[發(fā)明專利]粉末冶金部件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480048403.1
• 申請(qǐng)日: 2014-08-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105517733B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邁克爾·奧沙利文;洛倫茨·西格爾;馬爾科·布蘭德納;安德列亞斯·韋斯庫(kù)托尼斯;沃爾夫?qū)た藙谒估?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 攀時(shí)奧地利公司
• 主分類號(hào): B22F1/00
• 分類號(hào): B22F1/00;C22C1/04;C22C1/10;C22C32/00;H01M8/02
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 張?zhí)焓?張杰

本發(fā)明涉及到一種具有至少80重量％鉻含量的粉末冶金部件，其中孔隙和/或氧化物夾雜物存在于該部件中，其中在至少一個(gè)區(qū)域中貫穿該部件的切割表面處孔隙及氧化物夾雜物總和的每單位面積數(shù)目為至少10000/mm²。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有至少80重量％鉻含量的粉末冶金部件(其中孔隙和/或氧化物夾雜物存在于該部件中)及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種可獲自該粉末冶金部件的用于電化學(xué)電池的互連器(Interkonnektor)，及具有鉻含量為至少80重量％的區(qū)域的、用于電化學(xué)電池的互連器，其中孔隙及/或氧化物夾雜物存在于該區(qū)域中。最后，本發(fā)明涉及將互連器用于生產(chǎn)電化學(xué)電池的用途。

背景技術(shù)

為了連接固體氧化物燃料電池(solid oxide fuel cell；SOFC)或類似電化學(xué)電池以形成堆(Stack)，就介于700℃與950℃之間的工作溫度下的使用而言，特別適合的是具有高Cr含量的部件，即所謂的互連器。如EP 0 578 855中所描述，這些部件例如能夠由成分為Cr5FeY的Cr基合金生產(chǎn)。這些部件實(shí)質(zhì)上用于單個(gè)電化學(xué)電池的電接觸、反應(yīng)氣體的傳導(dǎo)及相鄰電池的反應(yīng)氣體的分離。為確保相鄰電池的氣體空間的分離，這些部件必須具有高氣密性或低透氣性。

在現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)粉末冶金網(wǎng)狀或近網(wǎng)狀的生產(chǎn)工藝以便宜方式進(jìn)行互連器的制造，該生產(chǎn)工藝包含以下步驟：制備粉末批料、壓制粉末、預(yù)燒結(jié)、可選的校準(zhǔn)燒結(jié)以及在還原氣體中燒結(jié)。當(dāng)使用當(dāng)前市面有售的Cr粉末時(shí)，此類互連器在燒結(jié)工藝之后仍不具有足夠的氣密性。存在介于4體積％至12體積％之間的殘余孔隙率且孔隙結(jié)構(gòu)極其粗糙，其在部分為開(kāi)口的。這種開(kāi)口的殘余孔隙率在目的性的氧化工藝中減至最小以達(dá)到對(duì)于應(yīng)用而言充分的氣密性。這是可能的，因?yàn)樗肅r₂O₃或Cr與Al的混合氧化物(參見(jiàn)US 2010/0233576 A)具有比金屬基體更大的體積，使得孔隙在氧化工藝過(guò)程中封閉。就此，無(wú)需將直到部件核心的所有孔隙經(jīng)氧化物填充，但至少封閉約0.2mm厚的邊緣層。在后續(xù)過(guò)程中，至少在電接觸面區(qū)域中，例如通過(guò)噴砂處理工藝而再次將部件表面上所產(chǎn)生的氧化層移除，以便確保在燃料電池堆工作開(kāi)始時(shí)電化學(xué)電池與互連器之間的最佳金屬接觸。

盡管可通過(guò)額外氧化步驟與后續(xù)噴砂處理獲得足夠的氣密性，但此方法可能造成一些困難。就此涉及以下幾點(diǎn)：

-具有高殘余孔隙率或甚至僅具有高殘余孔隙率區(qū)域的部件，需要或者在高溫下氧化或者在極長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持于溫度以上，以便形成具有氧化鉻作為主要成分的充足量的氧化物夾雜物，尤其當(dāng)較大開(kāi)口孔隙存在于該部件中時(shí)。較高氧化溫度及較長(zhǎng)保持時(shí)間關(guān)聯(lián)到制造中的相應(yīng)成本。

-較高程度的氧化物夾雜物會(huì)引起所期望的部件物理特性(例如熱膨脹系數(shù)、熱傳導(dǎo)率、斷裂行為)的變化，因?yàn)檫@些特性不僅由金屬基體而且由孔隙填充物逐漸確定。該變化可影響到部件整體或僅影響選定的部件區(qū)域，導(dǎo)致部件變得異質(zhì)。

-如果氧化物夾雜物程度過(guò)高，尤其若孔隙率局部上大小不同(這由于板的兩面上的結(jié)構(gòu)不同而在實(shí)際部件中為常見(jiàn)情況)，則這導(dǎo)致部件由于過(guò)度變形而成為廢品且必須廢棄。

-在氧化過(guò)程中，除了形成氧化物夾雜物也可形成Cr氮化物，這些Cr氮化物同樣可改變部件的所期望的物理特性。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的為提供一種補(bǔ)救辦法且提供一種會(huì)減少所述缺點(diǎn)的粉末冶金部件。特別是，該粉末冶金部件具有低透氣性，能夠低成本地生產(chǎn)且同時(shí)盡可能不含有不期望的雜質(zhì)，如鉻氮化物。