[發明專利]一種鋁基燃料電池雙極板表面復合涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 201711099972.0
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN108018529A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 蔣百鈴;邵文婷;馬俊;張新宇
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/34;C23C14/16;C23C14/06;C23C14/58;H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 李小靜

1.一種鋁基燃料電池雙極板表面復合涂層的制備方法，包括以下步驟：

(1)將經前處理的基體置于裝有Ti靶和Ag靶的真空腔內，在真空條件下進行等離子體清洗；

(2)以Ti靶為蒸發源，以氬氣為工作氣體，在真空條件下采用離子鍍工藝在經步驟(1)處理后的基體上沉積一層純Ti涂層；

(3)以Ti靶為蒸發源，以氬氣和氮氣為工作氣體，在真空條件下采用離子鍍工藝在步驟(2)所得的純Ti涂層上沉積一層TiN過渡層；

(4)以Ti靶和Ag靶為蒸發源，以氬氣和氮氣為工作氣體，在真空條件下采用離子鍍工藝在步驟(3)所得的TiN過渡層上沉積一層銀摻雜TiN涂層；

(5)保持真空條件不變，對經步驟(4)處理后的基體進行熱處理，使銀摻雜TiN涂層中的銀在TiN涂層的界面處形成短小銀線，并發生團聚。

2.根據權利要求1所述的鋁基燃料電池雙極板表面復合涂層的制備方法，其特征在于，所述熱處理的具體過程為：以10～20℃/min的升溫速率升至200℃～500℃，保溫1h～12h后冷卻至室溫。

3.根據權利要求1或2所述的鋁基燃料電池雙極板表面復合涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，等離子清洗的工作條件為：抽真空≤5.0×10-3Pa，Ti靶電流為0.1～0.5A，樣品偏壓為-400～-200V，清洗時間為15～30min。

4.根據權利要求3所述的鋁基燃料電池雙極板表面復合涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，真空腔內氣壓為0.5～0.6Pa，工件架轉速為5～10r/min，Ti靶電流0.2A～5A、樣品偏壓為-100～-90V，沉積時間為5～10min。

5.根據權利要求4所述的鋁基燃料電池雙極板表面復合涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，真空腔內氣壓為0.5～0.6Pa，氮氣流量在15min內從0增加至15sccm，后續一直保持15sccm，工件架轉速為5～10r/min，Ti靶電流為2～5A、樣品偏壓為-90～-60V，沉積時間為10～20min。

6.根據權利要求5所述的鋁基燃料電池雙極板表面復合涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，真空腔內氣壓為0.5～0.6Pa，氮氣流量維持在15sccm，工件架轉速為5～10r/min，Ti靶電流為2～5A，Ag靶電流0.01～2A，基體偏壓為-90V～-60V，沉積時間為60～120min。

7.根據權利要求4～6任一項所述的鋁基燃料電池雙極板表面復合涂層的制備方法，其特征在于，所述鋁基燃料電池雙極板材質為鋁合金或不銹鋼。

8.根據權利要求7所述的鋁基燃料電池雙極板表面復合涂層的制備方法，其特征在于，所述前處理包括：將基體放入含有除油劑的溶液中，超聲波除油處理5～10min；再將除油后的基體在去離子水中超聲波清洗1～2次，清洗時間3～5min，再在無水乙醇中超聲波清洗3～5次，每次清洗3～5min。

9.根據權利要求8所述的鋁基燃料電池雙極板表面復合涂層的制備方法，其特征在于，基體與各靶材之間的距離均為60～120mm。

10.一種鋁基燃料電池雙極板表面復合涂層，其特征在于，所述鋁基燃料電池雙極板表面復合涂層由權利要求1～9任一項所述的制備方法制得。