一种高导电性能的抗高温氧化涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导电性能的抗高温氧化涂层及其制备方法，所述高导电性能的抗高温氧化涂层包含质量分数15％

【技术实现步骤摘要】
一种高导电性能的抗高温氧化涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于高温涂层
，涉及一种高导电性能的抗高温氧化涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]在固体氧化物燃料电池中，连接板应满足下列要求：良好的导电性能，可接受的面比电阻应当低于0.1mΩ/cm2，且在800℃工作温度下能维持稳定达40000h，优良的阻隔性能防止氧化剂和燃料直接结合；热膨胀系数要与电极，电解质材料相匹配；连接板与SOFC组件间不能有反应和内扩散；良好的抗氧化、抗硫化和抗碳黏固性能。从性价比考虑，连接板选材普遍为Cr含量为18％
‑
25％系列不锈钢材料，但在长期服役过程中连接板因氧化导致接触电阻升高，降低了电池效率。
[0003]一般而言，合金通过选择性高温氧化生成保护性氧化膜是设计高温合金及其涂层的重要原则。增加合金中被选择性氧化元素的含量或提高其在合金中的扩散速度，降低氧在合金中的含量及其扩散速度，以及提高氧化物的形核率均可促进合金的选择氧化。抗氧化性能最好的选择性氧化膜有Al2O3、SiO2和Cr2O3膜。但是，对于钛合金，Cr、Al、Si含量较低的不锈钢及镍基合金等，无法在氧化过程中形成保护性的Al2O3、SiO2和Cr2O3膜，只能通过表面改性提高金属材料的抗高温氧化性能。
[0004]铝化物涂层主要通过高温下涂层表面形成Al2O3膜来提供防护。氧化铝膜非常致密，阻止进一步氧化和腐蚀的发生。铝化物涂层可以提供形成氧化铝膜的铝元素，持续提供防护。铝化物涂层抗高温氧化性能良好，但是抗热腐蚀性能较铬化物涂层差。一般来说，提高铝化物涂层的抗高温氧化和抗热腐蚀能力主要从两个方面入手：一是提高氧化膜与基体之间的结合力，二是降低涂层中Al元素的内扩散，具体的手段包括(1)添加Cr、Si、Pt或稀土元素来对铝化物涂层进行改性，以提高氧化膜与基体之间的结合力；(2)通过在涂层与基体之间加扩散障来抑制Al元素的内扩散。改性铝化物涂层(Si
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Al、Cr
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Al、Pt
‑
Al等涂层)在国外已获得批量化应用，自铝化物涂层商业化应用至今，改性铝化物涂层在制备工艺技术，微观结构和成分控制等方面得到了系统优化和发展，已形成了系列化涂层。
[0005]除了热扩散制备工艺以外，抗高温涂层制备方法也比较多，如复合热喷涂技术、复合电镀技术、烧结技术等，但这些技术制备的涂层的质量较差，视线效应引起的复杂形状工件表面涂层厚度不均匀和不致密问题，对于结构复杂的器件制备难度尤为突出。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高导电性能的抗高温氧化涂层及其制备方法，该涂层具有优异的抗高温氧化能力，涂层厚度均匀，与基体结合致密，制备方法较为简单。
[0007]为达到上述目的，本专利技术所述的高导电性能的抗高温氧化涂层包含质量分数15％
‑
25％的Al、1％
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3％的Ni、1％
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5％的Cr、1％
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3％的Au及其余含量的Fe元素。
[0008]本专利技术所述高导电性能的抗高温氧化涂层的制备方法包括以下步骤：
[0009]1)对工件表面进行预处理；
[0010]2)将工件沉浸于Au镀液中进行镀制，在工件表面沉积Au涂层；
[0011]3)将沉积有Au涂层的工件埋入含Al的粉末中，在氩气保护的气氛中进行扩散，得到高导电性能的抗高温氧化涂层。
[0012]步骤1)的具体操作为：对工件表面进行除油及除锈，再对工件表面进行研磨及抛光。
[0013]步骤2)中，镀制的具体过程为：在90℃
‑
95℃的水浴环境中镀制5
‑
10小时。
[0014]步骤2)中，所述Au镀液由5g/L的AuCl3、70g/L的NH4Cl、60g/L的C6H5Na3O7、15g/L的NiCl2及20g/L的NaH2PO2组成。
[0015]步骤3)中扩散的具体过程为：在850℃
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1050℃扩散2
‑
6小时。
[0016]所述含Al粉末由质量分数1％
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3％的Al粉、1％
‑
3％的NH4Cl粉、1％
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3％的NH4NO3粉、30％
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40％的Fe
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Al合金粉及其余为Al2O3粉组成。
[0017]步骤3)中，含Al粉末的粒度小于200目。
[0018]本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术所述的高导电性能的抗高温氧化涂层及其制备方法在具体操作时，在传统铝化物涂层中引入Au元素及物相，充分利用Au元素具有优异热稳定性的优点，通过Au改性进一步提高铝化物涂层抗高温氧化能力，降低涂层退化速率，显著减小固体氧化物燃料电池金属连接体在长期服役期间的接触电阻，与金属基体结合致密，涂层厚度均匀，具有优异的抗高温氧化能力，可有效解决燃料电池环境下CrO2(OH)2挥发造成的电极板快速腐蚀问题，长期腐蚀后在800℃高温面比电阻低于40mΩ/cm2，用于固体氧化物燃料电池金属连接体，可增加金属连接体的使用寿命。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的实施例一316L不锈钢表面涂层的形貌图；
[0021]图2为本专利技术的实施例一涂层氧化后形貌与成分特征图。
具体实施方式
[0022]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本专利技术公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本专利技术公开的概念。基于本专利技术中的实施例，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，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0023]在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0024]本专利技术所述的高导电性能的抗高温氧化涂层包含质量分数15％
‑
25％的Al、1％
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3％的Ni、1％
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5％的Cr、1％
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3％的Au及其余含量的Fe元素。
[0025]本专利技术所述高导电性能的抗高温氧化涂层的制备方法包括以下步骤：
[0026]1)对工件表面进行除油及除锈，再使用研磨和抛光设备使工件表面粗糙度优于0.8；
[0027]2)将工件沉浸于Au镀液中，在90℃
‑
95℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导电性能的抗高温氧化涂层，其特征在于，包含质量分数15％
‑
25％的Al、1％
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3％的Ni、1％
‑
5％的Cr、1％
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3％的Au及其余含量的Fe元素。2.一种权利要求1所述高导电性能的抗高温氧化涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对工件表面进行预处理；2)将工件沉浸于Au镀液中进行镀制，在工件表面沉积Au涂层；3)将沉积有Au涂层的工件埋入含Al的粉末中，在氩气保护的气氛中进行扩散，得到高导电性能的抗高温氧化涂层。3.根据权利要求2所述高导电性能的抗高温氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：对工件表面进行除油及除锈，再对工件表面进行研磨及抛光。4.根据权利要求2所述高导电性能的抗高温氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤2)中，镀制的具体过程为：在90℃
‑
95℃的水浴环境中镀制5
‑
10小时。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁金涛，黄锦阳，杨珍，周永莉，张鹏，尹宏飞，李沛，李力敏，袁勇，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：