[发明专利]等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双极板材料的制备方法。

背景技术

不锈钢的导电导热性能好、资源丰富、成本低、强度高，是制造燃料电池双极板的理想材料。但是双极板材料在酸性工作环境下将面临溶解或钝化等腐蚀问题，因此有必要在不锈钢表面形成一层导电且耐腐蚀的覆盖层。传统意义上采用电镀方法在不锈钢表面镀铬，镀层存在较多的疏松、穿孔等缺陷，且导电性能和耐腐蚀性能并未得到明显提高。

发明内容

本发明目的是要解决现有电镀方法不锈钢表面镀铬存在疏松、穿孔的问题，而提供一种等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料的制备方法。

等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、将镜面抛光的不锈钢基片浸入无水乙醇中，并在频率为30kHz～50kHz下超声处理15min～30min，然后室温下风干，得到表面处理不锈钢基片；二、将表面处理不锈钢基片置于磁控溅射设备的真空室内，并利用涡轮分子泵和复合真空计将磁控溅射设备的真空室抽真空，至真空室内压力为4×10^-3Pa～6×10^-3Pa为止；三、以气体流量为8.5sccm～14.5sccm将Ar通入压力为4×10^-3Pa～6×10^-3Pa的真空室内，然后通过调节加热电流使真空室内温度从室温上升至250℃～350℃；四、将磁控溅射设备的溅射功率调至100W～200W，当Cr靶上产生辉光放电现象时通入N₂，沉积30min～90min，即得到等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料；步骤四中通入N₂的气体流量与步骤三中通入Ar的气体流量的比为1∶(8～20)。

本发明的优点：一、本发明制备的等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料导电性能好：接触压力为150N/cm²时，接触电阻＜20mΩ·cm²；二、本发明制备的等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料耐腐蚀性能高：燃料电池运行环境下，腐蚀电位＞0.08V，腐蚀电流＜1.82μA/cm²；三、本发明制备的等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料镀层均匀致密：薄膜表面平整，致密，无疏松，穿孔等缺陷；三、本发明制备的等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料成本低：原料为常用物质，且离子镀技术速度快，周期短，节约能源。

附图说明

图1是检测试验一制备的等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料导电性能的装置示意图；图2是本试验制备的等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料镀层表面形貌SEM图；图3是本试验制备的等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料镀层截面形貌SEM图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、将镜面抛光的不锈钢基片浸入无水乙醇中，并在频率为30kHz～50kHz下超声处理15min～30min，然后室温下风干，得到表面处理不锈钢基片；二、将表面处理不锈钢基片置于磁控溅射设备的真空室内，并利用涡轮分子泵和复合真空计将磁控溅射设备的真空室抽真空，至真空室内压力为4×10^-3Pa～6×10^-3Pa为止；三、以气体流量为8.5sccm～14.5sccm将Ar通入压力为4×10^-3Pa～6×10^-3Pa的真空室内，然后通过调节加热电流使真空室内温度从室温上升至250℃～350℃；四、将磁控溅射设备的溅射功率调至100W～200W，当Cr靶上产生辉光放电现象时通入N₂，沉积30min～90min，即得到等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料。

本实施方式步骤四中通入N₂的气体流量与步骤三中通入Ar的气体流量的比为1∶(8～20)。

本实施方式制备的等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料导电性能好：接触压力为150N/cm²时，接触电阻＜20mΩ·cm²。

本实施方式制备的等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料耐腐蚀性能高：燃料电池运行环境下，腐蚀电位＞0.08V，腐蚀电流＜1.82μA/cm²。