[发明专利]一种燃料电池金属双极板碳铬阶梯镀层及其制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池金属双极板碳铬阶梯镀层，其特征在于，在金属双极板表面形成碳铬阶梯镀层，该碳铬阶梯镀层由金属双极板表面向上依次为纯铬打底层、碳铬过渡层、碳铬共存层和纯碳工作层。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池金属双极板碳铬阶梯镀层，其特征在于，所述的碳铬阶梯镀层的总厚度为0.5～5μm。

3.一种如权利要求1所述的燃料电池金属双极板碳铬阶梯镀层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)离子溅射清洗过程

将金属双极板基体经过超声清洗后放入非平衡磁控溅射离子镀炉腔中，抽真空至炉腔真空度低于3.0×10^-5torr，充入氩气，在基体上加偏压至-300～-700V，用离子轰击基体表面去除钝化膜；

(2)沉积纯铬打底层

开启Cr靶电流，工作气压保持在4.0×10^-4～9.0×10^-4torr之间，基体偏压在-50～-200V之间，Cr靶电流为0.3～10A，在金属双极板表面沉积Cr，沉积时间为1～20min，制备纯铬打底层；

(3)沉积碳铬过渡层

开启C靶电流，使C靶与Cr靶同时工作，C靶电流逐渐增加，Cr靶电流逐渐降低，基体偏压在-50～-200V之间，沉积时间为5～60min，在步骤(2)制得的纯铬打底层上沉积碳铬过渡层；

(4)沉积碳铬共存层

基体偏压在-50～-200V之间，铬靶电流和碳靶电流维持不变，沉积5～120min，在步骤(3)制得的碳铬过渡层表面沉积碳铬共存层；

(5)沉积纯碳工作层

铬靶电流为0，基体偏压在-50～-200V之间，碳靶电流维持0.3～10A，沉积5～600min，在步骤(4)制得的碳铬共存层表面沉积纯碳工作层。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池金属双极板碳铬阶梯镀层，其特征在于，所述的步骤(1)中金属双极板安装在非平衡磁控溅射离子镀炉腔中的旋转试样架上，旋转试样架转速为2～10r/min。

5.根据权利要求3所述的一种燃料电池金属双极板碳铬阶梯镀层，其特征在于，所述的步骤(3)所述的C靶电流在0～10A之间逐渐增加，所述的Cr靶电流在10～0.3A之间逐渐降低；碳靶电流增长方式可为线性、阶梯式或抛物线方式。

6.根据权利要求3所述的一种燃料电池金属双极板碳铬阶梯镀层，其特征在于，所述的金属双极板为不锈钢双极板。