JP2003193206A - Stainless steel for separator of polymer electrolyte fuel cell and polymer electrolyte fuel cell - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide stainless steel for a separator of a polymer electrolyte fuel cell having low contact electrical resistance and the polymer electrolyte fuel cell provided with a separator composed of the stainless steel. <P>SOLUTION: In the stainless steel 10 for the separator of the polymer electrolyte fuel cell, one or more kinds of conductive M<SB>23</SB>C<SB>6</SB>type, M<SB>4</SB>C type, M<SB>2</SB>C type and MC type carbide based metallic inclusions 15 and a M<SB>2</SB>B type boride based metallic inclusion 13 are dispersed and exposed on the surface and the surface roughness expressed by center line average surface toughness Ra is 0.06 μm to 5 μm. The polymer electrolyte fuel cell is provided with the separator. The metal elements (M) in the M<SB>23</SB>C<SB>6</SB>type, M<SB>4</SB>C type, M<SB>2</SB>C type and MC type carbide based metallic inclusions and the M<SB>2</SB>B type boride based metallic inclusion preferably contain one or more kinds of chromium, molybdenum and tungsten. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、接触電気抵抗が
低い固体高分子型燃料電池のセパレータ用ステンレス
鋼、およびそのステンレス鋼からなるセパレータを備え
た固体高分子型燃料電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stainless steel for a polymer electrolyte fuel cell separator having a low contact electric resistance, and a polymer electrolyte fuel cell having a separator made of the stainless steel.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ステンレス鋼は、その表面に不働態皮膜
が形成されているため耐食性に優れている。しかし、表
面の不働態皮膜は電気抵抗が大きいため、小さい接触電
気抵抗が要求される通電用として使用される電気部品に
は適していない。不働態皮膜の厚さが厚くなれば耐食性
はより優れたものとなるが、電気抵抗はより大きくなる
傾向にある。2. Description of the Related Art Stainless steel has excellent corrosion resistance because a passive film is formed on its surface. However, since the passive film on the surface has a large electric resistance, it is not suitable for an electric component used for energization that requires a small contact electric resistance. The thicker the passivation film, the better the corrosion resistance, but the larger the electric resistance.

【０００３】ステンレス鋼の接触電気抵抗を小さくする
ことができれば、ステンレス鋼を耐食性が要求される通
電電気部品として使用することが可能となる。優れた耐
食性と小さい接触電気抵抗が要求される通電電気部品の
一つに固体高分子型燃料電池のセパレータ（バイポーラ
プレートと呼ぶこともある）がある。If the contact electric resistance of stainless steel can be reduced, it becomes possible to use stainless steel as a current-carrying electrical component which is required to have corrosion resistance. BACKGROUND ART A separator (sometimes called a bipolar plate) of a polymer electrolyte fuel cell is one of the energizing electric parts that are required to have excellent corrosion resistance and small contact electric resistance.

【０００４】燃料電池は、水素および酸素を利用して直
流電力を発電する電池であり、固体電解質型燃料電池、
溶融炭酸塩型燃料電池、リン酸型燃料電池および固体高
分子型燃料電池などがある。燃料電池の名称は、電池の
根幹をなす『電解質』部分の構成材料に由来している。A fuel cell is a cell that generates direct current power using hydrogen and oxygen, and is a solid oxide fuel cell,
Examples include molten carbonate fuel cells, phosphoric acid fuel cells, and polymer electrolyte fuel cells. The name of the fuel cell is derived from the constituent material of the "electrolyte" portion that forms the basis of the cell.

【０００５】現在、商用段階に達している燃料電池に
は、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池がある。
燃料電池のおおよその運転温度は、固体電解質型燃料電
池で１０００℃、溶融炭酸塩型燃料電池で６５０℃、リ
ン酸型燃料電池で２００℃および固体高分子型燃料電池
で８０℃である。Currently, the fuel cells which have reached the commercial stage include phosphoric acid type fuel cells and molten carbonate type fuel cells.
The approximate operating temperature of the fuel cell is 1000 ° C. for the solid oxide fuel cell, 650 ° C. for the molten carbonate fuel cell, 200 ° C. for the phosphoric acid fuel cell, and 80 ° C. for the polymer electrolyte fuel cell.

【０００６】固体高分子型燃料電池は、運転温度が８０
℃前後と低く起動−停止が容易であり、エネルギー効率
も４０％程度が期待できることから、小規模事業所、電
話局などの非常用分散電源、都市ガスを燃料とする家庭
用小型分散電源、水素ガス、メタノールあるいはガソリ
ンを燃料とする低公害電気自動車搭載用電源として、世
界的に実用化が期待されている。The polymer electrolyte fuel cell has an operating temperature of 80.
Since it is low at around ℃, easy to start and stop, and energy efficiency can be expected to be about 40%, emergency distributed power sources such as small business offices and telephone offices, small distributed power sources for households using city gas as fuel, hydrogen It is expected to be put into practical use worldwide as a power source for a low-pollution electric vehicle that uses gas, methanol, or gasoline as a fuel.

【０００７】上記の各種の燃料電池は、『燃料電池』と
言う共通の呼称で呼ばれているものの、それぞれの電池
構成材料を考える場合には、全く別物として捉えること
が必要である。使用される電解質による構成材料の腐食
の有無、３８０℃付近から顕在化し始める高温酸化の有
無、電解質の昇華と再析出、凝結の有無等により求めら
れる性能、特に耐食性能が、それぞれの燃料電池で全く
異なるためである。実際、使用されている材料も様々で
あり、黒鉛系素材から、Ｎｉクラッド材、高合金、ステ
ンレス鋼と多様である。Although the above-mentioned various fuel cells are called by the common name of "fuel cell", it is necessary to consider them as completely different materials when considering the respective constituent materials of the cells. The presence or absence of corrosion of the constituent materials due to the electrolyte used, the presence or absence of high-temperature oxidation that begins to manifest at around 380 ° C, the sublimation and reprecipitation of the electrolyte, the presence or absence of condensation, etc. This is because it is completely different. In fact, various materials are used, including graphite-based materials, Ni clad materials, high alloys, and stainless steel.

【０００８】商用化されているリン酸型燃料電池、溶融
炭酸塩型燃料電池に使用されている材料を、固体高分子
質型燃料電池の構成材料にそのまま適用することは全く
考えることができない。It is completely unthinkable to directly apply the materials used in the commercially available phosphoric acid fuel cells and molten carbonate fuel cells to the constituent materials of the polymer electrolyte fuel cells.

【０００９】図１は、固体高分子型燃料電池の構造を示
す図で、図１（ａ）は、燃料電池セル（単セル）の分解
図、図１（ｂ）は燃料電池全体の斜視図である。同図に
示すように、燃料電池１は単セルの集合体である。単セ
ルは、図１（ａ）に示すように固体高分子電解質膜２の
１面に燃料電極膜（アノード）３を、他面には酸化剤電
極膜（カソード）４が積層されており、その両面にセパ
レータ５ａ、５ｂが重ねられた構造になっている。FIG. 1 is a view showing the structure of a polymer electrolyte fuel cell, FIG. 1 (a) is an exploded view of a fuel cell (single cell), and FIG. 1 (b) is a perspective view of the entire fuel cell. Is. As shown in the figure, the fuel cell 1 is an assembly of single cells. As shown in FIG. 1A, the unit cell has a fuel electrode film (anode) 3 laminated on one surface of a solid polymer electrolyte membrane 2 and an oxidant electrode film (cathode) 4 laminated on the other surface thereof. It has a structure in which separators 5a and 5b are stacked on both sides thereof.

【００１０】代表的な固体高分子電解質膜２としては、
水素イオン（プロトン）交換基を有するフッ素系プロト
ン伝導膜がある。As a typical solid polymer electrolyte membrane 2,
There is a fluorine-based proton conductive membrane having a hydrogen ion (proton) exchange group.

【００１１】燃料電極膜３および酸化剤電極膜４には、
粒子状の白金触媒と黒鉛粉、必要に応じて水素イオン
（プロトン）交換基を有するフッ素樹脂からなる触媒層
が設けられており、燃料ガスまたは酸化性ガスと接触す
るようになっている。The fuel electrode film 3 and the oxidant electrode film 4 are
A catalyst layer made of a particulate platinum catalyst, graphite powder and, if necessary, a fluororesin having a hydrogen ion (proton) exchange group is provided so as to come into contact with a fuel gas or an oxidizing gas.

【００１２】セパレータ５ａに設けられている流路６ａ
から燃料ガス（水素または水素含有ガス）Ａが流されて
燃料電極膜３に水素が供給される。また、セパレータ５
ｂに設けられている流路６ｂからは空気のような酸化性
ガスＢが流され、酸素が供給される。これらガスの供給
により電気化学反応が生じて直流電力が発生する。Flow path 6a provided in separator 5a
A fuel gas (hydrogen or hydrogen-containing gas) A is caused to flow from and the hydrogen is supplied to the fuel electrode film 3. In addition, the separator 5
Oxidizing gas B such as air is made to flow from the flow path 6b provided in b to supply oxygen. The supply of these gases causes an electrochemical reaction to generate DC power.

【００１３】固体高分子型燃料電池セパレータに求めら
れる機能は、（１）燃料極側で、燃料ガスを面内均一に
供給する“流路”としての機能、（２）カソード側で生
成した水を、燃料電池より反応後の空気、酸素といった
キャリアガスとともに効率的に系外に排出させる“流
路”としての機能、（３）長時間にわたって電極として
低電気抵抗、良伝導性を維持する単セル間の電気的“コ
ネクタ”としての機能、および（４）隣り合うセルで一
方のセルのアノード室と隣接するセルのカソード室との
“隔壁”としての機能などである。The functions required of the polymer electrolyte fuel cell separator are (1) a function as a "flow path" for uniformly supplying the fuel gas in the plane on the fuel electrode side, and (2) water generated on the cathode side. Function as a "flow path" that efficiently discharges from the fuel cell with carrier gas such as air and oxygen after reaction to the outside of the system, and (3) keeps low electrical resistance and good conductivity as an electrode for a long time. It functions as an electrical "connector" between cells, and (4) functions as a "partition wall" between the anode chamber of one cell and the cathode chamber of the adjacent cell in adjacent cells.

【００１４】これまで、固体高分子型燃料電池のセパレ
ータ材料としてカーボン板材の適用が鋭意検討されてき
ているが、カーボン板材には“割れやすい”という問題
があり、さらに表面を平坦にするための機械加工コスト
およびガス流路形成のための機械加工コストが非常に高
くなる問題がある。それぞれが宿命的な問題であり、燃
料電池の商用化そのものを難しくさせかねない状況があ
る。Up to now, the application of a carbon plate material as a separator material for a polymer electrolyte fuel cell has been earnestly studied, but the carbon plate material has a problem that it is “easily cracked”, and for further flattening the surface. There is a problem that the machining cost and the machining cost for forming the gas flow path become very high. Each of them is a fatal problem, and there are situations that could make the commercialization of fuel cells themselves difficult.

【００１５】カーボンの中でも、熱膨張性黒鉛加工品は
格段に安価であることから、固体高分子型燃料電池セパ
レータ用素材として最も注目されている。しかしなが
ら、ガス透過性を低減して前記隔壁としての機能を付与
するためには、“複数回”に及ぶ樹脂含浸と焼成を実施
しなければならない。また、平坦度確保および溝形成の
ための機械加工コスト等今後も解決すべき課題が多く、
実用化に至っていない。Among the carbons, the processed products of heat-expandable graphite are remarkably inexpensive, and therefore, they are attracting the most attention as raw materials for polymer electrolyte fuel cell separators. However, in order to reduce the gas permeability and impart the function as the partition wall, it is necessary to carry out the resin impregnation and firing "plural times". In addition, there are many issues to be solved in the future such as machining cost for securing flatness and groove formation,
It has not been put to practical use.

【００１６】こうした黒鉛系素材の適用の検討に対峙す
る動きとして、コスト削減を目的に、セパレータにステ
ンレス鋼を適用する試みが開始されている。As a movement against the study of the application of such a graphite-based material, an attempt to apply stainless steel to the separator has been started for the purpose of cost reduction.

【００１７】特許文献１（特開平１０−２２８９１４号
公報）には、金属製部材からなり、単位電池の電極との
接触面に直接金めっきを施した燃料電池用セパレータが
開示されている。金属製部材として、ステンレス鋼、ア
ルミニウムおよびＮｉ−鉄合金が挙げられており、ステ
ンレス鋼としては、ＳＵＳ３０４が用いられている。こ
の発明では、セパレータは金めっきが施されているの
で、セパレータと電極との接触抵抗が低下し、セパレー
タから電極への電子の導通が良好となるため、燃料電池
の出力電圧が大きくなるとされている。特許文献２（特
開平８−１８０８８３号公報）には、表面に形成される
不働態膜が大気により容易に生成される金属材料からな
るセパレータが用いられている固体高分子電解質型燃料
電池が開示されている。金属材料としてステンレス鋼と
チタン合金が挙げられている。この発明では、セパレー
タに用いられる金属の表面には、必ず不働態膜が存在し
ており、金属の表面が化学的に侵され難くなって燃料電
池セルで生成された水がイオン化される度合いが低減さ
れ、燃料電池セルの電気化学反応低下が抑制されるとさ
れている。また、セパレータの電極膜等に接触する部分
の不働体膜を除去し、貴金属層を形成することにより、
電気接触抵抗値が小さくなるとされている。Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-228914) discloses a fuel cell separator which is made of a metal member and whose surface contacting the electrodes of a unit cell is directly plated with gold. Stainless steel, aluminum, and a Ni-iron alloy are mentioned as a metal member, and SUS304 is used as stainless steel. In this invention, since the separator is gold-plated, the contact resistance between the separator and the electrode is lowered, and the conduction of electrons from the separator to the electrode is improved, and therefore the output voltage of the fuel cell is said to be increased. There is. Patent Document 2 (JP-A-8-180883) discloses a solid polymer electrolyte fuel cell in which a separator made of a metal material whose passivation film formed on the surface is easily generated by the atmosphere is used. Has been done. As a metal material, stainless steel and titanium alloy are mentioned. According to the present invention, the surface of the metal used for the separator always has a passive film, and the surface of the metal is less likely to be chemically attacked, and the degree of ionization of water generated in the fuel cell is It is said that the reduction is suppressed and the decrease in the electrochemical reaction of the fuel cell is suppressed. In addition, by removing the passivation film of the portion of the separator that contacts the electrode film, etc., and forming a noble metal layer,
It is said that the electrical contact resistance value becomes smaller.

【００１８】しかしながら、上記の特許文献に開示され
ている表面に不働態膜を備えたステンレス鋼のような金
属材料をそのままセパレータに用いても、耐食性が十分
でなく金属の溶出が起こり、溶出金属イオンにより担持
触媒性能が劣化（以下、担持触媒の被毒と記す）する。
また、溶出後に生成するCr-OH、Fe-OHのような腐食生成
物により、セパレータの接触抵抗が増加するという問題
があるので、金属材料からなるセパレータには、コスト
を度外視した金めっき等の貴金属めっきが施されている
のが現状である。However, even if a metal material such as stainless steel having a passivation film on the surface disclosed in the above-mentioned patent documents is used as it is for a separator, corrosion resistance is not sufficient and metal elution occurs, resulting in dissolution of metal. Ions deteriorate the performance of the supported catalyst (hereinafter referred to as poisoning of the supported catalyst).
In addition, since there is a problem that the contact resistance of the separator increases due to corrosion products such as Cr-OH and Fe-OH that are generated after elution, the separator made of a metal material has a problem such as gold plating, which does not consider the cost. The present situation is that precious metal plating is applied.

【００１９】[0019]

【特許文献１】特開平１０−２２８９１４号公報[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 10-228914

【特許文献２】特開平８−１８０８８３号公報[Patent Document 2] JP-A-8-180883

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、接触
電気抵抗が低い固体高分子型燃料電池のセパレータ用ス
テンレス鋼、およびそのステンレス鋼からなるセパレー
タを備えた固体高分子型燃料電池を提供することにあ
る。An object of the present invention is to provide a stainless steel for a polymer electrolyte fuel cell separator having a low contact electric resistance, and a polymer electrolyte fuel cell provided with the separator made of the stainless steel. To do.

【００２０】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、以下の
通りである。The gist of the present invention is as follows.

【００２１】（１）ステンレス鋼表面に、導電性を有す
るＭ₂₃Ｃ₆型、Ｍ₄Ｃ型、Ｍ₂Ｃ型、ＭＣ型炭化物系金属
介在物およびＭ₂Ｂ型硼化物系金属介在物のうちの１種
以上が分散、露出しており、ステンレス鋼表面粗さが中
心線平均粗さＲａで０．０６〜５μmである固体高分子
型燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼。(1) Conductive M ₂₃ C ₆ type, M ₄ C type, M ₂ C type, MC type carbide type metal inclusions and M ₂ B type boride type metal inclusions on the surface of stainless steel. Stainless steel for separators of polymer electrolyte fuel cells, in which at least one of them is dispersed and exposed, and the stainless steel surface roughness is 0.06 to 5 μm in centerline average roughness Ra.

【００２２】（２）ステンレス鋼表面に分散、露出して
いるＭ₂₃Ｃ₆型、Ｍ₂Ｃ型、ＭＣ型炭化物系金属介在物お
よびＭ₂Ｂ型硼化物系金属介在物中の金属元素（Ｍ）
が、クロム、モリブデン、タングステンの１種以上を含
んでいる上記（１）の固体高分子型燃料電池のセパレー
タ用ステンレス鋼。(2) Metal elements in M ₂₃ C ₆ type, M ₂ C type, MC type carbide type metal inclusions and M ₂ B type boride type metal inclusions dispersed and exposed on the surface of stainless steel ( M)
Is a stainless steel for a polymer electrolyte fuel cell separator according to the above (1), which contains at least one of chromium, molybdenum and tungsten.

【００２３】（３）ステンレス鋼が、質量％で、Ｃ：
０．１５％以下、Ｓｉ：０．０１〜１．５％、Ｍｎ：
０．０１〜１．５％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０
１％以下、Ｃｒ：１５〜３６％、Ａｌ：０．００１〜６
％、Ｂ：０〜３．５％、Ｎ：０．０３５％以下、Ｎｉ：
０〜７％、Ｍｏ：０〜７％、Ｃｕ：０〜１％、Ｔｉ：０
〜２５×（Ｃ％＋Ｎ％）、Ｎｂ：０〜２５×（Ｃ％＋Ｎ
％）を含有し、かつＣｒ、ＭｏおよびＢ含有量は下記式
を満足しており、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる
フェライト系ステンレス鋼である上記（１）または
（２）の固体高分子型燃料電池のセパレータ用ステンレ
ス鋼。(3) Stainless steel in% by mass, C:
0.15% or less, Si: 0.01 to 1.5%, Mn:
0.01-1.5%, P: 0.04% or less, S: 0.0
1% or less, Cr: 15 to 36%, Al: 0.001 to 6
%, B: 0 to 3.5%, N: 0.035% or less, Ni:
0-7%, Mo: 0-7%, Cu: 0-1%, Ti: 0
~ 25 x (C% + N%), Nb: 0 to 25 x (C% + N
%), And the contents of Cr, Mo and B satisfy the following formula, and is a ferritic stainless steel consisting of the balance Fe and unavoidable impurities, which is the solid polymer fuel of (1) or (2) above. Stainless steel for battery separators.

【００２４】１７％≦Ｃｒ＋３×Ｍｏ−２．５×Ｂ ただし、式中の各元素記号は含有量（質量％）を示す。17% ≦ Cr + 3 × Mo-2.5 × B However, each element symbol in the formula indicates the content (mass%).

【００２５】（４）ステンレス鋼が、質量％で、Ｃ：
０．００５〜０．２％以下、Ｓｉ：０．０１〜１．５
％、Ｍｎ：０．０１〜２．５％、Ｐ：≦０．０４０％、
Ｓ：≦０．０１％、Ｃｒ：１７〜３０％、Ｎｉ：７〜５
０％、Ｂ：０〜３．５％、Ｎ：０〜０．４％、Ｃｕ：０
〜２％、Ａｌ：０．００１〜６％、Ｍｏ：０〜７％を含
有し、かつＣｒ、ＭｏおよびＢ含有量は下記式を満足し
ており、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなるオーステ
ナイト系ステンレス鋼である上記（１）または（２）の
固体高分子型燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼。(4) Stainless steel in mass% C:
0.005 to 0.2% or less, Si: 0.01 to 1.5
%, Mn: 0.01 to 2.5%, P: ≦ 0.040%,
S: 0.01%, Cr: 17-30%, Ni: 7-5
0%, B: 0 to 3.5%, N: 0 to 0.4%, Cu: 0
.About.2%, Al: 0.001 to 6%, Mo: 0 to 7%, the contents of Cr, Mo and B satisfy the following formula, and the balance Fe and unavoidable impurities are austenitic stainless steels. A stainless steel for a separator of the polymer electrolyte fuel cell according to the above (1) or (2), which is steel.

【００２６】１７％≦Ｃｒ＋３×Ｍｏ−２．５×Ｂ ただし、式中の各元素記号は含有量（質量％）を示す。17% ≦ Cr + 3 × Mo-2.5 × B However, each element symbol in the formula indicates the content (mass%).

【００２７】（５）固体高分子電解質膜を中央にして燃
料電極膜と酸化剤電極膜を重ねあわせた単位電池を複数
個、単位電池間にセパレータを介在させて積層した積層
体に、燃料ガスと酸化剤ガスを供給して直流電力を発生
させる固体高分子型燃料電池にであって、セパレータが
上記（１）から（４）までのいずれかのステンレス鋼か
らなる固体高分子型燃料電池。(5) A fuel gas is added to a laminated body in which a plurality of unit cells in which a fuel electrode film and an oxidizer electrode film are superposed with the solid polymer electrolyte membrane in the center are laminated with a separator interposed between the unit cells. And a oxidant gas to generate DC power, which is a polymer electrolyte fuel cell in which the separator is made of any one of the stainless steels (1) to (4).

【００２８】ここで、Ｍ₂₃Ｃ₆型、Ｍ₄Ｃ型、Ｍ₂Ｃ型、
ＭＣ型炭化物系金属介在物またはＭ₂Ｂ型硼化物系金属
介在物の“Ｍ”は金属元素を示すが、特定の金属元素で
はなく、ＣあるいはＢとの化学的親和力の強い金属元素
を示す。一般に、Ｍは鋼中共存元素との関係より、Ｃ
ｒ、Ｆｅを主体とし、Ｎｉ、Ｍｏを微量含有することが
多い。Ｍ₂₃Ｃ₆型としては、Ｃｒ₂₃Ｃ₆、（Ｃｒ、Ｆｅ）
₂₃Ｃ₆、Ｍ₂Ｃ型としてＭｏ ₂Ｃ、ＭＣ型炭化物系金属介
在物としてＷＣ、また、Ｍ₂Ｂ型硼化物系金属介在物と
しては、Ｃｒ₂Ｂ、（Ｃｒ、Ｆｅ）₂Ｂ、（Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎ
ｉ）₂Ｂ、（Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｏ）₂Ｂ、（Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｍｏ）₂Ｂ、Ｃｒ_1.2Ｆｅ_0.76Ｎｉ_0.04Ｂといったものが
ある。Ｍ₄Ｃ型には、Ｂ₄Ｃなどがある。基本的に、電気
伝導性が良好である金属系の分散物であれば類似の性能
が期待できると推察される。“Ｍ₂Ｂ”型表記の添え字
指数が“₂”であるのは、“硼化物中の金属元素である
Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｘ（ここで、ＸはＣｒ、Ｆ
ｅ、Ｍｏ、Ｎｉ以外の鋼中金属元素）とＢ量との間にお
いて、“（Ｃｒ質量％／Ｃｒ原子量＋Ｆｅ質量％/Ｆｅ
原子量＋Ｍｏ質量％/Ｍｏ原子量＋Ｎｉ質量％/Ｎｉ原子
量＋Ｘ質量％/Ｘ原子量）／（Ｂ質量％／Ｂ原子量）が
約２”となる化学量論的関係が成立しているからであ
る。これがＭ₂Ｂと表記する理由である。本表記法は、
特殊なものではなく、極めて一般的な表記法である。Where M_{twenty three}C₆Type, M_FourC type, M₂C type,
MC type carbide-based metal inclusions or M₂B-type boride metal
The “M” of the inclusion indicates a metal element, but it is a specific metal element.
Not, a metal element with a strong chemical affinity with C or B
Indicates. Generally, M is C from the relationship with coexisting elements in steel.
r, Fe as a main component, and a small amount of Ni, Mo may be contained.
Many. M_{twenty three}C₆As a mold, Cr_{twenty three}C₆, (Cr, Fe)
_{twenty three}C₆, M₂Mo as C type ₂C, MC type carbide metal intercalation
WC and M₂B-type boride-based metal inclusions
And then Cr₂B, (Cr, Fe)₂B, (Cr, Fe, N
i)₂B, (Cr, Fe, Mo)₂B, (Cr, Fe, Ni,
Mo)₂B, Cr_1.2Fe_0.76Ni_0.04Something like B
is there. M_FourC type has B_FourThere is C etc. Basically electricity
Similar performance for metal-based dispersions with good conductivity
Is expected to be expected. "M₂B ”type notation subscript
The index is “₂"Is a metal element in boride."
Cr, Fe, Mo, Ni, X (where X is Cr, F
e, metal elements other than Mo and Ni in steel) and B content
"(Cr mass% / Cr atomic weight + Fe mass% / Fe
Atomic weight + Mo mass% / Mo atomic weight + Ni mass% / Ni atom
Amount + X mass% / X atomic weight) / (B mass% / B atomic weight)
Because a stoichiometric relationship of about 2 "is established.
It This is M₂This is the reason for writing B. This notation is
Not a special one, it is a very general notation.

【００２９】また、セパレータとは一般に前述した４つ
の機能を有するものである。すなわち、 ａ）燃料極側で、燃料ガスを面内均一に供給する"流路"
としての機能、 ｂ）カソード側で生成した水を、燃料電池より反応後の
空気、酸素といったキャリアガスとともに効率的に系外
に排出させる"流路"としての機能、 ｃ）長時間にわたって電極として低電気抵抗、良電導性
を維持する単セル間の電気的"コネクタ"としての機能、
および ｄ）隣り合うセルで一方のセルのアノード室と隣接する
セルのカソード室との"隔壁"としての機能を有するもの
である。これらの機能を複数枚のプレートで機能分担さ
せる構造にする場合もある。本発明でいうセパレータと
は、少なくとも上記ｃ）の機能を有するプレートをであ
る。The separator generally has the above-mentioned four functions. That is, a) "Flow path" that uniformly supplies the fuel gas in the plane on the fuel electrode side.
B) Function as a "flow path" for efficiently discharging the water generated on the cathode side out of the system along with carrier gas such as air and oxygen after reaction from the fuel cell, c) As an electrode for a long time Functions as an electrical "connector" between single cells that maintains low electrical resistance and good electrical conductivity.
And d) the adjacent cells have a function as a "partition wall" between the anode chamber of one cell and the cathode chamber of the adjacent cell. There may be a structure in which a plurality of plates share these functions. The separator in the present invention means a plate having at least the function of c) above.

【００３０】表面粗さの定義として用いた“中心線平均
粗さＲａ”、“最大高さＲｍａｘ．”とは、ＪＩＳ Ｂ
０６０１−１９８２において定義されている二次元的
な表面粗さの程度を表す値である。"Center line average roughness Ra" and "maximum height Rmax." Used as the definitions of the surface roughness are defined in JIS B.
It is a value representing the degree of two-dimensional surface roughness defined in 0601-1982.

【００３１】本発明者らは、接触電気抵抗が低く耐食性
に優れたステンレス鋼、特に長時間にわたって固体高分
子型燃料電池のセパレータとして使用しても、電極用黒
鉛との接触電気抵抗が増加しないステンレス鋼を開発す
るため種々の試験をおこなった結果、以下の知見を得る
に至った。The inventors of the present invention did not increase the contact electric resistance with graphite for electrodes even when the stainless steel having a low contact electric resistance and excellent corrosion resistance was used, particularly as a separator of a polymer electrolyte fuel cell for a long time. As a result of various tests to develop stainless steel, the following findings have been obtained.

【００３２】ａ）ステンレス鋼表面に形成される不働態
皮膜の電気抵抗は、ステンレス鋼固有のものであり、固
体高分子型燃料電池のセパレータとして用いて電気抵抗
を電池性能を発揮するのに十分低い値に安定して維持さ
せることは容易でない。A) The electric resistance of the passivation film formed on the surface of stainless steel is unique to stainless steel, and it is sufficient to use the electric resistance as a separator of a polymer electrolyte fuel cell to exert the cell performance. Maintaining a stable low value is not easy.

【００３３】ｂ）接触電気抵抗は、単位面積当りの接触
面積に依存している。すなわち、単位面積当りの接触点
数、接触点総面積、個々の接触点の電気抵抗に依存して
いる。B) The contact electric resistance depends on the contact area per unit area. That is, it depends on the number of contact points per unit area, the total area of contact points, and the electrical resistance of each contact point.

【００３４】ｃ）そこで、ステンレス鋼表面に導電性を
有する炭化物や硼化物の金属介在物を不働態被膜を突き
破るようにして分散、露出させ、かつ表面粗度を所定の
範囲にすると接触電気抵抗を大きく下げることができ、
接触電気抵抗を継時的に低く維持することができる。こ
の炭化物や硼化物系金属介在物は、“電気の通り道”と
して機能する。C) Therefore, when the metallic inclusions of conductive carbide or boride are dispersed and exposed on the surface of the stainless steel so as to penetrate through the passive film and the surface roughness is set within a predetermined range, the contact electric resistance is set. Can be greatly lowered,
The contact resistance can be kept low over time. These carbides and boride-based metal inclusions function as "electrical paths".

【００３５】ｄ）セパレータ環境で、ステンレス鋼は比
較的良好な耐食性を発揮するが、金属溶出、腐食が起こ
り、腐食生成物（大部分は、Ｆｅを主体とする水酸化
物）が生成し、接触電気抵抗の増大をもたらし、かつ、
担持触媒性能に著しい悪影響を及ぼす。その結果、起電
力に代表される電池性能が短時間で劣化し、水素イオン
（プロトン）交換基を有するフッ素系イオン交換樹脂膜
のプロトン伝導性が劣化する。D) In a separator environment, stainless steel exhibits relatively good corrosion resistance, but metal elution and corrosion occur, and corrosion products (mostly hydroxides mainly composed of Fe) are produced, Results in increased contact electrical resistance, and
It significantly affects the performance of the supported catalyst. As a result, battery performance represented by electromotive force deteriorates in a short time, and the proton conductivity of the fluorine-based ion exchange resin membrane having a hydrogen ion (proton) exchange group deteriorates.

【００３６】ｅ）一方で、電池本体内環境におけるステ
ンレス鋼の耐食性を確保するためには、不働態皮膜は必
要不可欠であが、不働態皮膜を強固にしても、皮膜厚が
厚くなると接触電気抵抗が増大し、電池効率が著しく低
下する。そのため、ジュール熱の発生が大きくなる。E) On the other hand, the passivation film is indispensable for ensuring the corrosion resistance of stainless steel in the environment inside the battery body. The resistance increases and the battery efficiency decreases significantly. Therefore, the generation of Joule heat becomes large.

【００３７】ｆ）不働態皮膜を強固にして、セパレータ
環境で金属の溶出を抑制するためには、ＣｒとＭｏの含
有量は（Ｃｒ％＋３×Ｍｏ％）、Ｂを含有する場合には
（Ｃｒ％＋３×Ｍｏ％−２．５Ｂ％）が１７％以上にな
るようにする必要がある。F) In order to strengthen the passive film and suppress metal elution in the separator environment, the content of Cr and Mo is (Cr% + 3 × Mo%), and when B is contained ( (Cr% + 3 × Mo% −2.5B%) needs to be 17% or more.

【００３８】ｇ）積極的にＭｏを添加することで、耐食
性が確保される。Ｍｏは溶出したとしても、アノードお
よびカソード部に担持されている触媒の性能に対する影
響が比較的軽微である。このことは、溶出したＭｏが、
陰イオンであるモリブデン酸イオンとして存在するた
め、水素イオン（プロトン）交換基を有するフッ素系イ
オン交換樹脂膜のプロトン伝導性を阻害する影響が小さ
いためと考えられる。Ｗについてもタングステン酸イオ
ンとして存在し、同様の挙動が認められる。Ｖについて
も、同様の挙動が期待できる。G) By positively adding Mo, the corrosion resistance is secured. Even if Mo is eluted, the influence on the performance of the catalyst supported on the anode and the cathode is relatively small. This means that the eluted Mo is
Since it exists as molybdate ion which is an anion, it is considered that the influence of inhibiting the proton conductivity of the fluorine-based ion exchange resin membrane having a hydrogen ion (proton) exchange group is small. W also exists as a tungstate ion, and similar behavior is observed. Similar behavior can be expected for V as well.

【００３９】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳しく説明する。なお、以下に示す％表示は質量％を
示す。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below. In addition, the% display shown below shows mass%.

【００４０】金属介在物：ステンレス鋼の表面に、導電
性を有するＭ₂₃Ｃ₆型、Ｍ₄Ｃ型、Ｍ₂Ｃ型、ＭＣ型炭化
物系金属介在物およびＭ₂Ｂ型硼化物系金属介在物を１
種以上を分散、露出させる。露出とは、金属介在物がス
テンレス鋼表面に生成している不働態被膜で覆われるこ
となく外面に出ていることである。金属介在物を分散、
露出させるのは金属介在物を電気の通り道（迂回路）と
して、接触電気抵抗を下げるためである。Metal inclusions: Conductive M ₂₃ C ₆ type, M ₄ C type, M ₂ C type, MC type carbide type metal inclusions and M ₂ B type boride type metal inclusions on the surface of stainless steel. Thing 1
Disperse and expose more than one seed. The exposure means that the metal inclusions are exposed on the outer surface without being covered with the passivation film formed on the surface of the stainless steel. Disperse metal inclusions,
The purpose of exposure is to lower the contact electric resistance by using the metal inclusion as an electric path (a detour).

【００４１】一般に、ステンレス鋼におけるＭ₂₃Ｃ₆
型炭化物系金属介在物は、耐食性低下の原因であり厄介
者扱いされることが多い。本発明では、これまで厄介者
扱いされてきたＭ₂₃Ｃ₆ 型炭化物系金属介在物をも積
極的に析出させ、不働態皮膜形成により増大する接触電
気抵抗を減じさせる『電気の通り道（迂回路）』として
活用する。Generally, M ₂₃ C ₆ in stainless steel
Type carbide-based metal inclusions are the cause of reduced corrosion resistance and are often treated as awkward. In the present invention, M ₂₃ C ₆ type carbide metal inclusions, which have been treated as troublesome until now, are positively deposited to reduce the contact electric resistance which is increased by the formation of the passive film. ) ”.

【００４２】金属介在物の分散、露出させる方法には以
下のような方法がある。There are the following methods for dispersing and exposing the metal inclusions.

【００４３】（１）鋼中の炭素をクロム系炭化物などと
して析出させる （２）鋼中の硼素をクロム系硼化物として析出させる （３）Ｂ₄Ｃ、ＷＣ、Ｍｏ₂Ｃのような導電性を有する金
属微粉末の投射（以下、ショットと記す）、研磨および
研削などの機械加工時に“鋼表面にめり込ませて残留さ
せる” （４）蒸着、イオンインプランテーションなどの表面改
質と呼ばれる表面処理方法と析出処理のための熱処理を
組み合わせる このなかで、（４）は工業的な手法としては高価である
が、最表層部分を除いて、板厚方向の特性がほとんど変
化しないので有効である。(1) Precipitating carbon in steel as chromium-based carbide (2) Precipitating boron in steel as chromium-based boride (3) Conductivity such as B ₄ C, WC, Mo ₂ C During machining such as projection (hereinafter referred to as shots), polishing and grinding of fine metal powders that have a "remain by being immersed in the steel surface" (4) Vapor deposition, surface modification such as ion implantation Among these methods, which combine the surface treatment method and the heat treatment for precipitation treatment, (4) is expensive as an industrial method, but it is effective because the characteristics in the plate thickness direction hardly change except for the outermost layer. is there.

【００４４】Ｍ₂₃Ｃ₆型、Ｍ₂Ｃ型、ＭＣ型炭化物系金属
介在物およびＭ₂Ｂ型硼化物系金属介在物中の金属元素
（Ｍ）が、クロム、モリブデン、タングステンの１種以
上を含んでいる場合、これらの炭化物、硼化物がいずれ
も金属介在物として熱力学的に安定であり、導電性に優
れるとともに、母材並みに優れた耐食を有する。また、
いずれも硬度が高いので、ショット、研磨、および研削
といった機械加工を用いて鋼表面にめり込ませて残留さ
せて、その機能を発揮させようとする本発明の目的には
望ましい。さらに、これらの金属介在物が万が一溶出し
たとしても、溶出金属イオンがいずれもステンレス鋼の
不働態化を促進する耐食性改善元素であり、また、モリ
ブデン、タングステンなどは金属イオンでありながらモ
リブデン酸イオン、タングステン酸イオンといった陰イ
オンを形成し、電解質膜であるプロトン伝導性への影響
が小さいという特徴を有している。The metal element (M) in the M ₂₃ C ₆ type, M ₂ C type, MC type carbide type metal inclusions and the M ₂ B type boride type metal inclusions is at least one of chromium, molybdenum and tungsten. In the case of containing, both of these carbides and borides are thermodynamically stable as metal inclusions, have excellent conductivity, and have corrosion resistance as good as the base material. Also,
Since both of them have high hardness, they are desirable for the purpose of the present invention in which they are intended to exert their functions by being immersed and left on the steel surface by mechanical processing such as shot, polishing and grinding. Further, even if these metal inclusions were to be eluted, the eluted metal ions are all corrosion resistance improving elements that promote passivation of stainless steel, and molybdenum ions are molybdate ions even though they are metal ions. It is characterized in that it forms anions such as tungstate and has little influence on the proton conductivity of the electrolyte membrane.

【００４５】鋼中に析出した金属介在物をステンレス鋼
表面に生成した不働態被膜の外面に露出させる方法には
以下のような方法がある。There are the following methods for exposing the metal inclusions precipitated in the steel to the outer surface of the passive film formed on the surface of the stainless steel.

【００４６】１）酸洗処理する方法 ２）ロール表面をショット加工あるいはエッチング加工
した微小凹凸を有する圧延ロール（通称、“ダルロー
ル”）で圧延する方法 ３）ステンレス鋼板を直接ショット加工する方法。1) Method of pickling treatment 2) Method of rolling with a rolling roll (generally called "dull roll") having fine irregularities obtained by shot processing or etching processing of the roll surface 3) Method of directly shot processing a stainless steel plate.

【００４７】酸洗処理する方法では、地金をわずかに溶
解して、耐食的に優れる金属介在物を残留させたまま少
し突出させればよい。好ましい酸洗条件の一例として、
５−１５％硝酸に１−１０％ふっ酸を加えた混酸溶液が
ある。１％から１５％未満の濃度の塩酸、硫酸溶液でも
可能である。地金をわずかに溶解して、耐食的に優れる
金属介在物を残留させたまま少し突出させることができ
れば、浸漬する酸液はどのような液でもよく、電解等を
併用させてもよい。In the method of pickling, the base metal may be slightly dissolved, and a small amount of metal inclusions excellent in corrosion resistance may be left while remaining. As an example of preferable pickling conditions,
There is a mixed acid solution prepared by adding 1-10% hydrofluoric acid to 5-15% nitric acid. A hydrochloric acid or sulfuric acid solution having a concentration of 1% to less than 15% is also possible. The acid solution to be dipped may be any solution as long as it can slightly dissolve the metal and slightly project the metal inclusions having excellent corrosion resistance while remaining, and may be used in combination with electrolysis or the like.

【００４８】図２は、金属介在物を露出させたステンレ
ス鋼の表面と他の通電体面と接触させた場合の断面図を
示す。FIG. 2 is a sectional view showing a case where the surface of the stainless steel with the metal inclusions exposed is brought into contact with another surface of the electric conductor.

【００４９】この図は、ステンレス鋼１０の表面には不
働態被膜１２が存在しており、析出させた硼化物系金属
介在物１３、炭化物系金属介在物１５、および投射した
金属介在物１４がそれぞれ表面から露出しており、カー
ボン板１１と接している状態を示している。In this figure, the passive film 12 is present on the surface of the stainless steel 10, and the deposited boride-based metal inclusions 13, the carbide-based metal inclusions 15, and the projected metal inclusions 14 are present. Each is exposed from the surface and is in contact with the carbon plate 11.

【００５０】表面粗さ：表面粗さは接触電気抵抗に影響
するために規定するもので、Ｒａが０．０６μm未満で
は表面が平滑過ぎて、導電性金属介在物が鋼表近傍に存
在しても改善効果が認められない。平滑過ぎるとかえっ
て接触点が少なくなるようである。一方、Ｒａが５μm
を超えると単位面積当りの接触点数が著しく減少し接触
電気抵抗が大きくなる。したがって、Ｒａは０．０６〜
５μmとした。好ましいのは０．０６〜２．５μｍであ
る。Surface roughness: The surface roughness is defined because it affects the contact electric resistance. If Ra is less than 0.06 μm, the surface is too smooth and conductive metal inclusions exist near the steel surface. However, the improvement effect is not recognized. If it is too smooth, it seems that there are fewer contact points. On the other hand, Ra is 5 μm
When it exceeds, the number of contact points per unit area is remarkably reduced and the contact electric resistance is increased. Therefore, Ra is 0.06 to
It was 5 μm. Preferred is 0.06 to 2.5 μm.

【００５１】化学組成：本発明のステンレス鋼の好まし
い化学組成は、以下の通りである。Chemical Composition: The preferred chemical composition of the stainless steel of the present invention is as follows.

【００５２】Ｃ：Ｃは、本発明においてＢと並んで重要
な元素で、Ｃｒ系主体の炭化物として分散析出させるこ
とで、不働態皮膜で覆われているステンレス鋼表面の接
触電気抵抗を下げる効果がある。このことは、Ｃｒ系炭
化物が金属的性質を有しており、不動態皮膜よりも良好
な電気伝導性を有していることにより説明できる。Ｂを
含有させたステンレス鋼の場合、多量の硼化物が析出す
るので、硼化物中にも取り込まれて析出する場合があ
る。C: C is an important element along with B in the present invention, and is an effect of lowering the contact electric resistance of the surface of the stainless steel covered with the passivation film by dispersing and precipitating as a carbide mainly composed of Cr. There is. This can be explained by the fact that the Cr-based carbide has metallic properties and has better electric conductivity than the passive film. In the case of stainless steel containing B, a large amount of boride is precipitated, and therefore, it may be taken into the boride and precipitated.

【００５３】一般にステンレス鋼表面には、数十Å程度
の極々薄い不働態皮膜が生成し優れた耐食性を示すが、
多かれ少なかれ不働態皮膜は母材に比べて電気伝導性が
劣り、接触電気抵抗を高める。不働態皮膜を薄くするこ
とで、電気抵抗を小さくすることも可能ではあるが、特
に固体高分子型燃料電池内部で用いられた場合、安定し
て不動態皮膜を薄い状態で維持することは容易ではな
い。電気電導性に優れたＣｒ系炭化物が不働態皮膜に覆
われることなく表面に直接露出することが、ステンレス
鋼表面の電気伝導性を長時間にわたって低く安定させる
ことにとって極めて有効である。すなわち、Ｃｒ系炭化
物は耐食的に安定で、かつ、表面に不働態皮膜を形成し
ない。したがって、たとえ固体高分子型燃料電池内部で
表面の不働態皮膜が厚くなったとしても、鋼表面に露出
しているＣｒ系炭化物を介して良電導性が確保されるこ
ととなり、鋼表面の接触電気抵抗が高くなるのを抑制す
ることができる。言いかえるならば、不働態皮膜に覆わ
れることなく露出している微細なクロム系炭化物が『電
気の通り道（迂回路）』として機能することで、接触電
気抵抗を低く維持できる。Generally, an extremely thin passivation film of about several tens of liters is formed on the surface of stainless steel and shows excellent corrosion resistance.
To a greater or lesser extent, the passive film has inferior electrical conductivity to the base material and increases the contact electrical resistance. Although it is possible to reduce the electric resistance by making the passivation film thinner, it is easy to stably maintain the passivation film in a thin state especially when it is used inside a polymer electrolyte fuel cell. is not. Direct exposure of the Cr-based carbide, which has excellent electric conductivity, to the surface without being covered by the passive film is extremely effective for stabilizing the electric conductivity of the stainless steel surface for a long time at a low level. That is, the Cr-based carbide is stable in corrosion resistance and does not form a passive film on the surface. Therefore, even if the passivation film on the surface becomes thick inside the polymer electrolyte fuel cell, good conductivity is ensured through the Cr-based carbide exposed on the steel surface, and the contact of the steel surface It is possible to suppress an increase in electric resistance. In other words, the fine chromium-based carbide that is exposed without being covered by the passive film functions as an "electrical path (a detour)", so that the contact electric resistance can be kept low.

【００５４】一般に、Ｃを多量に含有させると、ステン
レス鋼は強度、硬度が高くなって延性が低下し、製造性
が低下する。固体高分子型燃料電池用セパレータ材とし
ての成形性を確保するためにも、鋼中のＣを炭化物とし
て析出させて、固溶Ｃ量を下げるのが好ましい。炭化物
としてＣを析出させることで、鋼の成形性が改善され
る。すなわち、成形性確保の点からも、鋼中のＣを炭化
物として析出させることは有効である。さらに、炭化物
を熱処理で凝集粗大化させることも、加工性を一層改善
させるのに有効である。長時間保持することで、炭化物
は凝集し粗大化する。凝集粗大化熱処理前に、あらかじ
め冷間圧延、金属微粉末をショットしたり、研磨、研削
加工することにより残留歪を加えれば、炭化物の析出時
間、凝集時間を短くすることができる。また、炭化物析
出に伴い顕在化する鋭敏化に対しても、耐食性が母材並
みに回復するまでの時間が短くなる。Generally, when a large amount of C is contained, the strength and hardness of stainless steel are increased, the ductility is lowered, and the manufacturability is lowered. In order to secure moldability as a polymer electrolyte fuel cell separator material, it is preferable that C in steel is precipitated as a carbide to reduce the amount of solid solution C. By precipitating C as a carbide, the formability of steel is improved. That is, from the viewpoint of ensuring formability, it is effective to precipitate C in the steel as a carbide. Furthermore, coagulating and coarsening carbides by heat treatment is also effective in further improving workability. By holding for a long time, the carbides aggregate and coarsen. If a residual strain is applied by performing cold rolling, shot of fine metal powder, polishing, or grinding in advance before heat treatment for agglomerating and coarsening, the precipitation time and agglomeration time of carbides can be shortened. Further, even with respect to the sensitization that becomes apparent as the carbide precipitates, the time until the corrosion resistance is restored to the level of the base material is shortened.

【００５５】フェライト系ステンレス鋼では、０．１５
％を超えて含有させると、固体高分子型燃料電池セパレ
ータ用としての成形性が確保できなくなるので、Ｃ含有
は０．１５％以下にするのが好ましい。さらに、炭化物
析出により生じる鋭敏化を防止するためには（Ｃｒ系炭
化物として析出しているＣ質量％）×１００／［（鋼中
全Ｃ質量％）−０．００１５％］の値を８０以上とする
ことが望ましい。For ferritic stainless steel, 0.15
If it is contained in excess of%, the moldability for a polymer electrolyte fuel cell separator cannot be ensured, so the C content is preferably 0.15% or less. Furthermore, in order to prevent sensitization caused by carbide precipitation, the value of (C mass% precipitated as Cr-based carbide) × 100 / [(total C mass% in steel) -0.0015%] is 80 or more. Is desirable.

【００５６】炭化物を析出させてステンレス鋼表面に分
散、露出させるには、Ｃを０．０２％以上含有させるの
が好ましく、さらに好ましくは０．０４％以上である。
また、炭化物の析出を促進するためには５００〜９５０
℃の温度域に保持する熱処理を施すのがよい。９５０℃
を超える温度域では、Ｃｒ系炭化物は熱的に不安定とな
り再固溶する。一方、５００℃未満の温度では鋼中Ｃ、
Ｃｒの拡散速度が遅くなり量産での析出処理時間が長く
なり工業的な観点より好ましくない。Ｃｒ系炭化物を析
出させるのに、より好適な処理温度域は６５０〜９００
℃であり、最も望ましい温度域は８００〜９００℃であ
る。In order to precipitate carbides and disperse and expose them on the surface of stainless steel, it is preferable to contain C in an amount of 0.02% or more, and more preferably 0.04% or more.
Further, in order to promote the precipitation of carbides, it is 500 to 950.
It is preferable to carry out a heat treatment for maintaining the temperature range of ° C. 950 ° C
In a temperature range exceeding 1.03, the Cr-based carbide becomes thermally unstable and re-dissolves. On the other hand, at temperatures below 500 ° C, C in steel,
The diffusion rate of Cr becomes slow and the precipitation treatment time in mass production becomes long, which is not preferable from an industrial viewpoint. A more preferable processing temperature range for precipitating Cr-based carbide is 650 to 900.
C., and the most desirable temperature range is 800 to 900.degree.

【００５７】オーステナイト系ステンレス鋼では、積極
的に炭化物を析出させるためには０．００５〜０．２％
の範囲でＣを含有させるのがよい。０．２％を超えて含
有させると、固体高分子型燃料電池セパレータ用として
の成形性を確保することができなくなる。炭化物をより
多く析出させてステンレス鋼表面に分散、露出させるに
は、０．０６％以上含有させるのが好ましい。また、炭
化物析出による鋭敏化を防止するためには、（Ｃｒ系炭
化物として析出しているＣ質量％）×１００／（（鋼中
全Ｃ質量％）−０．０１２％）の値を８５以上とするこ
とが望ましい。In the case of austenitic stainless steel, 0.005 to 0.2% is required to positively precipitate carbides.
It is preferable to contain C in the range of. If the content exceeds 0.2%, the moldability for a polymer electrolyte fuel cell separator cannot be secured. In order to precipitate more carbide and disperse and expose it on the surface of stainless steel, it is preferable to contain 0.06% or more. In order to prevent sensitization due to carbide precipitation, the value of (C mass% precipitated as Cr-based carbide) × 100 / ((total C mass% in steel) −0.012%) is 85 or more. Is desirable.

【００５８】炭化物の析出を促進させるには５００℃〜
９５０℃の温度域に保持する熱処理を施すのがよい。た
だし、９５０℃を超える温度域では、Ｃｒ系炭化物は熱
的に不安定となり再固溶する。一方、５００℃未満では
鋼中Ｃ、Ｃｒの拡散速度が遅く、量産での析出処理時間
が長くなり工業的な観点より好ましくない。Ｃｒ系炭化
物析出により好適な処理温度域は６００〜９００℃であ
る。To accelerate the precipitation of carbides, the temperature should be 500.degree.
It is preferable to perform a heat treatment for maintaining the temperature range of 950 ° C. However, in the temperature range over 950 ° C., the Cr-based carbide becomes thermally unstable and re-dissolves. On the other hand, if it is less than 500 ° C., the diffusion rate of C and Cr in steel is slow and the precipitation treatment time in mass production becomes long, which is not preferable from an industrial viewpoint. A suitable processing temperature range for Cr-based carbide precipitation is 600 to 900 ° C.

【００５９】Ｃｒ系炭化物は鋼中に微細に分散析出する
が、析出しやすい結晶粒界に優先的に析出する傾向があ
る。接触電気抵抗を低くする上で、クロム系炭化物が粒
界、粒内いずれに析出するかはさほどの影響はないが、
均一に分散させるとの観点より考えて、粒内にも分散析
出していることが望ましい。Cr-based carbides are finely dispersed and precipitated in steel, but tend to be preferentially precipitated at crystal grain boundaries where they are easily precipitated. In reducing the contact electric resistance, there is no significant effect on whether the chromium-based carbide precipitates at the grain boundaries or within the grains,
From the viewpoint of uniform dispersion, it is desirable that the particles are dispersed and precipitated in the grains.

【００６０】粒内に分散させるためには、一旦Ｃｒ系炭
化物を析出させた状態で、Ｃｒ系炭化物が再固溶しない
温度域、時間内に熱間圧延あるいは冷間圧延で加工歪を
付与した後、再度５００℃以上、９５０℃以下のＣｒ系
炭化物析出温度域に保持すればよい。付与する冷間加工
度は数％から効果を確認することができるが、２０〜３
０％程度以上が望ましい。表層付近にのみ加工歪を付与
し、表層付近にのみ炭化物を析出させることも可能であ
る。いずれにしても、再固溶した鋼中Ｃが、粒界あるい
は粒内に固溶せず残留している炭化物を核として再度析
出し、新粒界が形成されることで粒内にも炭化物が析出
することとなる。In order to disperse in the grains, a work strain is imparted by hot rolling or cold rolling within a temperature range and time within which the Cr type carbide is not re-dissolved once the Cr type carbide is precipitated. After that, it may be held again in the Cr-based carbide precipitation temperature range of 500 ° C. or higher and 950 ° C. or lower. It is possible to confirm the effect from the applied cold workability of several percent, but 20 to 3
About 0% or more is desirable. It is also possible to apply a work strain only in the vicinity of the surface layer and precipitate the carbide only in the vicinity of the surface layer. In any case, the C in the re-dissolved steel re-precipitates with the carbide remaining in the grain boundary or inside the grain as a nucleus and re-precipitated, and a new grain boundary is formed so that the carbide also exists in the grain. Will be deposited.

【００６１】表層付近にのみ加工歪を付与し、析出処理
を施した場合、先に示したフェライト系では、（Ｃｒ系
炭化物として析出しているＣ質量％）×１００／（（鋼
中全Ｃ質量％）−０．００１５％）の値が８０以上なる
関係、オーステナイト系では（Ｃｒ系炭化物として析出
しているＣ質量％）×１００／（（鋼中全Ｃ質量％）−
０．０１２％）の値が８５以上なる関係を成立させるこ
とは困難となるが、定性的には露出している表面でこれ
ら関係式を満足させるのが望ましい。In the case where the precipitation treatment is performed by imparting work strain only to the vicinity of the surface layer, in the above-mentioned ferrite system, (C mass% precipitated as Cr system carbide) × 100 / ((total C in steel) The value of (mass%)-0.0015%) is 80 or more, and in the austenite system, (C mass% precipitated as Cr-based carbide) x 100 / ((total C mass% in steel)-
It is difficult to establish the relationship in which the value of (0.012%) is 85 or more, but it is desirable to qualitatively satisfy these relationships on the exposed surface.

【００６２】周知のように、Ｃｒ系炭化物析出処理で
は、鋭敏化により母材耐食性を低下させる可能性があ
る。鋭敏化とは、Ｃｒ系炭化物が析出することでその周
囲にＣｒ欠乏層が生成することで起こる耐食性の低下で
ある。鋭敏化は、５００℃以上、９５０℃以下の温度域
に長時間保持し、緩冷却することで回避、あるいは改善
することができる。一般的に、冷却速度は遅いほど望ま
しい。As is well known, in the Cr-based carbide precipitation treatment, there is a possibility that the base material corrosion resistance is lowered due to sensitization. Sensitization is a decrease in corrosion resistance caused by the precipitation of a Cr-based carbide and the formation of a Cr-deficient layer around it. Sensitization can be avoided or improved by keeping the temperature in the temperature range of 500 ° C. or more and 950 ° C. or less for a long time and slowly cooling. Generally, the slower the cooling rate, the more desirable.

【００６３】ただし、鋭敏化抑制の熱処理時間は、鋼中
のＣ量および材料の履歴により異なるので、条件を特定
することは難しい。すなわち、鋭敏化抑制の熱処理は、
炭化物析出処理の熱処理前での炭化物の析出状況、残留
加工歪量、保持温度などにより異なるので一概に規定す
ることが困難である。However, the heat treatment time for suppressing sensitization differs depending on the amount of C in the steel and the history of the material, so it is difficult to specify the conditions. That is, the heat treatment for suppressing sensitization is
It is difficult to unconditionally specify it because it depends on the state of carbide precipitation before the heat treatment of the carbide precipitation treatment, the amount of residual processing strain, the holding temperature, and the like.

【００６４】一例として、８３０℃×６時間炉冷を挙げ
ることができる。析出熱処理をおこなった直後に冷却を
おこなうことなく、鋭敏化抑制のための熱処理を継続し
ておこなってもよい。また、一旦冷却した後、再度５０
０℃以上、９５０℃以下の温度域に加熱保持し、緩冷却
することで鋭敏化を回避、あるいは改善してもよい。一
つの目安として、フェライト系では、（Ｃｒ系炭化物と
して析出しているＣ質量％）×１００／（（鋼中全Ｃ質
量％）−０．００１５％）の値で８０以上なる関係、オ
ーステナイト系では（Ｃｒ系炭化物として析出している
Ｃ質量％）×１００／（（鋼中全Ｃ質量％）−０．０１
２％）の値で８５以上なる関係を満足させるのがよい。
鋭敏化することなく、鋭敏化現象が回復し、耐食性が確
保されているかどうかは、ＪＩＳ Ｇ−０５７５に規定
されている『硫酸−硫酸銅腐食試験』のような粒界腐食
検出法により容易に確認することができる。As an example, furnace cooling at 830 ° C. for 6 hours can be mentioned. Immediately after performing the precipitation heat treatment, the heat treatment for suppressing the sensitization may be continuously performed without cooling. Also, after cooling once, 50
Sensitization may be avoided or improved by heating and holding in a temperature range of 0 ° C. or more and 950 ° C. or less and slowly cooling. As one guide, in the ferrite system, the relationship of (C mass% precipitated as Cr-based carbide) × 100 / ((total C mass% in steel) −0.0015%) of 80 or more, austenite system Then, (C mass% precipitated as Cr-based carbide) × 100 / ((total C mass% in steel) -0.01
It is preferable to satisfy the relationship that the value of (2%) is 85 or more.
Whether or not the sensitization phenomenon is recovered and the corrosion resistance is secured without sensitization is easily determined by the intergranular corrosion detection method such as the "sulfuric acid-copper sulfate corrosion test" specified in JIS G-0575. You can check.

【００６５】（Ｃｒ系炭化物として析出しているＣ質量
％）の値の定量に際しては、試験材から８ｍｍ直径の丸
棒を加工し、ＡＡ液（１０％アセチルアセトン−１％テ
トラメチルアンモニウムクロライド−残りメタノール）
を用いる非水溶媒溶液中での定電流電解をおこなうこと
により得られる抽出残渣中のＣｒ定量分析結果より、Ｃ
ｒがすべてＣｒ₂₃Ｃ₆であるとして等量計算にてＣ量を
定量評価できる。When quantifying the value of (% by mass of C precipitated as Cr-based carbide), a round bar having a diameter of 8 mm was processed from the test material, and an AA liquid (10% acetylacetone-1% tetramethylammonium chloride-remainder) was used. methanol)
From the quantitative analysis result of Cr in the extraction residue obtained by performing constant current electrolysis in a non-aqueous solvent solution using
The amount of C can be quantitatively evaluated by equivalent calculation assuming that all r are Cr ₂₃ C ₆ .

【００６６】すなわち、ＡＡ非水溶媒液中にて、２０ｍ
Ａ/ｃｍ²の電流密度にて約３時間の定電流電解をおこな
うことで約０．４ｇ相当を溶解し、電解後すみやかに電
解試験片を超音波洗浄したＡＡ非水溶媒液と電解に用い
たＡＡ非水溶媒溶液をフィルター径０．２μｍのCoster
Scientific Corporation社製“商品名Nuclepore”で濾
し取り、フィルター上の残渣を硫りん酸（特級りん酸：
特級硫酸：蒸留水＝１：１：１）中で溶解し、これを島
津製作所製誘導結合プラズマ発光分光分析装置“商品名
ICPV-1014”にて金属成分を分析することによりＣｒ系
炭化物中のＣｒ濃度を求めることができる。That is, 20 m in AA non-aqueous solvent liquid
About 0.4g equivalent was dissolved by conducting constant current electrolysis for about 3 hours at current density of A / cm ² , and the electrolysis test piece was ultrasonically cleaned immediately after electrolysis. Used for AA non-aqueous solvent solution and electrolysis The AA non-aqueous solvent solution that was used was a Coster with a filter diameter of 0.2 μm.
It is filtered by "Nuclepore" manufactured by Scientific Corporation, and the residue on the filter is phosphoric acid sulfate (special grade phosphoric acid:
Dissolve in special grade sulfuric acid: distilled water = 1: 1: 1) and use this as an inductively coupled plasma emission spectrophotometer manufactured by Shimadzu Corporation
By analyzing the metal components with ICPV-1014 ", the Cr concentration in the Cr-based carbide can be determined.

【００６７】また、（鋼中全Ｃ質量％）の定量について
は、赤外線吸収法を用いて定量することができる。なわ
ち、試験片を酸素気流中で加熱、溶解して、鋼中の炭素
を十分に加熱して二酸化炭素とし、これを酸素と共に赤
外線吸収セルに送り、二酸化炭素による赤外線吸収量で
定量分析する。現状では、最も一般的な鋼中Ｃ定量法で
ある。Further, the (total C mass% in steel) can be quantified by the infrared absorption method. That is, the test piece is heated and melted in an oxygen stream to sufficiently heat the carbon in the steel into carbon dioxide, which is sent to an infrared absorption cell together with oxygen and quantitatively analyzed by the amount of infrared absorption by carbon dioxide. . At present, it is the most general method for determining C in steel.

【００６８】Ｓｉ：鋼中のＳｉ量は、０．０１〜１．５
％の範囲で含有させるのがよい。Ｓｉは、量産鋼におい
てはＡｌと同様に有効な脱酸元素である。０．０１％未
満では脱酸が不十分となり、一方１．５％を超えると成
形性が低下する。Si: The amount of Si in steel is 0.01 to 1.5.
It is preferable to contain it in the range of%. Si is a deoxidizing element as effective as Al in mass-produced steel. If it is less than 0.01%, deoxidation becomes insufficient, while if it exceeds 1.5%, the moldability deteriorates.

【００６９】Ｍｎ：フェライト系ステンレス鋼において
は、０．０１〜１．５％の範囲内で含有させるのがよ
い。通常、Ｍｎは鋼中のＳをＭｎ系の硫化物として固定
する作用があり、熱間加工性を改善する効果がある。オ
ーステナイト系ステンレス鋼では、Ｍｎは０．０１〜
２．５％含有させる。Ｍｎは、有効なオーステナイト相
安定化元素である。ただし、２．５％を超えて含有させ
る必要はない。Mn: In ferritic stainless steel, it is preferable to contain it in the range of 0.01 to 1.5%. Usually, Mn has an action of fixing S in steel as a Mn-based sulfide, and has an effect of improving hot workability. In austenitic stainless steel, Mn is 0.01-
Contains 2.5%. Mn is an effective austenite phase stabilizing element. However, it is not necessary to contain more than 2.5%.

【００７０】Ｐ：鋼中のＰ量は、０．０４％以下とする
のが好ましい。本発明のステンレス鋼においては、Ｐは
Ｓと並んで最も有害な不純物である。低ければ低い程望
ましい。P: The amount of P in steel is preferably 0.04% or less. In the stainless steel of the present invention, P is the most harmful impurity along with S. The lower the better.

【００７１】Ｓ：鋼中のＳ量は、０．０１％以下とする
のが好ましい。本発明のステンレス鋼において、ＳはＰ
と並んで最も有害な不純物である。低ければ、低いほど
望ましい。鋼中共存元素および鋼中のＳ量に応じて、Ｍ
ｎ系硫化物、Ｃｒ系硫化物、Ｆｅ系硫化物、あるいはこ
れらの複合硫化物および酸化物との複合非金属介在物と
してほとんどが析出する。しかしながら、固体高分子型
燃料電池のセパレータ環境においては、いずれの組成の
非金属介在物も、程度の差はあるものの腐食の起点とし
て作用し、不働態皮膜の維持、腐食溶出抑制に有害であ
る。通常の量産鋼の鋼中Ｓ量は、０．００５％超え０．
００８％前後であるが、上記の有害な影響を防止するた
めには０．００４％以下に低減することが望ましい。よ
り、望ましい鋼中Ｓ量は０．００２％以下であり、最も
望ましい鋼中Ｓ量レベルは、０．００１％未満であり、
低ければ低い程よい。工業的量産レベルで０．００１％
未満とすることは、現状の精錬技術をもってすれば製造
コストの上昇もわずかであり、全く問題ない。S: The amount of S in steel is preferably 0.01% or less. In the stainless steel of the present invention, S is P
Along with is the most harmful impurity. The lower the lower the better. Depending on the coexisting elements in the steel and the amount of S in the steel, M
Most of them are precipitated as n-type sulfides, Cr-type sulfides, Fe-type sulfides, or complex non-metal inclusions with these complex sulfides and oxides. However, in the solid polymer fuel cell separator environment, non-metallic inclusions of any composition act to a different extent to act as the starting point of corrosion, and are harmful for maintaining a passive film and suppressing corrosion elution. . The amount of S in steel of ordinary mass-produced steel exceeds 0.005%, and
Although it is around 008%, it is desirable to reduce it to 0.004% or less in order to prevent the above harmful effects. Therefore, the desirable S content in steel is 0.002% or less, and the most desirable S content level in steel is less than 0.001%.
The lower the better. 0.001% at industrial mass production level
If the value is less than the above, the manufacturing cost will increase slightly with the current refining technology, and there will be no problem at all.

【００７２】Ｃｒ：Ｃｒは、母材の耐食性を確保する上
で極めて重要な基本合金元素である。含有量は高いほど
高耐食となる。フェライト系においてはＣｒ量が３６％
を超えると量産規模での生産が難しくなる。オーステナ
イト系では３０％を超えるとオーステナイト相がその他
合金成分の調整によっても不安定性になる。フェライト
系では１５％未満、オーステナイト系では１７％未満の
Ｃｒ含有量では、その他の元素を変化させてもセパレー
タとして必要な耐食性の確保が困難になる。Cr: Cr is a basic alloying element which is extremely important for ensuring the corrosion resistance of the base material. The higher the content, the higher the corrosion resistance. 36% Cr content in ferrite
If it exceeds, production on a mass production scale becomes difficult. In the austenite type, if it exceeds 30%, the austenite phase becomes unstable even by adjusting other alloy components. If the Cr content is less than 15% in the ferrite type and less than 17% in the austenitic type, it becomes difficult to secure the corrosion resistance required as a separator even if other elements are changed.

【００７３】硼化物、炭化物が析出することにより、耐
食性向上に寄与する鋼中Ｃｒ量が、溶鋼段階でのＣｒ量
に比べて低下して母材耐食性が劣化する場合がある。固
体高分子型燃料電池内部での耐食性を確保するために
は、Ｍ₂Ｂ型硼化物が析出している本発明鋼の場合は、
（Ｃｒ％＋３×Ｍｏ％−２．５×Ｂ％）≧１７％なる関
係式を満たす鋼中Ｃｒ量であることが望ましい。また、
Ｍ₂₃Ｃ₆型炭化物が析出した場合にも、炭化物析出量に
見合うだけの固溶Ｃｒ量が低下するため、（鋼中Ｃｒ％
−Ｍ₂₃Ｃ₆型炭化物として析出したＣｒ％）＋３×Ｍｏ
％≧１７％なる関係式を満たす鋼中Ｃｒ量であることが
望ましい。The precipitation of borides and carbides may reduce the amount of Cr in the steel that contributes to the improvement of corrosion resistance compared to the amount of Cr in the molten steel stage, and deteriorate the corrosion resistance of the base material. In order to secure the corrosion resistance inside the polymer electrolyte fuel cell, in the case of the steel of the present invention in which M ₂ B type boride is precipitated,
It is desirable that the Cr content in the steel satisfy the relational expression of (Cr% + 3 × Mo% −2.5 × B%) ≧ 17%. Also,
Even when M ₂₃ C ₆ type carbide is precipitated, the amount of solid solution Cr commensurate with the amount of precipitated carbide is decreased.
-M ₂₃ C Cr% precipitated as ₆ type carbide) + 3 × Mo
It is desirable that the Cr content in the steel satisfy the relational expression of% ≧ 17%.

【００７４】Ａｌ：Ａｌは、脱酸元素として溶鋼段階で
添加する。本発明鋼でＢを含有させる場合は、Ｂは溶鋼
中酸素との結合力が強い元素であるので、Ａｌ脱酸によ
り酸素濃度を下げておくのがよい。そのため、０．００
１〜６％の範囲で含有させるのがよい。 Ｂ：Ｂは、必要に応じて含有させるが、重要な添加元素
のひとつである。含有させる場合、３．５％以下とする
のがよい。Ｂ含有鋼においては、ＢはＣｒ、Ｆｅを主体
とし、Ｎｉ、Ｍｏを微量含有する（Ｃｒ，Ｆｅ）₂Ｂ、
（Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｉ）₂ＢといったＭ₂Ｂ型硼化物として
析出させることにより、不働態皮膜で覆われるステンレ
ス鋼表面の接触電気抵抗を下げる効果がある。一方、Ｂ
₄Ｃといった微粒子粉末をショットしたり、研磨、研削
する際に“めり込ませて残留物させる”ことで、接触電
気抵抗を継時的に低く維持することができる。Al: Al is added as a deoxidizing element in the molten steel stage. When B is contained in the steel of the present invention, B is an element that has a strong binding force with oxygen in molten steel, so it is preferable to reduce the oxygen concentration by deoxidizing Al. Therefore, 0.00
It is preferable to contain it in the range of 1 to 6%. B: B is contained as necessary, but is one of the important additional elements. When it is contained, the content is preferably 3.5% or less. In a B-containing steel, B is mainly composed of Cr and Fe, and contains a small amount of Ni and Mo (Cr, Fe) ₂ B,
Precipitation as M ₂ B type boride such as (Cr, Fe, Ni) ₂ B has the effect of lowering the contact electrical resistance of the stainless steel surface covered with the passive film. On the other hand, B
_The contact electric resistance can be kept low over time by "immersing it into the residue" when shot, polishing or grinding fine particle powder such as 4C.

【００７５】このことは、これらの硼化物は金属的性質
を有しており、不働態皮膜よりも良好な電気伝導性を有
していることにより説明できる。This can be explained by the fact that these borides have metallic properties and have better electrical conductivity than the passive film.

【００７６】電気電導性に優れた硼化物を、不働態皮膜
に覆われることなく表面に直接露出させることにより、
ステンレス鋼表面の電気伝導性を長時間にわたって低く
安定させることに極めて有効である。By directly exposing the boride having excellent electric conductivity to the surface without being covered with the passive film,
It is extremely effective in stabilizing the electrical conductivity of the stainless steel surface for a long time at a low level.

【００７７】すなわち、硼化物は炭化物と同様に耐食的
に安定で、かつ、表面に不働態皮膜を形成しない。した
がって、たとえ固体高分子型燃料電池内部で表面の不働
態皮膜が厚くなったとしても、鋼表面に露出している硼
化物を介して良電導性が確保されることとなり、鋼表面
の接触電気抵抗が高くなるのを抑制することができる。
換言すれば、不働態皮膜に覆われることなく露出してい
る微細な金属性質を有する硼化物が『電気の通り道（迂
回路）』として機能することで、接触電気抵抗を低く維
持することができる。That is, boride is stable in corrosion resistance like carbides and does not form a passive film on the surface. Therefore, even if the passivation film on the surface becomes thick inside the polymer electrolyte fuel cell, good electrical conductivity is ensured through the boride exposed on the steel surface, and the contact electric conductivity on the steel surface is ensured. It is possible to suppress an increase in resistance.
In other words, the boride having a fine metallic property that is exposed without being covered by the passivation film functions as an “electrical path (detour)”, so that the contact electric resistance can be kept low. .

【００７８】一般に、Ｂを多量に含有すると、ステンレ
ス鋼は強度、硬度が高くなって延性も低下し、製造性の
低下が大きくなる。固体高分子型燃料電池用セパレータ
材としての成形性を確保するためにも、鋼中のＢを硼化
物として析出させて、固溶Ｂ量を下げるのが好ましい。
硼化物としてＢを析出させることにより鋼の成形性が改
善される。Generally, when a large amount of B is contained, the strength and hardness of stainless steel are increased, the ductility is lowered, and the productivity is greatly lowered. In order to secure moldability as a polymer electrolyte fuel cell separator material, it is preferable to precipitate B in steel as a boride to reduce the amount of solid solution B.
Forming B as a boride improves the formability of the steel.

【００７９】すなわち、成形性確保の点からも鋼中のＢ
を硼化物として析出させることが有効である。さらに、
１２００℃近傍の温度で長時間保持することにより、硼
化物を凝集し粗大化させることができ、加工性を一層改
善させるのに有効である。ただし、保持温度が高いため
素材が変形しやすい難点がある。That is, from the viewpoint of ensuring formability, B in steel
Is effective as a boride. further,
By keeping the temperature at around 1200 ° C. for a long time, the boride can be aggregated and coarsened, which is effective in further improving the workability. However, since the holding temperature is high, the material is easily deformed.

【００８０】また、製造過程において、熱間での鍛造比
（鍛錬比）を高めて強加工することにより、変形能が低
下する原因である硼化物を砕いて微細に分散させること
が可能である。微細に破砕することで靭性劣化を軽減す
ることができる。In the manufacturing process, it is possible to crush and finely disperse the boride, which is the cause of the reduced deformability, by increasing the hot forging ratio (forging ratio) and performing strong working. . By finely crushing, deterioration of toughness can be reduced.

【００８１】３．５％を超えるＢを含有させることは、
通常の溶解法での製造では困難である。また、固体高分
子型燃料電池セパレータ用としての常温での成形性が確
保できなくなる。したがって、Ｂを含有させる場合は
３．５％以下とするのが好ましい。Inclusion of B in excess of 3.5% is
It is difficult to manufacture by an ordinary dissolution method. Further, the moldability at room temperature for the polymer electrolyte fuel cell separator cannot be ensured. Therefore, when B is contained, the content is preferably 3.5% or less.

【００８２】周知のごとく、鋼中のＢはそのほとんどが
硼化物として析出する。１１２５℃においても０．０１
％以下程度固溶するのみである。低温側では、固溶量は
さらに低くなる。As is well known, most of B in steel is precipitated as boride. 0.01 even at 1125 ° C
It is only solid-soluted to about less than%. On the low temperature side, the solid solution amount becomes lower.

【００８３】硼化物析出温度は、含有量にもよるが、ス
テンレス鋼の凝固温度近傍にあり、一旦析出すると、ほ
とんど再固溶しない挙動を示す。Ｂの含有量と共に液相
線が低下し、熱間での鍛造可能温度範囲も狭くなる問題
もある。硼化物そのものの変形能が極めて劣ることか
ら、Ｂ含有量が多く硼化物析出が顕著になるほど製造
時、加工時の割れ問題が大きくなり、量産性が悪くな
る。ただし、Ｂ量が１．５％以上、３．５％までは、相
当の困難さを伴うものの工業的規模での製造は可能であ
る。The boride precipitation temperature, which depends on the content, is in the vicinity of the solidification temperature of stainless steel, and once it precipitates, it exhibits a behavior in which it hardly re-dissolves. There is also a problem that the liquidus line decreases with the content of B, and the hot forgeable temperature range is narrowed. Since the deformability of the boride itself is extremely poor, the more the B content is and the more remarkable the boride precipitation is, the greater the problem of cracking at the time of manufacturing and processing and the worse the mass productivity becomes. However, when the amount of B is 1.5% or more and 3.5% or less, it is possible to manufacture on an industrial scale although it is considerably difficult.

【００８４】加工変形能をほとんど有しないＭ₂Ｂ型硼
化物は、圧延方向に砕けて分散するような様相で分散し
ながら圧延される。硼化物の分散状態が成形性を左右す
る。鋼中における硼化物分散状態の制御は、鍛造条件、
熱間圧延条件を工夫することで可能である。特に、熱間
での強圧下圧延が有効である。The M ₂ B type boride having almost no work deformability is rolled while being dispersed in such a manner that it is crushed and dispersed in the rolling direction. The formability of the boride dispersion affects formability. Control of boride dispersion state in steel is controlled by forging conditions,
It is possible by devising the hot rolling conditions. In particular, hot reduction rolling is effective.

【００８５】Ｂ含有量が、数十ｐｐｍ程度である場合に
は、硼化物は結晶粒界に析出する傾向が大きい。接触電
気抵抗を低くする上で、硼化物が粒界、粒内いずれに析
出するかはさほどの影響はないが、常温での加工性、割
れ問題回避の点から均一に分散させる方が好ましいこと
は言うまでもない。When the B content is about several tens of ppm, the boride tends to be precipitated at the crystal grain boundaries. In reducing the contact electric resistance, there is no significant influence on whether the boride precipitates at the grain boundary or inside the grain, but it is preferable to disperse it uniformly from the viewpoint of workability at room temperature and avoiding cracking problems. Needless to say.

【００８６】硼化物析出により、母材耐食性が低下する
可能性がある。硼化物析出による母材の耐食性低下は、
硼化物が析出することで母材中のＣｒ、Ｍｏが消費され
るために起こる。あらかじめ、硼化物形成により消費さ
れるＣｒ量相当およびＭｏ量相当を溶鋼の段階で含有さ
せておくことが耐食性低下軽減に対して極めて重要であ
る。冷却速度の影響は比較的小さい。The corrosion resistance of the base material may be lowered due to the precipitation of borides. The decrease in the corrosion resistance of the base material due to the boride precipitation is
This occurs because the precipitation of borides consumes Cr and Mo in the base material. It is extremely important to reduce the corrosion resistance by reducing the amount of Cr and the amount of Mo consumed by boride formation in advance in the molten steel stage. The effect of cooling rate is relatively small.

【００８７】固体高分子型燃料電池本体内部での耐食性
を確保するために、Ｃｒ％＋３×Ｍｏ％−２．５×Ｂ％
≧１７％を満足させることが好ましい。各元素のかかる
係数は、実験則で規定したものである。In order to secure the corrosion resistance inside the polymer electrolyte fuel cell main body, Cr% + 3 × Mo% −2.5 × B%
It is preferable to satisfy ≧ 17%. The coefficient of each element is defined by the experimental rule.

【００８８】鋼中Ｂ量は、試験材から８ｍｍ直径の丸棒
を加工し、ＡＡ液（１０％アセチルアセトンー１％テト
ラメチルアンモニウムクロライド−残りメタノール）を
用いる非水溶媒溶液中での定電流電解をおこなうことで
得られる抽出残渣よりＢ定量分析を行うことで定量する
ことができる。すなわち、ＡＡ非水溶媒液中にて、２０
ｍＡ/ｃｍ²の電流密度にて約３時間の定電流電解をおこ
なうことで約０．４ｇ相当を溶解し、電解後すみやかに
電解試験片を超音波洗浄したＡＡ非水溶媒液と電解に用
いたＡＡ非水溶媒溶液をフィルター径０．２μｍのCost
er ScientificCorporation社製のNuclepore（商品名）
で濾し取り、フィルター上の残渣を用いて定量をおこな
うことができる。鋼中の硼化物量が少なく残渣量が４０
μｇ以下と少ない場合には、蒸留分離した後クルクミン
吸光光度法により、４０μｇ以上の場合には硫りん酸
（特級りん酸：特級硫酸：蒸留水＝１：１：１）中で溶
解した後、これを島津製作所製誘導結合プラズマ発光分
光分析装置（商品名ICPV-1014）にて金属成分を分析
し、硼化物として析出しているＢ量を定量することがで
きる。For the amount of B in steel, a round bar having a diameter of 8 mm was processed from the test material and subjected to constant current electrolysis in a nonaqueous solvent solution using AA solution (10% acetylacetone-1% tetramethylammonium chloride-remaining methanol). It can be quantified by performing B quantitative analysis from the extraction residue obtained by performing. That is, in the AA non-aqueous solvent liquid, 20
Approximately 0.4 g was dissolved by performing constant current electrolysis for approximately 3 hours at a current density of mA / cm ² , and the electrolysis test piece was immediately ultrasonically cleaned after electrolysis. Used for AA non-aqueous solvent solution and electrolysis. The AA non-aqueous solvent solution that was used was a Cost of 0.2 μm filter
Nuclepore (trade name) manufactured by er Scientific Corporation
Then, the residue on the filter can be used for quantification. The amount of boride in steel is small and the amount of residue is 40.
When it is less than μg, it is separated by distillation after being separated by distillation, and when it is 40 μg or more, it is dissolved in phosphoric sulfuric acid (special grade phosphoric acid: special grade sulfuric acid: distilled water = 1: 1: 1). The amount of B deposited as boride can be quantified by analyzing the metal component of this with an inductively coupled plasma emission spectrophotometer (trade name ICPV-1014) manufactured by Shimadzu Corporation.

【００８９】上記でのＡＡ液中での定電流電解で得られ
る残渣は、Ｍ₂Ｂの化合物としてフィルター上に捕集さ
れる。硼化物としてＢと結合している金属元素の定量
は、誘導結合プラズマ発光分光分析法を利用する上記要
領により可能である。定性分析は、Ｘ線回折法により可
能である。The residue obtained by the constant current electrolysis in the above AA solution is collected on the filter as a compound of M ₂ B. The quantification of the metal element bound to B as a boride can be carried out by the above-described procedure using the inductively coupled plasma emission spectroscopy. The qualitative analysis can be performed by the X-ray diffraction method.

【００９０】Ｎ：フェライト系ステンレス鋼におけるＮ
は不純物である。Ｎは常温靭性を劣化させるので上限を
０．０３５％とするのがよい。低ければ低い程望まし
い。工業的には０．００７％以下とすることが最も望ま
しい。オーステナイト系のステンレス鋼においては、Ｎ
はオ−ステナイト形成元素として、オーステナイト相バ
ランスの調整に有効な元素である。しかし、加工性を劣
化させないために上限を０．４％とするのがよい。N: N in ferritic stainless steel
Is an impurity. Since N deteriorates the room temperature toughness, the upper limit is preferably 0.035%. The lower the better. Industrially, it is most desirable to set it to 0.007% or less. In austenitic stainless steel, N
Is an element effective as an austenite forming element for adjusting the austenite phase balance. However, the upper limit is preferably 0.4% so as not to deteriorate workability.

【００９１】Ｎｉ：オーステナイト系ステンレス鋼にお
いては、Ｎｉはオーステナイト相安定のために極めて重
要な合金元素である。フェライト系ステンレス鋼におい
ても、耐食性、靭性を改善する効果がある。オーステナ
イト系ステンレス鋼においては、下限を７％とし、上限
を５０％とするのが好ましい。７％以下では、オーステ
ナイト相安定が困難となり、一方、５０％を超えて含有
させると、製造が困難となるからである。フェライト系
ステンレス鋼は、上限を７％とするのが好ましい。７％
を超えるとフェライト系組織とすることが困難となり、
その他元素の影響も受けるが、フェライト及びオーステ
ナイト二相組織となるからである。二相組織では薄板成
形性に方向性があり、固体高分子型燃料電池セパレータ
用素材として十分な加工性を確保することができなくな
る。Ni: In austenitic stainless steel, Ni is an extremely important alloying element for stabilizing the austenite phase. Also in ferritic stainless steel, it has an effect of improving corrosion resistance and toughness. In austenitic stainless steel, the lower limit is preferably 7% and the upper limit is preferably 50%. This is because if it is 7% or less, it becomes difficult to stabilize the austenite phase, while if it exceeds 50%, the production becomes difficult. The upper limit of ferritic stainless steel is preferably 7%. 7%
If it exceeds, it will be difficult to make a ferrite structure,
This is because it has a ferrite and austenite two-phase structure, although it is affected by other elements. With the two-phase structure, the thin plate formability is directional, and it becomes impossible to secure sufficient workability as a material for a polymer electrolyte fuel cell separator.

【００９２】Ｍｏ：ＭｏはＣｒに比べ、少量で耐食性を
改善する効果がある。７％以下の量で必要により含有さ
せるのがよい。７％を超えて含有させると、シグマ相等
の金属間化合物の析出回避が困難であり、鋼の脆化の問
題から生産が困難となるので上限を７％とするのがよ
い。Mo: Mo is effective in improving corrosion resistance in a small amount as compared with Cr. If necessary, it is preferable to contain it in an amount of 7% or less. If the content exceeds 7%, it is difficult to avoid precipitation of intermetallic compounds such as sigma phase, and production becomes difficult due to the problem of embrittlement of steel, so the upper limit is preferably set to 7%.

【００９３】また、Ｍｏの特徴として、固体高分子型燃
料電池内部で、たとえ腐食により鋼中Ｍｏの溶け出しが
起こったとしても、アノードおよびカソード部に担持さ
れている触媒の性能に対する影響は比較的軽微である特
徴がある。Ｍｏが、金属陽イオンとして存在せず、モリ
ブデン酸陰イオンとして存在するため、水素イオン（プ
ロトン）交換基を有するフッ素系イオン交換樹脂膜の陽
イオン伝導度に対する影響も小さいことで説明できる。Further, as a characteristic of Mo, even if the dissolution of Mo in steel occurs due to corrosion inside the polymer electrolyte fuel cell, the influence on the performance of the catalysts supported on the anode and the cathode is compared. There is a characteristic that is extremely minor. Since Mo does not exist as a metal cation but as a molybdate anion, it can be explained that the influence on the cation conductivity of the fluorine-based ion exchange resin membrane having a hydrogen ion (proton) exchange group is small.

【００９４】Ｍｏは、耐食性を維持するために極めて重
要な添加元素であり、（Ｃｒ％＋３×Ｍｏ％−２．５×
Ｂ％）≧１７％なる関係式を満たす鋼中Ｍｏ量であるこ
とが望ましい。Mo is an extremely important additive element for maintaining the corrosion resistance, and (Cr% + 3 × Mo% -2.5 ×
It is preferable that the Mo content in the steel satisfies the relational expression of (B%) ≧ 17%.

【００９５】鋼中あるいは、鋼表面にＭｏ₂Ｃ型炭化物
として、ショット加工、あるいは研磨、研削などの機械
加工後の残留物として、あるいは析出物として存在させ
ることができる。導電性金属としてステンレス鋼の表面
に分散、露出させることで、不働態皮膜で覆われるステ
ンレス鋼表面の接触電気抵抗を下げる効果がある。この
ことは、Ｍｏ系炭化物が金属的性質を有しており、不動
態皮膜よりも良好な電気伝導性を有していることにより
説明できる。電導性に優れたＭｏ系炭化物を不働態皮膜
に覆われることなく表面に直接露出させることで、微細
なＭｏ系炭化物が『電気の通り道（迂回路）』として機
能することで、接触電気抵抗を低く維持すことができ
る。Mo ₂ C type carbide can be present in or on the steel surface as a residue after mechanical processing such as shot processing, polishing or grinding, or as a precipitate. Dispersing and exposing a conductive metal on the surface of stainless steel has the effect of lowering the contact electric resistance of the surface of the stainless steel covered with the passive film. This can be explained by the fact that the Mo-based carbide has metallic properties and has better electric conductivity than the passive film. By exposing the Mo-based carbide, which has excellent electrical conductivity, directly to the surface without being covered by the passivation film, the fine Mo-based carbide functions as an "electrical path (detour)" to improve the contact electric resistance. Can be kept low.

【００９６】また、工業的にはコスト高となるが、イオ
ン注入等でステンレス鋼表層部分のＭｏ濃度を高め、そ
の後の熱処理により鋼中のＣと反応させて、表層でＭｏ
₂Ｃを形成させることも可能である。Although the cost is industrially high, the concentration of Mo in the surface layer of the stainless steel is increased by ion implantation or the like, and the subsequent heat treatment is caused to react with C in the steel, so that Mo in the surface layer is reacted.
It is also possible to form ₂ C.

【００９７】Ｃｕ：Ｃｕは必要に応じて含有させること
ができる。しかし、フェライト系ステンレス鋼では、Ｃ
ｕは１％以下で含有させるのがよい。１％を超えて含有
させると、熱間での加工性を減ずることとなり、量産性
の確保が難しくなるからである。オーステナイト系ステ
ンレス鋼では、２％以下の範囲で含有させるのがよい。
Ｃｕは、有効なオーステナイト相安定化元素であり、不
働態保持に際して有効な働きをする。Cu: Cu can be contained if necessary. However, in ferritic stainless steel, C
It is preferable that u is contained at 1% or less. This is because if the content exceeds 1%, hot workability is reduced, and it becomes difficult to secure mass productivity. For austenitic stainless steel, it is preferable to contain it in the range of 2% or less.
Cu is an effective austenite phase stabilizing element and plays an effective role in maintaining a passive state.

【００９８】Ｔｉ、Ｎｂ：ＴｉおよびＮｂは、フェライ
ト系ステンレス鋼の靭性劣化を軽減する効果がある。必
要に応じて２５×（Ｃ％＋Ｎ％）以下で含有させる。Ｔ
ｉ、Ｎｂの複合で含有させても靭性改善の効果は得られ
る。Ti, Nb: Ti and Nb have an effect of reducing deterioration of toughness of ferritic stainless steel. If necessary, it is contained at 25 × (C% + N%) or less. T
The effect of improving the toughness can be obtained even if it is contained as a composite of i and Nb.

【００９９】以下、具体的な実施例により本発明の効果
を詳細に説明する。The effects of the present invention will be described in detail below with reference to specific examples.

【０１００】[0100]

【実施例１】表１に示した１６種の化学組成のステンレ
ス鋼を高周波誘導加熱方式の１５０kg真空溶解炉で溶解
しインゴットに造塊した。溶解原料としては、市販の原
料を使用し、鋼中の不純物量を調整した。Ｂ添加には市
販のＦｅ−Ｂ合金鉄を用いた。ａからｉ、およびｐはフ
ェライト系ステンレス鋼であり、ｊからｏはオーステナ
イト系ステンレス鋼である。Example 1 Stainless steels having 16 kinds of chemical compositions shown in Table 1 were melted in a high-frequency induction heating type 150 kg vacuum melting furnace and cast into ingots. A commercially available raw material was used as the melting raw material, and the amount of impurities in the steel was adjusted. Commercially available Fe-B alloy iron was used for B addition. a to i and p are ferritic stainless steels, and j to o are austenitic stainless steels.

【０１０１】[0101]

【表１】 [Table 1]

【０１０２】各インゴットから下記の工程により冷間圧
延鋼板を製造した。Cold-rolled steel sheets were produced from each ingot by the following steps.

【０１０３】インコ゛ット → 鍛造 → 切削加工 → 熱間圧延
→ 焼鈍 → 冷却→ ショットフ゛ラストで脱スケール → 酸洗 → 冷
間圧延（中間焼鈍）→ 焼鈍 → 酸洗 各製造工程における詳細は以下の通りである。Ingot → Forging → Cutting → Hot rolling → Annealing → Cooling → Descaling by shot blasting → Pickling → Cold rolling (intermediate annealing) → Annealing → Pickling The details of each manufacturing process are as follows: .

【０１０４】 インゴット： ［鋼記号］ ［インゴット形状］ ａ〜ｆ、ｐ ： 丸型 ｇ〜ｉ ： 角型扁平 ｊ〜ｍ ： 丸型 ｎ、ｏ ： 角型扁平 鍛造(フ゜レス方式、加熱は大気中)：(仕上げ寸法の厚さ、幅、長さの単位はmm) ［鋼記号］ ［加熱温度(℃)］［加熱時間(hr)]［厚さ 幅 長さ］ ａ〜ｆ、ｐ ： 1220 3 70 400 600 ｇ〜ｉ ： 1180 3 50 400 600 ｊ〜ｍ ： 1260 3 70 400 600 ｎ、ｏ ： 1180 3 50 400 600 切削加工： 上記スラブを切削加工して表面の酸化スケールおよび端面の割れを除去 ［鋼記号］ ［切削後の仕上げ厚さ(mm)］ ａ〜ｆ、ｐ ： 60 ｇ〜ｉ ： 42 ｊ〜ｍ ： 60 ｎ、ｏ ： 42 熱間圧延： ［鋼記号］ ［スラフ゛加熱温度(℃)大気中］ ［仕上げ厚さ(mm)］ ａ〜ｆ、ｐ ： 1220 3.8 ｇ〜ｉ ： 1180 2.6 ｊ〜ｍ ： 1260 3.8 ｎ、ｏ ： 1180 2.6 いずれも熱間圧延後、量産での熱延終了直後の温度履歴
を模擬して断熱材を巻き付けて徐冷した。Ingot: [Steel symbol] [Ingot shape] a to f, p: round shape g to i: square flat j to m: round shape n, o: square flat forging (press method, heating in air) ): (Unit of thickness, width and length of finishing dimension is mm) [Steel symbol] [Heating temperature (℃)] [Heating time (hr)] [Thickness and width length] a to f, p: 1220 3 70 400 600 g to i: 1180 3 50 400 600 j to m: 1260 3 70 400 600 n, o: 1180 3 50 400 600 Cutting process: The above slab is cut to remove oxide scale on the surface and cracks on the end face. Removal [Steel symbol] [Finishing thickness after cutting (mm)] a to f, p: 60 g to i: 42 j to m: 60 n, o: 42 Hot rolling: [Steel symbol] [Slave heating temperature] (℃) In air] [Finishing thickness (mm)] a to f, p: 1220 3.8 g to i: 1180 2.6 j to m: 1260 3.8 n, o: 1180 2.6 Hot rolling Immediately after the completion, the temperature history was simulated and the heat insulating material was wrapped around and gradually cooled.

【０１０５】鋼記号ｇからｉ、およびｎ、ｏについて
は、０．６％以上のＢを含有しているステンレス鋼であ
る。鋼中Ｂは、固相線以下、１２００℃付近で析出す
る。Ｍ₂Ｂ型硼化物は金属間化合物でありながら常温
域、高温域ともに変形能が極めて悪いので、おおよそ、
１０００℃以上、１２００℃以下の温度範囲で再加熱を
繰り返しながら鍛造、圧延をおこなった。また、コイル
端面の温度は低下しやすく、耳割れを発生しやすいの
で、コイル端面を保熱、必要に応じて加熱しながら熱間
圧延をおこなった。The steel symbols g to i, and n and o are stainless steels containing 0.6% or more of B. B in steel precipitates at around 1200 ° C. or below the solidus. Despite being an intermetallic compound, M ₂ B-type boride has extremely poor deformability in both normal temperature and high temperature regions.
Forging and rolling were performed while repeating reheating in a temperature range of 1000 ° C or higher and 1200 ° C or lower. Further, since the temperature of the coil end surface is likely to drop and ear cracks are likely to occur, the coil end surface was kept warm, and hot rolling was performed while heating it as necessary.

【０１０６】 熱間圧延後の焼鈍（大気中）： ［鋼記号］ ［焼鈍温度℃］ ［冷却］ ａ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｐ ： 840 空冷 ｂ ： 925 水冷 ｃ、ｄ ： 1000 水冷 ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ ： 1080 空冷 保持時間は、いずれも２０分 表面の高温酸化スケールは、ショットにて除去、酸洗冷
間圧延：全て０．３ｍｍに仕上げた。Annealing after hot rolling (in air): [steel symbol] [annealing temperature ° C] [cooling] a, e, f, g, h, i, p: 840 air cooling b: 925 water cooling c, d: 1000 water cooling j, k, l, m, n, o: all 1080 air cooling holding time, high temperature oxide scale on the surface was removed by shot, pickling cold rolling: all finished to 0.3 mm.

【０１０７】必要に応じて、冷間圧延途中で８１０℃で
軟化焼鈍と酸洗を実施した。If necessary, softening annealing and pickling were carried out at 810 ° C. during cold rolling.

【０１０８】冷延コイルは、上記熱延材と同じ温度で最
終焼鈍をおこない供試材とし、下記の方法によりステン
レス鋼板の表面に金属介在物を分散、露出させてた後、
表面粗さ、接触電気抵抗を測定すると共に、セパレータ
を製作して固体高分子型燃料電池に組み込み性能評価を
おこなった。The cold-rolled coil was subjected to final annealing at the same temperature as that of the hot-rolled material as a test material, and after the metal inclusions were dispersed and exposed on the surface of the stainless steel plate by the following method,
The surface roughness and the contact electric resistance were measured, and a separator was manufactured and incorporated into a polymer electrolyte fuel cell to evaluate the performance.

【０１０９】各試験に用いた冷延鋼板の表面の金属介在
物の分散、露出および表面粗さは、酸洗液条件（液組
成、温度）、酸洗時間を変えることによりおこなった。
用いた酸洗液は下記の４種類であった。Dispersion, exposure and surface roughness of metal inclusions on the surface of the cold rolled steel sheet used in each test were performed by changing the pickling solution conditions (liquid composition, temperature) and pickling time.
The pickling solutions used were the following four types.

【０１１０】 硝酸：１５％、ふっ酸：３％、水：残部 硝酸：１０％、ふっ酸：８％、水：残部 硝酸：１０％、ふっ酸：４％、水：残部 硝酸： ８％、ふっ酸：３％、水：残部 なお、酸洗液の温度は６０℃一定とした。[0110]   Nitric acid: 15%, hydrofluoric acid: 3%, water: balance   Nitric acid: 10%, hydrofluoric acid: 8%, water: balance   Nitric acid: 10%, hydrofluoric acid: 4%, water: balance   Nitric acid: 8%, hydrofluoric acid: 3%, water: balance The temperature of the pickling solution was constant at 60 ° C.

【０１１１】また、ステンレス鋼板表面に金属介在物を
分散、露出させる手段として、析出させる以外にＷＣ、
Ｍｏ₂Ｃ、Ｂ₄Ｃの導電性を有する硬質微粉末をショット
する方法を用いた。ショット条件は以下の通りであっ
た。Further, as a means for dispersing and exposing the metal inclusions on the surface of the stainless steel plate, in addition to precipitation, WC,
A method of shot a hard fine powder having conductivity of Mo ₂ C and B ₄ C was used. The shot conditions were as follows.

【０１１２】ショットした微粉末は、いずれも工業的に
製造された粉末であり、平均粒径は約２００μｍであっ
た。ＷＣで９９％以上、Ｍｏ₂Ｃで９０％、Ｂ₄Ｃで９５
％以上の高純度品で、それぞれＭＣ型、Ｍ₂Ｃ型、Ｍ₄Ｃ
型炭化物に該当する。投射条件は以下の通りであった。The shot fine powders were all industrially produced powders and had an average particle size of about 200 μm. 99% or more in WC, 90% in Mo ₂ C, 95 in B ₄ C
% High purity products, MC type, M ₂ C type, M ₄ C, respectively
It corresponds to type carbide. The projection conditions were as follows.

【０１１３】投射圧力：５ｋｇ／ｃｍ² 投射距離：２００ｍｍ 投射量 ：５ｋｇ／ｍｉｎ 投射角度：８０度 実施した試験は、下記の（１）〜（４）である。 （１）冷延鋼板に導電性粉末を投射することにより金属
介在物を分散、露出させたステンレス鋼板の試験 表２に示した鋼記号の各冷延鋼板を、同表に示す酸洗条
件で酸洗した後、ＷＣ、Ｍｏ₂Ｃ、Ｂ₄Ｃの導電性を有す
る硬質微粉末をショットした後、蒸留水中で１５分間の
超音波洗浄をおこなった。冷風ドライアーで乾燥させた
後、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９８２に規定の表面粗さ
（中心平均粗さＲａおよび最大高さＲｍａｘ）と、接触
電気抵抗を測定した。その結果を表２に示す。ショット
前に酸洗を実施しない場合にも、ほぼ同様の効果が確認
できた。Projection pressure: 5 kg / cm ² Projection distance: 200 mm Projection amount: 5 kg / min Projection angle: 80 degrees The tests carried out are the following (1) to (4). (1) Test of stainless steel plate in which metal inclusions were dispersed and exposed by projecting conductive powder onto the cold rolled steel plate. Each cold rolled steel plate with the steel symbol shown in Table 2 was subjected to pickling conditions shown in the same table. After pickling, a shot of hard fine powder having conductivity of WC, Mo ₂ C and B ₄ C was shot, and then ultrasonic washing was carried out in distilled water for 15 minutes. After drying with a cold air dryer, the surface roughness (center average roughness Ra and maximum height Rmax) specified in JIS B0601-1982 and the contact electric resistance were measured. The results are shown in Table 2. Even when the pickling was not performed before the shot, almost the same effect was confirmed.

【０１１４】[0114]

【表２】 [Table 2]

【０１１５】表２に示したNo.１〜１３は、ショットを
施した場合で、No.１４〜１８はショットを施さなかっ
た例で、表面に金属介在物が露出していない比較例であ
る。Nos. 1 to 13 shown in Table 2 are shots, and Nos. 14 to 18 are examples not shot, and are comparative examples in which metal inclusions are not exposed on the surface. .

【０１１６】本発明例のNo.５〜７および比較例の１５
〜１８は、Ｍ₂₃Ｃ₆型導電性金属析出物の影響を避ける
ために炭素含有量が少ない鋼を用いた。Nos. 5 to 7 of the present invention and 15 of the comparative example
For Nos. 18 to 18, steels having a low carbon content were used in order to avoid the influence of M ₂₃ C ₆ type conductive metal precipitates.

【０１１７】表２でＭ₂₃Ｃ₆、Ｍ₂Ｂ型析出物の有無につ
いては、光学顕微鏡にて表面にマクロ的に均一分散して
いることが容易に目視確認できるものをもって析出あり
と表記した。同定については、透過電子顕微鏡の回折像
よりおこなった。In Table 2, presence / absence of M ₂₃ C ₆ or M ₂ B type precipitates is described as "precipitation" if the presence of macroscopically uniform dispersion on the surface can be easily visually confirmed by an optical microscope. . The identification was performed from the diffraction image of a transmission electron microscope.

【０１１８】接触電気抵抗の測定は、０．３ｍｍ厚の上
記酸洗後の冷延鋼板と厚さ０．６ｍｍの市販のグラッシ
ーカーボン板（昭和電工製、商品名“ＳＧ３”）を用
い、評価用ステンレス試験片接触面積を１ｃｍ²とし、
４端子法にて測定した。評価用試験片表面は、評価直前
に、表面を洗浄後評価に供試した。酸洗処理をおこなわ
ない場合は、湿式６００番エメリー研磨面である。負荷
荷重は１１．２ｋｇ/ｃｍ²とした。負荷荷重により接触
電気抵抗は変化するが、１０ｋｇ/ｃｍ²以上でほぼ一定
値が得られるようになることを確認している。The contact electric resistance was measured using a 0.3 mm thick cold-rolled steel sheet after pickling and a 0.6 mm thick commercially available glassy carbon plate (Showa Denko, trade name "SG3"). For stainless steel test piece contact area 1cm ² ,
It was measured by the 4-terminal method. Immediately before evaluation, the surface of the test piece for evaluation was used for evaluation after cleaning the surface. When the pickling treatment is not performed, the wet type No. 600 emery polishing surface is used. The applied load was 11.2 kg / cm ² . It has been confirmed that the contact electric resistance changes depending on the applied load, but an almost constant value can be obtained at 10 kg / cm ² or more.

【０１１９】表２より明らかなように、導電性粉末をシ
ョット加工によってステンレス鋼板表面にめり込ませて
残留させた場合、全て接触抵抗は８．４５mΩ・cm²以下
となった。一方、ショットを施さない比較例では、接触
電気抵抗が１０７．９mΩ・cm²以上と高かった。ここ
で、No.１４は鋼中に導電性金属介在物であるＭ₂₃Ｃ₆が
析出しているにもかかわらず接触抵抗が高い。これは、
No.１４では中心線平均粗さが０．０３μmと極めて平滑
であるために導電性介在物が表面から突出しておらず、
導電性介在物が“電気の通り道”として十分に機能しな
かったためと考えられる。ステンレス鋼表面粗さが中心
線平均粗さＲａで０．０６〜５μｍである必要がある。
ショット加工は、表面に導電性粉末をめり込ませて残
留させること、表面粗さを中心線平均粗さＲａで０．
０５〜５μｍに調整することの双方を満足させる極めて
有効な工業的手段のひとつであることが明かである。な
お、ショット加工によりめり込ませて残留させた導電性
粒子の「電気の通り道」としての機能は時間経過によら
ないと判断されるが、実際にショットを施した鋼板表面
の接触抵抗は、３００ｈｒ経過後もほぼ同じ接触抵抗値
を示すことが確認できた。As is clear from Table 2, when the conductive powder was shot into the stainless steel plate surface and left therein, the contact resistances were all 8.45 mΩ · cm ² or less. On the other hand, in the comparative example not subjected to the shot, the contact electric resistance was as high as 107.9 mΩ · cm ² or more. Here, No. 14 has a high contact resistance although M ₂₃ C ₆ which is a conductive metal inclusion is precipitated in the steel. this is,
In No. 14, since the center line average roughness is 0.03 μm, which is extremely smooth, conductive inclusions do not protrude from the surface,
It is considered that the conductive inclusions did not function sufficiently as "electrical paths". The stainless steel surface roughness needs to be 0.06 to 5 μm in terms of centerline average roughness Ra.
In the shot processing, the conductive powder is rubbed into the surface and left, and the surface roughness is set to a center line average roughness Ra of 0.
It is clear that this is one of the extremely effective industrial means for satisfying both the adjustment of the thickness to 05 to 5 μm. It should be noted that the function as the "electrical path" of the conductive particles left behind by being shot-in is determined not to be due to the passage of time, but the contact resistance of the steel sheet surface that has actually been shot is It was confirmed that the contact resistance values were almost the same even after 300 hours had passed.

【０１２０】Ｍ₂₃Ｃ₆、Ｍ₂Ｂ型といった導電性金属析出
物が鋼中に析出している場合も、No.１〜４、８〜１
０、１２、１３に示すように良好な接触抵抗が得られ
た。両者の改善効果は、重畳の関係にあると判断してい
る。 （２）金属介在物を析出させて分散、露出させたステン
レス鋼の試験 電気伝導性微粉末を投射しないで、析出した金属介在物
のみによる効果を確認するため、炭素含有量が比較的高
くＭ₂₃Ｃ₆型炭化物が析出しているステンレス鋼、およ
び、硼素含有量が高くＭ₂Ｂ型硼化物が析出しているス
テンレス鋼を用いて、表３に示す種々の酸洗条件で酸洗
して金属介在物を分散、露出させた。また、比較例とし
て、炭素含有量が少なく、硼素含有量も低いか、含有し
ないステンレス鋼も同じ条件で酸洗した。これらの酸洗
した冷延鋼板の表面粗さと接触電気抵抗を上記と同じ方
法により測定した測定結果を表３に示す。Even when conductive metal precipitates such as M ₂₃ C ₆ and M ₂ B type are precipitated in the steel, Nos. 1 to 4 and 8 to 1
Good contact resistance was obtained as shown in 0, 12, and 13. It is determined that the improvement effects of both are in a superposed relationship. (2) Precipitation of metal inclusions to disperse and expose test steel of exposed stainless steel In order to confirm the effect of only the deposited metal inclusions without projecting the electrically conductive fine powder, the carbon content is relatively high. ₂₃ Pickling under various pickling conditions shown in Table 3 using stainless steel with precipitated C ₆ type carbide and stainless steel with high boron content and precipitated M ₂ B type boride The metal inclusions were dispersed and exposed. As a comparative example, stainless steel with low carbon content and low boron content was also pickled under the same conditions. Table 3 shows the measurement results obtained by measuring the surface roughness and the contact electric resistance of these pickled cold-rolled steel sheets by the same method as described above.

【０１２１】[0121]

【表３】 [Table 3]

【０１２２】表３より明らかなように、Ｍ₂₃Ｃ₆、Ｍ₂Ｂ
型析出物を分散、露出させた本発明例の全てが接触電気
抵抗は１５．６mΩ・cm²以下と小さいが、比較例の析出
物が鋼板表面に分散、露出していない場合は、表面粗さ
が本発明で規定する範囲内であっても１０１．６mΩ・c
m²以上と高いことが明かである。分散析出の効果が顕著
である。Ｍ₂₃Ｃ₆型炭化物とＭ₂Ｂ型硼化物の改善効果
は、重畳の関係にあると判断している。As is clear from Table 3, M ₂₃ C ₆ , M ₂ B
All of the examples of the present invention in which the mold deposits are dispersed and exposed have a small contact electric resistance of 15.6 mΩ · cm ² or less, but when the deposits of the comparative examples are not dispersed or exposed on the surface of the steel sheet, the surface roughness is low. Is within the range specified in the present invention, 101.6 mΩ · c
It is clear that it is as high as m ² or more. The effect of dispersion precipitation is remarkable. It is judged that the improving effects of the M ₂₃ C ₆ type carbide and the M ₂ B type boride have a superimposing relationship.

【０１２３】（３）金属介在物を分散、露出させ、かつ
表面粗さを変化させたステンレス鋼板の試験 表面粗さの接触電気抵抗におよぼす影響を確認するた
め、表４に示すように酸洗条件を種々変化させて酸洗し
て冷延鋼板の表面粗さを変化させた後、表面粗さと接触
電気抵抗の測定をおこなった。その結果を表４に示す。(3) In order to confirm the influence of the test surface roughness of the stainless steel sheet in which the metal inclusions are dispersed and exposed and the surface roughness is changed, on the contact electric resistance, pickling as shown in Table 4 The surface roughness and the contact electric resistance were measured after changing the surface roughness of the cold rolled steel sheet by pickling under various conditions and pickling. The results are shown in Table 4.

【０１２４】図３および図４は、湿式６００番エメリー
紙研磨した鋼記号ｎ（表１）を、１０％硝酸−３％ふっ
酸中で５分間酸洗した後の表面粗さ状態を示す。図３は
二次元での測定結果で、図４は三次元測定結果である。
Ｒａ＝０．２１３３、０．２１４７μｍであった。これ
らの測定は、市販の粗さ計を用いた。FIG. 3 and FIG. 4 show the surface roughness of steel No. n (Table 1) polished with wet type No. 600 emery paper after pickling in 10% nitric acid-3% hydrofluoric acid for 5 minutes. FIG. 3 is a two-dimensional measurement result, and FIG. 4 is a three-dimensional measurement result.
Ra was 0.2133 and 0.2147 μm. A commercially available roughness meter was used for these measurements.

【０１２５】[0125]

【表４】 [Table 4]

【０１２６】表４から明らかなように、たとえ、鋼中に
Ｍ₂₃Ｃ₆、Ｍ₂Ｂ型析出物がステンレス鋼板表面に分散、
露出していたとしても、表面粗さが本発明で規定する範
囲になっていなければ接触電気抵抗が４５．３mΩ・cm²
以上と高い。このことは、接触が面では起こらず、表面
が非常に平滑な面であってもいくつかの点での接触しか
起こっていないことを示す。言いかえるならば、表面が
非常に平滑である場合には、接触点数が少ないことか
ら、鋼板表面に露出している導電性金属介在物を介した
接触機会が十分に得られず、結果として接触抵抗値が高
くなると解釈できる。As is clear from Table 4, even if M ₂₃ C ₆ and M ₂ B type precipitates are dispersed in the steel on the surface of the stainless steel sheet,
Even if exposed, the contact electric resistance is 45.3 mΩ · cm ² if the surface roughness is not within the range specified in the present invention.
More expensive than that. This indicates that the contact does not occur on the face, but only at some points even if the surface is a very smooth face. In other words, when the surface is very smooth, the number of contact points is small, so there is not enough opportunity for contact via the conductive metal inclusions exposed on the steel plate surface, resulting in contact. It can be interpreted as a higher resistance value.

【０１２７】図５は、鋼記号ｎ（表１中）のミクロ写真
（１０００倍）を示す。白い線で囲まれているのが分散
相のＭ₂Ｂ型硼化物である。断面をＳＥＭ観察したもの
であり、上方には、表面にＭ₂Ｂが“頭を出して”突
出、分散している状況が判別できる。FIG. 5 shows a microphotograph (× 1000) of steel symbol n (in Table 1). Surrounded by the white line is the dispersed phase M ₂ B type boride. It is an SEM observation of the cross section, and it is possible to discriminate a situation in which M ₂ B is protruding and dispersed “out of the head” on the surface above.

【０１２８】（４）金属介在物を分散、露出させたステ
ンレス鋼からなるセパレータを固体高分子型燃料電池に
組み込んだ試験 本発明のステンレス鋼を固体高分子型燃料電池にセパレ
ータとして装填した場合の性能評価のために、表５に示
す各鋼記号の最終焼鈍した冷延鋼板からコルゲート形状
のセパレータ板を作製した。(4) Test in which a separator made of stainless steel in which metal inclusions were dispersed and exposed was incorporated in a polymer electrolyte fuel cell, when the stainless steel of the present invention was loaded as a separator in the polymer electrolyte fuel cell. For performance evaluation, corrugated separator plates were prepared from the finally annealed cold-rolled steel plates with the steel symbols shown in Table 5.

【０１２９】セパレータ板は、図１に示す形状で両面
（アノード極側、カソード極側）に機械加工により溝幅
２ｍｍ、溝深さ１ｍｍのガス流路を切削加工し、固体高
分子型単セル電池内部にセパレータとして装填した状態
で評価した。特性評価は、電池内に燃料ガスを流してか
ら１時間経過後に単セル電池の電圧を測定し、初期の電
圧と比較することにより電圧の低下率を調べて行った。
なお、低下率は、 １−（１時間経過後の電圧Ｖ／初期電圧ｖ） により求めた。The separator plate has the shape shown in FIG. 1 and is machined on both sides (anode electrode side, cathode electrode side) by machining to form a gas passage having a groove width of 2 mm and a groove depth of 1 mm, and a solid polymer type single cell is formed. Evaluation was carried out in the state of being loaded as a separator inside the battery. The characteristics were evaluated by measuring the voltage of the single-cell battery after 1 hour passed from the passage of the fuel gas into the battery and comparing it with the initial voltage to examine the voltage decrease rate.
The reduction rate was calculated by 1- (voltage V after 1 hour / initial voltage v).

【０１３０】評価に用いた固体高分子型燃料単セル電池
は、米国Electrochem社製市販電池セルFC50を改造して
用いた。As the polymer electrolyte fuel single cell battery used for evaluation, a commercially available battery cell FC50 manufactured by Electrochem, USA was modified and used.

【０１３１】アノード極側燃料用ガスとしては９９．９
９９９％水素ガスを用い、カソード極側ガスとしては空
気を用いた。電池本体は全体を７８±２℃に保温すると
共に、電池内部の湿度制御を、セル出側の排ガス水分濃
度測定をもとに入り側で調整した。電池内部の圧力は、
1気圧である。水素ガス、空気の電池への導入ガス圧は
０．０４〜０．２０ｂａｒで調整した。セル性能評価
は、単セル電圧で５００±２０ｍＡ/cm²−０．６２±
０．０４Ｖが確認できた状態より継時的に測定を行っ
た。As the fuel gas for the anode electrode side, 99.9
A 999% hydrogen gas was used, and air was used as the cathode side gas. The entire battery body was kept at 78 ± 2 ° C., and the humidity control inside the battery was adjusted on the inlet side based on the exhaust gas moisture concentration measurement on the cell outlet side. The pressure inside the battery is
1 atm. The gas pressure of hydrogen gas and air introduced into the battery was adjusted to 0.04 to 0.20 bar. Cell performance evaluation is 500 ± 20 mA / cm ² −0.62 ± single cell voltage.
The measurement was continuously performed from the state where 0.04 V was confirmed.

【０１３２】単セル性能測定用システムとしては、米国
スクリブナー社製８９０シリーズを基本とした燃料電池
計測システムを改造して用いた。電池運転状態により、
特性に変化があると予想されるが、同一条件での比較評
価である。その結果を表５に示す。As the single cell performance measuring system, a fuel cell measuring system based on the 890 series manufactured by US Scribner was modified and used. Depending on the battery operating condition,
It is expected that the characteristics will change, but this is a comparative evaluation under the same conditions. The results are shown in Table 5.

【０１３３】[0133]

【表５】 [Table 5]

【０１３４】本発明で規定するステンレス鋼は、表５か
ら明らかなように、固体高分子型燃料電池セルに装填し
た状態においても、接触電気抵抗を小さく維持すること
ができた。As is clear from Table 5, the stainless steel specified in the present invention was able to keep the contact electric resistance small even in the state of being loaded in the polymer electrolyte fuel cell.

【０１３５】[0135]

【発明の効果】本発明の通電部品用ステンレス鋼は、接
触電気抵抗が低く腐食環境においても長時間の間接触電
気抵抗を低く維持することができ、特に固体高分子型燃
料電池のセパレータ用として好適であり、安価な固体高
分子型燃料電池の製造に貢献するところ大である。INDUSTRIAL APPLICABILITY The stainless steel for current-carrying parts of the present invention has a low contact electric resistance and can keep the contact electric resistance low for a long period of time even in a corrosive environment, and particularly as a separator for a polymer electrolyte fuel cell. It is suitable and largely contributes to the production of an inexpensive polymer electrolyte fuel cell.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】固体高分子型燃料電池の構造を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the structure of a polymer electrolyte fuel cell.

【図２】金属介在物が露出したステンレス鋼の表面と他
の通電体面と接触させた状態を示す図である。FIG. 2 is a view showing a state in which the surface of stainless steel with exposed metal inclusions is brought into contact with another electric conductor surface.

【図３】酸洗後のステンレス鋼板の二次元の表面粗さ状
態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a two-dimensional surface roughness state of a stainless steel plate after pickling.

【図４】酸洗後のステンレス鋼板の三次元の表面粗さ状
態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a three-dimensional surface roughness state of a stainless steel plate after pickling.

【図５】分散したＭ₂Ｂ型硼化物を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing dispersed M ₂ B type boride.

【符号の説明】 １…燃料電池 ２…固体高分子電解質膜 ３…燃料電極膜 ４…酸化剤電極膜 ５ａ、５ｂ…セパレータ １０…ステンレス鋼 １１…カーボン板 １２…不働態被膜 １３…硼化物系金属介在物 １４…投射した金属介在物 １５…炭化物系金属介在物[Explanation of symbols] 1 ... Fuel cell 2 ... Solid polymer electrolyte membrane 3 ... Fuel electrode membrane 4 ... Oxidizer electrode film 5a, 5b ... Separator 10 ... Stainless steel 11 ... Carbon plate 12 ... Passive film 13 ... Boride metal inclusion 14 ... Projected metal inclusions 15 ... Carbide type metal inclusions

フロントページの続き (72)発明者 土井 教史 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 EE08 HH03 HH05 Continued front page    (72) Inventor Norihito Doi             4-53 Kitahama, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Prefecture             Sumitomo Metal Industries, Ltd. F term (reference) 5H026 AA06 EE08 HH03 HH05

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】ステンレス鋼表面に、導電性を有するＭ₂₃
Ｃ₆型、Ｍ₄Ｃ型、Ｍ₂Ｃ型、ＭＣ型炭化物系金属介在物
およびＭ₂Ｂ型硼化物系金属介在物のうちの１種以上が
分散、露出しており、ステンレス鋼表面粗さが中心線平
均粗さＲａで０．０６〜５μmであることを特徴とする
固体高分子型燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼。1. A M ₂₃ having conductivity on the surface of stainless steel.
One or more of C ₆ type, M ₄ C type, M ₂ C type, MC type carbide-based metal inclusions and M ₂ B type boride-based metal inclusions are dispersed and exposed, and surface roughness of stainless steel Has a center line average roughness Ra of 0.06 to 5 μm. Stainless steel for a polymer electrolyte fuel cell separator. 【請求項２】ステンレス鋼表面に分散、露出している
Ｍ₂₃Ｃ₆型、Ｍ₂Ｃ型、ＭＣ型炭化物系金属介在物および
Ｍ₂Ｂ型硼化物系金属介在物中の金属元素（Ｍ）が、ク
ロム、モリブデン、タングステンの１種以上を含んでい
ることを特徴とする請求項１に記載の固体高分子型燃料
電池のセパレータ用ステンレス鋼。2. Dispersed and exposed on the surface of stainless steel.
The metal element (M) in the M ₂₃ C ₆ type, M ₂ C type, MC type carbide type metal inclusions and the M ₂ B type boride type metal inclusions contains at least one of chromium, molybdenum and tungsten. The stainless steel for a separator of the polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the stainless steel is used as a separator. 【請求項３】ステンレス鋼が、質量％で、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、
Ｃｒ：１５〜３６％、Ａｌ：０．００１〜６％、Ｂ：０
〜３．５％、Ｎ：０．０３５％以下、Ｎｉ：０〜７％、
Ｍｏ：０〜７％、Ｃｕ：０〜１％、Ｔｉ：０〜２５×
（Ｃ％＋Ｎ％）、Ｎｂ：０〜２５×（Ｃ％＋Ｎ％）を含
有し、かつＣｒ、ＭｏおよびＢ含有量は下記式を満足し
ており、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなるフェライ
ト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の固体高分子型燃料電池のセパレータ
用ステンレス鋼。 １７％≦Ｃｒ＋３×Ｍｏ−２．５×Ｂ ただし、式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を
示す。3. Stainless steel in mass% C: 0.15
% Or less, Si: 0.01 to 1.5%, Mn: 0.01 to
1.5%, P: 0.04% or less, S: 0.01% or less,
Cr: 15 to 36%, Al: 0.001 to 6%, B: 0
~ 3.5%, N: 0.035% or less, Ni: 0 to 7%,
Mo: 0-7%, Cu: 0-1%, Ti: 0-25x
(C% + N%), Nb: 0 to 25 × (C% + N%), the contents of Cr, Mo and B satisfy the following formula, and the balance is Fe and unavoidable impurities. It is steel, The stainless steel for separators of the polymer electrolyte fuel cell according to claim 1 or 2. 17% ≦ Cr + 3 × Mo−2.5 × B However, the element symbol in the formula indicates the content (mass%) of each element. 【請求項４】ステンレス鋼が、質量％で、Ｃ：０．００
５〜０．２％、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％、Ａ
ｌ：０．００１〜６％、Ｍｏ：０〜７％を含有し、かつ
Ｃｒ、ＭｏおよびＢ含有量は下記式を満足しており、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなるオーステナイト系ス
テンレス鋼であることを特徴とする請求項１または請求
項２に記載の固体高分子型燃料電池のセパレータ用ステ
ンレス鋼。 １７％≦Ｃｒ＋３×Ｍｏ−２．５×Ｂ ただし、式中の各元素記号は含有量（質量％）を示す4. Stainless steel in mass% C: 0.00
5 to 0.2%, Si: 0.01 to 1.5%, Mn: 0.
01-2.5%, P: 0.04% or less, S: 0.01%
Hereinafter, Cr: 17 to 30%, Ni: 7 to 50%, B: 0
~ 3.5%, N: 0 ~ 0.4%, Cu: 0 ~ 2%, A
l: 0.001 to 6%, Mo: 0 to 7%, Cr, Mo and B contents satisfy the following formula, and austenitic stainless steel consisting of balance Fe and unavoidable impurities. A stainless steel for a separator of the polymer electrolyte fuel cell according to claim 1 or 2. 17% ≦ Cr + 3 × Mo−2.5 × B However, each element symbol in the formula indicates the content (mass%). 【請求項５】固体高分子電解質膜を中央にして燃料電極
膜と酸化剤電極膜を重ねあわせた単位電池を複数個、単
位電池間にセパレータを介在させて積層した積層体に、
燃料ガスと酸化剤ガスを供給して直流電力を発生させる
固体高分子型燃料電池であって、セパレータが請求項１
から請求項４までのいずれかに記載のステンレス鋼から
なることを特徴とする固体高分子型燃料電池。5. A laminated body in which a plurality of unit cells in which a fuel electrode film and an oxidizer electrode film are superposed with the solid polymer electrolyte membrane in the center are stacked, and a separator is interposed between the unit cells,
A polymer electrolyte fuel cell for supplying a fuel gas and an oxidant gas to generate DC power, wherein the separator is a separator.
5. A solid polymer fuel cell comprising the stainless steel according to claim 4.