JP2003249238A - 溝付き板材の製造方法、その方法で製造された溝付き板材 - Google Patents
溝付き板材の製造方法、その方法で製造された溝付き板材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 破断の発生が抑制される、溝付き部材の製造
方法が提供される。 【解決手段】 表面が平坦な面になっている複数の溝部
を金属板１Ａに形成する溝付き板材の製造方法であっ
て、波形形状の型面２０ａ，２０ｂを有する第１金型２
０Ａ，２０Ｂで金属板１Ａを予備成形して波形形状に変
形した板材とし、ついで、形成目標の溝部と同一形状の
型面を有する第２金型で板材を本成形する溝付き板材の
製造方法。
方法が提供される。 【解決手段】 表面が平坦な面になっている複数の溝部
を金属板１Ａに形成する溝付き板材の製造方法であっ
て、波形形状の型面２０ａ，２０ｂを有する第１金型２
０Ａ，２０Ｂで金属板１Ａを予備成形して波形形状に変
形した板材とし、ついで、形成目標の溝部と同一形状の
型面を有する第２金型で板材を本成形する溝付き板材の
製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溝付き板材とその
製造方法に関し、更に詳しくは、例えば燃料電池に組み
込まれる金属セパレータとして使用可能な溝付き板材
と、それを高い歩留まりの塑性加工で製造する方法に関
する。
製造方法に関し、更に詳しくは、例えば燃料電池に組み
込まれる金属セパレータとして使用可能な溝付き板材
と、それを高い歩留まりの塑性加工で製造する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】クリーンエネルギ源として期待を集めて
いる燃料電池は、概ね、次のようにして組み立てられ
る。まず、電解質層を燃料極と空気極で挟み込んで発電
要素とする。そして燃料極には、一方の表面に燃料通路
が形成され、他方の表面に空気通路が形成されているセ
パレータの前記燃料通路側の表面を重ね合わせ、また空
気極には、別のセパレータの空気通路側の表面を重ね合
わせる。そして、前者のセパレータの空気通路側の表面
に別の発電要素の空気極側を配置し、後者のセパレータ
の燃料通路側の表面に更に別の発電要素の燃料極側を配
置する。
いる燃料電池は、概ね、次のようにして組み立てられ
る。まず、電解質層を燃料極と空気極で挟み込んで発電
要素とする。そして燃料極には、一方の表面に燃料通路
が形成され、他方の表面に空気通路が形成されているセ
パレータの前記燃料通路側の表面を重ね合わせ、また空
気極には、別のセパレータの空気通路側の表面を重ね合
わせる。そして、前者のセパレータの空気通路側の表面
に別の発電要素の空気極側を配置し、後者のセパレータ
の燃料通路側の表面に更に別の発電要素の燃料極側を配
置する。
【０００３】このようにして、セパレータを介して発電
要素が次々と積層されて所定段数の燃料電池が組み立て
られる。このような燃料電池に組み込まれるセパレータ
の材料としては、電解質に対する耐食性が優れ、低抵抗
で導電性が優れているということから、従来、黒鉛材料
が主流であった。
要素が次々と積層されて所定段数の燃料電池が組み立て
られる。このような燃料電池に組み込まれるセパレータ
の材料としては、電解質に対する耐食性が優れ、低抵抗
で導電性が優れているということから、従来、黒鉛材料
が主流であった。
【０００４】ところで最近は車搭載用の燃料電池の開発
研究も盛んに行われているが、その場合、燃料電池の小
型化ということが重要な課題になっている。そしてその
ためには、前記した発電要素やセパレータの薄形化が必
要になる。しかしながら、黒鉛セパレータを薄くしてい
くと、燃料である水素が透過してしまい、セパレータと
しての機能喪失を招くので、その厚みは５mm程度が限界
であるとされている。同時に、燃料や空気の通路の加工
が非常に困難となって非常に高コスト化するという問題
がある。
研究も盛んに行われているが、その場合、燃料電池の小
型化ということが重要な課題になっている。そしてその
ためには、前記した発電要素やセパレータの薄形化が必
要になる。しかしながら、黒鉛セパレータを薄くしてい
くと、燃料である水素が透過してしまい、セパレータと
しての機能喪失を招くので、その厚みは５mm程度が限界
であるとされている。同時に、燃料や空気の通路の加工
が非常に困難となって非常に高コスト化するという問題
がある。
【０００５】このようなことから、最近では、薄い金属
板で製造したセパレータが提案されはじめている。代表
的な金属セパレータの１例を図１０に示す。この金属セ
パレータは、１枚の金属板１Ａの周縁部を枠状に残し、
その周縁部を除いた箇所に、後述する複数の溝部と台形
部が交互に平行配列した構造になっている。
板で製造したセパレータが提案されはじめている。代表
的な金属セパレータの１例を図１０に示す。この金属セ
パレータは、１枚の金属板１Ａの周縁部を枠状に残し、
その周縁部を除いた箇所に、後述する複数の溝部と台形
部が交互に平行配列した構造になっている。
【０００６】図１０のXI−XI線に沿う断面の一部を図１
１に示す。なお、図１１では、金属セパレータ１の両面
にそれぞれ発電要素が積層された状態を仮想線で示して
いる。この金属セパレータ１は溝部Ａと台形部Ｂを有し
ている。溝部Ａと台形部Ｂの断面形状は同じになってい
て、これらは紙面と直交する方向に互いに平行に延びて
いる。そして、燃料電池の組み立て時にあっては、溝部
Ａの開口は燃料極で封じられ、台形部Ｂの頂部ｂ1は燃
料極と接触している。また台形部Ｂの開口は空気極で封
じられ、溝部Ａの底部ａ1は空気極と接触する。したが
って、溝部Ａは燃料通路として機能し、台形部Ｂの内部
は空気通路として機能する。
１に示す。なお、図１１では、金属セパレータ１の両面
にそれぞれ発電要素が積層された状態を仮想線で示して
いる。この金属セパレータ１は溝部Ａと台形部Ｂを有し
ている。溝部Ａと台形部Ｂの断面形状は同じになってい
て、これらは紙面と直交する方向に互いに平行に延びて
いる。そして、燃料電池の組み立て時にあっては、溝部
Ａの開口は燃料極で封じられ、台形部Ｂの頂部ｂ1は燃
料極と接触している。また台形部Ｂの開口は空気極で封
じられ、溝部Ａの底部ａ1は空気極と接触する。したが
って、溝部Ａは燃料通路として機能し、台形部Ｂの内部
は空気通路として機能する。
【０００７】ここで、溝部Ａの底部ａ1と台形部Ｂの頂
部ｂ1は、いずれも、発電要素のそれぞれの極との接触
面積を大きくして発電要素からの電流を効率よく取り出
すために平坦な面になっている。また溝部Ａの側面ａ2
は底部ａ1から角度θで立ち上がる平坦な傾斜面になっ
ている。この金属セパレータは金型を用いた塑性加工で
製造することができる。例えば、図１２で示したよう
に、型面２ａ，２ｂが目的とする金属セパレータの溝部
（または台形部）と同じ形状になっている一対の金型２
Ａ，２Ｂの間に所望厚み（例えば２μｍ）の金属板１Ａ
を配置したのち、金型２Ａ，２Ｂで１度にプレス成形す
ればよい。
部ｂ1は、いずれも、発電要素のそれぞれの極との接触
面積を大きくして発電要素からの電流を効率よく取り出
すために平坦な面になっている。また溝部Ａの側面ａ2
は底部ａ1から角度θで立ち上がる平坦な傾斜面になっ
ている。この金属セパレータは金型を用いた塑性加工で
製造することができる。例えば、図１２で示したよう
に、型面２ａ，２ｂが目的とする金属セパレータの溝部
（または台形部）と同じ形状になっている一対の金型２
Ａ，２Ｂの間に所望厚み（例えば２μｍ）の金属板１Ａ
を配置したのち、金型２Ａ，２Ｂで１度にプレス成形す
ればよい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した製
造方法の場合、次のような問題がある。図１２の金型成
形（以後、一発成形という）においては、図１３で示し
たように、まず、金型２Ｂの台形部が金型２Ａの溝部に
位置する金属板１Ａの部分と接触する。ついで、その部
分を金型２Ａの溝部に一気に押し込んで目的とする凹凸
形状が成形される。
造方法の場合、次のような問題がある。図１２の金型成
形（以後、一発成形という）においては、図１３で示し
たように、まず、金型２Ｂの台形部が金型２Ａの溝部に
位置する金属板１Ａの部分と接触する。ついで、その部
分を金型２Ａの溝部に一気に押し込んで目的とする凹凸
形状が成形される。
【０００９】その場合、金属板１Ａにおける部分１ａは
大きく延伸されて図１１で示した溝部Ａ（台形部Ｂ）に
おける傾斜面ａ2（ｂ2）に成形され、また部分１ｂはあ
まり延伸されずに溝部Ａ（台形部Ｂ）における底面ａ1
（頂部ｂ1）に成形される。すなわち、一発成形時にあ
っては、金属板１Ａは全体として一様に延伸されている
のではなく、傾斜面に成形される箇所を中心にして局部
的な伸びが発生している。
大きく延伸されて図１１で示した溝部Ａ（台形部Ｂ）に
おける傾斜面ａ2（ｂ2）に成形され、また部分１ｂはあ
まり延伸されずに溝部Ａ（台形部Ｂ）における底面ａ1
（頂部ｂ1）に成形される。すなわち、一発成形時にあ
っては、金属板１Ａは全体として一様に延伸されている
のではなく、傾斜面に成形される箇所を中心にして局部
的な伸びが発生している。
【００１０】そのため、傾斜面に成形される箇所には歪
みが集中し、そこに局部的な伸びが集中し、破断が発生
しやすい。とくに、図１０で示した金属セパレータの場
合、枠状の周縁部を残した状態で複数の溝部Ａと台形部
Ｂを一発成形で形成するので、金属板１Ａの上記した局
部的な伸びは顕著となり、破断が頻発してくる。
みが集中し、そこに局部的な伸びが集中し、破断が発生
しやすい。とくに、図１０で示した金属セパレータの場
合、枠状の周縁部を残した状態で複数の溝部Ａと台形部
Ｂを一発成形で形成するので、金属板１Ａの上記した局
部的な伸びは顕著となり、破断が頻発してくる。
【００１１】また、用いる金属板１Ａが冷間圧延材であ
る場合には、圧延時の歪みは残留していてその変形能が
低いので、１発成形時に破断が起こりやすく、目的とす
る金属セパレータの製造歩留まりが低くなる。本発明は
一発成形で溝付き板材を製造する際の上記した問題を解
決し、成形時における金属板の破断はほとんど発生せ
ず、高い歩留まりで溝付き板材を製造する方法と、その
方法で製造された溝付き板材を提供する。
る場合には、圧延時の歪みは残留していてその変形能が
低いので、１発成形時に破断が起こりやすく、目的とす
る金属セパレータの製造歩留まりが低くなる。本発明は
一発成形で溝付き板材を製造する際の上記した問題を解
決し、成形時における金属板の破断はほとんど発生せ
ず、高い歩留まりで溝付き板材を製造する方法と、その
方法で製造された溝付き板材を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、表面が平坦な面になってい
る複数の溝部を金属板に形成する溝付き板材の製造方法
であって、波形形状の型面を有する第１金型で前記金属
板を予備成形して波形形状に変形した板材とし、つい
で、形成目標の溝部と同一形状の型面を有する第２金型
で前記板材を本成形することを特徴とする溝付き板材の
製造方法が提供される。
ために、本発明においては、表面が平坦な面になってい
る複数の溝部を金属板に形成する溝付き板材の製造方法
であって、波形形状の型面を有する第１金型で前記金属
板を予備成形して波形形状に変形した板材とし、つい
で、形成目標の溝部と同一形状の型面を有する第２金型
で前記板材を本成形することを特徴とする溝付き板材の
製造方法が提供される。
【００１３】その場合、前記第１金型の波形形状におけ
る山部と谷部との高さ距離は、形成目標の溝部の深さよ
りも大きくなっており、また、前記第１金型の波形形状
における前記山部の頂点と前記谷部の最低点の近傍は、
いずれも、曲率０.３mm以上の曲線形状になっている。
また、本発明においては、上記した方法で製造された溝
付き板材であって、底面と側面がいずれも平坦な面にな
っている複数の溝部が互いに平行して金属板に形成され
ており、前記溝部の折曲部位近傍における硬度が、平均
硬度の−４０％〜＋４０％の範囲内にあることを特徴と
する溝付き板材が提供される。
る山部と谷部との高さ距離は、形成目標の溝部の深さよ
りも大きくなっており、また、前記第１金型の波形形状
における前記山部の頂点と前記谷部の最低点の近傍は、
いずれも、曲率０.３mm以上の曲線形状になっている。
また、本発明においては、上記した方法で製造された溝
付き板材であって、底面と側面がいずれも平坦な面にな
っている複数の溝部が互いに平行して金属板に形成され
ており、前記溝部の折曲部位近傍における硬度が、平均
硬度の−４０％〜＋４０％の範囲内にあることを特徴と
する溝付き板材が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は金属板に２段階の金型成
形を行って、当該金属板に底面と側面がいずれも平坦な
面になっている複数の溝部を形成する方法である。ま
ず、図１で示したように、型面２０ａ，２０ｂが同一の
波形形状になっている一対の第１金型２０Ａ，２０Ｂの
間に金属板１Ａを配置したのち、第１金型２０Ａ，２０
Ｂで１度にプレス成形する（予備成形）。
形を行って、当該金属板に底面と側面がいずれも平坦な
面になっている複数の溝部を形成する方法である。ま
ず、図１で示したように、型面２０ａ，２０ｂが同一の
波形形状になっている一対の第１金型２０Ａ，２０Ｂの
間に金属板１Ａを配置したのち、第１金型２０Ａ，２０
Ｂで１度にプレス成形する（予備成形）。
【００１５】この予備成形時においては、図２で示した
ように、まず金型２０Ａの波形形状の型面２０ａにおけ
る山部２０ａ1の頂点２０ａ2が、金型２０Ｂの型面２０
ｂにおける谷部２０ｂ1の最低点２０ｂ2の直上に位置す
る金属板１Ａの部分と接触し、ついで、その部分を一気
に谷部２ｂ1に押し込んで成形が終了する。その結果、
金属板１Ａは、図３で示したように、金型の型面と同じ
波形形状をした板材１Ａ1に変形する。
ように、まず金型２０Ａの波形形状の型面２０ａにおけ
る山部２０ａ1の頂点２０ａ2が、金型２０Ｂの型面２０
ｂにおける谷部２０ｂ1の最低点２０ｂ2の直上に位置す
る金属板１Ａの部分と接触し、ついで、その部分を一気
に谷部２ｂ1に押し込んで成形が終了する。その結果、
金属板１Ａは、図３で示したように、金型の型面と同じ
波形形状をした板材１Ａ1に変形する。
【００１６】この予備成形において、金型２０Ａの型面
２０ａにおける山部２０ａ1の頂点２０ａ2の両脇に位置
する金属板の部分１ａ，１ａが両金型の型面に沿う状態
で比較的均一に延伸されるので、図１３で示した従来の
一発成形の場合のような局部的に集中した伸びは発生し
ていない。したがって、図３で示した板材１Ａ1は、一
対の第１金型の型面と同一形状になっているが、そこで
は伸びが局部的に集中した状態になっておらず、全体と
して均一な伸び加工が施されており、破断の発生が抑制
されている。
２０ａにおける山部２０ａ1の頂点２０ａ2の両脇に位置
する金属板の部分１ａ，１ａが両金型の型面に沿う状態
で比較的均一に延伸されるので、図１３で示した従来の
一発成形の場合のような局部的に集中した伸びは発生し
ていない。したがって、図３で示した板材１Ａ1は、一
対の第１金型の型面と同一形状になっているが、そこで
は伸びが局部的に集中した状態になっておらず、全体と
して均一な伸び加工が施されており、破断の発生が抑制
されている。
【００１７】予備成形で得られた板材１Ａ1を、次に、
図４で示したように、目標形状の溝部（または台形部）
が型面２ａ，２ｂに形成されている一対の第２金型２
Ａ，２Ｂの間に配置してプレス成形する（本成形）。そ
の場合、板材１Ａ1の山部は金型２Ａの溝部に、また板
材１Ａ1の谷部は金型２Ａの山部を受容するように位置
合わせをする。
図４で示したように、目標形状の溝部（または台形部）
が型面２ａ，２ｂに形成されている一対の第２金型２
Ａ，２Ｂの間に配置してプレス成形する（本成形）。そ
の場合、板材１Ａ1の山部は金型２Ａの溝部に、また板
材１Ａ1の谷部は金型２Ａの山部を受容するように位置
合わせをする。
【００１８】この本成形においては、均一な伸び加工状
態にある板材１Ａ1は金型２Ａ，２Ｂで圧縮成形される
ので、板材の破断は全く起こらないで成形が進み、図１
１で示したように、底面ａ1（頂部ｂ1）と傾斜面ａ
2（ｂ2）がいずれも平坦な面になっている溝部Ａ（また
は台形部Ｂ）が形成される。ここで、予備成形で用いる
第１金型の型面における波形形状の山部２０ａ1の頂点
２０ａ2（または谷部２０ｂ1の最低点２０ｂ）の近傍
は、曲率が０.３mm以上である曲面形状となるように設
計される。
態にある板材１Ａ1は金型２Ａ，２Ｂで圧縮成形される
ので、板材の破断は全く起こらないで成形が進み、図１
１で示したように、底面ａ1（頂部ｂ1）と傾斜面ａ
2（ｂ2）がいずれも平坦な面になっている溝部Ａ（また
は台形部Ｂ）が形成される。ここで、予備成形で用いる
第１金型の型面における波形形状の山部２０ａ1の頂点
２０ａ2（または谷部２０ｂ1の最低点２０ｂ）の近傍
は、曲率が０.３mm以上である曲面形状となるように設
計される。
【００１９】曲率が０.３mmより小さい場合は、鋭角で
ありすぎて、予備成形時に金属板を突き破るという事態
が起こりやすいからである。また、第１金型の波形形状
においては、谷部２０ｂ1の最低点２０ｂ2と山部２０ａ
1の頂点２０ａ2との垂直方向における高さ距離（ｈ）
は、目標とする溝部の深さ（または台形部の高さ）：Ｈ
に対し、５０〜１５０％程度の値に設計される。本成形
に板材１Ａ1の頂部近傍は幅方向に張り出して例えば山
部の高さは低くなるからである。
ありすぎて、予備成形時に金属板を突き破るという事態
が起こりやすいからである。また、第１金型の波形形状
においては、谷部２０ｂ1の最低点２０ｂ2と山部２０ａ
1の頂点２０ａ2との垂直方向における高さ距離（ｈ）
は、目標とする溝部の深さ（または台形部の高さ）：Ｈ
に対し、５０〜１５０％程度の値に設計される。本成形
に板材１Ａ1の頂部近傍は幅方向に張り出して例えば山
部の高さは低くなるからである。
【００２０】第１金型の型面における波形形状の好適例
としては、sin曲線に類似した形状をあげることができ
る。本発明を適用することにより、金属板の変形能が小
さく、かつ薄い冷間圧延材である場合であっても、破断
の発生を抑制して、微細で多数の溝部を形成することが
できる。例えば、オーステナイト系の薄いＳＵＳ板にＡ
ｕ，Ｐｄ、またはＰｔから成る数１０nm程度の薄層をめ
っき形成したのち５％以上の圧下率で冷間圧延して製造
した厚み０.１５mm程度のクラッド板に対しても、複数
の溝部を形成して燃料電池用の金属セパレータを製造す
ることができる。
としては、sin曲線に類似した形状をあげることができ
る。本発明を適用することにより、金属板の変形能が小
さく、かつ薄い冷間圧延材である場合であっても、破断
の発生を抑制して、微細で多数の溝部を形成することが
できる。例えば、オーステナイト系の薄いＳＵＳ板にＡ
ｕ，Ｐｄ、またはＰｔから成る数１０nm程度の薄層をめ
っき形成したのち５％以上の圧下率で冷間圧延して製造
した厚み０.１５mm程度のクラッド板に対しても、複数
の溝部を形成して燃料電池用の金属セパレータを製造す
ることができる。
【００２１】ところで、図１１で示したような底面ａ1
と傾斜面ａ2のいずれもが平坦な面になっている溝部
（または台形部）を金型で一発成形すると、溝部（また
は台形部）における折曲部位は強加工されるため、当該
部位の硬度は他の箇所に比べて非常に高くなり、全体と
しての硬度のばらつきは大きくなる。しかしながら、本
発明の場合のように、一旦、予備成形を行ってから本成
形で上記した形状の溝部（または台形部）を形成する
と、溝部（または台形部）における折曲部位は上記した
ような強加工を受けることがないため、当該部位の硬度
は、他の箇所の硬度より高いとはいえ、上記した一発成
形時の場合よりも低く、したがって、全体としての硬度
のばらつきは小さくなる。
と傾斜面ａ2のいずれもが平坦な面になっている溝部
（または台形部）を金型で一発成形すると、溝部（また
は台形部）における折曲部位は強加工されるため、当該
部位の硬度は他の箇所に比べて非常に高くなり、全体と
しての硬度のばらつきは大きくなる。しかしながら、本
発明の場合のように、一旦、予備成形を行ってから本成
形で上記した形状の溝部（または台形部）を形成する
と、溝部（または台形部）における折曲部位は上記した
ような強加工を受けることがないため、当該部位の硬度
は、他の箇所の硬度より高いとはいえ、上記した一発成
形時の場合よりも低く、したがって、全体としての硬度
のばらつきは小さくなる。
【００２２】本発明方法を適用すると、最終的に成形さ
れた溝部（または台形部）において、その折曲部位の硬
度は、板材全体の硬度の平均値に対し−４０％〜＋４０
％の範囲内にあり、ばらつきは小さくなっている。
れた溝部（または台形部）において、その折曲部位の硬
度は、板材全体の硬度の平均値に対し−４０％〜＋４０
％の範囲内にあり、ばらつきは小さくなっている。
【００２３】
【実施例】実施例１〜４，比較例１，２
次のような金属セパレータを成形目標とした。まず、成
形する溝部は、図５で示したように、溝部Ａ−Ａ間のピ
ッチは２.７mm，溝部Ａの深さＨ（および台形部Ｂの高
さ）は０.７mm，溝部Ａの底部ａ1と台形部Ｂの頂部ｂ1
の幅はいずれも０.９mm，傾斜面の角度θはtan-1（０.
７／０.４５），溝部Ａの折曲部位の曲率は０.０５mm，
台形部Ｂの折曲部位の曲率は０.２５mmとする。
形する溝部は、図５で示したように、溝部Ａ−Ａ間のピ
ッチは２.７mm，溝部Ａの深さＨ（および台形部Ｂの高
さ）は０.７mm，溝部Ａの底部ａ1と台形部Ｂの頂部ｂ1
の幅はいずれも０.９mm，傾斜面の角度θはtan-1（０.
７／０.４５），溝部Ａの折曲部位の曲率は０.０５mm，
台形部Ｂの折曲部位の曲率は０.２５mmとする。
【００２４】一方、金属板として、板厚が０.２mmで硬
度（ＨＶ）が１７０〜１８０であるＳＵＳ３１６板と、
ＳＵＳ３１６板に厚み４０nmのＡｕをめっきしたのち１
５％の圧下率で冷間圧延し、板厚が０.２mmで、硬度
（ＨＶ）が３１０〜３３０であるクラッド板の２種類を
用意した。また、予備成形用の第１金型として、型面が
図６で示した波形形状になっている一対の金型（１），
型面が図７で示した波形形状になっている一対の金型
（２）、および型面が図８で示した波形形状になってい
る一対の金型（３）を用意した。
度（ＨＶ）が１７０〜１８０であるＳＵＳ３１６板と、
ＳＵＳ３１６板に厚み４０nmのＡｕをめっきしたのち１
５％の圧下率で冷間圧延し、板厚が０.２mmで、硬度
（ＨＶ）が３１０〜３３０であるクラッド板の２種類を
用意した。また、予備成形用の第１金型として、型面が
図６で示した波形形状になっている一対の金型（１），
型面が図７で示した波形形状になっている一対の金型
（２）、および型面が図８で示した波形形状になってい
る一対の金型（３）を用意した。
【００２５】各第１金型で金属板を予備成形したのち、
得られた板材に、型面が図５で示した形状になっている
一対の金型で本成形を行って溝付き板材を成形した。比
較のために、型面が図５と同じ形状の金型を用いて一発
成形を行い、溝付き板材を製造した。得られた板材につ
き、溝部（および台形部）における破断の有無を目視観
察した。１個も破断が認められない場合を○，１個でも
破断が認められた場合を×とした。
得られた板材に、型面が図５で示した形状になっている
一対の金型で本成形を行って溝付き板材を成形した。比
較のために、型面が図５と同じ形状の金型を用いて一発
成形を行い、溝付き板材を製造した。得られた板材につ
き、溝部（および台形部）における破断の有無を目視観
察した。１個も破断が認められない場合を○，１個でも
破断が認められた場合を×とした。
【００２６】その結果を表１に示した。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１から明らかなように、ＨＶ：１７０〜
１８０のＳＵＳ３１６板に対しては、いずれの金型を用
いた場合であっても破断を生ずることなく目標とする溝
付き板材を製造することができる。一方、ＨＶ：３１０
〜３３０と高硬度のクラッド板に対しては、金型（１）
を用いた予備成形を行っても、その山部の頂点が鋭角で
あるため破断が生じている。しかしながら、山部の頂点
の曲率が大きい金型（２）と金型（３）を用いれば、破
断を生ずることなく、目的とする溝付き板材を製造する
ことができる。
１８０のＳＵＳ３１６板に対しては、いずれの金型を用
いた場合であっても破断を生ずることなく目標とする溝
付き板材を製造することができる。一方、ＨＶ：３１０
〜３３０と高硬度のクラッド板に対しては、金型（１）
を用いた予備成形を行っても、その山部の頂点が鋭角で
あるため破断が生じている。しかしながら、山部の頂点
の曲率が大きい金型（２）と金型（３）を用いれば、破
断を生ずることなく、目的とする溝付き板材を製造する
ことができる。
【００２９】次に、厚みが０.２mmでＨＶ値が２４８で
あるＳＵＳ３１６板を用い、図５で示した型面の金型を
用いた一発成形を行って板材（比較例２）を製造し、ま
た図７で示した型面の金型を用いた本発明方法を行って
板材（実施例４）を製造し、各板材につき、５本の溝部
と５本の台形部の各箇所における硬度（ＨＶ）を測定し
た。全ての箇所で測定された硬度の平均値を図９に示し
た。また、板材の平均硬度，（最大硬度−平均硬度）×
１００／平均硬度，（最小硬度−平均硬度）×１００／
平均硬度を表２に示した。
あるＳＵＳ３１６板を用い、図５で示した型面の金型を
用いた一発成形を行って板材（比較例２）を製造し、ま
た図７で示した型面の金型を用いた本発明方法を行って
板材（実施例４）を製造し、各板材につき、５本の溝部
と５本の台形部の各箇所における硬度（ＨＶ）を測定し
た。全ての箇所で測定された硬度の平均値を図９に示し
た。また、板材の平均硬度，（最大硬度−平均硬度）×
１００／平均硬度，（最小硬度−平均硬度）×１００／
平均硬度を表２に示した。
【００３０】
【表２】
【００３１】図９と表２から明らかなように、本発明方
法は、従来の一発成形に比べて、製造された板材におけ
る折曲部位の硬度は低く、かつ、そのばらつきが小さく
なっている。
法は、従来の一発成形に比べて、製造された板材におけ
る折曲部位の硬度は低く、かつ、そのばらつきが小さく
なっている。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明
は、底面と側面がいずれも平坦な面になっている溝部と
台形部を１枚の金属板に成形する際に、波形形状の型面
を有する金型を用いて金属板を一旦予備成形したのち、
正規形状の型面の金型で本成形を行っているので、溝部
の傾斜面における伸びの集中が抑制されて従来の一発成
形で起こっていた金属板の破断は発生しなくなり、設計
目標の溝付き板材を高い歩留まりで製造することができ
る。
は、底面と側面がいずれも平坦な面になっている溝部と
台形部を１枚の金属板に成形する際に、波形形状の型面
を有する金型を用いて金属板を一旦予備成形したのち、
正規形状の型面の金型で本成形を行っているので、溝部
の傾斜面における伸びの集中が抑制されて従来の一発成
形で起こっていた金属板の破断は発生しなくなり、設計
目標の溝付き板材を高い歩留まりで製造することができ
る。
【００３３】本発明は、燃料電池に組み込まれる金属セ
パレータの製造に適用して極めて有効である。
パレータの製造に適用して極めて有効である。
【図１】本発明の予備成形時に用いる金型例を示す断面
図である。
図である。
【図２】予備成形によって得られた板材を示す断面図で
ある。
ある。
【図３】予備成形時に金属板の破断が抑制される理由を
説明するための説明図である。
説明するための説明図である。
【図４】本発明の本成形を示す断面図である。
【図５】実施例で目標とする溝部と台形部の寸法形状の
仕様を説明する説明図である。
仕様を説明する説明図である。
【図６】予備成形で用いる金型（１）の型面の波形形状
を示す図である。
を示す図である。
【図７】予備成形で用いる金型（２）の型面の波形形状
を示す図である。
を示す図である。
【図８】予備成形で用いる金型（３）の型面の波形形状
を示す図である。
を示す図である。
【図９】実施例４の板材と比較例２の板材の硬度分布を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図１０】金属セパレータの１例を示す斜視図である。
【図１１】図１０のXI−XI線に沿う断面図である。
【図１２】従来の一発成形を示す断面図である。
【図１３】一発成形で傾斜面に伸びが集中する理由を説
明する説明図である。
明する説明図である。
１Ａ 金属板
１Ａ1 予備成形で得られた板材
Ａ 溝部
Ｂ 台形部
２Ａ，２Ｂ 目標形状の型面を有する金型
２ａ，２ｂ 金型２Ａ，２Ｂの型面
２０Ａ，２０Ｂ 型面が波形形状をしている金型
２０ａ，２０ｂ 金型２０Ａ，２０Ｂの型面
２０ａ1 山部
２０ａ2 山部２０ａ1の頂点
２０ｂ1 谷部
２０ｂ2 谷部２０ｂ1の最低点
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 久田 建男
愛知県名古屋市南区大同町二丁目30番地
大同特殊鋼株式会社技術開発研究所内
(72)発明者 高木 忍
愛知県名古屋市南区大同町二丁目30番地
大同特殊鋼株式会社技術開発研究所内
Ｆターム(参考） 5H026 AA02 BB02 BB04 CC03 CC05
EE02 HH00 HH03 HH05
Claims (7)
- 【請求項１】 表面が平坦な面になっている複数の溝部
を金属板に形成する溝付き板材の製造方法であって、 波形形状の型面を有する第１金型で前記金属板を予備成
形して波形形状に変形した板材とし、ついで、 形成目標の溝部と同一形状の型面を有する第２金型で前
記板材を本成形することを特徴とする溝付き板材の製造
方法。 - 【請求項２】 前記第１金型の波形形状における山部と
谷部との高さ距離は、形成目標の溝部の深さよりも大き
くなっている請求項１の溝付き板材の製造方法。 - 【請求項３】 前記第１金型の波形形状における前記山
部の頂点と前記谷部の最低点の近傍は、いずれも、曲率
０.３mm以上の曲線形状になっている請求項１または２
の溝付き板材の製造方法。 - 【請求項４】 前記溝部は、前記金属板の周縁部を除く
箇所に形成されている請求項１〜３のいずれかの溝付き
板材の製造方法。 - 【請求項５】 前記金属板は、Ａｕ，Ｐｔ、またはＰｄ
から成る薄層が表面に形成され、かつ、５％以上の圧下
率で冷間圧延されたクラッド板である請求項１〜４のい
ずれかの溝付き板材の製造方法。 - 【請求項６】 底面と側面がいずれも平坦な面になって
いる複数の溝部が互いに平行して金属板に形成されてお
り、前記溝部の折曲部位近傍における硬度が、平均硬度
の−４０％〜＋４０％の範囲内にあることを特徴とする
溝付き板材。 - 【請求項７】 燃料電池に組み込まれる金属セパレータ
である請求項６の溝付き板材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002048391A JP2003249238A (ja) | 2002-02-25 | 2002-02-25 | 溝付き板材の製造方法、その方法で製造された溝付き板材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002048391A JP2003249238A (ja) | 2002-02-25 | 2002-02-25 | 溝付き板材の製造方法、その方法で製造された溝付き板材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003249238A true JP2003249238A (ja) | 2003-09-05 |
Family
ID=28661204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002048391A Pending JP2003249238A (ja) | 2002-02-25 | 2002-02-25 | 溝付き板材の製造方法、その方法で製造された溝付き板材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003249238A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2372824A1 (fr) * | 2010-03-30 | 2011-10-05 | L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Plaque de pile à combustible, cellule et pile correspondantes |
| JP2013008701A (ja) * | 2012-10-05 | 2013-01-10 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
| US8895208B2 (en) | 2009-12-22 | 2014-11-25 | Topsoe Fuel Cell A/S | Manufacture and calibration process for an interconnect for a fuel cell or a cell stack |
| JP2014231075A (ja) * | 2013-05-29 | 2014-12-11 | トヨタ自動車株式会社 | プレス成形方法 |
| WO2014196277A1 (ja) * | 2013-06-04 | 2014-12-11 | 日産自動車株式会社 | セパレータの歪みを除去する成形方法およびセパレータの歪みを除去する成形装置 |
| JP2017001072A (ja) * | 2015-06-12 | 2017-01-05 | 株式会社三井ハイテック | 金属板の成形方法及びこれに用いる成形装置 |
| JP2017064775A (ja) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | 株式会社三井ハイテック | プレス加工装置及びプレス加工方法 |
| DE112016004387T5 (de) | 2015-09-28 | 2018-06-21 | Mitsui High-Tec, Inc. | Separatorherstellungsverfahren |
| CN110125249A (zh) * | 2018-02-09 | 2019-08-16 | 株式会社三井高科技 | 金属成形体的制造方法 |
| CN116154208A (zh) * | 2022-12-11 | 2023-05-23 | 同济大学 | 燃料电池用高精度高耐蚀钛双极板及其制备方法、模具组件 |
| US12311425B2 (en) | 2020-06-29 | 2025-05-27 | Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha | Workpiece production apparatus |
-
2002
- 2002-02-25 JP JP2002048391A patent/JP2003249238A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8895208B2 (en) | 2009-12-22 | 2014-11-25 | Topsoe Fuel Cell A/S | Manufacture and calibration process for an interconnect for a fuel cell or a cell stack |
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| CN105264699A (zh) * | 2013-06-04 | 2016-01-20 | 日产自动车株式会社 | 用于除去分隔件的形变的成形方法以及用于除去分隔件的形变的成形装置 |
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