[发明专利]一种燃料电池双极板及其表面钛金薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池双极板，其特征在于，其包括基体和基体表面的改性薄膜层，所述改性薄膜层覆盖于基体的两侧面上，且与基体连接，所述改性薄膜层为钛金纳米复合薄膜层。

2.根据权利要求1所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述钛金纳米复合薄膜层的厚度为0.05μm-5μm。

3.根据权利要求1所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述钛金纳米复合薄膜层是钛或氮化钛或金或氮纳米晶中的任意两种或三种组合成的多层薄膜。

4.根据权利要求3所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述钛金纳米复合薄膜层是在钛纳米晶基体上分布氮化钛和金纳米晶的复合薄膜，所述钛、氮化钛和金纳米晶的晶粒大小均为3nm-100nm。

5.根据权利要求3所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述钛金纳米复合薄膜层是在氮化钛纳米晶基体上分布金纳米晶的复合薄膜，所述氮化钛和金纳米晶的晶粒大小均为3nm-100nm。

6.根据权利要求3所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述钛金纳米复合薄膜层是在氮化钛纳米晶基体上分布氮和金纳米晶的复合薄膜，所述氮化钛、氮和金纳米晶的晶粒大小均为3nm-100nm。

7.一种制备权利要求1所述的燃料电池双极板表面钛金薄膜的方法，其特征在于，所述方法为采用电弧离子镀技术在基体表面沉积钛金纳米复合薄膜层，包括以下步骤：

S1，将清洗烘干后的基体放于PVD设备真空炉内，当将真空室真空抽到2×10^-2Pa时，对真空室加热，加热至150℃时停止加热；

S2，当真空室抽真空至4×10^-3Pa时充入工作气体，调整工作气压到0.3～0.5Pa，并加偏压启动阴极靶电弧开始轰击所述基体去除表面钝化层，轰击持续时间为2～10分钟；其中，所述工作气体为惰性气体，流量为50～500sccm，加偏压的幅值为-300V～-800V，启动的阴极靶电弧为纯钛靶电弧，弧流为50A～120A；

S3，将偏压设定为-50V～-300V，调整工作气压到0.2Pa～1.0Pa，启动纯钛靶中频电源并调整其到设定功率开始进行薄膜沉积过程，沉积时间为20min-150min；

S4，最后经过炉冷却后、放开真空取出已镀膜的双极板。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述S2中，采用离子轰击的方式轰击基体去除其表面钝化层，离子轰击所用的离子来自于纯钛靶电弧蒸发的弧光放电离子体以及惰性气体的辉光放电离子体。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述S3中，在薄膜沉积过程中，对反应气体流量和纯钛靶、金靶功率匹配进行调整，其中，启动纯钛靶后功率定为5KW～15KW，启动金靶后功率设定为0.5KW～5KW，薄膜沉积过程中所述纯钛靶一直处于开启状态，反应气体的流量根据钛靶功率范围调整在15～300sccm，且其加至设定最大值后继续保持稳定，直至成膜结束，所述反应气体包括氮气。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述S3中薄膜沉积过程包括：

S31，将偏压设定为-50～-150V，启动纯钛靶中频电源并调整其到设定功率5～15KW，开始沉积薄膜底层纯钛层；

S32，将偏压设定为-50～-200V，通入相应的反应气体开始沉积加气过膜层，反复调整偏压设定值，持续30～60分钟后反应气体量加至设定最大值；

S33，启动金靶中频电源，将其功率设定为0.5～5KW，此时钛靶和金靶同时溅射基体，持续5～10分钟后关闭钛靶中频电源，之后金靶中频电源继续10～25分钟后，依次关闭其中频电源、偏压、工作气体。