CN111370722A - 一种钛双极板表面涂层及制备方法 - Google Patents

一种钛双极板表面涂层及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的属于涂层技术领域，具体为一种钛双极板表面涂层，所述钛双极板表面涂层的原料包括氮化钛粉末、钛粉末和铬粉末，所述钛双极板表面涂层的原料按照质量比重分别为：氮化钛粉末(50‑60)份、钛粉末(30‑35)份和铬粉末(5‑20)份，该钛双极板表面涂层的制备方法的具体步骤如下：S1：表面预处理：对钛双极板表面进行打磨并放入超声波清洗装置中清洗30min，然后取出放入烘箱中烘干20min；S2：设置靶：取出步骤S1处理后的钛双极板，在钛双极板表面设置钛靶和铬靶，然后将钛双极板置于镀膜机中抽真空至气压为0.001Pa，并将镀膜机温度加热至400℃，本双极板涂层耐磨性和结构强度更高。

Description

一种钛双极板表面涂层及制备方法
技术领域
本发明涉及涂层技术领域，具体为一种钛双极板表面涂层及制备方法。
背景技术
燃料电池作为一种能够把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，具有转化效率高的优点，而双极板作为燃料电池中的关键组成部分，具有良好的导电传热、高机械强度、气密性等材料属性，其中耐腐蚀和结构强度两种性能亟待改善，为此一种钛双极板表面涂层也就应运而生。
现有的双极板涂层存在着耐腐蚀性能不够强，表面硬度不够高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛双极板表面涂层及制备方法，以解决上述背景技术中提出的耐腐蚀性能不够强，表面硬度不够高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钛双极板表面涂层，所述钛双极板表面涂层的原料包括氮化钛粉末、钛粉末和铬粉末，所述钛双极板表面涂层的原料按照质量比重分别为：氮化钛粉末(50-60)份、钛粉末(30-35)份和铬粉末(5-20)份。
优选的，所述氮化钛粉末中钛的含量为70％。
优选的，所述铬粉末的质量比重为10份。
一种钛双极板表面涂层的制备方法，该钛双极板表面涂层的制备方法的具体步骤如下：
S1：表面预处理：对钛双极板表面进行打磨并放入超声波清洗装置中清洗30min，然后取出放入烘箱中烘干20min；
S2：设置靶：取出步骤S1处理后的钛双极板，在钛双极板表面设置钛靶和铬靶，然后将钛双极板置于镀膜机中抽真空至气压为0.001Pa，并将镀膜机温度加热至400℃；
S3：原料混合：将氮化钛粉末、钛粉末和铬粉末按照设定的比例进行称重配比后再依次装入振筛设备进行振动筛中进行过筛，过筛后的粉末全部通入搅拌装置进行搅拌，搅拌时间为20-40min；
S4：进行镀膜：将搅拌混合后的原料通入镀膜机中后重新抽真空至气压为0.001Pa，并向镀膜机中通入氩气直至镀膜机中气压为0.5Pa，开启镀膜机为钛双极板提供100V的偏压和50-120A的电流，持续20-40min后关闭，混合后的原料会沉积到钛双极板表面；
S5：取出成品：停止对镀膜机的加热，待钛双极板冷却至室温后取出即可得到成品。
优选的，所述振动筛设备为轻型精细振动筛设备。
优选的，所述搅拌装置的转速为1500r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)氮化钛能够提高钛双极板表面的耐磨性能，相比普通的钛双极板耐磨性能更优秀；
2)沉积的铬同样能够增加装置表面的耐磨性能，同时可以增加钛双极板表面光滑度，提高结构强度；
3)混在原料中的少量钛可以在氩气的促进下增加氮化钛和铬附着在钛双极板表面的牢固性，更加耐用。
附图说明
图1为本发明制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种钛双极板表面涂层，所述钛双极板表面涂层的原料包括氮化钛粉末、钛粉末和铬粉末，所述钛双极板表面涂层的原料按照质量比重分别为：氮化钛粉末(50-60)份、钛粉末(30-35)份和铬粉末(5-20)份，氮化钛粉末中钛的含量为70％，铬粉末的质量比重为10份。
一种钛双极板表面涂层的制备方法，该钛双极板表面涂层的制备方法的具体步骤如下：
S1：表面预处理：对钛双极板表面进行打磨并放入超声波清洗装置中清洗30min，然后取出放入烘箱中烘干20min；
S2：设置靶：取出步骤S1处理后的钛双极板，在钛双极板表面设置钛靶和铬靶，然后将钛双极板置于镀膜机中抽真空至气压为0.001Pa，并将镀膜机温度加热至400℃；
S3：原料混合：将氮化钛粉末、钛粉末和铬粉末按照设定的比例进行称重配比后再依次装入振筛设备进行振动筛中进行过筛，振动筛设备为轻型精细振动筛设备，过筛后的粉末全部通入搅拌装置进行搅拌，拌装置的转速为1500r/min，搅拌时间为20-40min，未过筛的结块和大颗粒被分拣出存入洁净容器中储存备用；
S4：进行镀膜：将搅拌混合后的原料通入镀膜机中后重新抽真空至气压为0.001Pa，并向镀膜机中通入氩气直至镀膜机中气压为0.5Pa，开启镀膜机为钛双极板提供100V的偏压和50-120A的电流，在该环境下，氮化钛能够被钛靶高效的沉积到钛双极板表面，铬被铬靶高效的沉积到钛双极板表面，而钛可以增加铬和氮化钛之间结合的强度，持续20-40min后关闭，混合后的原料会沉积到钛双极板表面，其中的氮化钛能够提高钛双极板表面的耐磨性能，铬同样能够增加装置表面的耐磨性能，同时能够提高结构强度，少量钛可以在氩气的促进下增加氮化钛和铬附着在钛双极板表面的牢固性；
S5：取出成品：停止对镀膜机的加热，待钛双极板冷却至室温后取出即可得到成品，成品相对于普通的钛双极板，耐磨性和结构强度更高。
实施例一：
该钛双极板表面涂层的制备方法的具体步骤如下：
S1：表面预处理：对钛双极板表面进行打磨并放入超声波清洗装置中清洗30min，然后取出放入烘箱中烘干20min；
S2：设置靶：取出步骤S1处理后的钛双极板，在钛双极板表面设置钛靶和铬靶，然后将钛双极板置于镀膜机中抽真空至气压为0.001Pa，并将镀膜机温度加热至400℃；
S3：原料混合：将氮化钛粉末、钛粉末和铬粉末按照设定的比例进行称重配比后再依次装入振筛设备进行振动筛中进行过筛，称重量为氮化钛粉末50g、钛粉末30g和铬粉末20g，过筛后的粉末全部通入搅拌装置进行搅拌，搅拌时间为20min；
S4：进行镀膜：将搅拌混合后的原料通入镀膜机中后重新抽真空至气压为0.001Pa，并向镀膜机中通入氩气直至镀膜机中气压为0.5Pa，开启镀膜机为钛双极板提供100V的偏压和50A的电流，持续20min后关闭，混合后的原料会沉积到钛双极板表面；
S5：取出成品：停止对镀膜机的加热，待钛双极板冷却至室温后取出即可得到成品。
实施例二：
该钛双极板表面涂层的制备方法的具体步骤如下：
S1：表面预处理：对钛双极板表面进行打磨并放入超声波清洗装置中清洗30min，然后取出放入烘箱中烘干20min；
S2：设置靶：取出步骤S1处理后的钛双极板，在钛双极板表面设置钛靶和铬靶，然后将钛双极板置于镀膜机中抽真空至气压为0.001Pa，并将镀膜机温度加热至400℃；
S3：原料混合：将氮化钛粉末、钛粉末和铬粉末按照设定的比例进行称重配比后再依次装入振筛设备进行振动筛中进行过筛，称重量为氮化钛粉末57g、钛粉末33g和铬粉末10g，过筛后的粉末全部通入搅拌装置进行搅拌，搅拌时间为32min；
S4：进行镀膜：将搅拌混合后的原料通入镀膜机中后重新抽真空至气压为0.001Pa，并向镀膜机中通入氩气直至镀膜机中气压为0.5Pa，开启镀膜机为钛双极板提供100V的偏压和90A的电流，持续35min后关闭，混合后的原料会沉积到钛双极板表面；
S5：取出成品：停止对镀膜机的加热，待钛双极板冷却至室温后取出即可得到成品。
实施例三：
该钛双极板表面涂层的制备方法的具体步骤如下：
S1：表面预处理：对钛双极板表面进行打磨并放入超声波清洗装置中清洗30min，然后取出放入烘箱中烘干20min；
S2：设置靶：取出步骤S1处理后的钛双极板，在钛双极板表面设置钛靶和铬靶，然后将钛双极板置于镀膜机中抽真空至气压为0.001Pa，并将镀膜机温度加热至400℃；
S3：原料混合：将氮化钛粉末、钛粉末和铬粉末按照设定的比例进行称重配比后再依次装入振筛设备进行振动筛中进行过筛，称重量为氮化钛粉末60g、钛粉末35g和铬粉末5g，过筛后的粉末全部通入搅拌装置进行搅拌，搅拌时间为40min；
S4：进行镀膜：将搅拌混合后的原料通入镀膜机中后重新抽真空至气压为0.001Pa，并向镀膜机中通入氩气直至镀膜机中气压为0.5Pa，开启镀膜机为钛双极板提供100V的偏压和120A的电流，持续40min后关闭，混合后的原料会沉积到钛双极板表面；
S5：取出成品：停止对镀膜机的加热，待钛双极板冷却至室温后取出即可得到成品。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种钛双极板表面涂层，其特征在于：所述钛双极板表面涂层的原料包括氮化钛粉末、钛粉末和铬粉末，所述钛双极板表面涂层的原料按照质量比重分别为：氮化钛粉末50-60份、钛粉末30-35份和铬粉末5-20份。
2.根据权利要求1所述的一种钛双极板表面涂层，其特征在于：所述氮化钛粉末中钛的含量为70％。
3.根据权利要求1所述的一种钛双极板表面涂层，其特征在于：所述铬粉末的质量比重为10份。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述一种钛双极板表面涂层的制备方法，其特征在于：该钛双极板表面涂层的制备方法的具体步骤如下：
S1：表面预处理：对钛双极板表面进行打磨并放入超声波清洗装置中清洗30min，然后取出放入烘箱中烘干20min；
S2：设置靶：取出步骤S1处理后的钛双极板，在钛双极板表面设置钛靶和铬靶，然后将钛双极板置于镀膜机中抽真空至气压为0.001Pa，并将镀膜机温度加热至400℃；
S3：原料混合：将氮化钛粉末、钛粉末和铬粉末按照设定的比例进行称重配比后再依次装入振筛设备进行振动筛中进行过筛，过筛后的粉末全部通入搅拌装置进行搅拌，搅拌时间为20-40min；
S4：进行镀膜：将搅拌混合后的原料通入镀膜机中后重新抽真空至气压为0.001Pa，并向镀膜机中通入氩气直至镀膜机中气压为0.5Pa，开启镀膜机为钛双极板提供100V的偏压和50-120A的电流，持续20-40min后关闭，混合后的原料会沉积到钛双极板表面；
S5：取出成品：停止对镀膜机的加热，待钛双极板冷却至室温后取出即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种钛双极板表面涂层的制备方法，其特征在于：所述振动筛设备为轻型精细振动筛设备。
6.根据权利要求4所述的一种钛双极板表面涂层的制备方法，其特征在于：所述搅拌装置的转速为1500r/min。
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