一种制作双极板用钛带的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种制作双极板用钛带的制备方法，属于钛带卷材技术领域。该制备方法包括：制备厚度为3～5mm的热轧钛带后连续退火酸洗，得到钛带TA1

【技术实现步骤摘要】
一种制作双极板用钛带的制备方法


[0001]本专利技术涉及钛带卷材制备
，尤其涉及一种制作双极板用钛带的制备方法。

技术介绍

[0002]随着化石燃料的紧缺与经济发展之间的矛盾，以及化石燃料在使用中产生的有害气体造成温室效应和环境污染等问题日益凸显，探索和应用绿色环保、高效可再生的新型能源资源成为研究热点。氢燃料电池以无污染、无噪声以及高效率等特点引起了人们的广泛关注，特别引人瞩目的是氢燃料电池中的质子交换膜具有工作温度适中、功率密度高以及启动速率快等特点，用作发电装置具有很高的利用价值。
[0003]双极板作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要组成部分，其体积占电池组50％左右，重量占70％以上。目前双极板根据材料主要分为石墨双极板、复合材料双极板、金属双极板三类，其中石墨双极板具有质量轻、耐腐蚀、导热导电性能良好但脆性大、流场加工成本高的特点；复合材料双极板具有成形性好、机械性能强度高但导电性能差、加工成本高的特点；金属双极板不仅具有厚度薄、导热导电性能良好、机械性能高以及气体隔绝性好(有利于电池比功率密度的提升)的特点，而且金属材料制备工艺成熟，可利用冲压、压铸和激光成形等方式加工高精度的复杂流场，容易实现量化生产，已成为制备质子交换膜燃料电池双极板的主要材料。
[0004]金属双极板根据材料一般分为不锈钢、铝合金和钛合金，其中钛的耐蚀性优于不锈钢和铝合金，且其比强度高，能够进一步降低双极板的重量、提高比功率和体积功率的密度，同时在使用过程产生的腐蚀产物对质子交换膜和催化剂的毒性较小，可保证质子交换膜燃料电池的运行稳定性和长使用寿命，所以钛极板在质子交换膜燃料电池的金属双极板中具有很高的研究和使用价值。用于制备双极板的钛带卷材一般要求表面状态好、板厚均匀、力学性能良好，而国内生产钛带卷材通常采用单张往复式轧制模式且厚度一般为0.5mm左右，虽然能够满足双极板的导电和强度要求，但普遍存在厚度公差大、组织不均匀、力学性能差的问题，从而造成刻蚀不稳定、涂层不均匀等而不能满足市场需求及深开发利用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种制作双极板用钛带的制备方法，采用多轧程、多道次、小压下的轧制模式并在不同的轧制厚度时结合不同的退火方式，从而解决了目前双极板用钛带卷材厚度公差大、组织不均匀、力学性能差等技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0007]本专利技术提供了一种制作双极板用钛带的制备方法，包括以下步骤：
[0008]制备厚度为3～5mm的热轧钛带之后，将所述热轧钛带进行连续退火酸洗，得到钛带TA1
‑
a；
[0009]将所述钛带TA1
‑
a进行一轧程冷轧至厚度为1.5～2.5mm之后连续退火酸洗，得到
钛带TA1
‑
b；
[0010]将所述钛带TA1
‑
b进行两轧程冷轧至厚度为0.2～0.5mm之后依次进行修磨脱脂、罩式退火、拉矫和切边，得到的钛带TA1
‑
c；
[0011]将所述钛带TA1
‑
c进行三轧程冷轧至厚度为0.12mm之后依次进行脱脂、连续退火和平整，即得制作双极板用钛带成品。
[0012]作为本专利技术的优选实施方式，所述制备厚度为3～5mm的热轧钛带的方法包括：
[0013]将海绵钛进行真空自耗电弧熔炼成板坯之后机加处理，得到钛板坯；
[0014]将所述钛板坯依次进行加热、保温、粗轧和精轧，得到所述热轧钛带。
[0015]作为本专利技术的进一步优选实施方式，所述钛板坯包括以下元素：
[0016]O≤0.05％；Fe≤0.03％；C≤0.03％；N≤0.01％；H≤0.007％；余量的Ti和不可避免的杂质。
[0017]作为本专利技术的进一步优选实施方式，
[0018]所述板坯加热的温度为880℃，保温时间为3～5h；
[0019]所述粗轧的次数为7～9道次，轧制目标厚度控制为29
±
2mm；
[0020]所述精轧的次数为10～12道次，轧制目标厚度控制为3～5
±
0.1mm；
[0021]所述连续酸洗退火加热过程依次包括八个阶段，具体为：650
±
10℃；680
±
10℃；710
±
10℃；710
±
10℃；735
±
10℃；740
±
10℃；755
±
10℃和755
±
10℃。
[0022]作为本专利技术的优选实施方式，所述一轧程冷轧的次数为8道次，每道次变形量为5～15％，总压下率为50％。
[0023]作为本专利技术的优选实施方式，所述二轧程冷轧的次数为13道次，每道次变形量为5～15％，总压下率为85％。
[0024]作为本专利技术的进一步优选实施方式，所述罩式退火工艺为阶梯式升温过程控制，具体过程为：0～200℃，温升时间为2h，200℃保温2h；200～450℃，温升时间为2.5h，450℃保温4h；450～620℃温升时间为10h，620℃保温8h；随后更换冷却罩降温至100℃后，出炉自然冷却。
[0025]作为本专利技术可能的优选实施方式，所述三轧程冷轧的次数为11道次，每道次变形量为5～15％，总压下率为60％。
[0026]作为本专利技术的进一步优选实施方式，所述连续退火工艺为700～800℃/2～10m。
[0027]作为本专利技术的优选实施方式，所述制作双极板用钛带成品的平直度≤3mm/m。
[0028]与现有技术相比，本专利技术实施例的优点或有益效果至少包括：
[0029]本专利技术提供的制作双极板用钛带的制备方法，将3～5mm厚的热轧钛带在连续退火酸洗后进行分段式轧制，轧制过程依次是冷轧至厚度为1.5～2.5mm之后连续退火酸洗；冷轧至厚度为0.2～0.5mm之后依次进行修磨脱脂、罩式退火、拉矫和切边；以及冷轧至厚度为0.12mm依次进行脱脂、连续退火和平整，从而实现了多轧程、多道次、小压下的轧制生产制作双极板用钛带。鉴于此，该制备方法一方面在不同冷轧的厚度阶段进行不同方式的退火处理，从而在消除加工硬化的同时提高了退火效率，有利于提高钛带卷材的组织和晶粒度的均匀性；另一方面随着钛带厚度随着多轧程、多道次、小压下的轧制，不仅在减薄过程中使钛带表面的氧化层得到充分破碎，而且使轧制变形区域内的金属质点均匀流动，解决了钛带卷材组织均匀、力学性能优异；并且在冷轧后增加了酸洗、修磨、平整、拉矫等工序，不
仅消除了卷材表面的轻起皮，而且增加了表面粗糙度，从而保证各个减薄轧制阶段都能有效控制板型和浪型，解决了钛带卷材厚度尺寸公差大的问题，从而实现双极板用钛带卷材的稳定生产。
[0030]实施例测试结果表明，本专利技术实施例制备的双极板用钛带成品在室温下的横向抗拉强度为294～311MPa，横向屈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制作双极板用钛带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备厚度为3～5mm的热轧钛带之后，将所述热轧钛带进行连续退火酸洗，得到钛带TA1
‑
a；将所述钛带TA1
‑
a进行一轧程冷轧至厚度为1.5～2.5mm之后连续退火酸洗，得到钛带TA1
‑
b；将所述钛带TA1
‑
b进行两轧程冷轧至厚度为0.2～0.5mm之后依次进行修磨脱脂、罩式退火、拉矫和切边，得到的钛带TA1
‑
c；将所述钛带TA1
‑
c进行三轧程冷轧至厚度为0.12mm之后依次进行脱脂、连续退火和平整，即得制作双极板用钛带成品。2.根据权利要求1所述的制作双极板用钛带的制备方法，其特征在于，所述制备厚度为3～5mm的热轧钛带的方法包括：将海绵钛进行真空自耗电弧熔炼成板坯之后机加处理，得到钛板坯；将所述钛板坯依次进行加热、保温、粗轧和精轧，得到所述热轧钛带。3.根据权利要求2所述的制作双极板用钛带的制备方法，其特征在于，所述钛板坯包括以下元素：O≤0.05％；Fe≤0.03％；C≤0.03％；N≤0.01％；H≤0.007％；余量的Ti和不可避免的杂质。4.根据权利要求2所述的制作双极板用钛带的制备方法，其特征在于，所述钛卷连续酸洗退火的加热过程依次包括八个阶段，具体为：650
±
10℃；680
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10℃；710
±
10℃；710
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10℃；7...

【专利技术属性】
技术研发人员：范晓杰，卢金武，马小飞，王磊，李长亮，
申请(专利权)人：西安庄信新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：