一種燃料電池用金屬雙極板的加工方法技術

本發明專利技術公開了一種燃料電池用金屬雙極板的加工方法，包括如下步驟：將金屬板材按設計要求，裁剪為多個金屬基板，備用；將所述金屬基板放置于模具中，采用熱壓成形工藝或超塑成形工藝，在成型的過程中進行緩沖槽以及連接通道的加工；取兩塊上述加工后的金屬基板，在高溫、高真空條件下，將兩塊金屬基板的焊接區采用熱熔焊方式進行焊接，得雙極板；上述加工方法具有成品率高、無泄漏、無形變、方便安裝等優點。

【技術實現步驟摘要】
一種燃料電池用金屬雙極板的加工方法
本專利技術公開涉及燃料電池的
，尤其涉及一種燃料電池用金屬雙極板的加工方法。
技術介紹
燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置，而雙極板是燃料電池中重要的組成部件之一?，F有燃料電池中的雙極板主要分為兩種，一種為石墨雙極板，另一種為金屬雙極板。其中，由于石墨本身具有易碎特性，導致石墨雙極板的加工難度大，加工成本高，而且成品極板的組裝也較為困難，導致使用局限性較大。尤其石墨是多孔材料，而雙極板需要幾毫米的厚度，用于確保反應氣體的分開，因此，導致石墨雙極板的重量和體積均較大，不利于使用。現有的金屬雙極板與石墨雙極板相比，金屬雙極板具有原材料成本低、強度高、加工方式靈活、功率/體積比大等優點。但現有金屬雙極板主要采用冷壓成型工藝，進行極板上緩沖槽和連接通道的加工，即采用液壓機和模具對金屬板材進行冷壓拉伸成型，然而在冷壓過程中，板材的變形較大，拉伸區域容易受傷有裂紋，容易造成雙極板漏氣現象以及組裝不平整等問題。此外，冷壓成型后的金屬板材還需要采用激光焊，TIG焊或脈沖激光焊中的一種焊接方式，將兩塊金屬板材的焊接區進行固定焊接，然而，由于上述焊接方式的選擇，導致焊接后的雙極板容易產生漏氣極大的變形狀態，給組裝和使用帶來極大的隱患。因此，如何研發一種新型的金屬雙極板的加工方法，以解決上述問題，成為人們亟待解決的問題。
技術實現思路
鑒于此，本專利技術公開提供了一種燃料電池用金屬雙極板的加工方法，以至少解決現有金屬雙極板加工方法存在的容易產生極板漏氣，給組裝和使用帶來隱患等問題。本專利技術提供的技術方案，具體為，一種燃料電池用金屬雙極板的加工方法，該加工方法，包括如下步驟：將金屬板材按設計要求，裁剪為多個金屬基板，備用；將所述金屬基板放置于模具中，采用熱壓成形工藝或超塑成形工藝，在成形的過程中進行緩沖槽以及連接通道的加工；取兩塊上述加工后的金屬基板，在高溫真空條件下，將兩塊金屬基板的焊接區采用熱熔焊方式進行焊接，得雙極板。優選，所述燃料電池用金屬雙極板的加工方法，還包括如下步驟：在熱熔焊接后的雙極板表面做防腐蝕處理或鍍上金屬防護層。進一步優選，所述燃料電池用金屬雙極板的加工方法，還包括如下步驟：在熱熔焊接后雙極板的緩沖槽以及連接通道表面做防腐蝕處理、鍍金層或鍍銀層。進一步優選，所述熱壓成形工藝的加工溫度為600～950℃、加工壓力為0.5～500合模力、熱壓成形時間為1～5分鐘。進一步優選，所述超塑成形為氣體成形，充入模具中的惰性氣體量為0.5～10Kg，充入時間為0.1～1min，成形溫度為600～1000℃。進一步優選，所述熱熔焊的焊接溫度為600～1100℃，焊接的真空度為10-3，焊接壓力為0.5～500T，惰性氣體壓力為0.5～10Kg。進一步優選，所述金屬雙極板的材質為鈦合金、鎳基合或不銹鋼。進一步優選，所述金屬板材的厚度為0.1～0.5mm。本專利技術提供的燃料電池用金屬雙極板的加工方法，通過采用熱壓成形/超塑成形與熱熔焊兩道加工工序的有效配合，可有效解決采用以往加工方法獲得的金屬雙極板存在漏氣和組裝困難等問題。具體而言，熱壓成形和超塑成形均是在高溫條件下進行的成型工藝，被加工的金屬基板為面受熱，不會對金屬基板產生損傷和變形的傷害，而且通過熱壓成形/超塑成形加工后的金屬基板，在高溫的狀態下，直接就進入熱熔焊工藝，溫度變化小，而且在熱熔焊過程中整個金屬基板也是面受熱的狀態，不易變形，可有效避免漏點的產生。具體實施方式這里將詳細地對示例性實施例進行說明，以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本專利技術相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本專利技術的一些方面相一致的方法的例子。為了解決以往金屬雙極板加工方法存在的容易產生極板漏氣，給組裝和使用帶來隱患等問題，本實施方案提供了一種燃料電池用金屬雙極板的加工方法，該加工方法的具體加工過程如下：1)將金屬板材按設計要求，裁剪為多個金屬基板，備用；2)將剪裁后的金屬基板放置于模具中，通過熱壓成形機采用熱壓成形工藝或通過超塑成形機采用超塑成形工藝，在成型過程中進行緩沖槽以及連接通道的加工，其中，每臺成型機能夠實現單次多片金屬板材的加工；3)取步驟2)中成型加工后的兩塊金屬基板，在高溫真空條件下，將兩塊金屬基板的焊接區采用熱熔焊方式進行焊接，得雙極板。步驟3)中的熱熔焊不僅可以實現雙層極板的焊接，而且還可以實現多層結構極板的焊接。此外，在熱熔焊接的過程中，還可以同時進行二次加工各種復雜結構的流通槽及密封槽。其中，步驟1)中熱壓成形工藝的加工溫度為600～950℃、加工壓力為0.5～500合模力、熱壓成形時間為1～5分鐘；步驟1)中超塑成形為氣體成形，充入模具中的惰性氣體量為0.5～10Kg，充入時間為0.1～1min，成形溫度為600～1000℃。步驟2)中熱熔焊的焊接溫度為600～1100℃，焊接的真空度為10-3，焊接壓力為0.5～500T，惰性氣體壓力為0.5～10Kg。作為方案的改進，在熱熔焊接工序之后，可在熱熔焊接后的雙極板表面做防腐蝕處理或鍍上金屬防護層，以抗氧化、耐腐蝕以及增加導電性。還可以在熱熔焊接工序之后，在熱熔焊接后雙極板的緩沖槽以及連接通道表面做防腐蝕處理、鍍金層或鍍銀層，使得金屬雙極板的導電性能強，具有使用性能穩定的優點。上述金屬雙極板的材質可選為鈦合金、鎳基合或不銹鋼，其厚度優選為0.1～0.5mm。本實施方案中提供的金屬雙極板加工方法，與現有技術中金屬雙極板的加工方法相比，具有以下的優勢。一、就成型工序而言：現有的冷壓成型工序，是在低溫的狀態下，進行冷壓拉伸成型，容易造成基板整體薄厚不均，尤其在基板的拉伸區域會容易產生受傷裂紋，極易發生漏氣現象，此外，在基板拉伸過程中，還容易出現基板整體不平整，而組裝帶來難度。而本專利技術的熱壓成形工藝和超塑成形工藝，均是在對金屬基板整體加熱的過程中進行的成型工藝，整個成型過程為基板整體面受熱，不存在拉伸不均的問題，薄厚均勻，有效解決漏氣的問題，不對產生金屬基板的變形，方便組裝，使用壽命長，質量可靠。二、就焊接工序而言：現有的焊接工序，選用的為激光焊、TIG焊或脈沖激光焊，上述焊接工藝的最大特點為被焊接物為點受熱，通過冷壓成型后的金屬基板，進入到焊接工序，如果只對焊接區域進行加熱焊接，極易出現熱變形現象，焊縫表面質量差，容易造成燒穿，產生漏氣，而如果采用膠粘工藝，其均勻性和密封性都難以保證，嚴重影響電池的性能。而本專利技術中的熱熔焊接，其與成型工藝是相互配合的，當經過成型工藝進行加工成型的金屬基板，無需進行降溫，直接可進入熱熔焊接工序，整個加工的過程溫度變化小，能夠有效避免溫度變形的問題，而且熱熔焊接還有以下優點和特點：1)熱熔焊接整體塑性變形很小，焊后工件一般不再進行加工；2)熱熔焊接后極板流道內的密封不會產生任何的漏氣現象；3)熱熔焊接后可以進行二次超塑成形工藝進行各種復雜的密封溝槽進程成形；4)熱熔焊結構的金屬板流道精密、無泄露、成品率達到100％。5)使用熱熔焊接后的金屬雙極板，整體厚度薄，使用壽命長，防腐蝕力強、絕對不會有任何漏氣，組裝簡便快捷。檢測案例：技術人員分別按照上述實施方案提供的方法：熱壓成形/超塑成型+熱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃料電池用金屬雙極板的加工方法，其特征在于，包括如下步驟：將金屬板材按設計要求，裁剪為多個金屬基板，備用；將所述金屬基板放置于模具中，采用熱壓成形工藝或超塑成形工藝，在成形的過程中進行緩沖槽以及連接通道的加工；取兩塊上述加工后的金屬基板，在高溫、真空條件下，將兩塊金屬基板的焊接區采用熱熔焊方式進行焊接，得雙極板。

【技術特征摘要】
1.一種燃料電池用金屬雙極板的加工方法，其特征在于，包括如下步驟：將金屬板材按設計要求，裁剪為多個金屬基板，備用；將所述金屬基板放置于模具中，采用熱壓成形工藝或超塑成形工藝，在成形的過程中進行緩沖槽以及連接通道的加工；取兩塊上述加工后的金屬基板，在高溫、真空條件下，將兩塊金屬基板的焊接區采用熱熔焊方式進行焊接，得雙極板。2.根據權利要求1所述燃料電池用金屬雙極板的加工方法，其特征在于，還包括如下步驟：在熱熔焊接后的雙極板表面做防腐蝕處理或鍍上金屬防護層。3.根據權利要求1所述燃料電池用金屬雙極板的加工方法，其特征在于，還包括如下步驟：在熱熔焊接后雙極板的緩沖槽以及連接通道表面做防腐蝕處理、鍍金層或鍍銀層。4.根據權利要求1所述燃料電池用金屬雙極板的加工方法，其特征在于，所述熱壓成形工藝...

【專利技術屬性】
技術研發人員：常渭鋒，
申請(專利權)人：常渭鋒，
類型：發明
國別省市：陜西,61