CN103834913A - 镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法及镀膜不锈钢双极板 - Google Patents

镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法及镀膜不锈钢双极板 Download PDF

Info

Publication number
CN103834913A
CN103834913A CN201410077076.4A CN201410077076A CN103834913A CN 103834913 A CN103834913 A CN 103834913A CN 201410077076 A CN201410077076 A CN 201410077076A CN 103834913 A CN103834913 A CN 103834913A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stainless steel
steel plate
plated film
treatment method
oxidation treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410077076.4A
Other languages
English (en)
Inventor
吴博
侯中军
付宇
明平文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sunrise Power Co Ltd
Original Assignee
Sunrise Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sunrise Power Co Ltd filed Critical Sunrise Power Co Ltd
Priority to CN201410077076.4A priority Critical patent/CN103834913A/zh
Publication of CN103834913A publication Critical patent/CN103834913A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

本发明提供一种镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法及镀膜不锈钢双极板。本发明镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法包括以下步骤：（1）将镀膜不锈钢板置于反应室内，抽真空至反应室内真空度小于5×10-3Pa；（2）向反应室内通入氧气至反应室内压力达到0.8-2Pa；（3）向镀膜不锈钢板施加700-900V偏压使氧气离化形成等离子体，等离子体对镀膜不锈钢板表面轰击处理15-30分钟，使镀膜不锈钢板表面形成富氧表层。本发明所述镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法简单、易行，能有效提高镀膜不锈钢板的耐腐蚀性能。由该处理方法得到的镀膜不锈钢双极板能有效适用于质子交换膜燃料电池。

Description

镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法及镀膜不锈钢双极板
技术领域
本发明涉及燃料电池技术，尤其涉及一种镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法及镀膜不锈钢双极板。
背景技术
双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一，在电池中起收集和传导电流的作用。双极板需要在电池环境中可以稳定运行，因此双极板需要具备良好的导电性能和耐蚀性能。不锈钢板的导电性良好，是理想的双极板材料之一。然而不锈钢板在电池环境中的耐蚀性能通常较差，会腐蚀生成金属离子，污染电池的质子交换膜和催化剂等。在不锈钢板表面制备导电、耐蚀薄膜是改善金属板性能的方法之一。虽然镀膜不锈钢的性能显著提升，但是仍无法满足燃料电池稳定运行上千小时的商业化要求，仍然需要进一步提高镀膜不锈钢板的耐蚀性能。目前镀膜不锈钢板的研究多针对于采用物理气相沉积、化学气象沉积以及热处理等方法对不锈钢表面的单次改性处理研究，几乎没有涉及镀膜不锈钢板的二次改性处理研究，造成镀膜改性双极板通常只能满足燃料电池双极板的部分性能要求
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有不锈钢板耐腐蚀性能差，无法适用于质子交换膜燃料电池的问题，提出一种镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法，该处理方法简单、易行，能有效提高镀膜不锈钢板的耐腐蚀性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法，包括以下步骤：
（1）将镀膜不锈钢板置于反应室内，抽真空至反应室内真空度小于5×10-3Pa；反应室保持高真空度可以提高薄膜的纯度，减低薄膜中氧和氮等杂质含量。
（2）向反应室内通入氧气至反应室内压力达到0.8-2Pa；
（3）向镀膜不锈钢板施加700-900V偏压使氧气离化形成等离子体，偏压过低无法引发辉光放电，偏压过高可能导致电源烧毁。等离子体对镀膜不锈钢板表面轰击处理15-30分钟，使镀膜不锈钢板表面形成富氧表层，处理时间越长，镀膜不锈钢板的表面氧含量越高，富氧层厚度越大，考虑到经济效益本发明中确定了适宜的轰击处理时间为15-30分钟。
进一步地，所述镀膜不锈钢板为采用物理气相沉积法制备镀膜不锈钢板。
进一步地，所述镀膜不锈钢板为表面含金属碳基薄膜的不锈钢板。
进一步地，步骤（1）中抽真空至反应室内真空度小于8×10-3Pa。
进一步地，步骤（2）中反应室内压强达到1.5-2Pa，优选为2Pa。
进一步地，步骤（3）中向镀膜不锈钢板施加750-850V偏压使氧气离化形成等离子体，优选为800V。
进一步地，步骤（3）中等离子体对镀膜不锈钢板表面轰击处理18-25分钟，优选为20分钟。
本发明的另一个目的还提供了一种镀膜不锈钢双极板，由上述方法处理而成。
本发明镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法简单、易行，与现有技术相比较具有以下优点：
（1）、本发明利用氧离子对镀膜不锈钢板进行氧化处理，使其表面形成一个富氧改性层，能有效提高镀膜不锈钢板的耐蚀性能。
（2）、本发明在镀膜不锈钢板表面形成富氧层，克服了现有技术中氧化层与镀膜板之间结合力差以及氧化层不完整的问题。
（3）、本发明镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法工艺简单，操作简便，能实现镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理的工业化生产。
附图说明
图1为实施例1所述等离子体氧化处理装置。
反应室1、镀膜不锈钢板2、样品台3、进气阀门4、排气阀门5。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
本实施例采用如图1所示的等离子体氧化处理装置，该装置包括具有一定容置空间的反应室（真空室）1，所述反应室1内设置有用于放置待处理样品的样品台3，所述反应室1侧壁上设置有进气阀门4和排气阀门5，所述进气阀门4远离排气阀门5，所述待处理的镀膜不锈钢板2放置在样品台3上。
本实施例公开了一种镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法，具体地，包括以下步骤：
将采用物理气相沉积法制备的表面含金属碳基薄膜的镀膜不锈钢板2固定于样品台3上，关闭进气阀门4，通过排气阀门对反应室1抽真空。当反应室1内真空度达到5×10-3Pa时，打开进气阀门4通入氧气，调节进气阀门4和排气阀门5使反应室1内压强为1Pa。通过样品台向镀膜不锈钢板2施加800V偏压使氧气离化，在反应室1内形成等离子体。氧离子对镀膜不锈钢板2的表面轰击处理20分钟，使其表面形成富氧的表层，即完成了对镀膜不锈钢板2表面的等离子体氧化处理过程。
通过上述步骤得到的镀膜不锈钢板能作为双极板应用在质子交换膜燃料电池中的。燃料电池组装力作用下，与碳纸的接触电阻低于5mΩcm2。常温模拟腐蚀溶液（0.5M H2SO4+5ppm HF）中的自腐蚀电流密度低于1.0×10-6A/cm2。
实施例2
本实施例公开了一种镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法，采用与实施例1相同的等离子体氧化处理装置。
本实施例镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法，具体地，包括以下步骤：
将表面含金属碳基薄膜的镀膜不锈钢板固定于样品台上，关闭进气阀门，通过排气阀门对反应室抽真空。当反应室1内真空度达到6×10-3Pa时，打开进气阀门通入氧气，调节进气阀门和排气阀门使反应室内压强为2Pa。通过样品台向镀膜不锈钢板施加700V偏压使氧气离化，在反应室内形成等离子体。氧离子对镀膜不锈钢板2的表面轰击处理15分钟，使其表面形成富氧的表层，即完成了对镀膜不锈钢板2表面的等离子体氧化处理过程。
通过上述步骤得到的镀膜不锈钢板能作为双极板应用在质子交换膜燃料电池中的。燃料电池组装力作用下，与碳纸的接触电阻低于5mΩcm2,。常温模拟腐蚀溶液（0.5M H2SO4+5ppm HF）中的自腐蚀电流密度低于1.0×10-6A/cm2。
实施例3
本实施例公开了一种镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法，采用与实施例1相同的等离子体氧化处理装置。
本实施例镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法，具体地，包括以下步骤：
将表面含金属碳基薄膜的镀膜不锈钢板固定于样品台上，关闭进气阀门，通过排气阀门对反应室抽真空。当反应室内真空度达到7×10-3Pa时，打开进气阀门通入氧气，调节进气阀门和排气阀门使反应室内压强为1.5Pa。通过样品台向镀膜不锈钢板施加900V偏压使氧气离化，在反应室内形成等离子体。氧离子对镀膜不锈钢板的表面轰击处理30分钟，使其表面形成富氧的表层，即完成了对镀膜不锈钢板表面的等离子体氧化处理过程。
通过上述步骤得到的镀膜不锈钢板能作为双极板应用在质子交换膜燃料电池中的。燃料电池组装力作用下，与碳纸的接触电阻低于5mΩcm2,。常温模拟腐蚀溶液（0.5M H2SO4+5ppm HF）中的自腐蚀电流密度低于1.0×10-6A/cm2。
本发明不局限于上述实施例所记载的镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法及镀膜不锈钢双极板，真空度的改变、通入氧气后反应室内压力的改变、施加偏压的大小和时间的改变均在本发明的保护范围之内。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将镀膜不锈钢板置于反应室内，抽真空至反应室内真空度小于5×10-3Pa；
（2）向反应室内通入氧气至反应室内压力达到0.8-2Pa；
（3）向镀膜不锈钢板施加700-900V偏压使氧气离化形成等离子体，等离子体对镀膜不锈钢板表面轰击处理15-30分钟，使镀膜不锈钢板表面形成富氧表层。
2.根据权利要求1所述镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法，其特征在于，所述镀膜不锈钢板为采用物理气相沉积法制备的镀膜不锈钢板。
3.根据权利要求2所述镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法，其特征在于，所述镀膜不锈钢板为表面含金属碳基薄膜的不锈钢板。
4.根据权利要求1所述镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法，其特征在于，步骤（1）中抽真空至反应室内真空度小于8×10-3Pa。
5.根据权利要求1所述镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法，其特征在于，步骤（2）中反应室内压强达到1.5-2Pa。
6.根据权利要求1所述镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法，其特征在于，步骤（3）中向镀膜不锈钢板施加750-850V偏压使氧气离化形成等离子体。
7.根据权利要求1所述镀膜不锈钢的表面等离子体氧化处理方法，其特征在于，步骤（3）中等离子体对镀膜不锈钢板表面轰击处理18-25分钟。
8.一种镀膜不锈钢双极板，其特征在于，由权利要求1-7任意一项所述方法处理而成。
CN201410077076.4A 2014-03-04 2014-03-04 镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法及镀膜不锈钢双极板 Pending CN103834913A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410077076.4A CN103834913A (zh) 2014-03-04 2014-03-04 镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法及镀膜不锈钢双极板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410077076.4A CN103834913A (zh) 2014-03-04 2014-03-04 镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法及镀膜不锈钢双极板

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103834913A true CN103834913A (zh) 2014-06-04

Family

ID=50798801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410077076.4A Pending CN103834913A (zh) 2014-03-04 2014-03-04 镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法及镀膜不锈钢双极板

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103834913A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105200389A (zh) * 2015-10-30 2015-12-30 西安工业大学 一种提高氧化物薄膜激光损伤阈值的热处理设备与方法
CN111082004A (zh) * 2019-12-05 2020-04-28 重庆天齐锂业有限责任公司 一种锂铜复合箔的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101171712A (zh) * 2005-05-04 2008-04-30 通用汽车环球科技运作公司 用于燃料电池电极的导电基质
CN101682049A (zh) * 2007-06-20 2010-03-24 现代Hysco株式会社 用于燃料电池的具有M/MNx和MOyNz层的不锈钢隔板及其制造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101171712A (zh) * 2005-05-04 2008-04-30 通用汽车环球科技运作公司 用于燃料电池电极的导电基质
CN101682049A (zh) * 2007-06-20 2010-03-24 现代Hysco株式会社 用于燃料电池的具有M/MNx和MOyNz层的不锈钢隔板及其制造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105200389A (zh) * 2015-10-30 2015-12-30 西安工业大学 一种提高氧化物薄膜激光损伤阈值的热处理设备与方法
CN105200389B (zh) * 2015-10-30 2018-11-16 西安工业大学 一种提高氧化物薄膜激光损伤阈值的热处理设备与方法
CN111082004A (zh) * 2019-12-05 2020-04-28 重庆天齐锂业有限责任公司 一种锂铜复合箔的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110684946B (zh) 一种金属双极板高导电耐蚀防护涂层及其制备方法与应用
WO2020019693A1 (zh) 一种用于燃料电池金属双极板的石墨微晶碳涂层及应用
CN108878900B (zh) 一种氮掺杂石墨烯改性碳毡的制备方法
CN109560289B (zh) 一种金属双极板及其制备方法以及燃料电池
CN110808384B (zh) 一种金属双极板及其制备方法以及燃料电池
CN112111716B (zh) 一种用于氢燃料电池金属双极板的超低电阻耐腐蚀涂层的制备工艺
CN112795886B (zh) 一种用于金属双极板成形的导电耐蚀预涂层及其制备方法
WO2023284596A1 (zh) 高导电耐蚀长寿命max相固溶复合涂层、其制法与应用
JP2008056521A5 (zh)
CN107881466B (zh) 一种银掺杂类石墨碳涂层及其制备方法
CN103834913A (zh) 镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法及镀膜不锈钢双极板
KR20140122114A (ko) 연료전지용 금속분리판 및 이의 제조방법
CN108598497B (zh) 一种用于燃料电池金属极板的纳米金属层及制备方法
CN105449168A (zh) 具有界面修饰层的金属基固态薄膜锂电池正极的制备方法
CN104051743B (zh) 金属双极板及其制备方法
CN112820890B (zh) 一种防腐导电涂层制备方法、结构以及燃料电池极板
CN103614693B (zh) 一种燃料电池金属极板表面改性层堵孔方法
CN102628162A (zh) 等离子体镀铬渗氮铁基燃料电池双极板材料的制备方法
CN110783594B (zh) 一种金属双极板及其制备方法以及燃料电池
CN111477899A (zh) 一种用于燃料电池的导电耐蚀金属双极板及制备方法
CN109023282B (zh) 一种在双极板表面制备CrMoTiN氮化膜纳米涂层的制备方法
CN109301259B (zh) 一种质子交换膜燃料电池双极板及其制备方法
CN103789722B (zh) 一种显著提高齿轮耐蚀性的化学热处理方法
CN103627919A (zh) 钨海绵基体去铜的方法
CN115029663A (zh) 金属极板复合涂层、金属极板及其制备方法和燃料电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20140604