金属及合金有良好的力学性能和导电性能,且价格便宜;在服役环境中金属表面容易形成钝化膜,虽然这些钝化膜减缓了腐蚀速率,但这些钝化膜的电导率低,从而导致燃料电池的输出功率和使用寿命降低。金属材料在服役条件下的导电性和耐蚀性具有矛盾性,如何解决这对矛盾,实现材料的导电性和耐蚀性的合理匹配,是金属双极板技术提升的一大瓶颈。目前,解决导电性与耐蚀性问题的非常有效方法是金属表面进行涂层改性,涂层后的金属双极板能在保证良好导电性的同时提高双极板的耐蚀性,保障整个体系的服役寿命提升。但是不同金属材料表面涂层改性后表现出的性能各有差异,因此,选择合适的基材与涂层材料是金属双极板实现在双极板上普遍运用的关键。金属双极板基体材料主要包括不锈钢、铝、钛合金。这类材料强度高、韧性好,且具有良好的导电性和加工性能。例如,金属双极板的导电性可达石墨的10~100倍,并且由于具有优异的力学性能,金属双极板的厚度可以小于1mm,从而可大幅度降低电池组的体积。但是金属材料在电池环境中(pH=2~3,T=80℃)容易发生腐蚀,造成电池性能下降。研究发现溶解后的金属离子会扩散到电池膜中,从而引起电池膜的传导率下降。涂层的服务价格更优惠。欢迎来电咨询常州卡奇!耐高温涂层
耐化学腐蚀涂层这类涂层能承受各种酸、碱、盐类的溶液、蒸汽和固体的腐蚀。这类涂层主要是各种铁基、镍基和钴基合金、自熔性合金、有色金属,氧化物陶瓷,碳化铬和碳化钨等金属陶瓷。由于热喷涂层都有一定的孔隙率,所以,各种涂层必须进行填充密封处理。密封剂本身也必须耐化学介质的腐蚀。为了抗化学腐蚀需要,在给定环境下采用的所有涂层,必须用推荐的密封剂进行处理。使用专门的密封剂,不会破坏涂层的机械性能。然而,在高温下涂层抗化学腐蚀的能力部分地取决于密封剂。陶瓷涂层加工厂常州卡奇涂层值得推荐。欢迎来电咨询常州卡奇!
目前常用的不锈钢材料主要有SS304、SS316和SS446合金。没有涂层的SS304不锈钢基体材料在电池环境下的腐蚀电流密度是μA/cm2,接触电阻为140mΩ·cm2;当在SS304基体上涂覆NbC层时,其腐蚀电流密度和接触电阻可分别降至μA/cm2和Ω·cm2[31],明显提高了SS304基体的耐蚀性和电导率。当其表面镀上一层高分子聚合物(如聚吡咯(Polypyrrole)或聚苯胺(Polya-niline))时,其腐蚀电流密度和接触电阻会比镀层NbC进一步降低(腐蚀电流密度为μA/cm2,接触电阻为Ω·cm2)。但是,有些涂层材料的性能较差,例如TiN镀层(接触电阻为30mΩ·cm2)、Ti2N-TiN(接触电阻为31mΩ·cm2)、混合石墨碳(接触电阻为50mΩ·cm2)等,这些涂层材料虽然在很大程度上降低了SS304不锈钢的接触电阻,但仍不能满足双极板接触电阻的性能要求。相对SS304不锈钢基体而言,SS316不锈钢的接触电阻略低(123mΩ·cm2),但腐蚀电流密度较高(μA/cm2),在表面镀涂层能大幅改善其耐蚀性和导电性能。如:表面镀NbC,腐蚀电流密度为μA/cm2、接触电阻为Ω·cm2;表面镀CrN+Cr2N,其腐蚀电流密度可降至μA/cm2、接触电阻可降至Ω·cm2,这些涂层与基体结合表现出良好的耐腐蚀性和电阻率。
加工处理后涂层在性能方面比电镀至少提高7~10倍。具体性能表现如下:优越的耐腐蚀性。未钝化的镀锌层,盐雾实验时一般10小时腐蚀掉1um-3um厚的彩虹色钝化膜200小时蚀穿。达克罗加工盐雾试验时,需100小时才腐蚀掉1um,比传统的表面处理耐腐蚀性提高七至十倍。耐湿热性:在温度35℃±2℃、湿度95%条件下,经过10个周期240小时循环试验,达克罗加工涂层表面无变化,镀锌层表面局部有霉点。耐高低温冲击性:在-45℃~85℃,试样在高低温试验箱内各保温1小时,转换时间不超过5秒、循环次数3次的环境下,两种涂镀层均无变化。硬度:锌镀层硬度值为75~,银灰色达克罗加工涂层硬度值为210~。点焊性能:对弯角件进行达克罗加工涂敷后点焊,显示达克罗加工涂层有良好的点焊性能。从达克罗加工工艺来说,先点焊后达克罗加工的防护性优于先达克罗加工后点焊。寻找涂层的专业生产厂家。欢迎来电咨询常州卡奇!
金属双极板有良好的强度,基本可以满足双极板的力学性能要求。但是,金属双极板在质子交换膜燃料电池环境中的耐蚀性差,且溶解的金属离子会毒化质子交换膜,导致电池的性能下降。通过在金属材料中添加一些合金元素可以提高金属双极板的耐蚀性,原因是这些合金元素在服役环境中会形成氧化物,这些氧化物在金属表面起到了隔离钝化作用,降低了材料的腐蚀速率。但是这些氧化物的电导率低,使得燃料电池的输出功率和使用寿命降低。材料成分不同,表面形成氧化膜的厚度也有差异,且氧化膜的增厚顺序与接触电阻的增高顺序基本一致。由此可见,金属双极板在提高耐蚀性的同时,其导电性下降,且耐蚀性的提高与电导率的下降成反比。虽然在金属中加入合金元素可以改善钝化膜的导电性,但是不能满足双极板的性能要求。因此,金属材料不能直接作为双极板使用。欢迎致电常州卡奇咨询涂层。欢迎来电咨询常州卡奇!杭州金属涂层加工厂家
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依据美国F.N.LONGO对热喷涂涂层的分类方法,涂层按功能可分为:1、耐磨损涂层包括抗粘着磨损、表面疲劳磨损涂层和耐冲蚀涂层。其中有些情况还有抗低温(<538℃)磨损和抗高温(538~843℃)磨损涂层之分。2、耐热抗氧化涂层该种涂层包括高温过程(其中有氧化气氛、腐蚀性气体、高于843℃的冲蚀及热障)和熔融金属过程(其中有熔融锌、熔融铝、熔融铁和钢、熔融铜)所应用的涂层。3、抗大气和浸渍腐蚀涂层大气腐蚀包括工业气氛、盐性气氛、田野气氛等造成的腐蚀;浸渍腐蚀包括饮用淡水、非饮用淡水、热淡水、盐水、化学和食品加工等造成的腐蚀。耐高温涂层