接下來的兩章解釋了 MEA 和 GDL 的典型生產(chǎn)過程。 明天我們將介紹氫燃料電池“八大塊”中的雙極板加工工藝。 我們都知道雙極板有石墨板、金屬板、復(fù)合板等路線。 由于材料不同，加工流程完全不同。 明天先給大家講解一下金屬板雙極板加工的典型工藝流程。
下面正式開始
金屬板雙極板結(jié)構(gòu)與作用說明圖
一、金屬雙極板工藝概述
金屬雙極板工藝流程圖
流程說明：
碳鋼原材料表面處理（涂層）-流場結(jié)構(gòu)成型-分離切割-焊接-氣密性測試-密封墊片加工-成品
2、金屬雙極板（BPP）各具體子工藝解讀
1、金屬板材涂層
金屬薄板涂裝工藝示意圖
1）物料計劃
碳鋼板原材料（根據(jù)自行設(shè)計確定長度）、涂層靶材（此處指PVD工藝靶材）
2）PVD鍍膜所需設(shè)備
輸送帶、板材清洗設(shè)備、真空電鍍（PVD）設(shè)備、X-ray在線檢測設(shè)備。
注：涂層可用滲碳鈦、氮化鉻、非晶碳等材料代替； 該工藝也可用物理電鍍（CVD）、氮化處理、電鍍等方法代替。
3）PVD加工流程
A。 首先清潔原料片的兩面并檢查質(zhì)量。
b. 將清潔后的板材送入PVD設(shè)備的爐腔。 （真空或惰性二氧化碳工作環(huán)境）
C。 使用金、鈦、鋁等靶材，在爐腔內(nèi)受到等離子產(chǎn)生的離子轟擊。 目標(biāo)的原子熔化，與基材（此處為原材料）相通并擴散到其表面以形成涂層。
d. 用X射線檢測涂層的膜厚。
4）PVD工藝參數(shù)控制：
A。 溫度：450-500攝氏度。
b. 真空壓力：1x10-1-1x10-。
C。 涂層長度：0.1–6.3μm。
d. 工作時間：約2-5分鐘。
5）影響質(zhì)量的因素
PVD 惰性工作環(huán)境、涂層材料、基板形狀。
6）質(zhì)量特性
濁度和耐蝕性。
2.成型（湍流成型）
湍流結(jié)構(gòu)形成工藝流程示意圖
1）物料計劃
前道工序電鍍的金屬薄板。
2）使用的設(shè)備
磨料（湍流形狀）、液壓成型機、輸送機進料系統(tǒng)。 （此工序可用熱壓、拉伸、卷對卷成型、沖壓等代替）
3）處理流程：
A。 將電鍍后的薄板送入成型機并將其定位在研磨工具下方。
b. 上下夾緊模具，將料壓緊。
C。 注入高壓水對產(chǎn)品進行定型（根據(jù)模具形狀）。
d. 一模多孔，可增加產(chǎn)值。
e. 最后，清洗成型的半雙極板。
4）成型工藝參數(shù)控制
A。 成型壓力：1.000-4。
b 加工時間：每模約2-10秒。
C。 通常選料長度：0.05-1mm。
d. 工作介質(zhì)：水。
5）影響質(zhì)量的因素
上下模合模力、成型（水）壓、基材拉伸性能、流場幾何規(guī)格、機器穩(wěn)定性。
6）質(zhì)量特性
無破損，流場均勻，產(chǎn)品一致性好，（湍流外觀）無回彈變形。
3. 半場分板切分
半場板分離切割過程示意圖
1）所需材料：
半雙極板在前面的過程中形成并清洗。
2）所需設(shè)備：
輸送帶、激光切割機（可采用切割、剪切、遠程激光等代替工藝）
3）處理流程：
A。 激光切割用于加工板材的輪??廓。
b. 高能激光導(dǎo)致外觀被切割。
C。 激光器可XY連接，可實現(xiàn)幾何形狀的加工。
d. 未鍍膜的材料可實現(xiàn)切割（部分廠家將鍍膜工序放在后續(xù)）
4）分離切割工藝參數(shù)控制
A。 工作范圍：500-1。
b. 激光輸出功率：500–2.000W。
C。 進給速度：壁厚0.2mm時20-300m/min（切削）
d. 加工精度：10-50μm
5）影響質(zhì)量的因素
激光類型、加工精度、切割速度、激光焦點、產(chǎn)品污染控制。
6）質(zhì)量特性
邊緣無毛刺，涂層無損壞。 無變形撓度。
4、上下半板的連接處理
板材點焊工藝示意圖
1）所需材料：
分開的半板在前面的過程中被切割。
2）所需設(shè)備：
機器人激光點焊機、工作臺。 （可用粘接、焊接、增材制造等代替）
3）處理流程：
A。 將兩個半板點焊（連接）在一起以生產(chǎn)雙極板 (BPP)。
b. 利用聚焦的激光束形成高能量促進金屬熔化產(chǎn)生點焊。
C。 為防止釬焊過程中材料氧化，必須在惰性環(huán)境中進行。
d. 焊縫檢測工具可用于點焊質(zhì)量的在線監(jiān)測。
4）釬焊工藝參數(shù)控制
A。 CT（工作時間）：10-120秒/片。
b. 點焊率：
C。 激光功率：約500-。
d. 點焊材料長度：約100-250μm。
5）影響質(zhì)量的因素
半板的定位和張緊，焊縫熱影響區(qū)的控制，焊點的工藝溫度，激光的波長，惰性工作環(huán)境的類型。
6）質(zhì)量特性
元件偏斜、焊點硬度、介質(zhì)緊密點焊、無粉末痕跡。
5、密度（泄漏）測試
檢漏過程示意圖
1）所需材料：
上道工序點焊好的雙極板（BPP），測試用二氧化碳介質(zhì)（空氣、氮氣、氦氣等）。
2）所需設(shè)備：
泄漏監(jiān)測器（帶端板）。 （可用其他程序代替，如流量測試、超聲波檢查等）
3）處理流程：
A。 檢查雙極板是否漏電。
b. 借助檢漏儀，將處理后的BPP置于真空室外，充入測試介質(zhì)（如氦氣等），然后檢測其分壓。
C。 當(dāng)實驗室中測試介質(zhì)的分壓下降時，可以使用質(zhì)譜檢漏儀（MSLD）來識別雙極板的泄漏。
d. 在壓降測試中，將空氣作為測試介質(zhì)送入被測對象，通過系統(tǒng)內(nèi)氣壓的升高來檢查其泄漏情況。
e. 泄漏試驗合格的基本條件由產(chǎn)品要求標(biāo)準(zhǔn)確定。 通過泄漏測試后，雙極板的生產(chǎn)就完成了。
4）測漏過程參數(shù)控制
A。 測試壓力：約 1–1.5 巴。
b. CT（工作時間）：約20-60秒。
C。 測試靈敏度：3*10-/秒（空氣），2x10-/秒（氫氣）。
d. 測試二氧化碳：空氣、氦氣、氮氣、氫氣。
5）影響質(zhì)量的因素
測試壓力、泄漏計的精度、喉管的幾何形狀。
6）質(zhì)量特性
雙極板無損壞，漏電達標(biāo)。
6、雙極板密封處理
說明：這個過程中有很多加工方法：如涂膠、印刷、模內(nèi)成型、預(yù)制件粘接等。 其實還是需要材料和工藝的匹配。
雙極板密封加工工藝流程示意圖
1）所需材料：
上道工序經(jīng)過檢漏的BPP和密封膠（可選材料很多但也需要對應(yīng)加工工藝）。
2）所需設(shè)備：
印刷省磚、絲網(wǎng)按封口加工區(qū)制作。
3）處理流程：
A。 密封墊片可絲印彩印加工。
b. 印刷磚上的鏟子將密封材料擠壓到產(chǎn)品需求區(qū)域（絲網(wǎng)工藝設(shè)計決定涂膠區(qū)域）。
C。 屏幕圖像區(qū)域的邊緣溢出或穿透（防止污染非密封所需區(qū)域），因此屏幕設(shè)計的體驗非常重要，可以通過調(diào)整圖形來改善。
d. 根據(jù)材料要求的條件進行干燥固化。
4）墊片加工參數(shù)控制
A。 周期：
b. 密封長度：0.3-0.5mm。
C。 刮刀速度：50mm/sec。
5）影響質(zhì)量的因素
彩印速度、印版高度（網(wǎng)版與承印物的寬度距離）、印刷用量。
6）質(zhì)量特性
封口材料彩印區(qū)的位置精度、均勻性、干膜長度、材料固化情況。
以上過程完成了一個完整的金屬雙極板（BPP）
