(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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）が所定式（Ａ）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。【選択図】図１
2020193355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池用セパレータ材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１２２６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本実施形態の態様例は以下の通りである。
【０００９】
（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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
＜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。
【００１６】
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。
【００１７】
チタン基材は、例えば、冷間圧延材である。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
＜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。
【００２６】
（圧延工程）
まず、チタン基材を圧延する（圧延工程Ｓ１）。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
（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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
（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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
＜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。
【００５１】
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。
【実施例】
【００５２】
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。
【００５３】
［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）。
【００５４】
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。
【００５５】
［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。
【００５６】
［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。
【００５７】
［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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【符号の説明】
【００６１】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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