一种尖晶石复合涂层及其成型方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种尖晶石复合涂层及其成型方法与应用，涉及涂层材料的技术领域。复合涂层用于成型在铁素体不锈钢连接体表面，包括镍

【技术实现步骤摘要】
一种尖晶石复合涂层及其成型方法与应用


[0001]本专利技术涉及涂层材料的
，尤其涉及一种尖晶石复合涂层及其成型方法与应用。

技术介绍

[0002]由于地球上石油、煤炭和天然气等化石能源的储量是有限的，不能满足人类对能源日益增长的需求，同时化石能源在燃烧时不但会产生含硫、碳与氮等污染性气体对环境造成极大的破坏，而且化石能源直接燃烧时能源利用率偏低，会造成能源的浪费。因此提高能源利用率，并发展新型清洁、可再生能源是人类应对能源危机的必须手段之一。
[0003]固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)不同于常规意义上的电池，SOFC是一种电化学的发电装置，利用固体氧化物为电解质，在高温下直接将化学能转换为所需的电能，不经过卡诺循环，具有能源利用率高，对环境友好，可靠性高，易实现小规模独立发电等优点。SOFC单体电池正常工作时可产生约0.8V的电压，而为了增加电压和输出功率，往往将SOFC单体电池以串联形式制成平板式电池堆。在平板式电池堆中，为了将相邻两块SOFC单体电池之间的燃料气与空气隔开，往往会在两块电池之间设置一块隔板，这块隔板连接一个电池的阴极和另一个电池的阳极，因此这一隔板又被称为连接体。
[0004]传统的连接体材料为陶瓷材料，然而由于阳极支撑型SOFC的发展和电解质膜厚度的不断减少，SOFC的工作温度有1000℃下降至600
‑
800℃，使得连接体可以选用成本较低、机械加工性能良好和导电性能良好的金属及合金材料。其中，以铁素体不锈钢为主要材料成分的连接体，因其成本低、导热系数高、加工性能好，同时耐氯化物应力腐蚀性能优良等综合性能，已经成为了最具发展潜力的连接体材料之一。然而铁素体不锈钢的主要种类有SUS430不锈钢、SUS441不锈钢和Crofer
‑
APU22不锈钢等，其主要成分有77
‑
82％的铁和16
‑
25％的铬，在SOFC的工作温度下，铁素体不锈钢连接体容易被氧化，并且容易出现Cr毒化阴极这一不利现象。
[0005]目前常在铁素体不锈钢表面成型一层含Co防护涂层，以抑制连接体的氧化，降低连接体的表面电阻并阻止Cr向外扩散。然而，在热转化过程中合金涂层中的Co元素与铁素体不锈钢基体内的Fe和Cr元素之间存在元素相互扩散的问题，从而改变了涂层中元素种类和含量，进而降低了涂层的化学稳定性、导电性和抗高温氧化性能，同时扩散形成的空洞严重影响了基体的力学性能。因此亟需提供一种方案改善这一问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种尖晶石复合涂层及其成型与应用，该复合涂层能够有效增强复合涂层与铁素体不锈钢连接体表面的粘附力，抑制连接体与涂层之间的元素发生相互扩散，避免涂层抗氧化性降低，同时也避免由于相互扩散所形成空洞影响连接体的力学性能和氧化层致密性，并提高了复合涂层的稳定性。
[0007]第一方面，本专利技术提供的一种尖晶石复合涂层，用于成型在铁素体不锈钢连接体
表面，包括镍
‑
钴合金和氧化铝颗粒，所述氧化铝颗粒分散在所述镍
‑
钴合金内。
[0008]本专利技术所提供的尖晶石复合涂层的有益效果在于：能够有效增强与铁素体不锈钢连接体表面的粘附力，抑制连接体与涂层之间的元素发生相互扩散，避免涂层抗氧化性降低，同时也避免由于相互扩散所形成空洞影响连接体的力学性能和氧化层致密性。
[0009]可选地，所述氧化铝颗粒的平均粒径为1
±
0.2μm。其有意效果在于：能够便于氧化铝均匀分散在镍
‑
钴合金中。
[0010]可选地，所述镍
‑
钴合金中包括30
‑
50wt.％的镍和50
‑
70wt.％的钴。
[0011]可选地，所述复合涂层中包括12
‑
20wt.％的氧化铝颗粒。
[0012]可选地，所述涂层厚度为3.5
‑
8μm。
[0013]第二方面，本专利技术提供上述任一可选尖晶石复合涂层的成型方法，包括以下步骤：
[0014]对铁素体不锈钢连接体表面进行电镀以形成复合镀层；
[0015]对铁素体不锈钢连接体表面的复合镀层进行热处理以形成复合涂层。
[0016]本专利技术所提供的成型方法的有益效果在于：对复合镀层进行电镀成型，其成本低廉，同时灵活性强，对工作环境要求低，具有较好的工艺可重复性，便于大规模工业化生产。
[0017]可选地，执行对铁素体不锈钢连接体表面进行电镀以形成复合镀层这一步骤前，执行以下步骤：对铁素体不锈钢连接体表面进行预处理。其有意效果在于：对其表面进行预处理后，能够在电镀过程中提高复合涂层在表面的结合强度。
[0018]可选地，执行对铁素体表面进行预处理这一步骤中包括：对铁素体不锈钢连接体表面依次进行打磨抛光、脱脂、活化和清洗烘干。其有意效果在于：通过对连接体表面打磨后去除杂质，并对表面的油脂进行去除后进行活化，有利于提高连接体表面的清洁度和活性，进而能够提高与复合涂层的结合强度。
[0019]可选地，执行对铁素体不锈钢连接体表面进行电镀以形成复合镀层这一步骤中包括：将铁素体不锈钢连接体作为阴极放置于40
‑
50℃的电镀液中，并使用纯镍板作为阳极，以阴极电流密度1.45
‑
2.29A/dm2电镀5
‑
20min，以形成复合镀层。
[0020]可选地，所述电镀液包括：250
‑
350g/L的四水合氨基磺酸镍、25
‑
35g/L的七水合硫酸钴、20
‑
60g/L的六水合氯化镍、20
‑
40g/L的硼酸、10
‑
20g/L的氯化铵和0.05
‑
0.1g/L的十二烷基硫酸钠；且所述电镀液中还分散有10
‑
20g/L的氧化铝颗粒。
[0021]可选地，执行对铁素体不锈钢连接体表面的复合镀层进行热处理以形成复合涂层这一步骤中包括：将表面具有复合镀层的铁素体不锈钢连接体置于真空环境中，在780
‑
820℃的温度下进行热处理2
‑
10h。其有意效果在于：将电镀后的复合涂层在真空高温环境中烧结，能够进一步提高复合涂层的结构稳定性及与连接体的粘合强度。
[0022]第三方面，本专利技术提供上述任一可选尖晶石复合涂层在SOFC连接体表面的应用。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例中复合涂层成型于铁素体不锈钢连接体表面的截面扫描电镜图；
[0024]图2为本专利技术实施例中复合涂层表面的扫描电镜图；
[0025]图3为本专利技术实施例中复合涂层成型方法步骤流程图；
[0026]图4为本专利技术实施例中复合涂层表面元素的面扫描分布图；
[0027]图5为本专利技术实施例1中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尖晶石复合涂层，用于成型在铁素体不锈钢连接体表面，其特征在于，包括镍
‑
钴合金和氧化铝颗粒，所述氧化铝颗粒分散在所述镍
‑
钴合金内。2.根据权利要求1所述的尖晶石复合涂层，其特征在于，所述氧化铝颗粒的平均粒径为1
±
0.2μm。3.根据权利要求1所述的尖晶石复合涂层，其特征在于，所述复合涂层中包括12
‑
20wt.％的氧化铝颗粒。4.根据权利要求1所述的尖晶石复合涂层，其特征在于，所述复合涂层厚度为3.5
‑
8μm。5.一种如权利要求1至4任一项所述尖晶石复合涂层的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：对铁素体不锈钢连接体表面进行电镀以形成复合镀层；对铁素体不锈钢连接体表面的复合镀层进行热处理以形成复合涂层。6.根据权利要求5所述的成型方法，其特征在于，执行对铁素体不锈钢连接体表面进行电镀以形成复合镀层这一步骤前，执行以下步骤：对铁素体不锈钢连接体表面进行预处理。7.根据权利要求6所述的成型方法，其特征在于，执行对铁素体表面进行预处理这一步骤中包括：对铁素体不锈钢连接体表面依次进行打磨抛光、脱脂、活化和清洗烘干。8.根据权利要求5所述的成型方法，其特征在于，执行对铁素体不锈钢连接体表面进行电镀以形成复合镀层这一步骤中包括：将铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小武，黎家玲，陈文静，唐建成，江雄心，
申请(专利权)人：江西国创院新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：