CN112593264B - 一种金属双极板表面涂层的修复方法 - Google Patents

一种金属双极板表面涂层的修复方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112593264B
CN112593264B CN202011288626.9A CN202011288626A CN112593264B CN 112593264 B CN112593264 B CN 112593264B CN 202011288626 A CN202011288626 A CN 202011288626A CN 112593264 B CN112593264 B CN 112593264B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bipolar plate
metal bipolar
electroplated
surface coating
electroplated layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011288626.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112593264A (zh
Inventor
陈果
张新丰
覃博文
陈歌
张明凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongfeng Motor Corp
Original Assignee
Dongfeng Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongfeng Motor Corp filed Critical Dongfeng Motor Corp
Priority to CN202011288626.9A priority Critical patent/CN112593264B/zh
Publication of CN112593264A publication Critical patent/CN112593264A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112593264B publication Critical patent/CN112593264B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
    • C25D5/022—Electroplating of selected surface areas using masking means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
    • C25D5/14—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium two or more layers being of nickel or chromium, e.g. duplex or triplex layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/36—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of iron or steel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/38—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of refractory metals or nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/42—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of light metals
    • C25D5/44—Aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

本发明公开了一种金属双极板表面涂层的修复方法，包括：对金属双极板表面涂层的损伤区进行打磨，形成粗糙表面；对经过所述打磨后的金属双极板进行超声除油，后进行清洗和烘干；对经过所述烘干后的金属双极板的表面进行电镀，形成电镀层；其中，所述电镀层选自Cr电镀层、Ti电镀层、Ni电镀层、Zr电镀层、Nb电镀层、Au电镀层、Ag电镀层、Pt电镀层中的一种或两种以上。本发明提供的一种金属双极板表面涂层的修复方法，通过对金属双极板表面涂层的损伤区进行打磨，然后进行超声除油、清洗、烘干、电镀等一系列工艺，能够提高带涂层金属双极板的利用率，同时能够降低材料损耗和工艺成本。

Description

一种金属双极板表面涂层的修复方法
技术领域
本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种金属双极板表面涂层的修复方法。
背景技术
金属双极板作为燃料电池中重要的部分，非常容易发生腐蚀，会严重影响燃料电池的寿命。对此，通常在金属双极板表面添加涂层来减少腐蚀，从而提高燃料电池的寿命。
然而，在制备金属双极板的涂层过程中，易产生涂层覆盖不均匀、涂层过薄、涂层未完全覆盖的缺陷。此外，带涂层的金属双极板在运输和装配过程中会产生涂层被损伤后脱落而露出基底的问题。上述原因均会产生不合格的金属双极板涂层。涂层不完整或被损伤后的修复工艺复杂，特别是褪除涂层和重新沉积涂层的工艺困难，且成本较高，带来了极大的经济损失。
因此，亟需开发一种金属双极板表面涂层的修复方法，以提高带涂层金属双极板的利用率，降低材料损耗和工艺成本。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种金属双极板表面涂层的修复方法。本发明提供的一种金属双极板表面涂层的修复方法，通过对金属双极板表面涂层的损伤区进行打磨，然后进行超声除油、清洗、烘干、电镀等一系列工艺，能够提高带涂层金属双极板的利用率，同时能够降低材料损耗和工艺成本。
本发明用于实现上述目的的技术方案如下：
在本发明的一个方面，提供了一种金属双极板表面涂层的修复方法，包括：
对金属双极板表面涂层的损伤区进行打磨，形成粗糙表面；
对经过所述打磨后的金属双极板进行超声除油，后进行清洗和烘干(例如可以热风烘干)；
对经过所述烘干后的金属双极板的表面进行电镀，形成电镀层；
其中，所述电镀层选自Cr电镀层、Ti电镀层、Ni电镀层、Zr电镀层、Nb电镀层、Au电镀层、Ag电镀层、Pt电镀层中的一种或两种以上。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述打磨的过程中，当金属双极板表面涂层的损伤区面积不大或损伤区缺陷明显时，对所述损伤区进行轻微地打磨加工以形成粗糙表面(如此可提高修复过程中的结合力)。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述打磨的过程中，去除所述金属双极板表面涂层的损伤区的碳涂层，并打磨至所述金属双极板表面涂层的过渡层。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述对经过所述烘干后的金属双极板的表面进行电镀，形成电镀层，包括：
所述电镀的过程中，根据所述金属双极板的基材种类和所述金属双极板表面涂层的材料种类来选择所述电镀层的种类。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述电镀层的种类可以包括：Cr电镀层、Ti电镀层、Ni电镀层、Zr电镀层、Nb电镀层、Au电镀层、Ag电镀层、Pt电镀层。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述金属双极板的基材种类可以包括：不锈钢、铝合金、钛合金。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述金属双极板表面涂层的材料种类可以包括：碳材料、金属材料。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述对经过所述烘干后的金属双极板的表面进行电镀，形成电镀层，包括：
若所述金属双极板表面涂层的材料种类为碳材料，则根据所述金属双极板的基材种类来选择所述电镀层的种类；
若所述金属双极板表面涂层的材料种类为金属材料，则所述电镀层的种类与所述金属双极板表面涂层的金属材料种类相同。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述若所述金属双极板表面涂层的材料种类为碳材料，则根据所述金属双极板的基材种类来选择所述电镀层的种类，包括：
若所述金属双极板的基材种类为不锈钢，则所述电镀层选自Cr电镀层、Ti电镀层、Ni电镀层、Zr电镀层、Nb电镀层、Au电镀层、Ag电镀层中的一种或两种以上。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述若所述金属双极板表面涂层的材料种类为碳材料，则根据所述金属双极板的基材种类来选择所述电镀层的种类，包括：
若所述金属双极板的基材种类为铝合金，则所述电镀层选自Cr电镀层、Au电镀层中的一种或两种。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述若所述金属双极板表面涂层的材料种类为碳材料，则根据所述金属双极板的基材种类来选择所述电镀层的种类，包括：
若所述金属双极板的基材种类为钛合金，则所述电镀层选自Ti电镀层、Au电镀层、Pt电镀层中的一种或两种以上。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述对经过所述烘干后的金属双极板的表面进行电镀，形成电镀层，包括：所述电镀层的层数为1层或2层以上；
当所述电镀层的层数为2层以上时，相邻电镀层的热膨胀系数相同或相近。
在本发明的一些实施方案中，所述当所述电镀层的层数为2层以上时，相邻电镀层的热膨胀系数相同或相近，可以包括：根据本领域金属材料的热膨胀系数表来选择热膨胀系数相同或相近(当热膨胀系数表中的金属热膨胀系数差距不大于8即可)的电镀层金属。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，对经过所述烘干后的金属双极板的表面进行电镀，形成电镀层，包括：
(1)对经过所述烘干后的金属双极板的表面的待进行所述电镀的区域之外的区域涂覆阻镀漆，后于温度为55～65℃下保温85～95min，以形成阻镀性漆膜；
(2)对经过所述烘干后的金属双极板表面的待进行所述电镀的区域进行电镀，形成所述电镀层；
(3)去除所述阻镀性漆膜。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述打磨的时间为8～12min；所述超声除油的时间为5～8min；所述清洗的时间为4～6min；所述烘干的时间为8～12min；所述电镀的时间为1～1.5h。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述对经过所述打磨后的金属双极板进行超声除油，包括；将所述打磨后的金属双极板浸入有机溶液中进行超声除油；其中，所述有机溶剂选自丙酮、二氯甲烷、甲苯或四氯化碳中的一种或两种以上。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述对经过所述打磨后的金属双极板进行超声除油，后进行清洗和烘干，包括：所述烘干的温度为55～65℃。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述对经过所述烘干后的金属双极板的表面进行电镀，形成电镀层，包括：所述电镀的过程中，极板表面的电镀电流密度为1.2～2.1A/dm2。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述对经过所述烘干后的金属双极板的表面进行电镀，形成电镀层，包括：
所述涂覆阻镀漆的方法为：在湿度为25～80RH(％)下，对经过所述烘干后的金属双极板的表面的待进行所述电镀的区域之外的区域涂覆阻镀漆2次，后置于温度为55～65℃的固化槽中保温85～95min。
本发明所述的一个或多个技术实施方式，至少具有如下技术效果或优点：
(1)本发明提供的金属双极板表面涂层的修复方法，通过对金属双极板表面涂层的损伤区进行打磨，然后进行超声除油、清洗、烘干、电镀等一系列工艺，能够提高带涂层金属双极板的利用率，同时能够降低材料损耗和工艺成本。
(2)现有技术中，如果金属双极板的涂层出现损伤或缺陷，需要将涂层全部褪除后再重新制备涂层。这种工艺流程长(耗时6小时以上)、耗能大、成本高、不环保。而本发明提供的金属双极板表面涂层的修复方法中，采用特定电镀方法在金属双极板镀上形成一层或多层致密的金属镀层，该金属镀层耐腐蚀性好、导电性高，且金属镀层和金属双极板的基材之间具有良好的结合力，并大大降低了能耗和工艺耗时(仅需3小时左右)。
(3)本发明提供的金属双极板表面涂层的修复方法，在进行电镀的过程中，考虑了金属镀层与金属双极板基材之间的结合力以及各金属镀层之间的结合力，并考虑了各金属镀层的热膨胀系数的匹配性，有针对性的选择电镀金属镀层的种类。发明人经过大量试验，根据金属双极板的基材种类和金属双极板表面涂层的材料种类，选择了Cr电镀层、Ti电镀层、Ni电镀层、Zr电镀层、Nb电镀层、Au电镀层、Ag电镀层、Pt电镀层中的一种或两种以上。从而增强了经修复后的金属双极板表面涂层的导电性、耐蚀性和使用寿命。
(4)本发明提供的金属双极板表面涂层的修复方法，无需进行电解除膜的高耗能及高污染工艺，并无需进行真空镀膜的高成本工艺过程。本发明提供的金属双极板表面涂层的修复方法仅需进行电镀工艺，工艺难度降低，大大降低了能耗和工艺耗时。
(5)在本发明提供的金属双极板表面涂层的修复方法中，采用电镀的工艺进行涂层的修复，该工艺的涂层沉积速度快，有利于快速大批量地修复金属双极板表面涂层损伤区，减小了产品废品率，经济适用。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明一些实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
在本发明的一个方面，提供了一种金属双极板表面涂层的修复方法，包括：
对金属双极板表面涂层的损伤区进行打磨，形成粗糙表面；
对经过所述打磨后的金属双极板进行超声除油，后进行清洗和烘干(例如可以热风烘干)；
对经过所述烘干后的金属双极板的表面进行电镀，形成电镀层；
其中，所述电镀层选自Cr电镀层、Ti电镀层、Ni电镀层、Zr电镀层、Nb电镀层、Au电镀层、Ag电镀层、Pt电镀层中的一种或两种以上。
发明人为了解决现有技术中金属双极板表面涂层修复工艺的缺陷，通过大量研究，采用了特定的修复工艺，即：对金属双极板表面涂层的损伤区进行打磨、超声除油、清洗、烘干，然后采用特定金属进行电镀等一系列工艺，能够提高带涂层金属双极板的利用率，同时能够降低材料损耗和工艺成本。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述对经过所述烘干后的金属双极板的表面进行电镀，形成电镀层，包括：
所述电镀的过程中，根据所述金属双极板的基材种类和所述金属双极板表面涂层的材料种类来选择所述电镀层的种类。
在对所述电镀工艺进行设计的过程中，发明人考虑了金属镀层与金属双极板基材之间的结合力以及各金属镀层之间的结合力，并考虑了各金属镀层的热膨胀系数的匹配性，有针对性的选择电镀金属镀层的种类。从而，增强了经修复后的金属双极板表面涂层的导电性、耐蚀性和使用寿命。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述对经过所述烘干后的金属双极板的表面进行电镀，形成电镀层，包括：
若所述金属双极板表面涂层的材料种类为碳材料，则根据所述金属双极板的基材种类来选择所述电镀层的种类；
若所述金属双极板表面涂层的材料种类为金属材料，则所述电镀层的种类与所述金属双极板表面涂层的金属材料种类相同。
发明人为了更好地实现本发明目的，采用上述特定的电镀方法在金属双极板镀上形成一层或多层致密的金属镀层，该金属镀层耐腐蚀性更好、导电性更高，且金属镀层和金属双极板的基材之间具有更好的结合力。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述若所述金属双极板表面涂层的材料种类为碳材料，则根据所述金属双极板的基材种类来选择所述电镀层的种类，包括：
若所述金属双极板的基材种类为不锈钢，则所述电镀层选自Cr电镀层、Ti电镀层、Ni电镀层、Zr电镀层、Nb电镀层、Au电镀层、Ag电镀层中的一种或两种以上。
发明人进一步摸索电镀条件，在所述金属双极板的基材种类为不锈钢时，限定了电镀层选自Cr电镀层、Ti电镀层、Ni电镀层、Zr电镀层、Nb电镀层、Au电镀层、Ag电镀层中的一种或两种以上，能够进一步提高金属镀层的耐腐蚀性、导电性和使用寿命。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述若所述金属双极板表面涂层的材料种类为碳材料，则根据所述金属双极板的基材种类来选择所述电镀层的种类，包括：
若所述金属双极板的基材种类为铝合金，则所述电镀层选自Cr电镀层、Au电镀层中的一种或两种。
发明人进一步摸索电镀条件，在所述金属双极板的基材种类为铝合金时，限定了电镀层选自Cr电镀层、Au电镀层中的一种或两种，能够进一步提高金属镀层的耐腐蚀性、导电性和使用寿命。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述若所述金属双极板表面涂层的材料种类为碳材料，则根据所述金属双极板的基材种类来选择所述电镀层的种类，包括：
若所述金属双极板的基材种类为钛合金，则所述电镀层选自Ti电镀层、Au电镀层、Pt电镀层中的一种或两种以上。
发明人进一步摸索电镀条件，在所述金属双极板的基材种类为钛合金时，限定了电镀层选自Ti电镀层、Au电镀层、Pt电镀层中的一种或两种以上，能够进一步提高金属镀层的耐腐蚀性、导电性和使用寿命。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，所述对经过所述烘干后的金属双极板的表面进行电镀，形成电镀层，包括：所述电镀的过程中，极板表面的电镀电流密度为1.2～2.1A/dm2；以确保表面形成均匀致密的电镀层。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法中，对经过所述烘干后的金属双极板的表面进行电镀，形成电镀层，包括：
(1)对经过所述烘干后的金属双极板的表面的待进行所述电镀的区域之外的区域涂覆阻镀漆，后于温度为55～65℃下保温85～95min，以形成阻镀性漆膜；
(2)对经过所述烘干后的金属双极板表面的待进行所述电镀的区域进行电镀，形成所述电镀层；
(3)去除所述阻镀性漆膜。
本发明采用电镀工艺代替重新真空镀膜对金属双极板的涂层进行修复，无需进行电解除膜的高耗能、高污染、高成本工艺。因此，本发明所述的金属双极板表面涂层的修复方法的工艺难度降低，大大降低了能耗和工艺耗时，能够将金属双极板修复的成本降低50～70％，并能够提高涂层的修复效率。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请所述金属双极板表面涂层的修复方法进行详细说明。
实施例1：
(1)本实施例中，金属双极板基材为不锈钢，金属双极板表面涂层的材料为Cr或Cr化合物的金属涂层。
(2)先找出金属双极板表面涂层被破坏或露底等不合格的区域(损伤区)，用记号笔圈定，做好标记。然后用打磨机打磨该损伤区，去掉表面涂层，打磨至过渡层。对于无涂层的露底区域，轻微打磨至表面粗糙即可。打磨完成(打磨8min)后形成粗糙表面。对经过打磨后的金属双极板进行超声除油(丙酮中进行超声除油5min)、清洗4min、烘干8min(烘干温度为55℃)。在湿度为25RH(％)下，对烘干后的金属双极板的表面的待进行所述电镀的区域之外的区域涂覆阻镀漆，涂覆2次，后于温度为55℃下保温85min，以形成阻镀性漆膜。
(3)对经过所述烘干后的金属双极板表面的待进行所述电镀的区域进行电镀(电镀电流密度为1.2A/dm2)，形成所述电镀层，具体包括：先在金属双极板表面镀一层Ni作为基底电镀层，然后再镀一层Cr，如此有利于增加电镀层的结合力。整个电镀过程为1h。其中，当所述电镀层的层数为2层以上时，相邻电镀层的热膨胀系数相同或相近。根据本领域金属材料的热膨胀系数表来选择热膨胀系数相同或相近的电镀层金属；当热膨胀系数表中的金属热膨胀系数差距不大于8即可。
(4)电镀完成后去除阻镀性漆膜。
(5)所形成的电镀层经检验合格，即完成金属双极板表面涂层的修复。
实施例2：
(1)本实施例中，金属双极板基材为不锈钢，金属双极板表面涂层的材料为碳材料。
(2)先找出金属双极板表面涂层被破坏或露底等不合格的区域(损伤区)，用记号笔圈定，做好标记。然后用打磨机打磨该损伤区，去掉表面涂层，打磨至过渡层。对于无涂层的露底区域，轻微打磨至表面粗糙即可。打磨完成(打磨12min)后形成粗糙表面。对经过打磨后的金属双极板进行超声除油(二氯甲烷中进行超声除油8min)、清洗6min、烘干12min(烘干温度为65℃)。在湿度为80RH(％)下，对烘干后的金属双极板的表面的待进行所述电镀的区域之外的区域涂覆阻镀漆，后于温度为65℃下保温95min，以形成阻镀性漆膜。
(3)对经过所述烘干后的金属双极板表面的待进行所述电镀的区域进行电镀(电镀电流密度为2.1A/dm2)，形成所述电镀层，具体包括：先在金属双极板表面电镀一层Ni作为基底电镀层，然后再镀一层Zr，如此有利于增加电镀层的结合力。整个电镀过程为1.5h。其中，当所述电镀层的层数为2层以上时，相邻电镀层的热膨胀系数相同或相近。根据本领域金属材料的热膨胀系数表来选择热膨胀系数相同或相近的电镀层金属；当热膨胀系数表中的金属热膨胀系数差距不大于8即可。
(4)电镀完成后去除阻镀性漆膜。
(5)所形成的电镀层经检验合格，即完成金属双极板表面涂层的修复。
实施例3：
(1)本实施例中，金属双极板基材为铝合金，金属双极板表面涂层的材料为Cr或Cr化合物。
(2)先找出金属双极板表面涂层被破坏或露底等不合格的区域(损伤区)，用记号笔圈定，做好标记。然后用打磨机打磨该损伤区，去掉表面涂层，打磨至过渡层。对于无涂层的露底区域，轻微打磨至表面粗糙即可。打磨完成(打磨10min)后形成粗糙表面。对经过打磨后的金属双极板进行超声除油(甲苯中进行超声除油6min)、清洗5min、烘干10min(烘干温度为60℃)。在湿度为25RH(％)下，对烘干后的金属双极板的表面的待进行所述电镀的区域之外的区域涂覆阻镀漆，后于温度为60℃下保温90min，以形成阻镀性漆膜。
(3)对经过所述烘干后的金属双极板表面的待进行所述电镀的区域进行电镀(电镀电流密度为1.2A/dm2)，形成所述电镀层，具体包括：在金属双极板表面电镀一层Cr。整个电镀过程为1h。
(4)电镀完成后去除阻镀性漆膜。
(5)所形成的电镀层经检验合格，即完成金属双极板表面涂层的修复。
实施例4：
(1)本实施例中，金属双极板基材为铝合金，金属双极板表面涂层的材料为碳材料。
(2)先找出金属双极板表面涂层被破坏或露底等不合格的区域(损伤区)，用记号笔圈定，做好标记。然后用打磨机打磨该损伤区，去掉表面涂层，打磨至过渡层。对于无涂层的露底区域，轻微打磨至表面粗糙即可。打磨完成(打磨9min)后形成粗糙表面。对经过打磨后的金属双极板进行超声除油(四氯化碳中进行超声除油8min)、清洗6min、烘干10min(烘干温度为55℃)。在湿度为55RH(％)下，对烘干后的金属双极板的表面的待进行所述电镀的区域之外的区域涂覆阻镀漆，涂覆2次，后于温度为60℃下保温90min，以形成阻镀性漆膜。
(3)对经过所述烘干后的金属双极板表面的待进行所述电镀的区域进行电镀(电镀电流密度为2A/dm2)，形成所述电镀层，具体包括：在金属双极板表面电镀一层Cr。整个电镀过程为1h。
(4)电镀完成后去除阻镀性漆膜。
(5)所形成的电镀层经检验合格，即完成金属双极板表面涂层的修复。实施例5：
(1)本实施例中，金属双极板基材为钛合金，金属双极板表面涂层的材料为Ti或Ti化合物。
(2)先找出金属双极板表面涂层被破坏或露底等不合格的区域(损伤区)，用记号笔圈定，做好标记。然后用打磨机打磨该损伤区，去掉表面涂层，打磨至过渡层。对于无涂层的露底区域，轻微打磨至表面粗糙即可。打磨完成(打磨11min)后形成粗糙表面。对经过打磨后的金属双极板进行超声除油(四氯化碳中进行超声除油8min)、清洗6min、烘干8min(烘干温度为65℃)。在湿度为29RH(％)下，对烘干后的金属双极板的表面的待进行所述电镀的区域之外的区域涂覆阻镀漆，后于温度为65℃下保温85min，以形成阻镀性漆膜。
(3)对经过所述烘干后的金属双极板表面的待进行所述电镀的区域进行电镀(电镀电流密度为1.5A/dm2)，形成所述电镀层，具体包括：在金属双极板表面电镀一层Ti。整个电镀过程为1h。
(4)电镀完成后去除阻镀性漆膜。
(5)所形成的电镀层经检验合格，即完成金属双极板表面涂层的修复。
实施例6：
(1)本实施例中，金属双极板基材为钛合金，金属双极板表面涂层的材料为碳材料。
(2)先找出金属双极板表面涂层被破坏或露底等不合格的区域(损伤区)，用记号笔圈定，做好标记。然后用打磨机打磨该损伤区，去掉表面涂层，打磨至过渡层。对于无涂层的露底区域，轻微打磨至表面粗糙即可。打磨完成(打磨10min)后形成粗糙表面。对经过打磨后的金属双极板进行超声除油(二氯甲烷中进行超声除油6min)、清洗5min、烘干10min(烘干温度为55℃)。在湿度为36RH(％)下，对烘干后的金属双极板的表面的待进行所述电镀的区域之外的区域涂覆阻镀漆，后于温度为60℃下保温90min，以形成阻镀性漆膜。
(3)对经过所述烘干后的金属双极板表面的待进行所述电镀的区域进行电镀(电镀电流密度为1.2A/dm2)，形成所述电镀层，具体包括：在金属双极板表面电镀一层Au。整个电镀过程为1h。
(4)电镀完成后去除阻镀性漆膜。
(5)所形成的电镀层经检验合格，即完成金属双极板表面涂层的修复。
实施例7：
(1)本实施例中，金属双极板基材为不锈钢，金属双极板表面涂层的材料为碳材料。
(2)先找出金属双极板表面涂层被破坏或露底等不合格的区域(损伤区)，用记号笔圈定，做好标记。然后用打磨机打磨该损伤区，去掉表面涂层，打磨至过渡层。对于无涂层的露底区域，轻微打磨至表面粗糙即可。打磨完成(打磨10min)后形成粗糙表面。对经过打磨后的金属双极板进行超声除油(二氯甲烷中进行超声除油8min)、清洗6min、烘干8min(烘干温度为55℃)。在湿度为75RH(％)下，对烘干后的金属双极板的表面的待进行所述电镀的区域之外的区域涂覆阻镀漆，后于温度为65℃下保温90min，以形成阻镀性漆膜。
(3)对经过所述烘干后的金属双极板表面的待进行所述电镀的区域进行电镀(电镀电流密度为2.1A/dm2)，形成所述电镀层，具体包括：在金属双极板表面电镀一层Nb。整个电镀过程为1.5h。
(4)电镀完成后去除阻镀性漆膜。
(5)所形成的电镀层经检验合格，即完成金属双极板表面涂层的修复。实施例8：
(1)本实施例中，金属双极板基材为铝合金，金属双极板表面涂层的材料为碳材料。
(2)先找出金属双极板表面涂层被破坏或露底等不合格的区域(损伤区)，用记号笔圈定，做好标记。然后用打磨机打磨该损伤区，去掉表面涂层，打磨至过渡层。对于无涂层的露底区域，轻微打磨至表面粗糙即可。打磨完成(打磨9min)后形成粗糙表面。对经过打磨后的金属双极板进行超声除油(二氯甲烷中进行超声除油7min)、清洗5min、烘干10min(烘干温度为55℃)。在湿度为25RH(％)下，对烘干后的金属双极板的表面的待进行所述电镀的区域之外的区域涂覆阻镀漆，后于温度为60℃下保温90min，以形成阻镀性漆膜。
(3)对经过所述烘干后的金属双极板表面的待进行所述电镀的区域进行电镀(电镀电流密度为1.2A/dm2)，形成所述电镀层，具体包括：在金属双极板表面电镀一层Au。整个电镀过程为1h。
(4)电镀完成后去除阻镀性漆膜。
(5)所形成的电镀层经检验合格，即完成金属双极板表面涂层的修复。
从以上实施例可以看出：相对于现有技术(金属双极板的涂层出现损伤或缺陷，需要将涂层全部褪除后再重新制备涂层。这种工艺流程长(耗时6小时以上)、耗能大、成本高、不环保)，本发明提供的金属双极板表面涂层的修复方法无需进行电解除膜的高耗能及高污染工艺，并无需进行真空镀膜的高成本工艺过程。本发明提供的金属双极板表面涂层的修复方法仅需进行电镀工艺，工艺难度降低，大大降低了能耗和工艺耗时(仅需3小时左右)。本发明采用特定的电镀方法在金属双极板镀上形成一层或多层致密的金属镀层，该金属镀层耐腐蚀性好、导电性高，且金属镀层和金属双极板的基材之间具有良好的结合力。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种金属双极板表面涂层的修复方法，其特征在于，所述金属双极板表面涂层的材料为碳材料，所述修复方法包括：
对金属双极板表面涂层的损伤区进行打磨，形成粗糙表面；
对经过所述打磨后的金属双极板进行超声除油，后进行清洗和烘干；
对经过所述烘干后的金属双极板的表面的待进行电镀的区域之外的区域涂覆阻镀漆形成阻镀性漆膜；
对经过所述烘干后的金属双极板表面的待进行所述电镀的区域进行电镀，形成所述电镀层，所述电镀的时间为1~1.5 h；
去除所述阻镀性漆膜；
其中，所述电镀层的层数为1层或2层，1层电镀层为Cr电镀层或Au电镀层或Nb电镀层，2层电镀层为Ni和Zr电镀层。
2.根据权利要求1所述的金属双极板表面涂层的修复方法，其特征在于，对经过所述烘干后的金属双极板的表面的待进行电镀的区域之外的区域涂覆阻镀漆后于温度为55~65℃下保温85~95 min以形成阻镀性漆膜。
3.根据权利要求1所述的金属双极板表面涂层的修复方法，其特征在于，所述打磨的时间为8~12 min；
所述超声除油的时间为5~8 min；
所述清洗的时间为4~6 min；
所述烘干的时间为8~12 min。
4.根据权利要求1所述的金属双极板表面涂层的修复方法，其特征在于，所述对经过所述打磨后的金属双极板进行超声除油，包括；
将所述打磨后的金属双极板浸入有机溶液中进行超声除油；
其中，所述有机溶剂选自丙酮、二氯甲烷、甲苯或四氯化碳中的一种或两种以上。
CN202011288626.9A 2020-11-17 2020-11-17 一种金属双极板表面涂层的修复方法 Active CN112593264B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011288626.9A CN112593264B (zh) 2020-11-17 2020-11-17 一种金属双极板表面涂层的修复方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011288626.9A CN112593264B (zh) 2020-11-17 2020-11-17 一种金属双极板表面涂层的修复方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112593264A CN112593264A (zh) 2021-04-02
CN112593264B true CN112593264B (zh) 2022-03-01

Family

ID=75183099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011288626.9A Active CN112593264B (zh) 2020-11-17 2020-11-17 一种金属双极板表面涂层的修复方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112593264B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114122422B (zh) * 2021-09-30 2022-07-19 哈尔滨工业大学（威海） 一种燃料电池双极板表面微结构的制备方法

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101289755A (zh) * 2007-04-18 2008-10-22 新源动力股份有限公司 一种pemfc不锈钢双极板表面改性方法
CN101652889A (zh) * 2007-04-05 2010-02-17 阿托特希德国有限公司 用于制备用于燃料电池的电极的方法
CN101656319A (zh) * 2008-08-08 2010-02-24 通用汽车环球科技运作公司 燃料电池双极板上导电涂层的电化学沉积
CN103484910A (zh) * 2012-06-11 2014-01-01 通用汽车环球科技运作有限责任公司 在燃料电池双极板上沉积耐久性薄金涂层的方法
CN103898468A (zh) * 2014-04-23 2014-07-02 安徽普威达真空科技有限公司 一种零件表面金属镀层缺陷的修复方法
CN103972528A (zh) * 2014-05-30 2014-08-06 长沙理工大学 质子交换膜燃料电池金属双极板防护涂层的制备方法
CN108866589A (zh) * 2018-08-21 2018-11-23 王志伟 一种轴类零件损伤修复方法
CN109321956A (zh) * 2018-11-22 2019-02-12 陕西瑞凯环保科技有限公司 一种钛阳极镀层制作及镀层修复的方法
CN109560290A (zh) * 2018-12-26 2019-04-02 浙江锋源氢能科技有限公司 一种金属双极板及其制备方法以及燃料电池
JP2019171704A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 日本製鉄株式会社 金属板、セパレータ、セル、および燃料電池
JP2019214781A (ja) * 2018-06-14 2019-12-19 日本製鉄株式会社 チタン材、セパレータ、セル、および燃料電池スタック
CN111593383A (zh) * 2020-06-08 2020-08-28 南京航空航天大学 用于选区电沉积的金属复合材料及涂层的制备方法
CN111593384A (zh) * 2020-07-01 2020-08-28 中国人民解放军陆军航空兵学院陆军航空兵研究所 一种直升机主桨毂镀层损伤修复方法和装置
CN211420336U (zh) * 2019-01-09 2020-09-04 佛山市南海区精之艺精密机械有限公司 一种用于零件修复的电刷镀设备
CN111933965A (zh) * 2020-07-24 2020-11-13 苏州敦胜新能源科技有限公司 一种高温燃料电池双极板抗氧化镀层

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016207500A1 (de) * 2016-05-02 2017-11-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Verteilerplatte für ein elektrochemisches System und Verteilerplatte für ein elektrochemisches System

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101652889A (zh) * 2007-04-05 2010-02-17 阿托特希德国有限公司 用于制备用于燃料电池的电极的方法
CN101289755A (zh) * 2007-04-18 2008-10-22 新源动力股份有限公司 一种pemfc不锈钢双极板表面改性方法
CN101656319A (zh) * 2008-08-08 2010-02-24 通用汽车环球科技运作公司 燃料电池双极板上导电涂层的电化学沉积
CN103484910A (zh) * 2012-06-11 2014-01-01 通用汽车环球科技运作有限责任公司 在燃料电池双极板上沉积耐久性薄金涂层的方法
CN103898468A (zh) * 2014-04-23 2014-07-02 安徽普威达真空科技有限公司 一种零件表面金属镀层缺陷的修复方法
CN103972528A (zh) * 2014-05-30 2014-08-06 长沙理工大学 质子交换膜燃料电池金属双极板防护涂层的制备方法
JP2019171704A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 日本製鉄株式会社 金属板、セパレータ、セル、および燃料電池
JP2019214781A (ja) * 2018-06-14 2019-12-19 日本製鉄株式会社 チタン材、セパレータ、セル、および燃料電池スタック
CN108866589A (zh) * 2018-08-21 2018-11-23 王志伟 一种轴类零件损伤修复方法
CN109321956A (zh) * 2018-11-22 2019-02-12 陕西瑞凯环保科技有限公司 一种钛阳极镀层制作及镀层修复的方法
CN109560290A (zh) * 2018-12-26 2019-04-02 浙江锋源氢能科技有限公司 一种金属双极板及其制备方法以及燃料电池
CN211420336U (zh) * 2019-01-09 2020-09-04 佛山市南海区精之艺精密机械有限公司 一种用于零件修复的电刷镀设备
CN111593383A (zh) * 2020-06-08 2020-08-28 南京航空航天大学 用于选区电沉积的金属复合材料及涂层的制备方法
CN111593384A (zh) * 2020-07-01 2020-08-28 中国人民解放军陆军航空兵学院陆军航空兵研究所 一种直升机主桨毂镀层损伤修复方法和装置
CN111933965A (zh) * 2020-07-24 2020-11-13 苏州敦胜新能源科技有限公司 一种高温燃料电池双极板抗氧化镀层

Also Published As

Publication number Publication date
CN112593264A (zh) 2021-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1173612C (zh) 印刷电路用铜箔及其制造方法
CN103866322B (zh) 铝材真空镀膜工艺
CN112593264B (zh) 一种金属双极板表面涂层的修复方法
CN105568335B (zh) 一种钢基材表面制备FeNiCoCuCr高熵合金涂层的工艺
CN111005051B (zh) 金属件表面复合涂层的制备方法
WO2010140711A1 (ja) 有機被膜性能に優れた容器用鋼板及びその製造方法
EP3542911A1 (en) High-ductility periodic variable alloy protective film and forming method thereof
JP2009001851A (ja) 容器用鋼板とその製造方法
CN101994077A (zh) 一种耐高温氧化金属间化合物涂层及其制备方法
JP5186816B2 (ja) 容器用鋼板とその製造方法
KR101144367B1 (ko) 용기용 강판 및 그 제조 방법
JP2009001854A (ja) 容器用鋼板
CN102925939B (zh) 电镀硬铬的方法
KR20010052308A (ko) 유리 제조 설비 코팅 물질 및 방법
CN109985787A (zh) 一种铝碳化硅复合材料的表面处理方法
CN111763944A (zh) 一种铝合金车轮表面镀膜方法
JPH049498A (ja) 優れた剥離性および高い硬度を有するニツケル‐燐合金めつき金属板およびその製造方法
CN115874142A (zh) 一种类金刚石涂层及金属表面镀制类金刚石涂层的方法
CN114107993A (zh) 一种燃气轮机透平动叶叶片的金属粘结层的酸洗剥离工艺
JPS59116392A (ja) 複層電気メツキ鋼板
CN106435666B (zh) 一种利用中性镀铂液制备高温合金表面电沉积层的方法
KR101830580B1 (ko) 핀 홀과 주름 흠을 방지하기 위한 전착도장 방법
Pedeferri et al. Corrosion Prevention by Coatings
CN113502511B (zh) 一种窄环平面结构的耐磨密封性铬镀层制备方法
JPS6046395A (ja) 電気めっき用コンダクタ−ロ−ル

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant