具有优异的耐腐蚀性的用于聚合物燃料电池的分隔件的不锈钢的制作方法

1.本公开内容涉及具有优异的耐腐蚀性的用于聚合物燃料电池的分隔件的不锈钢，并且更特别地，涉及在为燃料电池运行环境的硫酸环境中具有优异的耐腐蚀性的用于聚合物燃料电池的分隔件的不锈钢。


背景技术：

2.聚合物电解质膜燃料电池为使用具有氢离子交换特性的聚合物膜作为电解质的燃料电池，与其他类型的燃料电池相比，具有约80℃的低运行温度和高效率。此外，聚合物电解质膜燃料电池由于快速启动、高输出密度和简单的体结构而可以用于车辆、家用设备等。
3.聚合物电解质膜燃料电池具有这样的单元电池结构：其中气体扩散层和分隔件堆叠在包括电解质、阳极和阴极的膜电极组件(membrane electrode assembly，mea)的两侧上，并且其中串联连接有复数个单元电池的结构被称为燃料电池堆叠体。
4.分隔件设置有用于向电极分别供应燃料(氢气或重整气体)和氧化剂(氧气和空气)和用于排放电化学反应的产物即水的流动路径。分隔件执行机械地支撑mea和气体扩散层的功能以及电连接至相邻单元电池的功能。
5.虽然常规地使用石墨作为用于分隔件的材料，但是考虑到制造成本和重量，近年来广泛使用不锈钢。然而，除非用作分隔件的不锈钢具有足够的耐腐蚀性，否则在为燃料电池运行环境的硫酸环境中可能发生腐蚀。因此，发生燃料电池的输出减少的问题。
6.因此，主要使用其中以与用于不锈钢316l相同的方式添加有钼(mo)的奥氏体不锈钢作为聚合物电解质膜燃料电池的分隔件的材料以获得耐腐蚀性和可成型性。然而，不锈钢316l以2％或更大的大量包含钼(mo)。因此，钼(mo)的价格的增加引起原材料的价格波动范围宽，并因此价格不稳定可能导致价格竞争力低。此外，常规不锈钢316l在为燃料电池运行环境的硫酸环境中具有不足的耐腐蚀性，因此存在可能发生腐蚀的问题。
7.为了解决这些问题，专利文献1和2公开了通过对不锈钢分隔件的表面进行等离子体处理来获得耐腐蚀性的方法，以及专利文献3公开了通过用金、铂、钌、铱等涂覆不锈钢分隔件的表面来获得耐腐蚀性的方法。然而，由于这些方法需要另外的表面重整过程或涂覆过程，因此存在价格竞争力相对低以及生产率降低的问题。
8.(专利文献1)韩国专利公开第10-1172163号
9.(专利文献2)韩国专利公开第10-1054760号
10.(专利文献3)韩国专利公开第10-1165542号


技术实现要素：

11.技术问题
12.为了解决上述问题，提供了在为燃料电池运行环境的硫酸环境中具有优异的耐腐
蚀性的用于聚合物燃料电池的分隔件的不锈钢。
13.技术方案
14.根据实现上述目的的本公开内容的一个方面，提供了用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢，所述奥氏体不锈钢以重量百分比(重量％)计包含：0.09％或更少的c、1.0％或更多且少于2.5％的si、1.0％或更少(不包括0)的mn、0.003％或更少的s、20％至23％的cr、9％至13％的ni、1.0％或更少(不包括0)的w、0.10％至0.25％的n、以及剩余部分中的fe和其他不可避免的杂质，其中由下式(1)表示的耐腐蚀性指数为7或更大。
15.(1)3*w+1.5*si+0.1*cr+20*n-2*mn
16.在式(1)中，w、si、cr、n和mn表示各元素的含量(重量％)。
17.在本公开内容的用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢中，下式(2)的值可以为2.0或更大。
18.(2)
19.在本公开内容的用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢中，下式(3)的值可以为1.4至2.0。
20.(3)(cr+mo+1.5si+0.75w)/(ni+0.5mn+20n+24.5c)
21.在式(3)中，cr、mo、si、w、ni、mn、n和c表示各元素的含量(重量％)。
22.在本公开内容的用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢中，钝化层的厚度可以为6nm或更小。
23.在本公开内容的用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢中，延伸率可以为40％或更大。
24.在本公开内容的用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢中，通过在80℃下的ph为3的硫酸(h2so4)和ph为5.3的氢氟酸(hf)的混合溶液中施加相对于甘汞电极0.6v的电势24小时，测量的腐蚀电流密度可以为0.05μa/cm2或更小。
25.在本公开内容的用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢中，通过在80℃下的ph为3的硫酸(h2so4)和ph为5.3的氢氟酸(hf)的混合溶液中施加相对于甘汞电极0.6v的电势24小时，溶解金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量可以为0.7或更小。
26.有益效果
27.根据本公开内容，可以提供在为燃料电池运行环境的硫酸环境中具有优于不锈钢316l的耐腐蚀性的用于聚合物燃料电池的分隔件的不锈钢。
28.具体地，可以通过添加硅(si)和钨(w)代替昂贵的钼(mo)并根据耐腐蚀性指数调节合金组成来提供具有优异的耐腐蚀性的用于聚合物燃料电池的分隔件的不锈钢。此外，可以通过相对于基体在钝化层中增加对耐腐蚀性有效的si氧化物和w氧化物的比率来提供具有优异的耐腐蚀性的用于聚合物燃料电池的分隔件的不锈钢。
29.根据本公开内容，可以提供具有优异的耐腐蚀性和优异的可加工性二者的用于聚合物燃料电池的分隔件的不锈钢。
30.具体地，可以通过利用凭借cr当量和ni当量的比率控制δ铁素体的分数来获得优异的可热加工性。根据一个实施方案的用于聚合物燃料电池的分隔件的不锈钢的延伸率可
以为40％或更大。
31.此外，根据本公开内容，可以在没有单独的表面重整过程或涂覆过程的情况下提供在为燃料电池运行环境的硫酸环境中具有优异的耐腐蚀性的用于聚合物燃料电池的分隔件的不锈钢。
附图说明
32.图1示出了耐腐蚀性指数与腐蚀电流密度之间的关系以及耐腐蚀性指数与溶解金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量之间的关系的图。图1a为示出耐腐蚀性指数与腐蚀电流密度之间的关系的图。图1b为示出耐腐蚀性指数与溶解金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量之间的关系的图。
33.图2示出了式(2)的值与腐蚀电流密度之间的关系、式(2)的值与溶解金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量之间的关系以及式(2)的值与钝化层的厚度之间的关系的图。图2a为示出式(2)的值与腐蚀电流密度之间的关系的图，图2b为示出式(2)的值与溶解金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量之间的关系的图，以及图2c为示出式(2)的值与钝化层的厚度之间的关系的图。
具体实施方式
34.根据本公开内容的一个实施方案的用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢以重量百分比(重量％)计包含：0.09％或更少的c、1.0％或更多且少于2.5％的si、1.0％或更少(不包括0)的mn、0.003％或更少的s、20％至23％的cr、9％至13％的ni、1.0％或更少(不包括0)的w、0.10％至0.25％的n、以及剩余部分中的fe和其他不可避免的杂质，其中由下式(1)表示的耐腐蚀性指数为7或更大。
35.(1)3*w+1.5*si+0.1*cr+20*n-2*mn
36.在式(1)中，w、si、cr、n和mn表示各元素的含量(重量％)。
37.发明实施方式
38.下文中，现在将描述本公开内容的优选实施方案。然而，本公开内容可以以很多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文阐述的实施方案。相反，提供这些实施方案使得本公开内容将是全面且完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本公开内容的范围。
39.本文所使用的术语仅用于描述特定实施方案。因此，除非在上下文中具有明显不同的含义，否则以单数使用的表达涵盖复数的表达。此外，应理解的是，诸如“包含”或“具有”的术语旨在表示存在说明书中公开的特征、步骤、功能、组分或其组合，并且不旨在排除可以存在或可以添加一个或更多个其他特征、步骤、功能、组分或其组合的可能性。
40.同时，除非另有限定，否则本文所使用的所有术语具有与本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。因此，除非本文明确地如此限定，否则这些术语不应以理想化或过于形式的意义来解释。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式旨在也包括复数形式。
41.此外，在整个说明书中使用的术语“约”、“基本上”等意指当提出自然制造和物质可允许误差时，这样的可允许误差对应一个值或类似于该值，并且这样的值旨在为了清楚地理解本发明或者防止无意识的侵权者非法地使用本发明的公开内容。
42.此外，如本文所使用的，术语“不锈钢316l”是指ks标准不锈钢sts316l并且被解释为以重量百分比(重量％)计包含以下的不锈钢：0.03％或更少的c、1.0％或更少的si、2.0％或更少的mn、0.045％或更少的p、0.03％或更少的s、10.0％至14.0％的ni、16.0％至18.0％的cr、以及2.0％至3.0％的mo。然而，不锈钢316l不一定被解释为具有上述组成范围的不锈钢，而是可以在本领域技术人员清楚地认识的范围内被解释为ks标准不锈钢sts 316l。
43.此外，如本文所使用的，术语“钝化层”是指在不锈钢的表面上形成的氧化物层并且也可以在本领域技术人员清楚地认识的范围内被解释为在不锈钢的表面上形成的钝化氧化物层。
44.此外，如本文所使用的，术语“基体”是指不包括在不锈钢的表面上形成的钝化层的不锈钢并且也可以在本领域技术人员清楚地认识的范围内被解释为不包括在不锈钢的表面上形成的钝化氧化物层的不锈钢。
45.根据本公开内容的一个实施方案的用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢以重量百分比(重量％)计包含：多于0％且0.09％或更少的c、1.0％或更多且少于2.5％的si、1.0％或更少(不包括0)的mn、0.003％或更少的s、20％至23％的cr、9％至13％的ni、1.0％或更少(不包括0)的w、0.10％至0.25％的n、以及剩余部分中的fe和其他不可避免的杂质。
46.下文中，将详细地描述对合金组成的元素的含量数值限制的原因。
47.碳(c)：0.09重量％或更少
48.作为奥氏体形成元素的c为在添加时增强高温强度的元素。然而，过量的c与钢中包含的cr反应，从而形成cr碳化物，并因此在cr被消耗的区域中耐腐蚀性劣化。因此，在本公开内容中，优选将c含量控制得尽可能低并且在本公开内容中将c含量控制为0.09重量％或更少。
49.硅(si)：1.0重量％或更多且少于2.5重量％
50.si为增强不锈钢的耐腐蚀性的元素。特别地，si为增强在硫酸环境中的耐腐蚀性的元素。根据本公开内容，为了在为燃料电池运行环境的硫酸环境中获得优异的耐腐蚀性，在本公开内容中，si积极地以1.0重量％的量添加。当si含量小于1.0重量％时，在为燃料电池运行环境的硫酸环境中不能获得足够的耐腐蚀性。
51.然而，过量的si通过形成sio2氧化物而使延伸率劣化并且使耐腐蚀性劣化，并因此将si含量控制为小于2.5重量％。如上所述，当si含量过量时，可能使延伸率和耐腐蚀性劣化，并因此优选将si含量控制为2.0重量％或更少。
52.锰(mn)：1.0重量％或更少(不包括0)
53.作为奥氏体稳定化元素的mn为代替昂贵的ni的元素。然而，过量的mn使耐腐蚀性劣化，并因此在本公开内容中将mn含量控制为1.0重量％或更少。
54.硫(s)：0.003重量％或更少
55.s为以痕量包含的杂质元素，在晶界中偏析，作为在热轧期间引起开裂的主要元素。因此，将s含量的上限控制为尽可能低，不大于0.003％。
56.铬(cr)：20重量％至23重量％
57.cr为在钢的表面上形成cr氧化物从而增强耐腐蚀性的元素，并且应以20重量％或
更大的量添加以在为强酸性环境的燃料电池运行环境中获得耐腐蚀性。然而，过量添加cr，应另外添加使耐腐蚀性劣化的昂贵的ni、mn和使可加工性劣化的n以使奥氏体相稳定。因此，考虑到这一点，在本公开内容中将cr含量控制为23重量％或更小。
58.镍(ni)：9重量％至13重量％
59.虽然添加ni以使奥氏体相稳定，但是ni是昂贵的。因此，考虑到经济可行性，在本公开内容中将ni含量的上限控制为13重量％。然而，当过度减少ni含量时，应另外添加使耐腐蚀性劣化的mn和使可加工性劣化的n以使奥氏体相稳定。因此，考虑到这一点，在本公开内容中将ni含量的下限控制为9重量％。
60.钨(w)：1.0重量％或更少(不包括0)
61.作为增强不锈钢的耐腐蚀性的元素的w具有优异的价格竞争力，因为即使用比mo更小的量，w对增强耐腐蚀性的效果也大于mo的效果。然而，过量的w促进使钢的机械特性劣化的σ相的形成，并因此可以将w的上限控制为1.0重量％。
62.氮(n)：0.10重量％至0.25重量％
63.作为奥氏体相稳定化元素的n为能够代替昂贵的奥氏体相稳定化元素ni的元素。此外，由于n是在添加时增强强度和耐点蚀性的元素，因此在本公开内容中将n含量控制为0.10重量％或更大。为了增强耐腐蚀性，优选将n含量控制为0.15重量％或更大。
64.然而，过量的n使可加工性例如延伸率劣化，并因此在本公开内容中将n含量的上限控制为0.25重量％。
65.本公开内容的组成的剩余组分为铁(fe)。然而，组成可能包含从原材料或周围环境中不可避免地并入的非预期的杂质并因此不排除杂质的添加。杂质在本公开内容中未具体提及，因为它们是制造领域的任何技术人员已知的。
66.在具有上述合金组成的本公开内容的用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢中，由式(1)表示的耐腐蚀性指数可以为7或更大。
67.(1)3*w+1.5*si+0.1*cr+20*n-2*mn
68.在式(1)中，w、si、cr、n和mn表示各元素的含量(重量％)。
69.上式(1)由本发明人设计以获得在为强酸性环境的燃料电池运行环境中具有优异的耐腐蚀性的不锈钢。在式(1)中，乘以各合金元素的含量的系数意指为了获得耐腐蚀性而在本公开内容的不锈钢中控制的合金元素的权重。
70.例如，w、si、cr和n为增强耐腐蚀性的元素并且在式(1)中乘以这些元素的含量的系数为正数。相反，虽然mn为奥氏体相稳定化元素，但是耐腐蚀性由此劣化，并因此在式(1)中乘以mn含量的系数为负数。
71.随着由式(1)表示的耐腐蚀性指数增加，更加增强耐腐蚀性。然而，应注意，将式(1)的w、si、cr、n和mn的含量控制在上述范围内。
72.根据本公开内容，可以通过将由式(1)表示的耐腐蚀性指数控制为7或更大来提供在为强酸性环境的燃料电池运行环境中具有优异的耐腐蚀性的用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢。
73.不锈钢的钝化层形成在不锈钢的表面上并且防止基体暴露于腐蚀性环境中。因此，不锈钢的耐腐蚀性由形成在不锈钢的表面上的钝化层在腐蚀性环境中的腐蚀稳定性的程度确定。
74.此外，为了在为燃料电池运行环境的硫酸环境中获得优异的耐腐蚀性，优选以大量在钝化层中包含作为在硫酸环境中提供优异的耐腐蚀性的元素的si。
75.考虑到上述特性，本发明人得出下式(2)以将钝化层控制成包含大量的提供优异的耐腐蚀性的si和w。
76.(2)
77.较高的式(2)的值表示提供优异的耐腐蚀性并且在钝化层中呈氧化物形式的si和w的比率高于其在基体中的比率。
78.在根据本公开内容的一个实施方案的用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢中，式(2)的值可以为2.0或更大。当式(2)的值小于2.0时，难以在燃料电池运行环境中获得足够的耐腐蚀性。
79.不锈钢的钝化层为在基体暴露于腐蚀性环境的情况下基体中包含的金属元素例如fe、cr、si和w被氧化时形成的氧化物层。由于其中fe氧化物具有许多缺陷并且不是致密的，由此不能阻挡氧渗入基体中，使得钝化层持续地生长。相反，由于cr氧化物、si氧化物和w氧化物比fe氧化物更致密，因此通过这些金属氧化物阻挡氧渗入基体中，从而抑制钝化层的生长。
80.在根据本公开内容的式(2)的值为2.0或更大的情况下，以大量在钝化层中形成比fe氧化物更致密的si氧化物和w氧化物以阻挡氧渗入基体中，从而抑制钝化层的生长。根据一个实施方案，抑制钝化层的生长，使得可以形成6nm或更小的厚度的薄的致密的钝化层。
81.包含所述合金组成并且满足如本公开内容中限定的式(1)和式(2)的值的用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀性。
82.根据一个实施方案，可以通过在80℃下的ph为3的硫酸(h2so4)和ph为5.3的氢氟酸(hf)的混合溶液中施加相对于甘汞电极0.6v的电势24小时来准备燃料电池运行环境。根据本公开内容的一个实施方案，在所准备的环境中测量的腐蚀电流密度可以为0.05μa/cm2或更小，并且在该环境中溶解金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量可以为0.7或更小。
83.即使当不锈钢具有优异的耐腐蚀性时，在制造燃料电池的薄分隔件的过程期间，差的可加工性也可能引起表面缺陷例如在边缘或表面处出现开裂，从而降低实际产率。这样的开裂在制造过程中的热轧过程期间极有可能发生并且需要改善可热加工性以将不锈钢应用于燃料电池的薄分隔件的材料。
84.发现奥氏体不锈钢的表面缺陷例如在边缘或表面处开裂的出现频率由存在于不锈钢的显微组织中的δ铁素体的分数确定。具体地，在δ铁素体的分数过高时，在边缘或表面处出现表面缺陷的可能性因对奥氏体和δ铁素体的两相区域进行轧制而增加。相反，在δ铁素体的分数过低时，奥氏体晶粒粗大化，从而增加出现表面缺陷的可能性。因此，需要适当地调节凝固期间形成的δ铁素体的分数。
85.本发明人发现δ铁素体的分数特别地受到cr当量和ni当量的影响。基于此，尝试通过控制下式(3)的值来形成适当分数的δ铁素体。
86.(3)(cr+mo+1.5si+0.75w)/(ni+0.5mn+20n+24.5c)
87.在式(3)中，cr、mo、si、w、ni、mn、n和c表示各元素的含量(重量％)。
88.式(3)的分子“(cr+mo+1.5si+0.75w)”表示cr当量(cr
当量
)，以及分母“(ni+0.5mn+
20n+24.5c)”表示ni当量(ni
当量
)。cr当量为由引起形成铁素体的合金元素的影响而转换的指数，以及ni当量为由引起形成奥氏体的合金元素的影响而转换的指数。当式(3)的值增加时，δ铁素体的分数增加。当式(3)的值减小时，δ铁素体的分数减小。
89.根据本公开内容的一个实施方案，式(3)的值可以为1.4至2.0。当式(3)的值小于1.4时，δ铁素体的分数过低，可热加工性由于奥氏体晶粒的粗大化而劣化，从而增加出现表面缺陷的可能性。相反，当式(3)的值超过2.0时，δ铁素体的分数过高，从而增加在热轧期间出现表面缺陷的可能性。
90.满足如上所述的本公开内容中限定的式(3)的范围的用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢具有优异的可热加工性。
91.根据一个实施方案，本公开内容的用于聚合物燃料电池的分隔件的奥氏体不锈钢的延伸率可以为40％或更大。当延伸率小于40％时，不锈钢不能具有足够的可加工性并因此不能被加工成用于聚合物燃料电池的薄分隔件。因此，其不适用于用于聚合物燃料电池的分隔件的不锈钢。
92.下文中，将通过实施例更详细地描述本公开内容。然而，需要注意以下实施例仅旨在更详细地举例说明本公开内容并且不旨在限制本公开内容的范围。这是因为本公开内容的范围由权利要求中描述的事项和能够由其合理推断的事项确定。
93.实施例
94.通过粗轧机和连续精轧机对具有如下表1中示出的组成的钢进行轧制以制备热轧不锈钢板，然后进行退火和酸洗。此外，根据发明例和比较例的各钢的由下式(1)限定的耐腐蚀性指数示于表1中。
95.(1)3*w+1.5*si+0.1*cr+20*n-2*mn
96.表1
[0097][0098]
将评估根据发明例和比较例的具有表1中示出的合金组成的钢的物理特性。
[0099]
(1)耐腐蚀性的评估
[0100]
为了评估具有如表1中示出的合金组成的根据发明例和比较例的各钢的耐腐蚀性，准备类似于燃料电池运行环境的环境。具体地，通过在80℃下的ph为3的硫酸(h2so4)和ph为5.3的氢氟酸(hf)的混合溶液中施加相对于甘汞电极0.6v的电势24小时来准备该环境。
[0101]
表2中示出的式(2)的值为通过将钝化层中包含的si和w的含量(重量％)的总和和基体中包含的si和w的含量(重量％)的总和代入下式(2)中来计算的值。
[0102]
(2)
[0103]
此外，为了评估耐腐蚀性，在下表2中示出在如上所述准备的环境中测量的腐蚀电流密度和溶解金属量。表2的“溶解金属量相对于316l”表示基于在如上所述准备的环境中不锈钢316l的溶解金属量，根据发明例和比较例的溶解金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量的相对比率。
[0104]
表2
[0105][0106]
参照表2，确定发明例1至7的腐蚀电流密度与不锈钢316l的腐蚀电流密度相比时减小了50％或更大，并且发明例1至7的溶解金属量相对于不锈钢316l为0.7或更小。基于这些结果，确定即使在为强酸性环境的燃料电池运行环境中，满足根据本公开内容的合金组成以及式(1)和式(2)的值的不锈钢也具有优于不锈钢316l的耐腐蚀性。
[0107]
同时，参照表2，与本公开内容中限定的si含量和w含量的范围不同，在比较例1至3中，si含量小于1.0重量％或者不包含w。此外，在比较例1至3中，由式(1)获得的耐腐蚀性指数小于7，并且式(2)的值小于2.0，从而表明差的耐腐蚀性。
[0108]
具体地，与不锈钢316l的腐蚀电流密度相比，在比较例1至3中，腐蚀电流密度反而增加或者腐蚀电流密度的减小小到30％或更小。此外，参照表2，确定在比较例1至3中，溶解
金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量反而增加或者相似。此外，在比较例1至3中，式(2)的值小于2.0，并因此确定钝化层的氧化物不致密，从而导致钝化层生长至大于6nm的厚度。
[0109]
基于这些结果，在为强酸性环境的燃料电池运行环境中使用根据比较例1至3的钢的情况下可能发生腐蚀，因此这些钢不适用于燃料电池的分隔件。
[0110]
特别地，虽然与不锈钢316l一样，比较例3的钢包含mo，但是腐蚀电流密度和溶解金属量相对于不锈钢316l大于本公开内容的那些。因此，确定通过添加mo难以获得耐腐蚀性。
[0111]
可以参照图1和图2来在视觉上确定上述结果。
[0112]
图1示出了耐腐蚀性指数与腐蚀电流密度之间的关系以及耐腐蚀性指数与溶解金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量之间的关系的图。图1a为示出耐腐蚀性指数与腐蚀电流密度之间的关系的图，以及图1b为示出耐腐蚀性指数与溶解金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量之间的关系的图。
[0113]
参照由图1a的虚线标记的区域，可以确定在耐腐蚀性指数为7或更大的情况下，腐蚀电流密度为0.05μa/cm2或更小。此外，参照由图1b的虚线标记的区域，在耐腐蚀性指数为7或更大的情况下，溶解金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量为0.7或更小。参照图1a和图1b，可以确定为了获得优异的耐腐蚀性，应将式(1)的耐腐蚀性指数控制为7或更大。
[0114]
图2示出了式(2)的值与腐蚀电流密度之间的关系、式(2)的值与溶解金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量之间的关系以及式(2)的值与钝化层的厚度之间的关系的图。图2a为示出式(2)的值与腐蚀电流密度之间的关系的图，图2b为示出式(2)的值与溶解金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量之间的关系的图，以及图2c为示出式(2)的值与钝化层的厚度之间的关系的图。
[0115]
参照由图2a的虚线标记的区域，确定在式(2)的值为2或更大的情况下，腐蚀电流密度为0.05μa/cm2或更小。此外，参照图2b中由虚线标记的区域，确定在式(2)的值为2或更大的情况下，溶解金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量为0.7或更小。此外，参照图2c中由虚线标记的区域，确定在式(2)的值为2或更大的情况下，钝化层的厚度为6nm或更小。参照图2a、图2b和图2c，确定为了获得优异的耐腐蚀性，优选将式(2)的值控制为2或更大。
[0116]
同时，参照表2，确定比较例4和5的腐蚀电流密度与不锈钢316l的腐蚀电流密度相比减小，并且溶解金属量相对于不锈钢316l的溶解金属量与不锈钢316l相比减小。
[0117]
然而，为了用作燃料电池的薄分隔件的材料，应获得足够的可加工性。从这个观点来看，虽然比较例4和5的钢具有优异的耐腐蚀性，但是确定比较例4和5的钢由于如以下“(2)可加工性的评估”的结果中描述的可加工性不足而不适合作为燃料电池的分隔件的材料。下文中，将给出其详细描述。
[0118]
(2)可加工性的评估
[0119]
为了评估发明例和比较例的钢的可热加工性，在对钢进行热轧之后表面缺陷的出现示于下表3中。
[0120]
通过将表1的合金元素的含量(重量％)代入下式(3)中来获得表3中的式(3)的值。
[0121]
(3)(cr+mo+1.5si+0.75w)/(ni+0.5mn+20n+24.5c)
[0122]
基于在热轧不锈钢的边缘或表面处的表面缺陷例如开裂的出现来确定表面缺陷。
[0123]
表3
[0124]
实施例式(3)表面缺陷的出现(
○
/x)发明例11.61x发明例21.47x发明例31.45x发明例41.47x发明例51.52x发明例61.61x发明例71.44x比较例11.78x比较例21.48x比较例31.45x比较例41.36
○
比较例51.31
○
316l1.77x
[0125]
参照表3，当式(3)的值为1.4或更大时，在热轧之后没有观察到表面缺陷，并因此确定获得了优异的可热加工性。
[0126]
相反，虽然由于没有观察到表面缺陷并且式(3)的值为1.4或更大而在比较例1至3和sts 316l中获得优异的可热加工性，但是如以上“(1)耐腐蚀性的评估”中评估的，耐腐蚀性不足以用作燃料电池的分隔件。
[0127]
虽然如以上在“(1)耐腐蚀性的评估”中描述的，通过添加过量的cr而在比较例4和5中获得了足够的耐腐蚀性，但是由于添加过量的cr，为了奥氏体相的稳定化，过量地添加ni和n。因此，随着ni当量的增加，式(3)的值为1.4或更小，并且由于δ铁素体的分数过小而获得差的可加工性，并因此出现表面缺陷。
[0128]
基于这些结果，为了不仅获得足够的耐腐蚀性，而且获得足够的可热加工性，应抑制添加过量的cr和n，并且优选如本公开内容所限定控制合金组成范围和式(3)的值。
[0129]
基于以上实施例及其评估结果，具有本公开内容中限定的合金组成并且满足式(1)、式(2)和式(3)的值的不锈钢可以具有优异的耐腐蚀性和可加工性，并因此可以确定所述不锈钢适用于聚合物电解质燃料电池的分隔件。
[0130]
虽然已经参照示例性实施方案具体地描述了本公开内容，但是本领域技术人员应理解，在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。
[0131]
工业适用性
[0132]
根据本公开内容的用于聚合物燃料电池的分隔件的不锈钢可以适用于聚合物电解质膜燃料电池的分隔件。