(57)【要約】【課題】高温における耐酸化性に優れ、しかも電解質との間の熱膨張係数差が小さい固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼を提供すること。【解決手段】固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼は、Ｃ≦０．２ｍａｓｓ％、Ｓｉ≦１．０ｍａｓｓ％、Ｍｎ≦１．０ｍａｓｓ％、１５．０≦Ｃｒ≦４０．０ｍａｓｓ％、Ｎｉ≦２．０ｍａｓｓ％、Ａｌ≦１．０ｍａｓｓ％、０．０１≦Ｚｒ≦１．０ｍａｓｓ％、Ｙ≦０．２ｍａｓｓ％、ランタノイド元素≦０．２ｍａｓｓ％、０．００５≦Ｙ＋ランタノイド元素≦０．２ｍａｓｓ％、及び、０．０５≦Ｂ≦１．５ｍａｓｓ％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。【選択図】図２
2016141853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ≦０．２ｍａｓｓ％、
Ｓｉ≦１．０ｍａｓｓ％、
Ｍｎ≦１．０ｍａｓｓ％、
１５．０≦Ｃｒ≦４０．０ｍａｓｓ％、
Ｎｉ≦２．０ｍａｓｓ％、
Ａｌ≦１．０ｍａｓｓ％、
０．０１≦Ｚｒ≦１．０ｍａｓｓ％、
Ｙ≦０．２ｍａｓｓ％、
ランタノイド元素≦０．２ｍａｓｓ％、
０．００５≦Ｙ＋ランタノイド元素≦０．２ｍａｓｓ％、及び、
０．０５≦Ｂ≦１．５ｍａｓｓ％
を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼。
【請求項２】
０．０１≦Ｍｏ＋(１／２)Ｗ≦３．０ｍａｓｓ％
をさらに含む請求項１に記載の固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼。
【請求項３】
０．３≦Ｃｕ≦３．０ｍａｓｓ％
をさらに含む請求項１又は２に記載の固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼。
【請求項４】
２０．０≦Ｃｒ≦３５．０ｍａｓｓ％
を含む請求項１から３までのいずれか１項に記載の固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼。
【請求項５】
０．４≦Ｂ≦１．０ｍａｓｓ％
を含む請求項１から４までのいずれか１項に記載の固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼。
【請求項６】
２０．０≦Ｃｒ≦３５．０ｍａｓｓ％、
０．４≦Ｂ≦１．０ｍａｓｓ％、及び
２０≦Ｃｒ−９．６Ｂ≦３０．０ｍａｓｓ％
をさらに満たす請求項１から５までのいずれか１項に記載の固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼に関し、さらに詳しくは、高温における耐酸化性に優れ、しかも、固体電解質との間の熱膨張係数差が小さい固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、発電効率が高い、多用な燃料の使用が可能、高価な白金触媒を必要としない、といったメリットがある。そのため、ＳＯＦＣは、今後、普及が進んでいくと思われる。
【０００３】
ＳＯＦＣは、一般に、電解質、燃料極、及び空気極からなる単位セルを複数個積層した構造を備えている。各単位セル間には、隣接する単位セル間を電気的に連結するための「セパレータ」、あるいは「インターコネクタ」と呼ばれる導電材料からなる部材が挿入されている。セパレータには、従来、導電性セラミックス材料が使用されていたが、成形性等の観点から金属セパレータの開発が進んでおり、一部実用化されている。
ＳＯＦＣ用金属セパレータには、高温での耐酸化性、高温での電気伝導性、電解質に近い熱膨張係数といった特性が求められる。このようなＳＯＦＣ用金属セパレータの材料に関し、従来から種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、Ｃｒ：２１．４ｍａｓｓ％、Ｚｒ：０．３１ｍａｓｓ％、Ｙ：０．０５ｍａｓｓ％、及びＣｅ：０．０３ｍａｓｓ％を含むフェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金からなる固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼が開示されている。
同文献には、
（ａ）フェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金は、熱膨張係数が安定化ジルコニアなどの電解質に近いので、長時間使用時における安定性に優れている点、及び、
（ｂ）フェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金に対してＺｒと、Ｙ及び／又は希土類元素とを添加し、かつＳｉ量及びＭｎ量を低く抑えると、良好な耐酸化性及び電気伝導性が得られる点
が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、Ｃｒ：２３．１ｍａｓｓ％、Ｚｒ：０．２２ｍａｓｓ％、及びＬａ：０．０４ｍａｓｓ％を含み、さらにＢ量を０．０００１ｍａｓｓ％未満に制限したフェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金からなる固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼が開示されている。
同文献には、フェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金に対して０．００３０ｍａｓｓ％を超えるＢを添加すると、約７００℃以上の温度域における耐酸化性が劣化し、かつ、電極との接触抵抗も増加する点が記載されている。
【０００６】
特許文献３には、Ｃｒ：２１．８ｍａｓｓ％、Ｚｒ：０．１８ｍａｓｓ％、Ｌａ：０．０３ｍａｓｓ％、及び、Ｖ：０．２２ｍａｓｓ％を含み、さらにＢ量を０．０００１ｍａｓｓ％未満に制限したフェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金からなる固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼が開示されている。
同文献には、
（ａ）フェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金に対して０．００５０ｍａｓｓ％を超えるＢを添加すると、約７００℃以上の温度域における耐酸化性が劣化し、かつ、電極との接触抵抗も増加する点、及び、
（ｂ）フェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金に対してＶを添加すると、電気抵抗を低下させることなく耐酸化性が向上する点、
が記載されている。
【０００７】
さらに、特許文献４には、Ｃｒ：２２．１ｍａｓｓ％、Ｃｕ：１．２％、Ｚｒ：０．２３％、及び、Ｌａ：０．０４ｍａｓｓ％を含むフェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金からなる固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼が開示されている。
同文献には、フェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金に対してＣｕを添加すると、安定して良好な耐酸化性が確保できる点が記載されている。
【０００８】
特許文献１〜４に開示されているように、ＳＯＦＣ用金属セパレータとして、耐酸化性、熱膨張係数の観点からフェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金が検討されている。しかし、現行のフェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金は、ＳＯＦＣの使用環境下である６００〜１０００℃の温度域では酸化が進行し、耐酸化性は十分とは言い難い。また、従来のフェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金は、電解質との間の熱膨張係数差が依然として大きい。そのため、高温時の熱膨張差によりセパレータが電解質から剥離し、導電性が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１０５５０３号公報
【特許文献２】特開２００７−０１６２９７号公報
【特許文献３】特開２００６−０５７１５３号公報
【特許文献４】特開２００５−３２０６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、高温における耐酸化性に優れ、しかも電解質との間の熱膨張係数差が小さい固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明に係る固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼は、
Ｃ≦０．２ｍａｓｓ％、
Ｓｉ≦１．０ｍａｓｓ％、
Ｍｎ≦１．０ｍａｓｓ％、
１５．０≦Ｃｒ≦４０．０ｍａｓｓ％、
Ｎｉ≦２．０ｍａｓｓ％、
Ａｌ≦１．０ｍａｓｓ％、
０．０１≦Ｚｒ≦１．０ｍａｓｓ％、
Ｙ≦０．２ｍａｓｓ％、
ランタノイド元素≦０．２ｍａｓｓ％、
０．００５≦Ｙ＋ランタノイド元素≦０．２ｍａｓｓ％、及び、
０．０５≦Ｂ≦１．５ｍａｓｓ％
を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
従来、フェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金に対してＢを添加すると、耐酸化性が低下すると言われていた。しかしながら、本願発明者らは、フェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金に対して相対的に多量のＢを添加し、かつ、成分を最適化すると、高耐酸化性、及び低熱膨張係数を両立できることを見出した。これは、
（１）Ｃｒ量及びＢ量を最適化することにより、マトリックスの特性を劣化させることなく、マトリックス中にＣｒ−Ｂ化合物（Ｃｒ2Ｂなど）が析出するため、
（２）材料表面に析出したＣｒ−Ｂ化合物が表面酸化を抑制するため、及び、
（３）マトリックス中に熱膨張係数の小さいＣｒ−Ｂ化合物を析出させることにより、材料全体の熱膨張係数が低下するため
と考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼の断面模式図である。
【図２】Ｂ添加量と酸化増量との関係を示す図である。
【図３】各種試験片の温度と熱膨張係数（ＣＴＥ）との関係を示す図である。
【図４】Ｂ添加量と９００℃における熱膨張係数（ＣＴＥ）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
［１．  固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼］
本発明に係る固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼は、以下のような元素を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。添加元素の種類、その成分範囲、及び、その限定理由は、以下の通りである。
【００１５】
［１．１．  主構成元素］
（１）  Ｃ≦０．２ｍａｓｓ％：
Ｃは、炭化物を形成して高温強度を増大させる作用がある。しかし、Ｃ量が過剰になると、多量の炭化物が生成し、加工性が劣化する。また、Ｃｒ系炭化物が多量に形成されると、マトリックス中のＣｒ量が減少し、マトリックスの耐酸化性が低下する。従って、Ｃ量は、０．２ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｃ量は、さらに好ましくは、０．０８ｍａｓｓ％以下である。
本発明において、Ｃは、少ないほど良い。しかし、Ｃ量を過度に低減しても、効果に差がなく、実益がない。従って、Ｃ量は、０．０１ｍａｓｓ％以上が好ましい。
【００１６】
（２）  Ｓｉ≦１．０ｍａｓｓ％：
Ｓｉは、Ｃｒ系酸化物被膜の過度の成長及び剥離を抑制する作用、すなわち材料の耐酸化性を向上させる作用がある。これは、Ｆｅ−Ｃｒ合金に対してＳｉを添加することによって、Ｃｒ系酸化物被膜と母材との界面に薄いＳｉＯ2被膜が形成され、このＳｉＯ2被膜がＣｒ系酸化物被膜の過度の成長及び剥離を抑制するためと考えられる。しかし、Ｓｉ量が過剰になると、厚いＳｉＯ2被膜が生成し、電気伝導度が低下したり、あるいは、酸化被膜が剥離しやすくなる。従って、Ｓｉ量は、１．０ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｓｉ量は、さらに好ましくは、０．２ｍａｓｓ％以下である。
本発明において、Ｓｉは、少ないほど良い。しかし、Ｓｉ量を過度に低減しても、効果に差がなく、実益がない。従って、Ｓｉ量は、０．００１ｍａｓｓ％以上が好ましい。
【００１７】
（３）  Ｍｎ≦１．０ｍａｓｓ％：
Ｍｎは、Ｆｅ及びＣｒとともにスピネル型酸化物を形成する。このスピネル型酸化物は、Ｃｒ系酸化物被膜を保護する作用はないが、Ｃｒ系酸化物被膜の密着性を高める作用がある。しかし、Ｍｎ量が過剰になると、かえって耐酸化性が低下したり、あるいは、酸化被膜が厚くなることによって電気伝導度が低下する。従って、Ｍｎ量は、１．０ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｍｎ量は、さらに好ましくは、０．５ｍａｓｓ％以下である。
本発明において、Ｍｎは、少ないほど良い。しかし、Ｍｎ量を過度に低減しても、効果に差がなく、実益がない。従って、Ｍｎ量は、０．０５ｍａｓｓ％以上が好ましい。
【００１８】
（４）  １５．０≦Ｃｒ≦４０．０ｍａｓｓ％：
Ｃｒは、Ｃｒ系酸化被膜（Ｃｒ2Ｏ3）を生成させ、セパレータの使用温度域での耐酸化性及び電気伝導性を維持するために重要な元素である。また、本発明において、Ｃｒは、Ｃｒ−Ｂ系化合物を生成させるための元素でもある。このような効果を得るためには、Ｃｒ量は、１５．０ｍａｓｓ％以上である必要がある。Ｃｒ量は、さらに好ましくは、１８．０ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは、２０．０ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｃｒ量が過剰になると、耐酸化性を向上させる効果が飽和するだけでなく、加工性が低下する。従って、Ｃｒ量は、４０．０ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｃｒ量は、さらに好ましくは、３７．０ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、３５．０ｍａｓｓ％以下である。
【００１９】
（５）  Ｎｉ≦２．０ｍａｓｓ％：
Ｎｉは、オーステナイト生成元素である。そのため、過度のＮｉ添加は、フェライト−オーステナイトの二相組織を生成させ、材料の熱膨張係数を増加させる。また、過度のＮｉ添加は、耐酸化性を低下させる。従って、Ｎｉ量は、２．０ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｎｉ量は、さらに好ましくは、０．９ｍａｓｓ％以下である。
本発明において、Ｎｉは、少ないほど良い。しかし、Ｎｉ量を過度に低減しても、効果に差がなく、実益がない。従って、Ｎｉ量は、０．１ｍａｓｓ％以上が好ましい。
【００２０】
（６）  Ａｌ≦１．０ｍａｓｓ％：
Ａｌは、通常、脱酸剤として添加される。Ａｌ量が多くなるほど、Ａｌ2Ｏ3被膜が形成されやすくなる。Ａｌ2Ｏ3被膜は、耐酸化性に対しては有効であるが、酸化被膜の電気抵抗を増大させる。従って、Ａｌ量は、１．０ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ａｌ量は、さらに好ましくは、０．５ｍａｓｓ％以下である。
本発明において、Ａｌは、少ないほど良い。しかし、Ａｌ量を過度に低減しても、効果に差がなく、実益がない。従って、Ａｌ量は、０．００１ｍａｓｓ％以上が好ましい。
【００２１】
（７）  ０．０１≦Ｚｒ≦１．０ｍａｓｓ％：
Ｚｒは、Ｃｒ系酸化被膜の密着性を向上させる作用がある。このような効果を得るためには、Ｚｒ量は、０．０１ｍａｓｓ％以上である必要がある。Ｚｒ量は、さらに好ましくは、０．１ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｚｒ量が過剰になると、材料の熱間加工性が低下する。従って、Ｚｒ量は、１．０ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｚｒ量は、さらに好ましくは、０．８ｍａｓｓ％以下である。
【００２２】
（８）  Ｙ≦０．２ｍａｓｓ％：
Ｙは、Ｚｒ及びランタノイド元素とともに、Ｃｒ系酸化被膜の密着性を向上させる作用がある。高い密着性を得るためには、Ｚｒ、Ｙ、又はランタノイド元素のいずれか１種を添加するのではなく、Ｚｒと、Ｙ及び／又はランタノイド元素とを複合添加するのが好ましい。すなわち、Ｚｒとランタノイド元素の双方を含む時には、必ずしもＹを添加する必要はない。従って、Ｙ量は、０ｍａｓｓ％であっても良い。Ｙ量は、さらに好ましくは、０．００５ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｙ量が過剰になると、材料の熱間加工性が低下する。従って、Ｙ量は、０．２ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｙ量は、さらに好ましくは、０．１５ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、０．１ｍａｓｓ％以下である。
なお、Ｙとランタノイド元素の双方を添加する場合、Ｙとランタノイド元素の総量を最適な範囲に調整する必要がある。この点については、後述する。
【００２３】
（９）  ランタノイド元素≦０．２ｍａｓｓ％：
ランタノイド元素（Ｌａ〜Ｌｕ）は、上述したＺｒ及びＹと共に、Ｃｒ系酸化物被膜の密着性を向上させる作用がある。高い密着性を得るためには、Ｚｒ、Ｙ、又はランタノイド元素のいずれか１種を添加するのではなく、Ｚｒと、Ｙ及び／又はランタノイド元素とを複合添加するのが好ましい。すなわち、ＺｒとＹの双方を含む時には、必ずしもランタノイド元素を添加する必要はない。従って、ランタノイド元素量は、０ｍａｓｓ％であっても良い。ランタノイド元素量は、さらに好ましくは、０．００５ｍａｓｓ％以上である。
一方、ランタノイド元素量が過剰になると、材料の熱間加工性が低下する。従って、ランタノイド元素量は、０．２ｍａｓｓ％以下である必要がある。ランタノイド元素量は、さらに好ましくは、０．１ｍａｓｓ％以下である。
なお、Ｙとランタノイド元素の双方を添加する場合、Ｙとランタノイド元素の総量を最適な範囲に調整する必要がある。この点については、後述する。
【００２４】
（１０）  ０．００５≦Ｙ＋ランタノイド元素≦０．２ｍａｓｓ％：
上述したように、Ｚｒと、Ｙ及び／又はランタノイド元素とを複合添加すると、Ｃｒ系酸化被膜の密着性が向上する。このような効果を得るためには、Ｙ及びランタノイド元素の総量は、０．００５ｍａｓｓ％以上である必要がある。Ｙ及びランタノイド元素の総量は、さらに好ましくは、０．０５ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｙ及びランタノイドの総量が過剰になると、材料の熱間加工性が低下する。従って、Ｙ及びランタノイド元素の総量は、０．２ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｙ及びランタノイド元素の総量は、さらに好ましくは、０．１５ｍａｓｓ％以下である。
【００２５】
（１１）  ０．０５≦Ｂ≦１．５ｍａｓｓ％：
従来、Ｂは、Ｆｅ−Ｃｒ系セパレータ用鋼の耐酸化性を劣化させる有害元素であると考えられており、０．０００１ｍａｓｓ％未満に制限されていた。これに対し、本発明においては、Ｆｅ−Ｃｒ系セパレータ用鋼に対して、相対的に多量のＢを添加する。この点が従来とは異なる。
【００２６】
Ｂは、Ｃｒ−Ｂ系化合物を生成させる作用がある。Ｃｒ−Ｂ系化合物は、材料の耐酸化性を向上させ、かつ、材料の熱膨張係数を低減する作用がある。このような効果を得るためには、Ｂ量は、０．０５ｍａｓｓ％以上である必要がある。Ｂ量は、さらに好ましくは、０．４ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｂ量が過剰になると、Ｃｒ−Ｂ系化合物が過剰に生成し、加工性が低下する。従って、Ｂ量は、１．５ｍａｓｓ％以下である必要がある。Ｂ量は、さらに好ましくは、１．０ｍａｓｓ％以下である。
【００２７】
［１．２．  副構成元素］
本発明に係る固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼は、上述した主構成元素に加えて、以下の１種又は２種以上の元素をさらに含んでいても良い。添加元素の種類、その成分範囲、及び、その限定理由は、以下の通りである。
【００２８】
（１２）  ０．０１≦Ｍｏ＋(１／２)Ｗ≦３．０ｍａｓｓ％：
Ｍｏは、材料の高温強度を増加させる作用がある。ＷもＭｏと同様の効果を有するが、Ｗの密度は、Ｍｏの約２倍である。そのため、ＷによりＭｏと同じ効果を発揮させるためには、Ｗは、Ｍｏの２倍の質量の添加が必要である。Ｍｏ及びＷは、いずれか一方が含まれていても良く、あるいは、双方が含まれていても良い。
高い高温強度を得るためには、Ｍｏ＋(１／２)Ｗ（以下、「Ｍｏ当量」という）は、０．０１ｍａｓｓ％以上が好ましい。Ｍｏ当量は、さらに好ましくは、０．１ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｍｏ当量が過剰になると、熱間加工性が低下する。従って、Ｍｏ当量は、３．０ｍａｓｓ％以下が好ましい。Ｍｏ当量は、さらに好ましくは、２．５ｍａｓｓ％以下である。
【００２９】
（１３）  ０．３≦Ｃｕ≦３．０ｍａｓｓ％：
Ｃｕは、Ｃｒ系酸化被膜の直下の金属中に濃化することによって、電気抵抗を増加させることなく耐酸化性を向上させる作用がある。このような効果を得るためには、Ｃｕ量は、０．３ｍａｓｓ％以上が好ましい。Ｃｕ量は、さらに好ましくは、０．５ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｃｕ量が過剰になると、熱間加工性が低下したり、あるいは、フェライト組織が不安定となる。従って、Ｃｕ量は、３．０ｍａｓｓ％以下が好ましい。Ｃｕ量は、さらに好ましくは、２．５ｍａｓｓ％以下、さらに好ましくは、１．０ｍａｓｓ％以下である。
【００３０】
［１．３．  成分バランス］
本発明に係る固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼は、上述した元素が上述した範囲内にあることに加えて、各成分が以下の関係を満たしているのが好ましい。
２０．０≦Ｃｒ≦３５．０ｍａｓｓ％              ・・・（ａ）
０．４≦Ｂ≦１．０ｍａｓｓ％                    ・・・（ｂ）
２０≦Ｃｒ−９．６Ｂ≦３０．０ｍａｓｓ％        ・・・（ｃ）
【００３１】
（ａ）式及び（ｂ）式は、それぞれ、Ｃｒ量及びＢ量のより好適な範囲を表す。（ｃ）式は、ＣｒとＢとのバランスを表す。上述したように、Ｂ及びＣｒは、Ｃｒ−Ｂ系化合物を生成させる作用がある。Ｃｒに対してＢが過剰になると、Ｃｒ−Ｂ系化合物が過剰に生成する。また、これによって、マトリックス中のＣｒの固溶量が低下する。従って、「Ｃｒー９．６Ｂ」は、２０．０ｍａｓｓ％以上が好ましい。「Ｃｒ−９．６Ｂ」は、さらに好ましくは、２２．０ｍａｓｓ％以上である。
一方、Ｃｒが過剰になると、加工性が低下する。従って、「Ｃｒ−９．６Ｂ」は、３０ｍａｓｓ％以下が好ましい。「Ｃｒ−９．６Ｂ」は、さらに好ましくは、２８ｍａｓｓ％以下である。
【００３２】
［２．  作用］
従来、フェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金に対してＢを添加すると、耐酸化性が低下すると言われていた。しかしながら、本願発明者らは、フェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金に対して相対的に多量のＢを添加し、かつ、成分を最適化すると、高耐酸化性、及び低熱膨張係数を両立できることを見出した。
【００３３】
図１に、本発明に係る固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼の断面模式図を示す。図１に示すように、フェライト系Ｆｅ−Ｃｒ合金に対して相対的に多量のＢを添加し、かつ、Ｃｒ量及びＢ量を最適化すると、マトリックスの特性を劣化させることなく、マトリックス中にＣｒ−Ｂ化合物（Ｃｒ2Ｂなど）が析出する。
Ｃｒ−Ｂ系化合物は、耐酸化性に優れている。そのため、材料表面に析出したＣｒ−Ｂ系化合物が材料の表面酸化を抑制していると考えられる。
さらに、Ｃｒ−Ｂ系化合物は、熱膨張係数が小さい。そのため、これをマトリックス中に析出させることにより、材料全体の熱膨張係数が低下すると考えられる。
【実施例】
【００３４】
（実施例１〜２４、比較例１〜７）
［１．  試料の作製］
表１に示す化学成分を有する原料を高周波誘導炉にて溶製し、５ｋｇの鋼塊を得た。次に、鋼塊を１０５０℃に加熱して２５φの棒材に鍛伸した。
【００３５】
【表１】
2016141853.tif 000003
【００３６】
［２．  試験方法］
［２．１．  連続酸化試験］
鍛伸後の棒材から、３０ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍの試験片を切り出した。この試験片を大気中において、１０００℃で１００時間加熱した。さらに、加熱前の表面積及び加熱前後の重量変化から、酸化増量（単位面積当たりの重量増加）を求めた。
【００３７】
［２．２．  熱膨張係数測定］
鍛伸後の棒材から、φ５×Ｌ１９ｍｍ（キリ穴φ２．５×Ｌ８）の試験片を切り出した。この試験片を用いて、熱膨張係数を測定した。測定には、熱機械分析装置（リガク社製、ＴＭＡ８３１０）を用いた。測定温度は、室温から１０００℃とした。
【００３８】
［３．  結果］
［３．１．  連続酸化試験］
表２に、１０００℃、１００時間後の酸化増量を示す。なお、表２には、９００℃での熱膨張係数も併せて示した。図２に、Ｂ添加量と酸化増量との関係を示す。表２、及び図２より、以下のことがわかる。
【００３９】
【表２】
2016141853.tif 000004
【００４０】
（１）Ｂ量が多くなるほど、酸化増量は減少した。また、Ｂ量を０．４〜１．０ｍａｓｓ％とすると、酸化増量はさらに減少した（図２参照）。これは、材料表面に析出したＣｒ−Ｂ系化合物が材料の酸化を抑制しているためと考えられる。
（２）過剰のＳｉを含む比較例２、過剰のＭｎを含む比較例３、過剰のＡｌを含む比較例４、及びＣｒ量の少ない比較例６は、いずれも酸化増量が大きい。
【００４１】
［３．２．  熱膨張係数測定］
表２に、９００℃での熱膨張係数を示す。図３に、各種試験片の温度と熱膨張係数（ＣＴＥ）との関係を示す。さらに、図４に、Ｂ添加量と９００℃における熱膨張係数（ＣＴＥ）との関係を示す。表２、及び図３〜４より、以下のことがわかる。
【００４２】
（１）Ｂを添加した材料（実施例９、１３）の熱膨張係数は、室温〜１０００℃の温度域において、Ｂ無添加の材料（比較例１）よりも小さい（図３参照）。これは、Ｂを添加することによって、材料中に熱膨張係数の小さいＣｒ−Ｂ系化合物が多量に析出したためと考えられる。
（２）９００℃における熱膨張係数は、Ｂ量の増加と共に減少した（図４参照）。
（３）過剰のＮｉを含む比較例５は、熱膨張係数が大きい。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る材料は、固体酸化物型燃料電池セパレータの材料として用いることができる。
【図１】
2016141853.tif 000005
【図２】
2016141853.tif 000006
【図３】
2016141853.tif 000007
【図４】
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