[發(fā)明專利]一種燃料電池雙極板用不銹鋼腐蝕劑及金相制備方法

有效

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• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111139481B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張存滿;冷宇;明平文;楊代軍;李冰
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: C23F1/28
• 分類號: C23F1/28;G01N1/28;G01N1/32
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 許耀

本發(fā)明涉及一種燃料電池雙極板用不銹鋼腐蝕劑及金相制備方法，包括以下體積百分含量的組分：濃硫酸1.0～5.0％，氫氟酸≤1.0％，其余為去離子水；金相制備方法采用上述腐蝕劑，包括以下步驟：(I)準(zhǔn)備試樣；(II)將腐蝕劑預(yù)熱，預(yù)熱溫度控制40～90℃；(III)將試樣和耐蝕導(dǎo)電材料分別作為陽極和陰極，插入預(yù)熱好的腐蝕劑中，在試樣和耐蝕導(dǎo)電材料的兩端施加1.0～2.0V的電壓，腐蝕0.5～6min；(IV)將試樣取出，清洗、干燥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明腐蝕劑配比簡單，易于制備，安全環(huán)保；腐蝕方法易于操作、可控性好，能快速批量制備不銹鋼金相試樣，腐蝕液可重復(fù)使用，經(jīng)濟(jì)高效；金相組織及晶界均勻清晰。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金相組織表征分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種燃料電池雙極板用不銹鋼腐蝕劑及金相制備方法。

背景技術(shù)

質(zhì)子交換膜燃料電池因具有發(fā)電效率高、功率密度高、運行噪音小、能用來源廣泛、無環(huán)境污染和可低溫運行等特點，被認(rèn)為是未來新能源汽車發(fā)展最為重要的方向之一。其中，雙極板在質(zhì)子交換膜燃料電池中成本、重量和體積占比分別約為20～30％、60～80％和70～90％，是質(zhì)子交換膜燃料電池關(guān)鍵零部件之一。不銹鋼雙極板具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、阻氣性、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，且易于實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，成本較低，因而被認(rèn)為是實現(xiàn)雙極板商業(yè)化應(yīng)用最具潛力的方向。

目前，不銹鋼雙極板仍存在沖壓成形性能不夠高和耐蝕性能不足等問題，為提高不銹鋼雙極板流道的成形極限，探究不銹鋼在燃料電池運行環(huán)境下的耐蝕機(jī)理，通常需要對不銹鋼晶粒尺寸和組織進(jìn)行表征分析。因此，探尋一種能夠清晰顯示燃料電池雙極板用不銹鋼晶界和顯微組織的腐蝕劑和腐蝕方法，對不銹鋼雙極板成形和耐蝕性能的研究具有重要的意義。

由于燃料電池雙極板用不銹鋼耐蝕性能相對較好，傳統(tǒng)不銹鋼腐蝕方法難以制備合適的金相試樣，而現(xiàn)有不銹鋼金相腐蝕劑和金相制備方法中存在較多不足之處。中國專利文獻(xiàn)CN 109706456A提出了一種鐵素體不銹鋼腐蝕劑及金相制備方法，但其腐蝕劑包含三氯化鐵、硝酸、咪唑啉、無水乙醇等成分，其方法主要應(yīng)用于含鈮鐵素體不銹鋼，且溶液成分和配制過程較為復(fù)雜。中國專利文獻(xiàn)CN 102517585A提出了一種奧氏體不銹鋼腐蝕液及金相制備方法，但其腐蝕液由鹽酸、丙三醇、硝酸與雙氧水組成，腐蝕液成分較為復(fù)雜，配制和腐蝕時間均較長。中國專利文獻(xiàn)CN 108426883A和CN 103792128A分別提出了一種不銹鋼金相制備方法，但其提出的方法主要針對雙相不銹鋼。中國專利文獻(xiàn)CN 105908249A提出了一種電解腐蝕的方法，但其方法主要應(yīng)用于不銹鋼和碳鋼復(fù)合板材金相試樣的制備。中國專利文獻(xiàn)CN 107991161A提出了一種不銹鋼的金相腐蝕劑及腐蝕方法，但其方法主要用以制備超級奧氏體不銹鋼金相試樣制備，且腐蝕溶液靜置時間較長。中國專利文獻(xiàn)CN107748098A提出了一種特薄不銹鋼晶界腐蝕方法，但其方法主要應(yīng)用于奧氏體不銹鋼，且腐蝕時間較長，效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

改進(jìn)不銹鋼金相腐蝕劑及金相制備方法，減少腐蝕劑中對人體和環(huán)境有害的各種酸性溶液，簡化腐蝕溶液成分和配制步驟，提高制備的金相試樣質(zhì)量和制備效率，同時保證腐蝕劑及金相制備方法適用于燃料電池用各類奧氏體和鐵素體不銹鋼，對燃料電池雙極板用不銹鋼牌號的開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，各加工和熱處理狀態(tài)下不銹鋼沖壓成形性能的提高，以及不銹鋼在燃料電池運行環(huán)境中耐腐蝕性能的研究均具有十分重要的意義。

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種燃料電池雙極板用不銹鋼腐蝕劑及金相制備方法。該腐蝕劑可用于奧氏體和鐵素體不銹鋼薄板。可應(yīng)用于不銹鋼薄板冶金、冷熱加工及熱處理等領(lǐng)域，也可應(yīng)用于燃料電池雙極板用不銹鋼耐蝕性能的表征分析領(lǐng)域。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明一方面提供一種燃料電池雙極板用不銹鋼腐蝕劑，包括以下體積百分含量的組分：濃硫酸1.0～5.0％，氫氟酸≤1.0％，其余為去離子水。

優(yōu)選地，腐蝕劑中濃硫酸的體積百分含量為2.0～4.0％。