JP2020193355A - Method for producing separator material for fuel cell - Google Patents

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耕太郎 池田
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将典 相武
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Kazutaka Tachibana
和孝 橘
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Isao Kobayashi
勲生 小林
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Abstract

To provide a production method capable of producing a separator material having electrical conductivity and press workability.SOLUTION: There is provided a method for producing a separator material for a fuel cell comprising a titanium base material and a mixed layer containing carbon particles and titanium oxide on the titanium base material, which comprises a rolling step of rolling the titanium base material, an annealing step of annealing the titanium base material after the rolling step, a coating step of coating the carbon particles on the surface of the titanium base material after the annealing step and an oxidation treatment step of heat-treating the titanium base material under an oxidative atmosphere after the coating step to form the titanium oxide, wherein the annealing step is performed so that a heating temperature (X) and a heating time (Y) satisfy a predetermined expression (A).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、燃料電池用セパレータ材の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a separator material for a fuel cell.

燃料電池は、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟んだ構造体を単セルとして備える。また、燃料電池は、ガス（水素、酸素等）の流路となる溝が形成されたセパレータ（バイポーラプレートとも呼ばれる）を介して前記単セルを複数個重ね合わせたスタックとして構成される。燃料電池は、スタックあたりのセル数を増やすことで、出力を高くすることができる。 The fuel cell includes a structure in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode as a single cell. Further, the fuel cell is configured as a stack in which a plurality of the single cells are stacked via a separator (also referred to as a bipolar plate) having a groove formed as a flow path for gas (hydrogen, oxygen, etc.). The output of a fuel cell can be increased by increasing the number of cells per stack.

燃料電池用のセパレータは、発生した電流を冷却水（ＦＣＣ）が流れる面を介して隣のセルに流す役割も担っている。そのため、セパレータを製造するためのセパレータ材には、高い導電性及びその高い導電性が燃料電池のセル内の雰囲気中においても長期間維持されることが要求される。ここで、高い導電性とは、接触抵抗が低いことを意味する。また、接触抵抗とは、電極とセパレータ表面との間で、界面現象のために電圧降下が生じることをいう。 The separator for a fuel cell also plays a role of flowing the generated current to the adjacent cell through the surface through which the cooling water (FCC) flows. Therefore, the separator material for manufacturing the separator is required to have high conductivity and its high conductivity to be maintained for a long period of time even in the atmosphere inside the cell of the fuel cell. Here, high conductivity means that the contact resistance is low. Further, the contact resistance means that a voltage drop occurs between the electrode and the surface of the separator due to an interfacial phenomenon.

例えば、特許文献１には、純チタン又はチタン合金からなる基材上に、酸化チタンとカーボンブラックが混合した混合層が形成されており、前記酸化チタンが結晶性のルチルを含み、前記混合層中のカーボンの結合状態をＸ線光電子分光分析により分析した際に検出されたカーボンのうちの７０％以上がＣ−Ｃ結合を有するカーボンブラック単体として存在していることを特徴とする燃料電池用セパレータ材が開示されている。特許文献１には、カーボンブラックは導電性に優れており、また、酸化チタンは耐食性に優れているため、特許文献１に記載の燃料電池用セパレータ材は高い導電性及び導電耐久性を有することが記載されている。 For example, in Patent Document 1, a mixed layer in which titanium oxide and carbon black are mixed is formed on a base material made of pure titanium or a titanium alloy, and the titanium oxide contains crystalline rutyl, and the mixed layer. For a fuel cell, which is characterized in that 70% or more of the carbon detected when the bonded state of the carbon inside is analyzed by X-ray photoelectron spectroscopic analysis exists as a single carbon black having a CC bond. Separator materials are disclosed. According to Patent Document 1, carbon black has excellent conductivity, and titanium oxide has excellent corrosion resistance. Therefore, the separator material for a fuel cell described in Patent Document 1 has high conductivity and conductive durability. Is described.

特開２０１６−１２２６４２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-122642

燃料電池用セパレータ材には、高い導電性（低い接触抵抗）に加え、優れたプレス加工性が要求される。特許文献１のような酸化チタンとカーボンブラックを含む層を備えるセパレータ材は、導電性及びプレス加工性の両立という点においてさらなる改善が望まれている。 The separator material for a fuel cell is required to have excellent press workability in addition to high conductivity (low contact resistance). A separator material having a layer containing titanium oxide and carbon black as in Patent Document 1 is desired to be further improved in terms of both conductivity and press workability.

そこで、本開示の目的は、導電性及びプレス加工性を兼ね備えるセパレータ材を製造することができる製造方法を提供することである。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a manufacturing method capable of manufacturing a separator material having both conductivity and press workability.

そこで、本実施形態の態様例は以下の通りである。 Therefore, an example of the embodiment of the present embodiment is as follows.

（１） チタン基材と、該チタン基材の上に、炭素粒子及び酸化チタンを含む混合層と、を備える燃料電池用セパレータ材を製造する方法であって、
前記チタン基材を圧延する圧延工程と、
前記圧延工程後に、前記チタン基材を焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍工程後に、前記チタン基材の表面に前記炭素粒子を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程後に、前記チタン基材を酸化雰囲気下で熱処理し、前記酸化チタンを形成する酸化処理工程と、
を含み、
前記焼鈍工程が、加熱温度（Ｘ）及び加熱時間（Ｙ）が下記式（Ａ）：
Ｙ≧５Ｅ＋３６Ｘ＾（−１２．１９） ・・・（Ａ）
［ただし、Ｘは、６５０℃以上、８５０℃以下である。］
を満たすように行われる、燃料電池用セパレータ材の製造方法。
（２） 前記酸化雰囲気の酸素分圧が、２５Ｐａ以下である、（１）に記載の燃料電池用セパレータ材の製造方法。
（３） 加熱時間が、２５０秒以下である、（１）又は（２）に記載の燃料電池用セパレータ材の製造方法。 (1) A method for producing a separator material for a fuel cell, which comprises a titanium base material and a mixed layer containing carbon particles and titanium oxide on the titanium base material.
The rolling process of rolling the titanium base material and
After the rolling step, an annealing step of annealing the titanium base material and
After the annealing step, a coating step of applying the carbon particles to the surface of the titanium base material and a coating step.
After the coating step, the titanium base material is heat-treated in an oxidizing atmosphere to form the titanium oxide, and an oxidation treatment step.
Including
In the annealing step, the heating temperature (X) and the heating time (Y) are expressed by the following formula (A):
Y ≧ 5E + 36X ^ (-12.19) ・ ・ ・ (A)
[However, X is 650 ° C. or higher and 850 ° C. or lower. ]
A method for manufacturing a separator material for a fuel cell, which is performed so as to satisfy the above conditions.
(2) The method for producing a separator material for a fuel cell according to (1), wherein the oxygen partial pressure in the oxidizing atmosphere is 25 Pa or less.
(3) The method for producing a separator material for a fuel cell according to (1) or (2), wherein the heating time is 250 seconds or less.

本開示により、導電性及びプレス加工性を兼ね備えるセパレータ材を製造することができる製造方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present disclosure, it is possible to provide a manufacturing method capable of manufacturing a separator material having both conductivity and press workability.

本実施形態に係る製造方法により得られる燃料電池用セパレータ材の構成を説明するための概略断面図である。It is the schematic sectional drawing for demonstrating the structure of the separator material for a fuel cell obtained by the manufacturing method which concerns on this Embodiment. 本実施形態に係る製造方法の工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of the manufacturing method which concerns on this Embodiment. 塗布工程Ｓ３によりチタン基材２の表面に炭素粒子５が塗布された状態を示す模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which carbon particles 5 are coated on the surface of the titanium base material 2 by the coating step S3. 酸化処理工程Ｓ４によりチタン基材２の表面に酸化チタン４が形成された状態を示す模式的断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the state which titanium oxide 4 was formed on the surface of the titanium base material 2 by the oxidation treatment step S4. 実施例について、横軸に加熱温度、縦軸に加熱時間をプロットしたグラフである。It is a graph which plotted the heating temperature on the horizontal axis and the heating time on the vertical axis for Examples.

本実施形態は、チタン基材と、該チタン基材の上に、炭素粒子及び酸化チタンを含む混合層と、を備える燃料電池用セパレータ材を製造する方法であって、前記チタン基材を圧延する圧延工程と、前記圧延工程後に、前記チタン基材を焼鈍する焼鈍工程と、前記焼鈍工程後に、前記チタン基材の表面に前記炭素粒子を塗布する塗布工程と、前記塗布工程後に、前記チタン基材を酸化雰囲気下で熱処理し、前記酸化チタンを形成する酸化処理工程と、を含み、前記焼鈍工程が、加熱温度（Ｘ）及び加熱時間（Ｙ）が下記式（Ａ）：
Ｙ≧５Ｅ＋３６Ｘ＾（−１２．１９） ・・・（Ａ）
［ただし、Ｘは、６５０℃以上、８５０℃以下である。］
を満たすように行われる、燃料電池用セパレータ材の製造方法である。 The present embodiment is a method for producing a separator material for a fuel cell including a titanium base material and a mixed layer containing carbon particles and titanium oxide on the titanium base material, and the titanium base material is rolled. The rolling step, the annealing step of annealing the titanium base material after the rolling step, the coating step of applying the carbon particles to the surface of the titanium base material after the annealing step, and the titanium after the coating step. The annealing step includes an oxidation treatment step of heat-treating the base material in an oxidizing atmosphere to form the titanium oxide, and the annealing step has a heating temperature (X) and a heating time (Y) of the following formula (A):
Y ≧ 5E + 36X ^ (-12.19) ・ ・ ・ (A)
[However, X is 650 ° C. or higher and 850 ° C. or lower. ]
It is a method of manufacturing a separator material for a fuel cell, which is carried out so as to satisfy the above conditions.

本実施形態に係る製造方法により、導電性及びプレス加工性を兼ね備えるセパレータ材を製造することができる製造方法を提供することができる。 According to the manufacturing method according to the present embodiment, it is possible to provide a manufacturing method capable of manufacturing a separator material having both conductivity and press workability.

以下、適宜図面を参照して、本実施形態に係る燃料電池用セパレータ材の製造方法について詳細に説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a fuel cell separator material according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

＜燃料電池用セパレータ材＞
まず、本実施形態に係る製造方法により製造される燃料電池用セパレータ材の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る燃料電池用セパレータ材の構成を説明する概略断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る燃料電池用セパレータ材１は、チタン基材２上に、混合層３が形成されている。混合層３は、酸化チタン４と、該酸化チタン４中に分散した炭素粒子５とを含む。炭素粒子５は、混合層３のマトリックスとしての酸化チタン４中に埋まっている。なお、該断面は、基材の面方向に対して平行な面による断面であってもよく、面方向に対して垂直な面による断面であってもよく、面方向に対して斜めとなる面による断面であってもよい。炭素粒子５は、酸化チタン４の表面（図１において上側の面）から酸化チタン４とチタン基材２との界面まで分散しており、電流を流す導電パスとして存在する。 <Separator material for fuel cells>
First, the configuration of the fuel cell separator material manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a fuel cell separator material according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, in the fuel cell separator material 1 according to the present embodiment, a mixed layer 3 is formed on a titanium base material 2. The mixed layer 3 contains titanium oxide 4 and carbon particles 5 dispersed in the titanium oxide 4. The carbon particles 5 are embedded in titanium oxide 4 as a matrix of the mixed layer 3. The cross section may be a cross section of a surface parallel to the surface direction of the base material, a cross section of a surface perpendicular to the surface direction, or a surface oblique to the surface direction. It may be a cross section according to. The carbon particles 5 are dispersed from the surface of titanium oxide 4 (upper surface in FIG. 1) to the interface between titanium oxide 4 and the titanium base material 2, and exist as a conductive path through which an electric current flows.

チタン基材は、純チタン又はチタン合金から構成される基材である。純チタンとしては、例えば、ＪＩＳ Ｈ ４６００に規定されるものを挙げることができる。また、チタン合金としては、例えば、Ｔｉ−Ａｌ、Ｔｉ−Ｎｂ、Ｔｉ−Ｔａ、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−Ｐｄを挙げることができる。ただし、いずれの場合もこれらの例示に限定するものではない。純チタン又はチタン合金製のチタン基材は、軽く、耐食性に優れている。また、チタン基材の表面に混合層に被覆されずに露出している部分があったとしても、燃料電池内の高温酸性雰囲気（例えば、８０℃、ｐＨ２）でチタン又はチタン合金が溶出せず、固体高分子膜を劣化させる恐れがない。チタン基材としては、相構造がα相であるものが好ましく用いられる。また、一般的に、純チタンは、チタン合金に比べて、優れたプレス加工性を有する。そのため、チタン基材は、純チタンを用いることが好ましい。 The titanium base material is a base material composed of pure titanium or a titanium alloy. Examples of pure titanium include those specified in JIS H 4600. Further, examples of the titanium alloy include Ti-Al, Ti-Nb, Ti-Ta, Ti-6Al-4V, and Ti-Pd. However, in any case, the present invention is not limited to these examples. A titanium base material made of pure titanium or a titanium alloy is light and has excellent corrosion resistance. Further, even if there is an exposed portion on the surface of the titanium base material without being covered with the mixed layer, titanium or the titanium alloy does not elute in the high temperature acidic atmosphere (for example, 80 ° C., pH 2) in the fuel cell. , There is no risk of deteriorating the solid polymer membrane. As the titanium base material, one having a phase structure of α phase is preferably used. Further, in general, pure titanium has excellent press workability as compared with titanium alloys. Therefore, it is preferable to use pure titanium as the titanium base material.

チタン基材は、例えば、冷間圧延材である。 The titanium base material is, for example, a cold-rolled material.

チタン基材の厚さは、例えば、０．０５〜１ｍｍである。厚さがこの範囲であると、セパレータの軽量化及び薄型化の要求を満足し易く、セパレータ材としての強度及びハンドリング性を備える。そのため、セパレータ材をセパレータの形状にプレス加工することが比較的容易となる。チタン基材の形状は、コイル状に巻かれた長尺帯状であってもよく、所定の寸法に切断された枚葉紙状であってもよい。 The thickness of the titanium base material is, for example, 0.05 to 1 mm. When the thickness is in this range, it is easy to satisfy the demands for weight reduction and thinning of the separator, and the separator material has strength and handleability. Therefore, it is relatively easy to press the separator material into the shape of the separator. The shape of the titanium base material may be a long strip wound in a coil shape or a sheet of paper cut to a predetermined size.

炭素粒子は、炭素で構成される粒子であり、例えば、カーボンブラック、黒鉛、Ｂドーピングダイヤモンド粒子、Ｎドーピングダイヤモンド粒子等が挙げられる。炭素粒子は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。カーボンブラックは、無定形炭素から成る鎖状構造を持つ炭素粒子である。カーボンブラックは、その製造方法によってファーネスブラック、アセチレンブラック又はサーマルブラック等に分類されるが、いずれも使用可能である。黒鉛としては、人造黒鉛又は天然黒鉛が挙げられる。 The carbon particles are particles composed of carbon, and examples thereof include carbon black, graphite, B-doped diamond particles, and N-doped diamond particles. One type of carbon particles may be used alone, or two or more types may be used in combination. Carbon black is a carbon particle having a chain structure composed of amorphous carbon. Carbon black is classified into furnace black, acetylene black, thermal black, etc. according to the manufacturing method, and any of them can be used. Examples of graphite include artificial graphite and natural graphite.

炭素粒子の平均粒径は、２０〜２００ｎｍであることが好ましい。炭素粒子の平均粒径が２０ｎｍ以上である場合、後述の酸化処理工程における酸化による消滅を抑制し易くなる。また、炭素粒子の平均粒径が２００ｎｍ以下である場合、混合層中に保持し易くなる。なお、この平均粒径（一次粒子径）は、透過型電子顕微鏡画像（ＴＥＭ画像）において無作為に選択した１００個の炭素粒子の直径（円相当径）の平均値である。 The average particle size of the carbon particles is preferably 20 to 200 nm. When the average particle size of the carbon particles is 20 nm or more, it becomes easy to suppress the disappearance due to oxidation in the oxidation treatment step described later. Further, when the average particle size of the carbon particles is 200 nm or less, the carbon particles can be easily retained in the mixed layer. The average particle size (primary particle size) is an average value of the diameters (circle equivalent diameters) of 100 carbon particles randomly selected in a transmission electron microscope image (TEM image).

混合層において、酸化チタン中に導電性を有する炭素粒子が含有されている。該炭素粒子は、電流を流す導電パスとしての役割を果たす。混合層中に含まれている炭素粒子の存在により、本実施形態に係るセパレータ材は、優れた導電性を有する。また、カーボンブラック等の炭素粒子は酸化に対して安定であるため、導電性が安定的に維持される。 In the mixed layer, conductive carbon particles are contained in titanium oxide. The carbon particles serve as a conductive path through which an electric current flows. Due to the presence of carbon particles contained in the mixed layer, the separator material according to this embodiment has excellent conductivity. Further, since carbon particles such as carbon black are stable against oxidation, the conductivity is stably maintained.

酸化チタンは、例えば、ＴｉＯｘ（１＜ｘ≦２）で表される酸化チタンから構成される。混合層中の酸化チタンは、ルチル型の結晶構造を含むことが好ましい。ルチル型の結晶構造部分は導電耐食性に優れる。 Titanium oxide is composed of, for example, titanium oxide represented by TiO x (1 <x ≦ 2). The titanium oxide in the mixed layer preferably contains a rutile-type crystal structure. The rutile-type crystal structure portion has excellent conductive corrosion resistance.

混合層の厚さは、１０〜５００ｎｍであることが好ましい。混合層の厚さが１０ｎｍ以上である場合、炭素粒子を保持し易くなり、導電性を効果的に向上することができる。また、混合層の厚さが５００ｎｍ以下である場合、燃料電池用セパレータ材にガス流路を形成するためのプレス加工を行う際に、チタン基材から混合層が剥離し難くなる。 The thickness of the mixed layer is preferably 10 to 500 nm. When the thickness of the mixed layer is 10 nm or more, it becomes easy to retain carbon particles, and the conductivity can be effectively improved. Further, when the thickness of the mixed layer is 500 nm or less, it becomes difficult for the mixed layer to be peeled off from the titanium base material when the press working for forming the gas flow path in the fuel cell separator material is performed.

なお、混合層の上に、炭素粒子の層が形成されていてもよい。この炭素粒子の層は、例えば、混合層の形成に用いられた炭素粒子が残存したものである。また、一実施形態において、このような炭素粒子の層は、洗浄等により除去される。また、混合層はチタン基材の片面のみに形成してもよく、チタン基材の両面に形成してもよい。 A layer of carbon particles may be formed on the mixed layer. This layer of carbon particles is, for example, the one in which the carbon particles used for forming the mixed layer remain. Further, in one embodiment, such a layer of carbon particles is removed by washing or the like. Further, the mixed layer may be formed on only one side of the titanium base material, or may be formed on both sides of the titanium base material.

＜燃料電池用セパレータ材の製造方法＞
図２は、本実施形態に係る燃料電池用セパレータ材の製造方法を説明するためのフローチャートである。図２に示すように、本実施形態に係る燃料電池用セパレータ材の製造方法は、圧延工程Ｓ１と、焼鈍工程Ｓ２と、塗布工程Ｓ３と、酸化処理工程Ｓ４と、を含み、これらの工程がこの順で行われる。 <Manufacturing method of separator material for fuel cells>
FIG. 2 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a fuel cell separator material according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the method for producing a fuel cell separator material according to the present embodiment includes a rolling step S1, an annealing step S2, a coating step S3, and an oxidation treatment step S4, and these steps include. It is done in this order.

（圧延工程）
まず、チタン基材を圧延する（圧延工程Ｓ１）。 (Rolling process)
First, the titanium base material is rolled (rolling step S1).

圧延方法としては、例えば、熱間圧延又は冷間圧延等を挙げることができる。圧延方法は、冷間圧延であることが好ましい。なお、冷間圧延の１パスあたりの圧下率を１０％以下で行うことが好ましい。これにより、チタン基材の最表面から深さ１０ｎｍの位置での炭素濃度を低く抑えることができる。 Examples of the rolling method include hot rolling and cold rolling. The rolling method is preferably cold rolling. It is preferable that the rolling reduction rate per pass of cold rolling is 10% or less. As a result, the carbon concentration at a depth of 10 nm from the outermost surface of the titanium base material can be suppressed to a low level.

具体的には、チタン基材を狙いの厚さに圧延してコイルに巻き取ることができる。必要に応じて、圧延油を除去する脱脂工程を含んでもよい。 Specifically, the titanium base material can be rolled to a target thickness and wound around a coil. If necessary, a degreasing step of removing rolling oil may be included.

（焼鈍工程）
次に、圧延工程後に、チタン基材を焼鈍する（焼鈍工程Ｓ２）。この焼鈍工程は、加熱温度（Ｘ）及び加熱時間（Ｙ）が下記式（Ａ）：
Ｙ≧５Ｅ＋３６Ｘ＾（−１２．１９） ・・・（Ａ）
［ただし、Ｘは、６５０℃以上、８５０℃以下である。］
を満たすように行われる。 (Annealing process)
Next, after the rolling step, the titanium base material is annealed (annealing step S2). In this annealing step, the heating temperature (X) and the heating time (Y) are expressed by the following formula (A):
Y ≧ 5E + 36X ^ (-12.19) ・ ・ ・ (A)
[However, X is 650 ° C. or higher and 850 ° C. or lower. ]
It is done to meet.

この焼鈍工程により、チタン基材表面の炭素濃度を低くすることができる。チタン基材表面の炭素濃度を低くすることにより、後工程の酸化処理工程における熱処理時に、チタン基材中のチタン原子が、塗布工程で塗布した炭素粒子間に外方拡散し易くなる。その結果、優れた導電性を得ることができる。具体的には、加熱温度（Ｘ）を６５０℃以上とすることにより、炭素原子の拡散を効果的に生じさせることができ、チタン基材表面の炭素濃度を低くすることができる。その結果、後工程の酸化処理工程において、チタン基材からチタンが炭素粒子間に外方拡散し易くなり、導電性を有する混合層を形成し易くなる。また、加熱温度（Ｘ）を８５０℃以下とすることにより、チタン基材のチタン構造がα型からβ型に変化することを抑制することができるため、プレス加工性を向上することができる。加熱温度（Ｘ）が上記範囲内であって加熱時間（Ｙ）が式（Ａ）を満たす場合、実施例で示される通り、チタン基材表面の炭素原子を十分に拡散させることができる。そのため、式（Ａ）を満たすように加熱温度（Ｘ）及び加熱時間（Ｙ）を選択して焼鈍することにより、優れた導電性及びプレス加工性を兼ね備えるセパレータ材を得ることができる。 By this annealing step, the carbon concentration on the surface of the titanium base material can be lowered. By lowering the carbon concentration on the surface of the titanium substrate, the titanium atoms in the titanium substrate are likely to diffuse outward between the carbon particles coated in the coating step during the heat treatment in the oxidation treatment step in the subsequent step. As a result, excellent conductivity can be obtained. Specifically, by setting the heating temperature (X) to 650 ° C. or higher, diffusion of carbon atoms can be effectively generated, and the carbon concentration on the surface of the titanium base material can be lowered. As a result, in the oxidation treatment step of the subsequent step, titanium is easily diffused outward between the carbon particles from the titanium base material, and it is easy to form a mixed layer having conductivity. Further, by setting the heating temperature (X) to 850 ° C. or lower, it is possible to suppress the change of the titanium structure of the titanium base material from the α type to the β type, so that the press workability can be improved. When the heating temperature (X) is within the above range and the heating time (Y) satisfies the formula (A), carbon atoms on the surface of the titanium base material can be sufficiently diffused as shown in Examples. Therefore, by selecting and annealing the heating temperature (X) and the heating time (Y) so as to satisfy the formula (A), a separator material having excellent conductivity and press workability can be obtained.

加熱時間（Ｙ）は、２５０秒以下であることが好ましい。加熱時間を２５０秒以下とすることにより、生産性の低下を防ぐことができる。 The heating time (Y) is preferably 250 seconds or less. By setting the heating time to 250 seconds or less, it is possible to prevent a decrease in productivity.

式（Ａ）において、加熱温度（Ｘ）は、焼鈍に用いる加熱炉の加熱手段（例えばヒータ）により調整することができる。加熱温度（Ｘ）は、加熱炉で加熱されたチタン基材そのものの温度を熱電対等で測定することにより把握することができる。また、加熱時間（Ｙ）は、設定された加熱温度にチタン基材が維持される時間を意味する。設定された加熱温度にチタン基材が維持されるとは、チタン基材が設定温度の±１０℃の範囲内に維持される時間を意味することが好ましい。 In the formula (A), the heating temperature (X) can be adjusted by the heating means (for example, a heater) of the heating furnace used for annealing. The heating temperature (X) can be grasped by measuring the temperature of the titanium base material itself heated in the heating furnace with a thermoelectric pair or the like. Further, the heating time (Y) means the time during which the titanium base material is maintained at the set heating temperature. The fact that the titanium base material is maintained at the set heating temperature preferably means the time during which the titanium base material is maintained within the range of ± 10 ° C. of the set temperature.

焼鈍後のチタン基材表面の炭素濃度について、チタン基材の最表面から深さ１０ｎｍの位置での炭素濃度が１０原子％以下であることが好ましい。チタン基材表面の炭素濃度が低いと、後工程の酸化処理工程においてチタン基材表面への炭素粒子の結合が生じ易くなる。その結果、チタン基材の表面に、チタン基材から外方拡散したチタン原子の一部又は全部が酸化した酸化チタンと炭素粒子とが混合した混合層を好適に形成することができる。チタン基材の最表面から深さ１０ｎｍの位置での炭素濃度は低いほど好ましい。当該位置での炭素濃度は、８．０原子％以下であることが好ましく、５．０原子％以下であることがより好ましい。 Regarding the carbon concentration on the surface of the titanium base material after annealing, it is preferable that the carbon concentration at a depth of 10 nm from the outermost surface of the titanium base material is 10 atomic% or less. When the carbon concentration on the surface of the titanium base material is low, carbon particles are likely to be bonded to the surface of the titanium base material in the subsequent oxidation treatment step. As a result, a mixed layer in which titanium oxide in which a part or all of the titanium atoms diffused outward from the titanium base material is oxidized and carbon particles can be preferably formed on the surface of the titanium base material. The lower the carbon concentration at a depth of 10 nm from the outermost surface of the titanium substrate, the more preferable. The carbon concentration at that position is preferably 8.0 atomic% or less, more preferably 5.0 atomic% or less.

チタン基材の最表面から深さ１０ｎｍの位置での炭素濃度についてより詳しく説明する。チタン基材の最表面から深さ１０ｎｍの位置での炭素濃度は、例えば、Ｘ線光電子分光分析装置（X-ray Photoelectron Spectroscopy；ＸＰＳ）を用いて、深さ方向の組成分析を行うことにより測定することができる。なお、通常、チタン基材の表層からは、雰囲気中に存在する有機物等の吸着に起因する炭素が検出される。本明細書では、有機物等が吸着したチタン基材の表層部分（コンタミ層）を除いた部分が「最表面」に相当する。この最表面から深さ１０ｎｍの位置での炭素濃度が１０原子％を超えている場合、チタン基材表面にチタンカーバイド等が存在する可能性がある。チタンカーバイドが存在すると、酸化処理工程Ｓ４で熱処理を行った際に、チタンのチタン基材から炭素粒子間への外方拡散が起こり難くなる場合がある。そのため、焼鈍工程により、チタン基材表面の炭素原子を拡散する必要がある。 The carbon concentration at a depth of 10 nm from the outermost surface of the titanium substrate will be described in more detail. The carbon concentration at a depth of 10 nm from the outermost surface of the titanium substrate is measured, for example, by performing composition analysis in the depth direction using an X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). can do. Normally, carbon due to adsorption of organic substances and the like existing in the atmosphere is detected from the surface layer of the titanium base material. In the present specification, the portion excluding the surface layer portion (contamination layer) of the titanium base material on which organic substances and the like are adsorbed corresponds to the “outermost surface”. If the carbon concentration at a depth of 10 nm from the outermost surface exceeds 10 atomic%, titanium carbide or the like may be present on the surface of the titanium substrate. In the presence of titanium carbide, outward diffusion of titanium from the titanium base material to the carbon particles may be less likely to occur when the heat treatment is performed in the oxidation treatment step S4. Therefore, it is necessary to diffuse the carbon atoms on the surface of the titanium base material by the annealing step.

また、チタン基材の最表面から深さ５〜５０ｎｍの間の平均炭素濃度も、１０原子％以下であることが好ましい。一般的に、最表面から深さ１０ｎｍの位置での炭素濃度が１０原子％以下である場合、最表面から深さ５〜５０ｎｍの間の平均炭素濃度も１０原子％以下となる。 Further, the average carbon concentration between the outermost surface of the titanium base material and the depth of 5 to 50 nm is preferably 10 atomic% or less. Generally, when the carbon concentration at a depth of 10 nm from the outermost surface is 10 atomic% or less, the average carbon concentration between the outermost surface and the depth of 5 to 50 nm is also 10 atomic% or less.

焼鈍工程は、真空中（例えば１．３×１０−３Ｐａ未満）で行われることが好ましい。 The annealing step is preferably performed in vacuum (eg less than 1.3 × 10 -3 Pa).

（塗布工程）
次に、チタン基材の表面に炭素粒子を塗布する（塗布工程Ｓ３）。図３は、塗布工程Ｓ３によりチタン基材２の表面に炭素粒子５が塗布された状態を示す模式図である。 (Applying process)
Next, carbon particles are coated on the surface of the titanium base material (coating step S3). FIG. 3 is a schematic view showing a state in which the carbon particles 5 are coated on the surface of the titanium base material 2 by the coating step S3.

炭素粒子は、炭素粒子を分散させた水性や油性の分散液（分散塗料とも称す）の形態でチタン基材上に塗布することができる。また、炭素粒子は、チタン基材上に直接塗布することもできる。 The carbon particles can be applied onto the titanium substrate in the form of an aqueous or oil-based dispersion (also referred to as a dispersion coating material) in which the carbon particles are dispersed. The carbon particles can also be applied directly onto the titanium substrate.

炭素粒子を含む分散塗料は、バインダー樹脂及び／又は界面活性剤を含んでもよい。しかし、バインダー樹脂や界面活性剤は、導電性を低下させる傾向があるため、これらの含有量は可能な限り少ない方が好ましい。また、分散塗料は、必要に応じて、他の添加剤を含むことができる。 The dispersed coating material containing carbon particles may contain a binder resin and / or a surfactant. However, since binder resins and surfactants tend to reduce conductivity, it is preferable that their contents be as small as possible. In addition, the dispersion coating material may contain other additives, if necessary.

バインダー樹脂には、酸化処理工程における加熱により残渣なく分解する樹脂を用いることが好ましい。このようなバインダー樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、又はポリビニルアルコール樹脂等が挙げられる。これらのうち、分解する温度が低いほど混合層の形成に影響を及ぼさなくなるという観点から、アクリル樹脂が好ましい。バインダー樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。 As the binder resin, it is preferable to use a resin that decomposes without residue by heating in the oxidation treatment step. Examples of such a binder resin include acrylic resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, polyvinyl alcohol resin and the like. Of these, acrylic resins are preferable from the viewpoint that the lower the decomposition temperature, the less the effect on the formation of the mixed layer. As the binder resin, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

分散塗料における炭素粒子とバインダー樹脂との配合比率は、固形分の質量比で、（バインダー樹脂固形分量／炭素粒子固形分量）が０．３〜２．５であることが好ましい。この質量比が小さくなる程、炭素粒子の量が多くなり、その結果、導電性が向上する。それゆえ、導電性の観点から、この質量比は２．５以下であることが好ましく、２．３以下であることがより好ましい。一方、この質量比が大きくなる程、バインダー樹脂の量が大きくなる。そのため、この質量比が大きい場合、チタン基材と塗膜との密着性が大きくなる。それゆえ、密着性の観点から、この質量比が０．３以上であることが好ましく、０．４以上であることがより好ましい。 The blending ratio of the carbon particles and the binder resin in the dispersed coating material is preferably a solid content ratio of 0.3 to 2.5 (binder resin solid content / carbon particle solid content). The smaller the mass ratio, the larger the amount of carbon particles, and as a result, the conductivity is improved. Therefore, from the viewpoint of conductivity, this mass ratio is preferably 2.5 or less, and more preferably 2.3 or less. On the other hand, the larger the mass ratio, the larger the amount of the binder resin. Therefore, when this mass ratio is large, the adhesion between the titanium base material and the coating film becomes large. Therefore, from the viewpoint of adhesion, this mass ratio is preferably 0.3 or more, and more preferably 0.4 or more.

水性の媒体としては、例えば、水又はエタノール等を用いることができる。油性の媒体としては、例えば、トルエン又はシクロヘキサノン等を用いることができる。 As the aqueous medium, for example, water or ethanol can be used. As the oil-based medium, for example, toluene, cyclohexanone, or the like can be used.

炭素粒子の平均粒径は２０〜２００ｎｍであることが好ましい。炭素粒子は塗料中で凝集体を作りやすい傾向があるため、凝集体が形成しないように工夫された塗料を用いることが好ましい。例えば、炭素粒子として、カルボキシル基等の官能基を表面に化学結合させて粒子間の反発を強めることにより分散性を高めたカーボンブラックを用いることが好ましい。 The average particle size of the carbon particles is preferably 20 to 200 nm. Since carbon particles tend to form agglomerates in the paint, it is preferable to use a paint devised so as not to form agglomerates. For example, as carbon particles, it is preferable to use carbon black whose dispersibility is enhanced by chemically bonding a functional group such as a carboxyl group to the surface to strengthen the repulsion between the particles.

チタン基材の表面への炭素粒子の塗布量は、特に制限されるものではなく、導電性等を考慮して適宜選択することができる。炭素粒子の塗布量は、導電性の観点から、１．０μｇ／ｃｍ２以上であることが好ましく、２．０μｇ／ｃｍ２以上であることがより好ましい。なお、炭素粒子の塗布量は、５０μｇ／ｃｍ２以下であることが好ましい。炭素粒子の塗布量をこれより多くしても導電性を向上させる効果が飽和する傾向がある。 The amount of carbon particles applied to the surface of the titanium base material is not particularly limited, and can be appropriately selected in consideration of conductivity and the like. From the viewpoint of conductivity, the amount of carbon particles applied is preferably 1.0 μg / cm 2 or more, and more preferably 2.0 μg / cm 2 or more. The coating amount of carbon particles is preferably 50 μg / cm 2 or less. Even if the amount of carbon particles applied is larger than this, the effect of improving conductivity tends to be saturated.

炭素粒子を分散させた分散液をチタン基材に塗付する方法としては、例えば、刷毛塗り、バーコーター、ロールコーター、グラビアコーター、ダイコーター、ディップコーター、又はスプレーコーター等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、粉末の形態で塗布する方法としては、例えば、炭素粒子を用いて作製したトナーを使用し、チタン基材に該トナーを静電塗装する方法が挙げられる。 Examples of the method of applying the dispersion liquid in which carbon particles are dispersed to the titanium base material include brush coating, bar coater, roll coater, gravure coater, die coater, dip coater, spray coater and the like. It is not limited to. Further, as a method of applying in the form of powder, for example, a method of using a toner prepared by using carbon particles and electrostatically coating the toner on a titanium base material can be mentioned.

（酸化処理工程）
次に、チタン基材を酸化雰囲気下で熱処理し、酸化チタンを形成する（酸化処理工程Ｓ４）。図４は、酸化処理工程Ｓ４によりチタン基材２の表面に酸化チタン４が形成された状態を示す模式的断面図である。酸化処理工程Ｓ４において、炭素粒子５が塗布されたチタン基材２が酸化雰囲気下で熱処理されると、チタン基材２中のチタンが炭素粒子５の間に外方拡散し、その外方拡散したチタンの一部又は全部が酸化されて酸化チタン４を形成する。これにより、酸化チタン４中に炭素粒子５が分散した混合層３が形成される。 (Oxidation process)
Next, the titanium base material is heat-treated in an oxidizing atmosphere to form titanium oxide (oxidation treatment step S4). FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which titanium oxide 4 is formed on the surface of the titanium base material 2 by the oxidation treatment step S4. In the oxidation treatment step S4, when the titanium base material 2 coated with the carbon particles 5 is heat-treated in an oxidizing atmosphere, the titanium in the titanium base material 2 diffuses outward between the carbon particles 5, and the titanium base material 2 diffuses outward. Part or all of the titanium oxide is oxidized to form titanium oxide 4. As a result, the mixed layer 3 in which the carbon particles 5 are dispersed in the titanium oxide 4 is formed.

酸化雰囲気は、熱処理によりチタンが酸化して酸化チタンが形成される雰囲気であれば、特に制限されるものではないが、酸素分圧が２５Ｐａ以下である低酸素分圧を有することが好ましい。酸化処理工程Ｓ４における酸素分圧が２５Ｐａを超えると、炭素粒子が燃焼して二酸化炭素になり、炭素粒子が消失する可能性がある。また、炭素粒子の酸化分解が生じるとともに、チタン基材の表面が露出した部分でチタンの酸化が過剰に起こり、酸化チタン４が厚くなり過ぎる場合がある。そのため、酸素分圧は、２５Ｐａ以下であることが好ましく、２０Ｐａ以下であることがより好ましく、１５Ｐａ以下であることがさらに好ましく、１０Ｐａ以下であることが特に好ましい。酸素分圧は、減圧により、又はＡｒガスや窒素ガス等の不活性ガスを用いることにより、適宜調整することができる。また、酸素分圧は、酸化促進の観点から、０．０５Ｐａ以上であることが好ましく、０．１Ｐａ以上であることがより好ましく、０．５Ｐａ以上であることがさらに好ましい。熱処理の温度は、例えば、３００〜８００℃の温度範囲であり、５００〜７５０℃であることが好ましい。酸素分圧及び熱処理の温度がそれぞれ前記した範囲である場合、チタン基材２から外方拡散したチタン原子の一部又は全部が雰囲気中の微量の酸素と反応して酸化チタンとなり、酸化チタンと炭素粒子が混合した混合層３を容易に形成することができる。 The oxidizing atmosphere is not particularly limited as long as it is an atmosphere in which titanium is oxidized by heat treatment to form titanium oxide, but it is preferable to have a low oxygen partial pressure having an oxygen partial pressure of 25 Pa or less. If the oxygen partial pressure in the oxidation treatment step S4 exceeds 25 Pa, the carbon particles may be burned to carbon dioxide and the carbon particles may disappear. In addition, the carbon particles may be oxidatively decomposed, and titanium oxide may be excessively oxidized in the exposed portion of the surface of the titanium base material, resulting in the titanium oxide 4 becoming too thick. Therefore, the oxygen partial pressure is preferably 25 Pa or less, more preferably 20 Pa or less, further preferably 15 Pa or less, and particularly preferably 10 Pa or less. The oxygen partial pressure can be appropriately adjusted by reducing the pressure or by using an inert gas such as Ar gas or nitrogen gas. Further, the oxygen partial pressure is preferably 0.05 Pa or more, more preferably 0.1 Pa or more, and further preferably 0.5 Pa or more from the viewpoint of promoting oxidation. The temperature of the heat treatment is, for example, in the temperature range of 300 to 800 ° C., preferably 500 to 750 ° C. When the oxygen partial pressure and the heat treatment temperature are in the above ranges, some or all of the titanium atoms diffused outward from the titanium base material 2 react with a small amount of oxygen in the atmosphere to become titanium oxide, which is combined with titanium oxide. The mixed layer 3 in which carbon particles are mixed can be easily formed.

熱処理の時間は、熱処理の温度や酸素分圧等の条件を考慮して、適宜選択できる。熱処理の時間は、例えば、熱処理の温度が５００℃の場合は１〜６０分であり、７００℃の場合は１０〜１２０秒である。 The heat treatment time can be appropriately selected in consideration of conditions such as the heat treatment temperature and oxygen partial pressure. The heat treatment time is, for example, 1 to 60 minutes when the heat treatment temperature is 500 ° C. and 10 to 120 seconds when the heat treatment temperature is 700 ° C.

本実施形態に係る燃料電池用セパレータ材の製造方法は、以上に述べた工程以外の工程を任意に含むことができる。例えば、圧延工程Ｓ１と焼鈍工程Ｓ２の間に、圧延油を除去する脱脂工程を含んでもよい。また、焼鈍工程Ｓ２と塗布工程Ｓ３との間にチタン基材を洗浄して乾燥する洗浄・乾燥工程を含んでもよい。また、塗布工程の前に、酸洗工程を含んでもよい。酸洗工程により基材最表面に付着した有機物などで汚染されている領域（汚染領域）を除去することができる。塗布工程Ｓ３と酸化処理工程Ｓ４との間に塗布面を乾燥する乾燥工程を含んでもよい。さらに、酸化処理工程Ｓ４の後に、熱処理で生じた長さ方向のチタン基材の反りを矯正して、平坦化させる矯正工程（レベリング工程）を含んでもよい。なお、矯正は、例えば、テンションレベラー、ローラーレベラー又はストレッチャーを用いることにより行うことができる。また、酸化処理工程Ｓ４又は矯正工程を終えた燃料電池用セパレータ材を、洗浄して乾燥する洗浄・乾燥工程を含んでいてもよい。該洗浄により、混合層上に存在する余剰な炭素粒子を除去してもよい。また、酸化処理工程Ｓ４又は矯正工程を終えた燃料電池用セパレータ材を所定の寸法に裁断する裁断工程を含んでいてもよい。これらの工程はいずれも任意の工程であり、必要に応じて行うことができる。 The method for producing the fuel cell separator material according to the present embodiment can optionally include steps other than the steps described above. For example, a degreasing step for removing rolling oil may be included between the rolling step S1 and the annealing step S2. Further, a washing / drying step of washing and drying the titanium base material may be included between the annealing step S2 and the coating step S3. In addition, a pickling step may be included before the coating step. The pickling step can remove a region (contaminated region) contaminated with an organic substance or the like adhering to the outermost surface of the base material. A drying step of drying the coated surface may be included between the coating step S3 and the oxidation treatment step S4. Further, after the oxidation treatment step S4, a straightening step (leveling step) of straightening and flattening the warp of the titanium base material in the length direction generated by the heat treatment may be included. The correction can be performed by using, for example, a tension leveler, a roller leveler, or a stretcher. Further, a cleaning / drying step of cleaning and drying the fuel cell separator material that has completed the oxidation treatment step S4 or the straightening step may be included. Excess carbon particles existing on the mixed layer may be removed by the washing. Further, it may include a cutting step of cutting the fuel cell separator material which has completed the oxidation treatment step S4 or the straightening step to a predetermined size. All of these steps are arbitrary steps and can be performed as needed.

＜燃料電池用セパレータの製造方法＞
本実施形態に係る燃料電池用セパレータ材を用いて燃料電池用セパレータを作製するには、燃料電池用セパレータ材に対して、ガスを流通させるガス流路及び当該ガス流路にガスを導入するガス導入口を形成させるプレス成形工程を行うことが好ましい。 <Manufacturing method of fuel cell separator>
In order to manufacture a fuel cell separator using the fuel cell separator material according to the present embodiment, the gas flow path through which the gas is passed and the gas that introduces the gas into the gas flow path are used for the fuel cell separator material. It is preferable to perform a press molding step of forming an introduction port.

プレス成形は、例えば、所望の形状を有する成形用金型（例えば、ガス流路及びガス導入口を形成する成形用金型）を装着したプレス成形装置を用いて行うことができる。なお、必要に応じて、成形時に潤滑剤を使用してもよい。潤滑剤を用いてプレス成形する場合は、潤滑剤を除去するための工程をプレス成形工程後に行うことが好ましい。 Press molding can be performed, for example, by using a press molding apparatus equipped with a molding die having a desired shape (for example, a molding die for forming a gas flow path and a gas inlet). If necessary, a lubricant may be used at the time of molding. In the case of press molding using a lubricant, it is preferable that the step for removing the lubricant is performed after the press molding step.

以下に、本実施形態について実施例に基づき説明する。なお、本実施形態は以下の実施例により制限されるものではない。 Hereinafter, this embodiment will be described based on examples. The present embodiment is not limited to the following examples.

［実施例１］
基材には厚さ０．１ｍｍの純チタン（ＪＩＳ Ｈ ４６００に規定される１種）を冷間圧延処理したものを用いた（サイズ：２０×６５ｍｍ）。 [Example 1]
As the base material, pure titanium having a thickness of 0.1 mm (one type specified in JIS H 4600) was cold-rolled (size: 20 × 65 mm).

焼鈍は、サンプル室及び加熱室を備える熱処理炉を用いて行った。上記チタン基材を熱処理炉のサンプル室に配置した。次に、炉内を真空ポンプで真空になるまで排気した。次に、加熱室の温度を７００℃に昇温させた。次に、チタン基材をサンプル室から加熱室に搬送し、１００秒間加熱した。その後、チタン基材をサンプル室に戻して冷却した。加熱時間は、チタン基材の温度を熱電対で実際に測定し、この実測温度が設定温度（７００℃）±１０℃の範囲内に入った時間を測定することにより把握した。以上により、試験片Ｅ１を作製した。 Annealing was carried out using a heat treatment furnace provided with a sample chamber and a heating chamber. The titanium substrate was placed in the sample chamber of the heat treatment furnace. Next, the inside of the furnace was evacuated by a vacuum pump until it became a vacuum. Next, the temperature of the heating chamber was raised to 700 ° C. Next, the titanium substrate was transferred from the sample chamber to the heating chamber and heated for 100 seconds. Then, the titanium base material was returned to the sample chamber and cooled. The heating time was grasped by actually measuring the temperature of the titanium base material with a thermocouple and measuring the time during which the measured temperature was within the range of the set temperature (700 ° C.) ± 10 ° C. From the above, the test piece E1 was prepared.

［実施例２］
加熱室の温度を７５０℃に設定し、且つ加熱時間を４０秒としたこと以外は、実施例１と同様にして試験片Ｅ２を作製した。 [Example 2]
The test piece E2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the heating chamber was set to 750 ° C. and the heating time was set to 40 seconds.

［実施例３］
加熱室の温度を７８０℃に設定し、且つ加熱時間を２７秒としたこと以外は、実施例１と同様にして試験片Ｅ３を作製した。 [Example 3]
A test piece E3 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the heating chamber was set to 780 ° C. and the heating time was set to 27 seconds.

［実施例４］
加熱室の温度を８００℃に設定し、且つ加熱時間を１７秒としたこと以外は、実施例１と同様にして試験片Ｅ４を作製した。 [Example 4]
A test piece E4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the heating chamber was set to 800 ° C. and the heating time was set to 17 seconds.

試験片Ｅ１〜Ｅ４を分析したところ、チタン基材の最表面から深さ１０ｎｍの位置での炭素濃度はいずれも１０原子％以下であった。また、チタンのα型からβ型への変化も観測されなかった。 When the test pieces E1 to E4 were analyzed, the carbon concentration at a depth of 10 nm from the outermost surface of the titanium substrate was 10 atomic% or less. In addition, no change of titanium from α-type to β-type was observed.

図５に、上記実施例について、横軸に加熱温度、縦軸に加熱時間をプロットしたグラフを示す。理論上、これらのデータから計算される式（Ａ）を満たす場合、上記実施例と同様に、チタン基材の最表面から深さ１０ｎｍの位置での炭素濃度が１０原子％以下となり、また、チタンのα型からβ型への変化も観測されないことが理解できる。従って、本実施形態により、導電性及びプレス加工性を兼ね備えるセパレータ材を製造することができる製造方法を提供することができることがわかる。 FIG. 5 shows a graph in which the heating temperature is plotted on the horizontal axis and the heating time is plotted on the vertical axis for the above embodiment. Theoretically, when the formula (A) calculated from these data is satisfied, the carbon concentration at a depth of 10 nm from the outermost surface of the titanium substrate is 10 atomic% or less, and the carbon concentration is 10 atomic% or less, as in the above embodiment. It can be understood that the change from α-type to β-type of titanium is not observed either. Therefore, it can be seen that the present embodiment can provide a manufacturing method capable of manufacturing a separator material having both conductivity and press workability.

当業者であれば本開示を最大限に利用するために上記の説明を用いることができる。本明細書に開示した特許請求の範囲及び実施形態は、単に説明的及び例示的なものであり、いかなる意味でも本開示の範囲を限定しないと解釈すべきである。本開示の助けを借りて、本開示の基本原理から逸脱することなく上記の実施形態の詳細に変更を加えることができる。換言すれば、上記の明細書に具体的に開示した実施形態の種々の改変及び改善は、本開示の範囲内である。 Those skilled in the art can use the above description to make the best use of this disclosure. The claims and embodiments disclosed herein are merely explanatory and exemplary and should be construed as not limiting the scope of the present disclosure in any way. With the help of the present disclosure, changes can be made to the details of the above embodiments without departing from the basic principles of the present disclosure. In other words, various modifications and improvements of the embodiments specifically disclosed in the above specification are within the scope of the present disclosure.

１ 燃料電池用セパレータ材
２ チタン基材
３ 混合層
４ 酸化チタン
５ 炭素粒子
Ｓ１ 圧延工程
Ｓ２ 焼鈍工程
Ｓ３ 塗布工程
Ｓ４ 酸化処理工程 1 Separator material for fuel cells 2 Titanium base material 3 Mixed layer 4 Titanium oxide 5 Carbon particles S1 Rolling process S2 Annealing process S3 Coating process S4 Oxidation process

Claims (1)

チタン基材と、該チタン基材の上に、炭素粒子及び酸化チタンを含む混合層と、を備える燃料電池用セパレータ材を製造する方法であって、
前記チタン基材を圧延する圧延工程と、
前記圧延工程後に、前記チタン基材を焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍工程後に、前記チタン基材の表面に前記炭素粒子を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程後に、前記チタン基材を酸化雰囲気下で熱処理し、前記酸化チタンを形成する酸化処理工程と、
を含み、
前記焼鈍工程が、加熱温度（Ｘ）及び加熱時間（Ｙ）が下記式（Ａ）：
Ｙ≧５Ｅ＋３６Ｘ＾（−１２．１９） ・・・（Ａ）
［ただし、Ｘは、６５０℃以上、８５０℃以下である。］
を満たすように行われる、燃料電池用セパレータ材の製造方法。
A method for producing a fuel cell separator material comprising a titanium base material and a mixed layer containing carbon particles and titanium oxide on the titanium base material.
The rolling process of rolling the titanium base material and
After the rolling step, an annealing step of annealing the titanium base material and
After the annealing step, a coating step of applying the carbon particles to the surface of the titanium base material and a coating step.
After the coating step, the titanium base material is heat-treated in an oxidizing atmosphere to form the titanium oxide, and an oxidation treatment step.
Including
In the annealing step, the heating temperature (X) and the heating time (Y) are expressed by the following formula (A):
Y ≧ 5E + 36X ^ (-12.19) ・ ・ ・ (A)
[However, X is 650 ° C. or higher and 850 ° C. or lower. ]
A method for manufacturing a separator material for a fuel cell, which is performed so as to satisfy the above conditions.
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