[發(fā)明專利]一種粉末冶金鉻合金燃料電池連接件的封孔方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410554424.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105562698B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周國(guó)燕;包崇璽;詹學(xué)救;柳睿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東睦新材料集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): B22F3/24
• 分類號(hào): B22F3/24;H01M8/02
• 代理公司: 寧波誠(chéng)源專利事務(wù)所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛(wèi)

一種粉末冶金鉻合金燃料電池連接件的封孔方法，其特征在于：將待封孔的粉末冶金鉻合金連接件燒結(jié)態(tài)放入熱處理爐中，在800～1050℃下滲碳?xì)夥障逻M(jìn)行氧化?碳化熱處理，碳勢(shì)Cp0.3～1.5％，保溫時(shí)間1～8h，然后在空氣中冷卻，最后經(jīng)噴砂處理，去除連接件表面的鉻碳/氧化合物，其中粉末冶金鉻合金連接件的化學(xué)成分鉻含量為75～100％，孔隙率為5％～20％，不含油，未經(jīng)過(guò)機(jī)加工或噴砂等處理。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，操作方便，較好地解決了粉末冶金鉻合金連接板氣密性的難題，通過(guò)熱處理和噴砂，僅在粉末冶金鉻合金連接件孔隙表面形成連續(xù)致密的化合物層，而又不改變基體的性能，有效地提高了連接件的氣密性，是一種很有應(yīng)用前景的鉻合金封孔方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種固體氧化物燃料電池堆的粉末冶金鉻合金燃料電池連接件的封孔方法。

背景技術(shù)

固體氧化物燃料電池工作原理是在陽(yáng)極一側(cè)持續(xù)通入燃料氣，例如：氫氣(H₂)、甲烷(CH₄)、城市煤氣等，具有催化作用的陽(yáng)極表面吸附燃料氣體，并通過(guò)陽(yáng)極的多孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)散到陽(yáng)極與電解質(zhì)的界面。在陰極一側(cè)持續(xù)通入氧氣或空氣，具有多孔結(jié)構(gòu)的陰極表面吸附氧，由于陰極本身的催化作用，使得O₂得到電子變?yōu)镺^2-，在化學(xué)勢(shì)的作用下，O^2-進(jìn)入起電解質(zhì)作用的固體氧離子導(dǎo)體，由于濃度梯度引起擴(kuò)散，最終到達(dá)固體電解質(zhì)與陽(yáng)極的界面，與燃料氣體發(fā)生反應(yīng)生成水，失去的電子通過(guò)外電路回到陰極，從而產(chǎn)生電流。在采用固體氧化物燃料電池進(jìn)行發(fā)電時(shí)，將單個(gè)電池聯(lián)接成大功率電堆就需要一種既能耐高溫氧化，導(dǎo)電導(dǎo)熱性良好，熱膨脹特征與電極陶瓷匹配，又能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的新材料作為連接件。電池連接件作為電池堆主要元部件起到隔離不同固體氧化物燃料電池間氧化氣體和燃料氣體的作用，另外作為單片固體氧化物燃料電池的電連接體，將電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電流導(dǎo)引出來(lái)。經(jīng)過(guò)大量的材料選擇和實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鉻基合金材料能滿足燃料電池的連接件的要求。電池連接體通常具有復(fù)雜的面型，而鉻的熔點(diǎn)高(近1900℃)，活性強(qiáng)，易脆裂，傳統(tǒng)方法(熔鑄+機(jī)加工)制備困難、成本昂貴。近年來(lái)由于提煉和粉末冶金加工技術(shù)的發(fā)展，鉻基連接板可以采用粉末冶金方法通過(guò)一次成型-燒結(jié)得到復(fù)雜面型的連接件。孔隙是粉末冶金產(chǎn)品的固有特點(diǎn)，由于孔隙的存在，無(wú)法保證連接件的氣密性，無(wú)法隔離氧化氣體和燃料氣體，所以需要對(duì)粉末冶金連接件進(jìn)行封孔處理，獲得良好的氣密性的同時(shí)保證連接體的導(dǎo)電性能。連接件的工作溫度在800～1000℃，導(dǎo)致通常的粉末冶金產(chǎn)品浸滲樹脂或無(wú)機(jī)硅酸鈉類等封孔劑封孔的方法無(wú)法應(yīng)用于電池連接件。

目前，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有關(guān)于粉末冶金鉻基產(chǎn)品的封孔處理的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種工藝簡(jiǎn)單、操作方便且生產(chǎn)成本低的粉末冶金鉻合金燃料電池連接件的封孔方法

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種粉末冶金鉻合金燃料電池連接件的封孔方法，其特征在于：將待封孔的粉末冶金鉻合金連接件燒結(jié)態(tài)放入熱處理爐中，在800～1050℃下滲碳?xì)夥障逻M(jìn)行氧化-碳化熱處理，碳勢(shì)Cp：0.3～1.5％，保溫時(shí)間1～8h，然后在空氣中冷卻，最后經(jīng)噴砂處理，去除連接件表面的鉻碳/氧化合物。

作為改進(jìn)，所述粉末冶金鉻合金連接件的化學(xué)成分鉻含量為75～100％，孔隙率為5％～20％，不含油，未經(jīng)過(guò)機(jī)加工或噴砂處理。

作為改進(jìn)，所述熱處理爐可采用間歇式爐或連續(xù)帶式爐，通過(guò)調(diào)節(jié)碳勢(shì)來(lái)調(diào)節(jié)氣氛中CO與O₂的含量。

作為改進(jìn)，所述氧化-碳化熱處理可以采用分段處理，先在800～900℃下保溫2～6小時(shí)，再升溫至900～1050℃保溫1～2小時(shí)。

再改進(jìn)，所述噴砂處理所采用的磨料為陶瓷砂(氧化鋁或碳化硅)，陶瓷砂的粒度為0.4～1.0mm，磨料的噴射方式為壓縮空氣式。鉻合金連接件經(jīng)熱處理封孔后，產(chǎn)品表面也會(huì)形成一層鉻的碳/氧化合物，該層化合物面比電阻較大，需經(jīng)過(guò)噴砂處理清除。