一种磁控溅射共沉积铌铜、铌镍合金用于燃料电池双极板的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种磁控溅射共沉积铌铜、铌镍合金用于燃料电池双极板的应用，可分为以下几个步骤：1）工件脱脂清洁；2）固定与镀件夹具；2）抽真空；3）偏压等离子体清洁；4）阴极电弧结合层；5）Nb铌；6）铌铜合金层或铌镍合金层，使用导电度佳、热稳定性优，耐蚀性佳的铌金属与铜（或镍）金属以磁控溅射的方式共沉积，利用铜、镍再提升铌的导电性，制作导电度加、热稳定性有、耐耐蚀性佳、快速，成本远比金低廉的燃料电池极板工艺，本发明专利技术设计合理，可大规模推广。

Application of niobium copper and niobium nickel alloy deposited by magnetron sputtering in fuel cell bipolar plate

【技术实现步骤摘要】
一种磁控溅射共沉积铌铜、铌镍合金用于燃料电池双极板的应用
本专利技术涉及镀金
，尤其涉及一种磁控溅射共沉积铌铜、铌镍合金用于燃料电池双极板的应用。
技术介绍
金属双极板为目前燃料电池电极的主流，极板需有好的电性、耐腐蚀、高机械强度等特质，目前以不锈钢极板镀金为主流，但成本太高。铜、镍金属导电镀优，但耐腐蚀及耐温性不佳。
技术实现思路
对上述现有技术的现状，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种降低镀金成本的磁控溅射共沉积铌铜、铌镍合金用于燃料电池双极板的应用。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种磁控溅射共沉积铌铜、铌镍合金用于燃料电池双极板的应用，可分为以下几个步骤：1）工件脱脂清洁；2）固定与镀件夹具；2）抽真空；3）偏压等离子体清洁；4）阴极电弧结合层；5）Nb铌；6）铌铜合金层或铌镍合金层。工件放入镀膜室中抽真空，启动工件转架旋转，待真空抽至3.0帕，启动加热起至适当当温度（150-200度）转），待真空度大6x10-3帕时，开始制程。加氩气至2帕，依序调整电压电压400-800V产生等离子做工件表面清洁，10-15分钟。此时通入氩气启动铬（Cr）电弧蒸发源.同时启动镀件偏压，铬做为不锈钢极板与镀层的结合层，亦提供保护不锈钢的耐腐蚀层。之后通入Ar气至1.5×10-1帕镀纯铌层，之后开启铜（或镍）溅射靶共沉积铌与铜（或镍）合金，型成极板的铌铜（或铌镍）合金。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术中使用导电度佳、热稳定性优，耐蚀性佳的铌金属与铜（或镍）金属以磁控溅射的方式共沉积，利用铜、镍再提升铌的导电性，制作导电度加、热稳定性有、耐耐蚀性佳、快速，成本远比金低廉的燃料电池极板工艺，本专利技术设计合理，可大规模推广。附图说明图1为本专利技术一种降低镀金成本的磁控溅射共沉积铌铜、铌镍合金用于燃料电池双极板的应用实验设备示意图一；图2为本专利技术一种降低镀金成本的磁控溅射共沉积铌铜、铌镍合金用于燃料电池双极板的应用实验设备示意图二。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术所使用的实验设备如图1所示。其中，1为真空镀层室；2为铌磁控溅射源；3为抽气管道；4为阴极电弧蒸发源；5为加热器；6为工转架；7为挂具；8为N2充气系统；9为偏压装置。实例一、以阴极电弧于电极板上制作铌铜（镍）合金：1.取不锈钢极板进行水性脱脂清洗，清洗后冷风吹干；2.置入与真空镀膜设备中，开始抽气，待压力小于10*-1Pa时，开启加热150度烘烤30分钟，之后继续抽气，待基础真空压力低于5*10-3后，开始以下流程；3.通入氩气真空度达1-2Pa时，开启偏压，电压由450V,逐步升高至1000V，进行离子轰击清洁表面。总时间15-20分钟，之后关闭偏压；4.通入氩气1-1.5*10-1Pa，开启偏压，设定400-450V，开启铌阴极电弧以铌金属作为底层5-15分钟，然后降低偏压至80-150V,镀膜5-10分钟，之后同时开启铜（镍）阴极电弧共沉积铌铜（铌镍）合金，型成极板的铌铜（铌镍）合金。实施例二、以阴极电弧及磁控溅射于电极板上制作铌铜（镍）合金：1.取不锈钢极板进行水性脱脂清洗，清洗后冷风吹干；2.置入与真空镀膜设备中，开始抽气，待压力小于10*-1Pa时，开启加热150度烘烤30分钟，之后继续抽气，待基础真空压力低于5*10-3后，开始以下流程；3.通入氩气真空度达1-2Pa时，开启偏压，电压由450V，逐步升高至1000V，进行离子轰击清洁表面，总时间15-20分钟，之后关闭偏压；4.通入氩气1-1.5*10-1Pa，开启偏压，设定400-450V，开启铬阴极电弧以铬金属作为底层5-15分钟，然后降低偏压至80-150V,继续镀铬5-10分钟，之后开启铌磁控溅射靶5-10分钟，之后同时启动铜（镍）磁控溅射靶共沉积铌与铜（或镍）合金，型成极板的铌铜（或铌镍）合金。实施例三、以HIPIMS磁控溅射于电极板上制作铌铜（镍）合金：1.取不锈钢极板进行水性脱脂清洗，清洗后冷风吹干；2.置入与真空镀膜设备中，开始抽气，待压力小于10*-1Pa时，开启加热150度烘烤30分钟，之后继续抽气，待基础真空压力低于5*10-3后，开始以下流程；3.通入氩气真空度达1-2Pa时，开启偏压，电压由450V，逐步升高至1000V，进行离子轰击清洁表面，总时间15-20分钟，之后关闭偏压；4.通入氩气2-3*10-1Pa，开启偏压，设定400-450V，开启HIPIMS溅射电源以铌打底层5-15分钟，然后降低偏压至80-150V,镀膜5-10分钟，之后同时开启铜（镍）HIPIMS溅射电源，之后同时启动铜（镍）磁控溅射靶共沉积铌铜（铌镍）合金，型成极板的铌铜（铌镍）合金。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术中使用导电度佳、热稳定性优，耐蚀性佳的铌金属与铜（或镍）金属以磁控溅射的方式共沉积，利用铜、镍再提升铌的导电性，制作导电度加、热稳定性有、耐耐蚀性佳、快速，成本远比金低廉的燃料电池极板工艺，本专利技术设计合理，可大规模推广。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁控溅射共沉积铌铜、铌镍合金用于燃料电池双极板的应用，其特征在于，包括一下步骤：/n工件脱脂清洁；/n固定与镀件夹具；/n抽真空；/n偏压等离子体清洁；/n阴极电弧结合层；/nNb铌；/n铌铜合金层或铌镍合金层。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁控溅射共沉积铌铜、铌镍合金用于燃料电池双极板的应用，其特征在于，包括一下步骤：
工件脱脂清洁；
固定与镀件夹具；
抽真空；
偏压等离子体清洁；
阴极电弧结合层；
Nb铌；
铌铜合金层或铌镍合金层。


2.根据权利要求1所述一种磁控溅射共沉积铌铜、铌镍合金用于燃料电池双极板的应用，其特征在于，具体包括一下步骤：工件放入镀膜室中抽真空，启动工件转架旋转，待真空抽气，启动加热起至适当温度，待真空度到一定帕时，开始制程；加氩气至2帕，依序调整电压产生等离子做工件表面清洁，10-15分钟，此时通入氩气启动铬（Cr）电弧蒸发源，同时启动镀件偏压，之后...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾浩恩，谭天明，
申请(专利权)人：宁波丽成真空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33