下 面 正 式 开 篇
金属板双极板结构功能说明图
一、金属双极板工艺流程总述
金属双极板工艺流程图
工艺说明：
不锈钢板原材料表面处理（镀层）——流场结构成型——分离切割——焊接——气密性测试——密封垫片加工——成品
二、金属双极板（BPP）各具体分工艺详解
1.金属板镀层
金属板镀层工艺流程示意图
1）物料准备
不锈钢板原材料（根据自行设计决定厚度）、镀层靶材（这里是指PVD工艺靶材）
2）PVD镀层所需设备
传送带、板材清洁设备、真空镀（PVD）设备、X光在线监测设备。
说明：镀层可选替代材料如氮化钛、氮化铬、非晶形碳等；工艺也可以用化学镀（CVD）、渗氮处理、电镀等方式替代。
3）PVD加工流程
a.先对原材料板材两面进行清洁并检查品质。
b.将清洁好的板材送入PVD设备炉腔内。（真空或者惰性气体工作环境）
c.采用例如金、钛、铝等靶材，被炉腔内等离子体形成的离子轰击。靶材的原子溶解，移动到基底（此处为原材料）并扩散到其表面形成镀层。
d.用X光用检查镀层的膜厚。
4）PVD过程参数控制：
a.温度：450-500摄氏度。
b.真空压力：1x10-1-1x10-7mBar。
c.镀层厚度：0.1–6.3µm。
d.工作时间：约2-5分钟。
5）影响品质因素
PVD惰性工作环境、镀层材料、基材形状。
6）品质特征
电导率以及耐蚀性。
2.成型（流场成型）
流场结构成型的工艺流程示意图
1）材料准备
前制程镀好的金属板材。
2）所用设备
模具（流场形状）、液压成型机、传送供料系统。（该制程有热压、拉伸、辊对辊成型、冲压等工艺方式可替代）
3）加工流程：
a.将镀好的板材送入成型机台内，并在模具下方定位。
b.上下合模并压紧材料。
c.注入高压水使产品成型（根据模具形状）。
d.可以一模多穴提升产量。
e.最后再对成型好的半双极板进行清洁。
4）成型过程参数控制
a.成型压力：1.000-4.000Bar。
b处理时间：约2-10秒/模。
c.一般选取材料厚度：0.05-1mm。
d.工作介质：水。
5）影响品质因素
上下模夹紧力、成型（水）压力、基材拉伸性能、流场的几何形状尺寸、机台的稳定性。
6）品质特征
无破损、流场均匀一致、产品一致性、（流场外形）无回弹变形。
3.半场板分离和切割
半场版分离和切割流程工艺示意图
1）所需材料：
前制程成型并清洁好的半双极板。
2）所需设备：
传送带、激光切割机（可用冲切、剪切、远程激光等替代工艺）
3）加工流程：
a.采用激光切割加工极板外形轮廓。
b.高能激光使得外形切割完成。
c.激光是X-Y table可移动式，通过移动实现几何形状的加工。
d.对于有没有做过镀层的材料都可以实现切割（有些厂家将镀层工艺放在后续）
4）分离、切割过程参数控制
a.工作范围：500-1.500mm。
b.激光输出功率：500–2.000 W。
c.进给速度：在壁厚为0.2 mm时，20-300米/分钟(切割）
d.加工精度：10-50µm
5）影响品质因素
激光类型、加工精度、切割速度、激光聚焦、产品污染管控。
6）品质特征
边缘无毛刺、镀层无损伤。无变形翘曲。
4.上下半极板连接加工
极板焊接工艺示意图
1）所需材料：
前制程切割分离好的半极板。
2）所需设备：
机器人激光焊接机、工作台。（可用粘结贴合、钎料助焊、添加剂制造等工艺替代）
3）加工流程：
a.两块儿半极板焊接（连接）在一起形成双极板（BPP）。
b.利用聚焦的激光束产生高能量使得金属熔化形成焊接缝。
c.为了避免焊接过程材料氧化，需要在惰性环境下进行。
d.可以采用焊缝检测工具进行焊接质量在线监控。
4）焊接过程参数控制
a.CT（工作时间）：10-120秒/片。
b.焊接速度：<60 m/min。
c.激光功率：约500-1000 W。
d.焊接材料厚度：约100-250µm。
5）影响品质因素
半极板的定位和拉紧放平、焊缝热影响区的控制、焊点的工艺温度、激光的波长、惰性工作环境的类型。
6）品质特征
组件翘曲变形度、焊接点的强度、介质密封焊接、没有粉末痕迹。
5.致密性（泄漏）测试
泄漏测试工艺流程示意图
1）所需材料：
前制程焊接好的双极板（BPP）、测试用的气体介质（空气、氮气、氦气等）。
2）所需设备：
泄漏检测仪（带有端板）。（可用流量测试、超声波检测等其他程序替代）
3）加工流程：
a.检查双极板是否泄漏。
b.利用泄漏测试仪，将加工好的BPP置于真空室内，充满试验介质（如氦等），然后测量其分压。
c.在试验室中试验介质分压升高时，可使用质谱仪检漏仪（MSLD）识别双极板的泄漏。
d.在压降测试中，将空气作为测试介质送入被测对象，并通过系统中的气压下降检测其泄漏。
e.通过泄漏试验的基本条件应由产品需求标准确定。通过泄漏试验后，双极板的生产就完成了。
4）测泄漏过程参数控制
a.测试压力：约1–1.5Bar。
b.CT(工作时间）：约20-60秒。
c.测试灵敏度：3*10-2mBar/秒（空气），2x10-6 mBar/秒（氦气）。
d.试验气体：空气、氦气、氮气、氢气。
5）影响品质因素
测试压力、泄漏仪的精准度、输气管道的几何形状。
6）品质特征
双极板无破损、泄露性符合标准。
6.双极板密封件加工
说明：这个工序有很多种加工方式：比如点胶、印刷、模内成型、以及预制件粘结等。当然都需要去材料和工艺对应。
双极板密封件加工工艺流程示意图
1）所需材料：
前制程经泄漏测试的BPP、密封胶（有多种可选材料但也需要和加工工艺对应）。
2）所需设备：
印刷机、根据需密封加工区域制作的网版。
3）加工流程：
a.可以通过丝网印刷的方式实现密封垫片的加工。
b.印刷机上的刮刀将密封材料挤压到产品需求区域（网版工艺设计决定涂布区域）。
c.网版图像区边缘溢出或渗透（避免污染非密封需要区），所以网版设计的经验很重要，可以通过图形的调整来得到改善。
d.根据材料所需条件进行干燥固化。
4）密封垫片加工过程参数控制
a.循环时间：<3秒。。
b.密封件厚度：0.3–0.5 mm。
c.刮墨刀速度：50mm/秒。
5）影响品质因素
印刷速度、印刷网版高度（网版与承印物之间距离）、印刷剂量。
6）品质特征
密封材料印刷区的位置精度、统一均匀、干膜厚度、材料的固化。
以上工艺过程就完成了完整的一片金属双极板（BPP）
原文始发于微信公众号（氢眼所见）：氢燃料电池金属双极板（BPP）制作工艺详解
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