一种防止金属极板镀膜加工变形的结构的制作方法

1.本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种防止金属极板镀膜加工变形的结构。


背景技术：

2.燃料电池可以直接将氢气和氧气中的化学能转化为电能，不受卡诺循环限制，转化率高，是一种高效的能量转化装置。金属极板具有优异的延展性和结构强度，常被用于质子交换膜燃料电池中。但是，质子交换膜燃料电池的工作环境是潮湿酸性(ph＝2～4)、温度60℃～80℃、电势差(1v左右)及腐蚀性离子(f-、so
42-、cl-)，金属极板在该环境下工作的最大问题是容易被腐蚀。金属极板被腐蚀后，最直接的影响是金属极板的界面接触电阻增加和燃料电池电堆的性能下降。因此，金属双极板最重要的性能要求是耐腐蚀性。为提高金属极板的耐腐蚀性，通常的做法就是在金属极板的表面镀膜。
3.目前，一般通过物理气相沉积(pvd)或化学气相沉积(cvd)方法对金属双极板的表面进行镀膜处理。采用物理气相沉积方法对金属极板进行表面处理时，需要定制专用的装炉挂具固定金属极板，目前普遍使用的是点接触固定，这种固定方式容易使极板晃动和变形。形成这种现象的原因是，挂具与极板之间需要保持一定的拉力才能保证在镀膜时金属极板不晃动，但金属极板又很薄(通常为0.1mm)，受力不合适时极板容易变形，而且极板表面的涂层性能差，极大影响金属极板的合格率。因此，亟需优化金属极板与挂具的连接方式，防止金属极板在镀膜过程发生变形。


技术实现要素：

4.基于此，为保证薄金属极板顺利镀膜，解决传统金属极板采用单点固定，容易发生固定不牢、金属极板在炉体内晃动等情况，进而导致镀膜的涂层厚度不均匀以及极板变形，极大影响金属极板的合格率等问题，本发明提供一种防止金属极板镀膜加工变形的结构。通过本技术，可以避免金属极板在镀膜时发生晃动及变形，金属极板固定稳定，极板表面镀膜的涂层厚度均匀，极大的提高了金属极板在表面处理时的合格率。
5.为实现上述目的，本发明实施例提供一种防止金属极板镀膜加工变形的结构，适用于物理气相沉积(pvd)或化学气相沉积(cvd)方法，包括沉积炉以及设置在所述沉积炉内壁的圆环挂具，所述圆环挂具上固定设置有单层或多层金属极板；每块所述金属极板的端角上设置有第一固定部，每个所述第一固定部通过连接件与所述圆环挂具连接；所述圆环挂具可沿所述沉积炉内壁进行旋转，且所述金属极板与所述圆环挂具保持相同的旋转方向；所述旋转方向为顺时针旋转或逆时针旋转。
6.这样设置，在镀膜过程中，能够保证涂层性能的优良。作为优选的实施方式，所述第一固定部优选为圆形挂孔；所述圆形挂孔的内侧面上周向设置有加强结构。通过加强结构，能够有效防止极板在镀膜加工过程中局部变形。
7.作为优选的实施方式，所述加强结构优选为小凸台，所述小凸台的平台宽度优选
为1mm～2mm。
8.作为优选的实施方式，所述圆形挂孔的直径优选为3mm～6mm。
9.作为优选的实施方式，所述连接件优选为宽挂钩连接件。通过宽挂钩连接件，使得极板与挂具之间采用线接触或者面接触，能够避免极板与挂具之间采用点接触，从而有效降低极板的受压压强，有效防止极板在镀膜加工过程中局部变形。
10.作为优选的实施方式，所述宽挂钩连接件通过弹性缓冲件与所述圆环挂具连接。这样，既能保证极板的涂层质量，又能避免极板在转动过程中因为惯性导致的变形。
11.作为优选的实施方式，所述弹性缓冲件的固定力优选为5n～40n。如果弹性缓冲件的固定力过小(如小于5n)，则极板固定不牢固，极板晃动较大，这样容易使得极板的膜层不均匀；如果弹性缓冲件的固定力过大(如大于40n)，则极板很容易发生变形。一般的，需要根据不同的极板材料设置合理的固定力范围；采用挂钩连接时，对于不锈钢材质的极板，弹性缓冲件的固定力保持在5n～40n即可；对于钛合金材质的极板，弹性缓冲件的固定力保持在5n～20n。采用销钉方式连接时，销钉的连接比较牢固，仅考虑销钉的压紧力不使极板发生变形即可。
12.作为优选的实施方式，所述弹性缓冲件优选为弹簧。
13.作为优选的实施方式，所述第一固定部优选为凸出结构，所述凸出结构的几何中心处设置有圆形销孔。
14.作为优选的实施方式，所述圆形销孔的直径优选为3mm～5mm。
15.作为优选的实施方式，所述连接件优选为销钉连接件。
16.作为优选的实施方式，所述销钉连接件的压紧力优选为10n～30n。
17.作为优选的实施方式，所述金属极板的两侧长边对称设置有第二固定部。
18.作为优选的实施方式，所述第二固定部与所述第一固定部具有相同的结构。
19.作为优选的实施方式，所述第一固定部与所述第二固定部的个数均为偶数。这样，能够保证极板与挂具之间的连接点位置对称，保证连接处极板受力均匀。
20.作为优选的实施方式，所述第一固定部和所述第二固定部均设置于所述金属极板的非功能区域(即不发生电化学反应及气体分配的区域)。这样，能够避免使用极板的定位孔或者流体进/出口作为固定点，能够保证极板与挂具之间的连接牢固。
21.作为优选的实施方式，所述金属极板的外侧设置有固定框，所述固定框与所述圆环挂具相连接，所述金属极板可沿所述固定框旋转。每个所述固定框独立旋转，且互不影响。在本技术中，固定框一般单独固定于圆环挂具上，起到固定和保护极板、带动极板旋转的作用。
22.作为优选的实施方式，所述金属极板优选为金属单极板或者金属双极板。
23.本技术能够在保持金属极板基材较薄(厚度通常为0.1mm)厚度的前提下，解决传统金属极板采用单点固定，容易发生固定不牢、金属极板在炉体内晃动甚至旋转等情况，进而导致镀膜的涂层厚度不均匀以及极板变形，极大影响金属极板的合格率等问题。通过本技术，可以避免金属极板在镀膜时发生晃动及变形，金属极板固定稳定，极板表面镀膜的涂层厚度均匀，极大的提高了金属极板在表面处理时的合格率。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
25.图1为本发明一实施例的防止金属极板镀膜加工变形的结构的俯视结构示意图；
26.图2为图1的金属极板的结构示意图；
27.图3为另一实施例的金属极板的结构示意图；
28.图4为再一实施例的金属极板的固定点示意图；
29.图5为本发明实施例所用的宽挂钩连接件的结构示意图。
30.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
35.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
36.金属极板存在耐腐蚀性差、镀层要求高、成型工艺困难等缺陷。目前，金属极板采用物理气相沉积(pvd)或化学气相沉积(cvd)方法进行表面处理时，通常使用专用治具在炉内悬挂镀膜，由于极板比较薄(通常为0.1mm厚)，并且极板在镀膜时沿炉腔旋转，因此极板非常容易变形。通常，极板与挂具连接采用挂钩连接，挂钩与极板之间需要保持一定的拉力才能保证极板在镀膜时极板不晃动，但极板又很薄，受力时非常容易变形。基于此，本发明
提供一种防止金属极板镀膜加工变形的结构以解决上述技术问题。
37.具体的，如图1至图2所示，本发明实施例提供一种防止金属极板镀膜加工变形的结构，适用于物理气相沉积(pvd)或化学气相沉积(cvd)方法，包括沉积炉(图中未标识)以及设置在所述沉积炉内壁的圆环挂具10，所述圆环挂具10上固定设置有单层或多层金属极板20，每块所述金属极板20的端角上设置有第一固定部21，每个所述第一固定部21通过连接件30与所述圆环挂具10连接；所述圆环挂具10可沿所述沉积炉内壁进行旋转，且所述金属极板20与所述圆环挂具10保持相同的旋转方向；所述旋转方向为顺时针旋转或逆时针旋转。
38.这样设置，在镀膜过程中，能够保证涂层性能的优良。
39.作为优选的实施方式，如图2所示，在本实施例中，所述第一固定部21优选为圆形挂孔；所述圆形挂孔的内侧面上周向设置有加强结构(图中未标识)。通过加强结构，能够有效防止极板在镀膜加工过程中局部变形。
40.作为优选的实施方式，所述加强结构优选为小凸台，所述小凸台的平台宽度优选为1mm～2mm。
41.作为优选的实施方式，所述圆形挂孔的直径优选为3mm～6mm，例如可以为3mm，也可以为4mm，或者5mm，或者6mm，具体的，在本实施例中，圆形挂孔的直径为5mm。
42.作为优选的实施方式，如图5所示，所述连接件30优选为宽挂钩连接件。通过宽挂钩连接件，使得金属极板与挂具之间采用线接触或者面接触，能够避免金属极板与挂具之间采用点接触，从而有效降低金属极板的受压压强，有效防止金属极板在镀膜加工过程中局部变形。在本技术实施例中，宽挂钩连接件的宽度为2mm～5mm，这样能够保证金属极板与圆形挂具之间采用线接触或者面接触。
43.作为优选的实施方式，所述宽挂钩连接件通过弹性缓冲件(图中未标识)与所述圆环挂具10连接。这样，既能保证金属极板的涂层质量，又能避免金属极板在转动过程中因为惯性导致的变形。
44.作为优选的实施方式，所述弹性缓冲件的固定力优选为5n～40n。如果弹性缓冲件的固定力过小(如小于5n)，则金属极板固定不牢固，金属极板晃动较大，这样容易使得金属极板的膜层不均匀；如果弹性缓冲件的固定力过大(如大于40n)，则金属极板很容易发生变形。一般的，需要根据不同的极板材料设置合理的固定力范围；采用挂钩连接时，对于不锈钢材质的极板，弹性缓冲件的固定力保持在5n～40n即可；对于钛合金材质的极板，弹性缓冲件的固定力保持在5n～20n。采用销钉方式连接时，销钉的连接比较牢固，仅考虑销钉的压紧力不使极板发生变形即可。
45.作为优选的实施方式，所述弹性缓冲件优选为弹簧。
46.在另一实施例中，如图3所示，所述第一固定部21优选为凸出结构，所述凸出结构的几何中心处设置有圆形销孔211。
47.作为优选的实施方式，所述凸出结构的形状优选为平行四边形、矩形或梯形。具体的，在本实施例中，所述凸出结构的形状为矩形。可以理解的是，在其他实施例中，凸出结构的形状也可以为平行四边形或者梯形。
48.作为优选的实施方式，所述圆形销孔的直径优选为3mm～5mm，例如可以为3mm，也可以为4mm，或者5mm，具体的，在本实施例中，圆形挂孔的直径为3mm。
49.作为优选的实施方式，在本实施例中，所述连接件30优选为销钉连接件。
50.作为优选的实施方式，所述销钉连接件的压紧力优选为10n～30n。
51.在再一实施例中，如图4所示，所述金属极板20的两侧长边对称设置有第二固定部22。
52.作为优选的实施方式，所述第二固定部22与所述第一固定部21具有相同的结构。
53.作为优选的实施方式，所述第一固定部21与所述第二固定部22的个数均为偶数。这样，能够保证金属极板20与圆形挂具10之间的连接点位置对称，保证连接处金属极板20受力均匀。
54.作为优选的实施方式，所述第一固定部21和所述第二固定部22均设置于所述金属极板20的非功能区域。这样，能够避免使用金属极板的定位孔或者流体进/出口作为固定点，能够保证金属极板与圆形挂具10之间的连接牢固。
55.作为优选的实施方式，在其他实施例中，所述金属极板20的边缘设置有固定框(图中未标识)，所述固定框与所述圆环挂具10相连接，所述金属极板20可沿所述固定框旋转。在本技术中，固定框一般单独固定于圆环挂具上，起到固定和保护极板、带动极板旋转的作用。
56.作为优选的实施方式，所述金属极板20优选为金属单极板或者金属双极板。
57.本技术方案能够在保持金属极板基材较薄(厚度通常为0.1mm)厚度的前提下，解决传统金属极板采用单点固定，容易发生固定不牢、金属极板在炉体内晃动甚至旋转等情况，进而导致镀膜的涂层厚度不均匀以及极板变形，极大影响金属极板的合格率等问题。通过本技术，可以避免金属极板在镀膜时发生晃动及变形，金属极板固定稳定，极板表面镀膜的涂层厚度均匀，极大的提高了金属极板在表面处理时的合格率。
58.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。