本發(fā)明公開涉及燃料電池的
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種燃料電池用金屬雙極板的加工方法。
背景技術(shù)：
：燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，而雙極板是燃料電池中重要的組成部件之一?，F(xiàn)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)氣體的分開，因此，導(dǎo)致石墨雙極板的重量和體積均較大，不利于使用。現(xiàn)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(yōu)點。但現(xiàn)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(qū)域容易受傷有裂紋，容易造成雙極板漏氣現(xiàn)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(qū)進行固定焊接，然而，由于上述焊接方式的選擇，導(dǎo)致焊接后的雙極板容易產(chǎn)生漏氣極大的變形狀態(tài)，給組裝和使用帶來極大的隱患。因此，如何研發(fā)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(shù)實現(xiàn)要素：鑒于此，本發(fā)明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(xiàn)有金屬雙極板加工方法存在的容易產(chǎn)生極板漏氣，給組裝和使用帶來隱患等問題。本發(fā)明提供的技術(shù)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(shè)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(qū)采用熱熔焊方式進行焊接，得雙極板。優(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)選，所述金屬雙極板的材質(zhì)為鈦合金、鎳基合或不銹鋼。進一步優(yōu)選，所述金屬板材的厚度為0.1～0.5mm。本發(fā)明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(chǎn)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(tài)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(tài)，不易變形，可有效避免漏點的產(chǎn)生。具體實施方式這里將詳細(xì)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發(fā)明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明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(chǎn)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(shè)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?qū)崿F(xiàn)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(qū)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(xiàn)雙層極板的焊接，而且還可以實現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)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(fù)雜結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(dǎo)電性能強，具有使用性能穩(wěn)定的優(yōu)點。上述金屬雙極板的材質(zhì)可選為鈦合金、鎳基合或不銹鋼，其厚度優(yōu)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(xiàn)有技術(shù)中金屬雙極板的加工方法相比，具有以下的優(yōu)勢。一、就成型工序而言：現(xiàn)有的冷壓成型工序，是在低溫的狀態(tài)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(qū)域會容易產(chǎn)生受傷裂紋，極易發(fā)生漏氣現(xiàn)象，此外，在基板拉伸過程中，還容易出現(xiàn)基板整體不平整，而組裝帶來難度。而本發(fā)明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(chǎn)生金屬基板的變形，方便組裝，使用壽命長，質(zhì)量可靠。二、就焊接工序而言：現(xiàn)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(qū)域進行加熱焊接，極易出現(xiàn)熱變形現(xiàn)象，焊縫表面質(zhì)量差，容易造成燒穿，產(chǎn)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(yán)重影響電池的性能。而本發(fā)明中的熱熔焊接，其與成型工藝是相互配合的，當(dāng)經(jīng)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(yōu)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(nèi)的密封不會產(chǎn)生任何的漏氣現(xiàn)象；3)熱熔焊接后可以進行二次超塑成形工藝進行各種復(fù)雜的密封溝槽進程成形；4)熱熔焊結(jié)構(gòu)的金屬板流道精密、無泄露、成品率達(dá)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(shù)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+熱熔焊接工藝；以及現(xiàn)有技術(shù)的方法：冷壓成型+一般焊接工藝，分別進行了100組金屬雙極板的加工，然后，分別對加工后的金屬基本進行漏氣和平整度檢測，具體結(jié)果如下：檢測項目漏氣個數(shù)極板變形個數(shù)本實施方案00現(xiàn)有技術(shù)4060本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本
技術(shù)領(lǐng)域：
中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述的實施方式，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。當(dāng)前第1頁1 2 3