一种燃料电池金属双极板上的高熵合金复合涂层和工艺的制作方法

文档序号:18619003发布日期:2019-09-06 22:18阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种燃料电池金属双极板上的高熵合金复合涂层,其特征在于,在金属双极板基底表面上设有高熵合金层、多元合金-碳的过渡层和最外层的非晶碳层,故它是由三层所组成的复合涂层;所述复合涂层的总厚度为0.1~5μm;所述高熵合金层由5到7种合金元素构成,各元素原子百分含量在5%~35%之间,其合金元素是Al、Ti、Ta、Zr、W、Cr、Ru、Nb、Mn、Fe、Mo、Ni。

2.根据权利要求1所述的燃料电池金属双极板上的高熵合金复合涂层,其特征在于,溅射所述高熵合金层的靶材采用高熵合金靶材,通过调节溅射参数制备高熵合金底层,溅射电源为直流电源或为射频电源。

3.一种燃料电池金属双极板上的高熵合金复合涂层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

1)离子溅射清洗金属基板;

2)制备高熵合金打底层;

3)制备高熵合金-碳混合过渡层;

4)沉积最外层的非晶碳层。

4.根据权利要求3所述的燃料电池金属双极板上的高熵合金复合涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤1)的具体工艺如下:

将所述金属双极板基板经过超声清洗后,放入非平衡磁控溅射设备真空腔体内,抽真空至炉腔真空低于2.5×10-5torr,通入氩气,在基体上加偏压-300~-700V,用高能离子轰击基板表面,以去除其表面的钝化膜。

5.根据权利要求3所述的燃料电池金属双极板上的高熵合金复合涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤2)的具体工艺如下:

制备高熵合金打底层的方法为直流溅射法或射频溅射法:若采用直流溅射法,则其电流为0.1~10A;若采用射频溅射法,则其功率为50~600W,工作气压保持在4.0×10-4~9.0×10-4torr,基体偏压为0~-200V,在金属双极板的表面沉积一层微纳米级的高熵合金打底层。

6.根据权利要求3所述的燃料电池金属双极板上的高熵合金复合涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤3)的具体工艺如下:

金属靶电流逐渐减小,或射频源功率逐渐减小,石墨靶电流逐步开启,电流维持在0~10A,从而在高熵合金打底层的基础上沉积高熵合金-碳混合过渡层,以增强膜层之间界面结合强度。

7.根据权利要求3所述的燃料电池金属双极板上的高熵合金复合涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤4)的具体工艺如下:

关闭金属靶电源,石墨靶电流维持在0.1~10A,基体偏压在0~-200V,沉积最外层的非晶碳层。

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