7] [碳层覆盖率测定]
[0218] 对形成有碳层的试验体的表面，使用扫描型电子显微镜，W200倍的观察倍率观察 550X400WI1的范围，对其反射电子图像进行拍摄。将该反射电子图像通过图像处理分成碳 层覆盖的部分和碳层未覆盖而露出基材的部分，进行二值化，计算碳层所占的面积率，求得 覆盖率。对每1个试验体W3个视野进行观察，计算3个视野的平均值。
[0219][导电性树脂层的厚度现憶]
[0220] 使用测微计对在形成有碳层的试验体上形成导电性树脂层前后的材料厚度进行 测定，由前后的厚度之差计算导电性树脂层的厚度。对每1个试验体W3个部位进行厚度的 测定，计算3个部位的平均值。
[0221] [接触电阻测定]
[0222] 对所得的各试验体，使用图8所示的接触电阻测定装置，测定接触电阻。详细而言， 将试验体的两面用2张复写纸夹持，再将其外侧用接触面积4cm 2的2片铜电极夹持，在载荷 40k奸下进行加压，使用直流电流电源，通入7.4mA的电流，利用电压计测定施加于复写纸之 间的电压，求出接触面积在平板时为2/5的接触电阻(初始接触电阻）。
[0223] 将初始接触电阻为12mQ ? Cm2W下的情况设为导电性良好，将初始接触电阻超过 12mQ - cm2的情况设为导电性不良。
[0224] [耐久性评价]
[0225] 另外，在初始接触电阻判定合格的试验体中进行耐久性评价(耐久试验）。即，将试 验体在比液量为IOmVcm2的80°C的硫酸水溶液(pH2)中进行500小时的浸溃处理后，将试验 体从硫酸水溶液中取出，进行清洗、干燥，利用与上述同样的方法测定接触电阻。
[0226] 将耐久试验后的接触电阻为15mQ ? Cm2W下的情况设为耐久性合格，将超过15m Q ? cm2的情况设为耐久性不合格。
[0227] [耐摩耗性的评价]
[0228] 挪用在接触电阻的测定中所使用的接触电阻测定装置(参照图8)对碳系导电层的 耐摩耗性进行了评价。将制作出的试验体从两面用2片碳纤维布夹持，再将其外侧用接触面 积为4cm 2的铜电极在接触载荷40kgf下进行加压，在保持从两面进行加压的状态下，将试验 体沿着与沟槽的朝向平行的方向拉拔（引拔试验）。拉拔试验后，用光学显微镜观察在试验 体表面的滑动区域，按照碳系导电层的残留状态、即基材的露出的程度进行评价。
[0229] 关于耐摩耗性的判断基准，将在试验体沟凸区域的表面(气体流路外面的平面部 4)完全未出现基材的露出且在R部也未出现基材的露出的情况设为◎、将试验体沟凸区域 的表面完全未出现基材的露出但在R部出现若干的基材的露出的情况设为0、将在试验体 沟凸区域的表面基材的露出的面积的比例不足50%的情况设为A、将基材的露出的面积的 比例为50% W上的情况设为X，将OW上设为合格。
[0230] 将导电性树脂层的树脂的种类及厚度、导电性树脂层形成后的热处理条件、初始 及耐久试验后的接触电阻及耐摩耗性评价结果示于表3中。
[023。[表引
[0233] 试验体No.2-1为仅有碳层的情况，结果为:初始的导电性优异，耐久性处于合格范 围内，但是接触电阻值的上升显著，且耐摩耗性不充分。
[0234] 另一方面，试验体No.2-2~2-9为通过本发明中规定的方法制造的材料，在冲压成 形后导电性、耐久性、耐摩耗性也均处于合格范围。尤其形成导电性树脂层后进行热处理的 试验体No.2-3、2-4、2-7、2-9中可知:接触电阻处于低值，耐久性也良好，故优选。
[0235] 实施例4
[0236] 《试验体的制作》
[0237] 通过与实施例3同样的方法及材料，在纯铁基材上形成覆盖率约60%的碳层，实施 热处理，对该材料进行冲压成形后，利用W下的方法在两面形成导电性树脂层。
[0238] [导电性树脂层]
[0239] 导电性树脂涂料使用酪醒树脂(荒川化学工业公司制、Tamanol 2800)、丙締酸类 树脂(Toray Fine Chemicals公司制、COATAX LH681)、环氧树脂(CEMEDI肥公司制、EP106)、 聚醋树脂(荒川化学工业公司制、7005N)、娃酬树脂(信越有机娃公司制、KR251)的涂料，使 碳粉末分散到各个涂料中进行制作。作为碳粉末，使用炭黑粉末（CABOT公司制、WLCAN XC72、平均粒径40加1、纯度99.2%)、石墨粉末(伊藤石墨公司制、2-5。、平均粒径4邮、纯度 98.9%)。
[0240] 对各种树脂系的涂料，使用与各自相适合的有机溶剂，W涂料中的固体成分(树脂 成分+碳粉末）的浓度（ = ((树脂成分质量+碳粉末质量）X 100)/涂料质量）为大致18质 量％、固体成分中的碳粉末的质量浓度（=(碳粉末质量X 100)/(树脂成分质量+碳粉末质 量））为大致40质量％、炭黑粉末与石墨粉末的比率为4:1的方式，调整浓度，将该涂料喷涂 于冲压成形后的材料上，使其干燥。运样在冲压成形后的材料的两面形成导电层，制作各种 试验体。
[0241] [导电性树脂层形成后的热处理]
[0242] 将在冲压成形后形成导电性树脂层而得的试验体中的几个试验体供于热处理。使 用大气热处理，在400°C的条件适当调整处理时间来实施。
[0243] 《试验体的评价》
[0244] 利用与实施例3同样的方法实施了初始接触电阻、耐久性、耐摩耗性的评价。
[0245] 予W说明，关于喷涂导电性树脂涂料后的导电性树脂层的厚度，将材料的一部分 埋入树脂埋后进行剖面加工，进行从剖面的SEM观察，测量在视野中被认为是平均值的部位 的树脂层厚度。对每1个试验体W3个视野进行剖面观察，计算3个视野的平均值。
[0246] 将导电性树脂层的树脂的种类及厚度、导电性树脂层形成后的热处理条件、初始 及耐久试验后的接触电阻及耐摩耗性评价结果示于表4中。
[0247][表 4]
[0249] 试验体No.2-10~2-16为通过本发明中规定的方法制作的材料，在、冲压成形后导 电性、耐久性、耐摩耗性也均处于合格范围。予W说明，在冲压成形后形成导电性树脂层的 试验体中得到耐摩耗性非常良好的结果。
[0250] 符号说明
[0巧1 ] 1 基材
[0巧^ 2 碳系导电层
[0巧3] 3 中间层
[0254] l〇、l〇a、10b 铁制燃料电池隔板材(隔板材）
[0255] 21 碳层
[0巧6] 22 导电性树脂层
[0257] Sl 碳层形成工序
[0258] S2 热处理工序
[0259] S3 导电性树脂层形成工序
[0260] S4 热处理工序
[0%1 ] S5 冲压成形工序
【主权项】
1. 一种钛制燃料电池隔板材，其特征在于，是在由纯钛或钛合金构成的基材表面上形 成有碳系导电层的钛制燃料电池隔板材， 所述碳系导电层呈2层结构，所述碳系导电层中靠近所述基材侧的层为碳层，远离所述 基材侧的层为导电性树脂层， 所述碳层包含石墨，并且所述碳层的覆盖率为40 %以上， 所述导电性树脂层包含碳粉和树脂，并且所述树脂为选自丙烯酸类树脂、聚酯树脂、醇 酸树脂、聚氨酯树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、环氧树脂、氟树脂中的1种以上的树脂。2. 根据权利要求1所述的钛制燃料电池隔板材，其特征在于，所述碳层的覆盖率为40% 以上且80%以下。3. 根据权利要求1或2所述的钛制燃料电池隔板材，其特征在于，在所述基材与所述碳 层之间形成有包含碳化钛的中间层。4. 根据权利要求3所述的钛制燃料电池隔板材，其特征在于，所述导电性树脂层的厚度 为0· 1 ~20μηι。5. -种钛制燃料电池隔板材的制造方法，其特征在于，其包括： 碳层形成工序，在由纯钛或钛合金构成的基材表面上形成包含石墨的碳层;和 导电性树脂层形成工序，在所述碳层形成工序之后，在形成有所述碳层的所述基材上 形成包含碳粉和树脂的导电性树脂层， 其中，所述碳层的覆盖率为40 %以上， 所述导电性树脂层的所述树脂为选自丙烯酸类树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、聚氨酯树 月旨、硅酮树脂、酚醛树脂、环氧树脂、氟树脂中的1种以上的树脂。6. 根据权利要求5所述的钛制燃料电池隔板材的制造方法，其特征在于，所述碳层的覆 盖率为40%以上且80%以下。7. 根据权利要求5或6所述的钛制燃料电池隔板材的制造方法，其特征在于，包括在所 述导电性树脂层形成工序之后将所述基材以200~550Γ进行热处理的热处理工序。8. 根据权利要求7所述的钛制燃料电池隔板材的制造方法，其特征在于，包括在所述碳 层形成工序与所述导电性树脂层形成工序之间将所述基材在非氧化气氛下以300~850°C 进行热处理的热处理工序。9. 一种钛制燃料电池隔板材的制造方法，其特征在于，其包括： 碳层形成工序，在由纯钛或钛合金构成的基材表面上形成包含石墨的碳层； 导电性树脂层形成工序，在所述碳层形成工序之后，在形成有所述碳层的所述基材上 形成包含碳粉和树脂的导电性树脂层;和 冲压成形工序，在所述导电性树脂层形成工序之后，将形成有所述碳层及所述导电性 树脂层的所述基材进行冲压成形形成气体流路， 其中，所述碳层的覆盖率为40 %以上， 所述导电性树脂层的所述树脂为选自丙烯酸类树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、聚氨酯树 月旨、硅酮树脂、酚醛树脂、环氧树脂、氟树脂中的1种以上的树脂。10. 根据权利要求9所述的钛制燃料电池隔板材的制造方法，其特征在于，所述碳层的 覆盖率为40 %以上且80 %以下。11. 根据权利要求9或10所述的钛制燃料电池隔板材的制造方法，其特征在于，包含在 所述冲压成形工序之后将所述基材以200~550°C进行热处理的热处理工序。12. 根据权利要求11所述的钛制燃料电池隔板材的制造方法，其特征在于，包括在所述 碳层形成工序与所述导电性树脂层形成工序之间将所述基材在非氧化气氛下以300~850 °C进行热处理的热处理工序。13. -种钛制燃料电池隔板材的制造方法，其特征在于，其包括： 碳层形成工序，在由纯钛或钛合金构成的基材表面上形成包含石墨的碳层； 冲压成形工序，所述碳层形成工序之后，将形成有所述碳层的所述基材进行冲压成形 形成气体流路;和 导电性树脂层形成工序，在所述冲压成形工序之后，在形成有所述碳层且被所述冲压 成形的所述基材上形成包含碳粉和树脂的导电性树脂层， 其中，所述碳层的覆盖率为40 %以上， 所述导电性树脂层的所述树脂为选自丙烯酸类树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、聚氨酯树 月旨、硅酮树脂、酚醛树脂、环氧树脂、氟树脂中的1种以上的树脂。14. 根据权利要求13所述的钛制燃料电池隔板材的制造方法，其特征在于，所述碳层的 覆盖率为40 %以上且80 %以下。15. 根据权利要求13或14所述的钛制燃料电池隔板材的制造方法，其特征在于，包括在 所述导电性树脂层形成工序之后将所述基材以200~550°C进行热处理的热处理工序。16. 根据权利要求15所述的钛制燃料电池隔板材的制造方法，其特征在于，包括在所述 碳层形成工序与所述冲压成形工序之间将所述基材在非氧化气氛下以300~850°C进行热 处理的热处理工序。
【专利摘要】本发明提供导电性及耐久性优异、并且耐摩耗性也优异的钛制燃料电池隔板材及钛制燃料电池隔板材的制造方法。本发明的钛制燃料电池隔板材为在由纯钛或钛合金构成的基材(1)表面形成有碳系导电层(2)的钛制燃料电池隔板材(10)，所述碳系导电层(2)呈2层结构，所述碳系导电层(2)中靠近所述基材(1)一侧的层为碳层(21)，远离所述基材(1)一侧的层为导电性树脂层(22)，所述碳层(21)包含石墨，并且所述碳层(21)的覆盖率为40％以上，所述导电性树脂层(22)包含碳粉和树脂，所述树脂为规定的树脂，通过该钛制燃料电池隔板材(10)，从而解决上述技术问题。
【IPC分类】H01M8/0228, H01M8/0206
【公开号】CN105706280
【申请号】CN201480061025
【发明人】铃木顺, 佐藤俊树
【申请人】株式会社神户制钢所
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2014年10月20日
【公告号】WO2015068559A1