[發明專利]用于燃料電池的分離器的制造方法

有效

• 申請號: 201510594003.7
• 申請日: 2015-09-17
• 公開（公告）號: CN105449238B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 小泉雅史
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;C23C16/26
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 沈同全;車文

一種用于燃料電池的分離器的制造方法，該制造方法是一種用于通過CVD在鈦基材(41)上形成碳涂覆膜(50)的方法，鈦基材(41)在鈦基材(41)的表面上具有氧化鈦層(41a)。該方法包括：形成其中將在其表面上具有氧化鈦層(41a)的鈦基材(41)置于真空氛圍中的狀態的步驟；在形成碳涂覆膜(50)之前或者在碳涂覆膜(50)正在形成時利用具有等于或者短于390nm的波長的光照射鈦基材(41)的氧化鈦層(41a)的表面的照射步驟；和在于照射步驟中利用光照射的氧化鈦層(41a)的表面上形成碳涂覆膜的步驟。

技術領域

本發明涉及一種用于燃料電池的分離器的制造方法。更加具體地，本發明涉及改進通過CVD(化學氣相沉積)在鈦基材上形成碳涂覆膜的技術，該鈦基材在其表面上具有氧化鈦層。

背景技術

作為在制造用于燃料電池的分離器時執行的表面處理技術，已經開發了一項利用碳基傳導薄膜涂覆基材的技術，該技術取代了是使用Au等的相關領域的技術的貴金屬電鍍技術。

作為分離器的基材，使用了SUS、鈦等。特別地，根據具有高度耐腐蝕性的觀點，使用了鈦基材。因此，正在越來越多地使用利用碳薄膜涂覆由鈦制成的分離器基材的技術。

在其中借助于等離子體CVD(使用等離子體的化學氣相沉積)通過使用碳氫化合物基氣體的原材料在由鈦制成的分離器基材上形成碳薄膜的情形中，確保在基材和碳薄膜之間的附著是特別重要的。然而，在很多情形中確保這種附著在技術上是非常困難的。即，雖然在大氣中氧化鈦層自然地形成在鈦基材的最上層上，但是已知氧化鈦層是呈現低活性的、極度堅固并且致密的膜。因此，認為加速在氧化鈦層和碳薄膜層之間的結合是困難的。

因此，為了解決在氧化鈦層和碳薄膜層之間的附著的問題，使用了一種在氧化鈦層和碳薄膜層之間形成中間層的方法。這種方法的具體實例包括在氧化鈦層(作為基材的氧化物膜)上形成由選自金屬諸如Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo和W或者選自半金屬元素諸如Si和B的一種或者多種元素構成的中間層，并且在該中間層上形成碳薄膜層的方法(例如，見日本專利申請公報No.2004-185998(JP 2004-185998 A))。

進而，作為用于解決在氧化鈦層和碳薄膜層之間的附著的問題的另一種方法，存在一種從鈦基材的表面移除氧化鈦層并且在鈦基材的該表面上形成碳薄膜層的方法。

然而，如果形成中間層以確保在作為基材的氧化物膜和碳膜之間的附著，則用于制造分離器的步驟的數目增加，并且因此制造成本增加。另外，在從鈦基材的表面移除氧化鈦層的情形中，步驟的數目也增加，并且因此制造成本增加。

發明內容

本發明的一個實施例提供一種用于燃料電池的分離器的制造方法，該制造方法使得通過在通過CVD(化學氣相沉積)于鈦基材上形成碳涂覆膜時減少制造步驟的數目而減少制造成本成為可能，該鈦基材在其表面上具有氧化鈦層。

本發明的實施例是一種用于燃料電池的分離器的制造方法，該制造方法是一種用于利用CVD在鈦基材上形成碳涂覆膜的方法，該鈦基材在其表面上具有氧化鈦層。該制造方法包括：形成其中將在其表面上具有氧化鈦層的鈦基材置于真空氛圍中的狀態、在形成碳涂覆膜之前或者在碳涂覆膜正在形成時利用具有等于或者短于390nm的波長的光照射鈦基材的氧化鈦層的表面，和在利用具有等于或者短于390nm的波長的光照射鈦基材的氧化鈦層的表面時在利用光照射的氧化鈦層的表面上形成碳涂覆膜。

當利用具有前述波長的光照射鈦基材的表面上的氧化鈦(TiO₂)層(氧化物涂覆膜)時，由于光催化效應，氧化鈦層被激活，并且氧化鈦層的表面自由能被提高。結果，在氧化鈦層和碳涂覆膜之間的附著得以改進，并且相應地，即便不如在相關技術中那樣在氧化鈦層和碳涂層之間置放中間層或者即便不移除氧化鈦層，使得碳涂覆膜與氧化鈦層形成緊密接觸仍然是可能的。因此，形成中間層以確保在鈦基材和碳涂覆膜之間的附著的步驟或者移除氧化鈦層的步驟是不必要的，并且因此制造成本能夠減少。