[发明专利]一种燃料电池双极板用不锈钢腐蚀剂及金相制备方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池双极板用不锈钢腐蚀剂及金相制备方法，包括以下体积百分含量的组分：浓硫酸1.0～5.0％，氢氟酸≤1.0％，其余为去离子水；金相制备方法采用上述腐蚀剂，包括以下步骤：(I)准备试样；(II)将腐蚀剂预热，预热温度控制40～90℃；(III)将试样和耐蚀导电材料分别作为阳极和阴极，插入预热好的腐蚀剂中，在试样和耐蚀导电材料的两端施加1.0～2.0V的电压，腐蚀0.5～6min；(IV)将试样取出，清洗、干燥。与现有技术相比，本发明腐蚀剂配比简单，易于制备，安全环保；腐蚀方法易于操作、可控性好，能快速批量制备不锈钢金相试样，腐蚀液可重复使用，经济高效；金相组织及晶界均匀清晰。

技术领域

本发明属于金相组织表征分析技术领域，尤其是涉及一种燃料电池双极板用不锈钢腐蚀剂及金相制备方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池因具有发电效率高、功率密度高、运行噪音小、能用来源广泛、无环境污染和可低温运行等特点，被认为是未来新能源汽车发展最为重要的方向之一。其中，双极板在质子交换膜燃料电池中成本、重量和体积占比分别约为20～30％、60～80％和70～90％，是质子交换膜燃料电池关键零部件之一。不锈钢双极板具有较高的机械强度、阻气性、导电和导热性能，且易于实现大批量生产，成本较低，因而被认为是实现双极板商业化应用最具潜力的方向。

目前，不锈钢双极板仍存在冲压成形性能不够高和耐蚀性能不足等问题，为提高不锈钢双极板流道的成形极限，探究不锈钢在燃料电池运行环境下的耐蚀机理，通常需要对不锈钢晶粒尺寸和组织进行表征分析。因此，探寻一种能够清晰显示燃料电池双极板用不锈钢晶界和显微组织的腐蚀剂和腐蚀方法，对不锈钢双极板成形和耐蚀性能的研究具有重要的意义。

由于燃料电池双极板用不锈钢耐蚀性能相对较好，传统不锈钢腐蚀方法难以制备合适的金相试样，而现有不锈钢金相腐蚀剂和金相制备方法中存在较多不足之处。中国专利文献CN 109706456A提出了一种铁素体不锈钢腐蚀剂及金相制备方法，但其腐蚀剂包含三氯化铁、硝酸、咪唑啉、无水乙醇等成分，其方法主要应用于含铌铁素体不锈钢，且溶液成分和配制过程较为复杂。中国专利文献CN 102517585A提出了一种奥氏体不锈钢腐蚀液及金相制备方法，但其腐蚀液由盐酸、丙三醇、硝酸与双氧水组成，腐蚀液成分较为复杂，配制和腐蚀时间均较长。中国专利文献CN 108426883A和CN 103792128A分别提出了一种不锈钢金相制备方法，但其提出的方法主要针对双相不锈钢。中国专利文献CN 105908249A提出了一种电解腐蚀的方法，但其方法主要应用于不锈钢和碳钢复合板材金相试样的制备。中国专利文献CN 107991161A提出了一种不锈钢的金相腐蚀剂及腐蚀方法，但其方法主要用以制备超级奥氏体不锈钢金相试样制备，且腐蚀溶液静置时间较长。中国专利文献CN107748098A提出了一种特薄不锈钢晶界腐蚀方法，但其方法主要应用于奥氏体不锈钢，且腐蚀时间较长，效率较低。

发明内容

改进不锈钢金相腐蚀剂及金相制备方法，减少腐蚀剂中对人体和环境有害的各种酸性溶液，简化腐蚀溶液成分和配制步骤，提高制备的金相试样质量和制备效率，同时保证腐蚀剂及金相制备方法适用于燃料电池用各类奥氏体和铁素体不锈钢，对燃料电池双极板用不锈钢牌号的开发、生产和应用，各加工和热处理状态下不锈钢冲压成形性能的提高，以及不锈钢在燃料电池运行环境中耐腐蚀性能的研究均具有十分重要的意义。

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池双极板用不锈钢腐蚀剂及金相制备方法。该腐蚀剂可用于奥氏体和铁素体不锈钢薄板。可应用于不锈钢薄板冶金、冷热加工及热处理等领域，也可应用于燃料电池双极板用不锈钢耐蚀性能的表征分析领域。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明一方面提供一种燃料电池双极板用不锈钢腐蚀剂，包括以下体积百分含量的组分：浓硫酸1.0～5.0％，氢氟酸≤1.0％，其余为去离子水。

优选地，腐蚀剂中浓硫酸的体积百分含量为2.0～4.0％。