JP3363628B2

JP3363628B2 - 溶融塩に対する耐食性に優れたステンレス鋼およびその製造方法

Info

Publication number: JP3363628B2
Application number: JP29804094A
Authority: JP
Inventors: 延和藤本; 直人平松; 美博植松
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 1994-11-08
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: JPH07188870A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，溶融塩に対する耐食性
に優れたステンレス鋼，より詳しくは，溶融炭酸塩型燃
料電池のセパレータ用材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融炭酸塩型の燃料電池のセパレータ材
料には，電解質である溶融炭酸塩によって溶融塩腐食を
起こさないような耐食性が要求される。従来より，かよ
うな溶融炭酸塩型燃料電池のセパレータ材料としては，
ＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３１０Ｓなどの高級ステンレス
鋼が使用されてきた。

【０００３】溶融炭酸塩に対する耐腐食性は，一般にス
テンレス鋼中のＣｒ量に比例すると言われており，この
ため，ＳＵＳ３１０ＳのようなＣｒ含有量の多いものが
使用される場合が多い。そして，Ｃｒ含有量を多くした
ステンレス鋼ではオーステナイト相を安定させるために
Ｎｉの含有量も多くなっている。

【０００４】他方，これらステンレス鋼の表面にアルミ
ナをコーティングすることによって高耐食性を付与し，
これを該セパレータ材料に使用する例もある。

【０００５】溶融炭酸塩に対するステンレス鋼の耐腐食
性の改善に関し，特開昭６２−２９４１５３号公報の
「燃料電池用セパレータ材」や特開平１−２５２７５７
号公報の「耐溶融炭酸塩腐食性に優れたＦｅ基合金」が
知られている。前者の特開昭６２−２９４１５３号公報
は，溶融炭酸塩に対する耐腐食性は鋼中にＡｌを添加す
ることによって向上すると教示している。

【０００６】しかし，溶融塩に対する耐食性を向上させ
るためにステンレス鋼中にＡｌを多量に添加すると，鋼
の熱間加工性が著しく低下し，鋼板製造のための熱間圧
延時に大きな割れを生じるようになる。そのため，製造
できる鋼板サイズが制約される上，製品歩留が低くなっ
て製造コストが高くならざるを得ない。かようなＡｌ含
有オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工性の問題に
対して，凝固時にδフエライト量を少量析出させたり，
あるいはＬａやＣｅ等の希土類元素を添加する等してス
テンレス鋼の熱間加工性を向上させる処法が特公昭５５
−４３４９８号公報に示され，また特開昭６０−２６２
９４５号公報には１０００〜１２００℃の範囲の温度で
熱間圧延を行なうことによって割れを防止する方法が提
唱されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】燃料電池の溶融炭酸塩
は腐食作用が極めて強いので，そのセパレータ材として
ＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３１０Ｓなどの高級ステンレス
鋼を使用した場合でも，十分な耐食性を具備するとは言
えないのが現状である。特に，ＳＵＳ３１０ＳではＣｒ
とＮｉの含有量が多いので原料費が高価になり，加工性
も悪くなるという難点もある。製品価格の観点からは，
ＣｒやＮｉの含有量，とりわけＮｉの含有量をできるだ
け下げることが課題となる。この点，特開昭６２−２９
４１５３号公報の「燃料電池用セパレータ材」は２５％
Ｃｒ−２０％Ｎｉ鋼を基本組成としており，原料費が高
価となり，さらには加工性もあまり良くない。

【０００８】ステンレス鋼の表面にアルミナをコーティ
ングして該セパレータ材の耐食性を向上させる処法の場
合は，コーティングや熱処理等が必要になり，製造工程
全体が複雑になるという難点がある。

【０００９】特開平１−２５２７５７号公報に記載され
た耐溶融炭酸塩腐食性に優れたＦｅ基合金はＳｉの含有
率をとくに低くしなければならない。このため鋼の製造
に特別の配慮が必要となり，やはり製造コストが上昇す
るといった難点がある。

【００１０】特公昭５５−４３４９８号公報や特開昭６
０−２６２９４５号公報は耐熱性・耐酸化性に優れまた
熱間加工性が良好なＡｌ含有ステンレス鋼を開示する
が，高熱でかつ腐食性も非常に強く腐食機構的にも複雑
な溶融塩環境における耐食性向上についての有益な教示
はない。

【００１１】したがって，本発明は，ＣｒとＮｉの含有
量を極力抑えながらも，優れた耐溶融炭酸塩腐食性を示
し，且つ加工性あるいは熱間加工性にも優れた燃料電池
用の安価なステンレス鋼製セパレータ材料の開発を目的
としたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば，重量％
で，Ｃ：０.１％以下，Ｍｎ：２.０％以下，Ｎｉ：７.
５％以上１５.０％未満，Ｃｒ：１４.０〜２０.０％，
Ｓｉ：０.２％を超え４.０％以下，Ａｌ：１.０〜４.０
％を含有し，場合によってはさらに３.０％以下のＣ
ｕ，３.０％以下のＭｏ，１.０％以下のＴｉ，１.０％
以下のＺｒ，０.５％以下のＹまたは０.５％以下好まし
くは０.０５％以下のＲＥＭ（希土類元素）の１種また
は２種以上を含有し，且つＳｉ％／Ａｌ％≦１.０，好ましくはＳｉ％／Ａｌ％≦
０.４の関係を満足し，残部がＦｅおよび不可避的不純物から
なる溶融塩に対する耐食性に優れたステンレス鋼を提供
する。

【００１３】本発明のステンレス鋼は，好ましくは，さ
らに次の関係を満足するように成分量が調整されてい
る。（Ｓｉ％＋Ａｌ％）／Ｎｉ％≦０.４７

【００１４】本発明のステンレス鋼は，さらに好ましく
は，下式で表されるδ（％）の値が０.５〜４.０の範囲
となるように各成分量が調整されており，このδ（％）
をもつ鋼は，熱間圧延時に１０００℃以上の温度で熱間
圧延を終了する（仕上圧延機出側の材料温度を１０００
℃以上とする）という熱延条件を採用することにより熱
延鋼板を有利に製造できる。 δ（％）＝１.５７・Ｃｒ＋０.７・Ｓｉ＋３.８９・Ａ
ｌ−１.５７・Ｎｉ−０.１６・Ｍｎ−３８.５・Ｃ−７.
６５。そのさい，ＲＥＭを含有する場合にはその含有量を０.
０５％以下とする。

【００１５】

【作用】本発明者らは，溶融炭酸塩型燃料電池の環境下
でのステンレス鋼の腐食挙動の研究を重ねてきたが，鋼
中のＳｉ量とＡｌ量をある一定の範囲で複合添加する
と，ＣｒとＮｉの含有量を大きく増やすことなく溶融炭
酸塩に対して優れた耐腐食性を持ったステンレス鋼が得
られるという知見を得た。すなわち，その詳細は後記の
実施例（図１，２および４）に示すが，０.２％を超え
る量のＳｉと１.０％以上のＡｌを，Ｓｉ％／Ａｌ％≦１.０，好ましくはＳｉ％／Ａｌ％≦
０.４の関係を満足するように複合添加すると，溶融炭酸塩に
対して優れた耐腐食性を示すステンレス鋼が得られる。
これは，ステンレス鋼表面にＡｌ酸化物層とＳｉ酸化物
層が形成されることによる作用であると考えてよい。

【００１６】また，かようなＳｉとＡｌを複合添加する
と鋼の加工性が劣るようになるが，この点は，後記の実
施例（図３）に示すが，（Ｓｉ％＋Ａｌ％）／Ｎｉ％≦０.４７の関係が満たされるようにＮｉを含有させれば，解決で
きることが判った。

【００１７】さらに，本発明鋼のようにＡｌを含有する
鋼では一般に熱間加工性が悪く，通常の熱延設備で熱延
鋼板を製造しようとすると破断のおそれがあるが，この
問題は，後記の実施例（図５，図７）に示すように，前
記のδ（％）の値が０.５〜４.０の範囲となるように各
成分量を調整したうえ，１０００℃以上で熱間圧延を終
了すれば，解決できることがわかった。そのさい，ＲＥ
Ｍを添加する場合には０.０５％以下とするのがよい
（図６）。

【００１８】〔発明の詳述〕本発明鋼における各成分の
作用並びに含有量規制理由について個別に説明すると次
のとおりである。

【００１９】Ｃ：Ｃ含有量があまり多くなると鋼の熱間
加工性が阻害されるようになるのでＣの含有量は０.１
％以下とした。なお，鋼の高温強度を向上させるには
０.０３％を超えるＣ量を含有するのがよい。

【００２０】Ｍｎ：Ｍｎはオーステナイト形成元素であ
り，また溶製時の脱酸剤および脱硫剤として使用される
ことから，通常のオーステナイト系ステンレス鋼では１
％程度までのＭｎを含有している。しかし，過度に添加
すると溶融塩に対する耐食性を劣化させるので，本発明
鋼でのＭｎの含有量は２.０％以下とする。

【００２１】Ｎｉ：Ｎｉはオーステナイト形成元素であ
り，オーステナイト相を維持するために７.５％以上の
量で含有する必要がある。しかし，あまり多量に含有す
ると製品価格の上昇につながるのでその上限は１５.０
％未満とした。

【００２２】Ｃｒ：Ｃｒは溶融炭酸塩に対する鋼の耐腐
食性を向上させるうえで重要な作用を果たす。このため
には１４.０％以上のＣｒの含有が必要である。しか
し，あまり多量にＣｒを含有するとオーステナイト相が
不安定になり，熱間加工性が劣化するようになるのでＣ
ｒ量は２０.０％以下とする。

【００２３】Ｓｉ：Ｓｉは鋼の高温強度と耐酸化性を改
善する作用がある。Ｓｉは酸素親和力が大きく，このた
めに，本発明鋼が燃料電池のセパレート材に使用された
ときに，溶融炭酸塩腐食によって鋼表面に形成された酸
化物層とステンレス鋼母材との界面近傍の粒界付近にＳ
ｉ酸化物が形成される。このＳｉ酸化物層が粒界を通ろ
うとする原子の拡散を妨げ，ステンレス鋼の腐食を抑え
る作用を果たす。この作用は，後述のようにＡｌの含有
によって助成される。溶融炭酸塩に対する耐腐食性を向
上させるにはＳｉは０.２％を超える含有量が必要であ
る。しかし，多量に添加すると製造性や熱間加工性を阻
害するのでＳｉの含有量は４.０％以下とする。

【００２４】Ａｌ：Ａｌは脱酸作用および溶融炭酸塩に
対する耐腐食性を向上させる作用がある。溶融炭酸塩に
対する十分な耐腐食性を得るには，Ａｌは１.０％以上
添加する必要があるが，あまり多量に含有させると製造
性や熱間加工性が劣化するので，Ａｌの含有量は１.０
〜４.０％とした。

【００２５】本発明鋼は，ＳｉとＡｌの複合添加によっ
て耐溶融炭酸塩腐食性の向上が図れた点に一つの特徴が
ある。この事実は後記の実施例（図１，図２，図４）に
も示すが，この複合添加の作用効果については次のよう
に考えることができる。

【００２６】適量のＳｉの含有によって，前述のように
最外表面の酸化物層とステンレス鋼母材の界面に形成さ
れるＳｉ酸化物層は，ステンレス鋼の内外からの原子の
拡散を阻止して一種のバリヤーとしての作用を発揮して
ステンレス鋼の耐食性を高める効果がある。しかし，本
発明者らの実験によれば，このＳｉ酸化物は溶融炭酸塩
に対する安定度が低い（すなわち溶解度が大きい）こと
が判明し，したがって，溶融炭酸塩が鋼の最外表面の酸
化物層を浸透してこのＳｉ酸化物層にまで侵入してきた
場合には，このＳｉ酸化物が溶解して，十分な耐食効果
を発揮できなくなる。

【００２７】ところが，適量のＡｌが鋼中に含有する
と，Ａｌ酸化物層がＳｉ酸化物層の外側に形成し，この
外側のＡｌ酸化物層がＳｉ酸化物を溶融炭酸塩から保護
するとと共に，いずれも原子拡散係数の小さいＳｉ酸化
物層とＡｌ酸化物層の共存によってステンレス鋼自体の
腐食を一層抑制することができる。

【００２８】このような作用効果は，ＳｉとＡｌの含有
量が前記の範囲において，Ｓｉ％／Ａｌ％≦１.０の関係を満足するときに達成でき，さらに好ましくは，Ｓｉ％／Ａｌ％≦０.４のときに，溶融炭酸塩に対して耐腐食性が非常に良好と
なることがわかった。

【００２９】また，以上の基本組成に加えて，Ｃｕ，Ｍ
ｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，ＹまたはＲＥＭの１種以上を適量添加
すると，溶融炭酸塩に対する耐腐食性をよりいっそう向
上させることができる。これらの元素の好ましい含有量
は次のとおりである。

【００３０】Ｃｕ：Ｃｕは溶融炭酸塩に対する耐腐食性
を向上させる効果がある。しかし，あまり多量に添加す
ると熱間加工性が劣化するので，Ｃｕの含有量は３.０
％以下とする。

【００３１】Ｍｏ：Ｍｏは溶融炭酸塩に対する耐腐食性
を向上させる効果がある。しかし，あまり多量に添加す
ると溶接性および熱間加工性が劣化するので，Ｍｏの含
有量は３.０％以下とする。

【００３２】Ｔｉ：Ｔｉは鋼の高温強度を向上させる効
果があると共に，溶融炭酸塩に対する耐腐食性も向上さ
せる効果がある。しかし，多量に添加すると靱性が劣化
するので，Ｔｉの含有量は１.０％以下とする。

【００３３】Ｚｒ：Ｚｒは鋼の高温強度を向上させる効
果があると共に，溶融炭酸塩に対する耐腐食性を向上さ
せる効果がある。しかし，多量に添加すると溶接性なら
びに鋼の清浄度を害するので，Ｚｒの含有量は１.０％
以下とする。

【００３４】Ｙ：Ｙは溶融炭酸塩に対する耐腐食性を向
上させる効果がある。しかし，多量に添加すると熱間加
工性が劣化するので，Ｙの含有量は重量％で０.５％以
下とする。

【００３５】ＲＥＭ：ＲＥＭ（希土類元素）は溶融炭酸
塩に対する耐腐食性を向上させる効果があるとともに，
少量の添加により熱間加工性を改善する。しかし，多量
に添加すると熱間加工性が劣化するので，ＲＥＭの含有
量は重量％で０.５％以下とする。特に熱間加工を向上
させるためにはＲＥＭを０.０５重量％以下の範囲で含
有させることが望ましい。

【００３６】次に，本発明鋼のようにＳｉやＡｌを多く
含有したステンレス鋼は，一般に鋼の硬度が上昇し加工
性が劣化する傾向があるが，（Ｓｉ％＋Ａｌ％）／Ｎｉ％≦０.４７の関係を満足するようにＮｉを含有させると，鋼の硬度
を低くでき，加工性を良好にできる（後記実施例の図
３）。

【００３７】また，Ａｌが多量に含有したステンレス鋼
では熱間加工性が著しく低下し，熱間圧延時に熱延板に
大きな割れを生じるという問題があり，特に２％以上Ａ
ｌを含有した鋼においては割れが著しく，通常の方法で
は熱延鋼帯を製造することが困難である。この問題を解
決すべく実験を重ねた結果，δフエライト量および熱間
圧延時の熱延板の温度を規制することによって，溶融塩
に対する耐食性を保持するに必要なＡｌを含有した場合
でも，熱間圧延によって良好に熱延鋼帯が製造できるこ
とがわかった。

【００３８】すなわち，本発明鋼の鋳塊または鋳片に現
れるδフエライト量を各成分の含有量から予測する式と
して， δ（％）＝１.５７・Ｃｒ＋０.７・Ｓｉ＋３.８９・Ａ
ｌ−１.５７・Ｎｉ−０.１６・Ｍｎ−３８.５・Ｃ−７.
６５を得た。ただし，この式が適用できるのはδ（％）が０
〜６の範囲であり，６を超えると的中率は低くなる。そ
して，この式で示されるδ（％）が０.５〜４.０の範囲
となるように各成分量が調整されている場合には，後記
実施例（図５および図７）に示すように，この鋼は熱間
加工性に優れることが明らかとなった。したがって，こ
の場合に通常の熱間圧延設備によって熱延鋼帯を製造す
ることが可能となる。

【００３９】しかし，このδ（％）が０.５〜４.０の範
囲の鋼でも９００〜１０００℃の間に急激な延性の変化
を生じることが明らかとなり，このため，熱間圧延を行
なう場合にはその最終パスを出るときの材料温度が１０
００℃以上とするのがよいことがわかった。すなわち，
１０００℃以上の温度で熱間圧延を終了すれば，耳割れ
等の発生もなく，良品質の熱延板を安定して製造でき
る。

【００４０】

【実施例】

〔実施例１〕試験に供した試料ａ〜ｑおよび試料ｒ〜ｚ
の化学成分値（重量％）をそれぞれ表１および表２に示
した。表１の試料ａ〜ｑは本発明鋼であり，表２の試料
ｒ〜ｚは比較鋼である。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】試料ａ〜ｑ（本発明鋼）および試料ｒ〜ｚ
（比較鋼）は，何れも３０ｋｇ真空溶解炉にて溶解鋳造
後，その鋳片を熱間圧延し焼鈍して熱延板とした。その
後，焼鈍，冷間圧延，焼鈍したあと腐食試験に供する試
片を採取した。なお表２の試料ｙは市販のＳＵＳ３１６
Ｌ，試料ｚは市販のＳＵＳ３１０Ｓであるが，これら市
販鋼の鋼板も同様の腐食試験に供した。

【００４４】腐食試験は，６２モル％Ｌｉ₂ＣＯ₃−３８
モル％Ｋ₂ＣＯ₃の溶融炭酸塩中に各試料ａ〜ｚを浸漬
し，６５０℃の温度で，７０容量％空気−３０容量％の
ＣＯ₂ガスの雰囲気下に７０時間保持するものである。
この試験後の試料表面に生成した腐食生成物を除去して
試験前後の試料重量の差を測定し，これを腐食量（ｍｇ
／ｃｍ²)として耐溶融炭酸塩腐食性を評価した。その結
果を図１に示した。図１の結果から次のことがわかる。

【００４５】先ず，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｙ，ＲＥ
Ｍの何れも添加しなかった試料ａ〜ｉ（本発明鋼）にお
いては，Ａｌの含有量が１％に近い試料ａ，ｂ，ｆに比
べてＡｌの含有量がほぼ２％である試料ｃ，ｇ，ｉの方
が腐食量が少ない。またこれら試料ｃ，ｇ，ｉに比べ
て，Ａｌの含有量がほぼ３％である試料ｄ，ｈ，ｐの方
が腐食量がより少ない。そして，これら試料ｄ，ｈ，ｐ
に比べて，Ａｌの含有量がほぼ４％である試料ｅおよび
ｑと，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｙ，ＲＥＭの何れかを
含有している試料ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏは更に腐食量
が少ない。

【００４６】また，Ｓｉ量が０.２％未満である試料
ｒ，ｓ（比較鋼）に比べて，Ｓｉ量が０.２％以上であ
る試料ａ〜ｑ（本発明鋼）は，何れも腐食量が少ない。
しかし試料ｔ，ｕ，ｖ，ｗ（比較鋼）は，Ｓｉの添加量
が何れも０.２％以上でありながら，しかも或る程度の
Ａｌを含有しながらも，試料ａ〜ｑ（本発明鋼）に比べ
て，腐食量が多いという結果となった。

【００４７】そこで，Ｓｉ％／Ａｌ％の比で腐食量との
関係を整理したところ，図２の結果を得た。図２によれ
ば，ＳｉとＡｌの含有量比がＳｉ％／Ａｌ％≦１.０を満足する場合にのみ溶融炭酸塩に対する耐腐食性が改
善されることがわかる。より好ましくは，Ｓｉ％／Ａｌ％≦０.４の関係を満足するときに，溶融炭酸塩に対する耐腐食性
が更に良好となる。

【００４８】次に，腐食試験の時と同様にして得た板か
ら試験片を切り出して，ビッカース硬さ試験を行った。
試験の結果を，試験に供した鋼の（Ｓｉ％＋Ａｌ％）／
Ｎｉ％を横軸，ビッカース硬さ（Ｈｖ）を縦軸にとって
図３に示した。

【００４９】図３の結果から，（Ｓｉ％＋Ａｌ％）／Ｎ
ｉ％が約０.４７の辺りを境にしてビッカーズ硬さが急
激に変化することがわかる。そして，（Ｓｉ％＋Ａｌ
％）／Ｎｉ％≦０.４７の範囲にある鋼はビッカーズ硬
さ（Ｈｖ）が約１８０以下となり，硬度が低いことから
加工性が良好であることがわかる。

【００５０】〔実施例２〕表３に示す化学成分値（重量
％）の鋼の冷延焼鈍板を，実施例１と同様にして作製
し，その試験片を実施例１と同じ腐食試験に供した。そ
の結果を，前記の図２の場合と同様に，Ｓｉ％／Ａｌ％
の比で整理して図４に示した。

【００５１】

【表３】

【００５２】図４の結果から，実施例１と同様，合金中
のＳｉ％／Ａｌ％≦１.０の場合に耐溶融炭酸塩腐食性
が良好となることがわかる。図４において，試料１ｑ，
１ｒおよび１ｓの腐食量が特に大きいが，これはＳｉ％
／Ａｌ％＞１.０であることによる。また試料１ｐはＳ
ｉ％／Ａｌ％は０.１２と小さいが，Ｓｉ含有量０.２％
未満であるため腐食量は大きくなっている。

【００５３】〔実施例３〕表３の試料１ｄの化学成分値
を有する２％Ａｌ含有鋼を，３０ｋｇ真空溶解炉で溶解
して鋳造し，その鋼塊から切削加工により３５ｍｍの板
厚のスラブを作製した。このスラブを１２３０℃で１時
間均熱した後，１パスあたり３０〜３５％の圧下率で，
最終仕上圧延ロールを通過時の材料温度（最終パス温
度）が７００〜１０５０℃となるように熱間圧延を行
い，５ｍｍ厚の熱延板を製造した。最終パス温度と熱延
板の耳割れの程度を調べたところ，表４の結果を得た。

【００５４】

【表４】

【００５５】表４の結果から，最終パス温度が１０００
℃以上であれば耳割れの発生なく熱延板の製造が可能で
あることがわかる。なお，試料１ｄのδ（％）は１.６
である。なお，１０００℃での熱間引張試験を行って引
張破断させたときの断面減少率を求め，この断面減少率
と熱間圧延時の耳割れとの関係を調べたところ，１００
０℃での断面減少率が５５％以上あれば，最終パス温度
１０００℃の圧延時にほぼ耳割れを生じないことが明ら
かとなった。したがって，熱間圧延時に耳割れを生じさ
せないためには１０００℃での断面減少率が５５％以上
あることが望ましい。

【００５６】〔実施例４〕表３の各試料を３０ｋｇ真空
溶解炉にて溶解して鋳塊とし，この鋳塊から切削加工に
よって熱間引張試験用の丸棒試験片を作製して１０００
℃での熱間引張試験に供し，引張破断させたときの断面
減少率を測定した。そして，各試験片のδ（％）を本文
に記載した式によって求め，このδ（％）を横軸に，測
定された断面減少率を縦軸として，これらの試験結果を
図５に示した。

【００５７】図５から明らかなように，δ（％）が多い
と断面減少率は低下し，熱間加工性が悪くなる。逆にδ
（％）が少なすぎても断面減少率は低下する。図５によ
れば断面減少率が５５％以上となるのはδ（％）が０.
５〜４.０％の範囲であるときであり，この場合には熱
間加工性が良好となることがわかる。なお，試料１ｐは
熱間加工性は良好であるが，図４に示したように耐溶融
炭酸塩腐食性が劣る。

【００５８】次に，表２の試料のうち，２％Ａｌ含有鋼
においてＲＥＭを添加した鋼と熱間引張試験（１０００
℃）における断面減少率との関係を調べた。その結果を
図６に示した。この図から，ＲＥＭの添加よって断面減
少率（熱間延性）は向上するが，或る量を超えて添加す
ると逆に低下することがわかる。これは過剰のＲＥＭが
鋼中に存在すると酸化物等の介在物が増大し，これが熱
間加工性に悪影響を及ぼすためと考えられる。いずれに
してもＲＥＭ量が０.０５％以下のとき，より具体的に
は約０.０２％付近で最も熱間加工性が良好となること
がわかる。

【００５９】〔実施例５〕表５に示す化学成分値（重量
％）の試料を実施例１と同様に作製し，実施例１と同じ
耐溶融炭酸塩腐食性試験に供した。また，実施例４と同
様に試料を作製して実施例４と同様に１０００℃での熱
間引張試験を行って断面減少率を求めた。それらの結果
を図７に総括して示した。

【００６０】

【表５】

【００６１】図７の結果から，本発明で規定する組成範
囲の試料２ａ〜２ｆの鋼は溶融炭酸塩中における腐食量
はいずれもＳＵＳ３１０Ｓ（２ｊ）の約１／２以下であ
り，良好な耐溶融炭酸塩腐食性を示すことがわかる。ま
た，本発明鋼（２ａ〜２ｆ）のδ（％）は表５に示した
ようにいずれも０.５〜４.０の範囲にあるが，これらの
鋼の１０００℃における断面減少率はいずれも５５％以
上であり，熱間加工も良好である。

【００６２】これに対し，試料２ｈはＳｉ％＜０.２で
あるため，また試料２ｉはＳｉ％／Ａｌ％＞１.０であ
るため，それぞれ耐食性が悪い。また試料２ｇはδ
（％）が０.５〜４.０の範囲外であるため，熱間加工性
が悪くなっている。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
ＣｒおよびＮｉの含有量が比較的低いステンレス鋼にお
いても，溶融炭酸塩に対する耐腐食性が向上したステン
レス鋼が得られた。このステンレス鋼は比較的多量のＡ
ｌを含有するにも拘わらず高歩留りで熱間圧延が可能で
ある。したがって，従来の燃料電池のセパレータ材に代
わる安価で耐久性に優れた燃料電池のセパレータ材を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼中のＳｉ含有量と溶融炭酸塩中での鋼の腐食
量との関係を示す図である。

【図２】鋼中のＳｉ％／Ａｌ％の比と溶融炭酸塩中での
鋼の腐食量との関係を示す図である。

【図３】鋼中の（Ｓｉ％＋Ａｌ％）／Ｎｉ％と鋼のビッ
カース硬度との関係を示す図である。

【図４】鋼中のＳｉ％／Ａｌ％の比と溶融炭酸塩中での
鋼の腐食量との関係を示す図である。

【図５】鋼中のδ（％）の値と鋼を熱間引張試験（１０
００℃）したときの断面減少率との関係を示す図であ
る。

【図６】鋼中のＲＥＭ含有量と鋼を熱間引張試験（１０
００℃）したときの断面減少率との関係を示す図であ
る。

【図７】本発明鋼と比較鋼を熱間引張試験（１０００
℃）に供したときの断面減少率と溶融炭酸塩腐食試験に
供したときの腐食量を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−247852（ＪＰ，Ａ) 特開平１−252757（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−294153（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/06 C21D 8/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で，Ｃ：０.１％以下，Ｍｎ：２.
０％以下，Ｎｉ：７.５％以上１５.０％未満，Ｃｒ：１
４.０〜２０.０％，Ｓｉ：０.２％を超え４.０％以下，
Ａｌ：１.０〜４.０％を含有し，かつＳｉ％／Ａｌ％≦１.０の関係を満足し，残部がＦｅおよび不可避的不純物から
なる溶融塩に対する耐食性に優れたステンレス鋼。
【請求項２】重量％で，Ｃ：０.１％以下，Ｍｎ：２.
０％以下，Ｎｉ：７.５％以上１５.０％未満，Ｃｒ：１
４.０〜２０.０％，Ｓｉ：０.２％を超え４.０％以下，
Ａｌ：１.０〜４.０％を含有し，さらに，３.０％以下
のＣｕ，３.０％以下のＭｏ，１.０％以下のＴｉ，１.
０％以下のＺｒ，０.５％以下のＹまたは０.５％以下の
ＲＥＭ（希土類元素）の１種または２種以上を含有し，
且つＳｉ％／Ａｌ％≦１.０の関係を満足し，残部がＦｅおよび不可避的不純物から
なる溶融塩に対する耐食性に優れたステンレス鋼。
【請求項３】Ｓｉ％／Ａｌ％≦０.４の関係を満足し
ている請求項１または２に記載のステンレス鋼。
【請求項４】（Ｓｉ％＋Ａｌ％）／Ｎｉ％≦０.４７
の関係を満足している請求項１，２または３に記載のス
テンレス鋼。
【請求項５】下式で表されるδ（％）の値が０.５〜
４.０の範囲となるように各成分量が調整されている請
求項１，２，３または４に記載のステンレス鋼， δ（％）＝１.５７・Ｃｒ＋０.７・Ｓｉ＋３.８９・Ａ
ｌ−１.５７・Ｎｉ−０.１６・Ｍｎ−３８.５・Ｃ−７.
６５。
【請求項６】ＲＥＭ含有量は０.０５％以下である請
求項５に記載のステンレス鋼。
【請求項７】重量％で，Ｃ：０.１％以下，Ｍｎ：２.
０％以下，Ｎｉ：７.５％以上１５.０％未満，Ｃｒ：１
４.０〜２０.０％，Ｓｉ：０.２％を超え４.０％以下，
Ａｌ：１.０〜４.０％を含有し，且つＳｉ％／Ａｌ％≦１.０の関係を満足すると共に， δ（％）＝１.５７・Ｃｒ＋０.７・Ｓｉ＋３.８９・Ａ
ｌ−１.５７・Ｎｉ−０.１６・Ｍｎ−３８.５・Ｃ−７.
６５。で表されるδ（％）の値が０.５〜４.０の範囲となるよ
うに各成分量が調整され，残部がＦｅおよび不可避的不
純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼を熱間圧延
して鋼帯とするさいに，１０００℃以上の温度で熱間圧
延を終了することを特徴とする溶融塩に対する耐食性に
優れたステンレス鋼の製造方法。
【請求項８】当該ステンレス鋼は，３.０％以下のＣ
ｕ，３.０％以下のＭｏ，１.０％以下のＴｉ，１.０％
以下のＺｒ，０.５％以下のＹまたは０.０５％以下のＲ
ＥＭ（希土類元素）の１種または２種以上を含有する請
求項７に記載の製造方法。