CN116254473B - 电池双极板、不锈钢及制备方法 - Google Patents
电池双极板、不锈钢及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116254473B CN116254473B CN202310185319.5A CN202310185319A CN116254473B CN 116254473 B CN116254473 B CN 116254473B CN 202310185319 A CN202310185319 A CN 202310185319A CN 116254473 B CN116254473 B CN 116254473B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stainless steel
- mass ratio
- rolling
- less
- equal
- 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
Links
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims abstract description 115
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 115
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 31
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 55
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 41
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 33
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 26
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 24
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 22
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 17
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 15
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 6
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 238000004512 die casting Methods 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 23
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 21
- 239000000306 component Substances 0.000 description 18
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 10
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 10
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 3
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- -1 fluoride ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- CADICXFYUNYKGD-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenemanganese Chemical compound [Mn]=S CADICXFYUNYKGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01M8/0208—Alloys
- H01M8/021—Alloys based on iron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0226—Hot rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0236—Cold rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
- C21D8/0268—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment between cold rolling steps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/004—Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/008—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
-
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Abstract
本发明公开了一种电池双极板、不锈钢及制备方法,能够提高不锈钢的耐腐蚀性。不锈钢包括:C,0.001%~0.015%;Si,质量比为0.01~0.5%;Mn,质量比为0.02~0.6%;P,质量比小于0.035%;S,质量比小于0.01%;Cr,质量比为22~35.%;Ni,质量比小于或者等于2%;Cu,质量比为0.01~2%;N,质量比为0.002%~0.015%;Mo,质量比为0.01~3%;Sn,质量比为0.001~0.1%;TE,质量比为0.0001~1.005%;以及M,质量比为0.005~1%;余量为Fe和不可避免的杂质。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域。更具体地说,本发明涉及电池双极板、不锈钢及制备方法。
背景技术
氢燃料主导的新能源电池车,其产业链核心为燃料电池动力系统,包括电堆、空气压缩机、高压储氢罐等多个零部件,而电堆又是动力系统中的核心。
双极板是电堆核心部件之一,主要起到输送和分配燃料、在电堆中隔离阳极阴极气体的作用。每辆氢燃料电池汽车需要300~400片双极板。双极板是氢燃料电池的关键部件之一,主要起分配氢、氧、冷却液三流场、支撑反应界面、收集电流等作用,与电堆功率大小、功率密度、寿命等关键性能直接相关。双极板占总质量的80%,电池堆成本的45%。为满足车用燃料电池电堆长寿命全功率使用要求,极板需要满足苛刻条件,比如厚度超薄、耐蚀性好,导电性好,同时制造加工性好。
理想的双极板材料须具有高电导、耐腐蚀、低密度,高机械强度、高气密性及易加工成型等优点。薄层金属双极板具有优异的导电、导热性能、机械加工性、致密性,以及强度高、阻气性好等优势,可以为汽车应用提供良好的动力密度、低温(-40℃)启动保障,适合大批量低成本生产,降低电堆成本,而且能大幅度提高电堆比功率,是最有竞争力的双极板材料之一。
金属双极板最常见的材料是钛合金及不锈钢材料。其中,钛合金双极板成本太高,同时加工性能也无法达到设计要求;而现有的不锈钢由于耐腐蚀性能较弱,会导致不锈钢双极板氧电极侧的氧化膜增厚,降低电池性能。
基于这种情况,通常采用化学或物理方法,如电镀、磁控溅射、化学气相沉积(CVD)、以及物理气相沉积(PVD)等方法,在不锈钢表面制备导电防腐涂层,以提高不锈钢电极板在燃料电池工作条件下的耐腐蚀性能,同时保持良好的导电性,维持低的接触电阻;但是,这种方法对涂层及工艺提出很高的要求,同时也大大提高了制造成本。
发明内容
本发明实施例的一个目的是解决上述问题,并提供后面将说明的优点。
在第一方面,本申请实施例提供了一种耐腐蚀性的不锈钢,具有以下组分:
C,0.001%~0.015%;Si,质量比为0.01~0.5%;Mn,质量比为0.02~0.6%;P,质量比小于0.035%;S,质量比小于0.01%;Cr,质量比为22~35.%;Ni,质量比小于或者等于2%;Cu,质量比为0.01~2%;N,质量比为0.002%~0.015%;Mo,质量比为0.01~3%;Sn,质量比为0.001~0.1%;TE,质量比为0.0001~1.005%;以及M,质量比为0.005~1%;余量为Fe和不可避免的杂质;
其中,TE选自RE、Zr和B中的至少一种,Y的质量比为0.001~0.1%,Zr的质量比为0.001~0.1%,B的质量比为0.0001~0.005%;M选自V、Nb中的至少一种,V的质量比为0.01~0.5%,Nb的质量比为0.005~0.5%。
在第二方面,本申请实施例提供了一种用于制备电池双极板的不锈钢的制备方法,包括:
熔炼:按照第一方面所述的组分进行配料,熔炼得到钢水;
锻造:通过模铸或者连铸处理钢水,获得适当周长的铸锭或者铸坯;将铸锭或者铸坯以≥45℃/s的冷却速度进行快速冷却,冷却后进行表面清洁处理,然后放入加热炉加热,加热温度至1120~1260℃,保温时间100~200min,出炉锻造,锻造的始锻温度不低于1100℃,终锻温度大于900℃,锻后进行快速冷却,得到锻后钢坯;
热轧:去除锻后钢坯上的表面氧化皮,于1120~1260℃加热并保温60~100min后开始轧制,始轧温度大于1100℃,终轧温度控制在900℃以上,轧后以≥45℃/s的冷却速度快冷,得到热轧钢板;
均匀化退火:对热轧钢板进行退火;其中,退火温度900~1100℃,退火时间2-10min;
冷轧:对退火后的热轧钢板进行酸洗、表面打磨后进行冷轧,得到耐腐蚀性的不锈钢;其中,冷轧轧制总压下率不低于75%,冷轧的道次之间以及冷轧结束后分别进行退火,退火温度为900~1100℃,退火时间为2-10min,退火拉速控制在5-50m/min。
在第三方面,本申请实施例提供了一种根据第一方面所述的不锈钢或者第二方面所述的制备方法制备的不锈钢制备的电池双极板。
本发明实施例能够实现的有益效果包括:
与现有技术相比,本发明实施例通过各组分的有机组合,产生协同作用,形成一种耐腐蚀不锈钢,这种耐腐蚀不锈钢可以改善不锈钢基体组织表层钝化膜的导电性及耐蚀性。
由于耐腐蚀性的提高,本申请实施例的耐腐蚀不锈钢无需涂层就可以直接用于制备双极板。所述耐腐蚀不锈钢应用于电池双极板时,可以避免使用过程中的涂层剥落问题(例如由于冲压成形加工导致的涂层脱落),从而显著提高电池安全性和使用寿命。
此外,本发明实施例在不锈钢的制备中,以低成本的Sn和Y替代昂贵的Ag,可以降低不锈钢的制备成本,同时这种设计还可以改善不锈钢的冲压成形加工性能。
再有,本申请实施例的耐腐蚀性的不锈钢,与需要涂层处理的常规奥氏体不锈钢相比,可以节省昂贵的金属镍,进一步降低不锈钢制备材料的成本。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本申请制备例1中不锈钢的金相结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本申请实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。还需要说明的是,本申请中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
术语“包括”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
除以上所述外,仍需要强调的是,在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
<耐腐蚀性的不锈钢>
本申请实施例的第一方面提供了一种耐腐蚀性的不锈钢,具有以下组分:
碳C,0.001%~0.015%;
硅Si,质量比为0.01~0.5%;
锰Mn,质量比为0.02~0.6%;
磷P,质量比小于0.035%;
硫S,质量比小于0.01%;
铬Cr,质量比为22~35.%;
镍Ni,质量比小于或者等于2%;
铜Cu,质量比为0.01~2%;
氮N,质量比为0.002%~0.015%;
钼Mo,质量比为0.01~3%;
锡Sn,质量比为0.001~0.1%;
TE,质量比为0.0001~1.005%;以及
M,质量比为0.005~1%;
余量为铁Fe和不可避免的杂质;
其中,TE选自稀土元素RE、锆Zr和硼B中的至少一种,RE的质量比为0.001~0.1%,Zr的质量比为0.001~0.1%,B的质量比为0.0001~0.005%;
M选自钒V、铌Nb中的至少一种,V的质量比为0.01~0.5%,Nb的质量比为0.005~0.5%。
在本申请实施例中,碳可以通过固溶在双极板用不锈钢中提高钢的强度。对于碳的含量,需要注意的是,含量过高会降低钢的塑性和耐蚀性,太低则可能会降低不锈钢的强度,不利于由该双极板用不锈钢制备的双极板的刚度及安全性。出于前述考量,本申请实施例碳的含量设置为0.001%~0.015%。
对于氮,其在不锈钢中可以提高钢的强度,但是如果含量过高,则会对钢的成形性不利,因此氮的含量控制在0.002%~0.015%之间。
硅,在铁素体不锈钢冶炼中可以起到脱氧的作用,能够增加钢的强度。本申请实施例硅的含量设置为0.01~0.5%,进一步为0.05~0.4%。
锰,有利于不锈钢的酸洗,但是如果含量过高会产生硫化锰,降低耐腐蚀性,因此本申请实施例中锰含量在0.02~0.6%。
磷和硫,含量过高时,对不锈钢中有害。本申请实施例中,磷的质量比小于0.035%;硫的质量比小于0.01%。
铬,是不锈钢中非常重要的合金元素,对提高不锈钢耐腐蚀性至关重要。铬容易与氧接触形成Cr2O3致密的钝化膜,提高钢的耐蚀性。所以铬含量如果过低会影响耐腐蚀性能,但是过高则会影响加工性及难于酸洗,综合考虑下,本申请实施例中铬的含量设置为22~35%。
钼,可以提高耐腐蚀性能,特别是氟离子、氯离子等服役条件下的耐腐蚀性能。需要注意的是,钼的含量过低达不到提高耐腐蚀性的效果,过高会导致热加工工程中的析出相出现,影响腐蚀性与加工性。因此,本申请实施例中,钼的含量设置在0.01~3%之间。
铜,能提高强度和韧性,改善不锈钢的冷加工成形性能,缺点是在不锈钢的热加工时容易产生热脆,并且铜含量超过2%时,不锈钢的塑性显著降低。因此本申请实施例中铜的含量设置为0.01~2%。
锡,可以降低不锈钢上的钝化膜的缺陷密度,改善钝化膜的耐蚀性。尤其是,不锈钢的晶界处往往因为偏析等原因会导致耐蚀性下降,而添加锡后,就可以通过提高耐蚀性来克服这个缺陷。具体来说,与其他金属元素不同,锡偏析在晶界处可以提高晶界的腐蚀电位,使不锈钢可以在含氯浓度较高的溶液中保持钝态,主要是由于试样表面形成了SnOHCl·H2O;锡元素在酸性溶液中有很大的析氢过电位,添加Sn元素后可以降低阴极反应电流密度,因此能够降低不锈钢的腐蚀速率。此外,在不锈钢中加入锡后,通过热处理工艺能够使不锈钢中的部分锡偏析至晶界,还可以起到增加导电的作用;并且相比较Ag、Au等金属,能够显著降低成本。综合考虑下,本申请实施例中锡的含量为0.001~0.1%。
考虑到锡对不锈钢晶界的强度会带来减弱的影响,因此在不锈钢中要添加强化晶界的微量元素,例如B、Zr、稀土元素(例如钇Y)等,以克服前述缺陷。这些微量元素可抵消Sn弱化晶界强度的负面影响;具体来说,这些微量元素的化学活性高,与氧的亲和力强,可以在不锈钢的冶炼过程中起良好的脱氧去气作用,显著地改善不锈钢的晶界结构,强化晶界。另外,这些微量元素还可以显著地消除有害杂质元素P、S的作用。
硼,作用主要是在不锈钢的晶界处偏聚造成局部合金化,以显著地改变晶界状态,降低元素在晶界上的扩散过程,进而强化晶界。硼还能影响不锈钢中碳化物或一些金属问化合物的析出,改善晶界上碳化物的密集不均匀状态.因而对不锈钢的热强性或者热加工性能有利。但是,过量的硼能形成低熔点共晶产物,形成低熔点共晶的杂质。因此,本申请实施例中,硼的含量设置在0.0001~0.005%之间。
锆,可以显著提升高温下不锈钢的晶界强度;特别是在不锈钢中添加了低熔点的Sn后,添加Zr,可以抵消Sn在连铸及轧制过程中晶界强度降低的危害,使热加工顺利进行。本申请实施例中,锆的含量为0.001~0.1%。
稀土元素,加入到不锈钢中后;一方面通过微量固溶在不锈钢的基体组织中,减少析出物的析出及在晶界的偏聚,提高钢质纯净度及晶界强度,从而改善不锈钢的耐腐蚀性和力学性能;另一方面,稀土元素的氧化物可以显著提高不锈钢基体组织的金属与钝化膜之间的附着力,降低钝化膜厚度,有利于改善不锈钢的导电性。本申请实施例中,稀土元素的含量为0.001~0.1%。
镍,具有高含量铬的不锈钢的连铸坯往往塑性较差,因此在不锈钢中适量添加镍,可以降低铸坯的韧脆转变温度,以避免确保铸坯发生开裂等问题。考虑到镍带来的成本提升,本申请实施例中的镍含量上限为2.0%。
M,是强碳、氮化物形成元素,选自钒V、铌Nb中的至少一种。钒和铌,能够以碳氮化物的析出和固溶的方式提高不锈钢的组织均匀性、成形性和焊接性。不锈钢在高温冷却过程中,随冷却的进行,析出的常见化合物有VN、VC、NbN等或其复合型析出物。本申请实施例中,M的质量比为0.005~1%;其中,V的质量比为0.01~0.5%,Nb的质量比为0.005~0.5%。
与现有技术相比,本申请实施例通过上述各组分的有机组合,尤其是添加了B、RE(Y)和Sn等元素,从而形成一种耐腐蚀性的不锈钢,这种耐腐蚀性的不锈钢能够改善不锈钢基体上钝化膜的导电性及耐蚀性。
由于耐腐蚀性的提高,本申请实施例的耐腐蚀不锈钢无需涂层就可以直接用于制备双极板。所述耐腐蚀不锈钢应用于电池双极板时,可以避免使用过程中的涂层剥落问题(例如由于冲压成形加工导致的涂层脱落),从而显著提高电池安全性和使用寿命。
此外,本发明实施例在不锈钢的设计中,以低成本的Sn和Y替代昂贵的Ag,可以降低不锈钢的制备成本,同时这种设计还可以改善不锈钢的冲压成形加工性能。
再有,本申请实施例的耐腐蚀性的不锈钢,与需要涂层处理的常规奥氏体不锈钢相比,可以节省昂贵的金属镍,进一步降低不锈钢制备材料的成本。
在一些实施例中,稀土元素为钇Y。
在一些实施例中,锰的含量进一步设置为0.1~0.5%。
在一些实施例中,铜的含量进一步为0.05~2.5%。
在一些实施例中,当TE包括Y、Zr和B时,B的质量比小于或者等于0.0025%,并且Y、Zr和B的质量比需满足:
0.002%≤5*B+Zr+2*Y≤0.15%式(1)。
考虑到微合金化元素固溶过多不利于成形加工,不锈钢中的V、Nb的添加量可以控制在以下式(2)和(3)所限定的范围内,这样不锈钢中的碳、氮尽可能地会与V、Nb结合形成碳、氮化物,从而可以降低C与Cr结合形成Cr23C6型化合物并且在晶界析出的倾向,避免晶界因贫铬带来的耐蚀性下降。此外,V、Nb加入,还可以使不锈钢具有高的加工性。出于前述考量,在一些实施例中,当M包括V、Nb时,V、Nb的质量比需满足以下式(2)和(3):
0.1%≤2*V+Nb≤0.7% 式(2);
8≤(2*V+Nb)/(C+N)≤20式(3)。
耐蚀不锈钢表面易生成钝化膜,这种钝化膜主要是金属表面的Cr与O结合形成的Cr2O3致密层组织,附着在不锈钢的基体组织的金属上。
稀土元素Y有利于促进不锈钢的基体组织中Cr元素在不锈钢表面的富集,并形成均匀致密的氧化膜结构以提高保护性。当稀土Y添加量较少时,稀土Y的氧化物作为Cr2O3膜的形核核心,不锈钢基体组织中的铬元素和锰元素就会向外扩散,快速形成一层富Cr2O3的保护膜,从而提高氧化膜与基体组织界面的结合力,从而抑制基体组织中铁原子向氧化膜扩散,形成稳定的钝化膜,改善耐腐蚀性。不锈钢基体组织中的Mn和Si都是易与O结合的强元素,在钝化膜中含有Mn和Si的氧化物时,不锈钢基体中少量Mn和Si的离子会向氧化膜界面扩散会导致钝化膜增厚,影响Cr2O3致密性。稀土Y的氧化物的存在提高了铬离子的扩散激活能,促进富Cr2O3保护膜的快速形成,并使Cr2O3保护膜生长主要依靠氧阴离子扩散为主,从而降低了Cr2O3保护膜的生长速度,提高了基体与氧化膜之间的粘附性,最终控制了氧化膜的厚度不超过10nm,改善了不锈钢的耐蚀性同时也提高了导电效率。因此,Y的添加控制0.005%≤5*Y≤(Si+Mn)/2≤0.5%。
在一些实施例中,所述不锈钢的基体组织为单一铁素体组织。
在一些实施例中,所述基体组织的晶粒度控制在5-10级。
在一些实施例中,所述基体组织的表面形成有一层致密的钝化膜,该钝化膜的组成主要为Cr2O3。
在一些实施例中,钝化膜中还含有单质Sn及稀土氧化物等。
在一些实施例中,所述钝化膜的厚度控制在0.5-10nm。
在一些实施例中,所述钝化膜还包括Mn氧化物和Si氧化物。
在一些实施例中,Mn氧化物和Si氧化物的总质量在钝化膜中的含量控制1%以下。这样可以尽可能阻止因硅和锰离子向氧化膜界面扩散导致钝化膜增厚,从而影响Cr2O3致密性。
在一些实施例中,所述不锈钢的接触电阻≤10mΩ·cm2。
在一些实施例中,在0.5摩尔硫酸中加入5ppm的F离子所形成的溶液(0.5MH2SO4+5ppmF-)中,所述不锈钢的电流密度≤1.0μA/cm2。
<耐腐蚀性的不锈钢的制备方法>
本申请实施例的第二方面提供了一种耐腐蚀性的不锈钢的制备方法,包括以下步骤:
熔炼:按第一方面实施例所述的不锈钢的组分进行配料,熔炼得到钢水;
锻造:通过模铸或者连铸处理钢水,获得适当周长的铸锭或者铸坯;将铸锭或者铸坯以≥45℃/s的冷却速度进行快速冷却,冷却后进行表面清洁处理,然后放入加热炉加热,加热温度至1120~1260℃,保温时间100~200min,出炉锻造,锻造的始锻温度不低于1100℃,终锻温度大于900℃,锻后进行快速冷却,得到锻后钢坯;
热轧:去除锻后钢坯上的表面氧化皮,于1120~1260℃加热并保温60~100min后开始轧制,始轧温度大于1100℃,终轧温度控制在900℃以上,轧后以≥45℃/s的冷却速度快冷,得到热轧钢板;
均匀化退火:对热轧钢板进行退火;其中,退火温度为900~1100℃,退火时间为2-10min;
冷轧:对退火后的热轧钢板进行酸洗、表面打磨后进行冷轧,得到耐腐蚀性的不锈钢;其中,冷轧轧制总压下率不低于75%,冷轧的道次之间以及冷轧结束后分别进行退火,退火温度为900~1100℃,退火时间为2-10min,退火拉速控制在5-50m/min之间,控制不锈钢钢板的晶粒度为5-10级,优选采用还原气氛退火,并保证表面粗糙度Ra为0.03~0.5微米。
<电池双极板>
在第三方面,本申请实施例提供了一种根据第一方面所述的不锈钢或者第二方面所述的制备方法制备的不锈钢制备的电池双极板。电池双极板可以根据所述不锈钢直接冲压加工制造。
不锈钢制备实施例
根据第一方面实施例确定用于制备不锈钢的组分1、组分2、组分3、组分4和组分5,根据常规的奥氏体不锈钢SUS316L确定用于制备不锈钢的组分6,具体见表1。
表1
制备例1
S101、按照组分1进行配料,熔炼得到钢水;
S102、锻造:通过模铸铸造处理步骤S101的钢水,获得圆柱形的铸坯;将铸锭或者铸坯以≥45℃/s的冷却速度进行快速冷却,冷却后进行表面清洁处理,然后放入加热炉加热,加热温度至1120~1260℃,保温时间100~200min,出炉锻造,锻造的始锻温度不低于1100℃,终锻温度大于900℃,锻后进行快速冷却,得到锻后钢坯;
S103、热轧:去除锻后钢坯上的表面氧化皮,于1120~1260℃加热并保温60~100min后开始轧制,始轧温度大于1100℃,终轧温度控制在900℃以上,轧后以≥45℃/s的冷却速度快冷,得到热轧钢板;
S104、均匀化退火:对步骤S103中热轧钢板进行退火;其中,退火温度为900~1100℃,退火时间为2-10min;
S105、冷轧:对退火后的热轧钢板进行酸洗或表面精磨后进行冷轧,经过3-5次冷轧最终得到0.05~0.15mm厚度的不锈钢钢板,其中,冷轧轧制总压下率不低于80%,冷轧的道次之间以及冷轧结束后分别进行还原气氛退火,还原气氛退火温度为900~1100℃,退火时间为1-10min,退火拉速控制在5-50m/min之间,各轧程控制不锈钢钢板的晶粒度为6-10级,并保证表面粗糙度Ra为0.03~0.50微米。
制备例2
基本与制备例1相同,不同在于,按照组分2进行配料,关键制备参数不同,见表2。
制备例3
基本与制备例1相同,不同在于,按照组分3进行配料,关键制备参数不同,见表2。
制备例4
基本与制备例1相同,不同在于,按照组分4进行配料,关键制备参数不同,见表2。
制备例5
基本与制备例1相同,不同在于,按照组分5进行配料,关键制备参数不同,见表2。
表2制备例1-5的关键制备参数控制
对比例
按照组分6进行配料,根据常规方法制备奥氏体不锈钢SUS316L。
钝化膜检测
制备例1的不锈钢的金相组织如图1所示,为等轴化的单一铁素体组织。
对制备例的不锈钢的钝化膜进行检测,确认该钝化膜是以Cr2O3为基体,基体上含有单质Sn、稀土的氧化物等。钝化膜的厚度控制在0.5-10nm之间。氧化物包括Mn氧化物和Si氧化物,氧化物的总质量含量控制1%以下。
双极板的制备
选取制备例1-5的不锈钢,直接冲压加工制造成对应的电池的双极板。
选取对比例的不锈钢,并在其表面涂上金属氮化物涂层,制备成对应的金属双极板。其中,涂层加工工艺为采用封闭场非平衡磁控溅射离子镀技术(利用不同的电流,将具有不同Mo含量的CrMoN膜镀到SUS316L不锈钢上)在电流4A的条件下得到的CrMoNG4A涂层,可以使双极板表面结构致密、均匀、连续,能够提供优良的保护,提高耐蚀性,实现低接触电阻。
双极板检测
对根据制备例1-5和对比例制备的双极板样板,进行包括晶粒度等级、力学性能、耐蚀性能和导电性能等检测。晶粒度测试参见标准GB/T6394-2017,力学性能测试参见标准GB/T20042.6-2011,YB/T4334-2013,双极板耐腐蚀性能和接触电阻的测试参见测试标准见GB/T20042.6-2011,相关测试结果列于表3中。测试结果表明本发明实施例的不锈钢或者双极板在晶粒度等级、力学性能、耐蚀性能和导电性能等方面,可以满足DOE燃料电池设计的技术要求。
表3制备例1-5、对比例的双极板性能参数
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.耐腐蚀性的不锈钢,其特征在于,具有以下组分:
C,0.001%~0.015%;Si,质量比为0.01~0.5%;Mn,质量比为0.02~0.6%;P,质量比小于0.035%;S,质量比小于0.01%;Cr,质量比为22~35.%;Ni,质量比小于或者等于2%;Cu,质量比为0.01~2%;N,质量比为0.002%~0.015%;Mo,质量比为0.01~3%;Sn,质量比为0.001~0.1%;TE,质量比为0.0001~1.005%;以及M,质量比为0.005~1%;余量为Fe和不可避免的杂质;
其中,TE包括Y、Zr和B,Y的质量比为0.001~0.1%,Zr的质量比为0.001~0.1%,B的质量比为0.0001~0.0025%;0.005% ≤5*Y≤ (Si+Mn)/2≤0.5%;Y、Zr和B的质量比需满足:0.002%≤5*B+Zr+2*Y≤0.15%;
M选自V、Nb中的至少一种, V的质量比为0.01~0.5%,Nb的质量比为0.005~0.5%,
所述不锈钢的基材组织为单一铁素体组织。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀性的不锈钢,其特征在于,Mn的含量为0.1~0.5 %。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀性的不锈钢,其特征在于,Cu的含量为0.05~2.5%。
4.耐腐蚀性的不锈钢的制备方法,其特征在于,包括:
熔炼:按照权利要求1-3任一所述的组分进行配料,熔炼得到钢水;
锻造:通过模铸或者连铸处理钢水,获得铸锭或者铸坯;将铸锭或者铸坯以大于或者等于45℃/s的冷却速度进行快速冷却,冷却后进行表面清洁处理,然后放入加热炉加热,加热温度至1120~1260℃,保温时间100~200min,出炉锻造,锻造的始锻温度不低于1100℃,终锻温度大于900℃,锻后进行快速冷却,得到锻后钢坯;
热轧:去除锻后钢坯上的表面氧化皮,于1120~1260℃加热并保温60~100min后开始轧制,始轧温度大于1100℃,终轧温度控制在900℃以上,轧后以大于或者等于45℃/s的冷却速度快冷,得到热轧钢板;
均匀化退火:对热轧钢板进行退火;其中,退火温度900~1100℃,退火时间2-10min;
冷轧:对退火后的热轧钢板进行酸洗、表面打磨后进行冷轧,得到耐腐蚀性的不锈钢;其中,冷轧轧制总压下率不低于75%,冷轧的道次之间以及冷轧结束后分别进行退火,退火温度为900~1100℃,退火时间为2-10min,退火拉速为5-50m/min。
5.电池双极板,其特征在于,根据权利要求1-3任一所述的耐腐蚀性的不锈钢制备。
6.电池双极板,其特征在于,根据权利要求4所述的耐腐蚀性的不锈钢的制备方法制备的不锈钢制备。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310185319.5A CN116254473B (zh) | 2023-03-01 | 2023-03-01 | 电池双极板、不锈钢及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310185319.5A CN116254473B (zh) | 2023-03-01 | 2023-03-01 | 电池双极板、不锈钢及制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116254473A CN116254473A (zh) | 2023-06-13 |
CN116254473B true CN116254473B (zh) | 2024-04-19 |
Family
ID=86682278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310185319.5A Active CN116254473B (zh) | 2023-03-01 | 2023-03-01 | 电池双极板、不锈钢及制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116254473B (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009096244A1 (ja) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation | 耐食性と加工性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
KR20140081161A (ko) * | 2012-12-21 | 2014-07-01 | 주식회사 포스코 | 고분자 연료전지 분리판용 스테리인스강 제조방법 |
CN106435352A (zh) * | 2016-06-30 | 2017-02-22 | 宝钢不锈钢有限公司 | 一种低成本高耐蚀性含Sn铁素体不锈钢及其制造方法 |
CN111876661A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-11-03 | 宁波宝新不锈钢有限公司 | 一种燃料电池用高耐蚀铁素体不锈钢及其制造方法 |
CN111902557A (zh) * | 2018-03-27 | 2020-11-06 | 日铁不锈钢株式会社 | 铁素体系不锈钢及其制造方法、铁素体系不锈钢板及其制造方法以及燃料电池用构件 |
CN114875341A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-08-09 | 宁波宝新不锈钢有限公司 | 一种燃料电池双极板用不锈钢及其制备方法 |
CN115029625A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-09-09 | 宁波宝新不锈钢有限公司 | 一种燃料电池双极板用铁素体不锈钢及其制备方法 |
-
2023
- 2023-03-01 CN CN202310185319.5A patent/CN116254473B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009096244A1 (ja) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation | 耐食性と加工性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
KR20140081161A (ko) * | 2012-12-21 | 2014-07-01 | 주식회사 포스코 | 고분자 연료전지 분리판용 스테리인스강 제조방법 |
CN106435352A (zh) * | 2016-06-30 | 2017-02-22 | 宝钢不锈钢有限公司 | 一种低成本高耐蚀性含Sn铁素体不锈钢及其制造方法 |
CN111902557A (zh) * | 2018-03-27 | 2020-11-06 | 日铁不锈钢株式会社 | 铁素体系不锈钢及其制造方法、铁素体系不锈钢板及其制造方法以及燃料电池用构件 |
CN111876661A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-11-03 | 宁波宝新不锈钢有限公司 | 一种燃料电池用高耐蚀铁素体不锈钢及其制造方法 |
CN114875341A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-08-09 | 宁波宝新不锈钢有限公司 | 一种燃料电池双极板用不锈钢及其制备方法 |
CN115029625A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-09-09 | 宁波宝新不锈钢有限公司 | 一种燃料电池双极板用铁素体不锈钢及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116254473A (zh) | 2023-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101558276B1 (ko) | 내식성 및 전기 전도성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강과 그의 제조 방법, 고체 고분자형 연료 전지 세퍼레이터 및 고체 고분자형 연료 전지 | |
CN109312421B (zh) | 燃料电池的隔板用不锈钢板及其制造方法 | |
CN101962740B (zh) | 汽车尾气排放系统用铁素体不锈钢及其制造方法 | |
CN111876661A (zh) | 一种燃料电池用高耐蚀铁素体不锈钢及其制造方法 | |
JP6315158B1 (ja) | ステンレス鋼板及びその製造方法、固体高分子型燃料電池用セパレータ、固体高分子型燃料電池セル、並びに固体高分子型燃料電池 | |
CN114875341B (zh) | 一种燃料电池双极板用不锈钢及其制备方法 | |
KR101839280B1 (ko) | 고체 고분자형 연료 전지용 세퍼레이터 및 그 제조 방법 | |
CN109750239A (zh) | 一种0.01~0.05mm超薄N6纯镍箔的制备工艺 | |
JP5858424B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池セパレータ用ステンレス鋼およびその製造方法 | |
CN117431457A (zh) | 一种燃料电池用无涂层不锈钢双极板及其制造方法 | |
CN112322934B (zh) | 一种用于质子交换膜燃料电池双极板的钛合金 | |
CN116254473B (zh) | 电池双极板、不锈钢及制备方法 | |
CN115029625A (zh) | 一种燃料电池双极板用铁素体不锈钢及其制备方法 | |
US10995384B2 (en) | Steel for solid oxide fuel cells and manufacturing method thereof | |
CN114737036B (zh) | 一种氢燃料电池双极板用高塑性钛合金超薄板材的制备方法 | |
CN115747654A (zh) | 一种抗高温氧化铁素体不锈钢及其制造方法和应用 | |
CN109355594B (zh) | 一种铜钒钴改性不锈钢及其加工与热处理方法 | |
CN111549285B (zh) | 一种具有优良耐蚀性的超低碳镀锡板及其制备方法 | |
CN109355472B (zh) | 一种铜铌钴改性奥氏体不锈钢及其加工与热处理方法 | |
CN109355596B (zh) | 一种含铜铪钴高耐蚀奥氏体不锈钢及其加工与热处理方法 | |
JP2006233281A (ja) | 電気伝導性および耐食性に優れた通電電気部品用ステンレス鋼及びその製造方法 | |
JP2005293987A (ja) | 金属セパレータ用の金属板材料及びこれを用いた金属セパレータ材料 | |
CN118563213A (zh) | 一种燃料电池双极板用不锈钢及其制造方法 | |
CN116926378A (zh) | 一种低电阻高耐蚀钛合金箔材及制备方法 | |
CN117867412A (zh) | 一种燃料电池双极板高耐蚀性不锈钢 |
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 |