(57)【要約】      （修正有）【課題】耐食処理材の耐食性を確保する。【解決手段】少なくとも一方の面がアルミニウム又はアルミニウム合金から成る基材１と、前記基材の一方の面を被覆する耐食性の被覆層２と、前記耐食性の被覆層に生じる欠陥である微細孔４内に生成されて該微細孔を封止する水和酸化アルミニウムから成る耐食性の封止材とを有する燃料電池用セパレータ。及び、少なくともアルミニウム又はアルミニウム合金から成る基材の一方の面に耐食性の被覆層を形成する工程と、前記耐食性の被覆層に生じる欠陥である微細孔内に水和酸化アルミニウムから成る耐食性の封止材を生成する工程と、前記封止材によって前記微細孔を封止する工程とを有する燃料電池用セパレータの製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の面がアルミニウム又はアルミニウム合金から成る基材と、
前記基材の一方の面を被覆する耐食性の被覆層と、
前記耐食性の被覆層に生じる欠陥である微細孔内に生成されて該微細孔を封止する水和酸化アルミニウムから成る耐食性の封止材と
を有する耐食処理材。
【請求項２】
前記耐食性の被覆層が、チタン、窒化チタン、ステンレス、ニッケル、クロム、金、白金、パラジウム、ロジウム、銅、錫、銀の中から選択された一種から成る請求項１記載の耐食処理材。
【請求項３】
前記耐食性の被覆層が、チタンとアルミニウムとの窒化物、チタンとアルミニウムの酸化物又はそれらの混合物の中のいずれかから成る請求項１記載の耐食処理材。
【請求項４】
少なくともアルミニウム又はアルミニウム合金から成る基材の一方の面に耐食性の被覆層を形成する工程と、
前記耐食性の被覆層に生じる欠陥である微細孔内に水和酸化アルミニウムから成る耐食性の封止材を生成する工程と、
前記封止材によって前記微細孔を封止する工程と
を有する耐食処理材の製造方法。
【請求項５】
前記耐食性の被覆層が、チタン、窒化チタン、ステンレス、ニッケル、クロム、金、白金、パラジウム、ロジウム、銅、錫、銀の中から選択された一種から成る請求項４記載の耐食処理材の製造方法。
【請求項６】
前記耐食性の被覆層が、チタンとアルミニウムとの窒化物、チタンとアルミニウムの酸化物又はそれらの混合物の中のいずれかから成る請求項４記載の耐食処理材の製造方法。
【請求項７】
前記耐食性の封止材を生成する工程は、前記微細孔内に露出する前記基材の一方の面を酸化する工程と、前記酸化された前記基材の一方の面を水和化する工程とを含む請求項４記載の耐食処理材の製造方法。
【請求項８】
前記酸化工程が陽極酸化工程である請求項７に記載の耐食処理材の製造方法。
【請求項９】
前記水和化工程が煮沸処理工程である請求項７に記載の耐食処理材の製造方法。
【請求項１０】
少なくとも一方の面がアルミニウム又はアルミニウム合金から成る基材と、
前記基材の一方の面を被覆する耐食性の被覆層と、
前記耐食性の被覆層に生じる欠陥である微細孔内に生成されて該微細孔を封止する水和酸化アルミニウムから成る耐食性の封止材と
を有する燃料電池用セパレータ。
【請求項１１】
少なくともアルミニウム又はアルミニウム合金から成る基材の一方の面に耐食性の被覆層を形成する工程と、
前記耐食性の被覆層に生じる欠陥である微細孔内に水和酸化アルミニウムから成る耐食性の封止材を生成する工程と、
前記封止材によって前記微細孔を封止する工程と
を有する燃料電池用セパレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐食処理材、その製造方法、燃料電池用セパレータ、及びその製造方法に関するものであり、特に、アルミニウム又はアルミニウム合金製の基材の一方の面に耐食性の被覆層を被覆した耐食処理材、その製造方法、燃料電池用セパレータ、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム又はアルミニウム合金は、軽量で電気的特性もよいことから燃料電池用セパレータをはじめ種々の分野に使用されているが耐食性が低いという問題がある。
そこでアルミニウム材の表面に金属薄膜の耐食層を設けて耐食性を改善するものがあるが（例えば、特許文献１参照）、耐食性の改善は十分ではなかった。そこで、陽極酸化法によりアルミニウムの表面に陽極酸化膜（酸化アルミニウム）を形成し、さらに陽極酸化膜の表面に二酸化珪素の被膜を形成することにより、酸化アルミニウムの欠陥である微細孔やクラック（以下、単に微細孔という）を封止することも試みられている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６６９１３号公報
【特許文献２】特開２００１−１７２７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献２のものでは、陽極酸化膜の表面に二酸化珪素の被膜を形成しても、酸化アルミニウムの微細孔を外部から封止するため、微細孔の奥まで塞ぐことは困難である。そのため、耐食性は十分ではなく、硫酸、シュウ酸、燐酸、クロム酸等の電解質や電位によって、腐食が進行してしまうという問題がある。
そこで、本発明の目的は、耐食性を改善して腐食の進行を抑制することが可能な耐食処理材、その製造方法、燃料電池用セパレータ、及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一般的に、ある一つの局面において、本発明によれば、少なくとも一方の面がアルミニウム又はアルミニウム合金から成る基材と、前記基材の一方の面を被覆する耐食性の被覆層と、前記耐食性の被覆層に生じる欠陥である微細孔内に生成されて該微細孔を封止する水和酸化アルミニウムから成る耐食性の封止材とを有する耐食処理材が提供される。
一般的に、ある一つの局面において、本発明によれば、少なくともアルミニウム又はアルミニウム合金から成る基材の一方の面に耐食性の被覆層を形成する工程と、前記耐食性の被覆層に生じる欠陥である微細孔内に水和酸化アルミニウムから成る耐食性の封止材を生成する工程と、前記封止材によって前記微細孔を封止する工程とを有する耐食処理材の製造方法が提供される。
一般的に、ある一つの局面において、本発明は、少なくとも一方の面がアルミニウム又はアルミニウム合金から成る基材と、前記基材の一方の面を被覆する耐食性の被覆層と、前記耐食性の被覆層に生じる欠陥である微細孔内に生成されて該微細孔を封止する水和酸化アルミニウムから成る耐食性の封止材とを有する燃料電池用セパレータが提供される。
一般的に、ある一つの局面において、本発明は、少なくともアルミニウム又はアルミニウム合金から成る基材の一方の面に耐食性の被覆層を形成する工程と、前記耐食性の被覆層に生じる欠陥である微細孔内に水和酸化アルミニウムから成る耐食性の封止材を生成す
る工程と、前記封止材によって前記微細孔を封止する工程とを有する燃料電池用セパレータの製造方法が提供される。
本発明の他の局面及び効果は、続く発明を実施するための最良の形態及び添付する特許請求の範囲から明らかである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、耐食性の被覆層に生じた欠陥が耐食性を有する水和酸化アルミニウムにより封止されているため、耐食処理材の耐食性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態及び実施例１に係る耐食処理材を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る耐食処理材の被覆層の欠陥である微細孔を拡大して示す要部詳細断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態及び実施例１に係り、耐食処理材の微細孔を通じて基材の表面に酸化アルミニウム被膜が形成された様子を示す要部詳細断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態及び実施例１に係る耐食処理材の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る耐食処理材の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例２に係る耐食処理材の被覆層の微細孔を通じて基材の表面に酸化アルミニウム被膜が形成された様子を示す要部詳細断面図である。
【図７】本発明の実施例２に係る耐食処理材の被覆層の微細孔が水和酸化アルミニウムから構成される封止部により封止された様子を示す要部詳細断面図である。
【図８】本発明の別な実施の形態に係る固体高分子電解質型燃料電池の概略構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明に係る耐食処理材の第１の態様では、耐食性の被覆層により被覆された基材と、被覆層の欠陥である微細孔を封止する封止部とを備え、基材の少なくとも被覆層との接触面部が、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成され、封止部が、微細孔内に生成された水和酸化アルミニウムから構成される。
水和酸化アルミニウムは、前記微細孔を通じた接触部の陽極酸化処理と、陽極酸化により酸化した酸化アルミニウムの純水中での煮沸処理により形成される。
耐食性の被覆層は、硫酸、シュウ酸、燐酸、クロム酸等の電解質や電位に対して安定なものを用いる。水和酸化アルミニウムもこれらの酸や電位に対して安定である。このため、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成される接触部の腐食を防止することができる。また、被覆層の微細孔を封止部により封止すると、被覆層を厚くする必要がないので、スパッタリング法や他の薄膜形成方法で形成する場合でもコストダウンが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る耐食処理材の第２の態様では、第１の態様において、耐食性の被覆層が、チタン、窒化チタン、ステンレス、ニッケル、クロム、金、白金、パラジウム、ロジウム、銅、錫、銀の中から選択された一種から構成される。
これらの材料は、硫酸、シュウ酸、リン酸、クロム酸の電解質や電位に対して安定であり、水和酸化アルミニウムの封止部もこれらの電解質、電位に対して安定である。従って、耐食性金属の耐食性が確保され、耐食処理材の耐食性が確保される。
【００１０】
さらに、本発明に係る耐食処理材の第３の態様では、第１の態様において、耐食性の被覆層が、チタンとアルミニウムとの窒化物、チタンとアルミニウムの酸化物又はそれらの混合物の中のいずれかから構成される。
これらの材料も、硫酸、シュウ酸、リン酸、クロム酸の電解質や電位に対して安定であり、水和酸化アルミニウムの封止部もこれらの電解質、電位に対して安定である。従って
、耐食性金属の耐食性が確保され、耐食処理材の耐食性が確保される。
【００１１】
以下、本発明に係る耐食処理材の実施形態を添付図面に従って説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る耐食処理材を示す断面図である。
図示されるように、耐食処理材は、基材１と、薄膜からなる被覆層２と、封止部３とから構成されている。基材１の一方の面となる表面は被覆層２により被覆されており、被覆層２の欠陥である微細孔４は封止部３により封止されている。被覆層２の厚さは１０ｎｍ〜０．５ｍｍ程度の厚さで、欠陥である微細孔４の大きさは１０ｎｍ〜０．５ｍｍと被覆層の厚さと同程度になることが多い。本実施形態では、基材上部１ａ、すなわち、被覆層２との接触面部は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されており、基材下部１ｂもアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されているが、基材上部１ａ下面にステンレス又は銅をクラッドすることにより、ステンレス又は銅からなる基材下部１ｂをアルミニウム又はアルミニウム合金で被覆した基材（被覆材）としてもよい。また、基材１全体をアルミニウム又はアルミニウム合金で構成してもよい。なお、アルミニウム合金としては、例えば、チタンとアルミニウムの合金が挙げられる。
被覆層２は、チタン、窒化チタン、ステンレス、ニッケル、クロム、金、白金、パラジウム、ロジウム、銅、錫、銀の中から選択された耐食性材料、又はチタンとアルミニウムとの窒化物、例えば、ＴｉＡｌＮ（窒化チタンアルミ）、チタンとアルミニウムの酸化物、例えば、ＴｉＡｌＯ（酸化チタンアルミ）、もしくはその混合物、例えば、ＴｉＡｌＯＮ（酸窒化チタンアルミ）の中から選択された耐食性材料で構成される。
基材上部１ａの厚さは微細孔４を水和酸化アルミニウムで覆うため、微細孔４の径以上の厚さにするとよい。基板上部１ａの厚さは微細孔４の径以上の厚さにするとよいのは、基板上部自身からアルミを供給して水和酸化アルミを形成するため、アルミ不足に陥らないためには微細孔４の径よりも厚いことが望ましいからである。
また、微細孔４の大きさは被覆層２の厚さと同程度になることが多く、基材上部１ａの厚さは被覆層２の厚さより厚いことが望ましい。
【００１２】
封止部３は、耐食性金属である水和酸化アルミニウムにより構成されている。
これらの耐食性材料、水和酸化アルミニウムは、硫酸、シュウ酸、リン酸、クロム酸の電解質や電位に対して安定であり、耐食性がある。このため、被覆層２、及び封止槽３によって基材上面部（接触部）１ａの耐食性が確保される。
被覆層２は、基材１の表面にスパッタリング、蒸着又はクラッドにより被着される。被覆層２を蒸着により被着する場合には、電子ビーム蒸着法、スパッタリング、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、イオンビーム蒸着法の中から選択した一つの方法を用いる。
【００１３】
ＰＶＤ法は、物質の表面に薄膜を形成する蒸着法のひとつであり、目的とする物質の表面に気相中で薄膜を物理的手法により堆積させる方法、ＣＶＤ法は、化学的な吸着反応により、目的とする物質の表面に薄膜を堆積させる方法（物理気相成長法又は物理蒸着法）である。また、スパッタリングは、原料である金属から原子を叩き出してこれを被処理面に被着させる方法である。
【００１４】
ＣＶＤ法は、平面的な薄膜の形成に適したスパッタリング等の通常の薄膜形成法と比べてガス材料（原料ガス）が回りこみ、３次元的な複雑な形状に対しても被覆が可能なので、処理対象が広いという特長があり、また、一定膜厚のコーティングができるので、汎用性が高いという特長があるが、純チタンを被覆する被覆法としては適していない。このため、純チタンの被覆層２を形成する場合はスパッタリングを用いるとよい。
純チタンではなくチタン系の被覆層２を形成する場合は、ＣＶＤ法によって窒化物、炭化物の原料により被覆層２を形成するとよい。この場合、窒化物、炭化物にそれぞれアル
ミニウムを混合して供給し、基材上部１ａにアルミニウムと窒化炭化物の混合した被覆層２を形成するとよい。
【００１５】
被覆層２を形成するための被覆材（原料）として窒化チタンを用い、基材上部１ａ表面に窒化チタンの被覆層２又は窒化チタンとアルミニウムとが混合した被覆層２を形成すると、被覆層２の表面硬度が高くなり、耐摩耗性も向上する。
【００１６】
封止部３は、被覆層２の微細孔４を通じた微細孔４下の基材上部１ａの表面に酸化アルミニウム被膜を形成するステップと、この酸化アルミニウム被膜に純水中で煮沸処理を施すことにより水和化した水和酸化アルミニウム（酸化アルミニウムの水和物）を生成させるステップとによって形成する。
図１に示すように、生成した水和酸化アルミニウムは、微細孔４内で基材上部１ａ側から被覆層２側に向かって膨潤し、緻密な封止部３となって被覆層２の微細孔４を封止する。水和酸化アルミニウムが膨潤して微細孔４を封止するメカニズムは、酸化アルミニウムをベーマイト処理により水和酸化アルミニウムにすると、酸化アルミニウムは水和したゲル状に変化し、体積が膨らみ微細孔４を塞ぐことである。
前記したように、水和酸化アルミニウムも硫酸、シュウ酸、リン酸、クロム酸の電解質や電位に対して安定で、耐食性を有するので、耐食処理材の耐食性が確保される。
【００１７】
なお、上述した実施の形態では、被覆層２により基板の一方の面を被覆するようにしているが、被覆すべき面が基板の一方の面のみならず、基板の他方の面でもある場合は、基板上部とともに基板下部を被覆する場合もある。
【００１８】
次に、本実施の形態に係る耐食処理材の製造方法について説明する。
まず、図２に示すように、所定厚さのアルミニウム又はアルミニウム合金で基材１を形成する。次に、耐食性金属であるＴｉ（チタン）の被覆層２を形成する。耐食性金属の選定は、仕様用途とコストにより選択し、形成方法はスパッタリング、ＣＶＤ、ＰＶＤ、イオンビーム蒸着から選択する。スパッタリングや蒸着により被覆層２を形成すると、基材１上に予め付着していた異物やプロセス中に発生した異物を原因とした欠陥、すなわち、微細孔４の発生を避けることができない。図２に示したように微細孔４が発生することがある。ナノオーダで露出している被覆層２の欠陥の密度、すなわち、微細孔４の密度の特定は難しいが、今回の調査では、面積比で１万分の１以下、１００個／ｃｍ２程度である。
【００１９】
次に、この耐食処理材を、公知のアルミニウム陽極酸化法により処理し、図３に示すように、微細孔４下に露出している基材上部１ａのアルミニウムの表面に、酸化アルミニウム被膜６を形成する。酸化アルミニウム被膜６の表面状態は、陽極酸化の条件の電解質の種類、濃度、電圧、温度により平坦であったり、蜂の巣状に開口したりする。いずれの場合もあとで示す、封孔処理と呼ばれる煮沸処理による水和酸化アルミニウム化処理は必要で、膨潤させることで欠陥部である微細孔４を塞ぎ、緻密化させる必要がある。図３に示した実施形態の一例は、表面が平坦な場合を示す。
陽極酸化に用いる電解質溶液は、純水中に溶解性電解質を溶かした溶液を用いる。溶解質電解質は、硫酸、シュウ酸、クロム酸、リン酸、スルファミン酸、ベンゼンスルフォン酸等の溶解性電解質の中から適宜選択する。
【００２０】
溶解性電解質の含有濃度は、溶解性電解質が固体である場合は、標準状態（０℃、１気圧）において０．０１〜９０重量％とし、また溶解性電解質が液体である場合は、標準状態（０℃、１気圧）において０．０１〜８５体積％とする。
【００２１】
また、純水としては、蒸溜水、イオン交換水又は、ＲＯ（逆浸透膜）による露過水等を
用いる。この場合、酸化アルミニウム被膜６の特性を向上するため、純水製造時に、塩素分等の不純物を十分に取り除くのがよい。
【００２２】
また、被覆層２を窒化チタンなどのチタン化合物によって形成する場合、微細孔４下の基材上部１ａのアルミニウムの陽極酸化時に、チタン化合物が溶出することがある。これを防止するためには、予め前処理することが必要である。このチタン化合物の溶出を防止する前処理は、窒化物や炭化物のチタン化合物を酸素雰囲気で加熱することにより、酸化を進行させ耐食性を向上させるものである。前処理の温度は２００℃程度から６００℃程度、時間は１分間から１時間程度と、欠陥処理に合わせた設定条件とするとよい。
【００２３】
電解槽には、例えば、ステンレス鋼又は硬質ガラスなどで作製された電解槽（陽極酸化槽）を用いる。電解質溶液（陽極酸化溶液）の液位は、陽極酸化に適した液位とし、電解質溶液中に、被覆層２を形成した後の基材１を陽極として、ステンレス鋼板あるいはアルミニウム板もしくは白金を被覆した金属板を条件により選択して陰極として配置する。この場合、両極は、ある一定の電極間距離を隔てて配置する。陽極酸化の電源には、直流、交流いずれでもよいが、ここでは直流電源を使用する。
陽極と陰極との間の電極間距離は、通常、０．１ｃｍ〜１００ｃｍの範囲内で適宜決定され、陽極酸化実施時の電流密度は、通常、０．０００１〜１０Ａ／ｃｍ２、好ましくは０．０００５〜１Ａ／ｃｍ２に決定される。また、陽極酸化の電圧は、通常、０．１〜１０００Ｖ、好ましくは０．１〜７００Ｖに決定される。また、電解質溶液の液温は、０〜１００℃、好ましくは１０〜９５℃に決定される。
【００２４】
このような条件下で、直流電源装置の正（プラス）端子を、耐食処理材の基材１に接続し、負（マイナス）端子を、陰極として用いられる金属板（陰極板）に接続し、電解質溶液中の陽極、陰極両電極間に直流電流を通電する。
【００２５】
通電により、陽極としての耐食処理材の微細孔４下の基材上部１ａのアルミニウムが酸化し、図３に示すように酸化アルミニウム被膜６が形成される。
また、被覆層２のチタンも弱い陽極酸化が施されて、電気的抵抗値が高くなる。
【００２６】
次に、この耐食処理材を沸騰水中に３０分浸漬する封孔処理、すなわち、煮沸処理を実施する。この結果、陽極酸化によって形成された基材上部１ａの酸化アルミニウム被膜６が水和され、水和酸化アルミニウムが生成される。水和酸化アルミニウムが微細孔４内に生成（膨潤）すると図１に示すように水和酸化アルミニウムの封止部３が形成され、微細孔４が外側からでなく内側から封止される。微細孔が内部から封止されるため、微細孔の奥まで塞ぐことが容易になる。
水和酸化アルミニウム及び耐食性金属又は耐食性合金は、硫酸、シュウ酸、リン酸、クロム酸の電解質や電位に対して安定であるので、耐食処理材の耐食性が確保される。
【００２７】
上述した耐食処理材にプレス加工などの二次加工を施すことにより燃料電池用セパレータが得られる。図８は、そのような燃料電池用セパレータが適用された固体高分子電解質型燃料電池の概略構成を示す。この固体高分子電解質型燃料電池２００は、複数個のセルを縦（図中の上下方向）に接続して構成されており、１つのセルは、両面に所定間隔に形成された溝２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃ、２０２Ｄを有する平板状の一対のセパレータ２０１Ａ、２０１Ｂと、セパレータ２０１Ａ、２０１Ｂの中間位置に配設された電解質膜２０３と、電解質膜２０３とセパレータ２０１Ｂの間に配設された空気極２０４と、電解質膜２０３とセパレータ２０１Ａの間に配設された燃料極２０５とを有する。
【００２８】
セパレータ２０１Ａ、２０１Ｂは、空気極２０４と燃料極２０５との間を電気的に接続するとともに、燃料と空気（酸化剤）が混ざらないようにするための部材である。溝２０
２Ｂ、２０２Ｄは、上下に連結されたセルの燃料および空気の通路として用いられる。
【００２９】
電解質膜２０３は、高分子電解質膜を用いて構成されている。空気極２０４は、多孔質支持層２０４ａと、空気極触媒層２０４ｂを備えて構成され、燃料極２０５は、多孔質支持層２０５ａと、燃料極触媒層２０５ｂを備えて構成されている。
【００３０】
図８において、空気極２０４に空気２０８を接触させ、同時に燃料極２０５に燃料としての水素ガス２０７を接触させると、燃料極２０５上で水素ガス２０７が水素イオンと電子に分かれる。この水素イオンは電解質膜２０３内を水と一体になって空気極２０４側へ移動し、一方の電子は外部回路を経由して空気極２０４側へ移動する。空気極２０４では、酸素（Ｏ２／２）、電子（２ｅ−）、および水素イオン（２Ｈ＋）が反応して、水（Ｈ２Ｏ）が生成される。
【００３１】
本実施の形態の燃料電池のセパレータによれば、還元雰囲気や酸化雰囲気のガスに対する耐食性の要求に十分に応えることができる。
【実施例】
【００３２】
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施例を説明する。
（実施例１）
まず、図４に示すように、厚さ１ｍｍ、２００ｍｍ×１５０ｍｍのサイズのアルミニウム（純アルミ：１０５１（ＪＩＳ））の基材１の表面にＴｉ（チタン）のスパッタリングにより、厚さ１００ｎｍの被覆層２を形成し、耐食処理材を形成した。なお、基材１のサイズは燃料電池の発電面のサイズから決定した。
次に、図３に示すように、この耐食処理材を前記電解槽液中に配置し、前記耐食処理材の微細孔４下に露出している基材上部１ａの表面に、通電により前記陽極酸化処理を施して、酸化アルミニウム被膜６を形成し、この後、酸化アルミニウム被膜６に前記した煮沸処理を３０分、施した。煮沸処理に用いる水は基本的に中性である必要がある。また、煮沸処理時間は１０分程度で水和が完了すると考えられるが、念のため３０分とした。陽極と陰極との間の電極間距離は５ｃｍ、陽極酸化実施時の電流密度は定常状態において０．０３Ａ／ｃｍ２、陽極酸化の電圧は４０Ｖ、電解質溶液の液温は５０℃にそれぞれ決定した。
なお、定常状態は、酸化膜形成前は瞬間的に大きな電流が流れ、その後はほぼ一定の電流が流れるが、その電流が安定したときの状態をいう。
この結果、酸化アルミニウム被膜６が水和化して水和酸化アルミニウムが生成し、図１に示すように、直径１００ｎｍ程度で発生した微細孔４内で膨潤した水和酸化アルミニウムの封止部３によって、被覆層２の微細孔４を基材上部１ａから封止することができた。
水和化アルミニウムの封止部３は、チタンの被覆層２と同様、硫酸、シュウ酸、リン酸、クロム酸の電解質や電位に対して安定であり、高い耐食性を示した。
【００３３】
（実施例２）
窒化チタンの被覆槽２を形成し、陽極酸化に先だって前処理をした点を除き、実施例１と同様にして、陽極酸化処理、煮沸処理をそれぞれ実施して耐食処理材を形成した。
まず、耐食性金属の原料として窒化チタン用い、ＣＶＤにより、窒化チタンの原料ガスを供給し、図５に示すように、基材上部１ａの表面に、１００ｎｍの厚みの窒化チタンの被覆層２ａを形成した。基材１は実施例１と同様に厚み１ｍｍ、２００ｍｍ×１５０ｍｍのアルミニウム（純アルミ：１０５１（ＪＩＳ））を用いた。
基材上部１ａの表面に、耐食層として被覆層２ａを形成した後は、陽極酸化の前処理として、空気中、もしくは、酸素雰囲気下で、熱を加える前処理を実施し、陽極酸化の際のチタンの溶出を防止する処理を行った。前処理条件は、処理温度３００℃、時間１０分とした。
続いて、前処理を終了した基材１を、前記電解槽液中に配置し、通電により陽極酸化を行った。この結果、図６に示すように、微細孔４下に露出している基材上部１ａの表面で、アルミニウの酸化が進行して酸化アルミニウム被膜６が形成された。この後、実施例１と同様に沸騰水中で３０分、酸化アルミニウム被膜６の煮沸処理を実施した。
これにより、酸化アルミニウム被膜６が水和して水和酸化アルミニウムが生成し、図７に示すように、微細孔４内で膨潤した水和酸化アルミニウムの封止部３によって基材１側から微細孔４を封止することができた。
水和酸化アルミニウムの封止部３は、チタンの被覆層２ａと同様、硫酸、シュウ酸、リン酸、クロム酸の電解質や電位に対して安定であり、高い耐食性を示した。
【００３４】
（実施例３）
この実施例では、前記基材１を複数個準備し、それぞれの基材１の表面に、他の耐食金属材として、ステンレス、ニッケル、クロム、金、白金、パラジウム、ロジウム、銅、錫、銀の薄膜をそれぞれ被覆し、実施例１、２と同様に、陽極酸化処理、煮沸処理をそれぞれ実施した。
いずれの耐食性金属でも実施例１、実施例２と同様に、微細孔４下の基材上部１ａの表面に酸化アルミニウム被膜６が形成され、酸化アルミニウム被膜６の水和により水和酸化アルミニウムの封止部３が形成され、封止部３によって被覆層２の微細孔４は封止された。これにより、耐食処理材の耐食性を確保することができた。
【００３５】
本発明は色々な形態で実施され得るので、本発明の範囲は、実施の形態や実施例に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求項によって定義され、請求項の境界内にある全ての変更あるいはその同等なものは、本請求項に包含される。
【符号の説明】
【００３６】
１    基材
１ａ  基材上部（接触面部）
２    被覆層
２ａ  窒化チタン被覆層
３    封止層
４    微細孔
６    酸化アルミニウム被膜
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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