[發(fā)明專利]基于塑泥支撐的微型金屬雙極板加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210578906.2
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103022516A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 王勻;許楨英;張園園;吳俊峰;孫全平;蔣素琴;朱凱;陸廣華
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及微型燃料電池和微加工領域，具體是用指基于塑泥支撐的微型金屬雙極板加工方法，通過在金屬板材下面加設塑泥支撐，塑泥支撐上表層鋪加一層厚度小于5μm的PVC塑料薄膜，控制微成形模頭運動方向、路徑以及加工速度對金屬薄板加工流道，微成形模頭通過微小區(qū)域塑性成形的積累，完成整個極板的成形，其適用于超薄金屬雙極板的微成形加工，加工精度高、成本低。

背景技術(shù)

由于人們對國際能源短缺、環(huán)境污染日趨嚴重的認識，開發(fā)清潔便利的可替代能源是必然趨勢。燃料電池由含催化劑的陽極、陰極和離子導電的電解質(zhì)構(gòu)成，是一種把持續(xù)供給的燃料和氧化劑中的化學能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。由于燃料電池不經(jīng)過熱機過程而不受卡諾循環(huán)效率限制，燃料電池將是繼水力、火力、核能之后的第四代發(fā)電裝置和替代內(nèi)燃機的動力裝置，具有污染小、效率高、移動性好、即時充電等優(yōu)點。流場板是串聯(lián)各個單電池的關鍵部件，性能要求高，起到收集并導出電流、隔離和平均分配氣體，同時流場板和流場板布置對電池的水熱管理、反應物分布以及生成物順利排出等影響很大，為此流場板的加工工藝研究備受關注。微型燃料電池金屬流場板成形方法可以采用微塑性成形法或者基于微機電系統(tǒng)(如激光微細加工、光刻、硅微加工、化學蝕刻、電化學蝕刻等)的微加工技術(shù)，這些技術(shù)的成形有助于微型金屬流場板和微型燃料電池的推廣應用。但是現(xiàn)存的微塑性成形法也存在如下問題：

1、在加工金屬雙極板時如果采用無凹模或者無支撐方式，加工時因為壓邊區(qū)域?qū)е陆饘侔宀募庸^(qū)域不同位置的抗力不同，極板中間有回彈，會降低加工的精確度。

2、若用微凹模作為支撐，在加工流道之前必須先將對應凹模制造出來，增加了加工步驟和成本，也增加了加工工藝的復雜度。

3、若加工金屬板材面積較小，極板流道加工時相鄰流道會相互影響，降低了金屬雙極板的加工精確度。

4、如果采用橡膠等軟模作為支撐，軟模支撐會發(fā)生回彈，嚴重影響金屬雙極板已加工的流道形狀和精度。

因此希望能提出一種降低回彈的微型金屬雙極板成形方法，在金屬板材下加設一種成形支撐，該支撐在成形過程中不僅能夠根據(jù)成形力調(diào)節(jié)支撐反力，而且在極板變形后無回彈。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的不足，提供一種塑泥支撐用來加工金屬雙極板，這種塑泥支撐是由粘土粉70～80％、液體石蠟3～5％、甘油3～5％、凡士林2～3％、滑石粉3～6％、α-SiC晶須增強劑0.5～1.0％和水3～5％配置而成，其中α-SiC晶須增強劑粒徑為15～20μm，晶須尺度為150～200μm。將這些材料按比例混合在一起放進攪拌機中攪拌直至混合均勻為止，即可得到所需要的塑泥。當加工金屬雙極板時，先用普通的模壓機壓成塑泥塊，然后按照極板的加工區(qū)域切割相應大小的塑泥塊，最后在塑泥表層覆蓋一層PVC塑料薄膜以防止塑泥與金屬板材接觸后產(chǎn)生不同程度的化學反應，此時再按照微塑性成形加工方法進行極板加工，即可加工金屬雙極板。本發(fā)明保證了加工精度、降低了回彈。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：基于塑泥支撐的微型金屬雙極板加工方法，其特征在于配置一種塑泥是作為加工金屬雙極板的支撐，然后由控制系統(tǒng)控制微成形模頭運動方向、路徑以及加工速度對金屬薄板加工流道，微成形模頭通過微小區(qū)域塑性成形的積累，完成整個流場的成形；其中塑泥的配置原料組成是粘土粉70～80％、液體石蠟3～5％、甘油3～5％、凡士林2～3％、滑石粉3～6％、α-SiC晶須增強劑0.5～1.0％和水3～5％，并且在加工金屬雙極板時，再在塑泥表層加一層厚度小于5μm的PVC塑料薄膜以避免塑泥與金屬板材發(fā)生接觸，進而產(chǎn)生不同程度的腐蝕；其中α-SiC晶須增強劑粒徑為15～20μm，晶須尺度為150～200μm。

上述的基于塑泥支撐的微型金屬雙極板加工方法，其特征在于塑泥支撐中的塑泥成分中的粘土粉的PH值在5～9之間，α-SiC晶須增強劑含量根據(jù)金屬雙極板成形力調(diào)整，α-SiC晶須增強劑含量與成形力成正比關系。

上述的基于塑泥支撐的微型金屬雙極板加工方法，其特征在于為了保證塑泥的支撐力，金屬板厚度小于150μm。

上述的基于塑泥支撐的微型金屬雙極板加工方法，其特征在于塑泥首先用模壓機壓成塑泥塊，然后按照金屬板加工區(qū)域切割相應大小的塑泥塊。