[發(fā)明專利]通過拉曼光譜分析確定碳涂敷金屬基板上的亞微米碳涂層的厚度

有效

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• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109489567B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·S·庫克雷賈;M·M·泰斯馬;D·B·哈達(dá)德
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 林偉峰

1.一種用于確定碳涂敷金屬基板的亞微米碳涂層的厚度的方法，所述方法包括：

提供所述碳涂敷金屬基板，所述碳涂敷金屬基板包括金屬基板以及覆蓋在所述金屬基板上的外露亞微米碳涂層；

在所述碳涂敷金屬基板的目標(biāo)位置處進行拉曼光譜分析，以獲得所述目標(biāo)位置的拉曼位移光譜；以及

將在所述目標(biāo)位置處獲得的所述拉曼位移光譜轉(zhuǎn)換成所述亞微米碳涂層在所述目標(biāo)位置處的計算厚度，其中將在所述目標(biāo)位置處獲得的所述拉曼位移光譜轉(zhuǎn)換成所述亞微米碳涂層在所述目標(biāo)位置處的所述計算厚度的步驟包括：

將拉曼碳信號從在所述碳涂敷金屬基板的所述目標(biāo)位置處獲得的所述拉曼位移光譜中分離出來；

在預(yù)定波數(shù)范圍下求出從所述拉曼位移光譜中分離出來的所述拉曼碳信號的積分，以獲得所述拉曼碳信號的積分后強度；

在所述預(yù)定波數(shù)范圍下建立從包括具有驗證厚度的亞微米碳涂層的一系列基準(zhǔn)板中的每一個獲得的拉曼碳信號的積分后強度與所述系列基準(zhǔn)板的所述亞微米碳涂層的所述驗證厚度之間的線性關(guān)系；以及

引用所述線性關(guān)系以將從所述拉曼位移光譜中分離出來的所述拉曼碳信號的所述積分后強度轉(zhuǎn)換成所述亞微米碳涂層在所述目標(biāo)位置處的所述計算厚度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述碳涂敷金屬基板是一種金屬雙極板，其中所述金屬雙極板具有限定第一氣體流場的第一主表面以及限定第二氣體流場的第二主表面。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述金屬雙極板的所述金屬基板由不銹鋼組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中鈦中間層設(shè)置在由不銹鋼組成的所述金屬基板與所述外露亞微米碳涂層之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在從所述系列基準(zhǔn)板獲得的所述拉曼碳信號的所述積分后強度與所述系列基準(zhǔn)板的所述亞微米碳涂層的所述驗證厚度之間建立所述線性關(guān)系的步驟包括：

在所述系列基準(zhǔn)板中的每一個基準(zhǔn)板上的樣本位置處進行拉曼光譜分析，以獲得與所述基準(zhǔn)板中的每一個基準(zhǔn)板上的所述樣本位置相關(guān)聯(lián)的拉曼位移光譜，其中所述系列基準(zhǔn)板中的每一個具有與所述碳涂敷金屬基板相同的層結(jié)構(gòu)，并包括具有驗證厚度的亞微米碳涂層，其中所述系列基準(zhǔn)板中的每一個基準(zhǔn)板上的所述亞微米碳涂層的所述驗證厚度是不相同的；

將拉曼碳信號從在所述基準(zhǔn)板中的每一個的所述樣本位置處獲得的所述拉曼位移光譜中分離出來；

在所述預(yù)定波數(shù)范圍下求出從在所述基準(zhǔn)板中的每一個的所述樣本位置處獲得的所述拉曼位移光譜中分離出來的所述拉曼碳信號的積分，以獲得與各基準(zhǔn)板相關(guān)聯(lián)的所述拉曼碳信號的積分后強度；

獲得以y＝mx的形式存在的線性等式，其中，當(dāng)相對于所述基準(zhǔn)板的所述亞微米碳涂層的所述驗證厚度進行繪制時，所述線性等式對與所述基準(zhǔn)板相關(guān)聯(lián)的所述拉曼碳信號的所述積分后強度進行擬合，其中，“y”對應(yīng)于從在所述樣本位置處獲得的所述拉曼位移光譜中分離出來的所述拉曼碳信號在所述預(yù)定波數(shù)范圍下的所述積分后強度，“x”對應(yīng)于所述亞微米碳涂層在所述樣本位置處的所述驗證厚度，且“m”表示斜率，所述斜率代表所述拉曼碳信號的所述積分后強度隨所述亞微米碳涂層的所述驗證厚度的變化而進行的變化。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)定波數(shù)范圍在900cm^-1到1800cm^-1之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括：

在多個分布在所述碳涂敷金屬基板的表面上的目標(biāo)位置處進行拉曼光譜分析，以獲得所述多個目標(biāo)位置中的每一個目標(biāo)位置的拉曼位移光譜；以及

將在所述多個目標(biāo)位置中的每一個目標(biāo)位置處獲得的所述拉曼位移光譜轉(zhuǎn)換成所述亞微米碳涂層在所述多個目標(biāo)位置中的每一個目標(biāo)位置處的計算厚度。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括：

將所述亞微米碳涂層在所述多個目標(biāo)位置中的每一個目標(biāo)位置處的所述計算厚度與所述亞微米碳涂層的最小所需涂層厚度進行比較，以驗證所述亞微米碳涂層是否達(dá)到或超過所述碳涂敷金屬基板的所述表面上的所述最小所需涂層厚度。

9.一種用于確定碳涂敷金屬基板的亞微米碳涂層的厚度的方法，所述方法包括：

將單色光束引導(dǎo)至分布在所述碳涂敷金屬基板的表面上的多個目標(biāo)位置中的每一個；

檢測從所述多個目標(biāo)位置中的每一個重新發(fā)射出的非彈性散射光，以獲得所述多個目標(biāo)位置中的每一個的拉曼位移光譜；

將拉曼碳信號從在所述多個目標(biāo)位置中的每一個目標(biāo)位置處獲得的所述拉曼位移光譜中分離出來；

在預(yù)定波數(shù)范圍下求出從在所述多個目標(biāo)位置中的每一個目標(biāo)位置處獲得的所述拉曼位移光譜中分離出來的所述拉曼碳信號的積分，以獲得所述多個目標(biāo)位置中的每一個的所述拉曼碳信號的積分后強度；

在所述預(yù)定波數(shù)范圍下建立從包括具有驗證厚度的亞微米碳涂層的一系列基準(zhǔn)板中的每一個獲得的拉曼碳信號的積分后強度與所述系列基準(zhǔn)板的所述亞微米碳涂層的所述驗證厚度之間的線性關(guān)系；

引用所述線性關(guān)系以將從在所述多個目標(biāo)位置中的每一個目標(biāo)位置處獲得的所述拉曼位移光譜中分離出來的所述拉曼碳信號轉(zhuǎn)換成所述亞微米碳涂層在所述多個目標(biāo)位置中的每一個目標(biāo)位置處的計算厚度；以及

將所述亞微米碳涂層在所述多個目標(biāo)位置中的每一個目標(biāo)位置處的所述計算厚度與所述亞微米碳涂層的最小所需涂層厚度進行比較，以驗證所述亞微米碳涂層是否達(dá)到或超過所述碳涂敷金屬基板的所述表面上的所述最小所需涂層厚度。