用于制造不锈钢基板的方法和系统技术方案

一种制造涂覆金属基板的方法，包括以下步骤：(1)在CVD室内插入具有氧化铬(III)层的基板；(2)将基板加热到范围为400至500摄氏度的温度；(3)将气态氮(N2)和氯化钽(TaCl5)通入到CVD室中进行至少两个循环；(4)当氮气持续地从入口流到出口时，停止通入氯化钽(TaCl5)；(5)使氯化钽和氧化铬(III)反应并产生副产物；(6)通过流动的氮气从CVD室清除副产物。

【技术实现步骤摘要】
用于制造不锈钢基板的方法和系统
本专利技术涉及不锈钢基板，具体涉及的是在燃料电池双极板制造工艺中去除不锈钢基板上的氧化物和其它污染物的制造系统和方法。
技术介绍
在许多应用中，燃料电池用作电源。特别是，建议将燃料电池用于汽车中以代替内燃机。常用的燃料电池设计使用固体聚合物电解质(“SPE”)膜或质子交换膜(“PEM”)，以在阳极和阴极之间提供离子传输。燃料电池通常是一种电化学装置，其在催化剂存在下将燃料(氢气、甲醇等)和氧化剂(空气或纯氧)的化学能转化为电、热和水。燃料电池在整个燃料的电化学转换过程中产生清洁能量。因此，由于零排放或非常低的排放，它们是环保的。此外，燃料电池是从几瓦到几百千瓦的高功率发电系统，其效率远高于传统的内燃机。由于运动部件很少，燃料电池的噪音也很低。在质子交换膜型燃料电池中，氢作为燃料供给阳极，氧作为氧化剂供给阴极。氧气可以是纯净形式(O2)或空气(O2和N2的混合物)。PEM燃料电池通常具有膜电极组件(“MEA”)，其中固体聚合物膜在一个面上具有阳极催化剂，在相对面上具有阴极催化剂。典型的PEM燃料电池的阳极和阴极层由多孔导电材料形成，例如编织石墨、石墨化片或碳纸，以使燃料能够分散在面向燃料供应电极的膜表面上。每个电极具有负载在碳颗粒上的细碎催化剂颗粒(例如铂颗粒)，以促进阳极处的氢氧化和阴极处的氧还原。质子从阳极通过离子导电聚合物膜流到阴极，在那里它们与氧结合形成水，水从电池中排出。MEA夹在一对多孔气体扩散层(“GDL”)之间，该多孔气体扩散层又夹在一对无孔导电元件或板(即流场板)之间。这些板用作阳极和阴极的集电器，并包括形成在其中的适当的通道和开口，用于将燃料电池的气态反应物分布在相应的阳极和阴极催化剂的表面上。为了有效地发电，PEM燃料电池的聚合物电解质膜必须是薄的，化学稳定的，质子透射的，不导电且不透气。在典型的应用中，燃料电池以许多单独的燃料电池堆的阵列设置，以便提供高水平的电力。目前在燃料电池中使用的导电板提供了许多改善燃料电池性能的机会。例如，这些金属板通常包括在其表面上的钝化氧化膜，其中导电涂层应足够薄以使接触电阻最小化。这种导电涂层包括金和聚合物碳涂层。将导电涂层涂覆到燃料电池中的双极板上，以减少或防止操作期间的腐蚀。然而，为了使涂层最好地粘附到不锈钢基板上，必须在涂覆基板之前从不锈钢基板上除去自然氧化层。在化学真空沉积工艺中，在单个CVD室中将各种涂层涂覆到不锈钢基板上。然而，目前的方法是用酸浴等除去化学气相沉积外部的不锈钢上的氧化层。遗憾的是，一旦酸浴后不锈钢基板暴露在空气中，就会在不锈钢基板上形成氧化层。因此，目前用酸浴清洁不锈钢基板的方法要求在插入CVD室之前将不锈钢基板暴露在空气中，从而形成氧化膜。因此，需要一种制造方法和系统，从不锈钢基板上除去并涂覆自然氧化层，其方式是在去除氧化层之后，在涂覆不锈钢基板之前不将不锈钢基板暴露在空气中。
技术实现思路
本专利技术提供了用于清洁不锈钢基板并在单个化学真空沉积(“CVD”)室中将耐腐蚀涂层涂覆到不锈钢基板上的制造方法和系统。在一个实施方式中，制造涂覆基板的制造方法包括以下步骤：(1)在CVD室内插入具有氧化铬(III)层的基板；(2)将基板加热到400至500摄氏度的温度；(3)将气态氮(N2)和氯化钽(TaCl5)通入到CVD室中进行至少两个循环；(4)当氮气(N2)持续地从入口流到出口时，停止通入氯化钽(TaCl5)；(5)使氯化钽和氧化铬(III)反应并产生副产物；(6)通过流动的N2将副产物从CVD室抽空；(7)调节CVD中的温度；(8)通入反应气体，将不锈钢基板涂覆到CVD室中；(8)使反应气体在不锈钢基板上进行表面反应，从而产生涂覆副产物；(9)通过CVD出口从室中除去涂覆副产物，该CVD出口与真空装置流体连通。在另一个实施方式中，应理解为制造方法仅包括以下步骤：(1)在CVD室内插入具有氧化铬(III)层的不锈钢基板；(2)将不锈钢基板加热至约400至约500摄氏度的温度；(3)将气态氮(N2)和氯化钽(TaCl5)通入到CVD室中进行至少两个循环；(5)当氮气持续地从入口流到出口时，停止通入氯化钽(TaCl5)；(6)使氯化钽和氧化铬(III)反应并产生副产物；(7)通过流动的N2将副产物从CVD室抽空。本专利技术还提供了一种用于制造不锈钢基板10的系统，该系统包括一个CVD室，可操作地配置成接收不锈钢基板，热源和温度传感器，控制模块，氯化钽罐和涂覆反应罐。热源和温度传感器可以设置在CVD室内。控制模块可以与热源和温度传感器连通。氯化钽罐和涂覆反应物罐与CVD室流体连通。氯化钽罐和涂覆反应物罐也与控制模块连通。参考附图及以下的详细描述，本专利技术及其特定特征和优点将变得更加明显。附图说明根据以下详细描述，最佳模式，权利要求和附图，本专利技术的这些和其它特征和优点将显而易见，其中：图1A是用于燃料电池的双极板的俯视图。图1B是具有自然氧化层的图1(双极板)的不锈钢基板的示意性侧视图。图2是本专利技术制造系统的示意图。图3是说明本专利技术的示例性非限制性制造方法的流程图。在整个附图的若干视图的描述中，相同的附图标记指代相同的部件。具体实施方式现将详细引用本专利技术的当前首选的组合、实施方式和方法，它们是目前专利技术者已知的实施本专利技术的最佳方式。这些数字不一定按比例。然而，应理解的是，所公开的实施方式仅是本专利技术的示例，其能体现在各种不同的形式中。因此，本专利技术的具体细节不应被解释为限制本专利技术，而应作为本专利技术的任何方面的代表性基础和/或作为教导本领域技术人员以各种方式使用本专利技术的代表性基础。除了在实施例中或另外明确指出之外，本说明书中表示材料的量或反应和/或使用条件的所有数值应理解为在描述本专利技术最广泛的范围时用“约”修饰。通常优选在所述数值范围内的实践。此外，除非有相反的明确说明：百分比，“份数”和比值是按重量计；对于与本专利技术相关的给定目的而言适合或优选的一组或一类材料的描述意味着该组或类别中的任何两个或更多成员的混合物同样适合或优选；首字母缩写词或其他缩写词的第一个定义适用于本专利技术中相同缩写的所有后续使用，并经必要的变更适用于最初定义的缩写词的正常语法变体；除非另有明确说明，否则性质的测量是通过与之前或之后针对同一性质引用的相同技术确定的。还应理解，本专利技术不限于下面描述的具体实施方式和方法，因为具体的组分和/或条件当然可以变化。此外，本专利技术使用的术语仅用于描述本专利技术的特定实施方式的目的，并不旨在以任何方式进行限制。还必须注意，如说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确说明。例如，以单数形式对组件的引用旨在包括多个组件。术语“包括”与“包含”，“具有”，“含有”或“其特征在于”同义。这些术语是包含性的和开放式的，并且不排除另外的、未列举的元素或方法步骤。短语“由......组成”排除了权利要求中未指定的任何要素、步骤或成分。当这一短语出现在权利要求正文的一个分句中，而不是紧跟在主题之后，它只限制该从句中规定的要素；其它要素不作为整体排除在权利要求之外。短语“基本上由......组成”将权利要求的范围限制于指定的材料或步骤，以及不会实质上影响所要求保护的主题的基本和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造耐腐蚀基板的方法，所述方法包括以下步骤：在CVD室内插入具有氧化铬(III)层的不锈钢基板；将所述不锈钢基板加热至约400至约500摄氏度的温度；将气态氮(N2)和氯化钽(TaCl5)通入到所述CVD室中进行至少两个循环；当氮气持续地从入口流到出口时，停止通入氯化钽(TaCl5)；使氯化钽和氧化铬(III)反应并产生副产物；通过流动的N2将副产物从CVD抽空。

【技术特征摘要】
2017.08.16 US 15/6786951.一种制造耐腐蚀基板的方法，所述方法包括以下步骤：在CVD室内插入具有氧化铬(III)层的不锈钢基板；将所述不锈钢基板加热至约400至约500摄氏度的温度；将气态氮(N2)和氯化钽(TaCl5)通入到所述CVD室中进行至少两个循环；当氮气持续地从入口流到出口时，停止通入氯化钽(TaCl5)；使氯化钽和氧化铬(III)反应并产生副产物；通过流动的N2将副产物从CVD抽空。2.根据权利要求1所述的制造方法，还包括以下步骤：调节所述CVD中的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·卡姆帕里，B·阿克什曼安，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US