燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂工艺及设备的制作方法

本发明涉及涂层喷涂，尤其涉及燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂工艺及设备。

背景技术：

1、燃料电池电堆在实际应用领域中，尤其是乘用车的使用过程中，会经历各种工况，其中最为人关注的便是冷启动工况与热冲击工况。这两种工况对燃料电池的共同考验点之一都是热应力对其影响。

2、目前，燃料电池涂层领域考虑的基本都是抗腐蚀性，而鲜有人关注其耐受各种工况下受到的热应力，尤其是在装堆紧固力下受到的各种机械应力，因此燃料电池的涂层的机械性能需要足够优秀来应对各类复杂工况，为此我们设计了燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂工艺及设备来解决以上问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂工艺及设备，其能够对待喷涂件进行固定，且能够通过调节喷涂枪及待喷涂件的位置，对待喷涂件进行更好地喷涂，使待喷涂件能够被充分喷涂，通过对待喷涂件喷涂基层、连接层、最外层，使得喷涂后的待喷涂件耐热冲击能力优秀，完全覆盖了燃料电池能够遇到的热应力工况，最外层涂层掺杂金属元素还有助于提高涂层的热稳定性和硬度，综合提升涂层在各类工况下的表现。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂设备，包括操作室，所述操作室内水平滑动连接有安装台，所述安装台上等间距设有多个对待喷涂件进行放置的固定组件，所述操作室的两端内侧壁共同固定连接有位于安装台上方的支撑架，所述支撑架上设有多个喷涂组件，相邻的两个所述喷涂组件之间通过传动带连接，多个所述喷涂组件分别与多个固定组件相对。

4、优选地，所述操作室的两端内侧壁之间共同固定连接有横杆，所述安装台套设在横杆上并与其滑动连接，所述操作室的内侧壁安装有第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出轴末端固定连接有第一螺纹杆，所述第一螺纹杆螺纹贯穿安装台。

5、优选地，所述固定组件包括固定连接在安装台上端的第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出轴末端固定连接有u型板，所述u型板内水平滑动连接有两个固定板，所述u型板的内侧壁转动连接有双头螺杆，所述双头螺杆螺纹贯穿两个固定板并延伸至u型板的外侧。

6、优选地，所述喷涂组件包括固定连接在支撑架上端的储存箱，所述支撑架的下方通过调节件前后滑动连接有安装板，其中一个所述喷涂组件上的调节件通过第三伺服电机驱动，相邻的两个所述喷涂组件上的调节件通过传动带连接，所述安装板的底部通过气缸连接有背板，所述背板的前侧壁通过转动件连接有可前后转动调节角度的喷涂枪，所述喷涂枪与储存箱之间通过导管连通。

7、优选地，所述调节件包括固定连接在操作室内后侧壁上的调节杆，所述安装板滑动套设在调节杆上，所述操作室的内后侧壁转动连接有第二螺纹杆，所述第二螺纹杆螺纹贯穿安装板，其中一个调节件上的第二螺纹杆通过第三伺服电机驱动，所述传动带绕设在相邻两个调节件的第二螺纹杆上。

8、优选地，所述转动件包括安装在背板前侧壁上的第四伺服电机，所述第四伺服电机的输出轴末端固定连接有转动轴，所述转动轴的侧壁套设有与其同轴转动的支撑板，所述喷涂枪安装在支撑板的前侧。

9、优选地，所述背板的前侧壁固定连接有辅助板，所述转动轴与辅助板转动连接。

10、优选地，最左侧所述喷涂枪进行基材喷涂，中间所述喷涂枪进行连接层喷涂，最右侧所述喷涂枪进行最外层喷涂，所述喷涂枪的一端侧壁安装有光纤感应器，所述喷涂枪的另一端侧壁前后安装有分别输送氩气和氢气的保护气氛管。

11、本发明还公开了燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂工艺，包括以下过程：

12、s1，对待喷涂件进行清洁及干燥处理；

13、s2，将需要进行基层喷涂的待喷涂件放置在最左侧u型板上，将需要进行连接层喷涂的待喷涂件放置在中间u型板上，将需要进行最外层喷涂的待喷涂件放置在最右侧u型板上，并分别转动多个双头螺杆使同一u型板上的两个固定板靠近对相应的待喷涂件进行固定；

14、s3，喷涂温度为200℃，光纤感应器检测待喷涂件位置，最左侧喷涂枪对待喷涂件进行基材喷涂，中间喷涂枪对待喷涂件喷涂镍基高温合金粉末，最右侧喷涂枪对待喷涂件喷涂8wt.％ysz涂层，喷涂过程中，保护气氛管输送ar+氢气气氛；

15、s4，喷涂过程中，第一伺服电机驱动第一螺纹杆转动使安装台水平移动调整待喷涂件的左右位置，多个第二螺纹杆转动使安装板前后移动调整喷涂枪前后位置，气缸带动背板上下移动调整喷涂枪高度，第四伺服电机带动支撑板转动调整喷涂枪前后倾斜角度，对待喷涂件进行喷涂；

16、s5，将待喷涂件从u型板上取下，调换角度，并重新将待喷涂件固定在u型板上进行不同角度喷涂；

17、s6，同一待喷涂件依次充分经过基材喷涂、连接层喷涂、最外层喷涂后，即该待喷涂件完成耐热冲击高机械强度涂层的喷涂工艺。

18、本发明与现有技术相比，其有益效果为：

19、1、本发明中，通过固定组件的设置，能够对待喷涂件进行固定，避免其在喷涂过程中发生晃动或移动现象，有利于喷涂工作的进行，通过喷涂组件、调节件以及转动件的设置，能够通过调节喷涂枪及待喷涂件的位置，对待喷涂件进行更好地喷涂，使待喷涂件能够被充分喷涂。

20、2、本发明中，通过对待喷涂件喷涂基层、连接层、最外层，选用镍基高温合金粉末作连接层，选用8wt.％ysz作为最外层，利用ion implantation离子注入给最外层涂层掺杂金属元素，使得喷涂后的待喷涂件耐热冲击能力优秀，完全覆盖了燃料电池能够遇到的热应力工况，最外层涂层掺杂金属元素还有助于提高涂层的热稳定性和硬度，综合提升涂层在各类工况下的表现。

技术特征：

1.燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂设备，包括操作室(1)，其特征在于，所述操作室(1)内水平滑动连接有安装台(3)，所述安装台(3)上等间距设有多个对待喷涂件进行放置的固定组件，所述操作室(1)的两端内侧壁共同固定连接有位于安装台(3)上方的支撑架(10)，所述支撑架(10)上设有多个喷涂组件，相邻的两个所述喷涂组件之间通过传动带(15)连接，多个所述喷涂组件分别与多个固定组件相对。

2.根据权利要求1所述的燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂设备，其特征在于，所述操作室(1)的两端内侧壁之间共同固定连接有横杆(2)，所述安装台(3)套设在横杆(2)上并与其滑动连接，所述操作室(1)的内侧壁安装有第一伺服电机(4)，所述第一伺服电机(4)的输出轴末端固定连接有第一螺纹杆(5)，所述第一螺纹杆(5)螺纹贯穿安装台(3)。

3.根据权利要求1所述的燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂设备，其特征在于，所述固定组件包括固定连接在安装台(3)上端的第二伺服电机(6)，所述第二伺服电机(6)的输出轴末端固定连接有u型板(7)，所述u型板(7)内水平滑动连接有两个固定板(8)，所述u型板(7)的内侧壁转动连接有双头螺杆(9)，所述双头螺杆(9)螺纹贯穿两个固定板(8)并延伸至u型板(7)的外侧。

4.根据权利要求1所述的燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂设备，其特征在于，所述喷涂组件包括固定连接在支撑架(10)上端的储存箱(11)，所述支撑架(10)的下方通过调节件前后滑动连接有安装板(13)，其中一个所述喷涂组件上的调节件通过第三伺服电机驱动，相邻的两个所述喷涂组件上的调节件通过传动带(15)连接，所述安装板(13)的底部通过气缸(16)连接有背板(17)，所述背板(17)的前侧壁通过转动件连接有可前后转动调节角度的喷涂枪(21)，所述喷涂枪(21)与储存箱(11)之间通过导管连通。

5.根据权利要求4所述的燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂设备，其特征在于，所述调节件包括固定连接在操作室(1)内后侧壁上的调节杆(12)，所述安装板(13)滑动套设在调节杆(12)上，所述操作室(1)的内后侧壁转动连接有第二螺纹杆(14)，所述第二螺纹杆(14)螺纹贯穿安装板(13)，其中一个调节件上的第二螺纹杆(14)通过第三伺服电机驱动，所述传动带(15)绕设在相邻两个调节件的第二螺纹杆(14)上。

6.根据权利要求4所述的燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂设备，其特征在于，所述转动件包括安装在背板(17)前侧壁上的第四伺服电机(18)，所述第四伺服电机(18)的输出轴末端固定连接有转动轴(19)，所述转动轴(19)的侧壁套设有与其同轴转动的支撑板(20)，所述喷涂枪(21)安装在支撑板(20)的前侧。

7.根据权利要求6所述的燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂设备，其特征在于，所述背板(17)的前侧壁固定连接有辅助板(24)，所述转动轴(19)与辅助板(24)转动连接。

8.根据权利要求4所述的燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂设备，其特征在于，最左侧所述喷涂枪(21)进行基材喷涂，中间所述喷涂枪(21)进行连接层喷涂，最右侧所述喷涂枪(21)进行最外层喷涂，所述喷涂枪(21)的一端侧壁安装有光纤感应器(22)，所述喷涂枪(21)的另一端侧壁前后安装有分别输送氩气和氢气的保护气氛管(23)。

9.燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂工艺，其特征在于，包括以下过程：

技术总结
本发明公开了燃料电池用耐热冲击高机械强度涂层的喷涂工艺及设备，包括操作室，所述操作室内水平滑动连接有安装台，所述安装台上等间距设有多个对待喷涂件进行放置的固定组件，所述操作室的两端内侧壁共同固定连接有位于安装台上方的支撑架，所述支撑架上设有多个喷涂组件。本发明结构设计合理，能够对待喷涂件进行固定，且能够通过调节喷涂枪及待喷涂件的位置，对待喷涂件进行更好地喷涂，使待喷涂件能够被充分喷涂，通过对待喷涂件喷涂基层、连接层、最外层，使得喷涂后的待喷涂件耐热冲击能力优秀，完全覆盖了燃料电池能够遇到的热应力工况，最外层涂层掺杂金属元素还有助于提高涂层的热稳定性和硬度，综合提升涂层在各类工况下的表现。

技术研发人员：李瑞宇,谢子奇,蔡云,刘一麟,朱玉砥,孟冉冉
受保护的技术使用者：氢新科技（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15