[發明專利]高導電耐蝕類石墨碳防護多層復合涂層及其制法與應用

有效

• 申請號: 202110821664.4
• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN113265638B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 汪愛英;李昊;張棟;馬冠水;陳仁德
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/16;C23C14/06;H01M8/0202;H01M8/10
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1.一種高導電耐蝕類石墨碳防護多層復合涂層，其特征在于，包括依次形成于基體表面的鉻-銥過渡層和類石墨非晶碳層；其中，所述鉻-銥過渡層中銥元素的含量為2~10wt%；并且，所述高導電耐蝕類石墨碳防護多層復合涂層在0.6V的標準工作電壓下腐蝕電流密度小于5×10^-8A/cm²，沉積態接觸電阻小于7mΩ?cm²，腐蝕24h后接觸電阻小于10mΩ?cm²，腐蝕48h后接觸電阻增大量在5%以內。

2.根據權利要求1所述的高導電耐蝕類石墨碳防護多層復合涂層，其特征在于：所述鉻-銥過渡層的厚度為100~200nm；

所述類石墨非晶碳層的厚度為500~800nm。

3.根據權利要求1所述的高導電耐蝕類石墨碳防護多層復合涂層，其特征在于：所述基體包括金屬雙極板。

4.權利要求1-3中任一項所述的高導電耐蝕類石墨碳防護多層復合涂層的制法，其特征在于，包括：

提供作為基體的金屬雙極板；

采用高功率脈沖磁控濺射技術，以鉻-銥復合靶為靶材，在所述基體的表面沉積形成鉻-銥過渡層，其中所述鉻-銥復合靶中銥元素的含量為2~10wt%；

以及，采用直流磁控濺射技術，以石墨靶為靶材，在所述鉻-銥過渡層表面沉積形成類石墨非晶碳層，從而獲得高導電耐蝕類石墨碳防護多層復合涂層。

5.根據權利要求4所述的高導電耐蝕類石墨碳防護多層復合涂層的制法，其特征在于包括：采用高功率脈沖磁控濺射技術，將所述基體置于反應腔體中，以鉻-銥復合靶為靶材，以惰性氣體為工作氣體，在所述基體表面沉積形成鉻-銥過渡層，其中所述高功率脈沖磁控濺射技術采用的脈沖頻率為400~800Hz，脈寬為50~200μs，脈沖電壓為800~1000V，功率為2.0~3.5KW，反應腔體的氣壓為1.4~2.1mTorr，基體偏壓為-50V~-150V，惰性氣體的通入量為30~70sccm，沉積溫度為40~80℃，沉積時間為5~15min。

6.根據權利要求4所述的高導電耐蝕類石墨碳防護多層復合涂層的制法，其特征在于包括：采用直流磁控濺射技術，以石墨靶為靶材，以惰性氣體為工作氣體，在所述鉻-銥過渡層表面沉積形成類石墨非晶碳層，其中采用的濺射源電源功率為0.9~1.2kW，反應腔體氣壓為1.4~2.1mTorr，基體偏壓為-50V~-250V，惰性氣體的通入量為30~70sccm，沉積溫度為40~80℃，沉積時間為30~90min。

7.根據權利要求4所述的高導電耐蝕類石墨碳防護多層復合涂層的制法，其特征在于還包括：在形成所述鉻-銥過渡層前，先對基體表面進行刻蝕處理。

8.根據權利要求7所述的高導電耐蝕類石墨碳防護多層復合涂層的制法，其特征在于，所述刻蝕處理包括：采用Ar離子刻蝕法于室溫下對所述基體進行刻蝕處理30~60min；所述刻蝕處理采用的工藝條件包括：反應腔體氣壓在2.0×10^-5Torr以下，氬氣流量為40~100sccm，偏壓為-150~-450V，所述Ar離子刻蝕法包括輝光刻蝕和/或離子束刻蝕。

9.根據權利要求4所述的高導電耐蝕類石墨碳防護多層復合涂層的制法，其特征在于：所述金屬雙極板包括不銹鋼雙極板或鈦合金雙極板。

10.一種質子交換膜燃料電池用雙極板，包括金屬雙極板，其特征在于，所述金屬雙極板覆設有權利要求1-3中任一項所述的高導電耐蝕類石墨碳防護多層復合涂層。