属夹杂物析出并分散和露出的不锈钢板的试验。
不喷射导电性微粉末，为了确认出只由析出了的金属夹杂物的效果，用碳含量比较高并析出M23C6型碳化物的不锈钢以及用硼含量高并析出M2B碳化物的不锈钢，用表3所示的各种酸洗条件，使金属夹杂物分散和露出。
酸洗后，把不锈钢在液温为25℃、pH为9的6％氢氧化钠溶液中浸渍3分钟，进行超声波洗涤，再在蒸馏水中超声波洗涤15分钟，在流水中水洗15分钟，之后再于蒸馏水中超声波洗涤5分钟。对于比较例的一部分不进行中和处理。
还有，作为比较例，对碳含量少，并且硼含量也低或不含硼的不锈钢也在同样条件下进行酸洗。用与上述同样的方法测定这些酸洗了的冷轧钢板的表面光洁度和接触电阻。并且，接触电阻是在空气中放置500小时后进行测定，其测定结果列于表3。
[表3]
由表3可知，使M23C6、M2B型析出物分散和露出的本发明实施例的所有接触电阻都为15.6mΩ·cm2以下是小的，但是，在比较例的析出物在钢板表面不分散和露出的情况下，即使表面光洁度在本发明所规定的范围内，接触电阻也都高到101.6mΩ·cm2以上，分散析出的效果显著。可以判断M23C6型碳化物和M2B型硼化物的改善效果具有迭加的关系。
(3)使金属夹杂物分散和露出并且使表面光洁度变化的不锈钢板的试验
按表4所示使酸洗条件进行各种变化酸洗，使冷轧钢板的表面光洁度变化。
酸洗后，将钢板在液温25℃，6％的氢氧化钠熔液中浸渍3分钟，并进行超声波洗涤，再在蒸馏水中超声波洗涤15分钟，在流水中水洗15分钟，之后再蒸馏水中超声波洗涤5分钟。对于比较例的一部分不进行中和处理。测定各试验片在中和处理后的表面光洁度和接触电阻。另外，将试验片在空气中放置500小时后，测定接触电阻。其结果列于表4。
[表4]
由表4可知，即使在钢中M23C6、M2B型析出物分散和露出不锈钢板表面，由于表面光洁度也有接触电阻变高的情况。
这表示接触不是在整个面发生，即使表面为非常平滑的面也只有一些点接触。换句话说，可以认为在表面非常平滑的情况下，由于接触点数少，不能充分地得到通过露出在钢板表面的导电性金属夹杂物的接触机会，其结果使接触电阻值变高。
图3及图4表示将用湿法600号金刚砂低进行研磨的钢标号n(表1)在10％硝酸及3％氢氟酸中酸洗5分钟后的表面光洁度状态。图3是在二维测定结果，图4为三维测定的结果。Ra＝0.2133、0.2147μm。这些测定用商品光洁度计。
图5A表示钢标号n(表1)的微观照片(1000倍)。用白线所围住的为分散相的M2B硼化物。为在截面SEM观察的情况，在上方能判断表面的M2B“露头”凸出和分散的状态。
图5B表示表1中的钢标号0的电子显微镜照片(2000倍)。可以知道在M2B型硼化物的表面，析出有M23C6型碳化物。
(4)将由分散和露出金属夹杂物的不锈钢构成的隔板组装成固体高分子型燃料电池的试验。
为了评价在固体高分子型燃料电池中把本发明的不锈钢作为隔板装填时的性能，用表5所示各钢标号的最后退火的冷轧钢板制作波纹形状的隔板。
隔板以图1所示形状在两面(阳板侧、阴极侧)通过机械加工进行切削和放电加工成槽宽2mm、槽深1mm的气体流路，并以在固体高分子型单槽电池内部作为隔板所装填的状态下进行评价，特性评价进行是在电池内边流过燃料气体在经过1小时后测定单槽电池的电压，并通过与初期的电压比较，调查电压降低率。另外通过1-(经1小时后的电压V/初期电压V)求出降低率。
在评价中所用的固体高分子型燃料单槽电池使用改造了的美国Electrochem社制市售电池槽FC50。
作为阳极侧燃料用气体使用99.9999的氢气，而作为阴极侧气体使用空气。电池主体全部保温在78±2℃，同时以测定电池出侧的排气水分浓度为基础，在入侧调整电池内部的湿度控制。电池内部的压力为1个大气压。导入电池的氢气、空气的气体压力调整为0.04-0.20bar。槽性能评价按单槽电池电压在能确认为500±20mA/cm2-0.62±0.04V的状态下连续进行测定。
作为单槽性能测定用系统使用改良了的美国SCRIBNER社制890系列为基础的燃料电池测试仪系统。通过电池工作状态，设想特性有变化，在同一条件下进行比较评价，其结果列于表5。
[表5]
由表5可知，在本发明中所规定的不锈钢即使装填到固体高分子型燃料电池槽的状态下，也能维持小的接触电阻。
实施例2
下面，通过实施例说明本发明的效果。
在高频感应加热式150kg真空熔解炉中熔解在表6所示的21种化学组成的铁素体系不锈钢作为熔解原料，使用市售的熔解原料并调整钢中的杂质量。
[表6]
在空气中1280℃下加热横截面为圆形的钢锭3小时后，以冲压式锻造机进行热锻，将各钢锭加工成下述2种尺寸的试验用钢坯。
(1)厚度30mm、宽度100mm、长度120mm
(2)厚度70mm、宽度380mm、长度550mm
钢坯(1)经热轧成厚度6mm的热轧钢板，然后在模拟生产中的热轧后的温度过程的绝热材卷绕条件下逐渐冷却。然后，将该热轧钢板在空气中800℃恒温保持的加热炉中保持16小时，之后进行经48小时降温退火成为供试样品(以下称材料A)。
上述钢坯(2)经机械切削加工钢坯表面，除去表面的氧化皮，加工成厚62mm的钢坯。将该钢坯在空气中加热到1200℃，热轧加工成厚4mm之后，与(1)同样，在模拟生产的热轧后的温度过程的绝热材卷绕条件下逐渐冷却。然后，将该热轧钢板在空气气氛800℃下保持恒温的加热炉中保持16小时，进行经48小时的降温退火。然后，经酸洗后用冷轧机进行冷轧成厚度为0.3mm的冷轧钢板(以下称材料B)。
利用上述热轧钢板材料A及冷轧钢板材料B制作(1)接触电阻测定试验片、(2)试验用固体高分子型燃料电池双极板、(3)晶间腐蚀试验片及(4)C量分析试验片。对这些试验片按在表7及表8最终热处理栏所示的条件进行Cr碳化物析出处理，供各试验用。试验片及试验条件如下所示。另外，由材料B所制作的双极板在冷却成型双极板的形状前进行Cr碳化物析出处理。
(1)接触电阻测定试验
试验片的尺寸：厚度：3mm或0.3mm，宽度：40mm、长度：40mm；
接触电阻作为电极用厚度0.6mm的市售压实碳电极板，在该碳电极板上使作为接触面积1cm2的上述试验片接触。接触电阻的测定由4端子法对各试验片测定2处。另外，试验片表面在试验前用600号金刚砂进行研磨，洗净表面后供评价用。负载重为12kg/cm2。虽然由于负载重接触电阻变化，但是在12kg/cm2几乎得到一定值。
(2)在固体高分子型燃料电池槽中装填双极板的状态下的特性评价
由材料A及材料B所制作的双极板按下述进行固体高分子型燃料电池槽装填的性能评价。
a).双极板形状：
材料A：厚度5mm、长80mm、宽80mm，
气体流路：高度0.8mm，峰与峰的间隔1.2mm(放电加工)，
材料B：厚度0.3mm、长80mm、宽80mm，
气体流路：高度0.8mm，峰与峰的间隔1.2mm(波纹加工)，
b).双极板表面加工：
用喷砂加工用SiC颗粒机械喷砂研磨加工表面，在5％NHO3+3％HF，40℃的溶液中超声波洗涤15分钟，这后进行碱中和处理，然后在试验前进行用6％氢氧化钠水溶液碱喷雾脱脂处理，在流水中简单水洗后，在间歇式水槽中蒸馏水浸渍洗涤3次，再进行蒸馏水喷雾洗涤4分钟，用冷风干燥机使之干燥后，供各种试验。
在固体高分子型单槽电池内部装填作为双极板的状态下的特性评价按下述进行。即，在电池内边流过燃料气，同时经过1小时后测定单槽电池的电压，通过与初期的电压比较，考查电压的降低率。另外，降低率通过1-(经1小时后电压V/初期电压V)求得。
用于评价的固体高分子型燃料单槽电池改造美国Electrochem社制市售FC50并使用。
作为阳极侧燃料用气体99.9999的氢气，而作为阴极侧气体使用空气。电池主体全部保温在78±2℃中，同时以测定单槽出侧的排气水分浓度为基础，在入侧调整电池内部的湿度控制。电池内部的压力为1个大气压。向电池导入的氢气、空气的气体压力调整为0.04-0.20bar。槽性能评价以单槽电池电压在能确认为500±100mA/cm2-0.62±0.03V的状态下连续进行测定。
作为单槽性能测定用系统使用改良了的美国SCRIBNER社制890系列为基础的燃料电池测试仪系统。通过电池工作状态，设想特性有变化，在同一条件下进行比较评价。
(3)晶间腐蚀试验片
用施特芬斯试验研究耐晶间腐蚀性。按JIS G 0575的规定进行硫酸-硫酸铜腐蚀试验。
(4)C量分析
析出Cr碳化物并由材料A及B切出分析试验片，用下述的方法，求出作为含Cr碳化物所析出的C量及钢中总C量。将由其分析结果所求的I值示于表7及表8。
[表7]
[表8]
(作为含Cr碳化物析出的C质量％)值的定量根据所得的“萃取残渣”中Cr定量分析结果可以求出。而“萃取残渣”是在用AA液(10％乙酰丙酮-1％氯化甲铵-其余甲醇)的非水溶剂液中恒定电流电解试验材能得到。即，在AA非水溶剂液中在20mA/cm2的电流密度下进行约3-5小时的恒定电流电解，溶解约相当0.4g，电解后，迅速地将超声波洗涤电解试验片时所用的AA非水溶剂液和在电解中所用的AA非水溶剂液用过滤器孔径为0.2μm的Coster Scientific Corporation社制“商品Nuclepore”过滤分离，在硫酸磷酸(特级磷酸∶特级硫酸∶蒸馏水＝1∶1∶1)中溶解过滤器上的残渣，将该残渣用岛津制作所制感应式等离子发射光谱分析装置“商品ICPV-1014”分析金属成分，定量Cr浓度。Cr完全作为M23C6利用等量计算定量C量。另外，对于(钢中总C质量％)的定量利用通常所用的红外线吸收法进行定量。
在表7及表8中示出以上的试验结果。
由表7和表可知，在本发明例中，接触电阻都为0.21Ω·cm2以下是低的，而在比较例中接触电阻为0.33-1.12Ω·cm2是相当高的。
通过热轧条件、热轧后的冷却条件为Cr碳化物析出的热处理条件，即使化学组成相同的钢板催化物的析出状态也不同，通过Cr缺乏层形成程度在耐腐蚀性、接触电阻以及固体高分子型燃料电池内部的性能具有差别。
在钢中的C量不到0.01％的低的钢号13-15、18-21中由于碳化物析出量少接触电阻值大。
当I值越高，钢中C作为Cr系碳化物所析出的比例就越高，但在不到80时，与碳电极板的接触电阻、固体高分子型燃料电池槽的性能也不充分。并且，这种倾向，钢中C量越低，对I值的影响就越大，因此，I值低时性能差。
在固体高分子型燃料电池槽中装填双极板的状态下的特性在本发明例电压降低率全都不到0.05，而在本发明所规定的化学组成之外的比较例电压降低率为0.2-0.8，是非常大的。
实施例3
在高频感应加热式150kg真空熔解炉中熔解表9所示的21种化学组成的铁素体系不锈钢。作为熔解原料，使用市售的熔解原料，调整钢中的杂质量。为添加B用市售的Fe-B合金铁。
[表9]
将铸块的横截面为圆形的钢锭在空气中1180℃加热3小时，之后用冲压式锻造机进行热锻，加工成厚20mm、宽100mm、长150mm的钢片6片。锻造钢坯切削加工其钢坯表面，除去表面氧化皮及端面裂纹，加工成厚度15mm的钢片。将该钢坯在空气中加热到1180℃，热轧加工成厚4mm后，在模拟生产的热轧结束后的温度过程的绝热材料卷绕条件下逐渐冷却。
M2B型硼化物虽为金属化合物，但在常温领域、高温领域中变形能力也极差，容易成为热加工时钢材裂纹的原因，因此，在1000-1180℃的温度范围反复再加热进行锻造和轧制。由于在卷材的两则端部的温度容易降低并容易发生边裂纹，因此在加热卷材端面的同时进行热轧。
热轧材料在空气中810℃进行退火空冷后，经酸洗用冷轧机进行冷轧。根据需要，在加工中，进行810℃的软化退火和酸洗，直到轧制成最终板厚为0.3mm厚的卷材。
冷轧卷材在空气中810℃退火、酸洗供作试验。酸洗后的卷材表面呈现与通常铁素体系不锈钢所见状态完全没变的状态。
图6示出冷轧板的微组织(200倍)。分散相为M2B型硼化物。
另外，B含量的定量按下述进行。
将由各钢片所取的试料在AA液(10％乙酰丙酮-1％氯化四甲铵-其余为甲醇)非水溶剂液中以20mA/cm2的电流密度恒定电流电解约3小时，溶解相当于约0.4g，电解后迅速地将超声波洗涤电解试验片的AA非水溶剂液和用作电解的AA非水溶剂液用过滤器的经0.2μm的Coster Scientific Corporation社制“商品Nuclepore”过滤提取，分析过滤器上的M2B的化合物。
在钢中的硼化物量少残渣量少于40μm以下的情况下，蒸馏分离后通过姜黄吸光光度法，而在为40μg以上的情况下，在硫酸磷酸(特级磷酸∶特级硫酸∶蒸馏水＝1∶1∶1)中溶解后，用岛津制作所制感应式等离子发射光谱分析装置“商品ICPV-1014”分析金属成分，定量作这硼化物抽析出的B量。这种分析为一般的定量方法。
与碳电极板的接触电阻的测定用厚度0.6mm的市售压实碳板，使评价用不锈钢试验片接触面成为1cm2，用4端子法进行测定，评价用试验片表面在评价前用600号金刚砂研磨，洗净表面后供作评价。负载重为12kg/cm2。虽然由于负载重接触电阻变化，但在12kg/cm2几乎能得到一定值。
用作在燃料电池内的性能评价的波纹形状的具体的双极板如下述。但是，对供试钢5，由于在常温下薄板加工困难，因此由4mm厚热轧卷材通过机械加工切削加工气体流路，供作试验。其外观如图1所示。在两面形成槽宽2mm、槽深1mm的槽，并作阳极侧和阴极侧。
(1)由0.3mm厚的钢板所成型加工的双极板形状：
厚度0.3mm、长80mm、宽度80mm；
气体流路：高0.8mm，峰与峰的间隔为1.2mm(波纹加工)
(2)双极板表面加工
用喷砂加工用SiC微粒机械地喷砂研磨表面，在5％HNO+3％HF，于40℃下超声波洗涤15分钟，然后在试验前进行用6％氢氧化钠水溶液的碱喷雾脱脂处理，用流水简单水洗后，在间歇式水槽中，用蒸馏水浸渍洗涤3次，然后用蒸馏水喷雾洗涤4分钟，用冷风干燥机干燥后，供各种试验用。
在固体高分子型单槽电池内部装填双极板的状态下的特性评价按下述进行。在电池内使燃料气体流过，同时经过1小时后测定单槽电池的电压，通过与初期电压比较研究电压的降低率。并且通过1-(经1小时后的电压V/初期电压V)求降低率。
用于评价的固体高分子型燃料单槽电池，使用改造了的美国Electrochem社制市售FC 50。
作为阳极侧燃料气体用99.9999的氢气，而作为阴极侧气体使用空气。电池主体全部在78±2℃中保温，同时，以槽出侧的排气水分浓度为基础，在入侧调整电池内部的湿度控制。电池内部的压力为1个大气压。导入电池的氢气、空气的气体压力调整为0.04-0.20bar。槽性能评价以单槽电池电压在能确认为500±20mA/cm2-0.62±0.04V的状态下连续进行测定。
作为单槽性能测定用系统，使用改造了的美国SCRIBNER社制890系列为基础的燃料电池测试仪系统。通过电池工作状态设想特性有变化，在相同条件下进行比较评价。
评价结果示于表10。
[表10]
由表10可知，在本发明例的电压降低率全都不到0.05，而在偏离本发明所规定的化学组成的比较例中，电压降低率为0.8以上是极大的。另外，在本发明例的情况下，接触电阻为0.13Ω·cm2以下是低的，而在比较例中为0.53-0.96Ω·cm2是相当高的。
实施例4
在高频感应加热式的150kg真空熔解炉中，熔解在表11所示的21种化学组成的奥氏体系不锈钢。作为溶解原料，使用市售的熔解原料，调整钢中杂质量。为添加B使用市售的Fe-B合金。
[表11]
铸块的横截面为圆形的钢锭，在空气中1180℃加热3小时后，用冲压式锻造机进行热锻造，加工成厚度70mm、宽度380mm、长度550mm的钢坯。锻造钢坯进行切削加工其表面，除去表面氧化皮和端面裂纹，加工成厚度60mm的钢坯。将该钢坯在空气中加热到1180℃，热轧加工成厚4mm后，在模拟生产的热轧结束后的温度过程的绝热材料卷绕条件下逐渐冷却。
M2B型硼化物虽为金属化合物，但是即使在常温领域或高温领域中变形能力也极其差，容易成为热加工时钢材裂纹的原因，因此，在1000-1200℃的温度范围内反复进行再加热，进行锻造及轧制。由于卷材的两则端部的温度容易降低并容易发生边裂纹，因此，边加热卷材的端面同时进行热轧。
热轧材料在空气中于1080℃进退火，空气冷却后，经酸洗，用冷轧机进行冷轧。根据需要，在加工中途中，进行1080℃的软化退火和酸洗，直到轧制成最终板厚目标为3mm厚的卷材。
冷轧卷材在空气中1080℃退火、酸洗供作试验。酸洗后的卷材表面呈现与通常的奥氏体系不锈钢所见状态完全没变的金相。
B含量的定量按下述进行。
将由各钢片所取的试料在AA液(10％乙酰丙酮-1％氯化四甲铵-其余为甲醇)非水溶剂液中以20mA/cm2的电流密度进行3小时恒定电流电解，溶解相当于约0.4g，电解后迅速地将超声波洗涤电解试验片的AA非水溶剂液和用于电解的AA非水溶剂液用过滤器的经0.2μm的Coster Scientific Corporation社制“商品Nuclepore”过滤提取，分析过滤器上的M2B的化合物。
在钢中的硼化物量少残渣量少于40μm以下时，蒸馏分离后通过姜黄吸光光度法，而在为40μg以上的情况下，在硫酸磷酸(特级磷酸∶特级硫酸∶蒸馏水＝1∶1∶1)中溶解后，用岛津制作所制感应式等离子发射光谱分析装置“商品ICPV-1014”分析金属成分，定量作这硼化物抽析出的B量。该分析为一般的定量方法。
图7表示冷轧板的微观组织(200倍)。分散相为M2B硼化物。
与碳电极板的接触电阻的测定用厚度0.6mm的市售压实碳板，使评价用不锈钢试验片接触面积成为1cm2，用4端子法进行测定，评价用试验片表面，在评价前用600号金刚砂研磨，洗涤表面后供作评价。负载重为12kg/cm2。虽然由于负载重接触电阻变化，但在12kg/cm2几乎能得到一定值。
用于在燃料电池内的性能评价的波纹形状的具体的双极板如下述。但是，对供试钢5，由于在常温的薄板加工困难，由4mm厚热轧卷材通过机械加工切削加工气体流路，供作试验。其外观如图1所示。在两面形成宽度2mm、深1mm的槽，作阳极侧和阴极侧。
(1)由0.3mm厚的钢板所成型加工的双极板形状：
厚度0.3mm、纵向80mm、横向80mm；
气体流路：高度0.8mm，峰与峰的间隔为1.2mm(波纹加工)。
(2)双极板表面加工：
用喷砂加工用SiC微粒机械地喷砂研磨表面，在5％HNO+3％HF，40℃中进行超声波洗涤15分钟，然后在试验前进行用6％氢氧化钠水溶液的碱喷雾脱脂处理，用流水简单水洗后，在间歇式水槽内用蒸馏水浸渍洗涤3次，再进行4分钟蒸馏水喷雾洗涤，经冷风干燥机干燥后，供各种试验。
在电池内燃料气体流过，经过1小时后，测定单槽电池的电压，通过与初期电压比较研究电压的降低率进行在固体高分子型单槽电池内部装填作为双极板的状态下的特性评价。并且通过1-(经1小时后的电压V/初期电压V)求降低率。
在评价中所用的固体高分子型燃料单槽电池使用改造了的美国Electrochem社制市售FC 50。
作为阳极侧燃料用气体使用99.9999的氢气，而作为阴极侧气体使用空气。将电池主体全部在78±2℃中保温，同时以槽出侧的排气水分浓度测定为基础，在入侧调整电池内部的湿度控制。电池内部的压力为1个大气压。导入电池的氢气、空气的气体压力调整为0.04-0.20bar的范围。在单槽电压能确认为500±20mA/cm2-0.62±0.03V的状态下连续进行测定槽性能评价。
作为单槽性能测定用系统使用改良了的美国SCRIBNER社制890系列为基础的燃料电池测试仪系统。通过电池工作状态，可以设想特性上有变化，在相同条件下进行比较评价。
将评价结果示于表12。
[表12]
由表12可知，在本发明例中电压降低率全都不到0.05，而在偏离本发明所规定的化学组成的比较例，电压降低率为0.3以上是极大的。另外，在本发明例的情况下，接触电阻为0.12Ω·cm2以下是低的，而在比较例为0.41-0.96是相当高的。
实施例5
在高频感应加热式150Kg真空熔解炉中熔解在表13所示的21种化学组成的奥氏体系不锈钢。作为熔解原料使用市售的熔解原料，调整钢中的杂质量。
[表13]
铸块的横截面为圆形的钢锭，在空气中于1280℃加热3小时后，用冲压式锻造机热锻造，将各钢锭加工成下述2种尺寸的试验用钢坯。
(1)厚度30mm、宽度100mm、长度120mm，
(2)厚度70mm、宽度380mm、长度550mm。
钢坯(1)经垫轧成厚度6mm的热轧钢板，然后在模拟生产的热轧后的温度过程的绝热材料卷绕条件逐渐冷却。再将该热轧钢板在空气气氛800℃下于保持恒温的加热炉中保持16小时后，进行经48小时炉冷的退火，制成供试验材料(以下称材料A)。
用机械加工切削上述钢坯(2)表面，除去表面的氧化皮，并加工成厚度62mm的钢坯。将该钢坯在空气中加热到1200℃，热轧制加工成厚度4mm后，与(1)同样，在模拟实际生产的热轧后的温度过程的绝热材料卷绕条件逐渐冷却。然后将该热轧钢板在空气气氛800℃保持恒温的加热炉中保持16小时后，进行经48小时炉冷的退火。经酸洗后用冷轧机进行压缩比80％的冷轧成厚0.3mm的冷轧钢板(以下称材料B)。
由上述的热轧钢板的材料A以及冷轧钢板的材料B制作(1)接触电阻测定试验片、(2)固体高分子型燃料电池用槽双极板以及(3)晶间腐蚀试验片。对这些各试验片以表2及表3最终热处理栏中所示的条件进行Cr碳化物析出处理，供各试验用。试验片及试验条件如下所述。另外，由材料B所制的双极板在冷成形双极板的成形前进行Cr碳化物析出处理。
(1)接触电阻测定试验
试验片的尺寸：厚度：3mm或0.3mm，宽度：40mm，长度：40mm。
接触电阻使用厚0.6mm的市售压实碳板作电极，在该碳板上使作为接触面积1cm2的上述试验片接触。接触电阻的测定用4端子法。另外，评价用的试验片表面在评价前用湿法600号金钢砂研磨并洗净表面后供作评价。负载重为12kg/cm2，虽然由于负载重接触电阻变化，但以12kg/cm2的负载重几乎能得到不变值。
(2)在固体高分子型燃料电池槽中装填双极板的状态下特性评价。
用厚度0.3mm的材料B进行由装填固体高分子型燃料电池槽的性能评价，波纹形状详述如下。
a)双极板形状
材料A
厚度5mm、纵向80mm、横向80mm，
气体流路：高度0.8mm，峰与峰之间的间隔1.2mm(机械加工)。
材料B
厚度0.3mm、纵向80mm、横向80mm，
气体流路：高度0.8mm，峰与峰之间的间隔1.2mm(波纹加工)。
b)双极板表面加工
用喷砂加工用SiC微粒机械研磨加工表面，在5％HNO3+3％HF、40％下进行超声波洗涤15分钟，然后试验前进行用6％氢氧化钠水溶液的碱喷雾脱脂处理，用流水简单水洗后，在间歇水槽中用蒸馏水浸渍洗涤3次，再进行4分钟蒸馏水喷雾洗涤，经冷风干燥机使之干燥后，供各种试验。
在电池内使燃料气流过，经1小时测定单槽电池的电压，通过与初期的电压比较研究电压的降低率，进行在固体高分子型单槽电池内部装填作为双极板的状态下的特性评价。并且通过1-(经1小时后的电压V/初期电压V)求降低率。
在评价中所用的固体高分子型燃料单槽电池使用改造了的美国Electrochem社制市售电池槽FC50。
作为阳极侧燃料用气体使用99.9999％氢气，而作为阴极侧气体使用空气。将电池主体全部在78±2℃保温，同时以槽出侧的排气水分浓度测定为基础，在入侧调整电池内部的湿度控制。电池内部的压力为1个大气压。导入电池的氢气、空气的气体压力调整为0.04-0.20bar。在单槽电压能确认为500±100mA/cm2-0.62±0.03V的状态下连续地测定进行槽性能评价。
作为单槽性能测定用系统使用改造了的以美国SCRIBNER社制890系列为基础的燃料电池测量系统。通过电池工作状态，可以设想在特性上有变化，但用同一条件进行比较评价。
(3)晶间腐蚀试验片
按施特芬斯试验研究耐晶间腐蚀性。根据JIS G 0575的规定进行硫酸-硫酸铜腐蚀试验。
以上的试验结果被示于表14及表15。
[表14]
[表15]
进行各种热处理、使Cr碳化物析出，从接触电阻测定试验片的一部分切出分析试验片，并用下述方法求出作为含Cr碳化物所析出的C量及钢中总C量。将由其分析结果所求的I值示于表2及表3。
(作为含Cr碳化物析出的C质量％)值的定量根据将试验材用AA液(10％乙酰丙酮-1％氯化甲铵-其余甲醇)的非水溶剂液中进行恒定电流电解所得到的“萃取残渣”中Cr定量分析结果可以求出。即，在AA非水溶剂液中在20mA/cm2的电流密度下进行约3小时的定电流电解，溶解约相当0.4g，电解后迅速地将超声波洗涤电解试验片时所用的AA非水溶剂液与电解中所用的AA非水溶剂液用过滤器孔径为0.2μm的Coster Scientific Corporation社制“商品Nuclepore”过滤提取，将过滤器上的残渣在硫酸磷酸(特级磷酸∶特级硫酸∶蒸馏水＝1∶1∶1)中溶解，用岛津制作所制感应式等离子发射光谱分析装置“商品ICPV-1014”分析金属成分并定时Cr浓度，Cr完全作为M23C6，按等量计算定量C量。
另外，对于(钢中总C质量％)的定量，用通常所用的红外线吸收法进行定量。
由于热轧条件、热轧后的冷却条件、为Cr碳化物析出的热处理条件，即使化学组成相同的钢板催化物的析出状态也不同，通过Cr缺乏层形成程度在耐腐蚀性、接触电阻以及固体高分子型燃料电池内部的性能也不同。
在本发明例中，所有接触电阻为0.2Ω·cm2以下是低的，但在比较例中，为0.41-0.96Ω·cm2是极高的。钢中C量不到0.01％的低的钢号13、14及15碳化物析出量少，因此接触电阻值特别大。
虽然I值越高钢中C作为Cr系碳化物所析出的比例就越高，但是不到85时，与碳极的接触电阻、在固体高分子型燃料电池槽的性能也不充分。这种倾向钢中C量越低，对I值的影响就越大，在C量低时性能变差。
在固体高分子型燃料电池槽中装填双极板的状态下的特性在本发明例电压降低率全都不到0.05，而在本发明所规定了的化学组成的比较例电压降低率为0.2-＞0.8是极大的。
在表3中的钢号20、21在热轧时从被称作边裂的端面发生裂纹。作为对处理热边裂方法，已知使钢中的S量压低是有效的，但是在钢号20、21中钢中S量为0.001％，在工业上这是极低的水平。因此，钢中P或Si量高是造成热裂的原因。
钢号19是由铁素体和奥氏体两种组织构成的二相不锈钢。在二相不锈钢组织中，耐腐蚀性比较良好，但在常温下加工性方面方向性强，难于对要求在薄板成形性的双极板的加工。另外，在表3所示的830℃进行24小时保持后空冷的热处理的钢，由于确保耐腐蚀性的σ相析出的脆化显著，硬度也高、切断、切削加工是极其困难的。
本发明的导电部件用不锈钢，即使在接触电阻低的腐蚀环境中也能维持特长期的间接接触电阻低，因此特别适于作为固体高分子型燃料电池的双极板用。能制造廉价的固体高分子型燃料电池。
表1 (重量％、其余Fe)
| 标号 | C | Si | Mn | P | S | Cu | Ni | Cr | Mo | V | N | Al | B | Ti、Nb | Cr+3Mo | Cr+3Mo-2.5B |
| a | 0.022 | 0.10 | 0.08 | 0.012 | 0.0008 | 0.03 | 0.03 | 17.0 | 2.01 | 0.03 | 0.006 | 0.012 | - | - | 23.08 | 23.08 |
| b | 0.003 | 0.05 | 0.07 | 0.016 | 0.0008 | 0.12 | 0.10 | 19.9 | - | 0.02 | 0.002 | 4.02 | - | 0.09Nb | 19.96 | 19.96 |
| c | 0.004 | 1.12 | 1.01 | 0.025 | 0.0008 | 0.72 | 0.08 | 18.0 | - | 0.03 | 0.001 | 0.023 | - | 0.08Ti | 18.01 | 18.01 |
| d | 0.003 | 0.09 | 0.03 | 0.020 | 0.0008 | 0.01 | 2.01 | 29.2 | 3.96 | 0.02 | 0.005 | 0.033 | - | 0.10Nb | 41.11 | 41.11 |
| e | 0.065 | 0.15 | 0.08 | 0.012 | 0.0006 | 0.01 | 0.05 | 17.1 | 2.02 | 0.03 | 0.015 | 0.010 | 0.0002 | - | 23.16 | 23.18 |
| f | 0.112 | 0.11 | 0.10 | 0.011 | 0.0005 | 0.05 | 0.03 | 18.8 | 2.02 | 0.02 | 0.007 | 0.021 | 0.0003 | - | 24.86 | 24.86 |
| g | 0.004 | 0.32 | 0.28 | 0.023 | 0.0011 | 0.04 | 0.02 | 18.2 | 0.99 | 0.01 | 0.008 | 0.013 | 0.67 | - | 21.17 | 19.49 |
| h | 0.003 | 0.29 | 0.29 | 0.021 | 0.0009 | 0.03 | 0.03 | 21.1 | 1.55 | 0.01 | 0.005 | 0.011 | 1.55 | - | 25.75 | 21.88 |
| i | 0.068 | 0.30 | 0.28 | 0.020 | 0.0010 | 0.02 | 0.03 | 22.3 | 1.55 | 0.01 | 0.005 | 0.013 | 2.06 | - | 26.95 | 21.80 |
| j | 0.018 | 0.81 | 1.60 | 0.026 | 0.0012 | 0.12 | 10.3 | 17.2 | 2.02 | 0.08 | 0.026 | 0.011 | 0.0002 | - | 23.26 | 23.26 |
| k | 0.012 | 0.12 | 0.16 | 0.028 | 0.0012 | 0.11 | 48.9 | 25.3 | 6.30 | 0.12 | 0.005 | 0.008 | 0.0003 | - | 44.20 | 44.20 |
| l | 0.018 | 0.42 | 1.44 | 0.012 | 0.0007 | 0.95 | 23.9 | 19.8 | 4.91 | 0.08 | 0.116 | 0.005 | 0.0005 | - | 34.50 | 34.50 |
| m | 0.082 | 0.81 | 1.51 | 0.018 | 0.0004 | 0.01 | 8.1 | 18.3 | - | 0.06 | 0.042 | 0.032 | - | - | 18.30 | 18.30 |
| n | 0.022 | 0.54 | 0.56 | 0.011 | 0.0082 | 0.12 | 8.2 | 22.2 | - | 0.08 | 0.037 | 0.025 | 1.02 | - | 22.20 | 19.30 |
| o | 0.024 | 0.55 | 1.51 | 0.016 | 0.0063 | 0.11 | 11.5 | 20.8 | 2.22 | 0.06 | 0.053 | 0.022 | 1.55 | - | 27.46 | 23.59 |
| p | 0.002 | 0.52 | 0.32 | 0.022 | 0.085 | 0.10 | 0.09 | 14.1 | - | 0.06 | 0.012 | 0.006 | 0.0005 | - | 14.10 | 14.10 |
表2
| No. | 钢标号 | 酸洗 | 腐蚀减量g/m2 | 喷射导电性粉末 | 主要析出物 | 中和处理 | 表面光洁度(μm) | 接触电阻mΩ·cm2 | 备注 | |||
| 酸洗液 | 时间(分) | 中心线平均光洁度Ra | 最大高度Rmax | 中和处理直 | 500小时放置后 | |||||||
| 1 | a | ④ | 4 | 9.3 | WC | M23C6 | 有 | 0.278 | 3.646 | 8.35 | 9.12 | 本发明例 |
| 2 | a | ④ | 4 | 9.5 | WC | M23C6 | 有 | 0.958 | 14.209 | 8.33 | 8.96 | |
| 3 | a | ④ | 4 | 10.4 | WC | M23C6 | 有 | 1.033 | 8.610 | 8.34 | 8.78 | |
| 4 | a | ④ | 4 | 9.6 | Mo2C | M23C6 | 有 | 1.366 | 14.388 | 8.44 | 8.96 | |
| 5 | b | ④ | 4 | 9.4 | Mo2C | - | 有 | 1.305 | 13.232 | 7.89 | 8.22 | |
| 6 | c | ④ | 4 | 10.7 | B4C | - | 有 | 1.613 | 13.981 | 8.12 | 8.56 | |
| 7 | d | ④ | 4 | 10.6 | B4C | - | 有 | 1.659 | 13.395 | 8.23 | 8.78 | |
| 8 | e | ④ | 4 | 9.3 | WC | M23C6 | 有 | 0.877 | 8.057 | 8.45 | 8.92 | |
| 9 | g | ④ | 4 | 9.4 | WC | M2B | 有 | 0.918 | 8.431 | 8.12 | 8.90 | |
| 10 | i | ④ | 4 | 9.6 | WC | M23C6、M2B | 有 | 0.933 | 8.237 | 8.29 | 9.02 | |
| 11 | j | ④ | 4 | 9.3 | WC | - | 有 | 0.913 | 13.976 | 8.04 | 8.67 | |
| 12 | m | ④ | 4 | 9.4 | WC | M23C6 | 有 | 0.943 | 14.025 | 8.11 | 8.90 | |
| 13 | n | ④ | 4 | 8.9 | WC | M2B | 有 | 0.387 | 3.955 | 7.99 | 8.45 | |
| 14 | a | - | - | - | 无 | M23C6 | 有 | 0.03 | 2.75 | 112.8 | 156.9 | 比较例 |
| 15 | a | ④ | 10 | 14.2 | 无 | M23C6 | 无* | 4.52 | 56.2 | 123.9 | 163.4 | |
| 16 | b | ④ | 4 | 9.4 | 无 | 无* | 无* | 0.01 | 0.94 | 107.9 | 157.3 | |
| 17 | c | ④ | 4 | 9.6 | 无 | 无* | 无* | 0.02 | 1.12 | 113.8 | 168.2 | |
| 18 | d | ④ | 4 | 8.8 | 无 | 无* | 无* | 0.01 | 0.46 | 127.5 | 179.3 | |
| 19 | j | ④ | 4 | 9.0 | 无 | 无* | 无* | 0.02 | 0.41 | 131.6 | 192.4 | |
*表示在本发明规定的范围外。
*酸洗涤液条件①、④与在实施例1中所示的酸洗液条件①、④相对应。
表3
| No. | 钢标号 | 酸洗 | 腐蚀减量g/m2 | 主要析出物 | 中和处理 | 表面光洁度(μm) | 接触电阻mΩ·cm2 | 备注 | |||
| 酸洗液 | 时间(分) | 中心线平均光洁度Ra | 最大高度Rmax | 中和处理后 | 500小时放置后 | ||||||
| 20 | e | ③ | 5 | 12.3 | M23C6 | 有 | 0.07 | 2.75 | 15.6 | 16.1 | 本发明例 |
| 21 | e | ③ | 5 | 13.7 | M23C6 | 有 | 0.07 | 1.12 | 13.5 | 13.3 | |
| 22 | e | ③ | 5 | 12.4 | M23C6 | 有 | 0.07 | 1.24 | 14.5 | 15.2 | |
| 23 | f | ③ | 5 | 13.5 | M23C6 | 有 | 0.17 | 3.69 | 15.1 | 15.3 | |
| 24 | g | ③ | 20 | 39.8 | M2B | 有 | 1.22 | 7.64 | 14.6 | 14.9 | |
| 25 | h | ③ | 20 | 42.5 | M2B | 有 | 1.32 | 14.77 | 11.5 | 12.1 | |
| 26 | h | ③ | 20 | 40.7 | M2B | 有 | 1.23 | 9.22 | 12.2 | 12.5 | |
| 27 | i | ③ | 20 | 39.7 | M23C6、M2B | 有 | 1.34 | 16.29 | 10.8 | 11.0 | |
| 28 | i | ③ | 20 | 43.2 | M23C6、M2B | 有 | 2.00 | 18.24 | 11.8 | 11.9 | |
| 29 | m | ③ | 20 | 41.5 | M23C6 | 有 | 1.90 | 16.87 | 13.4 | 13.8 | |
| 30 | n | ③ | 5 | 10.7 | M2B | 有 | 0.09 | 2.43 | 12.6 | 13.0 | |
| 31 | o | ③ | 5 | 11.2 | M2B | 有 | 0.08 | 1.88 | 11.4 | 11.7 | |
| 32 | o | ③ | 5 | 10.9 | M2B | 有 | 0.08 | 2.13 | 12.1 | 12.5 | |
| 33 | b | ③ | 5 | 12.3 | -* | 有 | 0.05 | 2.87 | 128.3 | 132.7 | 比较例 |
| 34 | c | ③ | 5 | 15.5 | -* | 有 | 0.08 | 1.93 | 115.6 | 133.2 | |
| 35 | d | ③ | 5 | 13.1 | -* | 无* | 0.05 | 2.47 | 108.9 | 143.3 | |
| 36 | j | ③ | 20 | 39.4 | -* | 无* | 1.28 | 13.97 | 125.9 | 132.1 | |
| 37 | k | ③ | 20 | 43.2 | -* | 无* | 1.90 | 17.02 | 116.7 | 143.8 | |
| 38 | l | ③ | 20 | 44.9 | -* | 无* | 2.04 | 17.86 | 119.8 | 149.6 | |
| 39 | p | ③ | 20 | 37.5 | -* | 无* | 1.08 | 20.06 | 101.6 | 155.4 | |
*表示在本发明规定的范围外。
表4
| No. | 钢标号 | 酸洗 | 腐蚀减量g/m2 | 主要析出物 | 中和处理 | 表面光洁度(μm) | 接触电阻mΩ·cm2 | 备注 | |||
| 酸洗液 | 时间(分) | 中心线平均光洁度Ra | 最大高度Rmax | 中和处理后 | 500小时放置后 | ||||||
| 40 | e | ③ | 20 | 39.4 | Cr23C6 | 有有 | 1.06 | 18.08 | 13.6 | 14.2 | 本发明例 |
| 41 | e | ③ | 30 | 49.5 | Cr23C6 | 有 | 2.66 | 19.76 | 12.9 | 13.9 | |
| 42 | h | ② | 15 | 50.2 | Cr2B | 有 | 2.84 | 20.12 | 13.2 | 14.2 | |
| 43 | h | ② | 30 | 44.7 | Cr2B | 有 | 3.02 | 21.59 | 12.7 | 13.7 | |
| 44 | i | ③ | 30 | 49.5 | Cr2B、Cr23C6 | 有 | 1.86 | 16.33 | 12.9 | 13.5 | |
| 45 | i | ② | 30 | 50.2 | Cr2B、Cr23C6 | 有 | 3.73 | 21.36 | 13.1 | 14.2 | |
| 46 | m | ③ | 20 | 35.7 | Cr23C6 | 有 | 1.13 | 17.17 | 13.3 | 13.7 | |
| 47 | o | ② | 15 | 40.1 | Cr2B、 | 有 | 2.83 | 19.24 | 12.6 | 13.5 | |
| 48 | e | ④ | 4 | 9.3 | Cr23C6 | 有 | 0.02 | 0.46 | 65.9 | 69.2 | 比较例 |
| 49 | e | ④ | 4 | 8.7 | Cr23C6 | 有 | 0.02 | 0.45 | 87.2 | 90.1 | |
| 50 | h | ④ | 4 | 9.2 | Cr2B | 有 | 0.02 | 0.50 | 78.3 | 81.4 | |
| 51 | h | ④ | 4 | 9.4 | Cr2B | 无* | 0.02 | 0.52 | 45.3 | 123.1 | |
| 52 | i | ④ | 4 | 8.7 | Cr2B、Cr23C6 | 无* | 0.02 | 0.43 | 68.3 | 146.7 | |
| 53 | m | ④ | 4 | 9.3 | Cr23C6 | 无* | 0.02 | 0.40 | 89.2 | 153.5 | |
| 54 | o | ② | 30 | 87.5 | Cr2B | 无* | 4.35 | 56.94 | 121.5 | 162.1 | |
*表示在本发明规定的范围外。
表5
| No. | 钢标号 | 酸洗 | 喷射导电性粉末 | 主要析出物 | 表面光洁度中心线平均光洁度Ra(μm) | 固体高分子型燃料电池单槽装填的评价n＝3 | 备注 | |
| 酸洗液 | 时间(分) | 经过1小时后单槽电压降低率1-[V(经过后)/V(初期)] | ||||||
| 55 | b | ④ | 4 | WC | - | 0.984 | ＜0.03 | 本发明例 |
| 56 | b | ④ | 4 | MO2C | - | 1.305 | ＜0.03 | |
| 57 | c | ④ | 4 | B4C | - | 1.613 | ＜0.03 | |
| 58 | e | ④ | 4 | WC | M23C6 | 0.877 | ＜0.03 | |
| 59 | g | ④ | 4 | WC | M2B | 0.918 | ＜0.03 | |
| 60 | i | ④ | 4 | WC | M23C6，M2B | 0.933 | ＜0.03 | |
| 61 | j | ④ | 4 | WC | - | 0.913 | ＜0.03 | |
| 62 | m | ④ | 4 | WC | M23C6 | 0.943 | ＜0.03 | |
| 63 | n | ④ | 4 | WC | M2B | 0.387 | ＜0.03 | |
| 64 | e | ③ | 5 | - | Cr23C6 | 0.07 | ＜0.05 | |
| 65 | f | ③ | 5 | - | Cr23C6 | 0.17 | ＜0.05 | |
| 66 | g | ③ | 20 | - | Cr2B | 1.22 | ＜0.05 | |
| 67 | h | ③ | 20 | - | Cr23B | 1.23 | ＜0.03 | |
| 68 | i | ③ | 20 | - | Cr23C6，Cr2B | 1.34 | ＜0.03 | |
| 69 | i | ② | 15 | - | Cr23C6，Cr2B | 1.98 | ＜0.03 | |
| 70 | m | ③ | 20 | - | Cr23C6 | 1.90 | ＜0.05 | |
| 71 | o | ③ | 5 | - | Cr2B | 0.08 | ＜0.03 | |
| 72 | a | - | - | 无 | -* | 0.03 | ＞0.8 | 比较例 |
| 73 | b | ④ | 4 | 无 | -* | 0.01 | ＞0.8 | |
| 74 | c | ④ | 4 | 无 | -* | 0.02 | ＞0.8 | |
| 75 | d | ④ | 4 | 无 | -* | 0.01 | ＞0.8 | |
| 76 | j | ④ | 4 | 无 | -* | 0.05 | ＞0.8 | |
| 77 | b | ③ | 5 | 无 | -* | 0.08 | ＞0.8 | |
| 78 | c | ③ | 5 | 无 | -* | 0.05 | ＞0.8 | |
| 79 | d | ③ | 5 | 无 | -* | 0.05 | ＞0.8 | |
| 80 | j | - | - | 无 | -* | 0.03 | ＞0.8 | |
| 81 | k | ③ | 20 | 无 | -* | 1.90 | ＞0.8 | |
| 82 | l | ③ | 20 | 无 | -* | 2.04 | ＞0.8 | |
| 83 | p | ③ | 20 | 无 | -* | 1.08 | ＞0.8 | |
*表示在本发明规定的范围外。
*酸洗涤液条件②、③、④与在实施例1中所示的酸洗液条件②、③、④相对应。另外，-记号表示湿法600号抛光面。表6 (重量％、其余Fe)
*表示在本发明规定的范围外。表7
*表示在本发明规定的范围外。**WQ：水冷、OQ：油冷、AC：空气冷却、FC：炉冷
| No. | C | Si | Mn | P | S | Cu | Ni | Cr | Mo | V | N | Al | W | Cr+3Mo | |
| 123456789101112 | 0.0680.0650.0660.0650.0660.1010.1000.1020.1020.1260.1250.082 | 0.060.110.150.150.120.150.080.100.090.110.100.51 | 0.070.080.060.080.090.080.080.080.100.090.100.48 | 0.0110.0110.0100.0120.0110.0120.0100.0110.0120.0100.0090.027 | 0.00080.00070.00080.00060.00080.00060.00060.00070.00080.00080.00090.0012 | 0.010.080.010.010.080.010.050.050.060.010.120.78 | 0.080.060.050.050.040.080.050.040.030.100.120.69 | 16.616.816.917.116.919.219.318.919.122.130.118.3 | -0.992.014.055.82-1.022.012.981.801.821.82 | 0.050.060.080.050.050.080.050.030.060.070.060.03 | 0.0050.0050.0050.0050.0050.0050.0060.0050.0050.0050.0060.012 | 0.010.010.080.010.010.010.010.010.010.010.010.12 | -----------1.23 | 16.619.7722.9329.2534.3619.222.3624.9328.0422.130.123.76 | 本发明例 |
| 131415161718192021 | 0.008*0.008*0.008*0.0420.0400.008*0.007*0.009*0.008* | 0.480.280.260.460.300.350.050.080.10 | 0.180.090.450.370.450.080.220.210.12 | 0.0270.0290.0280.037*0.0280.037*0.0250.0280.020 | 0.0123*0.0113*0.00850.00680.00650.00580.00680.00880.0021 | 0.0100.0100.0090.0101.25*0.0070.120.110.08 | 0.010.040.090.010.121.08*0.030.040.02 | 16.716.616.816.816.729.221.930.29.5* | -1.022.00-7.02*5.011.821.81- | 0.120.120.110.130.110.110.080.080.04 | 0.0060.0080.0060.0150.0170.0050.0030.0030.003 | 0.010.010.010.090.010.010.110.120.03 | --------1.25 | 16.719.6622.816.837.7644.23*21.930.29.5* | 比较例 |
| 序号 | 与碳板的接触电阻(Ω·cm2)静的负荷加重：12kg/cm2试验片接触面积：1cm2试验片表面：600号研磨加工 | 固体高分子型燃料电池槽装填的评价 | 供试材的I值I值＝(含Cr碳化物所析出的C重量％)×100/[(钢中总C重量％)-0.012％] | 耐晶间腐蚀性试验 | 最终热处理条** | 备注 | |||
| 经过1小时后单槽电压降低率1-[V(经过后)/V(初期)] | 材料区别 | 温度(℃) | 时间 | 冷却 | |||||
| 123456789101112 | 0.18，0.200.17，0.180.20，0.180.21，0.190.17，0.180.13，0.150.14，0.150.14，0.120.16，0.180.15，0.130.16，0.140.20，0.21 | ＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05 | 102102102102100100101100100101101101 | 无裂纹””””””””””” | AAAAABBBBAAA | 800830880900910860900650570900900900 | 2小时8小时4小时24小时4分钟18小时8小时24小时60小时4小时2小时8分钟 | FCFCFCFCFCFCFCFCFCFCFCFCFC | 本发明例 |
| 122223456789 | 0.38，0.380.43，0.410.76，0.650.88，0.960.96，1.120.56，0.630.39，0.330.55，0.580.41，0.420.39，0.410.33，0.350.36，0.41 | 0.4-0.80.6-0.80.6-0.9＞0.8＞0.80.4-0.80.4-0.80.3-0.70.4-0.80.4-0.80.2-0.60.2-0.6 | 58*62*76*66*78*65*78*67*72*76*74*76* | 贯通裂纹””””””””””” | AAABBAAABBBB | 960960960960960960960960980980980980 | 2小时2小时2小时1小时20分钟3分钟6小时6小时6小时3分钟3分钟3分钟 | WQWQOQWQOQWQOQOQOQOQACAC | 比较例 |
表8
*表示在本发明规定的范围外。**WQ：水冷、OQ：油冷、AC：空气冷却、FC：炉冷A：热轧钢板、B：冷轧钢板
| 序号 | 与碳板的接触电阻(Ω·cm2)静的负荷加重：12kg/cm2试验片接触面积：1cm2试验片表面：600号研磨加工 | 固体高分子型燃料电池槽装填的评价 | 供试材的I值I值＝(含Cr碳化物所极出的C重量％)×100/[(钢中总C重量％)-0.012％] | 耐晶间腐蚀性试验 | 最终热处理条** | 备注 | |||
| 经过1小时后单槽电压降低率1-[V(经过后)/V(初期)] | 材料区别 | 温度(℃) | 时间 | 冷却 | |||||
| 10111213*14*15*16*17*18*19*20*21* | 0.54，0.630.72，0.780.92，0.910.92，0.890.87，0.880.92，0.860.43，0.460.44，0.421.03，1.120.87，0.841.23，1.070.93，0.91 | 0.2-0.60.4-0.80.2-0.70.4-0.80.4-0.80.3-0.80.3-0.80.4-0.80.2-0.40.3-0.50.2-0.4＞0.8 | 76*75*77*9292108991019210910792 | 贯通裂纹发生裂纹无裂纹发生裂纹无裂纹全面腐蚀 | AAAAAAAAAAAA | 80*80*80*203030303030303030 | 24小时””””””””””” | ACACACOQOQOQFCFCOQFCFCOQ | 比较例 |
表9 (重量％、其余Fe)
*表示在本发明规定的范围外。表10
| No. | C | Si | Mn | P | S | Cu | Ni | Cr | Mo | V | N | Al | B | Cr+3Mo-2.5B | |
| 123456789101112 | 0.0120.0120.0130.0140.0120.1120.0110.0040.0030.0020.0020.002 | 0.250.500.540.320.121.210.510.300.110.120.140.15 | 0.220.220.260.280.280.480.450.080.080.110.120.13 | 0.0270.0280.0110.0110.0230.0140.0120.0120.0310.0250.0090.004 | 0.00120.00110.00120.00060.00180.00160.00160.00070.00360.00820.00810.0012 | 0.030.040.020.030.040.020.050.110.080.090.500.28 | 0.010.010.010.010.010.250.210.150.011.021.514.02 | 17.5519.5321.0522.1524.9117.5019.6719.1421.3830.5530.6931.88 | -----1.121.112.522.562.562.032.02 | 0.030.030.020.040.030.030.030.030.030.030.030.04 | 0.0150.0150.0160.0190.0160.0150.0160.0050.0050.0050.0060.004 | 0.0220.0230.0250.0230.0200.0260.0210.0240.0230.0270.0280.022 | 0.120.951.522.013.120.00980.980.0080.850.981.021.01 | 17.2517.1517.2517.1217.1120.6120.5526.6826.9334.1934.2041.71 | 本发明例 |
| 131415161718192021 | 0.0150.0160.0130.0120.0150.0030.0040.0030.005 | 0.480.460.460.360.300.350.550.581.65 | 0.250.511.55*0.271.65*0.080.080.210.12 | 0.0270.0290.0280.037*0.0280.0280.0250.038*0.020 | 0.0070.0110*0.0060.0050.0125*0.00230.00240.00130.0013 | 0.0110.0110.0120.0100.251.50*0.120.110.08 | 0.010.010.010.120.200.120.150.080.06 | 16.21*17.3217.3317.2617.1819.1819.2028.1229.25 | ---1.201.182.512.502.104.08 | 0.030.030.040.030.030.040.040.030.04 | 0.0160.0130.0150.0150.0170.0050.0030.0030.004 | 0.0170.0190.0120.0070.0090.0080.0130.0110.011 | 0.0001*0.0002*0.0001*0.0001*0.0002*0.0001*0.0002*0.0002*0.0001* | 16.21*17.3217.3320.8020.7226.7126.7034.4241.49 | 比较例 |
| 供试钢序号 | 与碳板的接触电阻(Ω·cm2)静的负荷加重：12kg/cm2试验片接触面积：1cm2试验片表面：600号研磨加工 | 固体高分子型燃料电池槽装填的评价 | 备注 |
| 经过1小时后单槽电压降低率1-[V(经过后)/V(初期)] | |||
| 123456789101112 | 0.13，0.120.11，0.120.10，0.100.10，0.100.10，0.100.12，0.130.11，0.100.11，0.120.11，0.100.09，0.090.10，0.100.10，0.11 | ＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05 | 本发明例 |
| 131415161718192021 | 0.53，0.580.87，0.900.91，0.920.93，0.960.94，0.820.83，0.820.84，0.840.86，0.860.83，0.82 | ＞0.8＞0.8＞0.8＞0.8＞0.8＞0.8＞0.8＞0.8＞0.8 | 比较例 |
表11 (重量％、其余Fe)
| No. | C | Si | Mn | P | S | Cu | Ni | Cr | Mo | V | N | Al | B | Cr+3Mo-2.5B | |
| 123456789101112 | 0.0180.0230.0220.0230.0190.0220.0210.0240.0220.0210.0220.019 | 0.650.500.540.320.121.210.510.300.110.120.510.50 | 1.021.020.560.080.081.502.000.080.080.180.221.10 | 0.0280.0180.0110.0110.0130.0100.0110.0120.0310.0280.0090.004 | 0.00780.00070.00820.00060.00080.00060.00060.00070.00760.00810.00880.0012 | 0.250.080.120.110.080.110.050.110.060.012.510.28 | 8.48.38.28.48.411.511.511.511.618.125.448.9 | 18.8220.4322.2023.4524.7616.9118.8820.8721.9623.2023.0226.60 | -----2.182.122.222.236.214.516.32 | 0.080.060.080.050.050.080.050.030.060.070.060.03 | 0.0150.0180.0370.0350.0360.0350.0460.0610.0350.1850.0060.002 | 0.0150.0160.0250.0180.0220.0160.0260.0220.0200.0170.0180.012 | 0.120.801.552.012.520.00920.811.582.030.630.580.59 | 18.5218.4318.3318.4318.4623.4323.2123.5823.5740.2534.1044.08 | 本发明例 |
| 131415161718192021 | 0.065*0.056*0.0130.052*0.065*0.0180.107*0.101*0.250* | 0.480.460.460.360.300.350.550.581.65* | 1.080.090.450.370.450.080.222.61*0.12 | 0.0270.0290.0280.037*0.0280.0280.0250.038*0.020 | 0.0070.0113*0.0050.0080.0125*0.00580.00680.00110.0013 | 0.0100.0100.0090.0100.253.50*0.120.110.08 | 12.18.2212.28.218.1220.06.8*25.812.12 | 16.6818.3218.3616.8616.8916.9120.8921.5525.15 | ---2.212.192.236.184.557.28* | 0.120.120.110.130.110.110.080.080.04 | 0.0060.0080.036*0.0150.0170.0050.0030.0380.031 | 0.0170.0180.0220.0910.0190.0180.0120.0240.025 | 0.0001*0.0002*0.0001*0.0001*0.0002*0.0001*0.0002*0.0002*0.0001* | 16.68*18.3218.3623.4923.4623.6039.4335.2043.99 | 比较例 |
*表示在本发明规定的范围外。表12
| 序号 | 与碳板的接触电阻(Ω·cm2)静的负荷加重：12kg/cm2试验片接触面积：1cm2试验片表面：600号研磨加工 | 固体高分子型燃料电池槽装填的评价 | 备注 |
| 经过1小时后单槽电压降低率1-[V(经过后)/V(初期)] | |||
| 123456789101112 | 0.12，0.100.11，0.120.12，0.110.10，0.110.11，0.100.09，0.100.11，0.100.09，0.100.10，0.100.09，0.090.11，0.110.12，0.11 | ＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05 | 本发明例 |
| 13*14*15*16*17*18*19*20*21* | 0.52，0.480.89，0.890.92，0.960.43，0.460.44，0.420.43，0.420.87，0.840.83，0.870.43，0.41 | ＞0.3＞0.30.6-0.8＞0.8＞0.8＞0.8＞0.8＞0.8＞0.8 | 比较例 |
*表示在本发明规定的范围外。表13 (重量％、其余Fe)
| No. | C | Si | Mn | P | S | Cu | Ni | Cr | Mo | N | Al | Cr+3Mo | 参考 | 备注 |
| 123456789101112 | 0.0280.0650.0860.0830.0820.0820.0810.0800.0420.1210.1520.189 | 0.560.520.150.530.511.811.211.420.250.120.520.51 | 1.021.020.560.081.021.512.080.980.120.160.231.10 | 0.0280.0180.0110.0110.0130.0100.0110.0120.0310.0280.0090.004 | 0.00780.00070.00820.00060.00080.00060.00060.00070.00760.00810.00880.0012 | 0.250.080.010.010.080.010.052.510.060.010.120.28 | 12.18.312.68.18.28.112.110.118.125.348.98.1 | 17.818.117.218.117.918.217.318.920.120.125.318.1 | 2.01-2.08---2.022.106.214.516.32- | 0.0250.0180.0370.0350.0360.0350.0460.0610.2550.0050.0060.002 | 0.010.010.080.010.010.010.010.010.010.010.010.12 | 23.8318.123.4418.117.918.223.3625.238.7333.6344.2618.1 | 本发明例 | |
| 131415161718192021 | 0.008*0.009*0.013*0.0820.0800.0780.1070.1010.25* | 0.480.280.260.460.300.350.050.083.10* | 1.080.090.450.370.450.080.222.61*0.12 | 0.0270.0290.0280.037*0.0280.0280.0250.038*0.020 | 0.0070.0113*0.0050.0080.0125*0.00580.00680.00110.0013 | 0.0100.0100.0090.0100.253.50*0.120.110.08 | 12.18.2212.28.218.1220.06.8*25.812.12 | 17.718.217.218.118.325.225.220.217.5 | 2.03-2.03--3.034.422.01 | 0.0160.0080.36*0.0150.0170.0050.0030.038*0.031* | 0.010.010.010.090.010.010.110.020.03 | 23.7918.223.2918.1018.325.234.2933.4623.53 | 二相组织*不可热轧，边裂纹大不可热轧，边裂纹大 | 比较例 |
*表示在本发明规定的范围外。表14
*表示在本发明规定的范围外。**AC：空气冷却、A：热轧钢板 B：冷轧钢板表15
*表示在本发明规定的范围外。**AC：空气冷却、A：热轧钢板 B：冷轧钢板
| 序号 | 与碳板的接触电阻(Ω·cm2)静的负荷加重：12kg/cm2试验片接触面积：1cm2试验片表面：600号研磨加工 | 固体高分子型燃料电池槽装填的评价 | 供试材的I值I值＝(含Cr系碳化物析出的C重量％)×100/[(钢中总C重量％)-0.012％] | 耐晶间腐蚀性试验 | 最终热处理条件** | 备注 | |||
| 经过1小时后单槽电压降低率1-[V(经过后)/V(初期)] | 材料区别 | 温度(℃) | 时间 | 冷却 | |||||
| 123456789101112 | 0.19，0.200.17，0.180.12，0.130.13，0.150.15，0.160.14，0.150.14，0.150.16，0.130.17，0.160.13，0.130.11，0.140.12，0.11 | ＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05 | 869999999999999999879999 | 无裂纹””””””””””” | AAAAABBBBAAA | 870870860650910870900910870670670900 | 30小时48小时240小时24小时3分钟20分钟24小时12小时500小时500小时2小时 | 炉冷””””””””””” | 本发明例 |
| 序号 | 与碳板的接触电阻(Ω·cm2)静的负荷加重：12kg/cm2试验片接触面积：1cm2试验片表面：600号研磨加工 | 固体高分子型燃料电池槽装填的评价 | 供试材的I值I值＝(含Cr系碳化物所析出的C重量％)×100/[(钢中总C重量％)-0.012％] | 耐晶间腐蚀性试验 | 最终热处理条件** | 备注 | |||
| 经过1小时后单槽电压降低率1-[V(经过后)/V(初期)] | 材料区别 | 温度(℃) | 时间 | 冷却 | |||||
| 12333345678910111213*14*15*16*17*18*19*20*21* | 0.76，0.780.42，0.480.38，0.350.42，0.440.42，0.420.46，0.430.49，0.480.45，0.460.43，0.410.49，0.470.44，0.430.66，0.690.84，0.830.72，0.680.48，0.510.52，0.480.89，0.890.92，0.960.43，0.460.44，0.420.43，0.420.87，0.840.83，0.870.43.0.41 | 0.6-0.80.6-0.80.6-0.8＞0.9＞0.8＞0.80.6-0.80.6-0.80.6-0.80.6-0.8＞0.90.6-0.8＞0.8＞0.9＞0.9＜0.3＜0.30.6-0.8＞0.8＞0.8＞0.8＞0.8＞0.8＞0.8 | 42*75*83*76*68*63*81*80*78*69*58*43*82*84*83*0*0*76*81*30*79*81*82*82 | 贯通裂纹””””””””””””””发生裂纹无裂纹”””发生裂纹分断裂纹发生裂纹” | AAABBAAABBBBAAAAAAAAAAAA | 960960860860800800960960980980980980980980380920830830830830830830830830 | 2小时””1小时”20分钟6小时””3分钟””24小时””1分钟24小时”””””” | 空气冷却”””””””””””””””””””””””” | 比较例 |
Claims (15)
1.一种接触电阻低的不锈钢材，是在从钝化被膜下的不锈钢内突出到钝化被膜外面的状态下，具有导电性的碳化物系金属夹杂物以及硼化物系金属夹杂物中一种以上存在，所述碳化物系金属夹杂物为M23C6型、M4C型、M2C型、MC型，而硼化物系金属夹杂物为M2B型；并且不锈钢材的表面光洁度为中心线平均光洁度Ra0.06-5μm。
2.根据权利要求1所述的不锈钢材，M23C6型、M2C型、MC型碳化物系金属夹杂物及M2B型硼化物系金属夹杂物中的金属元素(M)含有Cr、Mo、W中一种以上。
3.根据权利要求1或2所述的不锈钢材，是不锈钢材按质量％含有，
C：0.15％以下、
Si：0.01-1.5％、
Mn：0.01-1.5％、
P：0.04％以下、
S：0.01％以下、
N：0.05以下、
Cr：10-36％、
Al：0.001-6％、
B：0-3.5％、
Ni：0-5％、
Mo：0-7％、
Cu：0-1％、
V：0-0.3％、
Ti：0-25×(C％+N％)、
Nb：0-25×(C％+N％)、
稀土元素：0-0.1％
W：0-4，其余由Fe及杂质构成的铁素体系不锈钢。
4.根据权利要求1或2所述的不锈钢材，是不锈钢材按质量％含有，
C：0.15％以下、
Si：0.01-1.5％、
Mn：0.01-1.5％、
P：0.04％以下、
S：0.01％以下、
N：0.05以下、
Cr：15-36％、
Al：0.001-6％、
B：0-3.5％、
Ni：0-5％、
Mo：0-7％、
Cu：0-1％、
Ti：0-25×(C％+N％)、
Nb：0-25×(C％+N％)，并且Cr、Mo及B含量满足下述式，其余由Fe及杂质构成的铁素体系不锈钢，
13≤Cr+3×Mo-2.5×B≤50式中的元素符号表示各元素的含量(质量％)。
5.根据权利要求1或2所述的不锈钢材，是不锈钢材按质量％含有，
C：0.01-0.15％、
Si：0.01-1.5％、
Mn：0.01-1％、
P：0.035％以下、
S：0.01％以下、
Cr：10-35％、
Ni：0.01-1％、
Cu：0.01-1％、
N：0.05％以下、
V：0.3％以下、
Al：0.001-0.2％、
Mo：0-6％、
W：0-4％、
稀土元素：0-0.1％，并且Cr+3Mo为13-50％，其余由Fe及杂质构成，作为Cr系碳化物所析出的C量以及钢中的全C量满足下述式的铁氧系不锈钢，
(作为含Cr碳化物所析出的C质量％)×100/(钢中全C质量％-0.0015％)≥80。
6.根据权利要求1或2所述的不锈钢材，是不锈钢材按质量％含有，
C：0.08％以下、
Si：0.01-1.5％、
Mn：0.01-1.5％、
P：0.035％以下、
S：0.01％以下、
Cr：17-36％、
Al：0.001-0.2％、
B：0.0005-3.5％、
N：0.035％以下、
Ni：0-5％、
Mo：0-7％、
Cu：0-1％，并且Cr、Mo及B含量满足下述式，其余由Fe及杂质构成，钢中的B作为M2B型硼化物所析出的铁素体系不锈钢，
13≤Cr+3×Mo-2.5×B≤50式中的元素符号表示各元素的含量(质量％)。
7.根据权利要求1或2所述的不锈钢材，是不锈钢材按质量％含有，
C：0.005-0.2％、
Si：0.01-1.5％、
Mn：0.01-2.5％、
P：0.04％以下、
S：0.01％以下、
Cr：17-30％、
Ni：7-50％、
B：0-3.5％、
N：0-0.4％、
Cu：0-3％、
Al：0-6％、
Mo：0-7％，其余由Fe及杂质构成的奥氏体系不锈钢。
8.根据权利要求1或2所述的不锈钢材，是不锈钢材按质量％含有，
C：0.005-0.2％、
Si：0.01-1.5％、
Mn：0.01-2.5％、
P：0.04％以下、
S：0.01％以下、
Cr：17-30％、
Ni：7-50％、
B：0-3.5％、
N：0-0.4％、
Cu：0-2％、
Al：0-6％、
Mo：0-7％，并且Cr、Mo及B含量满足下述式，其余由铁及杂质构成的奥氏体系不锈钢，
13≤Cr+3×Mo-2.5×B≤50式中的元素符号表示各元素的含量(质量％)。
9.根据权利要求1或2所述的不锈钢材，是不锈钢材按质量％含有，
C：0.03以下、
Si：0.01-1.5％、
Mn：0.01-2.5％、
P：0.035％以下、
S：0.01％以下、
Cr：17-30％、
Ni：7-50％、
B：0.0005-3.5％、
Al：0.001-0.2％、
N：0.3％以下、
Mo：0-7％、
Cu：0-3％，并且Cr、Mo及B含量满足下述式，其余由Fe及杂质构成，钢中的B作为M2B型硼化物所析出的奥氏体系不锈钢，
13≤Cr+3Mo-2.5B≤50式中的元素符号表示各元素的含量(质量％)。
10.根据权利要求1或2所述的不锈钢材，是不锈钢材按质量％含有，
C：0.015-0.2％、
Si：0.01-2.5％、
Mn：0.01-2.5％、
P：0.035％以下、
S：0.01％以下、
Cr：17-30％、
Ni：7-50％、
Cu：0-3％、
N：0.3％以下、
Mo：0-7％、
Al：0-0.2％，并且Cr+3Mo为13-50％，其余由Fe及杂质构成，作为Cr系碳化物所析出的C量以及钢中的全C量满足下述式的奥氏体系不锈钢，
(作为含Cr碳化物所析出的C质量％)×100/(钢中全C质量％-0.012％)≥85。
11.一种权利要求1所述的接触电阻小的不锈钢材的制造方法，是通过酸性水溶液使不锈钢材的表面腐蚀，在其表面使具有导电性的碳化物系金属夹杂物及硼化物系金属夹杂物中的1种以下露出，然后由pH为7以上的碱性水溶液中和，之后再进行水洗、干燥。
12.根据权利要求11所述的不锈钢材的制造方法，酸性水溶液至少含有2-20质量％的氢氟酸和5-20质量％的硝酸。
13.根据权利要求11或12所述的不锈钢材的制造方法，由酸性水溶液的平均腐蚀减量为5-60g/m2。
14.一种固体高分子型燃料电池双极板，是由权利要求1-10中任意一项所述的不锈钢材构成的。
15.一种固体高分子型燃料电池，是在将固体高分子电解质膜位于中央使燃料电极膜和氧化剂电极膜重合的单位电池多个，在单位电池之间介入双极板进行层叠的叠层体，供给燃料气体和氧化剂气体并产生直流电的固体高分子型燃料电池中，设有权利要求14所述的双极板。
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