(57)【要約】【課題】純銅または銅合金を基板として、導電性と耐食性を両立し、燃料電池内で長期間安定して使用できる燃料電池用セパレータおよびその製造方法を提供する。【解決手段】燃料電池に用いられる燃料電池用セパレータ１において、純銅または銅合金からなる基板２と、基板２の表面に形成された錫または錫合金からなる第１めっき層３とを備えることを特徴とする。また、燃料電池用セパレータ１の製造方法は、基板２を作製する基板作製工程と、基板２の表面に第１めっき層３を形成する第１めっき層形成工程とを含み、第１めっき層形成工程において、第１めっき層３が湿式めっき法で形成されたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に用いられる燃料電池用セパレータにおいて、
純銅または銅合金からなる基板と、前記基板の表面に形成された錫または錫合金からなる第１めっき層とを備えることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
純銅または銅合金からなる基板と、前記基板の表面に形成された導電性フィラーを含有する錫または錫合金からなる第１めっき層とを備えることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項３】
前記第１めっき層の厚さが０．０５μｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項４】
前記第１めっき層の表面に第２めっき層をさらに備え、該第２めっき層が導電性フィラーを含有する錫または錫合金からなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項５】
前記第１めっき層が錫からなり、かつその表面に第２めっき層をさらに備え、該第２めっき層が錫合金からなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項６】
前記第１めっき層と前記第２めっき層との合計厚さが０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、
基板を作製する基板作製工程と、
前記基板の表面に前記第１めっき層を形成する第１めっき層形成工程とを含み、
前記第１めっき層形成工程において、前記第１めっき層が湿式めっき法で形成されたことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項８】
請求項４ないし請求項６のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、
基板を作製する基板作製工程と、
前記基板の表面に前記第１めっき層を形成する第１めっき層形成工程と、
前記第１めっき層の表面に前記第２めっき層を形成する第２めっき層形成工程とを含み、
前記第１めっき層形成工程および前記第２めっき層形成工程において、前記第１めっき層および前記第２めっき層が湿式めっき法で形成されたことを特徴と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、燃料電池、特に固体高分子型燃料電池に使用される燃料電池用セパレータおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４に示すように、固体高分子型燃料電池（燃料電池）２０は、固体高分子電解質膜（固体高分子膜）１２をアノード電極（アノード部）とカソード電極（カソード部）とで挟んだものを単セル１０として、セパレータ（あるいはバイポーラプレート）１と呼ばれる電極を介して単セル１０を複数個重ね合わせて構成される。
【０００３】
この燃料電池用のセパレータ材料には、接触抵抗が低く、それがセパレータとしての使用中に長期間維持されるという特性が要求される。このような特性を有する材料として、従来より、加工性および強度の面も合わせて、アルミ合金、ステンレス鋼、チタン合金、銅合金などの金属材料の適用が検討されている。
【０００４】
一方、例えば自動車用の燃料電池用セパレータ（以下、セパレータと称す）では、小型化、軽量化、低コスト化が強く求められている。この点において、銅合金は、ステンレス鋼やチタン合金に比べて加工性が良く、かつ、安価であることから、有望な材料のひとつとして期待されている。また、アルミニウム合金に比べて強度が高いため、セパレータ材料の薄肉化が可能であり、固体高分子型燃料電池の小型化から有望な材料として期待されている。
【０００５】
そして、セパレータが置かれている燃料電池内の環境は、高温かつ酸性雰囲気であるため、無垢の銅合金基板でセパレータを構成した場合には、銅合金基板の表面が短時間で腐食され、基板表面に生成した腐食生成物により電気抵抗が増大して、セパレータとしての役割を果たさなくなる。
【０００６】
このような問題に対して、銅合金基板に耐食性と導電性を兼備させるため、特許文献１〜３では、銅合金基板の表面に導電性フィラーを含有させた樹脂層を形成させたセパレータが記載されている。また、導電性をさらに高めるために、特許文献３では、導電性フィラーを含有させた樹脂層に高導電性シート（カーボンシート）を熱融着させたセパレータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１９０３０４号公報
【特許文献２】特開２００２−１５７５０号公報
【特許文献３】特開２００２−２６０６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３に記載されたセパレータにおいては、基板の被覆層として絶縁性の樹脂層を使用しているため、樹脂層に導電性フィラーを含有させても、セパレータの導電性を十分に低くできないという問題がある。また、樹脂層は高温かつ酸性雰囲気では腐食しやすいため、耐食性においても十分とはいえないという問題がある。さらに、特許文献３に記載されたセパレータにおいては、基板を樹脂層および高導電性シートで被覆するため、セパレータの厚みが増加し、固体高分子型燃料電池を小型化することが困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題を解決すべく創案されたもので、その目的は、純銅または銅合金を基板として、導電性と耐食性を両立し、燃料電池内で長期間安定して使用できる燃料電池用セパレータおよ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】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池用セパレータは、燃料電池に用いられる燃料電池用セパレータにおいて、純銅または銅合金からなる基板と、前記基板の表面に形成された錫または錫合金からなる第１めっき層とを備えることを特徴とする。また、セパレータは、第１めっき層が、導電性フィラーを含有する錫または錫合金であってもよい。
【００１１】
前記構成によれば、錫または錫合金からなる第１めっき層を備えることによって、錫または錫合金の優れた導電性および耐食性からセパレータの接触抵抗が長期間低く維持される。また、高温・酸性雰囲気におけるガルバニック腐食においては、錫または錫合金からなる第１めっき層はアノードサイトになり、純銅または銅合金からなる基板の溶出を抑制する犠牲防食層として機能する。そして、基板が高温・酸性雰囲気に曝されることが防止され、基板の腐食が抑制され、基板表面に腐食生成物が発生しにくくなる。
【００１２】
また、基板と第１めっき層の界面には第１めっき層中に銅が拡散した拡散層が形成され、この拡散層が燃料電池（セパレータ）の作動温度で成長し、基板と第１めっき層の界面に生成される空隙が埋められるため、基板と第１めっき層の密着性が向上する。さらに、第１めっき層が導電性フィラーを含有する場合には、導電性フィラーが導通パスとして機能し、接触抵抗がさらに低くなる。
【００１３】
本発明に係る燃料電池用セパレータは、前記第１めっき層の厚さが０．０５μｍ以上であることを特徴とする。
【００１４】
前記構成によれば、第１めっき層の厚さが所定範囲であることによって、セパレータの接触抵抗がさらに低下すると共に、第１めっき層が均一に形成されピンホールが発生しにくくなり、基板が高温・酸性雰囲気に曝されることがさらに防止され、基板の腐食がさらに抑制される。
【００１５】
本発明に係る燃料電池用セパレータは、錫または錫合金からなる前記第１めっき層の表面に第２めっき層をさらに備え、該第２めっき層が導電性フィラーを含有する錫または錫合金からなることを特徴とする。
また、セパレータは、錫からなる第１めっき層の表面に第２めっき層をさらに備え、該第２めっき層が錫合金からなるものであってもよい。
【００１６】
前記構成によれば、第１めっき層の表面に第２めっき層をさらに備えることによって、優れた導電性を有する錫または錫合金からなるめっき層の厚さが厚くなり、セパレータの接触抵抗がさらに低下する。また、第１めっき層が第２めっき層で被覆されることになるため、第１めっき層にピンホールが存在しても、基板が高温・酸性雰囲気に曝されることがさらに防止され、基板の腐食がさらに抑制される。さらに、第２めっき層が導電性フィラを含有する場合には導電性フィラが、第２めっき層が錫合金からなる場合には金属間化合物が導通パスとして機能し、接触抵抗がさらに低くなる。
【００１７】
本発明に係る燃料電池用セパレータは、前記第１めっき層と前記第２めっき層との合計厚さが０．１μｍ以上であることを特徴とする。
【００１８】
前記構成によれば、第１めっき層と第２めっき層との合計厚さが所定範囲であることによって、セパレータの接触抵抗がさらに低下すると共に、第１めっき層および第２めっき層が均一に形成されピンホールが発生しにくくなり、基板が高温・酸性雰囲気に曝されることがさらに防止され、基板の腐食がさらに抑制される。
【００１９】
本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法は、基板を作製する基板作製工程と、前記基板の表面に前記第１めっき層を形成する第１めっき層形成工程とを含み、前記第１めっき層形成工程において、前記第１めっき層が湿式めっき法で形成されたことを特徴とする。
また、燃料電池用セパレータの製造方法は、第１めっき層形成工程の後に、前記第１めっき層の表面に前記第２めっき層を形成する第２めっき層形成工程とを含み、前記第１めっき層形成工程および前記第２めっき層形成工程において、前記第１めっき層および前記第２めっき層が湿式めっき法で形成されてもよい。
【００２０】
前記手順によれば、第１めっき層、または、第１めっき層および第２めっき層が錫または錫合金からなることによって、錫または錫合金の優れた導電性および耐食性からセパレータの接触抵抗が長期間低く維持される。また、第１めっき層、または、第１めっき層および第２めっき層が湿式めっき法で形成されることによって、基板の表面にその形状に沿って均一なめっき層が形成されピンホールが発生しにくくなり、基板が高温・酸性雰囲気に曝されることが防止され、基板の腐食が抑制される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る燃料電池用セパレータによれば、導電性および耐食性に優れ、燃料電池内で長期間安定して使用できるものとなる。また、本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法によれば、導電性および耐食性に優れた燃料電池用セパレータが製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る燃料電池用セパレータの構成を示す模式図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る燃料電池用セパレータの構成を示す模式図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法の工程を説明するフローチャートである。
【図４】燃料電池の一部を展開した様子を示す斜視図である。
【図５】接触抵抗値の測定方法を説明する説明図である。
【図６】本発明に係る燃料電池用セパレータの表面のＳＥＭ写真である。
【図７】図６のＡ点におけるＥＤＸ結果を示す図である。
【図８】図６のＢ点におけるＥＤＸ結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜燃料電池用セパレータ＞
まず、本発明に係る燃料電池用セパレータの実施形態について、詳細に説明する。
図１（ａ）に示すように、燃料電池用セパレータ（以下、必要に応じてセパレータと称す）１の第１実施形態は、基板２と、基板２の表面に形成された第１めっき層３とを備えるものである。以下、各構成について説明する。
【００２４】
（基板）
基板２は、純銅または銅合金からなり、その種類は特に限定されるものではないが、耐食性および加工性の点でＪＩＳ規定の１０００番、２０００番および４０００番などが好適である。また、基板２の厚さは、特に限定されるものではないが、燃料電池用セパレータとして使用する場合は０．０５〜０．５ｍｍが好ましい。厚さをこの範囲とすれば、かかる板厚に加工するのが比較的容易でありながら、板材としての強度やハンドリング性を備えることができる。もちろん、必要に応じて０．０５ｍｍ未満の厚さや０．５ｍｍを超える厚さに設定してもよい。
【００２５】
基板２は、燃料電池用セパレータ１として用いる際には、必要に応じて、燃料電池２０の作動の際に水素や空気などのガスを流す流路１１を形成してもよい（図４参照）。流路１１のパターンは、図４のパターンに限定されるものではなく、必要に応じて変えられる。そして、流路１１を形成する方法は、機械加工法、プレス法など適宜選択される。
【００２６】
（第１めっき層）
第１めっき層３は、錫または錫合金からなる。その厚さは、０．０５μｍ以上が好ましい。錫合金としては、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｐｂなどが挙げられる。
【００２７】
第１めっき層３を錫合金で構成した場合には、錫のみで構成するよりも接触抵抗が低減するという効果を奏する。これは、セパレータ内部の温度が上昇（通常およそ８０℃程度まで上昇する）した際に、第１めっき層３に金属間化合物が形成され、該金属間化合物が導通パスとして作用して導電性が向上するためと考えられる。
【００２８】
なお、錫合金の望ましい成分組成は、本願発明における錫の作用効果である優れた耐食性を損なわない範囲であることが必要であることはいうまでもない。特に、合金成分がＡｇ、Ｂｉ若しくはＣｕ等の場合、その含有量は全体の１０質量％以下が望ましい。また、ＡｇとＣｕの場合は錫に対する固溶限がないため微量でも金属間化合物を生成するが、Ｂｉの場合は８０℃での固溶限が４．８ａｔ．％あるため、前記作用効果を得るためにはそれ以上の比率で含有させる必要がある。
【００２９】
第１めっき層３は、セパレータ１の導電性および耐食性を向上させる作用を有する。錫または錫合金は、セパレータ１が曝される高温・酸性雰囲気（ｐＨ２〜４）では酸化錫として存在する領域であるため、優れた耐食性を示す。また、酸化錫の膜は透明導電膜として用いられるように、酸化錫は導電性を有する。
【００３０】
また、第１めっき層３にピンホールが存在した場合、純銅または銅合金からなる基板２と第１めっき層（錫または錫合金層）のガルバニック腐食が発生する。ガルバニック腐食では、第１めっき層３がアノードサイトになるため酸化や溶出が促進される。そして、基板２がカソードサイトとして作用するため、第１めっき層３は基板２の溶出を抑制する犠牲防食効果が期待できる。しかし、第１めっき層３の酸化は接触抵抗を増加させ、第１めっき層３の溶出促進はセパレータ１の寿命短縮の懸念があるため、できる限りピンホールを低減することが必要である。
【００３１】
第１めっき層３の厚さは、０．０２μｍ以上であれば、優れた導電性を確保することができるが、膜の均一性、ピンホール発生の低減などの観点から、厚さは０．０５μm以上が好ましい。さらに、第１めっき層３の厚さの上限は、性能によって規定されるものではないが、セパレータ１の小型化を考慮すると５０μｍ以下とするのがよい。
【００３２】
第１めっき層３には、第１めっき層３と基板２の界面において、第１めっき層３中に銅が拡散した拡散層３ａが形成されている。この拡散層３ａは、第１めっき層３の断面を観察したときに、島状に連なって形成されている。そして、この拡散層３ａは、第１めっき層３と基板２との密着性を高くする作用を有し、長期間安定して第１めっき層の層構造を維持させる。
【００３３】
拡散層３ａは、燃料電池２０（セパレータ１、図４参照）の作動温度である６０〜９０℃の範囲では、銅と錫が共存する拡散層３ａが成長するため、作動時間と共に第１めっき層３と基板２との密着性が向上する。そして、第１めっき層３と基板２との二層界面に小さな空隙が存在した場合でも、この拡散層３ａの成長により、その空隙が埋められ、言わば拡散層３ａが自己修復的な作用を発揮する。その結果、セパレータ１の第１めっき層３を長期間安定して維持することができる。なお、拡散層３ａは、セパレータ１の導電性および耐食性を阻害するものではない。
【００３４】
図１（ｂ）に示すように、セパレータ１は、前記構成の第１めっき層３が導電性フィラー５を含有する錫または錫合金からなるものであってもよい。第１めっき層３が、導電性フィラー５を含有することによって、セパレータ１の導電性が向上する。
【００３５】
導電性を向上させる導電性フィラーとしては、グラファイト（Ｃ）、炭素繊維、金属炭化物（炭化タンタル、炭化チタン、炭化ニオブ、炭化ジルコニウムなど）や金属ホウ化物（チタンボライド、タンタルボライド、ニオブボライド、ジルコニウムボライドなど）が好適に用いられる。
【００３６】
このような導電性フィラー５は、第１めっき層３の表面に存在し、導電性向上のために導通パスの役割を担う効果がある。そのため、導電性フィラー５は、第１めっき層３の表面に存在していることが好ましい。第１めっき層３内に完全に取り込まれている場合は、導通パスとしての役割を発揮しにくくなる。このような導電性フィラー５の存在形態（第１めっき層３の表面に存在）は、後記するセパレータ１の製造工程（第１めっき層形成工程Ｓ２、図３（ａ）参照）において、錫または錫合金のめっき液中に導電性フィラーを十分分散させることによって、達成される。
【００３７】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、セパレータ１Ａの第２実施形態は、前記構成（基板２と、基板２の表面に形成された第１めっき層３）に加えて、第１めっき層３の表面に第２めっき層４をさらに備えるものである。
ここで、基板２および第１めっき層３は前記第１実施形態と同様であるので、説明を省略し、第２めっき層４について説明する。
【００３８】
（第２めっき層）
第２めっき層４は、第１めっき層３が錫または錫合金で構成された場合には、第２めっき層４は導電性フィラー５を含有する錫または錫合金で構成する（図２（ａ）参照）。また、第１めっき層３が錫で構成された場合には、第２めっき層４は錫合金で構成する（図２（ｂ）参照）。ここで、錫合金、導電性フィラー５としては、第１めっき層３と同様のものが挙げられる。
【００３９】
第２めっき層４は、セパレータ１Ａの導電性および耐食性をさらに向上させる作用を有する。すなわち、第２めっき層４を第１めっき層３の表面に形成させることによって、錫または錫合金を含有するめっき層の厚さが厚くなり、錫または錫合金の導電性によって、セパレータ１Ａの接触抵抗がさらに低下する。また、第１めっき層３が第２めっき層４で被覆されることになるため、第１めっき層３にピンホールが存在しても、基板２が高温・酸性雰囲気に曝されることがさらに防止され、基板２の腐食がさらに抑制される。
【００４０】
第２めっき層４が導電性フィラー５を含有する場合には導電性フィラー５が導通パスとしての役割を担い、また、第２めっき層４が錫合金で構成される場合には金属間化合物が導通パスとしての役割を担う。その結果、セパレータ１Ａの接触抵抗がさらに低下する。なお、導電性フィラー５は、導通パスとしての役割を発揮するために、図２（ａ）に示すように第２めっき層４の表面に存在していることが好ましい。このような導電性フィラー５の存在形態は、後記するセパレータ１Ａの製造工程（第２めっき層形成工程Ｓ３、図３（ｂ）参照）において、錫または錫合金のめっき液中に導電性フィラーを十分分散させることによって、達成される。
【００４１】
第１めっき層３と第２めっき層４との合計厚さは、０．１μｍ以上であることが好ましい。合計厚さが０．１μｍ未満であると、セパレータ１の導電性および耐食性の向上しにくくなる。また、合計厚さは、特に上限はなく性能によって規定されるものではないが、セパレータ１の小型化を考慮すると５０μｍとするのがよい。
【００４２】
＜燃料電池用セパレータの製造方法＞
次に、本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法について、詳細に説明する。
図３（ａ）に示すように、燃料電池用セパレータの製造方法の第１実施形態は、基板作製工程Ｓ１と、第１めっき層形成工程Ｓ２とを含むものである。また、基板作製工程Ｓ１の後に、流路形成工程Ｓ１Ａを含んでもよい。以下、各工程について説明する。なお、セパレータの構成については、図１（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００４３】
（基板作製工程：Ｓ１）
基板作製工程Ｓ１は、所定の厚さ（例えば、０.０５〜０．５ｍｍ）の純銅または銅合金（以下、銅合金と称す）からなる基板２を作製する工程である。基板２の作製には、従来公知の方法が用いられる。例えば、銅合金を溶解鋳造し、鋳塊を熱間圧延し、必要に応じて、冷間圧延、焼鈍等を行い、銅合金板を作製する。そして、この銅合金板を所定寸法（例えば、２０ｍｍ×５０ｍｍ）に切断加工して基板２を作製する。
【００４４】
（流路形成工程：Ｓ１Ａ）
流路形成工程Ｓ１Ａは、必要に応じて、前記工程で作製された基板２の表面に、燃料電池２０の作動の際に水素や空気などのガスを流す流路１１（図４参照）を形成する工程である。流路１１の形成には、機械加工法、プレス法等が用いられる。
【００４５】
（第１めっき層形成工程：Ｓ２）
第１めっき層形成工程Ｓ２は、前記工程で作製された基板２（表面に流路１１が形成された基板を含む）の表面に、錫または錫合金からなる第１めっき層３（図１（ａ）参照）、または、導電性フィラーを含有する錫または錫合金からなる第１めっき層３（図１（ｂ）参照）を形成する工程である。この第１めっき層３の形成によって、セパレータ１が優れた導電性と耐食性を兼備することができる。
【００４６】
第１めっき層３の形成には、湿式めっき法が用いられる。湿式めっき法を用いることによって、基板２の表面に、流路１１を形成した場合には流路の凹凸形状に沿って、ほぼ均一の厚さで第１めっき層３を形成することができる。また、基板２に形成されたガス流入口およびガス流出口（図示せず）のような基板２の端面が出ている部分にも第１めっき層３が形成されるため、基板自身が露出する部分をほとんど無くすることができる。
【００４７】
湿式めっき法は、電解めっき法、無電解めっき法のいずれの方法でもよいが、第１めっき層３の緻密性や生産性を考慮すると、電解めっき法が好ましい。そして、めっき処理時間を制御して、第１めっき層３の厚さが所定の厚さ（０．０５μｍ以上）になるようにすることが好ましい。
【００４８】
なお、金めっきのような貴金属めっきでも優れた耐食性・導電性を兼備することはできるが、処理コストが高いため近年の自動車用固体高分子型燃料電池の開発においては、実用化が困難と思われる。一方、本発明に係る製造方法において行われる錫または錫合金めっきは、低コストで処理を行うことができ、めっき液管理も容易であるため、自動車用固体高分子型燃料電池の開発において実用化が容易である。
【００４９】
第１めっき層形成工程Ｓ２では、基板２の表面に第１めっき層３を形成することによって、第１めっき層３と基板２との界面において第１めっき層３中に銅が拡散した拡散層３ａが形成される。この拡散層３ａの形成によって、第１めっき層３と基板２との密着性が向上する。
【００５０】
また、第１めっき層形成工程Ｓ２の後、錫の融点（２３２℃）以上の温度で加熱処理するとよい。この加熱処理によって、拡散層３ａが成長し、第１めっき層３と基板２との密着性がさらに向上すると共に、第１めっき層３の錫または錫合金が溶解しピンホールを埋める効果がある。ただし、過剰な加熱処理を施すと錫または錫合金が流れ落ち基板２が露出するため、処理温度は２６０℃以下、処理時間は１０分以下が好ましい。
【００５１】
さらに、第１めっき層３に導電性フィラー５を含有させる場合（図１（ｂ）参照）には、導電性フィラー５の粉末や微細繊維などを均一分散させためっき液中で無電解もしくは電解めっきを行うとよい。これによって、図１（ｂ）に示すように、導電性フィラー５を第１めっき層３の表面に存在させることができ、導電性フィラー５が導通パスとしての役割を担い、セパレータ１の接触抵抗がさらに低下する。なお、無電解めっきにおいては、導電性フィラーのめっき液中での分散を促進するために、めっき液中に界面活性剤を添加することが好ましい。電解錫めっき液としては硫酸浴および有機酸浴が用いられるが、有機酸浴の場合、界面活性剤を添加しなくても導電性フィラーが分散するため、有機酸浴が好適に用いられる。
【００５２】
図３（ｂ）に示すように、本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法の第２実施形態は、基板作製工程Ｓ１と、第１めっき層形成工程Ｓ２と、第２めっき層形成工程Ｓ３とを含むものである。また、基板作製工程Ｓ１の後に、流路形成工程Ｓ１Ａを含んでもよい。なお、基板作製工程Ｓ１、第１めっき層形成工程Ｓ２、流路形成工程Ｓ１Ａについては、前記第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また、セパレータ１Ａの構成については、図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００５３】
（第２めっき層形成工程：Ｓ３）
第２めっき層形成工程Ｓ３は、第１めっき層形成工程Ｓ２で作製された第１めっき層３の表面に、導電性フィラー５を含有する錫または錫合金からなる第２めっき層４（図２（ａ）参照）、または、錫合金からなる第２めっき層４（図２（ｂ）参照）を形成する工程である。
【００５４】
第２めっき層形成工程Ｓ３は、基本的には前記した第１めっき層形成工程Ｓ２と同様の工程である。そして、第１めっき層形成工程Ｓ２で錫または錫合金からなる第１めっき層３を形成した場合には、第２めっき層形成工程Ｓ３では、導電性フィラー５を含有する第２めっき層４（図２（ａ）参照）を形成する。また、第１めっき層形成工程Ｓ２で錫からなる第１めっき層３を形成した場合には、第２めっき層形成工程Ｓ３では、錫合金からなる第２めっき層４（図２（ｂ）参照）を形成する。
【００５５】
第２めっき層４の形成には、第１めっき層形成工程Ｓ２と同様に、湿式めっき法が用いられる。湿式めっき法は、電解めっき法、無電解めっき法のいずれの方法でもよいが、第２めっき層４の緻密性や生産性を考慮すると、電解めっき法が好ましい。また、めっき処理時間を制御して、第１めっき層３と第２めっき層４との合計厚さが所定の厚さ（０．１μｍ以上）となるようにすることが好ましい。
【００５６】
また、第２めっき層４に導電性フィラー５を含有させる場合（図２（ａ）参照）には、導電性フィラー５の粉末や微細繊維などを均一分散させためっき液中で無電解もしくは電解めっきを行うとよい。これによって、図２（ａ）に示すように、導電性フィラー５を第２めっき層４の表面に存在させることができ、導電性フィラー５が導通パスとしての役割を担い、セパレータ１Ａの接触抵抗がさらに低下する。なお、無電解めっきにおいては、導電性フィラーのめっき液中での分散を促進するために、めっき液中に界面活性剤を添加することが好ましい。電解錫めっき液としては硫酸浴および有機酸浴が用いられるが、有機酸浴の場合、界面活性剤を添加しなくても導電性フィラーが分散するため、有機酸浴が好適に用いられる。
【００５７】
本発明の製造方法は、以上説明したとおりであるが、本発明を行うにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間あるいは前後に、他の工程を含めてもよい。例えば、基板作製工程Ｓ１（流路形成工程Ｓ１Ａ）の後に、基板２の表面を脱脂洗浄する洗浄工程、硫酸水溶液などで酸洗する酸洗工程を行ってもよい。
【実施例】
【００５８】
本発明の効果を確認した実施例について以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
板厚０．５ｍｍの純銅板を２０ｍｍ×５０ｍｍのサイズに切断加工し、アセトン中で脱脂処理後、市販の脱脂液（日本ペイント株式会社製  サーフクリーナー（登録商標）５３）で脱脂処理を行い、水洗後、表面がぬれた状態を保ち、無電解錫めっき処理を施し、試験板Ｎｏ．１〜２（実施例）とした。また、銅板の脱脂処理、水洗後、常温の１０質量％の硫酸水溶液中に１０秒浸漬し、その後水洗した。その後、表面がぬれた状態を保ち、無電解または電解錫めっき処理を施し、試験板Ｎｏ．３〜９（実施例）とした。さらに、無電解または電解錫めっき処理を施さない銅板も試験板Ｎｏ．１０〜１１（比較例）とした。
【００５９】
錫めっき処理には、市販の錫めっき浴を使用し、処理の温度および電流密度は下記の条件にて行った。また、錫めっき厚さの制御は処理時間の制御によって行い、作製した試験板の層構造、錫めっき層さを表１に示す。ここで、錫めっきには錫合金めっき（Ｓｎ−Ａｇ）を含む。また、錫めっき層への導電性フィラーとしてのＣ粒子の添加（試験板Ｎｏ．５〜８（実施例））は、錫めっき液中にＣ粒子（平均粒径５〜１０μｍ）を１０〜３０ｇ／Ｌ分散させることによって行った。なお、無電解錫めっきにおいては、Ｃ粒子を分散させるために界面活性剤を２〜５ｇ／Ｌ添加した。また、電解錫めっき液としては、有機酸浴の場合、界面活性剤を添加しなくても導電性フィラーが分散するため、有機酸浴を用いた。
＜めっき処理条件＞
（無電解錫めっき）温度：６０℃
（電解錫めっき）  温度：４０℃、電流密度：０．１５Ａ／ｃｍ２
【００６０】
作製した各種試験板の接触抵抗値を測定した。接触抵抗値の測定は、図５に示す接触抵抗測定装置３０を用いて常温（２５℃）で行い、加重９８Ｎ（１０ｋｇｆ）における接触抵抗を測定した。図５に示すように試験板（セパレータ１）の両面をカーボンペーパーＣではさみ、さらにその外側を接触面積１ｃｍ２の銅電極３１を用いて９８Ｎで加圧し、直流電流電源３２を用いて、７．４ｍＡの電流を通電し、当該カーボンペーパーＣ間に印加される電圧を電圧計３３で測定して接触抵抗値を算出した。次に、各試験板（セパレータ１）をそれぞれ８０℃の硫酸水溶液（ｐＨ３）に５００時間浸漬した後に前記と同様の方法にて再び接触抵抗値を算出した。その結果を表１に示す。
【００６１】
算出した接触抵抗値（初期接触抵抗値および硫酸水溶液浸漬後の接触抵抗値）から、以下のように導電性および耐食性を評価した。
（導電性）
初期接触抵抗値が、５ｍΩ・ｃｍ２以下であるものを合格とした。
（耐食性）
硫酸水溶液浸漬後の接触抵抗値が２０ｍΩ・ｃｍ２以下であるものを合格とした。
【００６２】
【表１】
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【００６３】
表１の結果から、本発明の特許請求の範囲を満足する試験板Ｎｏ．１〜９（実施例）では、初期接触抵抗値が５ｍΩ・ｃｍ２以下、かつ、硫酸水溶液浸漬後の接触抵抗値が２０ｍΩ・ｃｍ２以下であるため、導電性および耐食性に優れていることが確認された。
【００６４】
また、第１めっき層がＣを含有する試験板Ｎｏ．５、６（実施例）は、同様の構造でＣ含有しない試験板Ｎｏ．１、３（実施例）に比べて硫酸水溶液浸漬後の接触抵抗値が低くなっている。なお、試験板Ｎｏ.１〜９においては、Ｓｎの溶出はほとんど無く、溶出によるＳｎ層（第１めっき層、第２めっき層）の消失の懸念は無い。
【００６５】
さらに、導電性および耐食性に優れた試験板Ｎｏ．５（実施例）について、その表面観察をＳＥＭ−ＥＤＸにて行った。その結果を図６〜図８に示す。図６〜図８に示すように、試験板は、第１めっき（Ｃ−Ｓｎ）層の厚さが薄いため、Ａ点およびＢ点でのＥＤＸ結果では基板の銅が検出されているが、Ａ点でのＥＤＸ結果から、第１めっき層にＣ粒子が存在しているのは明らかである。試験板Ｎｏ．５（実施例）において、硫酸水溶液浸漬後に接触抵抗値が同様の構造の実施例（試験板Ｎｏ．１）に比べて低下する原因は、このようなＣ粒子が第１めっき層に存在し、導通パスの役割を担っているためと考えられる。
【００６６】
一方、試験板Ｎｏ．１０（比較例）は、基板の酸洗を行わず、第１めっき層も備えていないため、初期接触抵抗値が７．４ｍΩ・ｃｍ２と５ｍΩ・ｃｍ２を超え、硫酸水溶液浸漬後の接触抵抗も１２０ｍΩ・ｃｍ２と２０ｍΩ・ｃｍ２を超えた。また、試験板Ｎｏ．１１（比較例）は、基板の酸洗を行ったため、初期接触抵抗値は４．５ｍΩ・ｃｍ２と５ｍΩ・ｃｍ２未満であった。しかしながら、第１めっき層を備えていないため、硫酸水溶液浸漬後の接触抵抗値は、表面が腐食生成物で覆われ、接触抵抗値が１００ｍΩ・ｃｍ２と２０ｍΩ・ｃｍ２を超えた。したがって、本発明の特許請求の範囲を満足しない試験板Ｎｏ．１０〜１１（比較例）は、導電性および耐食性が劣っていることが確認された。
【符号の説明】
【００６７】
１、１Ａ  燃料電池用セパレータ（セパレータ）
２      基板
３      第１めっき層
３ａ    拡散層
４      第２めっき層
５      導電性フィラー
Ｓ１    基板作製工程
Ｓ１Ａ  流路形成工程
Ｓ２    第１めっき層形成工程
Ｓ３    第２めっき層形成工程
【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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【図７】
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【図８】
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【図６】
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