(57)【要約】【課題】ＳＯＦＣなどの集電体は酸化環境下で高温を継続する必要があり母材に抗腐食性を付与する。【解決手段】亜鉛、マンガン、コバルト、ストロンチューム、ランタンのトップコートからなる多層メッキを、ランタンから選択された少なくとも１種類のメッキ行程をポーラス構造にして、その上に抗腐食性元素を析出させ多層膜を作る。次にその多層膜に段階に応じた所定の温度で加熱し酸化層を生成するメッキによる亜鉛にポーラス部分を作成しガス抜き機構を持たせる導電性を有することと特徴とするＳＯＦＣ用耐熱抗腐食性集電体。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛、マンガン、コバルト、ストロンチューム、ランタンのトップコートからなる多層メッキのうち最初にメッキする亜鉛にポーラスを部分作成しガス抜き機構をもたせた導電性を有することを特徴とするＳＯＦＣ用耐熱抗腐食性集電体。
【請求項２】
メッキ層の厚さが０．５から１５０ミクロンであることを特徴とする請求項１に記載のメッキする亜鉛にポーラス化を施しガス抜き機構をもたせた導電性を有することを特徴とするＳＯＦＣ用耐熱抗腐食性集電体。
【請求項３】
母材に対して抗酸化性を有する請求項１のガス抜き機構をもたせた導電性を有する請求項２のメッキする亜鉛にポーラス化を施しガス抜き機構をもたせた導電性を有することを特徴とするＳＯＦＣ用耐熱抗腐食性集電体。
【請求項４】
前記抗酸化性はＳＯＦＣにおいて、水素、酸素、炭素等に対し高い腐食特性を有しメッキする亜鉛にポーラスを施しガス抜き機構をもたせた導電性を有することを特徴とするＳＯＦＣ用耐熱抗腐食性集電体。
【請求項５】
基材上に亜鉛、マンガン、コバルト、ストロンチューム、ランタンのトップコートからなる多層メッキを、少なくとも亜鉛など一種類以上にメッキをポーラス処理をほどこし、酸化処理後、順次析出させて多層膜を形成後、この多層膜を所定の有酸素環境下で所定温度で加熱し、マンガン、コバルト、ストロンチューム、ランタンのトップコートからなる多層メッキで被覆することにより抗腐食性の特徴を持ち合わせた。
【請求項６】
前記加熱は不活性ガス中で亜鉛、マンガンの融点以上で行い、その後有酸素環境にて所定の温度で加熱し酸化膜形成を特徴とするメッキする亜鉛にポーラス化を施しガス抜き機構をもたせた導電性を有することを特徴とするＳＯＦＣ用耐熱抗腐食性集電体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＳＯＦＣの集電装置のおかされている高温、腐食、酸化環境において優れたＳＯＦＣ用耐熱抗腐食性集電体の製造方法に関することである。
【背景技術】
【０００２】
亜鉛や各種亜鉛合金膜はメッキや塗料に含有され鉄系の耐食剤として使われてきたが従来のままでは使用できない。燃料電池においてはその環境から基材が腐食される可能性がきわめて大きい。この腐食現象は一般大気中とは異なるため特別な防蝕方が必要となる理由がある。
【０００３】
とりわけＳＯＦＣの様な高温下で酸化環境の動作では長期耐久性の確率が絶対条件で必要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１は耐食性のある酸化亜鉛を基材にメッキ又は塗布したもので、１の基材の上に亜鉛メッキを施し酸素含有環境下で熱処理を行い、６００〜１０００度の酸素含有雰囲気中でエージングを行うと基材と亜鉛メッキ層の間に図１の２のようにボイドや割れを生じてＳＯＦＣの寿命を短くしていた。
【０００５】
図１は一般亜鉛メッキを熱処理すると必ず生じるボイドの発生を表したもので、図２のように亜鉛メッキ層にポーラス部分を設けると基材から発生したこれらのガスが抜けメッキ層と基材の間にボイドや割れを生じなくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は亜鉛やマンガン、コバルト、ストロンチューム、ランタンのトップコートからなる多層メッキで構成し高い抗腐食性があるメッキする亜鉛にポーラス化を施ボイドや割れのないことを特徴とするＳＯＦＣ用耐熱抗腐食性集電体製造を目的とする。
【０００７】
また本発明は基材上に亜鉛やマンガン、コバルト、ストロンチューム、ランタンのトップコートからなる多層メッキの中から１種の耐腐食性元素を含むメッキによるポーラス構造を持ったＳＯＦＣ用耐熱抗腐食性集電体の製造方法に関する。
【０００８】
本発明は亜鉛メッキやマンガンに一つ以上の微量な有機物を加え、メッキ後に不活性ガス中で適切な温度で処理を施すことにより、有機物が飛んでポーラス状の亜鉛メッキ層やマンガンが生成されて母剤と亜鉛の間に加熱により発生したガスが自然に抜けることによりボイド発生を防ぐことを試みた。
【０００９】
従来の亜鉛メッキ膜は、亜鉛と他の合金メッキにおいて硝酸や硫酸水溶液などから作成しており、異なる金属は電析電圧も異なるので完全には出来なかったが、本発明では亜鉛メッキ層の上に上述のマンガン、コバルト、ストロンチューム、ランタンのトップコートからなる多層メッキを逐次メッキや陰極析出していくことで酸化亜鉛ポーラス部分の封孔と基材の保護が出来る。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明をしたように、本発明によってＳＯＦＣの集電部材に高温時の耐腐食性を付与することが出来る。
故にＳＯＦＣなどの集電体は高温の腐食環境下で性能を継続する必要があり、母材に抗腐食性を付与するメッキの製造方法の提供が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態に基づき詳細に説明する。
本発明においては最初に基材上にストライクメッキを除いた亜鉛、マンガンなどのメッキ液に有機物を添加し、不活性ガス中を３５０〜４５０度で加熱することによって有機物を飛ばしてポーラス化、その後に有酸素環境で温度２２０〜１０００度で処理を行いこれらを酸化物にする。その上にコバルト、ストロンチューム、ランタンのトップコートからなる多層メッキなどを逐次メッキや塗布後大気環境で１０００〜１０５０度で加熱することで前述したような高い特徴や利点が挙げられる集電体になる。
これらについて以下の発明の実態で記述する。
【００１２】
以下、本発明においては、最初に基材上に亜鉛をメッキするのであるが、酸化亜鉛に処理中亜鉛蒸発ガスや水素、酸素などが発生し基材と亜鉛メッキの中間に亀裂やボイドが生じる。これらを解決するには亜鉛メッキをポーラス状にしてガス抜きを可能にし、その後にマンガンやコバルト、ストロンチューム、ランタンのトップコートからなる多層メッキをメッキや陰極析出法などで処理し封孔すれば前述したような高温でも高い抗腐食性を付与することができる。
【００１３】
前記の亜鉛層は特別な方法はいらない。硫酸亜鉛浴、塩化物亜鉛浴、シアン亜鉛浴などに光沢材に微量の有機物を添加するだけで通常のメッキシステムを用いることができる。
【００１４】
亜鉛層の厚さは２〜６０ミクロンで抗腐食層の厚さは亜鉛層と同一が好ましいが、耐久性などにより増減はかまわない。
【００１５】
この手段の抗腐食性は必ず亜鉛メッキ層をまずポーラス化し、その後に亜鉛メッキ層を酸化してからマンガンやコバルト、ストロンチューム、ランタンのトップコートからなる多層メッキをメッキや陰極析出法などでメッキ後、大気中高温熱処理をすれば高い抗腐食性を付与することができる。
【００１６】
これらの各工程における熱処理は、混合ガスや大気中を含め亜鉛の融点以上で行い、この亜鉛層が溶解し液体状態でマンガンやコバルト、ストロンチューム、ランタンのトップコートからなる多層メッキなどに拡散するため目的の合金が短時間で生産できる。
【実施例１】
【００１７】
ＳＯＦＣの動作環境は１０００度程度の強烈な酸化環境下で、構成部品がセラミックスなどの腐食しないものが多いが、燃料電池は１セットあたりの発電電圧が低いので、商用電圧まで上げるには積層する必要がある。セラミックスとセラミックスを積み上げても固体同士であるから弾性のある中間物質が要求される。
本発明は金属の弾性を利用出来るようにし高い抗腐食性を作るものである。
まず、硫酸を６０度に上昇させてその中に未処理品と処理品の重量を測定後、その液中に投入し３０時間毎に取り出し水洗乾燥後各素材の重量を計れば溶出量の測定が可能である。表１はＡの基材のみ、Ｂは酸化亜鉛のみ、Ｃは処理品（ポーラス）、Ｄは金板。表１により処理品は金と同等に近い耐食性を持っていることが分かる。
【実施例２】
【００１８】
表２は処理品（ポーラス）と大気中で１０００度に上昇させ、１８０時間連続させて途中で所定時間ごとに冷却し、酸化物の重量の増減を測定した。Ａは基材、Ｂは酸化亜鉛、Ｃは処理品（ポーラス）、Ｄは金板。高温炉に入れる前の重量と熱処理後も重量を計算すれば酸化物や基材の重量変化が算出できる。
【実施例３】
【００１９】
【表１】
2010027408.tif 000003
【表２】
2010027408.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００２０】
ＳＯＦＣの集電体の耐久性が増すので燃料電池の寿命を延ばすことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】硫酸６０度における基材と塗布材の流出量と重量を示した説明図である。
【図２】高温大気中１０００度酸化状態における基材と塗布材の重量変化を示した説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
（表１）（表２）
Ａ    基材
Ｂ    酸化亜鉛
Ｃ    処理品（ポーラス）
Ｄ    金板  
【００２３】
（図１）（図２）
１    基材
２    ボイド部
３    酸化亜鉛層
４    酸化亜鉛層（ポーラス処理）
５    マンガン、コバルト、ストロンチューム、ランタンのトップコート層
【図１】
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【図２】
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