一种氢燃料电池金属双极板、加工设备及制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种氢燃料电池金属双极板、加工设备及制备工艺。包括表面带镀层的金属双极板，所述镀层由磁控溅射方式制备，金属双极板表面向外依次为Ti镀层、CrN镀层、无定形碳涂层（高sp3含量）及无定形碳涂层（高sp2含量），溅射之后将样品进行热处理，最终使其具有优异的耐腐蚀性质和导电性。本发明专利技术制备的涂层具有优异的耐腐蚀性能，接触电阻低，膜基结合力好。膜基结合力好。膜基结合力好。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池金属双极板、加工设备及制备工艺


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其是一种氢燃料电池金属双极板、加工设备及制备工艺。

技术介绍

[0002]双极板是燃料电池的重要部分。通过双极板，将氢气与氧气隔离开来，同时还要保证电池的气密性，以杜绝氢气与氧气相互串通，引起燃烧甚至爆炸。通过双极板将电池的电流收集起来作用于负载，因此双极板必须有较好的致密性与导电性。
[0003]除了需要良好的致密性和导电性以外，电池内的电解质是酸性的，因此双极板处于酸性介质之中，长期处于这种环境中，双极板容易被腐蚀，因此，双极板必须拥有在酸性介质中耐腐蚀的特性。
[0004]现阶段，我国自主开发的氢燃料电池双极板以石墨双极板为主，由于石墨较为疏松，为保证双极板性质，石墨双极板厚度较厚、重量较重，所以在氢燃料电池减轻质量、提高效率上也存在相关技术困难。
[0005]金属材料有良好的韧性且具有良好的延展性以利于流道加工，同时导电性致密性良好。正是这种优点，金属基材料双极板是非常合适的双极板材料，同时方便加工，适合商业化生产。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池金属双极板，包括金属双极板，其特征在于：所述金属双极板表面包括有镀层，所述镀层包括由所述金属双极板表面向外依次设置的Ti镀层、CrN镀层、第一无定形碳涂层及第二无定形碳涂层。2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池金属双极板，其特征在于：所述第一无定形碳涂层为高sp3含量无定形碳涂层，所述第二无定形碳涂层为高sp2含量无定形碳涂层。3.根据权利要求1或2所述的一种氢燃料电池金属双极板，其特征在于：所述金属双极板的材质为不锈钢或钛合金。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的一种氢燃料电池金属双极板的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：S1、对金属双极板表面进行预处理以获得清洁的金属双极板表面；S2、把经过预处理的金属双极板放入磁控溅射器的真空腔内，抽真空；S3、离子溅射清洗；S4、开启Ti靶，进行Ti镀层溅射；S5、关闭Ti靶，开启氮气和Cr靶，进行CrN镀层溅射；S6、关闭Cr靶，开启C靶，进行高sp3键合含量的无定形碳涂层；S7、开启Cr靶，调节磁控溅射设备参数，进行高sp2键合含量的无定形碳涂层；S8、对所制备的涂层进行真空热处理。5.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池金属双极板的制备工艺，其特征在于：步骤S1中，预处理为：先用砂纸对金属双极板表面打磨，然后抛光机抛光，蒸馏水冲洗，接着分别浸入乙醇和丙酮溶液中超声清洗，烘干；步骤S2中，抽真空为将真空腔体内压力抽至2
×
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‑5Torr为止；步骤S3，离子溅射清洗采用氩离子溅射清洗20
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30min；步骤S4中，Ti镀层溅射的参数为：Ti靶电流大小4
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8A，基体偏压
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80V，沉积时间15
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20min；步骤S5中，制备CrN镀层参数为：保持Cr靶电流不变，氮气流量使用OEM控制，80%
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60%；基体偏压
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80
‑‑
180V；沉积时间15
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30min；步骤S6中，关闭Cr靶电流，开启C靶，电流为4
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6A，基体偏压
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120V
‑‑
180V，沉积时间30
‑
90min；步骤S7中，开启Cr靶，电流为0.5
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2A，调整C靶，电流为4
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6A，基体偏压
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60V
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120V，沉积时间30
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90min；步骤S8中，真空热处理工艺为400
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850℃，保温时间30
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180min，随炉冷却。6.根据权利要求1
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3中任一项所述的一种氢燃料电池金属双极板的加工设备，其特征在于：包括回转激光焊接枪（1）、升降工作台（2）和夹紧装置（3），升降工作台（2）包括固定平台（21）、升降缸（22）和移动架（23），升降缸（22）设置在固定平台（21）上，移动架（23）设置在升降缸（22）的伸缩杆上，夹紧装置（...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦子威，周科，汪宏斌，陈卓，
申请(专利权)人：畔星科技浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：