一种固体氧化物燃料电池金属连接体涂层的制备方法技术

本发明专利技术属于燃料电池领域，尤其涉及一种固体氧化物燃料电池金属连接体涂层的制备方法，包括以下步骤：a)对Fe基合金的固体氧化物燃料电池金属连接体进行粗糙化处理，得到预处理连接体；b)将过渡涂层材料粉末送入等离子喷枪中，对所述预处理连接体的表面进行等离子喷涂，形成过渡涂层；所述过渡涂层材料粉末的成分包括锰钴氧化物粉末和铁铬合金粉末；c)将面涂层材料粉末送入等离子喷枪中，对所述过渡涂层进行等离子喷涂，形成面涂层；所述面涂层材料粉末的成分为锰钴氧化物粉末；d)对步骤c)处理后的连接体进行热处理，在连接体表面形成双层尖晶石结构的涂层。采用本发明专利技术方法制备的涂层与连接体之间不易剥离，使用周期更长。使用周期更长。使用周期更长。

【技术实现步骤摘要】
一种固体氧化物燃料电池金属连接体涂层的制备方法


[0001]本专利技术属于燃料电池领域，尤其涉及一种固体氧化物燃料电池金属连接体涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]对于固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体材料的要求，目前仅有少数材料能满足长期抗氧化和高电导率的要求。SOFC连接体材料研究方向主要为陶瓷和金属材料两类。与陶瓷连接体相比，金属连接体生产成本低，易于制备，导电性能好，气体渗透率低。
[0003]目前，应用于SOFC的金属连接体材料主要为Fe基合金，与其他合金相比，Fe基合金具有价格低廉、易加工、热膨胀系数与电池接近等优点，但Fe基合金自身也存在一些问题，例如在高温条件下氧化速率快，表面的氧化物涂层易开裂剥落。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种固体氧化物燃料电池金属连接体涂层的制备方法，采用本专利技术方法制备的涂层与连接体之间不易剥离，使用周期更长。
[0005]本专利技术提供了一种固体氧化物燃料电池金属连接体涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0006]a)对固体氧化物燃料电池金属连接体进行粗糙化处理，得到预处理连接体；
[0007]所述固体氧化物燃料电池金属连接体的表面材料为Fe基合金；
[0008]b)将过渡涂层材料粉末送入等离子喷枪中，对所述预处理连接体的表面进行等离子喷涂，形成过渡涂层；
[0009]所述过渡涂层材料粉末的成分包括锰钴氧化物粉末和铁铬合金粉末；
[0010]c)将面涂层材料粉末送入等离子喷枪中，对所述过渡涂层进行等离子喷涂，形成面涂层；
[0011]所述面涂层材料粉末的成分为锰钴氧化物粉末；
[0012]d)对步骤c)处理后的连接体进行热处理，在连接体表面形成双层尖晶石结构的涂层。
[0013]优选的，步骤a)中，所述预处理连接体的表面粗糙度为5～10μm。
[0014]优选的，步骤b)中，所述锰钴氧化物粉末的成分为Mn
1.5
Co
1.5
O4粉末和/或MnCo2O4粉末；所述锰钴氧化物粉末的粒径为200nm～30μm。
[0015]优选的，步骤b)中，所述铁铬合金粉末的成分为Fe
‑
Cr17金属粉末和/或Fe
‑
Cr20金属粉末；所述铁铬合金粉末的粒径为600nm～35μm。
[0016]优选的，步骤b)中，所述锰钴氧化物粉末和铁铬合金粉末的质量比为(4～9)：(6～1)。
[0017]优选的，步骤b)中，所述过渡涂层的厚度为30～60μm。
[0018]优选的，步骤c)中，所述锰钴氧化物粉末为Mn
1.5
Co
1.5
O4粉末和/或MnCo2O4粉末；所
述锰钴氧化物粉末的粒径为200nm～30μm。
[0019]优选的，步骤c)中，所述面涂层的厚度为50～80μm。
[0020]优选的，步骤d)中，所述热处理的过程具体包括：对步骤c)处理后的连接体依次进行烧结和保温。
[0021]优选的，步骤d)中，所述烧结的温度为950～1050℃；所述烧结的时间为0.5～1h；所述保温的温度为800～900℃；所述保温的时间为1～2h。
[0022]与现有技术相比，本专利技术提供了一种固体氧化物燃料电池金属连接体涂层的制备方法。该制备方法包括以下步骤：a)对固体氧化物燃料电池金属连接体进行粗糙化处理，得到预处理连接体；所述固体氧化物燃料电池金属连接体的表面材料为Fe基合金；b)将过渡涂层材料粉末送入等离子喷枪中，对所述预处理连接体的表面进行等离子喷涂，形成过渡涂层；所述过渡涂层材料粉末的成分包括锰钴氧化物粉末和铁铬合金粉末；c)将面涂层材料粉末送入等离子喷枪中，对所述过渡涂层进行等离子喷涂，形成面涂层；所述面涂层材料粉末的成分为锰钴氧化物粉末；d)对步骤c)处理后的连接体进行热处理，在连接体表面形成双层尖晶石结构的涂层。本专利技术提供的方法通过利用等离子喷涂技术将涂层材料喷涂至金属连接体表面，有利于提高涂层和基底的结合度；而且，通过在喷涂之前对连接体进行粗糙化处理，进一步提高了涂层在连接体上的附着力；同时，通过在金属连接体与尖晶石面涂层之间制备过渡涂层，使涂层与连接体之间的热膨胀系数更加匹配，进一步增加连接体与涂层的结合强度，降低长期高温氧化下涂层与连接体之间发生剥落的风险，延长材料的使用周期。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0024]图1是本专利技术实施例1提供的不锈钢基体在750℃长期氧化的面比电阻曲线图；
[0025]图2是本专利技术实施例1提供的制备有尖晶石涂层的不锈钢基体在750℃长期氧化的面比电阻曲线图；
[0026]图3是本专利技术实施例1提供的制备有尖晶石涂层的不锈钢基体热循环100次后的面比电阻曲线图；
[0027]图4是本专利技术实施例2提供的有/无尖晶石涂层的不锈钢基体在750℃下氧化120h的增重曲线图；
[0028]图5是本专利技术实施例3提供的有/无尖晶石涂层的不锈钢基体在长期氧化和热循环过程的面比电阻曲线图。
具体实施方式
[0029]下面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实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本专利技术保护的范
围。
[0030]本专利技术提供了一种固体氧化物燃料电池金属连接体涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0031]a)对固体氧化物燃料电池金属连接体进行粗糙化处理，得到预处理连接体；
[0032]b)将过渡涂层材料粉末送入等离子喷枪中，对所述预处理连接体的表面进行等离子喷涂，形成过渡涂层；
[0033]c)将面涂层材料粉末送入等离子喷枪中，对所述过渡涂层进行等离子喷涂，形成面涂层；
[0034]d)对步骤c)处理后的连接体进行热处理，在连接体表面形成双层尖晶石结构的涂层。
[0035]在本专利技术中，步骤a)中，所述固体氧化物燃料电池金属连接体的表面材料为Fe基合金，包括但不限于SUS430、SUS441和Crofer22 APU；所述粗糙化处理的方式包括但不限于喷砂、化学腐蚀和砂纸打磨中的一种或多种；所述预处理连接体的表面粗糙度(Ry)优选为5～10μm，具体可为5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm、8μm、8.5μm、9μm、9.5μm或10μm。
[0036]在本专利技术中，步骤a)中，通过对连接体进行粗糙化处理，可以提高连接体表面的粗糙度，增大后续涂覆涂层时的附着力。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池金属连接体涂层的制备方法，包括以下步骤：a)对固体氧化物燃料电池金属连接体进行粗糙化处理，得到预处理连接体；所述固体氧化物燃料电池金属连接体的表面材料为Fe基合金；b)将过渡涂层材料粉末送入等离子喷枪中，对所述预处理连接体的表面进行等离子喷涂，形成过渡涂层；所述过渡涂层材料粉末的成分包括锰钴氧化物粉末和铁铬合金粉末；c)将面涂层材料粉末送入等离子喷枪中，对所述过渡涂层进行等离子喷涂，形成面涂层；所述面涂层材料粉末的成分为锰钴氧化物粉末；d)对步骤c)处理后的连接体进行热处理，在连接体表面形成双层尖晶石结构的涂层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述预处理连接体的表面粗糙度为5～10μm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述锰钴氧化物粉末的成分为Mn
1.5
Co
1.5
O4粉末和/或MnCo2O4粉末；所述锰钴氧化物粉末的粒径为200nm～30μm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述铁铬合金粉末的成分为Fe
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【专利技术属性】
技术研发人员：韩贝贝，黄楠，官万兵，杨钧，
申请(专利权)人：浙江工研院发展有限公司，
类型：发明
国别省市：