不锈钢双极板表面电弧离子镀Cr_CrN_Cr薄膜研究

采用直管磁过滤弧离子镀在304不锈钢表面沉积crn单一涂层和cr/crn复合涂层,分别运用x射线衍射仪、光学显微镜、显微硬度计、摩擦磨损仪测试分析了其组成结构及复合涂层的表面机械性能。结果表明:直管磁过滤弧离子镀cr/crn复合涂层呈现出致密、均匀的表面形貌,且具有高硬度、低摩擦系数等优异的表面机械性能,显著提高了304不锈钢表面的耐摩擦磨损特性。

双极板是质子交换膜燃料电池的重要的多功能组件。不锈钢材料由于具有良好的耐腐蚀性能成为金属双极板理想的选择,但其表面高电阻的钝化膜会降低电池性能。测定了经过镀铬后再离子氮化的304不锈钢在模拟pemfc环境下的电化学性能,测量了氮化层与碳纸之间的接触电阻。结果表明,该表面改性方法使304不锈钢在模拟pemfc阴极和阳极情况下的钝化电流密度降低,均低于双极板设计标准16!a/cm2;改性后的304不锈钢的接触电阻值降低,电性能得到了提高。

同基合金离子镀是近年来开发的一项离子热处理新技术,综合了在铜合金/纯铜同基合金离子镀所作的研究,分别对镀层组织、镀层成分、显微硬度和沉积速率进行了讨论。结果表明,青铜/纯铜离子沉积层组织由片层状薄片构成;过渡层的存在使镀层与基材具有令人满意的结合强度。

质子交换膜燃料电池不锈钢双极板表面改性研究

利用脉冲真空电弧离子镀技术在3cr13不锈钢基底上制备类金刚石(dlc)薄膜,采用x射线光电子能谱技术分析dlc薄膜中sp3键及sp2键含量和组分.采用显微硬度计测试了薄膜的显微硬度,利用扫描电镜测试了膜的表面形貌.划痕仪测试了薄膜与不锈钢基底的结合强度.结果表明:所镀制的类金刚石薄膜品质优良,类金刚石中sp3键含量较高,sp3/sp2=1.63,具有良好的表面形貌,在不锈钢上沉积dlc膜后明显提高了不锈钢的硬度,ti过渡层的引入明显的改善了膜与不锈钢之间的结合强度.

利用脉冲真空电弧离子镀技术在3cr13不锈钢基底上制备类金刚石（dlc）薄膜，采用x射线光电子能谱技术分析dlc薄膜中sp^3键及sp^2键含量和组分．采用显微硬度计测试了薄膜的显微硬度，利用扫描电镜测试了膜的表面形貌．划痕仪测试了薄膜与不锈钢基底的结合强度．结果表明：所镀制的类金刚石薄膜品质优良，类金刚石中sp^3键含量较高，sp^3／sp^2-1．63，具有良好的表面形貌，在不锈钢上沉积dlc膜后明显提高了不锈钢的硬度，ti过渡层的引入明显的改善了膜与不锈钢之间的结合强度．

双极板是聚合物电解质膜燃料电池的关键零部件之一。不锈钢材料具有机械强度高、体相电导和热导优良,容易制成薄板并冲压加工成型的特点,满足燃料电池对高体积比功率双极板的诸多要求,但是其大规模应用还需要材料表面能在燃料电池操作条件下具有高耐腐蚀能力和低界面接触电阻。对材料进行表面改性是解决该问题的途径之一。总结了近年来不锈钢表面改性处理的研究进展,分析了氧化物基、金属基、碳/氮化物基、碳基和导电高分子基等涂层的改性效果,并对相应改性不锈钢双极板在燃料电池中的应用进行介绍。

通过atr衰减全反射的红外光谱分析和对蒸馏水接触角的测定表明,经脉冲辉光放电等离子体的作用,ptfe薄膜表面的组分结构发生了变化。主要表现为薄膜表面氧基团的含量由无到有,并形成了c=c不饱和基团。表面由完全非极性变成表现出部分极性,亲水性大为增强,可粘性也得到很大改善。

在锡青铜(qsn6.50.1)基体上用离子镀技术沉积agcu复合薄膜,用球盘摩擦试验机评价了干摩擦和复合薄膜条件下锡青铜与9cr18钢在真空下对摩的摩擦学性能。结果表明,沉积agcu复合薄膜后,qsn6.50.1合金的真空摩擦学性能得到了明显改善,平均摩擦系数从0.86降低到0.23,同时降低了摩擦噪声。这主要是由于qsn6.50.1合金中的锡元素与对偶钢件的粘着促进了软金属薄膜向对偶件的转移,形成良好的转移膜,从而改善了真空摩擦学性能。

不锈钢电镀 为什么要进行电镀？ 电镀不锈钢是在不锈钢的表面再电镀一 层不生锈的其它金属（如铬，镍，铜， 金等），不仅有防锈性能，还能改善其钎 焊性，减少高温氧化，提高导热性和导 电性，在制造弹簧或拉丝时改善润滑性， 提高光洁度，具装饰性等。 如何进行电镀？ 不锈钢加工行业中最常的三大电镀工 艺：真空镀、水镀、电泳。 真空蒸镀：在高真空下，通过金属细丝 的蒸发和凝结，使金属薄层附著在塑胶 表面。真空蒸镀过程中金属的熔融，蒸 发仅需几秒钟，整个周期一般不超过 15s，镀层厚度为0.8-1.2um。 水镀就是利用电解的方式使金属或合金 沉积在工件表面，以形成均匀、致密、 结合力良好的金属层的过程，就叫水镀。 简单的理解，是物理和化学的变化或结 合。 电泳分阴极电泳和阳极电泳两种。不同 的电泳所需的电泳液也不一样，主要是 带电性相反。两者的区别就是中间对象 不同，一种是金属离子，一种是胶体

利用真空蒸发镀膜技术在镁合金表面沉积不锈钢薄膜是提高镁合金防腐性能的新尝试。本研究利用该技术在az31上成功制备了不锈钢薄膜。通过在5%nacl溶液中的浸入实验和极化实验考察了腐蚀性能,发现镀膜后耐蚀性显著降低。另外,镀膜后的显微硬度也未有明显提高。利用afm,sem,edx等分析手段对薄膜进行了观察和检测,发现耐蚀性变差的原因主要是薄膜表面存在贯穿性的微米级孔洞和cr元素分布不均匀造成的。

0cr15ni5cu2ti不锈钢基材表面多弧离子镀方法制备tin硬质涂层。工件表面镀膜处理技术的关键是膜/基结合强度。分析预热温度和工作偏压对膜层的膜/基结合强度、膜层结构及表面硬度的影响,优化制备工艺,满足使用要求。结果显示预热温度和工作偏压对膜/基结合效果影响显著。镀膜处理后,工件表面硬度大于1200hv0.05,膜/基结合力最小临界载荷高于60n。

对201不锈钢进行离子渗氮+离子镀tin复合强化处理。并对复合强化层进行物相分析、截面形貌观察、硬度检测以及电化学腐蚀性能测试。结果表明:复合强化层的外层为厚度1.2μm的致密tin层,中间为厚度约20μm的渗氮层,向内为基体。复合涂层物相主要为:tin、ti、crn、ni3n、fe3n、fe7c3。tin复合涂层在3.5%的nacl溶液中耐蚀性与201不锈钢基体相当,在1mol/l的naoh溶液中的耐蚀性比201基体提高了7倍,在1mol/l的h2so4溶液中的耐蚀性比201基体提高了14倍。

采用电化学方法对低温离子渗碳后的奥氏体不锈钢表面进行了亮化处理。由于不锈钢离子渗碳后的硬化层厚度仅为50μm左右,所以在亮化处理过程中应尽可能减少硬化层的减薄量。实验采用正交试验法对亮化处理的工艺参数进行了优化,并对优化后的工艺参数进行了验证。结果表明,采用优化后的工艺参数对渗碳不锈钢进行亮化处理,不但可以恢复不锈钢原有的颜色,改善其表面质量,而且硬化层的损失很小,不锈钢表面仍具有很高的硬度。

304不锈钢双极板性能研究

以304不锈钢做为研究对象,测定了其在模拟pemfc环境下的极化曲线,极化时间分别为4h和10h的交流阻抗谱,用伏安法测量了304不锈钢表面氧化膜/钝化膜与碳纸之间的接触电阻。实验结果表明,304不锈钢能够钝化且钝化电流密度低于16μa·cm~(-2);随着极化时间增加,不锈钢表面生成的钝化膜的界面极化电阻增加,表面钝化膜有增厚的趋势;经过恒电位极化后,304不锈钢的钝化膜与碳纸的接触电阻显著增加,模拟阴极环境的接触电阻大于模拟阳极环境的接触电阻。

预处理对不锈钢表面沉积类金刚石薄膜的影响

表面纳米化可以显著改善金属材料的表面力学性能,并促进氮、铬等原子的热扩散,文中尝试采用表面纳米化技术改善金属基体/硬质薄膜的力学性能。对304不锈钢采用表面机械研磨处理获得纳米晶粒表层,采用多弧离子镀镀方法在表面纳米化和粗晶粒的304不锈钢基体上沉积crn薄膜。对两种膜基体系采用x射线衍射、显微硬度测试、压入法和划痕法膜基结合性能评价。结果表明,表面纳米化影响了crn膜层的组织结构,明显提高了膜基体系的硬度和承载能力,还改善了膜层的韧性,膜基结合性能也得到提高。

0概述不锈钢由于其优良的耐腐蚀性能、耐热性能、力学性能和焊接性能以及较好的塑性而在工业生产各行各业中得到了越来越广泛应用。但不锈钢材料在焊接时,如焊接工艺或方法不当、或者焊接材料选用不正确,会产生一系列缺陷,直接影响其接头的性能和焊缝的质量。尤其是对于管径较小的不锈钢钢管的焊接,更容易出现类似的问题,这是由于不锈钢的热导率低,加之管径小而不易散热,造成热量比较集中,温度梯度比较大等原因。特别是在不具备氩弧焊而采用焊条电弧焊的条件下,其难度更大。

研究了17-4ph马氏体沉淀硬化型不锈钢的离子渗氮工艺。结果表明,当离子渗氮温度为500℃,n2:h2=1:3时,17-4ph马氏体不锈钢的渗层表面硬度可达1324hv0.1,渗氮层深度为0.12mm,基体硬度达到38.3hrc。

极板材料及其相关技术是质子交换膜燃料电池(pemfc)技术的核心之一,其性能高低对燃料电池的性能和成本都有着直接影响。通过电化学方法,对不锈钢金属极板进行表面改性处理;应用腐蚀性能实验、界面接触电阻测试和x射线光电子光谱(xps)分析等方法,研究了表面改性对不锈钢金属极板性能的影响。实验结果表明:电化学表面改性技术可以使不锈钢金属极板表面形成的氧化膜更薄,降低其界面接触电阻;有利组分cr的含量及其高价化合物cro3增加,不利组分fe的含量减少,使极板耐腐蚀性能得到提高,经过在pemfc模拟阴极/阳极环境条件下1000h耐久性评价后,腐蚀电流为10-6a·m-2数量级;因此电化学表面改性的不锈钢金属极板是pemfc极板材料的一种良好选择。

利用常压弧光等离子体在铸铁表面熔覆fe-cr-si-b合金粉末制备耐磨涂层,采用金相显微镜、扫描电镜、x射线衍射仪、显微硬度计对熔覆层的组织和性能进行了分析。结果表明,熔覆层组织主要由近似于六方形、u形、l形或h形的初生(cr,fe)7c3相及短杆状或小块状(cr,fe)7c3共晶碳化物、-α(fe,cr)和fe3c组成;熔覆层与基体界面形成细小的共晶莱氏体组织,在界面处熔覆层与基体中的合金元素发生了相互扩散,形成具有冶金结合的涂层;熔覆层显微硬度可达600~1200hv0.2。