[發(fā)明專利]金屬雙極板表面過渡金屬氮化物與碳復(fù)合改性薄膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111034382.6
• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN113937301B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李栓;李松;杜軍釗;李彤巖;李星國
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué);北京華勝信安電子科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M4/96
• 代理公司: 北京康思博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11426
• 代理人: 范國鋒;劉冬梅

1.用于燃料電池金屬雙極板表面的改性薄膜的制備方法，其特征在于，所述改性薄膜為碳與過渡金屬化合物的復(fù)合薄膜，所述過渡金屬化合物為過渡金屬氮化物，選自CrN、TiN、NbN中的任意一種或幾種；

所述改性薄膜中碳原子占改性薄膜中總原子的百分比為9～20at％；

所述改性薄膜的厚度介于100～500nm，所述方法包括：

步驟1，將金屬襯底、金屬單質(zhì)靶和碳靶置于磁控濺射鍍膜機(jī)內(nèi)，進(jìn)行預(yù)濺射；

所述改性薄膜附著于金屬襯底表面，所述金屬襯底材料選自不銹鋼，金屬鈦，鈦合金，金屬鎳，鎳合金，金屬鋁及鋁合金中的任意一種；

所述金屬單質(zhì)靶的靶材為過渡金屬，選自Cr、Ti或Nb；

所述碳靶為石墨靶；

步驟2，金屬襯底接入負(fù)偏壓，所述負(fù)偏壓為-160～-60V，通入含氮?dú)怏w，進(jìn)行磁控濺射。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性薄膜的厚度為150～400nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性薄膜具有導(dǎo)電性、耐腐蝕性和疏水性，其腐蝕電流密度為1μA·cm^-2以下，腐蝕電位大于-0.1V，接觸電阻為10mΩ·cm^-2以下，與水的接觸角為100°以上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟1中，

不銹鋼選自304不銹鋼、310不銹鋼、316不銹鋼、316L不銹鋼、904L不銹鋼，鈦合金選自α鈦合金、α+β鈦合金，鎳合金選自鎳基高溫合金、鎳基耐蝕合金、鎳基耐磨合金，鋁合金選自Al-Cu系合金、Al-Mn系合金、Al-Si系合金、Al-Li系合金中的任意一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟1中，所述預(yù)濺射包括：調(diào)節(jié)金屬單質(zhì)靶所在靶位的射頻電源功率和碳靶所在靶位的直流或射頻電源功率，并通入惰性氣體，待金屬單質(zhì)靶和碳靶起輝后迅速關(guān)閉靶位擋板，10～20min后關(guān)閉射頻或直流電源功率；

所述金屬單質(zhì)靶所在靶位的射頻電源功率為30～110W，所述碳靶所在靶位的直流或射頻電源功率為40～110W。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟2中，所述磁控濺射是通過調(diào)節(jié)金屬單質(zhì)靶所在靶位的射頻電源和碳靶所在靶位的直流或射頻電源功率完成；所述金屬單質(zhì)靶所在靶位的射頻電源功率為40～120W，所述碳靶所在靶位的直流或射頻電源功率為5～35W。