(57)【要約】  Ｂ：０〜０．３％のステンレス鋼を内層材とし、その両面に外層材としてＢ：０．３〜２．５％のステンレス鋼を組合せたクラッド鋼板用素材を下記の工程により製造する方法。工程１：外層材の側面にその側面長さより長いプロテクト材を配置し、プロテクト材の端部にタブ材を配置して、タブ材とプロテクト材と及び外層材とプロテクト材とを接合する。工程２：タブ材とプロテクト材との接合部分を除去した外層材と内層材とを重ね合わせて組合わせ材とする。工程３：組合わせ材の周囲４側面の境界部を接合する。  また、前記した方法によって製造した素材を加熱後、粗圧延し、熱間圧延を行い、冷間圧延して燃料電池セパレータ用三層ステンレスクラッド鋼板又は固体高分子型燃料電池セパレータとする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂ含有量が０〜０．３質量％であるステンレス鋼を内層材とし、該内層材の両面に外層材としてＢ含有量が０．３〜２．５質量％であるステンレス鋼を組み合わせたことを特徴とする三層ステンレスクラッド鋼板。 
【請求項２】
Ｂ含有量が０〜０．３質量％であるステンレス鋼を内層材とし、該内層材の両面に外層材としてＢ含有量が０．３〜２．５質量％であるステンレス鋼を組み合わせ、さらに外層材の加工面を除く側面にプロテクト材を配置したことを特徴とする三層ステンレスクラッド鋼板用素材。 
【請求項３】
請求項２に記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法であって、前記内層材、該内層材の両面に配置された外層材、およびプロテクト材をそれぞれ接合するに際して、前記内層材、外層材およびプロテクト材の境界部にタブ材配置し、該タブ材を起点として接合することを特徴とする三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法。
【請求項４】
Ｂ含有量が０〜０．３質量％であるステンレス鋼を内層材とし、該内層材の両面に外層材としてＢ含有量が０．３〜２．５質量％であるステンレス鋼を組み合わせたクラッド鋼板用素材を下記の工程１〜５で示される工程により製造することを特徴とする三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法。
工程１：外層材の加工面を除く側面に該側面の長さを超える長さのプロテクト材を配置し、前記側面と対向するプロテクト材の対向面上であって、前記側面の長さを超える部分にタブ材を配置する工程
工程２：前記工程１で配置されたタブ材とプロテクト材との境界部、および外層材とプロテクト材との境界部を、タブ材とプロテクト材との境界部を起点として接合する工程
工程３：前記タブ材およびタブ材と接合したプロテクト材の部分を除去し、外層材とプロテクト材との接合物とする工程
工程４：前記内層材の接合面と外層材の接合面とが接するように、前記内層材と、前記工程３にて作製された外層材とプロテクト材との接合物を重ね合わせて組み合わせ材とする工程
工程５：前記工程４で得られた組み合わせ材における外層材と内層材との境界部およびプロテクト材と内層材との境界部を接合して三層ステンレスクラッド鋼板用素材とする工程
【請求項５】
前記加工面に平行な面内において、前記内層材の幅および／または長さが、前記接合物の外層材とプロテクト材とを合わせた合計の幅および／または長さよりも、側面の片側あたり７ｍｍ未満の範囲内で大きいか、または小さいことを特徴とする請求項３または４に記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法。
【請求項６】
Ｂ含有量が０〜０．３質量％であるステンレス鋼を内層材とし、該内層材の両面に外層材としてＢ含有量が０．３〜２．５質量％であるステンレス鋼を組み合わせたクラッド鋼板用素材を下記の工程１〜７で示される工程により製造することを特徴とする三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法。
工程１：内層材の接合面と外層材の接合面とが接するように、前記内層材と外層材とを重ね合わせて重ね合わせ材とする工程
工程２：前記工程１で得られた重ね合わせ材の加工面を除く側面に、該重ね合わせ材の全厚さを覆う厚さを有し該側面の長さを超える長さのプロテクト材を配置し、前記側面と対向するプロテクト材の対向面上であって、前記側面の長さを超える部分にタブ材を配置する工程
工程３：前記工程２で配置されたタブ材とプロテクト材との境界部、および外層材とプロテクト材との境界部を、タブ材とプロテクト材との境界部を起点として接合する工程
工程４：前記タブ材およびタブ材と接合したプロテクト材の部分を除去し、内層材と外層材とプロテクト材との接合物とする工程
工程５：前記工程４で作製された内層材と外層材とプロテクト材との接合物の加工面上であって外層材とプロテクト材との境界部の端部に、タブ材を、その１面が前記工程２においてプロテクト材を配置していない側面と共通面をなすように配置する工程
工程６：前記工程５でタブ材を配置した、内層材と外層材とプロテクト材との接合物において、プロテクト材が配置されていない側面における外層材と内層材との境界部を、プロテクト材を起点として接合し、さらに、前記側面の外層材とプロテクト材との境界部および内層材とプロテクト材との境界部を、タブ材を起点として接合する工程
工程７：前記タブ材を除去し、三層ステンレスクラッド鋼板用素材とする工程
【請求項７】
前記の接合が高エネルギー密度溶接であることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法。
【請求項８】
前記内層材および外層材の重ね合わせ面の平坦度が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材。
【請求項９】
前記内層材および外層材の重ね合わせ面の平坦度が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法。
【請求項１０】
前記高エネルギー密度ビームの向きが加工面に垂直な向きの溶接の溶接部横断面において、被溶接材の表面からのへこみ量をＡ、被溶接材の表面からのビード深さをＢとしたとき、Ａが５ｍｍ以下であり、Ｂが１５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項７または９に記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法。
【請求項１１】
請求項３〜７または９のいずれかに記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法により製造されたクラッド鋼板用素材であって、前記内層材の厚さをｔ０（ｍｍ）、２枚の外層材の全厚さをｔ１（ｍｍ）、内層材および外層材の材料特性である伸びをそれぞれε０（％）およびε１（％）としたとき、下記（１）式により表される関係を満足することを特徴とする三層ステンレスクラッド鋼板用素材。
ε０×ｔ０／（ｔ０＋ｔ１）＋ε１×ｔ１／（ｔ０＋ｔ１）≧４０％    ・・・・（１）
【請求項１２】
請求項３〜７、９もしくは１０のいずれかに記載の製造方法により製造された三層ステンレスクラッド鋼板用素材または請求項２、８もしくは１１のいずれかに記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材を１０００〜１２００℃に加熱した後、加工終了温度を６００℃以上とする熱間予加工を行うことを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ用三層ステンレスクラッド鋼厚板の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ用三層ステンレスクラッド鋼厚板。
【請求項１４】
請求項３〜７、９もしくは１０のいずれかに記載の製造方法により製造された三層ステンレスクラッド鋼板用素材または請求項２、８もしくは１１のいずれかに記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材を１０００〜１２００℃に加熱した後、粗圧延を行い、次いで圧延終了温度を６００℃以上とする熱間圧延を行い、その後冷間圧延を行うことを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ用三層ステンレスクラッド鋼板の製造方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の三層ステンレスクラッド鋼厚板を、さらに１０００〜１２００℃に加熱したのち、粗圧延を行い、次いで圧延終了温度を６００℃以上とする熱間圧延を行い、その後冷間圧延することを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ用三層ステンレスクラッド鋼板の製造方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の製造方法により製造された三層ステンレスクラッド鋼板を用いたことを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の固体高分子型燃料電池セパレータを用いたことを特徴とする固体高分子型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法、前記鋼板用素材を用いた厚板および固体高分子型燃料電池セパレータ用鋼板の製造方法、ならびに固体高分子型燃料電池セパレータに関し、さらに詳しくは、ボロン（Ｂ）を含有する鋼を外層材として内層材の両面に組み合わせた三層ステンレスクラッド鋼板用素材、厚板および前記燃料電池セパレータ用鋼板の各製造方法、ならびに燃料電池セパレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題の一環として、特に温暖化防止に対する関心が高まるなかで、燃料電池は未来のクリーンエネルギーとして脚光を浴びている。燃料電池は、水素および酸素を利用して直流電力を発電する電池であり、燃料電池には、固体電解質型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、リン酸型燃料電池および固体高分子型燃料電池などがある。【０００３】
これらのなかでも、固体高分子型燃料電池は、運転温度が８０℃前後と低く、起動および停止が容易であり、エネルギー効率も４０％程度が期待できることから、小規模事業所、電話局などの非常用分散電源、都市ガスを燃料とする家庭用小型分散電源、水素ガス、メタノールまたはガソリンを燃料とする低公害電気自動車搭載用電源として、世界的な規模で実用化が期待されている。【０００４】
従来、固体高分子型燃料電池のセパレータ材料としてカーボン板材の適用が検討されているが、カーボン板材には「割れやすい」という問題があり、さらに表面を平坦にするため、またはガス流路形成のために精密な機械加工を必要とし、製造コストが増大するという問題がある。こられはいずれも宿命的な問題であり、燃料電池の商用化そのものを難しくさせる要因になっている。【０００５】
このような問題を解決するため、上記の黒鉛系素材の適用についての検討に対峙する動きとなるが、製造コストの削減を主な目的として、ステンレス鋼を燃料電池のセパレータ材料に適用する試みが行われている。【０００６】
ところが、ステンレス鋼の表面は不働態膜で覆われているため、そのままではセパレータ用素材として使用するには不適当である。この対策として、ステンレス鋼の表面に金メッキをする方法もあるが、安価な方法としては、ステンレス鋼にボロンを含有させ、ボライド（硼化物）を表面に多数突出させて導電性を得る方法がある。【０００７】
しかし、ボロンが含有されると、ステンレス鋼が硬くなり、圧延中に割れなどが生じて圧延に支障をきたしたり、製品の歩留りが極端に悪くなることがあった。【０００８】
特開平６−２４６４２４号公報には、Ｂを含有する鋼の熱間圧延時の割れを製造面から防止する方法として、鋳込みクラッドを用いて、内層に１％以上のボロンを含有した普通鋼、その両側にＳＵＳ３１６およびＳＵＳ３１７のステンレス鋼を貼り合わせ、耳割れを防止する製造方法が開示されている。【０００９】
特開平４−２５３５０６号公報には、耳割れの発生を防止する熱間圧延方法として、０．３〜２．０ｗｔ％のＢを含有するオーステナイト系ステンレス鋼材の側部に、ステンレス鋼材よりも変形抵抗が小さい鋼材を溶接により被覆した素材を作製し、その素材を（５３×Ｂ＋７００）℃（ただし、Ｂ：Ｂ含有量（ｗｔ％））以上の温度で仕上げ圧延する方法が開示されている。【００１０】
同様に、特開２００１−２３９３６４号公報では、被圧延材の耳割れの発生を防止するため、Ｂを０．３〜２．５質量％含有するオーステナイト系ステンレス鋼片を熱間圧延するに際し、その側面に、Ｎｉ：４％以下、Ｂ：０．１〜０．４％を含有するステンレス鋼からなる厚さ３ｍｍ以上の肉盛り溶接被覆層を設けて、熱間加工する方法が提案されている。【００１１】
また、特開２００４−７１３１９号公報では、ステンレス鋼からなるセパレータを用いた場合に、電極構造体との間における優れた接触抵抗性が得られると同時に、プレス成形時に割れを生じない機械的特性を有するように、耐食性を有するセパレータ用素材板の表面に導電性介在物が露出する一対の鋼材の間に、この鋼材よりも高い延性を有する金属材を接合することが提案されている。
【発明の開示】
【００１２】
上述したステンレスクラッド鋼などを燃料電池セパレータに適用するに際しては、いくつかの問題が残されている。
すなわち、特開平６−２４６４２４号公報が開示する製造方法では、鋳込みクラッド鋼を出発素材とし、内層部をＢ含有の普通鋼で、外層部をステンレス鋼により構成するため、普通鋼とステンレス鋼の境界部で剥離が生じやすくなる。さらに、特許文献３に開示されたクラッド鋼では、内層部を普通鋼により構成するので耐食性が悪くなり、さらに、外層部がＢを含有しないステンレス鋼により構成されることから表層に不導体被膜が形成され、燃料電池セパレータとしては使用できない。
【００１３】
さらに、特開平４−２５３５０６号公報に開示された熱間圧延方法では、精度の高い開先形状を有するフレーム材を用意し、しかも熱間加工時にそれが剥離しないように溶接する必要がある。このため、溶接に多大な工数を要することになる。
【００１４】
同様に、特開２００１−２３９３６４号公報の熱間加工方法では、熱間圧延中における耳割れを防止するために、十分な溶接厚みを確保することが必要になり、肉盛り溶接で被覆層を設けるには溶接パス回数が多くなり、溶接工数が増加する。また、溶接割れが発生すると、それが起点となって、耳割れの発生につながる場合があり、耳割れの発生を完全に防止することが困難となる。
【００１５】
特開２００４−７１３１９号公報に開示されたセパレータ用鋼板は、前述のとおり、外層よりも高い延性を有する金属素材を内層として接合した三層クラッド鋼板に関するものであり、その最大の特長は、内層に外層素材よりも高い延性を有する金属材を接合することにより、プレス成形時にたとえ割れが発生した場合にも、貫通する割れの発生を防止できることである。しかし、この特長は、クラッドの機能としては至極一般的に付加される機能の一つに過ぎない。また、特開２００１−２３９３６４号公報には、クラッド鋼の一体化技術に関し、何ら開示がなされていない。
【００１６】
本発明は、上述した燃料電池セパレータにステンレス鋼を適用する場合に発生する問題点に鑑みてなされたものであり、安価で大量生産が可能であり、熱間加工性および成形性に優れ、固体高分子型燃料電池セパレータとして最適なＢを含有する三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法の提供を目的としている。さらに、その素材を用いた厚板およびセパレータ用鋼板の製造方法、ならびに、それらを用いたセパレータおよび固体高分子型燃料電池の提供をも目的としている。
【００１７】
本発明者らは、燃料電池セパレータに最適なステンレス鋼を開発するため、電気電導性に優れたボライド（硼化物）を形成させる方法を用いている。すなわち、ボライドを表面の不働態皮膜に覆われることなく突出させ、表面に直接露出させることにより、ステンレス鋼表面の電気伝導性を長時間にわたって低く安定させることが可能になる。
【００１８】
ステンレス鋼表面でのボライドの突出数を一定以上に確保するには、ステンレス鋼のＢ含有量を０．３％以上にする必要があるが、一般的にＢを多量に含有すると、ステンレス鋼は強度、硬度が高くなり延性が低下し、熱間加工性や成形性が低下することになる。
【００１９】
ところが、Ｂ含有量が０．３％未満のステンレス鋼を選択すれば、熱間加工性が改善され、成形時の変形抵抗が小さくなる。一般に、熱間加工性は材料の変形抵抗によって支配される。クラッド鋼板の変形抵抗は、それぞれの層の変形抵抗に複合則を適用して決定される。したがって、Ｂ含有量が高く変形抵抗の大きいステンレス鋼単体に、Ｂ含有量が低く変形抵抗の小さいステンレス鋼をクラッドすることで、熱間加工性を大きく向上させることができる。
【００２０】
さらに、本発明者らは、本発明が対象とする三層ステンレスクラッド鋼用素材の組立てに際し、圧延中に耳割れが発生せず、かつ健全な溶接部が得られる製造方法について鋭意検討を加えた結果、下記（ａ）〜（ｄ）に示す知見を得た。
【００２１】
（ａ）加工面に平行な面内において、内層材の幅および／または長さを、外層材とプロテクト材とを合わせた合計の幅および／または長さよりも大きくすることにより、ステンレスクラッド鋼板用素材の高エネルギー密度溶接時の溶接金属の垂れ（以下、「ビード垂れ」とも記す）を防止でき、健全な溶接部が得られる。
【００２２】
ここで、「高エネルギー密度溶接」とは、エネルギー密度が１０５Ｗ／ｃｍ２以上のエネルギー密度を有した溶接であり、代表的な例としては、プラズマ溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接などが該当する。
特に、電子ビーム溶接の場合、真空中において組み合わせ溶接を行うことから、内層材と外層材との間の空気を完全に排除でき、熱間圧延や熱間鍛造において剥離を生じないという利点を有する。
【００２３】
（ｂ）外層材の側面にプロテクト材を接合するに際して、外層材の側面に、その長さを超える長さのプロテクト材を配置し、外層材の側面と対向するプロテクト材の対向面上であって外層材の側面の長さを超える部分に、後述するタブ材を設置し、タブ材とプロテクト材との境界部を起点として接合することにより、ビード垂れの発生を防止し、また、溶接ビードの非定常域が本体に侵入するのを防ぎ、安定したビード形状の確保および歩留まりの向上が期待できる。
【００２４】
（ｃ）さらに、内層材と２枚の外層材とを重ね合わせて得られた重ね合わせ材の側面に、重ね合わせ材の全厚さを覆う厚さを有して且つ前記側面の長さを超える長さのプロテクト材を配置し、加えて前記側面の長さを超えるプロテクト材の部分にタブ材を配置し、これらを接合一体化して三層ステンレスクラッド鋼用素材とすることにより、圧延中における耳割れを防止できる。
【００２５】
（ｄ）内層材の厚さをｔ０（ｍｍ）、２枚の外層材の全厚さをｔ１（ｍｍ）、内層材および外層材の材料特性である伸びをそれぞれε０（％）およびε１（％）としたとき、下記（２）式により算出される伸びεＭの値が４０％以上となるように作製された三層ステンレスクラッド鋼板用素材を用いてクラッド鋼板を製造することにより、プレス成形性に優れた鋼板を得ることができる。
εＭ＝ε０×ｔ０／（ｔ０＋ｔ１）＋ε１×ｔ１／（ｔ０＋ｔ１）    ・・・  （２）
【００２６】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記の（１）、（１４）および（１５）に示される三層ステンレスクラッド鋼板およびその製造方法、（３）〜（７）、（９）および（１０）に示される三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法、（２）、（８）および（１１）に示される三層ステンレスクラッド鋼板用素材、（１２）および（１３）に示される固体高分子型燃料電池セパレータ用三層ステンレスクラッド鋼厚板の製造方法およびクラッド鋼厚板、ならびに（１６）および（１７）に示される固体高分子型燃料電池セパレータおよび同燃料電池にある。
【００２７】
（１）Ｂ含有量が０〜０．３質量％であるステンレス鋼を内層材とし、該内層材の両面に外層材としてＢ含有量が０．３〜２．５質量％であるステンレス鋼を組み合わせたことを特徴とする三層ステンレスクラッド鋼板（以下、「第１発明」とも記す）。 
【００２８】
（２）Ｂ含有量が０〜０．３質量％であるステンレス鋼を内層材とし、該内層材の両面に外層材としてＢ含有量が０．３〜２．５質量％であるステンレス鋼を組み合わせ、さらに外層材の加工面を除く側面にプロテクト材を配置したことを特徴とする三層ステンレスクラッド鋼板用素材（以下、「第２発明」とも記す）。 
【００２９】
（３）前記（２）に記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法であって、前記内層材、該内層材の両面に配置された外層材、およびプロテクト材をそれぞれ接合するに際して、前記内層材、外層材およびプロテクト材の境界部にタブ材配置し、該タブ材を起点として接合することを特徴とする三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法（以下、「第３発明」とも記す）。
【００３０】
（４）Ｂ含有量が０〜０．３質量％であるステンレス鋼を内層材とし、該内層材の両面に外層材としてＢ含有量が０．３〜２．５質量％であるステンレス鋼を組み合わせたクラッド鋼板用素材を下記の工程１〜５で示される工程により製造することを特徴とする三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法（以下、「第４発明」とも記す）。
工程１：外層材の加工面を除く側面に該側面の長さを超える長さのプロテクト材を配置し、前記側面と対向するプロテクト材の対向面上であって、前記側面の長さを超える部分にタブ材を配置する工程
工程２：前記工程１で配置されたタブ材とプロテクト材との境界部、および外層材とプロテクト材との境界部を、タブ材とプロテクト材との境界部を起点として接合する工程
工程３：前記タブ材およびタブ材と接合したプロテクト材の部分を除去し、外層材とプロテクト材との接合物とする工程
工程４：前記内層材の接合面と外層材の接合面とが接するように、前記内層材と、前記工程３にて作製された外層材とプロテクト材との接合物を重ね合わせて組み合わせ材とする工程
工程５：前記工程４で得られた組み合わせ材における外層材と内層材との境界部およびプロテクト材と内層材との境界部を接合して三層ステンレスクラッド鋼板用素材とする工程
【００３１】
（５）前記加工面に平行な面内において、前記内層材の幅および／または長さが、前記接合物の外層材とプロテクト材とを合わせた合計の幅および／または長さよりも、側面の片側あたり７ｍｍ未満の範囲内で大きいか、または小さいことを特徴とする前記（３）または（４）に記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法（以下、「第５発明」とも記す）。
【００３２】
（６）Ｂ含有量が０〜０．３質量％であるステンレス鋼を内層材とし、該内層材の両面に外層材としてＢ含有量が０．３〜２．５質量％であるステンレス鋼を組み合わせたクラッド鋼板用素材を下記の工程１〜７で示される工程により製造することを特徴とする三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法（以下、「第６発明」とも記す）。
工程１：内層材の接合面と外層材の接合面とが接するように、前記内層材と外層材とを重ね合わせて重ね合わせ材とする工程
工程２：前記工程１で得られた重ね合わせ材の加工面を除く側面に、該重ね合わせ材の全厚さを覆う厚さを有し該側面の長さを超える長さのプロテクト材を配置し、前記側面と対向するプロテクト材の対向面上であって、前記側面の長さを超える部分にタブ材を配置する工程
工程３：前記工程２で配置されたタブ材とプロテクト材との境界部、および外層材とプロテクト材との境界部を、タブ材とプロテクト材との境界部を起点として接合する工程
工程４：前記タブ材およびタブ材と接合したプロテクト材の部分を除去し、内層材と外層材とプロテクト材との接合物とする工程
工程５：前記工程４で作製された内層材と外層材とプロテクト材との接合物の加工面上であって外層材とプロテクト材との境界部の端部に、タブ材を、その１面が前記工程２においてプロテクト材を配置していない側面と共通面をなすように配置する工程
工程６：前記工程５でタブ材を配置した、内層材と外層材とプロテクト材との接合物において、プロテクト材が配置されていない側面における外層材と内層材との境界部を、プロテクト材を起点として接合し、さらに、前記側面の外層材とプロテクト材との境界部および内層材とプロテクト材との境界部を、タブ材を起点として接合する工程
工程７：前記タブ材を除去し、三層ステンレスクラッド鋼板用素材とする工程
【００３３】
（７）前記の接合が高エネルギー密度溶接であることを特徴とする前記（３）〜（６）のいずれかに記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法（以下、「第７発明」とも記す）。
【００３４】
（８）前記内層材および外層材の重ね合わせ面の平坦度が３ｍｍ以下であることを特徴とする前記（２）に記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材（以下、「第８発明」とも記す）。
【００３５】
（９）前記内層材および外層材の重ね合わせ面の平坦度が３ｍｍ以下であることを特徴とする前記（３）〜（７）のいずれかに記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法（以下、「第９発明」とも記す）。
【００３６】
（１０）前記高エネルギー密度ビームの向きが加工面に垂直な向きの溶接の溶接部横断面において、被溶接材の表面からのへこみ量をＡ、被溶接材の表面からのビード深さをＢとしたとき、Ａが５ｍｍ以下であり、Ｂが１５ｍｍ以上であることを特徴とする前記（７）または（９）に記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法（以下、「第１０発明」とも記す）。
【００３７】
（１１）前記（３）〜（７）または（９）のいずれかに記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法により製造されたクラッド鋼板用素材であって、前記内層材の厚さをｔ０（ｍｍ）、２枚の外層材の全厚さをｔ１（ｍｍ）、内層材および外層材の材料特性である伸びをそれぞれε０（％）およびε１（％）としたとき、下記（１）式により表される関係を満足することを特徴とする三層ステンレスクラッド鋼板用素材（以下、「第１１発明」とも記す）。
ε０×ｔ０／（ｔ０＋ｔ１）＋ε１×ｔ１／（ｔ０＋ｔ１）≧４０％    ・・・  （１）
【００３８】
（１２）前記（３）〜（７）、（９）もしくは（１０）のいずれかに記載の製造方法により製造された三層ステンレスクラッド鋼板用素材または前記（２）、（８）もしくは（１１）のいずれかに記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材を１０００〜１２００℃に加熱した後、加工終了温度を６００℃以上とする熱間予加工を行うことを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ用三層ステンレスクラッド鋼厚板の製造方法（以下、「第１２発明」とも記す）。
【００３９】
（１３）前記（１２）に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ用三層ステンレスクラッド鋼厚板（以下、「第１３発明」とも記す）。
【００４０】
（１４）前記（３）〜（７）、（９）もしくは（１０）のいずれかに記載の製造方法により製造された三層ステンレスクラッド鋼板用素材または前記（２）、（８）もしくは（１１）のいずれかに記載の三層ステンレスクラッド鋼板用素材を１０００〜１２００℃に加熱した後、粗圧延を行い、次いで圧延終了温度を６００℃以上とする熱間圧延を行い、その後冷間圧延を行うことを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ用三層ステンレスクラッド鋼板の製造方法（以下、「第１４発明」とも記す）。
【００４１】
（１５）前記（１３）に記載の三層ステンレスクラッド鋼厚板を、さらに１０００〜１２００℃に加熱したのち、粗圧延を行い、次いで圧延終了温度を６００℃以上とする熱間圧延を行い、その後冷間圧延することを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ用三層ステンレスクラッド鋼板の製造方法（以下、「第１５発明」とも記す）。
【００４２】
（１６）前記（１４）または（１５）に記載の製造方法により製造された三層ステンレスクラッド鋼板を用いたことを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ（以下、「第１６発明」とも記す）。
【００４３】
（１７）前記（１６）に記載の固体高分子型燃料電池セパレータを用いたことを特徴とする固体高分子型燃料電池（以下、「第１７発明」とも記す）。
【００４４】
本発明において、「加工面」とは、圧延や鍛造などの加工を受ける面をいい、「加工面を除く側面」とは、上記の加工面以外の面のうち、少なくとも対向する側部の２面をいう。例えば、圧延の場合は、圧延ロールと接触しない長手方向の２側面、またはこれらを含めて頭部や尾部の端面が含まれていてもよい。鍛造の場合は、ラムと接触しない対向する側部の２面、またはこれらを含めて全３〜４面が含まれてもよい。
【００４５】
「側面の片側あたり７ｍｍ未満の範囲内で大きいか、または小さい」とは、内層材の対向する２側面のうちの片側側面につき７ｍｍ未満の範囲内で大きいか、または小さいことを意味し、２側面ともに大きいか、または小さいことをいう。
【００４６】
「内層材および外層材の厚さ」とは、それぞれの加工面に垂直な方向の寸法を意味し、また、「プロテクト材の厚さ」とは、プロテクト材を内層材および外層材からなる重ね合わせ材の側面に配置したとき、該重ね合わせ材の厚さ方向のプロテクト材寸法を意味する。また、「プロテクト材の幅」とは、加工面に平行な面内で、プロテクト材と外層材との溶接線と直行する方向におけるプロテクト材寸法を意味する。
なお、以下の説明において、化学組成の「％」は「質量％」を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
図１は、第４発明の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造工程を示す図であり、同図（ａ）は外層材、プロテクト材およびタブ材の配置方法を表す図であり、同図（ｂ）は外層材、プロテクト材およびタブ材の配置後の状態を表す図であり、同図（ｃ）は外層材、プロテクト材およびタブ材の境界部を接合することを表す図であり、同図（ｄ）はタブ材およびタブ材が接合されたプロテクト材部分を除去し、外層材とプロテクト材との接合物とした状態を表す図であり、そして、同図（ｅ）は外層材とプロテクト材との接合物と内層材とを重ね合わせ、側面の境界部を接合して三層ステンレスクラッド鋼板用素材とすることを表す図である。
図２は、第６発明の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造工程を示す図であり、同図（ａ）は内層材および外層材を重ね合わせて重ね合わせ材とした状態を表す図であり、同図（ｂ）は重ね合わせ材、プロテクト材およびタブ材の配置方法を表す図であり、同図（ｃ）は外層材、プロテクト材およびタブ材の配置後の状態を表す図であり、同図（ｄ）は外層材、プロテクト材およびタブ材の境界部を接合することを表す図である。
図３は、第６発明の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造工程を示す図であり、同図（ａ）は、前記図２（ｄ）におけるタブ材およびタブ材が接合されたプロテクト材部分を除去し、内層材と外層材とプロテクト材との接合物とした状態を表す図であり、同図（ｂ）は内層材と外層材とプロテクト材との接合物にタブ材を配置した後プロテクト材が配置されていない側面における各境界部を接合することを表す図であり、同図（ｃ）はタブ材を除去して三層ステンレスクラッド鋼板用素材とすることを表す図である。
図４は、第４発明の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造工程を示す図であり、同図（ａ）は外層材、プロテクト材およびタブ材の境界部の接合方法の詳細を示す図であり、同図（ｂ）は組み合わせ材における外層材と内層材との境界部およびプロテクト材と内層材との境界部の接合方法の詳細を示す図である。
図５は、第６発明の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造工程を示す図であり、同図（ａ）は外層材、プロテクト材およびタブ材の境界部の接合方法の詳細を示す図であり、同図（ｂ）は内層材と外層材とプロテクト材との接合物にタブ材を配置した後の、プロテクト材が配置されていない側面における各境界部の接合方法の詳細を示す図である。
図６は、溶接ビードのへこみおよびビード垂れを模式的に示す図であり、同図（ａ）は垂直方向溶接におけるビードの横断面を示す図であり、同図（ｂ）は水平方向溶接におけるビードの横断面を示す図である。
図７は、固体高分子型燃料電池の構造を示す図であり、同図（ａ）は燃料電池セル（単セル）の分解図であり、同図（ｂ）は燃料電池外観の斜視図である。
図８は、実施例で用いた三層ステンレスクラッド鋼板用素材の構成を示す図であり、同図（ａ）は第４発明および第５発明の発明例の構成を示す図であり、同図（ｂ）は第６発明の発明例の構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
前述のとおり、本発明は、三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法、前記鋼板用素材、前記鋼板用素材を用いた厚板および固体高分子型燃料電池セパレータ用鋼板の製造方法、ならびに固体高分子型燃料電池セパレータおよび固体高分子型燃料電池に関するものである。以下に、本発明の内容についてさらに詳細に説明する。【００４９】
１．三層ステンレスクラッド鋼板の構成材
本発明の三層ステンレスクラッド鋼板は、Ｂ含有量が０〜０．３％であるステンレス鋼を内層とし、その両面に外層としてＢ含有量が０．３〜２．５％であるステンレス鋼を組み合わせたこと特徴としている。外層ステンレス鋼および内層ステンレス鋼は、次の構成による。【００５０】
１−１．外層ステンレス鋼
外層ステンレス鋼は、内層ステンレス鋼の両面に組み合わされてクラッド鋼板を構成する。そのＢ含有量が０．３％未満になると、不働態皮膜に覆われた表面から直接露出するボライドの突出数が減少し、接触時の電気抵抗（以下、「接触抵抗」とも記す）が増大する。【００５１】
一方、Ｂ含有量が２．５％を超えると、セパレータの加工に必要な成形性を確保することができない。したがって、外層ステンレス鋼のＢ含有量は、０．３〜２．５％とする。さらに、Ｂ含有量を０．８〜２％とすることが望ましい。【００５２】
１−２．内層ステンレス鋼
内層ステンレス鋼のＢ含有量は少ないほどよく、０〜０．３％とする。これは、Ｂ含有が０．３％を超えると、熱間加工時に割れが発生するおそれがあるからである。そのため、内層ステンレス鋼はＢを含有しなくてもよいが、含有する場合は、０．３％以下に制限することとした。また、内層ステンレス鋼は、フェライト系またはオーステナイト系ステンレス鋼のいずれでもよいが、外層ステンレス鋼と化学組成を近似させるのが望ましい。【００５３】
接触する金属の化学組成が大きく異なると電位差が大きくなり、腐食が促進されることになる。したがって、本発明では、ステンレスクラッド鋼板の耐食性を確保する観点から、外層材および内層材として用いるステンレス鋼の電位差が少なくなるように、成分設計することが望ましい。【００５４】
なお、前記第４発明で規定する鋼板用素材の製造方法の場合、前記第５発明で規定するとおり、内層材の大きさについては、外層材とプロテクト材を合わせた寸法よりも大きくするか、または小さくすることが望ましい。その理由は、高エネルギー密度溶接における高エネルギー密度ビームの向きが内層面や外層面の加工面に平行な向き（すなわち、水平方向向き）で溶接する場合における溶接金属垂れの発生を防止するためである。【００５５】
内層材の幅および／または長さを外層材とプロテクト材とを合わせた合計の幅および／または長さよりも大きくした場合には、先に、上側の外層材とプロテクト材との接合物と、内層材との境界部を溶接し、次に、下側の外層材とプロテクト材との接合物と、内層材との境界部については、これらからなる組み合わせ材の上下を反転してから溶接する。逆に、内層材の幅および／または長さを外層材とプロテクト材とを合わせた合計の幅および／または長さよりも小さくした場合には、先に、下側の外層材とプロテクト材との接合物と、内層材との境界部を溶接し、次に、上側の外層材とプロテクト材との接合物と、内層材との境界部については、これらからなる組み合わせ材の上下を反転してから溶接する。【００５６】
２．三層ステンレスクラッド鋼板用素材製造の全体工程
クラッド鋼板用素材の製造工程について説明する。クラッド鋼板用素材の製造方法（組立方法）には、前記第４発明の製造方法（以下、「組立方法Ａ」とも称する）および前記第６発明の製造方法（以下、「組立方法Ｂ」とも称する）の２種類の組立方法がある。【００５７】
２−１．組立方法Ａ
図１は、第４発明の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造工程を示す図であり、同図（ａ）は外層材、プロテクト材およびタブ材の配置方法を表す図であり、同図（ｂ）は外層材、プロテクト材およびタブ材の配置後の状態を表す図であり、同図（ｃ）は外層材、プロテクト材およびタブ材の境界部を接合することを表す図であり、同図（ｄ）はタブ材およびタブ材が接合されたプロテクト材部分を除去し、外層材とプロテクト材との接合物とした状態を表す図であり、そして、同図（ｅ）は外層材とプロテクト材との接合物と内層材とを重ね合わせ、側面の境界部を接合して三層ステンレスクラッド鋼板用素材とすることを表す図である。各工程について下記に説明する。【００５８】
１）工程１
工程１は、外層材２の加工面２１を除く側面２２に該側面の長さを超える長さのプロテクト材３を配置し、前記側面２２と対向するプロテクト材の対向面３１上であって、前記側面の長さを超える部分３２にタブ材４を配置する工程である。【００５９】
なお、外層材２とプロテクト材３との境界部６およびタブ材４とプロテクト材３との境界部５における接合時の溶接割れを防止するため、上記境界部分にＢを含有するインサート材１２を介在させて外層材２、プロテクト材３およびタブ材４を配置するのが望ましい。また、外層材２と接合する内層材１の接合面は、予め機械加工により研磨しておくことが望ましい。接合面の機械加工方法としては、例えばフライス加工を用いることができる。【００６０】
２）工程２
工程２は、前記工程１で配置されたタブ材４とプロテクト材３との境界部５、および外層材２とプロテクト材３との境界部６を、タブ材４とプロテクト材３との境界部５を起点として接合する工程である。タブ材４とプロテクト材３との境界部５を起点として接合するのは、後述するとおり、高エネルギー密度溶接により接合する際に、ビード垂れの発生を防止するためである。【００６１】
３）工程３
工程３は、前記タブ材４、およびタブ材４と接合したプロテクト材の部分を除去し、外層材２とプロテクト材３との接合物７とする工程である。【００６２】
４）工程４
工程４は、前記内層材１の接合面と外層材２の接合面とが接するように、前記内層材１と、前記工程３にて作製された外層材２とプロテクト材３との接合物を重ね合わせて組み合わせ材とする工程である。
なお、内層材１と接合する外層材２の接合面は、予め機械加工により研磨しておくことが望ましい。接合面の機械加工方法としては、例えばフライス加工を用いることができる。【００６３】
５）工程５
工程５は、前記工程４で得られた組み合わせ材における外層材２と内層材１との境界部１３およびプロテクト材３と内層材１との境界部１４をそれぞれ接合して三層ステンレスクラッド鋼板用素材８とする工程である。
上記の工程により製造されたクラッド鋼板用素材８を加熱後、圧延または鍛造加工を施してステンレスクラッド鋼板とし、さらには固体高分子型燃料電池セパレータや固体高分子型燃料電池を製造する。【００６４】
２−２．組立方法Ｂ
図２は、第６発明の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造工程を示す図であり、同図（ａ）は内層材および外層材を重ね合わせて重ね合わせ材とした状態を表す図であり、同図（ｂ）は重ね合わせ材、プロテクト材およびタブ材の配置方法を表す図であり、同図（ｃ）は外層材、プロテクト材およびタブ材の配置後の状態を表す図であり、同図（ｄ）は外層材、プロテクト材およびタブ材の境界部を接合することを表す図である。【００６５】
図３は、第６発明の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造工程を示す図であり、同図（ａ）は、前記図２（ｄ）におけるタブ材およびタブ材が接合されたプロテクト材部分を除去し、内層材と外層材とプロテクト材との接合物とした状態を表す図であり、同図（ｂ）は内層材と外層材とプロテクト材との接合物にタブ材を配置した後プロテクト材が配置されていない側面における各境界部を接合することを表す図であり、同図（ｃ）はタブ材を除去して三層ステンレスクラッド鋼板用素材とすることを表す図である。各工程について下記に説明する。【００６６】
１）工程１
工程１は、内層材１の接合面と外層材２の接合面とが接するように、前記内層材１と外層材２とを重ね合わせて、重ね合わせ材とする工程である。なお、内層材１と外層材２との接合面は、予め機械加工により研磨しておくことが望ましい。接合面の機械加工方法としては、例えばフライス加工を用いることができる。【００６７】
２）工程２
工程２は、前記工程１で得られた重ね合わせ材の加工面２１を除く側面２２に、該重ね合わせ材の全厚さ（ｔ０＋ｔ１）を覆う厚さを有し該側面２２の長さを超える長さのプロテクト材３を配置し、前記側面２２と対向するプロテクト材の対向面３１上であって、前記側面の長さを超える部分３２にタブ材４を配置する工程である。なお、外層材２とプロテクト材３との境界部６およびタブ材４とプロテクト材３との境界部５における接合時の溶接割れを防止するため、上記境界部分にＢを含有するインサート材１２を介在させて外層材２、プロテクト材３およびタブ材４を配置するのが望ましい。【００６８】
３）工程３
工程３は、前記工程２で配置されたタブ材４とプロテクト材３との境界部５、および外層材２とプロテクト材３との境界部６を、タブ材４とプロテクト材３との境界部５を起点として接合する工程である。タブ材４とプロテクト材３との境界部５を起点として接合する理由は、後述するとおり、高エネルギー密度溶接により接合する際に、溶接金属の垂れ（以下、「ビード垂れ」とも記す）の発生を防止するためである。【００６９】
４）工程４
工程４は、前記タブ材４およびタブ材４と接合したプロテクト材の部分を除去し、内層材１と外層材２とプロテクト材３との接合物７とする工程である。【００７０】
５）工程５
工程５は、前記工程４で作製された内層材１と外層材２とプロテクト材３との接合物７の加工面２１上であって外層材２とプロテクト材３との境界部６の端部に、タブ材４１を、その一面４２が前記工程２においてプロテクト材３を配置していない側面２３と共通面をなすように配置する工程である。【００７１】
６）工程６
工程６は、前記工程５でタブ材４１を配置した、内層材１と外層材２とプロテクト材３との接合物７において、プロテクト材３が配置されていない側面２３における外層材２と内層材１との境界部１３を、プロテクト材３を起点として接合し、さらに、前記側面２３の外層材２とプロテクト材３との境界部１１３および内層材１とプロテクト材３との境界部１１４を、タブ材４１を起点として接合する工程である。【００７２】
７）工程７
工程７は、前記タブ材４１を除去し、内層材１と外層材２とプロテクト材３が接合された三層ステンレスクラッド鋼板用素材８とする工程である。
上記の工程により製造されたクラッド鋼板用素材８を加熱後、圧延または鍛造加工を施してステンレスクラッド鋼板とし、さらには固体高分子型燃料電池セパレータや固体高分子型燃料電池を製造する。【００７３】
３．電子ビーム溶接による一体化
３−１．電子ビーム溶接
前述のとおり、高エネルギー密度溶接としては、プラズマ溶接、電子ビーム溶接、およびレーザー溶接などが例示される。熱間圧延または冷間圧延中の内層材と外層材の剥離やプロテクト材の剥離といったトラブルを防止するためには、接合強度の大きい溶接方法を採用する必要があり、この観点から高エネルギー密度溶接を用いる。
以下では、高エネルギー密度溶接として電子ビーム溶接を適用した場合について説明する。【００７４】
三層ステンレスクラッド鋼板に用いる素材（スラブ）を一体化する方法としては、各種の方法があり、例えば、爆着法、溶接法または鋳込み法などが一般的に用いられている。特に、溶接法は、特殊な設備を必要とせず、簡便な装置により手軽に実施することができるので、従来から広く採用されている。【００７５】
ところが、従来の溶接法では熱間加工中に外層材２と内層材１とが剥離しないように多層盛りを行う必要があり、そのために多大な工数を要していた。また、溶接時に内層と外層との間の空気を完全に除去することが困難であり、熱間加工後の超音波検査において、残存空気に起因する欠陥が多数検出されることがあった。【００７６】
これに対して、電子ビーム溶接法によれば、気圧が０．１３３Ｐａ（１×１０−３Ｔｏｒｒ）以下の真空中で溶接を行うことから、残存空気による欠陥発生のおそれがなく、また、１パスの溶接により十分な強度を確保することができる。このため、電子ビーム溶接法の場合には、従来の溶接法に比較して大幅な工数削減ができるとともに、超音波検査により検出される欠陥も殆どなく、品質および歩留まりの両面において、著しく優れた特性を有する。【００７７】
３−２．重ね合わせ面の平坦度
内層材および外層材の重ね合わせ面は、機械加工などにより平坦度が３ｍｍ以下になるようにするのが好ましい。その理由は、後述する熱間圧延における重ね合わせ面の接合性を確保するためである。
平坦度が３ｍｍを超えて大きくなると、熱間圧延における接合不良が発生しやすく、その後の工程で材料の剥離や膨れなどのトラブルが発生しやすく、さらには、内層材および外層材の界面を溶接する時に、適切な溶接ビードが形成されないため、好ましくない。また、接合不良の防止、および内層材と外層材との界面溶接時における溶接ビード不良の防止の観点から、さらに好ましくは平坦度を１ｍｍ以下に管理することが望ましい。【００７８】
また、最終製品でのクラッド比（クラッド鋼板の全厚に対する外層材の厚さの比率）を均一にするため、接合面の平坦度の管理に加えて、内層材および外層材のそれぞれの板厚分布も可能な限り小さくすることが好ましい。
なお、平坦度は、一般に波形状、バックリング、反り形状などにより表されるが、本発明においては、波形状を採用し、２ｍの直尺を内層材および外層材の表面に当てた際の波高さにより規定した。【００７９】
４．プロテクト材の接合
４−１．接合条件
本発明の三層ステンレスクラッド鋼板用素材８では、外層材２がＢ含有ステンレス鋼であり、熱間加工中に割れが生じるおそれがある。このため、外層材２の加工面２１を除く側面２２に、プロテクト材３を接合する。プロテクト材３中のＢ含有量は０．３％以下とすることが望ましい。上述のとおり、Ｂ含有量が０．３％以下とＢ含有量の低いプロテクト材３を、外層材２の加工面２１を除く側面２２に接合することにより、圧延中における耳割れの発生を防止することができる。【００８０】
プロテクト材３は圧延終了後に切断除去されるため、Ｂ以外の化学組成は特に規定しない。また、プロテクト材３は、熱間加工中に座屈を起こして剥離する危険性があることから、これを回避するため、プロテクト材３の幅（図１（ａ）または図２（ｂ）においてＬ３により示される寸法）は１０ｍｍ以上にするのが望ましい。【００８１】
前述のとおり、プロテクト材３が接合される外層材２の母材ステンレス鋼は、Ｂ含有鋼であり、Ｂを含有しないプロテクト材３との組み合わせで溶接を行うと、溶接金属の割れ感受性が高まり、溶接割れを発生するおそれがある。すなわち、プロテクト材３で希釈された溶接金属では、液相からのボライド（硼化物）の生成が生じにくくなり、Ｂによる低融点相の消失が遅れるからである。【００８２】
したがって、プロテクト材３と外層材２の母材ステンレス鋼とのＢ含有量を調整し、溶接割れを防止するため、Ｂを含有するインサート材１２として板、箔、粉末などを外層材２とプロテクト材３との間に挿入、または挟み込んでプロテクト材３の接合を行うことが望ましい。なお、粉末などをインサート材に使用する場合には、プロテクト材３と外層材２およびタブ材４との境界部には例えばＶ型形状の開先を設けることが好ましい。【００８３】
４−２．電子ビーム溶接条件
１）溶接方向、ビードのへこみ量、ビード深さなど
図４は、第４発明の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造工程（組立方法Ａ）を示す図であり、同図（ａ）は外層材、プロテクト材およびタブ材の境界部の接合方法の詳細を示す図であり、同図（ｂ）は組み合わせ材における外層材と内層材との境界部およびプロテクト材と内層材との境界部の接合方法の詳細を示す図である。【００８４】
図５は、第６発明の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造工程（組立方法Ｂ）を示す図であり、同図（ａ）は外層材、プロテクト材およびタブ材の境界部の接合方法の詳細を示す図であり、同図（ｂ）は内層材と外層材とプロテクト材との接合物にタブ材を配置した後の、プロテクト材が配置されていない側面における各境界部の接合方法の詳細を示す図である。【００８５】
図４（ａ）および図５（ａ）に示されるとおり、外層材、プロテクト材およびタブ材の境界部を接合する場合には、図中の符号Ｖにて示すように、電子ビームの向きを外層材２の加工面２１に垂直な向きとした状態でビームを水平方向に移動させながら溶接する。このような条件で溶接することを以下の説明では「垂直方向溶接」と称する。【００８６】
また、図４（ｂ）に示されるとおり、外層材２と内層材１との境界部１３、およびプロテクト材３と内層材１との境界部１４を接合する場合には、図中の符号Ｈにて示すように、電子ビームの向きを外層材２の加工面２１と平行な向きとした状態でビームを移動させながら溶接する。同様に、図５（ｂ）に示されるように、タブ材４１を配置した、内層材１と外層材２とプロテクト材３との接合物７のうち、プロテクト材３が配置されていない側面２３における外層材２と内層材１との境界部１３を接合する場合、ならびに、前記側面２３の外層材２とプロテクト材３との境界部１１３および内層材１とプロテクト材３との境界部１１４を接合する場合にも、図中の符号Ｈにて示すように、電子ビームの向きを外層材２の加工面２１と平行な向きとした状態でビームを移動させながら溶接する。このような条件で溶接することを以下の説明では「水平方向溶接」と称する。【００８７】
２）垂直方向溶接
垂直方向溶接において、タブ材を設けない場合には、溶接の起点部に溶接金属の垂れが発生し、その部分を起点として凝固割れが発生する場合がある。このため、タブ材の部分を起点として溶接を開始し、かつ、溶接開始時には溶接電流をスロープ状に増加させるように制御し、また、溶接終了時には溶接電流をスロープ状に減少させるように制御する。このようにすることにより、ビード垂れの発生を防止することができ、また、本体の外層材とプロテクト材の溶接ビードの安定化を図ることができる。さらに、スロープ状に溶接電流を増減させることにより、陰極を含む設備保護への寄与も期待できる。【００８８】
図６は、溶接ビードのへこみおよびビード垂れを模式的に示す図であり、同図（ａ）は垂直方向溶接におけるビードの横断面を示す図であり、同図（ｂ）は水平方向溶接におけるビードの横断面を示す図である。【００８９】
同図（ａ）に示されるとおり、垂直方向（Ｖ方向）溶接の場合に、大溶接電流を設定して溶接ビード深さを大きくしようとした場合は、溶接ビードの方向に垂直な断面において、ビード中央部にへこみ（凹み）が生じ、また、ビードの両側部にはビードの盛り上がり（凸部）が生じる。これを放置すると、後の圧延工程において両側部の盛り上がったビードが表面疵となって残留するので望ましくない。【００９０】
被溶接材の表面からのビードのへこみ量をＡとしたとき、ビードの盛り上がりに起因して圧延工程で表面疵が発生することを防止するためには、上記Ａの値を５ｍｍ以下とすることが望ましい。【００９１】
垂直方向溶接後に、上記Ａの値が５ｍｍを超えている場合には、このへこみ部の両側にある凸部の金属をへこみ部に流し込んで、へこみ部を埋めるための均し溶接を行い、上記Ａの値が５ｍｍ以下になるようにすることが望ましい。均し溶接後に凸部の残部がある場合には、グラインダーや砥石などにより凸部を除去する。溶接電流が低い場合には、へこみ部（凹み部）も小さく、また、へこみ部の両側にある凸部も小さいので、凸部のみをグラインダーや砥石などにより除去する。【００９２】
さらに、圧延中にプロテクト材と外層材との剥離を防止し、十分な耳割れ防止効果を得るために、前記ビード深さＢの値を１５ｍｍ以上として十分な溶接強度を確保することが望ましい。【００９３】
３）水平方向溶接
一方、水平方向（Ｈ方向）溶接の場合、図６（ｂ）に示されるようにビード垂れ１１が生じるおそれがある。このビード垂れ１１が発生すると、圧延中にこれが剥離して表面押し込み疵の原因となる危険性があるので、望ましくない。
これを防止するため、後述するように内層材の幅および／または長さを、外層材とプロテクト材とを合わせた合計の幅および／または長さよりも大きくするか、または小さくすることにより、両者間に段差を設けることが有効である。【００９４】
また、水平方向溶接の場合、垂直方向溶接の場合のようにタブ材を配置して溶接開始および終了位置でのビード垂れを防止することも可能であるが、作業効率が低下するので望ましくない。この場合は、前記したように溶接開始時および終了時において溶接電流をスロープ状に増減して、溶接開始位置および終了位置でのビード垂れを防止することが望ましい。【００９５】
上記のような操作を行っても図６（ｂ）に示されるようなビード垂れが発生した場合は、ビード垂れにより生じた凹部に対して均し溶接を行って穴埋めを行うとともに、ビード垂れ部についてはグラインダーや砥石などにより除去すればよい。【００９６】
５．内層材、外層材およびプロテクト材の大きさ
上述したように、特に第４発明に係る鋼板用素材の製造方法の場合には、水平方向溶接におけるビード垂れを防止するためには、第５発明で規定するように、圧延または鍛造による加工面に平行な面内において、内層材の幅および／または長さが、外層材とプロテクト材との接合物における外層材とプロテクト材との合計の幅および／または長さよりも、側面の片側あたり７ｍｍ未満の範囲内で大きくするか、または小さくすることが望ましい。【００９７】
内層材の幅および／または長さを外層材とプロテクト材との接合物における外層材とプロテクト材との合計の幅および／または長さよりも大きくするか、または小さくすることにより、電子ビーム溶接時における溶接金属の垂れを防止することができ、望ましいからである。この場合、前記図１（ｅ）に示されるとおり、内層材の幅および／または長さをＬ１、外層材とプロテクト材との接合物における外層材とプロテクト材との合計の幅および／または長さをＬ２としたとき、単に、Ｌ１＞Ｌ２またはＬ１＜Ｌ２により表される関係を満たすのみでは、上記の効果は十分ではなく、片側の側面あたり７ｍｍ未満の範囲内で、両側の側面において、ともに内層材の方が大きくなるか、または小さくなるようにすることが望ましい。【００９８】
なお、内層材を外層材とプロテクト材との合計の幅および／または長さよりも大きくするか、または小さくする量は、溶接金属の垂れを防止する観点から、片側側面あたり０．５〜７ｍｍとするのがさらに望ましい。ただし、内層材の大きさを片側側面あたり５ｍｍ以上大きくするか、または小さくすると、圧延時のエッジ張力により耳割れが発生する危険性があるため、片側側面につき０．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の範囲で大きくするか、または小さくすることがさらに一層望ましい。【００９９】
また、内層材に面取り加工を施せば、溶接金属の垂れおよび割れを防止する観点で、より一層望ましい。【０１００】
６．外層材および内層材の厚さならびに材料の伸び特性
三層クラッド鋼板のプレス成形性に対しては、クラッド鋼の伸び（延性）特性が大きく影響を及ぼす。クラッド鋼板の伸びは、鋼板の内層材の板厚をｔＳ０（ｍｍ）、鋼板の２枚の外層材の全板厚をｔＳ１（ｍｍ）、内層材および外層材のプレス成形加工直前の製品板の材料特性である伸びをそれぞれε０（％）およびε１（％）としたとき、下記（３）式により表される。
ε０×ｔＳ０／（ｔＳ０＋ｔＳ１）＋ε１×ｔＳ１／（ｔＳ０＋ｔＳ１）  ・・・  （３）【０１０１】
クラッド鋼板用素材を構成する外層材および内層材は、互いに接合された状態で圧延または鍛造により厚さを減じてクラッド鋼板とされるので、鋼板についての上記（３）式における比ｔＳ０／（ｔＳ０＋ｔＳ１）および比ｔＳ１／（ｔＳ０＋ｔＳ１）の値は、それぞれ、クラッド鋼板用素材の段階での前記（２）式における比ｔ０／（ｔ０＋ｔ１）および比ｔ１／（ｔ０＋ｔ１）の値に等しい。したがって、三層ステンレスクラッド鋼板用素材の外層材および内層材の厚さを調整することにより、三層ステンレスクラッド鋼板の外層材と内層材の板厚の比率を調整し、その伸び特性を制御することができる。【０１０２】
クラッド鋼板の伸びが優れているほどプレス成形性は良好となる。本発明者らの理論的検討によれば、後述するとおり、上記（３）式により算出される伸び、すなわち、前記（２）式より計算される伸びεＭの値が４０％未満では、クラッド鋼板を燃料電池セパレータの形状にプレス成形する過程で割れの生じる場合があることがわかった。したがって、前記（２）式の値が４０％以上となるように、外層材および内層材の厚さならびに外層材および内層材の材料特性である伸びを調整または選択することが望ましい。【０１０３】
なお、外層材の両側において等しい電池性能を発揮させるためには、内層材の両外面に組み合わせる外層材の板厚は等しくすることが望ましい。また、内層材および外層材の材料特性である伸びε０（％）およびε１（％）については、三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造に先だって各使用材料の引張試験を行い、それらの実測値（複数回の試験を行った場合は、その平均値）を用いることが望ましい。【０１０４】
７．クラッド鋼板用素材を用いたクラッド鋼板の製造方法
Ｂを含有するクラッド鋼板用素材の加熱温度が１０００℃未満であれば、温度が低く圧延中の変形抵抗が大きくなり、圧延中に剥離するおそれがある。これに対して、加熱温度が１２００℃を超えて高くなると、ボライドが溶融し、それに起因して割れが発生する場合がある。上記の理由から、クラッド鋼板用素材の加熱温度は１０００〜１２００℃とすることが望ましい。加熱温度を１０５０〜１２００℃の範囲とすれば、さらに望ましい。【０１０５】
熱間加工での仕上げ温度は、耳割れ防止の観点からは高いほどよく、また、加工終了後の温度が６００℃未満になると靭性が劣化する。このため、厚板圧延および熱延鋼帯圧延などでは、圧延終了温度を６００℃以上とすることが望ましい。【０１０６】
また、一般に、熱間鋼帯圧延は加工度が大きいため、電子ビーム溶接により一体化したスラブをそのまま熱間鋼帯圧延することは、剥離といった圧延トラブルを誘発するおそれがあるので、好ましくない。このため、熱間鋼帯圧延を行う前に、厚板圧延や鍛造加工などにより、事前に内層材と外層材との接合界面を拡散接合により圧着しておくことが好ましい。【０１０７】
図７は、固体高分子型燃料電池の構造を示す図であり、同図（ａ）は燃料電池セル（単セル）の分解図を、同図（ｂ）は燃料電池外観の斜視図を示している。同図に示すとおり、燃料電池１５は単セルの集合体である。単セルは、同図（ａ）に示すように固体高分子電解質膜１６の１面に燃料電極膜（アノード）１７を、他面には酸化剤電極膜（カソード）１８が積層されており、その両面にセパレータ１９ａ、１９ｂが重ねられた構造になっている。【０１０８】
セパレータ１９ａに設けられている流路２０ａから燃料ガス（水素または水素含有ガス）Ｇ１が流されて燃料電極膜１７に水素が供給される。また、セパレータ１９ｂに設けられている流路２０ｂからは空気のような酸化性ガスＧ２が流され、酸素が供給される。これらガスの供給により電気化学反応が生じて直流電力が発生する。【０１０９】
本発明の三層ステンレスクラッド鋼板を、上記のような燃料電池用セパレータ材として用いる場合には、熱間加工の後、冷間加工として冷延鋼帯圧延を施して冷延鋼板に仕上げ加工を行い、得られた薄板をプレス成形により所定の断面形状に成形加工する。【０１１０】
（実施例１）
本発明の効果を確認するため、外層材には、Ｂを０．６％含有し、残部はＳＵＳ３１６Ｌ相当の材料を、また、内層材にはＢを含有しないＳＵＳ３１６Ｌ相当の材料を、そして、プロテクト材およびタブ材にはＢを含有しないＳＵＳ３０４Ｌ相当の材料を用い、以下に示す試験を行った。表１に、使用した各ステンレス鋼の化学成分を示した。【０１１１】
【表１】
2007032439.tif 000002
【０１１２】
また、表２に、用いた各ステンレス鋼スラブ材料の寸法を示した。【０１１３】
【表２】
2007032439.tif 000003
【０１１４】
図８は、実施例で用いた三層ステンレスクラッド鋼板用素材の構成を示す図であり、同図（ａ）は第４発明および第５発明の発明例の構成を示す図であり、同図（ｂ）は第６発明の発明例の構成を示す図である。【０１１５】
同図（ａ）に示される本発明例の試験であるＣａｓｅ１およびＣａｓｅ２では、前記表２に示される外層材２の厚さのみを覆う厚さを有するプロテクト材３が各外層材２の側面にそれぞれ電子ビーム溶接により接合されている。【０１１６】
上記の表２に示したとおり、Ｃａｓｅ１では、外層材の幅およびプロテクト材の幅の合計幅ならびに外層材の長さよりも内層材の幅および長さが、加工面を除く４側面ともに片側側面につき全て２．５ｍｍずつ長く、また、Ｃａｓｅ２では、加工面を除く４側面ともに片側側面につき全て５ｍｍずつ長い。【０１１７】
これに対して、同図（ｂ）に示される本発明例の試験であるＣａｓｅ３では、厚さ１４０ｍｍの内層材１の上面および下面に厚さ６０ｍｍの２枚の外層材２が重ね合わせられ、重ね合わせ材の加工面を除く側面に、上記重ね合わせ材の全厚さをほぼ覆う厚さを有するプロテクト材３が電子ビーム溶接により接合されている。上記重ね合わせ材とプロテクト材の厚さの差異は±１０ｍｍ程度まで許容可能であり、上記表２の例では、プロテクト材が５ｍｍ薄い条件となっている。【０１１８】
比較例の試験であるＣａｓｅ４では、外層材と内層材の幅および長さが同じ材料を用い、プロテクト材を使用せずにクラッド鋼板用素材を作製した。
また、比較例の試験であるＣａｓｅ５は、クラッド鋼板用素材ではなく、Ｂを含有するＳＵＳ３１６Ｌ相当材の一枚のスラブの両側面にプロテクト材を接合して鋼板用素材とした例である。【０１１９】
Ｃａｓｅ１およびＣａｓｅ２については、上記の表１および表２に示した各材料を使用して、前記第４発明の工程１〜５に示した工程により三層ステンレスクラッド鋼板用素材を製造した。各材量の接合は電子ビーム溶接により行った。【０１２０】
工程１では、外層材のうちのプロテクト材との接合面を、フライス盤によりその平坦度が±１ｍｍ以下となるように研磨する処理も行った。【０１２１】
工程２では、タブ材とプロテクト材との境界部および外層材とプロテクト材との境界部を、タブ材とプロテクト材との境界部を起点として、後述する表３に示される条件の垂直方向の本溶接および均し溶接により接合した。【０１２２】
工程３では、タブ材およびタブ材と接合したプロテクト材の部分を切断除去して、外層材とプロテクト材との接合物７を得た。【０１２３】
工程４では、第８発明で規定する条件を満足するように、内層材のうちの外層材との接合面を、フライス盤によりその平坦度が±１ｍｍ以下となる研磨処理も行った。【０１２４】
工程５では、工程４により得られた組み合わせ材の外層材と内層材との境界部およびプロテクト材と内層材との境界部を、表３に示される条件の水平方向の本溶接および均し溶接により接合した。【０１２５】
一方、Ｃａｓｅ３の試験では、前記第６発明の工程１〜７に示した工程により三層ステンレスクラッド鋼板用素材を製造した。各材量の接合は、電子ビーム溶接により行った。外層材のうちの内層材との接合面を、フライス加工によりその平坦度が±１ｍｍ以下となるように研磨処理も行った。【０１２６】
工程３では、タブ材とプロテクト材との境界部を起点として、後述する表３に示される条件で垂直方向の本溶接および均し溶接により接合した。また、工程６では、工程５にて得られた、タブ材を配置した内層材と外層材との接合物のプロテクト材が配置されていない側面を水平方向の本溶接により接合した。  【０１２７】
表３に、電子ビーム溶接における垂直方向の本溶接および均し溶接ならびに水平方向の本溶接および均し溶接における溶接電流値および溶接速度の各条件を示した。【０１２８】
【表３】
2007032439.tif 000004
【０１２９】
表４に、溶接ビードの横断面におけるビードのへこみ量（Ａ）およびビード深さ（Ｂ）を示した。【０１３０】
【表４】
2007032439.tif 000005
【０１３１】
同表に示されるとおり、Ｃａｓｅ１、Ｃａｓｅ２およびＣａｓｅ３の各ケースともに、Ａの値は、本溶接後で７ｍｍ、均し溶接後で２ｍｍであり、また、Ｂの値は６０〜６２ｍｍであって、第１０発明で規定する望ましい範囲、すなわちＡ≦５ｍｍおよびＢ≧１５ｍｍを満足している。
なお、Ｃａｓｅ４では、プロテクト材を使用せずにクラッド鋼板用素材を製造したので、垂直方向溶接は不要であり、したがって、Ａ、Ｂの値は存在しない。【０１３２】
表５に、上記のようにして製造された三層ステンレスクラッド鋼板用素材の、水平方向溶接における評価結果を示した。【０１３３】
【表５】
2007032439.tif 000006
【０１３４】
同表の評価欄において、○印は電子ビーム溶接による溶接金属の垂れの発生がほとんどなく、溶接ビードの外観が良好なことを示し、△印は溶接金属垂れは発生するが、連続的ではなく、その発生箇所も少ないことを示し、×印は溶接金属垂れがほぼ連続的に発生したことを示す。【０１３５】
Ｃａｓｅ１およびＣａｓｅ２の試験は、第１発明、第２発明、第４発明、第５発明および第７発明〜第１０発明で規定する条件を全て満足する本発明例についての試験である。また、Ｃａｓｅ３の試験は、第１発明、第２発明、第６発明〜第１０発明で規定する条件を全て満足し、かつ、第５発明で規定する条件をクラッド鋼板用素材の先後端面の寸法に関して満足する本発明例についての試験である。そして、Ｃａｓｅ４の試験は、プロテクト材を使用しないため、第４発明で規定する工程１〜５のうち、プロテクト材の配置、プロテクト材と外層材との接合、プロテクト材の一部の除去、プロテクト材と内層材との接合などの要件が欠如した比較例についての試験である。【０１３６】
Ｃａｓｅ１およびＣａｓｅ３の先後端面では、電子ビーム溶接による溶接金属の垂れの発生が一辺あたり１箇所以下とほとんどなく、溶接ビードの外観の良好なクラッド鋼板用素材が得られた。【０１３７】
Ｃａｓｅ２では、溶接金属垂れの発生は起こったものの、一辺あたり３〜５箇所とその数は少なく、溶接金属垂れが発生した箇所だけを部分的に均し溶接およびグラインダー手入れする程度の補修により、クラッド鋼板用素材を得ることができた。【０１３８】
これらに対して、Ｃａｓｅ４では、溶接部に溶接金属の垂れがほぼ連続的に発生したので、上記の溶接金属の垂れにより生じた凹み部を均し溶接により穴埋めし、また、溶接金属垂れ部については、これをグラインダーにより除去する補修を鋼板用素材の全周にわたって行った。【０１３９】
得られた三層ステンレスクラッド鋼板用素材を１１８０℃に加熱し、厚さ１４７ｍｍまで分塊圧延を行って熱延用スラブを作製した。この際、プロテクト材を使用しなかったＣａｓｅ４においては、エッジ部に耳割れが発生し、その後の熱間圧延工程において板破断などのトラブルを誘発する可能性があったため、この段階で試験を中止した。【０１４０】
Ｃａｓｅ１、Ｃａｓｅ２およびＣａｓｅ３については、その後、スラブ手入れを行った後に、熱間圧延を行い、１０００℃にて圧延を終了し、最終板厚が６ｍｍとなる熱間圧延コイルに仕上げた。【０１４１】
その結果、第１発明、第２発明、第４発明、第５発明および第７発明〜第１０発明で規定する条件を全て満足する本発明例の試験であるＣａｓｅ１では、最エッジ部に若干の微細割れはあったものの、良好な性状の鋼板が得られた。【０１４２】
一方、内層材の大きさが外層材とプロテクト材との合計の幅および／または長さよりも２．５ｍｍ大きいＣａｓｅ１に比べて、５ｍｍ大きいＣａｓｅ２では熱間圧延完了後のエッジ部に微小な割れが見られた。このまま冷間圧延を行うとこれらの割れを起点として板破断などのトラブルを誘発するおそれがあったため、ホットトリムを行ってこれらの微小割れを除去した後、冷間圧延を行うこととした。
さらに、Ｃａｓｅ３では、熱間圧延後の鋼板エッジにおいて、耳割れは皆無の良好な結果を得た。【０１４３】
Ｃａｓｅ１については若干の微細割れを手入れした後、また、Ｃａｓｅ２についてはホットトリムの後に、また、Ｃａｓｅ３についてはホットコイルのまま手入れを行わずに、通常の条件で焼鈍および酸洗などの処理を行って、さらに仕上げ板厚０．１５ｍｍまで冷間圧延を行った。この結果、冷間圧延でのエッジ割れなどの発生はなく、セパレータ用の素材である厚さ０．１５ｍｍの冷延鋼板を得ることができた。【０１４４】
なお、Ｃａｓｅ１、Ｃａｓｅ２およびＣａｓｅ３の試験においては、内層材と外層材との接合界面の平坦度は、機械加工により１ｍｍ以下にしたため、これらの工程における接合面の剥離や膨れといったトラブルは皆無であった。【０１４５】
これに対して、比較例の試験であるＣａｓｅ４では、上述したとおり、分塊圧延時にエッジ割れが発生し、その後の熱間圧延および冷間圧延の遂行が困難となったため、セパレータとする鋼板を得ることができなかった。【０１４６】
以上に説明したとおり、本発明の三層ステンレスクラッド鋼板用素材の製造方法、鋼板用素材、および鋼板の製造方法によれば、従来、困難であった極薄のステンレスセパレータの製造が可能となる。その中で、内層材を外層材とプロテクト材との合計の幅および／または長さよりも、片側側面につき０．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の範囲で大きくしたＣａｓｅ１では、高い生産効率のもとに極薄冷延鋼板を得ることができた。内層材の幅および／または長さを外層材とプロテクト材との合計の幅および／または長さよりも小さくした場合においても同様の効果を得ることができる。【０１４７】
また、第６発明の発明例であるＣａｓｅ３の試験においては、耳割れの発生は皆無であったため、エッジトリムの工程省略はもちろんのこと、微細割れの手入れをも省略することができ、最も高い生産効率および高い歩留まりのもとに、極薄冷延鋼板を得ることができる。【０１４８】
一方、Ｂ含有の単体スラブの両側面にプロテクト材を接合したＣａｓｅ４では、鋳込み後スラブ手入れを行った後、プロテクト材を電子ビーム溶接し、熱間鍛造にて厚さ８５ｍｍに減厚した後に、熱間圧延および冷間圧延を行って厚さ０．１５ｍｍの冷延鋼板とした。クラッド鋼板ではないため、鋼板用素材の組み立て作業に関わるビード垂れなどの発生を考える必要がなく、ホットコイル段階でのエッジ割れの発生もなく、クラッド鋼板の製造に比較すると、製造上の課題は少なかった。【０１４９】
（実施例２）
上記の実施例１の試験により得られた冷延鋼板を供試材として、さらに、プレス成形性の評価試験を行った。
表６に、前記（１）式の左辺により計算した伸び値およびプレス成形性の評価試験結果を示した。【０１５０】
【表６】
2007032439.tif 000007
【０１５１】
第４発明の発明例であるＣａｓｅ１およびＣａｓｅ２、ならびに第６発明の発明例であるＣａｓｅ３では、内層材の板厚は外層材一枚の板厚の２．３倍であり、三層ステンレスクラッド鋼板の伸びの実測値も４６％となっており良好であった。また、外層材の伸び値（ε１）は３２％、内層材の伸び値（ε０）は５６％であり、前記（１）式左辺、すなわち前記（２）式により計算される三層ステンレスクラッド鋼板の伸び値は、表６に示されるとおり４５％となる。したがって、本発明例であるＣａｓｅ１、Ｃａｓｅ２およびＣａｓｅ３では、伸びの実測値は伸びの計算値とほぼ一致する値となっている。【０１５２】
上記評価試験においては、供試材を流路部分が５０ｍｍ×５０ｍｍのセパレータ製作用プレス金型を用いて、４．９×１０５Ｎ（５０ｔｆ）のプレス機によりプレス加工を行った。金型は、ガス流路となる溝の幅が２ｍｍで、溝の深さは０．８ｍｍ、溝と溝とのピッチは２ｍｍおよび３ｍｍとして試験を行った。【０１５３】
同表に示す評価試験の結果では、各供試材の溝と溝とのピッチにおける貫通割れの有無を示しており、〇印は貫通割れが発生しなかったことを、また、×印は貫通割れが発生したことをそれぞれ示している。【０１５４】
評価試験の結果から、本発明例についての試験であり、前記（１）式左辺の値が４０％以上、すなわち第１１発明で規定する条件を満たすＣａｓｅ１、Ｃａｓｅ２およびＣａｓｅ３は、比較例についての試験であるＣａｓｅ５に比較して良好なプレス成形性を示すことが明らかとなった。なお、Ｃａｓｅ４は、前記のとおり、分塊圧延工程において割れが発生し、冷間圧延まで至らなかったので、評価試験は実施できなかった。【０１５５】
次に、得られた冷延鋼板をプレス成形したセパレータを用いて、前記図４に示す固体高分子型燃料電池セル（単セル）を作製し、電池性能の評価を行った。その結果を表７に示した。【０１５６】
【表７】
2007032439.tif 000008
【０１５７】
アノード極側燃料用ガスとしては純度が９９．９９９９％の水素ガスを用い、カソード極側ガスとしては空気を用いた。電池本体を（７８±２）℃に保持するとともに、セル入り側で電池内部の湿度制御を行い、電池内部の圧力を１．０１３×１０５Ｐａとした。【０１５８】
単セルで０．５Ａ／ｃｍ２、および０．６２Ｖの状態から継続的に発電状況の評価を実施した。電池性能の比較は５０時間経過後の単セル電圧低下率とし、［１−（５０時間経過後のセル電圧／初期のセル電圧）］の値により評価した。【０１５９】
表７に示す評価結果から、Ｃａｓｅ１、Ｃａｓｅ２およびＣａｓｅ３の三層クラッド鋼板は、電圧低下率が小さいことがわかる。この電圧低下率は、外層材の単層で構成した鋼板の電圧低下率と同程度の値である。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明の三層ステンレスクラッド鋼板の製造方法によれば、安価で大量生産が可能であり、熱間加工性および成形性に優れ、固体高分子型燃料電池セパレータとして最適なＢ含有量を有するステンレスクラッド鋼板を製造することができる。また、本発明のステンレスクラッド鋼板を用いることにより、電池性能に優れたセパレータおよび固体高分子型燃料電池を製造することができる。したがって、本発明は、燃料電池製造の分野において、セパレータ用鋼板、セパレータ、さらには電池製造技術として広範に適用できる。
【図１】
2007032439.tif 000009
【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】
2007032439.tif 000015
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年3月10日(2008.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
２）工程２
工程２は、前記工程１で配置されたタブ材４とプロテクト材３との境界部５、および外層材２とプロテクト材３との境界部６を、タブ材４とプロテクト材３との境界部５を起点として接合する工程である。タブ材４とプロテクト材３との境界部５を起点として接合するのは、後述するとおり、高エネルギー密度溶接により接合する際に、ビード垂れの発生を防止するためである。ここで、図中の符号１０は溶接ビードを示す。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
図６は、溶接ビード１０のへこみおよびビード垂れを模式的に示す図であり、同図（ａ）は垂直方向溶接におけるビードの横断面を示す図であり、同図（ｂ）は水平方向溶接におけるビードの横断面を示す図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2007032439.tif 000017
【国際調査報告】
2007032439.tif 000018
2007032439.tif 000019
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