用于多种应用的抗腐蚀的、导电和导热涂层制造技术

一种导电流体分配板，其包括：　　　　限定一组流体流动通道的板体，用于分配流体的流动使其流过所述板的至少一侧；以及　　　　粘附于所述板上的涂层，其中所述涂层包括　　　　石墨，　　　　碳黑，以及　　　　粘合剂　　　　其中所述涂层包括重量百分比低于大约１０％的总碳量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多种应用的抗腐蚀的、导电和导热涂层本专利技术主要涉及一种导电涂层、制作所述涂层的方法以及由此制成的产品。提供了一种涂层，其包括具有低堆积密度的石墨。所述涂层可以包括密度低于1.6gm/cm3的石墨。所述涂层可以包括纯度相对较高的石墨而基本上不含污染物。可以对涂层中采用的石墨进行处理从而得到膨胀石墨。所述处理包括化学处理，化学处理之后可以进行热处理。所述涂层中的石墨可以包括重量比低于0.01％的杂质。所述涂层可以进一步包括碳黑。在一个实施方式中，碳黑含有重量百分比低于0.01％的杂质。在另一实施方式中，提供了包括涂层和基片的产品，所述涂层包括膨胀石墨。所述基片可以包括至少一个集合板，用于燃料电池、蓄电池端子、电接线端子、静电组件，以及要求具有高度抗腐蚀性、具有良好的导热和导电性的应用。在一个实施方式中，提供了导电流体分配板，其包括板体以及粘附于板上的涂层，所述板体限定了一组流体流动通道，用于分配流体的流动使其通过板的至少一侧。所述涂层包括石墨、碳黑以及粘合剂。所述涂层含有重量百分比低于大约10％的总碳量。在另一实施方式中，提供了包括石墨、碳黑和粘合剂的涂层。石墨、碳黑以及粘合剂的比例使得所述涂层的总电阻(包括接触电阻和体电阻)在压缩压力超过200psi时低于20mohm cm2。在另一实施方式中，提供了一种涂覆流体分配板的方法，所述方法包括混合石墨和碳黑、在粘合剂中对石墨和碳黑研磨预定研磨时间，从而足以得到总电阻大约为20mohm cm2的涂层，将涂层喷涂在板上从而形成具有涂层的流体分配板，固化所述经涂覆的流体分配板。通过以下结合附图的对本专利技术优选实施方式的详细描述将更加全面地理解本专利技术。注意，权利要求的范围由其本身的描述限定，而不是由本说明书中对特征和优点的具体描述来限定。结合以下附图可以较好地理解下述本专利技术实施方式的详细描述，相-->似结构用相似的附图标记表示，其中：附图1为燃料电池系统的示意图；附图2为包括燃料电池系统的车辆的示意图；附图3为采用两个燃料电池的燃料电池组的示意图；附图4描述了根据本专利技术一个实施方式的导电流体分配板；附图5-7的图形显示了具有涂层的基片的总电阻，所述基片包括根据本专利技术涂覆的基片；附图8的图形显示了根据本专利技术的具有涂层的基片的恒电势电流瞬态；附图9显示了根据本专利技术的具有涂层的基片与涂覆金的基片之间的比较。本领域技术人员应认识到，出于简便和清楚的目的，附图中的元件不必要按比例绘制。例如，附图中某些元件的尺寸可以相对于其它元件被放大，从而有助于更好地理解本专利技术的实施方式。提供了一种涂层，所述涂层为抗腐蚀的、具有导电性和导热性。所述涂层可以包括石墨、碳黑和粘合剂，它们所存在的量使涂层中的总碳量达到所需要的量。选择适当的含量从而得到所需的板性能。例如，所述涂层含有的总碳量可以在重量百分比大约5％和大约70％之间，尤其是，总碳量为重量百分比大约10％。所述涂层可以含有重量百分比低于大约10％的总碳量。涂层中总碳量主要是涂层中石墨和碳黑各自含量的结果。在一个实施方式中，所述涂层含有重量比大约为2∶1的石墨和碳黑。在一个实施方式中，尤其就涂层中的石墨而言，所述涂层可以含有重量百分比大约为3.3％至大约50％的石墨。尤其就涂层中的碳黑而言，所述涂层可以含有重量百分比大约为1.7％至大约20％的碳黑。另外，对于不同量的石墨和碳黑，所述涂层也可以含有不同量的粘合剂。所述粘合剂的量可以根据涂层中石墨和碳黑的量而变。通常，为了增加粘附性、抗腐蚀性以及流动应用，较好含有较高含量的粘合剂。在一个实施方式中，所述涂层含有重量百分比为大约95％至大约0％的粘合剂，尤其是含有重量百分比大约为90％的粘合剂。在一个实施方式中，粘合剂的量为所述聚合物树脂的大约95％至大约70％(重量百分比)。-->因此，本专利技术包括多种不同涂层组合物。在一个实施方式中，所述涂层为凝胶形式。尤其是，在一个实施方式中，所述涂层包括重量百分比大约为6.7％、颗粒尺寸为大约5μm至大约90μm的膨胀石墨，重量百分比大约为3.3％、颗粒尺寸为大约0.05μm至大约0.2μm的乙炔黑，以及重量百分比大约为90％的聚酰胺酰亚胺粘合剂。多种类型的石墨适合用于所述涂层中。所述石墨可以选自膨胀石墨、石墨粉、石墨片。所述石墨的颗粒尺寸可以为大约5μm至大约90μm。石墨可以具有较低的密度。密度通常低于1.6gm/cm3，尤其是低于大约0.3gm/cm3。密度可以在大约0.05gm/cm3至大约0.2gm/cm3之间，尤其是在大约0.1gm/cm3至大约0.2gm/cm3之间。所述石墨可以具有相对较高的纯度，几乎不含有污染物。因此得到通常含有重量百分比低于0.01％的杂质的涂层，尤其是含有重量百分比低于0.0001％的杂质。在本专利技术的其它实施方式中，所述涂层可以含有重量百分比低于0.005％或低于0.001％的杂质。为了得到较高的纯度和低密度，涂层中的石墨可以经过化学处理。所述化学处理之后可以进行热处理。所述化学处理可以采用硫酸、硝酸及其混合物中的至少一种进行。所述化学处理还可以采用磷、过氧化氢、硫化合物、三氧化硫及其结合中的至少一种进行。所述热处理可以将经处理的石墨暴露于大约2000°F以及更高的温度。所述化学和热处理进行足够的时间从而膨胀石墨使其密度和纯度达到上述范围。当进行热处理时，所述化学处理过程中使用的化学物质位于片状石墨的各层平面之间。其导致石墨在c方向上膨胀，从而使所述石墨片变成长的、类似于蠕虫的卷须状，或者变成膨胀石墨。这些卷须状或蠕虫状的石墨非常轻而且较为松软，从而所述石墨具有极低的密度。所述化学和热处理可以产生非常纯的石墨材料，例如杂质含量低于0.5％(重量百分比)的石墨材料，尤其是阳离子或阳离子生成材料例如金属。所述类似于蠕虫的卷须状石墨还可以压缩成石墨片材。通过机械性地断裂所述石墨，可以得到低密度的石墨颗粒。某些石墨颗粒可以小于100μm。此外，不同类型的碳黑适合用于所述涂层中。以下为举例而不是对其进行限制，所述碳黑可以选自乙炔黑、Ketjen blackTM、Vulcan black-->TM、RegalTM、炉黑、black pearlTM、以及它们的结合。碳黑的颗粒尺寸可以为大约0.05至大约0.2μm。碳黑通常含有重量百分比低于0.01％的杂质，尤其是低于0.0001％的杂质。在本专利技术的其它实施方式中，所述涂层可以含有重量百分比低于0.005％或低于0.001％的杂质。可以通过任意适当的方法生产具有上述任一所述特征的石墨，以用于本专利技术的涂层中，以下描述一特定方法。下文将描述特定的实施方式和应用。多种类型的粘合剂适合用于所述涂层中。在一个实施方式中，所述粘合剂包括聚合物树脂。适当的聚合物树脂包括聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚乙烯酯及其结合。所述粘合剂的适当载体包括但不限于丙二醇甲醚醋酸酯、N-甲基-2-pryrrlidone、二甲苯及其结合。而且，生产得到的涂层可以包括低于200ppm的金属污染物。在一个实施方式中，在25至大约200psi的接触压力下，所述涂层的接触电阻为大约60至大约5mohm cm2，尤其是，当压缩压力为大约200psi以及更高时，所述涂层的接触电阻低于10mohm c本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种导电流体分配板，其包括：限定一组流体流动通道的板体，用于分配流体的流动使其流过所述板的至少一侧；以及粘附于所述板上的涂层，其中所述涂层包括石墨，碳黑，以及粘合剂其中所述涂层包括重量百分比低于大约10％的总碳量。2.如权利要求1所述的板，其中所述板进一步包括一组流体流动通道，用于分配流体的流动使其通过所述板的第一和第二侧。3.如权利要求1所述的板，其中所述涂层的接触电阻在200psi下低于大约20mohm cm2。4.如权利要求1所述的板，其中所述粘合剂包括聚合物树脂。5.如权利要求4所述的板，其中所述涂层包括重量百分比在大约95％至大约70％之间的所述聚合物树脂。6.如权利要求1所述的板，其中所述板进一步包括一组流体流动通道，用于分配流体的流动使其通过位于所述板体第一和第二侧之间的板体。7.如权利要求1所述的板，其中所述板由包括钝化金属或钝化合金的材料所形成。8.如权利要求7所述的板，其中所述钝化金属或合金包括钛、不锈钢、基于镍的合金及其结合中的至少一个。9.如权利要求7所述的板，其中所述板体进一步包括位于所述钝化金属或钝化合金表面上的钝化层。10.如权利要求1所述的板，其中所述板由选自金属、合金以及复合材料的材料所形成。11.如权利要求10所述的板，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·H·阿比德埃哈米德，Y·米克海尔，R·H·布伦克，D·J·里斯，
申请(专利权)人：通用汽车公司，
类型：发明
国别省市：