[发明专利]一种用于制备四氧化三锰涂层的电泳液及电泳沉积工艺

说明书

本发明涉及电泳沉积技术领域，具体涉及一种用于制备四氧化三锰涂层的电泳液及电泳沉积工艺，电泳液由四氧化三锰微粒源、分散剂以及有机溶剂组成。金属氧化物微粒配置电泳溶液前湿法球磨再用研钵研磨反复两次，经处理过的固体颗粒与添加剂加入有机溶液超声分散，颗粒充分吸附质子带正电并均匀分散在电泳液中。本发明工艺简单、成本低，得到的四氧化三锰涂层均匀、平整、且厚度可以通过调节工艺参数而精确控制。

技术领域

本发明涉及电泳沉积技术领域，具体涉及一种用于制备四氧化三锰涂层的电泳液及电泳沉积工艺

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)由于其具有转化效率高，污染小，燃料多样化等特征而成为新一代热能转换装置。连接体的选择直接影响着固体氧化物燃料电池的性能。近年来，随着电解质层薄膜化以及新型电极材料的发展，使得SOFC可以在低于800℃的条件下工作，因此高温抗氧化合金代替传统昂贵的铬酸镧基陶瓷材料作为新型连接体材料成为可能。铁素体不锈钢具有良好的抗氧化性能、价格低廉、以及与SOFC匹配的热膨胀系数等优点，已被广泛用作SOFC电池堆的金属连接体材料。但其高温氧化抗力不足以及Cr挥发导致的阴极毒化严重限制了它的应用。目前解决这一问题的方法是尝试不同的方法以降低氧化膜的生长速率并抑制Cr挥发，在金属连接体表面施加保护涂层不仅能改善氧化膜的稳定性及与相邻组件的兼容性，而且还能降低合金表面氧化膜的电阻并抑制Cr挥发。

目前，研究的尖晶石涂层材料表现出与铁素体不锈钢基体及其他相邻部件(如阴极、阳极)合适的热匹配性。尖晶石涂层材料体现出优越的Cr物质的吸收能力，抑制了富Cr氧化层挥发到表层而引起的阴极Cr毒化。其中含锰的尖晶石涂层具有高的电导率和大的非化学计量程度等特点而被广泛研究。纯的Mn₃O₄涂层具有与铁素体不锈钢更匹配的热膨胀系数和更低的电阻，且本身不含Cr，有利于抑制Cr的挥发，是一种潜在的SOFC金属连接体涂层材料。

尖晶石涂层常用制备方法主要有浆料涂层法、丝网印刷法、电镀、电泳沉积等。电泳沉积方法可以在常温下进行、沉积层与基体之间几乎不存在残余热应力、并且膜层厚度可以通过调节工艺参数而精确控制，因此选用电泳沉积方法来制备涂层材料较为合适。此方法不仅在控制涂层微结构以及厚度方面提供了独特的视角，也可以设计一系列金属氧化物涂层，并可以把这些涂层应用在腐蚀、耐磨、电催化等领域。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于制备四氧化三锰涂层的电泳液及电泳沉积工艺，公开一种能够适合电泳沉积的四氧化三锰电泳悬浮液配置方法并且提供一种制备沉积四氧化三锰涂层的工艺。

具体技术方案如下：

一种用于制备四氧化三锰涂层的电泳液，所述电泳液组分及配比如下：

有机溶剂 125～500mL

四氧化三锰 5～40g/L

添加剂 0.3～3g/L

具体配制方法如下：先将四氧化三锰使用球磨机湿法球磨，再用研钵研磨，反复两次后得到Mn₃O₄纳米粒子；将上述处理后的Mn₃O₄纳米粒子与添加剂加入到有机溶液中并超声10～120min进行分散，使得颗粒充分吸附质子带正电并均匀分散在电泳液中。

所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙酰丙酮中的一种或几种。

所述添加剂为盐酸、碘、醋酸、氯化镁、硝酸中一种或几种。

用于制备四氧化三锰涂层的电泳工艺，所述电泳沉积工艺如下：

(1)基体的预处理