(57)【要約】【課題】  セパレータの材料となるステンレス鋼製薄板の洗浄時間を短縮するとともに洗浄液使用量を低減し、廃液の処理コストを抑え、設備の簡素化を図ることを可能にする。【解決手段】  ステンレス鋼製薄板１０に油脂を塗布してプレス成形する工程と、洗浄用アルカリ性溶液をプレス成形素材１４にスプレーすることにより油脂を除去する工程と、水道水又は工業用水をプレス成形素材１４にスプレーすることにより洗浄用アルカリ性溶液を除去する工程と、イオン交換水をプレス成形素材１４にスプレーすることにより水道水又は工業用水を除去する工程と、プレス成形素材１４を不働態化処理するために不働態化処理用アルカリ性溶液をプレス成形素材１４にスプレーする工程と、イオン交換水を不働態皮膜形成材１７にスプレーすることにより不働態化処理用アルカリ性溶液を除去する工程と、不働態皮膜形成材１７を加熱乾燥する工程と、から構成した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼製薄板に潤滑剤を塗布してガス流路及び冷却水流路をプレス成形する工程と、
洗浄用アルカリ性溶液をプレス成形した後の前記ステンレス鋼製薄板にスプレーすることによりステンレス鋼製薄板に付着した前記潤滑剤を除去する工程と、
洗浄水を前記ステンレス鋼製薄板にスプレーすることによりステンレス鋼製薄板に付着した前記洗浄用アルカリ性溶液を除去する工程と、
イオン交換水を前記ステンレス鋼製薄板にスプレーすることによりステンレス鋼製薄板に残留する前記洗浄水を除去する工程と、
前記ステンレス鋼製薄板を不働態化処理するために不働態化処理用アルカリ性溶液を前記ステンレス鋼製薄板にスプレーする工程と、
イオン交換水を前記ステンレス鋼製薄板にスプレーすることによりステンレス鋼製薄板に付着した前記不働態化処理用アルカリ性溶液を除去する工程と、
前記ステンレス鋼製薄板を加熱乾燥する工程と、
から構成したことを特徴とする燃料電池用ステンレス鋼製セパレータの製造方法。
【請求項２】
前記不働態化処理用アルカリ性溶液は、ｐＨ９〜１２で且つ４０〜６０℃とした溶液であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用ステンレス鋼製セパレータの製造方法。
【請求項３】
前記不働態化処理用アルカリ性溶液は、ｐＨ緩衝液を添加した溶液であることを特徴とする請求項２記載の燃料電池用ステンレス鋼製セパレータの製造方法。
【請求項４】
前記加熱乾燥処理は、１００〜２００℃にて行うことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の燃料電池用ステンレス鋼製セパレータの製造方法。
【請求項５】
前記洗浄用アルカリ性溶液は、塩基性塩に界面活性剤を添加した溶液であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の燃料電池用ステンレス鋼製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、燃料電池用ステンレス鋼製セパレータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質型燃料電池は、各燃料電池セルを複数積層することで所望の出力を得る構造であるため、各燃料電池セルを仕切るセパレータとしては、樹脂材料に比較して積層時の加圧力に対する強度や積層後の小型化が有利な金属材料が有力視されている。特に、ステンレス鋼材は、セルの電極部分周囲の酸性雰囲気に対して高い耐食性を備える不働態皮膜を形成することから採用が検討されている。
【０００３】
上記のようなステンレス鋼材の処理方法として、脱脂及び不働態化処理を行うもの（例えば、特許文献１参照）、脱脂及びエッチングを行うもの（例えば、特許文献２参照。）、脱脂及び研磨を行うもの（例えば、特許文献３参照。）、酸洗を行うもの（例えば、特許文献４参照。）が知られている。
【特許文献１】特表平１０−５０３２４１号公報
【特許文献２】特開平９−２９１４００号公報
【特許文献３】特開２０００−２８２２７６公報
【特許文献４】特開２００１−２１４２８６公報
【０００４】
特許文献１は、ステンレス鋼板表面を洗浄し且つ不働態化するアルカリベースの処方物を提供するものであり、ステンレス鋼表面の洗浄液は、炭酸塩等のアルカリ塩を除くアルカリ成分＋キレート剤＋水＋界面活性剤からなる。
【０００５】
特許文献２は、水酸化ナトリウムと硫酸を含むｐＨ１０〜１２．５の水溶液を電解質として電解処理し、ステンレス冷間圧延後の表面に付着した圧延油を除去するとともにステンレス表面にできた不働態皮膜中のＣｒ成分を低濃度化して材料のエッチング性を改善するものである。
【０００６】
特許文献３は、冷間圧延を施したステンレス鋼板の表面にアルカリ性溶液を吹き付けつつブラッシングを行い、冷間圧延後に鋼板表面に存在するスマッジ（よごれ）を除去した後、研磨を行うことで、模様及びピット疵のない表面性状を有するステンレス鋼研磨品を製造するものである。
【０００７】
特許文献４は、ステンレス鋼を酸性水溶液で酸洗してその表面に導電性を有する炭化物系金属介在物及び硼化物系金属介在物のうちの１種以上を露出させ、次いでｐＨが７以上であるアルカリ性水溶液により中和処理を行って接触電気抵抗の増大を防止し、その後さらに水洗、乾燥するものである。
酸洗は、ステンレス鋼を酸性水溶液に浸漬する、又はステンレス鋼表面に酸性水溶液をシャワーすることで行う。
【０００８】
上記の特許文献１では、ステンレス鋼板をアルカリベースの溶液に浸漬し、特許文献２では、ステンレス冷間圧延材を水酸化ナトリウムと硫酸を含む水溶液に浸漬するため、例えば、処理槽から処理液をオーバーフローさせながら浸漬するオーバーフロー式浸漬法によって洗浄すれば、処理液の使用量が多くなり、また、浸漬法では洗浄が徐々に行われるため、処理時間も長くなる。更に、ステンレス鋼材に付着した油脂量が多ければ、洗浄後に油脂が残留することがあり、確実な洗浄が行えない場合がある。
【０００９】
また、特許文献４では、酸とアルカリとの各溶液を使用するため、廃液の処理を別々に行う必要があり、コストが嵩む。
更に、特許文献３では、ステンレス鋼板にアルカリ性溶液を吹き付けつつブラッシングを行うため、ブラッシングの駆動力を発生させるための駆動源が必要となる。簡単な設備で処理を行うことができれば、設備に要するコストを低減できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、燃料電池用ステンレス鋼製セパレータの製造方法に関し、セパレータの材料となるステンレス鋼製薄板の洗浄に要する時間を短縮するとともに洗浄に要する処理液の使用量を低減し、廃液の処理コストを抑え、設備の簡素化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、ステンレス鋼製薄板に潤滑剤を塗布してガス流路及び冷却水流路をプレス成形する工程と、洗浄用アルカリ性溶液をプレス成形した後のステンレス鋼製薄板にスプレーすることによりステンレス鋼製薄板に付着した潤滑剤を除去する工程と、洗浄水をステンレス鋼製薄板にスプレーすることによりステンレス鋼製薄板に付着した洗浄用アルカリ性溶液を除去する工程と、イオン交換水をステンレス鋼製薄板にスプレーすることによりステンレス鋼製薄板に残留する洗浄水を除去する工程と、ステンレス鋼製薄板を不働態化処理するために不働態化処理用アルカリ性溶液をステンレス鋼製薄板にスプレーする工程と、イオン交換水をステンレス鋼製薄板にスプレーすることによりステンレス鋼製薄板に付着した不働態化処理用アルカリ性溶液を除去する工程と、ステンレス鋼製薄板を加熱乾燥する工程と、から構成したことを特徴とする。
【００１２】
洗浄用アルカリ性溶液をステンレス鋼製薄板にスプレーすることにより、ステンレス鋼製薄板に付着した潤滑剤を強制的に且つ迅速に除去する。
また、洗浄水及びイオン交換水による洗浄、不働態化処理用アルカリ性溶液による不働態化処理をもスプレーで行うことにより、洗浄、不働態化処理を迅速に行う。
更に、同じアルカリ性とした洗浄用溶液と不働態化処理用溶液とのそれぞれの廃液を同時に処理する。
また更に、ブラッシング等を行わないため、特別な駆動源は不要である。
【００１３】
請求項２に係る発明は、不働態化処理用アルカリ性溶液を、ｐＨ９〜１２で且つ４０〜６０℃とした溶液としたことを特徴とする。
ステンレス鋼製薄板をアルカリ性溶液により不働態化処理すれば、ステンレス鋼製薄板からの金属イオンが溶出しない。また、単一の溶液でのスプレーのみで不働態化処理を行うから処理工程数が少なくなる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、不働態化処理用アルカリ性溶液を、ｐＨ緩衝液を添加した溶液としたことを特徴とする。
不働態化処理用アルカリ性溶液のスプレーによって、不働態化処理用アルカリ性溶液中に二酸化炭素が溶解するため、この二酸化炭素によって不働態化処理用アルカリ性溶液中にＨ＋が増加してｐＨを低下させようとするが、ｐＨ緩衝液はそのｐＨの低下を抑える。
【００１５】
請求項４に係る発明は、加熱乾燥処理を、１００〜２００℃にて行うことを特徴とする。
ステンレス鋼製薄板を１００〜２００℃で加熱乾燥すると、不働態化処理用アルカリ性溶液で形成した不働態皮膜がより安定する。
【００１６】
請求項５に係る発明は、洗浄用アルカリ性溶液を、塩基性塩に界面活性剤を添加した溶液としたことを特徴とする。
塩基性塩に界面活性剤を添加すれば、泡が発生し難くなる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る発明では、洗浄用アルカリ性溶液をステンレス鋼製薄板にスプレーすることによりステンレス鋼製薄板に付着した潤滑剤を除去する工程を設けたこので、スプレーによって潤滑剤除去効果を高めることができ、従来の浸漬による除去工程に比べて、除去時間を短縮することができるとともに除去に要する洗浄用アルカリ性溶液の量を減らすことができる。
【００１８】
また、洗浄水及びイオン交換水による洗浄、不働態化処理をもスプレーで行うことにより、これらの洗浄及び不働態化処理に要する時間を従来の浸漬法に比べてより一層短縮することができ、また、洗浄に要する洗浄水、イオン交換水の量を減らすことができる。
【００１９】
更に、洗浄用溶液と不働態化処理用溶液とを同じアルカリ性としたので、それぞれの廃液を同時に処理することができ、コストを抑えることができる。
また更に、従来のようなブラッシング等に必要な駆動源が不要であるから、設備の簡素化を図ることができ、設備に要するコストを低減することができる。
【００２０】
請求項２に係る発明では、ステンレス鋼製薄板を不働態化処理用アルカリ性溶液により不働態化処理するので、ステンレス鋼製薄板からの金属イオンの溶出がなく、酸により不働態化処理するのに比べて、廃液処理に要するコストを低減することができ、また、単一の溶液でのスプレーのみで不働態化処理を行うことができ、処理工程数が少なく、より一層コスト低減を図ることができる。
【００２１】
請求項３に係る発明では、不働態化処理用アルカリ性溶液のスプレーによって、不働態化処理用アルカリ性溶液中に溶解する二酸化炭素によるｐＨの低下を、ｐＨ緩衝液によって抑えることができ、不働態皮膜を効率良く且つ安定して形成することができる。
【００２２】
請求項４に係る発明では、１００〜２００℃での加熱乾燥によって、アルカリ性溶液で形成した不働態皮膜をより安定させることができ、耐食性を一層向上させることができる。
【００２３】
請求項５に係る発明では、洗浄用アルカリ性溶液を、塩基性塩に界面活性剤を添加した溶液としたので、泡が発生し難くなり、泡による排水性等の不具合を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るステンレス鋼製セパレータの製造方法を示す説明図であり、（ａ）は工程図、（ｂ），（ｃ）は各工程でのセパレータ素材の断面図である。
（ａ）においてセパレータの製造方法を順に説明する。
（Ａ）ステンレス鋼製薄板１０をプレス型１１（詳しくは、上型１２及び下型１３である。）でプレス成形して、複数のプレス成形素材１４を造る。
【００２５】
プレス成形は、最終工程で出来たセパレータを燃料電池に組込んだときに、燃料電池に燃料ガスや酸化剤ガスを供給したり、生成した水を排出するための溝等を形成するために行う。
【００２６】
（Ｂ）プレス成形素材１４を洗浄する。詳しくは、ステンレス鋼製薄板１０をプレス成形する際にステンレス鋼製薄板１０とプレス型１１との潤滑を良くするために塗布した油脂がプレス成形素材１４に付着しているので、洗浄液（詳細は後述する。）をプレス成形素材１４にスプレー装置１６でスプレーして油脂を除去（脱脂）し、次に、水（詳細は後述する。）をプレス成形素材１４に別のスプレー装置でスプレーしてプレス成形素材１４に付着した洗浄液を除去（水洗）する。
【００２７】
（Ｃ）プレス成形素材１４に不働態化処理用アルカリ性溶液（以下、単に「不働態化処理液」と記す。）をスプレー装置１８でスプレーして不働態化処理し、プレス成形素材１４に不働態皮膜を形成する。
【００２８】
このとき、スプレーによって不働態化処理液中に酸素が溶解し、不働態化処理液中の溶存酸素量が増加するため、水酸化物形成が促進する。例えば、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉの水酸化物及び酸化物成分を有する不働態皮膜が形成されると、セパレータを燃料電池に組込んだ場合、燃料電池の発電中に電極周囲が酸性雰囲気になっても、酸による腐食を抑制することができ、安定した発電を長期に亘って維持することができる。
水酸化物形成の促進のメカニズムは次のように推定される。
不働態化処理用アルカリ性溶液中では以下に示す反応が進行する。
【００２９】
【化１】
2005063889.tif 000003
【００３０】
式（１）では金属Ｍがイオン化し、エアバブリングによって、式（２）に示すように、酸素からＯＨ−が生成される。この結果、不働態化処理用アルカリ性溶液中のＯＨ−が増加し、式（３）に示すように、金属イオンと増加したＯＨ−とから水酸化物の生成が促進される。
また、不働態化処理用アルカリ性溶液中では、スプレーによって以下に示す反応も進行する。
【００３１】
【化２】
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【００３２】
式（４）に示すように、二酸化炭素と水とからＨ＋が生成され、更に式（５）に示すように、ＨＣＯ３−からもＨ＋が生成され、Ｈ＋が増加するために不働態化処理用アルカリ性溶液のｐＨは低下することになる。
しかし、不働態化処理用アルカリ性溶液にｐＨ緩衝液として予め、例えばＮａ２ＣＯ３（ＣＯ３２−が共役塩基となる。）を添加するため、不働態化処理用アルカリ性溶液のｐＨの低下を抑えることができる。
【００３３】
（Ｄ）不働態皮膜を形成して出来た皮膜形成材１７には不働態化処理液が付着しているので、皮膜形成材１７に水を別のスプレー装置でスプレーして皮膜形成材１７を水洗する。
（Ｅ）皮膜形成材１７を加熱乾燥機２１内で加熱乾燥させる。皮膜形成材１７を乾燥させると、セパレータが出来る。
【００３４】
（ｂ）において、プレス成形素材１４は、母材２２と、この母材２２に含まれる導電物２４（例えば、Ｃｒ２Ｂ）・・・（・・・は複数個を示す。以下同じ。）とからなり、導電物２４・・・を母材２２の表面から頭出しさせたものである。
【００３５】
（ｃ）は、不働態化処理によって、皮膜形成材１７の母材２２の表層部に不働態皮膜２６を形成したことを示す。導電物２４は、不働態被膜２６から突出した状態（即ち、頭出しした状態）にある。
【００３６】
図２はステンレス鋼製セパレータの製造方法を比較する説明図であり、ステンレス鋼材の脱脂から加熱乾燥までを実施例（本実施形態）と比較例とで比較した。実施例については、図１の内容を詳細に説明する。上段は実施例、下段は比較例を示す。図中のＳＴＸＸ、ＳＴＸＸＸはステップ番号を示す（以下同じ。）。
【００３７】
まず、実施例についてステップ毎に説明する。
ＳＴ０１…スプレー脱脂を行う。即ち、前述の洗浄液としての６０℃の洗浄用アルカリ性溶液をプレス成形素材に１ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力でスプレーして脱脂する。このときの所要時間は１分、使用液量は１０Ｌ（リットル）である（単位時間当たりのスプレー量は１０Ｌ／分である。以下実施例において同じ。）。
【００３８】
洗浄用アルカリ性溶液とは、炭酸塩、リン酸塩、カルボン酸塩のアルカリ性塩（主にナトリウム塩）に界面活性剤（ポリオキシエチレン＝アルキルエーテル  Ｃ１２−１５）を加えた洗剤（商品名：パクナ・スプレー５０−Ｎ、メーカー名：ユケン工業（株））である。
【００３９】
ＳＴ０２…スプレー水洗Ｗ１を行う。即ち、プレス成形素材に付着した洗浄用アルカリ性溶液を除去するために、洗浄水としての水道水又は工業用水をプレス成形素材にスプレーして水洗する。このときの所要時間は０．２５分、使用液量は２．５Ｌである。
【００４０】
ＳＴ０３…スプレー水洗Ｗ２を行う。即ち、プレス成形素材に付着した水道水又は工業用水を除去するために、イオン交換水をプレス成形素材にスプレーして水洗する。このときの所要時間は０．２５分、使用液量は２．５Ｌである。上記したスプレー水洗Ｗ１とスプレー水洗Ｗ２とを設けたのは、イオン交換水よりも安価な水道水又は工業用水を使用することでコストを低減し、次に、イオン交換水を使用することで、水道水又は工業用水に含まれる塩素成分を除去するためである。塩素成分は不働態化反応を妨げる。
【００４１】
ＳＴ０４…スプレー不働態化処理を行う。即ち、不働態化処理液としてＮａＯＨ水溶液（ｐＨ９〜１２、４０〜６０℃）をプレス成形素材にスプレーして不働態化処理を行う。このときの所要時間は１０分である。
【００４２】
ＳＴ０５…スプレー水洗Ｗ３を行う。即ち、皮膜形成材に付着した不働態化処理液を除去するために、イオン交換水を皮膜形成材にスプレーして水洗する。このときの所要時間は０．５分、使用液量は５Ｌである。
【００４３】
ＳＴ０６…１００〜２００℃で皮膜形成材の加熱乾燥を行う。このときの所要時間は１０分である。
以上より、実施例の脱脂から加熱乾燥までの所要時間の合計は２２分となる。また、スプレー脱脂及びスプレー水洗Ｗ１〜スプレー水洗Ｗ３での使用液量の合計は２０Ｌとなる。
【００４４】
次に、比較例についてステップ毎に説明する。
ＳＴ１０１…超音波脱脂を行う。即ち、洗浄用アルカリ性溶液によりプレス成形素材の超音波脱脂を行う。このときの所要時間は５分、使用液量は１５０Ｌである（浸漬法はオーバーフロー式であり、単位時間当たりのオーバーフロー量は３０Ｌ／分である。以下比較例において同じ。）。
ＳＴ１０２…浸漬脱脂を行う。即ち、プレス成形素材を洗浄用アルカリ性溶液に浸漬し、脱脂する。このときの所要時間は５分、使用液量は１５０Ｌである。
【００４５】
ＳＴ１０３…浸漬水洗Ｗ１を行う。即ち、プレス成形素材を水道水に浸漬し、水洗する。このときの所要時間は１分、使用液量は３０Ｌである。
ＳＴ１０４…浸漬水洗Ｗ２を行う。即ち、プレス成形素材をイオン交換水に浸漬し、水洗する。このときの所要時間は１分、使用液量は３０Ｌである。
【００４６】
ＳＴ１０５…浸漬不働態化処理を行う。即ち、プレス成形素材を不働態化処理用アルカリ性溶液に浸漬し、不働態化処理を実施する。このときの所要時間は１０分である。
ＳＴ１０６…浸漬水洗Ｗ３を行う。即ち、皮膜形成材をイオン交換水に浸漬し、水洗する。このときの所要時間は６分、使用液量は１８０Ｌである。
ＳＴ１０７…皮膜形成材を加熱乾燥する。このときの所要時間は１０分である。
【００４７】
以上より、比較例の脱脂から加熱乾燥までの所要時間の合計は３８分となる。また、脱脂及び浸漬水洗Ｗ１〜浸漬水洗Ｗ３での使用液量の合計は５４０Ｌとなる。
【００４８】
以上の実施例と比較例とから、実施例のスプレー法は、比較例の浸漬法に比べて所要時間で１６分短縮し、使用液量で５２０Ｌ低減することができた。
【００４９】
図３（ａ），（ｂ）は本発明に係るステンレス鋼製セパレータの製造方法におけるスプレー洗浄の効果を確認する第１実験例を示す説明図であり、洗浄用アルカリ性溶液を使用して、スプレー洗浄と超音波洗浄・浸漬洗浄とでの洗浄力（脱脂力）の比較を行った。（ａ）は試料作成及び効果確認のフロー図、（ｂ）は比較のためのグラフである。
（ａ）において、試料作成及び効果確認の流れをステップ毎に説明する。
ＳＴ１１…エッチング処理を行い、ステンレス鋼材製の試験片の導電物頭出しを行う。
【００５０】
ＳＴ１２…試験片に油脂（グリース、工作油及び防錆剤を混合したもの）を塗布する。
上記したグリースとは、商品名：コスモグリースマックスＮｏ．１、組成：潤滑油基油  約９１ｗｔ％、増稠剤（リチウム石鹸）  約７ｗｔ％、潤滑油添加剤  約２ｗｔ％、メーカー名：コスモ石油ルブリカンツ（株）である。
工作油とは、商品名：Ｎｏ．６３０  プレス工作油、組成：石油系炭化水素（鉱物油）  約５０ｗｔ％、塩素系極圧添加剤  １０〜５０ｗｔ％、硫黄系極圧添加剤  １〜１０ｗｔ％、メーカー名：日本工作油（株）である。
防錆剤とは、商品名：ノンラスターＰ３０Ｆ、組成：防錆添加剤、造膜剤、溶剤、メーカー名：ユシロ化学工業（株）である。
【００５１】
ＳＴ１３…試験片を前述の洗浄用アルカリ性溶液で洗浄する。
このとき、（１）スプレー洗浄する場合は、溶液温度６０℃、洗浄時間１分、スプレー圧力１ｋｇｆ／ｃｍ２であり、（２）超音波洗浄及び浸漬洗浄を行う場合は、超音波洗浄での溶液温度４０℃、洗浄時間５分、浸漬洗浄での溶液温度４０℃、洗浄時間５分である。
【００５２】
ＳＴ１４…試験片を水洗する。
ＳＴ１５…試験片を乾燥させる。
ＳＴ１６…洗浄の効果を確認するために、試験片をｎ−ヘキサン溶剤に浸漬し、試験片に残留した油脂分をｎ−ヘキサン溶剤中に溶解させて抽出する。
ＳＴ１７…ｎ−ヘキサン溶剤を赤外分光装置で分光分析し、油分量を測定する。
【００５３】
（ｂ）は（ａ）で得られた各試験片の油分量を示すグラフであり、縦軸は試験片に残留した油分量（単位はｍｇ／ｃｍ２）、横軸は各洗浄方法を示す。
未洗浄の場合は、油分量は３．５ｍｇ／ｃｍ２、超音波洗浄・浸漬洗浄の場合は０．５５ｍｇ／ｃｍ２、スプレー洗浄の場合は０．１５ｍｇ／ｃｍ２となり、スプレー洗浄は、超音波洗浄・浸漬洗浄に対して油分量が７３％少ない。即ち、スプレー洗浄の方が洗浄力（脱脂力）が高い。
【００５４】
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係るステンレス鋼製セパレータの製造方法におけるスプレー洗浄の効果を確認する第２実験例を示す説明図であり、洗浄用アルカリ性溶液を使用して、スプレー洗浄と浸漬洗浄とでの洗浄時間による洗浄力（脱脂力）の比較を行った。（ａ）は試料作成及び効果確認のフロー図、（ｂ）は比較のためのグラフである。
（ａ）において、試料作成及び効果確認の流れをステップ毎に説明する。
ＳＴ２１…エッチング処理にてステンレス鋼材製の試験片の導電物頭出しを行う。
ＳＴ２２…試験片に油脂（図３で使用したものと同一のものである。）を塗布する。
【００５５】
ＳＴ２３…試験片を前述の洗浄用アルカリ性溶液で洗浄（脱脂）する。
このとき、（１）スプレー洗浄する場合は、溶液温度４０℃、スプレー圧力１ｋｇｆ／ｃｍ２である。（２）浸漬洗浄する場合は、溶液温度４０℃である。
【００５６】
ＳＴ２４…試験片を水洗する。
ＳＴ２５…試験片を乾燥させる。
ＳＴ２６…洗浄の効果を確認するために、試験片をｎ−ヘキサン溶剤に浸漬し、試験片に残留した油脂分をｎ−ヘキサン溶剤中に溶解させて抽出する。
【００５７】
ＳＴ２７…ｎ−ヘキサン溶剤を赤外分光装置で分光分析し、試験片に残留した油分量を測定する。
実験は、洗浄時間毎に、上記工程によってスプレー洗浄した試験片及び浸漬洗浄した試験片をそれぞれ作成し、それぞれの試験片の油分量を測定した。
洗浄時間は、０（ゼロ）分（未洗浄）、１分、３分、５分、１０分、１５分及び２０分とした。
【００５８】
（ｂ）は（ａ）で得られた各試験片の油分量と洗浄時間との関係を示すグラフであり、縦軸は油分量（単位はｍｇ／ｃｍ２）、横軸は洗浄時間（単位はｍｉｎ）を表す。
スプレー洗浄では、洗浄前の油分量３．５ｍｇ／ｃｍ２から洗浄時間１分で０．１４ｍｇ／ｃｍ２まで急激に減少し、その後はほぼ横ばいとなった。
【００５９】
これに対して、浸漬洗浄では、洗浄前の油分量３．５ｍｇ／ｃｍ２が洗浄時間１分で１．０ｍｇ／ｃｍ２まで少なくなり、その後は時間と共に油分量が低下し、２０後にスプレー洗浄とほぼ同等になった（スプレー洗浄０．０８ｍｇ／ｃｍ２、浸漬洗浄０．１３ｍｇ／ｃｍ２）。
【００６０】
このように、スプレー洗浄では、浸漬洗浄に比べて洗浄時間（脱脂時間）を大幅に短縮することができる。
【００６１】
図５（ａ），（ｂ）は本発明に係るステンレス鋼製セパレータの製造方法におけるスプレー洗浄の効果を確認する第３実験例を示す説明図であり、スプレー水洗と浸漬水洗とでの水洗時間による洗浄力の比較を行った。（ａ）は試料作成及び効果確認のフロー図、（ｂ）は比較のためのグラフである。
【００６２】
（ａ）において、試料作成及び効果確認の流れをステップ毎に説明する。
ＳＴ３１…ホウ素を添加したステンレス鋼材製の試験片を準備する。
ＳＴ３２…試験片を洗浄用アルカリ性溶液に３分間浸漬する。
【００６３】
ＳＴ３３…スプレー水洗する場合は、試験片への水のスプレー量を１０Ｌ／分とする。
ＳＴ３４…浸漬水洗する場合は、オーバーフロー式での水量を１０Ｌ／分とする。
ＳＴ３５…試験片をイオン交換水に６０分間浸漬する。
ＳＴ３６…試験片を浸漬しておいたイオン交換水のｐＨを測定する。
【００６４】
実験は、水洗時間毎に、上記工程によってスプレー水洗した試験片及び浸漬水洗した試験片をそれぞれ作成し、それぞれの試験片をイオン交換水に浸漬した後、ｐＨを測定した。
水洗時間は、１５分、３０分、４５分（スプレー水洗のみ）、６０分及び１２０分とした。
【００６５】
（ｂ）は、イオン交換水のｐＨと水洗時間との関係を示すグラフであり、縦軸はｐＨ、横軸は水洗時間（単位はｓｅｃ）を表す。
スプレー水洗では、水洗時間１５分でｐＨが７．１７まで低下し、水洗時間が増してもｐＨはほぼ横ばいとなる。
【００６６】
これに対して浸漬水洗では、水洗時間１５分でｐＨが７．７０までしか低下せず、その後、水洗時間が増すにつれて徐々に低下したが、水洗時間が１２０分でもスプレー水洗でのｐＨまでは下がらなかった。
このように、スプレー水洗では、浸漬水洗に比べて短時間でｐＨを低下させることができる、即ち、短時間の水洗が可能になる。
【００６７】
図６は本発明に係るステンレス鋼製セパレータの製造方法におけるスプレーによる不働態化処理の効果を確認する第４実験例を示すグラフ（腐食実験）であり、スプレーによる不働態化処理と浸漬による不働態化処理とでそれぞれ処理時間毎に不働態皮膜を形成した試験片（最終的に加熱乾燥まで行ったものである。）の腐食電流密度を測定し、比較したものである。試験片は処理条件毎に３個ずつ用意して腐食電流密度を測定し、３個の平均をグラフにプロットした。腐食電流密度が小さければ、腐食し難いことを意味する。グラフの縦軸は腐食電流密度（単位はμＡ／ｃｍ２）、横軸は不働態化処理の処理時間（単位はｍｉｎ）を表す。また、破線は腐食電流密度の要件値（５．１μＡ／ｃｍ２）である。
【００６８】
以下に腐食実験条件を示す。
・腐食実験条件
試験溶液  ：硫酸水溶液（ｐＨ３、濃度０．００５％、温度９０℃）
試験片電位：６３８．８ｍＶ一定（飽和甘こう電極（ＳＣＥ）を基準に設定）
以下、「６３８．８ｍＶ  ｖｓ．ＳＣＥ」と記載する。
試験方法  ：上記試験片電位を３０分間保持後に腐食電流密度を測定
【００６９】
不働態化処理条件を以下に示す。
・スプレー法
処理液      ：ＮａＯＨ水溶液（ｐＨ１０．７〜１１、温度６０℃）
スプレー量  ：１００Ｌ／分
スプレー時間：１０分
加熱乾燥    ：１１０℃、１０分
【００７０】
・浸漬法
処理液      ：ＮａＯＨ水溶液（ｐＨ１０．８、温度５０℃）
浸漬時間    ：１０分
加熱乾燥    ：１１０℃、１０分
【００７１】
腐食電流密度は、各処理時間共に、スプレー法と浸漬法とで同等な値となった。即ち、スプレー法と浸漬法とでは、共に３分以上で要件値以下となり、スプレー法と浸漬法とでは処理時間の差は無かった。
【００７２】
図７は本発明に係るステンレス鋼製セパレータの製造方法におけるスプレーによる不働態化処理の効果を確認する第５実験例を示すグラフであり、スプレー法にて製造したセパレータと浸漬法にて製造したセパレータによる貫通抵抗（接触抵抗）を測定し、比較したものである。グラフの縦軸は貫通抵抗（単位はｍΩ・ｃｍ２）、横軸は貫通抵抗を測定するときの２つの条件を表す。
【００７３】
貫通抵抗を測定するときの条件とは、一つは、セパレータ２枚を接触させてセパレータ間の貫通抵抗を測定したもの、他の一つは、２枚のセパレータ間に電極となるカーボンペーパーを１枚挟んでセパレータ間（ここでは、セパレータ・電極間と記載した。）の貫通抵抗を測定したものである。貫通抵抗測定時のセパレータ間の面圧については、面圧を次第に大きくしたときに貫通抵抗が安定したときのものである。
【００７４】
不働態化処理条件を以下に示す。
・スプレー法
処理液      ：ＮａＯＨ水溶液（ｐＨ１０．７〜１１、温度６０℃）
スプレー量  ：１００Ｌ／分
スプレー時間：１０分
加熱乾燥    ：１１０℃、１０分
【００７５】
・浸漬法
処理液      ：ＮａＯＨ水溶液（ｐＨ１０．８、温度５０℃）
浸漬時間    ：１０分
加熱乾燥    ：１１０℃、１０分
【００７６】
セパレータ間の貫通抵抗及びセパレータ・電極間の貫通抵抗は、それぞれスプレー法と浸漬法とで同等となり、セパレータ・電極間の貫通抵抗は、目標値２０．５ｍΩ・ｃｍ２を下回った。
【００７７】
以上の図１及び図２で説明したように、本発明は第１に、ステンレス鋼製薄板１０に潤滑剤としての油脂を塗布してガス流路及び冷却水流路をプレス成形する工程と、洗浄用アルカリ性溶液をプレス成形した後のプレス成形素材１４にスプレーすることによりプレス成形素材１４に付着した油脂を除去する工程と、水道水又は工業用水をプレス成形素材１４にスプレーすることによりプレス成形素材１４に付着した洗浄用アルカリ性溶液を除去する工程と、イオン交換水をプレス成形素材１４にスプレーすることによりプレス成形素材１４に残留する水道水又は工業用水を除去する工程と、プレス成形素材１４を不働態化処理するために不働態化処理用アルカリ性溶液をプレス成形素材１４にスプレーする工程と、イオン交換水を不働態皮膜形成材１７にスプレーすることにより不働態皮膜形成材１７に付着した不働態化処理用アルカリ性溶液を除去する工程と、不働態皮膜形成素材１７を加熱乾燥する工程と、から構成したことを特徴とする。
【００７８】
洗浄用アルカリ性溶液をプレス成形素材１４にスプレーすることによりプレス成形素材１４に付着した油脂を除去する工程を設けたこので、スプレーによって油脂除去効果を高めることができ、従来の浸漬による除去工程に比べて、除去時間を短縮することができるとともに除去に要する洗浄用アルカリ性溶液の量を減らすことができる。
【００７９】
また、洗浄水（水道水又は工業用水）及びイオン交換水による洗浄と、不働態化処理とをスプレーで行うことにより、これらの洗浄及び不働態化処理に要する時間を従来の浸漬法に比べてより一層短縮することができ、また、洗浄に要する水道水又は工業用水、イオン交換水の量を減らすことができる。
【００８０】
更に、洗浄用溶液と不働態化処理用溶液とを同じアルカリ性としたので、それぞれの廃液を同時に処理することができ、コストを抑えることができる。
また更に、従来のようなブラッシング等に必要な駆動源が不要であるから、設備の簡素化を図ることができ、設備に要するコストを低減することができる。
【００８１】
また更に、不働態化処理用アルカリ性溶液のスプレーによって、アルカリ性溶液中の溶存酸素量が増加することでＯＨ−が増加し、増加したＯＨ−と金属イオンとが結合するために水酸化物の形成を促進させることができる。従って、プレス成形素材１４に水酸化物を有する不働態皮膜を形成することができ、セパレータとして燃料電池内に組込んだ場合に発電中の酸性雰囲気でのセパレータの腐食を抑制することができる。
【００８２】
本発明は第２に、不働態化処理用アルカリ性溶液を、ｐＨ９〜１２で且つ４０〜６０℃とした溶液としたことを特徴とする。
プレス成形素材１４を不働態化処理用アルカリ性溶液により不働態化処理することで、プレス成形素材１４からの金属イオンの溶出がなく、酸により不働態化処理するのに比べて、廃液処理に要するコストを低減することができ、また、単一の溶液でのスプレーのみで不働態化処理を行うことができ、処理工程数が少なく、より一層コスト低減を図ることができる。
【００８３】
本発明は第３に、不働態化処理用アルカリ性溶液を、ｐＨ緩衝液を添加した溶液としたことを特徴とする。
不働態化処理用アルカリ性溶液のスプレーによって、不働態化処理用アルカリ性溶液中に溶解する二酸化炭素によるｐＨの低下を、ｐＨ緩衝液によって抑えることができ、不働態皮膜を効率良く且つ安定して形成することができる。
【００８４】
本発明は第４に、加熱乾燥処理を、１００〜２００℃にて行うことを特徴とする。
１００〜２００℃での加熱乾燥によって、アルカリ性溶液で形成した不働態皮膜をより安定させることができ、耐食性を一層向上させることができる。
【００８５】
本発明は第５に、洗浄用アルカリ性溶液を、塩基性塩に界面活性剤を添加した溶液としたことを特徴とする。
洗浄用アルカリ性溶液を、塩基性塩に界面活性剤を添加した溶液としたことで、泡が発生し難くなり、泡による排水性等の不具合を防ぐことができる。
【００８６】
尚、本発明では、不働態化処理用アルカリ性溶液をシャワーすることで水酸化物形成を促進させたが、不働態化処理用アルカリ性溶液のシャワーに加え、不働態化処理用アルカリ性溶液を蓄えておくタンク内にエアを吹き込むこと（即ち、エアバルブリングである。）で水酸化物形成を更に促進させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明のステンレス鋼製セパレータの製造方法は、燃料電池に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係るステンレス鋼製セパレータの製造方法を示す説明図
【図２】ステンレス鋼製セパレータの製造方法を比較する説明図
【図３】本発明に係るステンレス鋼製セパレータの製造方法におけるスプレー洗浄の効果を確認する第１実験例を示す説明図
【図４】本発明に係るステンレス鋼製セパレータの製造方法におけるスプレー洗浄の効果を確認する第２実験例を示す説明図
【図５】本発明に係るステンレス鋼製セパレータの製造方法におけるスプレー洗浄の効果を確認する第３実験例を示す説明図
【図６】本発明に係るステンレス鋼製セパレータの製造方法におけるスプレーによる不働態化処理の効果を確認する第４実験例を示すグラフ
【図７】本発明に係るステンレス鋼製セパレータの製造方法におけるスプレーによる不働態化処理の効果を確認する第５実験例を示すグラフ
【符号の説明】
【００８９】
１０…ステンレス鋼製薄板、１４…プレス成形素材、１６，１８…スプレー装置、１７…皮膜形成材、２１…加熱乾燥機。
【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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