[发明专利]金属氢化物电极制备方法和装置及其使用方法

权利要求书

1.金属氢化物电极制备方法，其特征在于，采用金属氢化物粉末热压成型制备金属氢化物电极，采用0.5GPa -5Gpa高压将金属氢化物粉末压制成型；保持高压并加热成型电极至300℃-900℃并在此温度范围内保持0.5min以上，消除内应力。

2.根据权利要求1所述的金属氢化物电极制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（S1）加压：将金属氢化物粉末置于模具中，对模具施加压力并保持压力处于0.5GPa -5Gpa之间，将金属氢化物粉末压制为成型电极；

（S2）加热：保持对成型电极施加0.5GPa -5Gpa高压，同时对成型电极进行加热，保持成型电极的温度处于300℃-900℃之间；

（S3）冷却：退火降温，对成型电极进行冷却； 

（S4）卸压：成型电极冷却至200℃以下时，开始降压至常压。

3.根据权利要求2所述的金属氢化物电极制备方法，其特征在于，步骤（S1）中压力上升到0.5GPa后保持在0.5GPa -5Gpa之间的压力保持时间为    0.5min-5min；步骤（S2）中的将温度保持在300℃-900℃之间的温度保持时间为0.5min-30min；步骤（S4）中降压速率不超过5MPa/min。

4.根据权利要求2所述的金属氢化物电极制备方法，其特征在于，步骤（S1）中采用液压系统对模具施加压力；步骤（S2）中采用加热电阻丝进行加热，采用冷却水进行冷却，保持成型电极的温度处于300℃-900℃之间。

5.根据权利要求1至4任一所述的金属氢化物电极制备方法，其特征在于，所述金属氢化物粉末为氢化钛粉末，其压制为成型电极时压力为1GPa -2GPa，其加热时温度最高为600℃。

6.金属氢化物电极制备装置，包括热压成型装置，其特征在于，所述热压成型装置包括模具（6）、上冷却环（1）、上压砧（2）、下压砧（9）、套筒（3）、加热电阻丝（4）、支撑台（10），其中：

所述下压砧（9）设置在支撑台（10）上，所述套筒（3）设置在下压砧（9）上，下压砧（9）上端部分伸入套筒（3）内；

所述模具（6）设置在套筒（3）内；

所述加热电阻丝（4）缠绕在套筒（3）外壁；

所述上压砧（2）和上冷却环（1）设置在套筒（3）上方，上压砧（2）下端伸入套筒（3）内，所述上冷却环（1）包覆在上压砧（2）外；

所述支撑台（10）和上冷却环（1）上均开设一圈水冷孔道（11），水冷孔道（11）的轴向与套筒（3）相同，水冷孔道（11）两侧分别连接有进水口（12）和出水口（13）。

7.根据权利要求6所述的金属氢化物电极制备装置，其特征在于，所述热压成型装置还包括上垫片（5）和下垫片（8），上垫片（5）设置在上压砧（2）与模具（6）之间，下垫片（8）设置在下压砧（9）与模具（6）之间。

8.根据权利要求6或7所述的金属氢化物电极制备装置，其特征在于，所述模具（6）由上模具和下模具构成或者单独由上模具构成；所述支撑台（10）上设置有凹槽，下压砧（9）下端安装在该凹槽内。

9.根据权利要求6或7所述的金属氢化物电极制备装置，其特征在于，还包括退样装置，所述退样装置包括退样支撑台（14）、退样下压砧（15）、退样上压砧（16）和侧压砧（17），

所述退样下压砧（15）固定在退样支撑台（14）上，所述套筒（3）位于退样下压砧（15）上方，退样下压砧（15）上端伸入套筒（3）内；

所述侧压砧（17）和退样上压砧（16）设置在套筒（3）上方，退样上压砧（16）下端伸入套筒（3）内，侧压砧（17）呈圆环状，套设在退样上压砧（16）外，其内径大于套筒（3）的内径小于套筒（3）的外径。 

10.金属氢化物电极制备装置使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将外壁套有加热电阻丝（4）的套筒（3）装配在下压砧（9）上，放入下垫片（8）；

步骤二：将金属氢化物粉末填入套筒（3）内的下垫片（8）上；

步骤三：依次装入上模具和上垫片（5）；

步骤四：将上压砧（2）压入套筒（3）；

步骤五：将上冷却环（1）套在上压砧（2）外；

步骤六：将上述装配好的所有工件放置在振动台上振动1分钟以上；完成振动后放入支撑台（10）的凹槽内；

步骤七：采用液压系统对上压砧（2）进行加压，加热电阻丝（4）通电，上冷却环（1）中通入冷却水进行热压成型，将金属氢化物粉末压制成电极（7），其顺序按权利要求2至4中任一所述的方法执行；

步骤八：将退样下压砧（15）固定到退样支撑台（14）上；

步骤九：将步骤七中压制完成后紧固在一起的套筒（3）及其内的上垫片（5）、模具（6）、下垫片（8）和电极（7）安装到退样下压砧（15）上；

步骤十：将退样上压砧（16）安装到套筒（3）上，上端固定在套筒（3）内；将侧压砧（17）套在退样上压砧（16）外，下端放置在套筒（3）上；

步骤十一：压紧退样上压砧（16），将套筒（3）内的上垫片（5）、模具（6）、下垫片（8）和电极（7）压紧固定；

步骤十二：下压侧压砧（17），将套筒（3）下压，直到套筒（3）的上端面低于下垫片（8）；

步骤十三：取出电极（7）。