JPH04293766A - Thin aluminum film having high corrosion resistance for fuel cell using molten carbonate - Google Patents

Thin aluminum film having high corrosion resistance for fuel cell using molten carbonate

Info

Publication number
JPH04293766A
JPH04293766A JP3057586A JP5758691A JPH04293766A JP H04293766 A JPH04293766 A JP H04293766A JP 3057586 A JP3057586 A JP 3057586A JP 5758691 A JP5758691 A JP 5758691A JP H04293766 A JPH04293766 A JP H04293766A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum
thin film
molten carbonate
base material
fuel cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3057586A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Saneji Otsuki
大槻 実治
Hiroshi Ishizuka
浩 石塚
Kiyoshi Ogata
潔 緒方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kansai Electric Power Co Inc
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Nissin Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kansai Electric Power Co Inc, Nissin Electric Co Ltd filed Critical Kansai Electric Power Co Inc
Priority to JP3057586A priority Critical patent/JPH04293766A/en
Publication of JPH04293766A publication Critical patent/JPH04293766A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a thin Al film having high corrosion resistance to molten carbonate for a fuel cell using molten carbonate. CONSTITUTION:A mixed layer consisting of Al and a base material 12 is formed by the vacuum deposition of Al as an evaporating material 14 and irradiation with ions 16 of inert gas and then a thin Al film is formed. The mixed layer almost hinders the flowing of electric current causing corrosion by the action of a local cell and prevents the exfoliation of the formed thin Al film, accordingly the thin Al film has high corrosion resistance even under severe corrosive conditions due to exposure to molten carbonate at a high temp. for a long time.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、溶融炭酸塩燃料電池
に用いられる金属材料の表面に形成され、高い耐腐食性
を有する溶融炭酸塩燃料電池用の高耐腐食性アルミニウ
ム薄膜に関するものである。
[Field of Industrial Application] This invention relates to a highly corrosion-resistant aluminum thin film for molten carbonate fuel cells, which is formed on the surface of a metal material used in molten carbonate fuel cells and has high corrosion resistance. .

【0002】0002

【従来の技術】従来から各種の燃料電池の開発研究が行
われている。その燃料電池の中で溶融炭酸塩燃料電池は
、電解質として用いる溶融した炭酸塩の電導度が水溶液
に比べて非常に大きいために大電流密度での動作が可能
で、第二世代燃料電池と呼ばれて大きな期待が持たれて
いる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Research and development on various types of fuel cells have been carried out. Among these fuel cells, molten carbonate fuel cells are capable of operating at high current densities because the conductivity of the molten carbonate used as an electrolyte is much higher than that of aqueous solutions, and are called second-generation fuel cells. There are high expectations.

【0003】この溶融炭酸塩燃料電池の一例を図3に基
づいて説明する。図3は、溶融炭酸塩燃料電池の構造を
説明する概略図である。この溶融炭酸塩燃料電池は、6
50℃の高温度で溶融状態にあるLi2CO3−Na2
CO3系の溶融炭酸塩を含浸する電解質板41の片面に
、酸化ニッケル(NiO )からなるカソード電極42
,波形のセパレータ材43およびニッケル(Ni)から
なるアノード電極44を設け、電解質板41の他面に、
ニッケル(Ni)からなるアノード電極44,波形のセ
パレータ材43および酸化ニッケル(NiO )からな
るカソード電極42を設け、各セパレータ材43の端部
と電解質板41との間をシーリングするようにウエット
シール部材45を設けたものである。なお、Aは燃料ガ
ス、Bは酸化ガスである。
An example of this molten carbonate fuel cell will be explained based on FIG. 3. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the structure of a molten carbonate fuel cell. This molten carbonate fuel cell has 6
Li2CO3-Na2 in a molten state at a high temperature of 50℃
A cathode electrode 42 made of nickel oxide (NiO 2 ) is placed on one side of an electrolyte plate 41 impregnated with CO3-based molten carbonate.
, a corrugated separator material 43 and an anode electrode 44 made of nickel (Ni) are provided, and on the other side of the electrolyte plate 41,
An anode electrode 44 made of nickel (Ni), a corrugated separator material 43, and a cathode electrode 42 made of nickel oxide (NiO 2 ) are provided, and a wet seal is applied to seal between the end of each separator material 43 and the electrolyte plate 41. A member 45 is provided. Note that A is a fuel gas and B is an oxidizing gas.

【0004】このような構造の溶融炭酸塩燃料電池にお
いて、特に耐腐食性を必要とする部分のセパレータ材4
3,ウエットシール部材45等には、ステンレスまたは
ステンレス系鋼材等の特殊金属材料,表面にアルミニウ
ム(Al)薄膜を真空蒸着法で設けたステンレスまたは
ステンレス系鋼材等の特殊金属材料,表面にアルミニウ
ム(Al)薄膜をイオンプレーディング法で設けて熱処
理したステンレスまたはステンレス系鋼材等の特殊金属
材料等が実用に供されている。
[0004] In a molten carbonate fuel cell having such a structure, the separator material 4 is used in parts that particularly require corrosion resistance.
3. The wet seal member 45 etc. is made of a special metal material such as stainless steel or stainless steel, a special metal material such as stainless steel or stainless steel with a thin aluminum (Al) film coated on the surface by vacuum evaporation, or a special metal material such as aluminum (Al) on the surface. Special metal materials such as stainless steel or stainless steel materials in which a thin Al) film is provided by an ion plating method and then heat treated are in practical use.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、650
℃の高い温度状態にあるLi2CO3−Na2CO3系
の溶融炭酸塩にさらされて使用されるセパレータ材43
,ウエットシール部材45に、耐腐食性を有するステン
レスまたはステンレス系鋼材等の特殊金属材料を用いて
も、溶融炭酸塩燃料電池が使用(放電・充電)されてい
る間は高温度(650℃)のLi2CO3−Na2CO
3系の溶融炭酸塩にさられるため、腐食が発生して溶融
炭酸塩の液漏れが発生し、溶融炭酸塩燃料電池が使用で
きなくなる。
[Problem to be solved by the invention] However, 650
Separator material 43 used by being exposed to Li2CO3-Na2CO3-based molten carbonate at a high temperature of ℃
, Even if the wet seal member 45 is made of a special metal material such as corrosion-resistant stainless steel or stainless steel, the temperature will be high (650°C) while the molten carbonate fuel cell is in use (discharging/charging). Li2CO3-Na2CO
Exposure to three types of molten carbonate causes corrosion and molten carbonate leakage, making the molten carbonate fuel cell unusable.

【0006】また、表面にアルミニウム(Al)薄膜を
真空蒸着法で設けたステンレスまたはステンレス系鋼材
等の特殊金属材料をセパレータ材43,ウエットシール
部材45として用いた場合は、表面に蒸着したアルミニ
ウム(Al)と溶融炭酸塩のリチウム(Li)とが反応
してアルミニウム(Al)を主成分とするLiAlO2
の不働態が形成され耐腐食性が向上するものの、真空蒸
着で設けられるアルミニウム(Al)薄膜にはピンホー
ルが存在するため、このピンホールから腐食(ピンホー
ル腐食)が発生するとともに、アルミニウム(Al)薄
膜と特殊金属材料との密着性が低いため熱応力でアルミ
ニウム(Al)薄膜が剥離し易く、構成材料の表面およ
び内部に腐食が発生し、溶融炭酸塩燃料電池が使用でき
なくなる。
Furthermore, when a special metal material such as stainless steel or stainless steel material on which a thin aluminum (Al) film is formed on the surface by vacuum evaporation is used as the separator material 43 and the wet seal member 45, the aluminum (Al) deposited on the surface may be Al) and molten carbonate lithium (Li) react to form LiAlO2 whose main component is aluminum (Al).
Although the aluminum (Al) thin film formed by vacuum evaporation has pinholes, corrosion occurs from these pinholes (pinhole corrosion). Because the adhesion between the aluminum (Al) thin film and the special metal material is low, the aluminum (Al) thin film easily peels off due to thermal stress, corrosion occurs on the surface and inside of the constituent materials, and the molten carbonate fuel cell becomes unusable.

【0007】さらに、表面にアルミニウム(Al)薄膜
をイオンプレーディング法で設けて熱処理したステンレ
スまたはステンレス系鋼材等の特殊金属材料セパレータ
材43,ウエットシール部材45として用いた場合は、
アルミニウム(Al)薄膜のピンホールをなくしピンホ
ール腐食を防止することができるが、アルミニウム(A
l)薄膜を形成するための条件の一つである真空度が低
いため不純物が混入して局部腐食が発生し易く、腐食に
伴う欠陥部の形成により、溶融炭酸塩燃料電池が使用で
きなくなる。また、アルミニウム(Al)薄膜の形成と
高温度の熱処理とを行うため、特殊金属材料の材質が限
定されたり、生産性が悪く製造コストが高くなるという
欠点がある。
Furthermore, when a special metal material such as stainless steel or stainless steel which has been heat-treated with an aluminum (Al) thin film formed on the surface by ion plating is used as the separator material 43 and the wet seal member 45,
Pinholes in aluminum (Al) thin films can be eliminated and pinhole corrosion can be prevented;
l) Since the degree of vacuum, which is one of the conditions for forming a thin film, is low, impurities are mixed in and local corrosion is likely to occur, and the formation of defects due to corrosion makes the molten carbonate fuel cell unusable. Furthermore, since the formation of an aluminum (Al) thin film and high-temperature heat treatment are performed, there are disadvantages in that the quality of the special metal material is limited, and productivity is poor and manufacturing costs are high.

【0008】この発明の目的は、高温度の溶融炭酸塩に
長時間さらされて使用しても高い耐腐食特性を示す溶融
炭酸塩燃料電池用の高耐腐食性アルミニウム薄膜を提供
することである。
It is an object of the present invention to provide a highly corrosion resistant aluminum thin film for molten carbonate fuel cells that exhibits high corrosion resistance properties even when exposed to high temperature molten carbonates for long periods of time. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項(1)
の溶融炭酸塩燃料電池用の高耐腐食性アルミニウム薄膜
は、アルミニウム(Al)を基材の表面に真空蒸着する
と同時または交互に不活性ガスのイオンを照射してアル
ミニウム(Al)と基材との混合層を形成した後、アル
ミニウム(Al)薄膜を形成したものである。
[Means for solving the problem] Claim (1) of this invention
A highly corrosion-resistant aluminum thin film for molten carbonate fuel cells is produced by vacuum-depositing aluminum (Al) onto the surface of a substrate and simultaneously or alternately irradiating inert gas ions to bond the aluminum (Al) and the substrate. After forming a mixed layer of , an aluminum (Al) thin film was formed.

【0010】請求項(2)の溶融炭酸塩燃料電池用の高
耐腐食性アルミニウム薄膜は、請求項(1)記載の溶融
炭酸塩燃料電池用の高耐腐食性アルミニウム薄膜におい
て、アルミニウム(Al)薄膜の形成を、真空蒸着法で
行ったことを特徴とするものである。請求項(3)の溶
融炭酸塩燃料電池用の高耐腐食性アルミニウム薄膜は、
請求項(1)記載の溶融炭酸塩燃料電池用の高耐腐食性
アルミニウム薄膜において、アルミニウム(Al)薄膜
の形成を、真空アーク放電蒸着法で行ったことを特徴と
するものである。
The highly corrosion-resistant aluminum thin film for a molten carbonate fuel cell according to claim (2) is the highly corrosion-resistant aluminum thin film for a molten carbonate fuel cell according to claim (1), in which aluminum (Al) The film is characterized in that the thin film is formed using a vacuum evaporation method. The highly corrosion-resistant aluminum thin film for molten carbonate fuel cells according to claim (3),
In the highly corrosion-resistant aluminum thin film for a molten carbonate fuel cell according to claim (1), the aluminum (Al) thin film is formed by a vacuum arc discharge deposition method.

【0011】[0011]

【作用】この発明の請求項(1)の溶融炭酸塩燃料電池
用の高耐腐食性アルミニウム薄膜は、アルミニウム(A
l)の真空蒸着と不活性ガスのイオンの照射とによりア
ルミニウム(Al)と基材との混合層を形成し、アルミ
ニウム(Al)薄膜を基材の表面に形成するので、混合
層が局部電池の作用による腐食電流を流れ難くするとと
もに、基材の表面に形成するアルミニウム(Al)薄膜
の剥離を防止することができる。
[Operation] The highly corrosion-resistant aluminum thin film for molten carbonate fuel cells according to claim (1) of the present invention is characterized by aluminum (A
A mixed layer of aluminum (Al) and the base material is formed by vacuum evaporation of l) and irradiation of inert gas ions, and an aluminum (Al) thin film is formed on the surface of the base material, so that the mixed layer forms a local battery. It is possible to make it difficult for corrosion current to flow due to the action of , and to prevent the aluminum (Al) thin film formed on the surface of the base material from peeling off.

【0012】請求項(2)の溶融炭酸塩燃料電池用の高
耐腐食性アルミニウム薄膜は、アルミニウム(Al)と
基材との混合層を形成して腐食電流を流れ難くするとと
もに、剥離を防いでアルミニウム(Al)薄膜を真空蒸
着法で基材の表面に形成したことにより、細かいオーダ
ーで膜厚を制御してピンホール等の欠陥が少ない薄膜と
することができる。
The highly corrosion-resistant aluminum thin film for a molten carbonate fuel cell according to claim (2) forms a mixed layer of aluminum (Al) and a base material to make it difficult for corrosion current to flow and to prevent peeling. By forming an aluminum (Al) thin film on the surface of the base material using a vacuum evaporation method, the film thickness can be controlled in a fine order, resulting in a thin film with fewer defects such as pinholes.

【0013】請求項(3)の溶融炭酸塩燃料電池用の高
耐腐食性アルミニウム薄膜は、アルミニウム(Al)と
基材との混合層を形成して腐食電流を流れ難くするとと
もに、剥離を防いでアルミニウム(Al)薄膜を真空ア
ーク放電蒸着法で基材の表面に形成したことにより、一
層緻密でピンホール等のない薄膜とすることができる。
The highly corrosion-resistant aluminum thin film for a molten carbonate fuel cell according to claim (3) forms a mixed layer of aluminum (Al) and a base material to make it difficult for corrosion current to flow and to prevent peeling. By forming an aluminum (Al) thin film on the surface of the base material using the vacuum arc discharge deposition method, it is possible to obtain a thin film that is even more dense and free of pinholes.

【0014】[0014]

【実施例】この発明の溶融炭酸塩燃料電池用の高耐腐食
性アルミニウム薄膜の第1の実施例を図1に基づいて説
明する。図1は、IVD法(Ion Vapor De
posision法)により高耐腐食性アルミニウム薄
膜を形成する装置の概略構成図である。
EXAMPLE A first example of a highly corrosion-resistant aluminum thin film for a molten carbonate fuel cell according to the present invention will be described with reference to FIG. Figure 1 shows the IVD method (Ion Vapor De
1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for forming a highly corrosion-resistant aluminum thin film by a method (positioning method).

【0015】この装置は、真空装置内(図示せず)にお
いて、水を循環することにより水冷できるホルダ11に
基材12が固定されている。この基材12に対向する位
置には蒸発源13とイオン源15とが配置されている。 この蒸発源13は、電子ビーム,レーザ線または高周波
等により高温度に加熱することができるもので、中には
アルミニウム(Al)の蒸発物質14が入れられる。
In this device, a base material 12 is fixed to a holder 11 that can be water-cooled by circulating water in a vacuum device (not shown). An evaporation source 13 and an ion source 15 are arranged at positions facing the base material 12. This evaporation source 13 can be heated to a high temperature by an electron beam, laser beam, high frequency, or the like, and contains an evaporation substance 14 of aluminum (Al).

【0016】また、イオン源15は、カウフマン型やプ
ラズマを閉じ込めるためのカスプ磁場を用いたバケット
型等のもので、少なくとも1種類以上の不活性ガスが供
給され、イオン化してイオン16として基材12の表面
に照射する装置である。さらに、真空装置内には、膜厚
計17と電流測定計18が配置されている。この膜厚計
17は、基材12の表面に蒸着されるアルミニウム(A
l)の粒子数ならびに膜厚を計測するためのものであり
、例えば水晶振動子を使用した振動型膜厚計等である。 また、電流測定計18は、基材12に照射される不活性
ガスのイオン16の量を計測するためのものであり、例
えばファラデーカップのうような2次電子抑制電極をも
つカップ型構造のイオンビーム電流測定計等である。
The ion source 15 is of the Kaufman type or a bucket type using a cusp magnetic field for confining plasma, and is supplied with at least one type of inert gas, which is ionized and released into the base material as ions 16. This device irradiates the surface of 12. Furthermore, a film thickness meter 17 and a current measuring meter 18 are arranged within the vacuum apparatus. This film thickness meter 17 measures aluminum (A) deposited on the surface of the base material 12.
It is used to measure the number of particles and film thickness of (l), and is, for example, a vibrating film thickness meter using a crystal resonator. Further, the current measuring meter 18 is for measuring the amount of inert gas ions 16 irradiated onto the base material 12, and is for example a cup-shaped structure having a secondary electron suppressing electrode such as a Faraday cup. These are ion beam current measuring meters, etc.

【0017】なお、イオン源15に供給されてイオン1
6として基材12に照射する不活性ガスとしては、ヘリ
ウム(He),ネオン(Ne),アルゴン(Ar),ク
リプトン(Kr),キセノン(Xe)の少なくとも1種
類以上を供給する。このような構成の装置において、ス
テンレス材(SUS303)からなる基材12をホルダ
11に固定した後、アルミニウム(Al)を蒸発物質1
4として蒸発源13に配置して真空装置の内部を5×1
0−6〔Torr〕以下の高真空に保持する。そして、
蒸発源13を電子ビームで加熱して蒸発物質14を基材
12の表面に真空蒸着すると同時に、アルゴン(Ar)
 からなる不活性ガスをイオン源15に供給してイオン
16として20 KeV  の照射エネルギーで照射し
、基材12と蒸発物質14すなわちアルミニウム(Al
)との混合層を形成した後、イオン16の照射エネルギ
ーの値を10〔KeV 〕に変更して厚さ1〔μm〕の
高耐腐食性アルミニウム薄膜を形成した。
Note that the ions 1 supplied to the ion source 15
As the inert gas to be irradiated onto the base material 12, at least one of helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) is supplied. In the apparatus having such a configuration, after fixing the base material 12 made of stainless steel material (SUS303) to the holder 11, aluminum (Al) is attached to the evaporated material 1.
4 in the evaporation source 13 and the inside of the vacuum device as 5×1
Maintain a high vacuum of 0-6 Torr or less. and,
The evaporation source 13 is heated with an electron beam to vacuum evaporate the evaporation material 14 onto the surface of the base material 12, and at the same time, argon (Ar) is heated.
An inert gas consisting of
), the irradiation energy value of the ions 16 was changed to 10 [KeV] to form a highly corrosion-resistant aluminum thin film with a thickness of 1 [μm].

【0018】なお、混合層およびアルミニウム(Al)
薄膜の形成中は、膜厚計17および電流測定計18によ
り、基材12に到達するアルミニウム(Al)からなる
蒸発物質14の粒子数とイオン16の粒子数とを常時測
定・監視するとともに、その値が所定の値にコントロー
ルされる。図2は、真空アーク放電蒸着法により高耐腐
食性アルミニウム薄膜を形成する真空アーク放電型蒸着
装置と呼ばれている装置の概略構成図である。
Note that the mixed layer and aluminum (Al)
During the formation of the thin film, the number of particles of the evaporated substance 14 made of aluminum (Al) and the number of particles of the ions 16 reaching the base material 12 are constantly measured and monitored using the film thickness meter 17 and the current meter 18. The value is controlled to a predetermined value. FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus called a vacuum arc discharge type deposition apparatus for forming a highly corrosion-resistant aluminum thin film by a vacuum arc discharge deposition method.

【0019】この真空アーク放電型蒸着装置は、各種ガ
スを導入するガス導入部1aと真空ポンプ(図示せず)
を接続する真空排気部1bとを設けた真空装置1の内部
の一方にアルミニウム(Al)からなる電極2を設け、
この真空装置1の内部の他方にはホルダ3を設け、この
ホルダ3にステンレス材(SUS303)からなる基材
4を電極2に対向するように支持配置する。
This vacuum arc discharge type vapor deposition apparatus includes a gas introduction section 1a for introducing various gases and a vacuum pump (not shown).
An electrode 2 made of aluminum (Al) is provided on one side of the interior of the vacuum device 1 provided with a vacuum exhaust part 1b connecting the
A holder 3 is provided inside the vacuum device 1 on the other side, and a base material 4 made of stainless steel (SUS303) is supported and arranged in the holder 3 so as to face the electrode 2.

【0020】そして、真空装置1が陽極となり電極2が
陰極となるようにトリガー5aを有するアーク電源5が
接続され、真空装置1と電極2との間に直流電圧を印加
できるようにするとともに、基材4にはホルダ3を介し
て負のバイアス電圧を印加するバイアス電源6が接続さ
れている。このような構成の真空アーク放電型蒸着装置
において、真空装置1の真空排気部1bから真空ポンプ
(図示せず)で排気して真空装置1の内部を5×10−
6〔Torr〕に保持した後、ガス導入部1aよりAr
からなる不活性ガスを1〔mTorr 〕導入した後、
アーク電源5で真空装置1と電極2との間に50〔A〕
のアーク電流を流してアーク放電させ、電極2の金属す
なわちアルミニウム(Al)の金属イオンMと電子eと
のプラズマを発生させる。
Then, an arc power source 5 having a trigger 5a is connected so that the vacuum device 1 becomes an anode and the electrode 2 becomes a cathode, so that a DC voltage can be applied between the vacuum device 1 and the electrode 2, and A bias power supply 6 that applies a negative bias voltage is connected to the base material 4 via the holder 3 . In a vacuum arc discharge type vapor deposition apparatus having such a configuration, the vacuum pump (not shown) is used to evacuate the evacuation part 1b of the vacuum apparatus 1, and the inside of the vacuum apparatus 1 is evacuated to 5×10 −
After holding at 6 [Torr], Ar is supplied from the gas introduction part 1a.
After introducing an inert gas consisting of 1 [mTorr],
50 [A] between the vacuum device 1 and the electrode 2 with the arc power source 5
An arc current of 1 is applied to cause an arc discharge, and a plasma of metal ions M of the metal of the electrode 2, that is, aluminum (Al) and electrons e is generated.

【0021】そして、真空装置1よりも負の100〔V
〕のバイアス電圧をホルダ3を介してバイアス電源6で
印加し、アルミニウム(Al)のプラズマの金属イオン
Mを基材4に向けて加速し、基材4の表面にアルミニウ
ム(Al)の金属イオンMを付着させて5〔μm〕の厚
さの高耐腐食性アルミニウム薄膜を形成させる。この場
合において、バイアス電圧を適宜制御することにより基
材4の表面とアルミニウム薄膜との間に基材4と蒸発物
質14すなわちアルミニウム(Al)との混合層を形成
することができる。
[0021] Then, 100 [V] which is more negative than the vacuum device 1
] is applied by the bias power supply 6 through the holder 3, the metal ions M of aluminum (Al) plasma are accelerated toward the base material 4, and the metal ions of aluminum (Al) are applied to the surface of the base material 4. M is deposited to form a highly corrosion-resistant aluminum thin film with a thickness of 5 [μm]. In this case, by appropriately controlling the bias voltage, a mixed layer of the base material 4 and the evaporated substance 14, that is, aluminum (Al) can be formed between the surface of the base material 4 and the aluminum thin film.

【0022】このようにして得られた実施例の耐腐食金
属材料と、真空蒸着法により表面にアルミニウム(Al
)薄膜を形成したステンレス材とを、「ステンレス鋼の
アノード分極曲線測定方法(JIS  G  0579
(1983))」の試験方法により腐食試験を行い、腐
食試験後の表面の腐食状態を目視観察するとともに、断
面観察と断面の組成分析とを走査型電子顕微鏡(SEM
)と波長分散型X線分析装置とにより行った。
[0022] The corrosion-resistant metal material of the example thus obtained was coated with aluminum (Al) on the surface by vacuum deposition.
) The stainless steel material on which the thin film was formed is
(1983)), and the corrosion state of the surface after the corrosion test was visually observed, and cross-sectional observation and cross-sectional composition analysis were performed using a scanning electron microscope (SEM).
) and a wavelength dispersive X-ray analyzer.

【0023】その結果、従来から耐腐食性金属して用い
られている真空蒸着法により表面にアルミニウム(Al
)薄膜を形成したステンレス材は、表面のアルミニウム
(Al)薄膜の剥離が大部分で発生し、ピンホールが発
生してステンレス材の内部まで腐食が進行しているのに
対し、実施例のアルミニウム(Al)薄膜を形成したス
テンレス材からなる耐腐食金属材料は、薄膜の剥離やピ
ンホールがなく、腐食が金属材料の内部まで進行してい
ないことが確認された。
As a result, aluminum (Al
) The aluminum (Al) thin film on the surface of the stainless steel material on which the thin film was formed mostly peeled off, pinholes were generated, and corrosion progressed to the inside of the stainless steel material, whereas the aluminum material in the example The corrosion-resistant metal material made of stainless steel on which the (Al) thin film was formed had no peeling of the thin film or pinholes, and it was confirmed that corrosion had not progressed to the inside of the metal material.

【0024】以上のように、アルミニウム(Al)から
なる蒸発物質14の真空蒸着とアルゴンのイオン16の
照射とにより蒸発物質14(アルミニウム(Al))と
基材12との混合層を形成した後、アルミニウム(Al
)薄膜を基材12の表面に形成することにより、混合層
が局部電池の作用による腐食電流を流れ難くするととも
に、基材12の表面に形成されるアルミニウム(Al)
薄膜の剥離を防止することができ、細かいオーダーで膜
厚を制御してピンホール等の欠陥がなく、一層緻密な薄
膜とすることができるので、高温度の溶融炭酸塩に長時
間さらされて使用しても高い耐腐食特性を示す溶融炭酸
塩燃料電池用の高耐腐食性アルミニウム薄膜を得ること
ができる。
As described above, after forming a mixed layer of the evaporation material 14 (aluminum (Al)) and the base material 12 by vacuum deposition of the evaporation material 14 made of aluminum (Al) and irradiation with argon ions 16, , aluminum (Al
) By forming a thin film on the surface of the base material 12, the mixed layer makes it difficult for corrosion current due to the action of a local battery to flow, and also reduces the amount of aluminum (Al) formed on the surface of the base material 12.
It is possible to prevent the thin film from peeling off, and the film thickness can be controlled to a fine order to create a denser thin film without defects such as pinholes. It is possible to obtain a highly corrosion-resistant aluminum thin film for molten carbonate fuel cells that exhibits high corrosion-resistant properties even when used.

【0025】なお、IVD法(Ion Vapor D
eposision法)により高耐腐食性アルミニウム
薄膜を形成する装置は素より、各実施例の高耐腐食性ア
ルミニウム薄膜を形成する真空蒸着装置および真空アー
ク放電型蒸着装置は、低温度かつ高真空度の条件でアル
ミニウム(Al)薄膜を形成することができるので、基
材12の材質が限定されることもなく、不純物の混入も
避けることができる。
[0025] Furthermore, the IVD method (Ion Vapor D
The vacuum evaporation equipment and the vacuum arc discharge type evaporation equipment that form the highly corrosion-resistant aluminum thin films of each example are not only equipments that form highly corrosion-resistant aluminum thin films using a low-temperature and high-vacuum method. Since an aluminum (Al) thin film can be formed under certain conditions, the material of the base material 12 is not limited and contamination with impurities can be avoided.

【0026】特に、真空アーク放電型蒸着装置は、アル
ミニウム(Al)薄膜を形成させるために必要な時間が
短く、かつ金属材料の電極を蒸発源として用いるので、
複数の電極を用いて金属薄膜の形成を行うことができ、
複雑な形状や表面積の大きい基材4にも対応することが
でき、生産性をより一層高めることが可能である。
In particular, the vacuum arc discharge type evaporation apparatus requires a short time to form an aluminum (Al) thin film, and uses a metal electrode as an evaporation source.
A thin metal film can be formed using multiple electrodes,
It is possible to handle base materials 4 with complex shapes and large surface areas, and it is possible to further improve productivity.

【0027】[0027]

【発明の効果】この発明の請求項(1)の溶融炭酸塩燃
料電池用の高耐腐食性アルミニウム薄膜は、アルミニウ
ム(Al)の真空蒸着と不活性ガスのイオンの照射とに
よりアルミニウム(Al)と基材との混合層を形成し、
アルミニウム(Al)薄膜を基材の表面に形成すること
により、混合層が局部電池の作用による腐食電流を流れ
難くするとともに、基材の表面に形成するアルミニウム
(Al)薄膜の剥離を防止することができるので、高温
度の溶融炭酸塩に長時間さらされて使用しても高い耐腐
食特性を示す。
Effects of the Invention The highly corrosion-resistant aluminum thin film for molten carbonate fuel cells according to claim (1) of the present invention is produced by vacuum deposition of aluminum (Al) and irradiation of inert gas ions. and the base material to form a mixed layer,
By forming an aluminum (Al) thin film on the surface of the base material, the mixed layer makes it difficult for corrosion current to flow due to the action of a local battery, and also prevents the peeling of the aluminum (Al) thin film formed on the surface of the base material. As a result, it exhibits high corrosion resistance even when exposed to high-temperature molten carbonates for long periods of time.

【0028】請求項(2)の溶融炭酸塩燃料電池用の高
耐腐食性アルミニウム薄膜は、アルミニウム(Al)と
基材との混合層を形成して腐食電流を流れ難くするとと
もに、剥離を防いでアルミニウム(Al)薄膜を真空蒸
着法で基材の表面に形成したことにより、細かいオーダ
ーで膜厚を制御できるとともにピンホール等の欠陥が少
なく、高温度の溶融炭酸塩に長時間さらされて使用して
も高い耐腐食特性を示す薄膜とすることができる。
The highly corrosion-resistant aluminum thin film for a molten carbonate fuel cell according to claim (2) forms a mixed layer of aluminum (Al) and a base material to make it difficult for corrosion current to flow and to prevent peeling. By forming a thin aluminum (Al) film on the surface of the base material using a vacuum evaporation method, the film thickness can be controlled to a fine order, there are fewer defects such as pinholes, and it can be exposed to high-temperature molten carbonate for a long time. Even when used, a thin film can be obtained that exhibits high corrosion resistance.

【0029】請求項(3)の溶融炭酸塩燃料電池用の高
耐腐食性アルミニウム薄膜は、アルミニウム(Al)と
基材との混合層を形成して腐食電流を流れ難くするとと
もに、剥離を防いでアルミニウム(Al)薄膜を真空ア
ーク放電蒸着法で基材の表面に形成したことにより、一
層緻密でピンホール等がなく、高温度の溶融炭酸塩に長
時間さらされて使用しても高い耐腐食特性を示す薄膜と
することができる。
The highly corrosion-resistant aluminum thin film for a molten carbonate fuel cell according to claim (3) forms a mixed layer of aluminum (Al) and a base material to make it difficult for corrosion current to flow and to prevent peeling. By forming an aluminum (Al) thin film on the surface of the base material using vacuum arc discharge deposition, it is more dense and free of pinholes, and has high resistance even when exposed to high-temperature molten carbonate for long periods of time. It can be a thin film that exhibits corrosive properties.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】IVD法により薄膜を形成する装置の概略構成
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for forming a thin film by an IVD method.

【図2】真空アーク放電型蒸着装置の概略構成図である
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a vacuum arc discharge type deposition apparatus.

【図3】溶融炭酸塩燃料電池の構造を説明する概略図で
ある。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the structure of a molten carbonate fuel cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    真空装置 2    電極 4    基材 5    アーク電源 6    バイアス電源 M    金属イオン e    電子 12  基材 14  蒸発物質 16  イオン 1 Vacuum equipment 2 Electrode 4 Base material 5 Arc power supply 6 Bias power supply M Metal ion e Electronic 12 Base material 14 Evaporation substances 16 Ion

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アルミニウム(Al)を基材の表面に真空
蒸着すると同時または交互に不活性ガスのイオンを照射
して前記アルミニウム(Al)と前記基材との混合層を
形成した後、アルミニウム(Al)薄膜を形成した溶融
炭酸塩燃料電池用の高耐腐食性アルミニウム薄膜。
1. After vacuum-depositing aluminum (Al) on the surface of a base material and simultaneously or alternately irradiating inert gas ions to form a mixed layer of the aluminum (Al) and the base material, the aluminum (Al) A highly corrosion-resistant aluminum thin film for molten carbonate fuel cells.
【請求項2】前記アルミニウム(Al)薄膜の形成を、
真空蒸着法で行ったことを特徴とする請求項(1)記載
の溶融炭酸塩燃料電池用の高耐腐食性アルミニウム薄膜
2. Formation of the aluminum (Al) thin film comprises:
The highly corrosion-resistant aluminum thin film for a molten carbonate fuel cell according to claim 1, characterized in that the film is produced by a vacuum deposition method.
【請求項3】前記アルミニウム(Al)薄膜の形成を、
真空アーク放電蒸着法で行ったことを特徴とする請求項
(1)記載の溶融炭酸塩燃料電池用の高耐腐食性アルミ
ニウム薄膜。
3. Forming the aluminum (Al) thin film,
The highly corrosion-resistant aluminum thin film for a molten carbonate fuel cell according to claim 1, characterized in that it is produced by a vacuum arc discharge deposition method.
JP3057586A 1991-03-22 1991-03-22 Thin aluminum film having high corrosion resistance for fuel cell using molten carbonate Pending JPH04293766A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3057586A JPH04293766A (en) 1991-03-22 1991-03-22 Thin aluminum film having high corrosion resistance for fuel cell using molten carbonate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3057586A JPH04293766A (en) 1991-03-22 1991-03-22 Thin aluminum film having high corrosion resistance for fuel cell using molten carbonate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04293766A true JPH04293766A (en) 1992-10-19

Family

ID=13059953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3057586A Pending JPH04293766A (en) 1991-03-22 1991-03-22 Thin aluminum film having high corrosion resistance for fuel cell using molten carbonate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04293766A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10199661B2 (en) Fuel cell separator and manufacturing method of fuel cell separator
JP3971911B2 (en) Solid lithium secondary battery and manufacturing method thereof
Smedley et al. Lead photocathodes
JP2001500927A (en) Method and apparatus for producing a structural component having a heat insulating layer, in particular, a gas turbine blade and a heat insulating layer
US6063246A (en) Method for depositing a carbon film on a membrane
JPH08287901A (en) Manufacture of positive electrode for lithium secondary battery
Andoh et al. A new machine for film formation by ion and vapour deposition
KR20130128733A (en) Apparatus and method for ion-implantation and sputtering deposition
US12139785B2 (en) Method for forming coating layer having plasma resistance
JP5224347B2 (en) Method for forming metal thin film on spectroscopic sample for scanning electron microscope
JPH04293766A (en) Thin aluminum film having high corrosion resistance for fuel cell using molten carbonate
JPH04294063A (en) Highly anti-corrosive material for fuel cell with molten carbonate
CN115133059B (en) Surface coating of a fuel cell metal flow field plate and preparation method thereof
JP2867707B2 (en) Method of forming highly corrosion resistant material for molten carbonate fuel cells
JP7359124B2 (en) Manufacturing method of fuel cell separator
JPH11335832A (en) Ion implantation and ion implantation device
JP3664472B2 (en) Coating processing method and aperture plate
RU2384911C1 (en) Method for treatment of electrodes in insulating gaps of high-voltage electric vacuum instruments
JPH06184732A (en) Highly corrosion resistant aluminum thin film for molten carbonate fuel battery
CN100370584C (en) Method of in-situ depositing high dielectric constant Al2O3 and metal film on GaAs substrate
JPH04224670A (en) Corrosion resisting metallic material
JPH03115561A (en) Method for coating film and coating device
JPH0225986B2 (en)
Philipps et al. Deposition and qualification of tungsten coatings produced by plasma deposition in WF6 precursor gas
Higashi et al. Pre-Treatment for Adhesion Layer in Panel-Level Sputtering Applying an Improved Linear Ion Source