本发明属于氢燃料电池，具体涉及一种宽幅双极板用耐蚀高塑性钛合金箔材及其工业化制法。
背景技术：
1、双极板是质子交换膜燃料电池(pemfc)的关键部件，其质量占整个电池堆的70％左右，成本约占其40％。双极板钛合金基材具有优异的耐腐蚀性、更高的比强度，质量轻等优点。双极板大致可分为3类：炭质材料、金属材料及金属与炭质的复合材料；其中，金属材料中铝，镍，钛及不锈钢等金属材料可用于制作双极板，金属双极板易加工，可批量制造，成本低，厚度薄，电池的体积比功率与比能量高。纯钛双极板具有优异耐蚀性，但电阻高、导电性能差，不能满足双极板导电性能的要求。现有技术中，如公开号cn113578959a的专利《一种细晶ta15钛合金箔材的制备方法》等均采用了包覆轧制，制造工艺繁琐，制造成本高，制备出的钛合金箔材晶粒细小，按照此类方法制备的箔材强度高、塑性低，不利于后期的双极板成形。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的缺陷，本发明针对燃料电池双极板对导电性和耐蚀性的高要求，通过钛合金微合金化，提高钛合金的耐蚀性和塑性，采用三次真空自耗熔炼方法，保障钛合金铸锭成分均匀性，通过热轧、冷轧、脱脂酸洗、退火等工序，最终获得0.08mm～0.15mm厚度规格的钛合金箔材；进而实现新型双极板用宽幅钛合金批量化生产，大大提高了双极板用钛合金的使用寿命并降低了生产成本。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供了一种宽幅双极板用耐蚀高塑性钛合金箔材，所述钛合金箔材的成分设计：采用ni、nb、cu合金元素微量添加，提高钛基材导电性和耐蚀性，元素添加量为(质量百分比)：0.01％≤[ni]％≤0.08％，1％≤[nb]％≤2％，0.05％≤[cu]％≤1.5％、余量为钛元素以及不可避免的杂质。针对燃料电池双极板对导电性和耐蚀性的高要求，采用ni、nb、cu微合金化设计，提高了材料的耐蚀性和塑性。
3、一种上述宽幅双极板用耐蚀高塑性钛合金箔材的工业化制法，所述工业化制法包括如下工艺方案：
4、①真空自耗炉熔炼：采用0a级海绵钛、高纯铜(纯度≥99.9％)、高纯镍粉(纯度≥99.9％)、高纯铌粉(纯度≥99.9％)为原料，按照所述钛合金箔材的成分设计的质量百分比进行配料，进行三次真空自耗炉熔炼，熔炼过程中真空自耗炉内真空度≤3.0pa，稳弧电流5～12a，熔炼阶段熔炼电压20～40v，熔炼电流10～30ka，获得φ300～600mm规格的铸锭，对铸锭进行扒皮和平头，去除表面氧化物和杂质，表面车光后进行热加工。
5、采用了真空自耗炉熔炼方法，真空自耗熔炼具有良好的非金属杂质去除能力，能够保障钛合金铸锭的纯净度和成分均匀性。
6、②板坯锻造加工：采用步骤①获得的铸锭进行三火次锻造，一火锻造加热温度1050℃～1150℃，保温时间为180～360min；二火加热温度为950～1050℃，保温时间为120～360min；三火加热温度为850～950℃，保温时间为120～360min，锻造成厚度为200～250mm的板坯，铣削加工后进行板材轧制。
7、③热轧和冷轧加工：对步骤②获得的板坯进行多火次热轧加工，获得3～4mm厚度规格热轧板材，对热轧板材进行500℃～650℃退火处理和表面抛光处理后，进行冷轧加工，轧制为1～1.5mm厚度规格冷轧带材，采用500℃～650℃的退火温度进行在线去应力退火处理。
8、④箔材轧制：对步骤③中获得的冷轧带材采用20辊窄钛带轧机进行多轧程的箔材轧制，当带材厚度为0.3～0.4mm厚度时进行在线去应力退火，退火温度为500～650℃，最终轧制获得宽度为450～550mm，厚度为0.08mm～0.15mm规格的钛合金箔材。
9、采用20辊窄钛带轧机，保证了箔材的宽度和厚度的精度及工业化生产。
10、⑤成品退火：对步骤④获得的钛合金箔材进行退火处理，采用真空退火炉，炉内真空度≤10-3pa，退火温度650℃～750℃，退火时间7～10h。
11、采用了高真空度的真空退火炉对钛合金箔材进行退火，避免箔材表面产生氧化物污染表面，保障了表面的洁净度，同时采用长时间退火，有利于提高箔材的成型性。
12、上述技术方案中，进一步的，步骤①所述0a级海绵钛的杂质元素含量[c]％≤0.01％、[n]％≤0.01％、[o]％≤0.04％，[h]％≤0.001％，[fe]％≤0.02％；所述高纯镍粉的杂质元素含量[fe]％≤0.05％、[n]％≤0.01％、[o]％≤0.04％；所述高纯铌粉的杂质元素含量[fe]％≤0.05％、[n]％≤0.01％、[o]％≤0.04％；所述高纯铜的杂质元素含量[fe]％≤0.05％、[n]％≤0.01％、[o]％≤0.04％。
13、与现有技术相比，本发明的有益效果：
14、采用本发明工艺方案可以制备出用于双极板的钛合金箔材，该材料具有优异的耐海水腐蚀性和塑性，能够满足加工厚度≥0.08mm钛合金箔材的成型要求，同时能够适应于氢燃料电池双极板的服役环境，是一种理想的双极板材料，可以替代现阶段双极板用不锈钢基材，取得减重效果的同时，提高了基材的耐蚀性，从而大幅度延长电池的使用寿命，将有效解决目前国内质子交换膜电池基材综合性能差、制造成本高等瓶颈问题。
1.一种宽幅双极板用耐蚀高塑性钛合金箔材，其特征在于，所述钛合金箔材的成分设计：采用ni、nb、cu合金元素微量添加，元素添加量的质量百分比为：0.01％≤[ni]％≤0.08％，1％≤[nb]％≤2％，0.05％≤[cu]％≤1.5％，余量为钛元素以及不可避免的杂质。
2.一种上述宽幅双极板用耐蚀高塑性钛合金箔材的工业化制法，其特征在于，所述工业化制法包括如下工艺方案：
3.根据权利要求2所述的工业化制法，其特征在于，步骤①所述高纯镍粉、高纯铌粉和高纯铜的纯度均≥99.9％；所述0a级海绵钛的杂质元素含量[c]％≤0.01％、[n]％≤0.01％、[o]％≤0.04％，[h]％≤0.001％，[fe]％≤0.02％；所述高纯镍粉的杂质元素含量[fe]％≤0.05％、[n]％≤0.01％、[o]％≤0.04％；所述高纯铌粉的杂质元素含量[fe]％≤0.05％、[n]％≤0.01％、[o]％≤0.04％；所述高纯铜的杂质元素含量[fe]％≤0.05％、[n]％≤0.01％、[o]％≤0.04％。