[发明专利]不锈钢金属双极板及其制备方法和燃料电池

权利要求书

1.一种不锈钢金属双极板的制备方法，包括如下步骤：

提供不锈钢金属双极板基底和过渡层靶材以及MAX相靶材，并对所述不锈钢金属双极板基底、所述过渡层靶材和所述MAX相靶材进行表面预处理；

将经所述表面预处理后的所述过渡层靶材采用磁控溅射法沉积于所述不锈钢金属双极板基底表面上，在所述不锈钢金属双极板基底表面原位生长过渡层；

将经所述表面预处理后的所述MAX相靶材采用磁控溅射法经两次溅射沉积于所述过渡层表面上，在所述过渡层表面原位生长两层MAX相靶材涂层；

每次溅射结束后，将包括所述MAX相靶材涂层的样品进行真空热处理；

将经所述表面预处理后的所述过渡层靶材采用磁控溅射法沉积于所述不锈钢金属双极板基底表面上的所述磁控溅射的条件为：功率为1.5～3.5kW、真空室压力在3×10^-3Pa以下、Ar气的流量为10～80sccm、直流脉冲的占空比为30～80％、溅射时间为5～50min；和

将经所述表面预处理后的所述MAX相靶材采用磁控溅射法沉积于所述过渡层表面上的所述磁控溅射的条件为：功率为1.5～5.0kW、真空室压力在3×10^-3Pa以下、Ar气的流量为10～80sccm、偏压为-40～-160V、直流脉冲的占空比为30～80％、溅射时间为30～360min；

所述过渡层靶材为金属Ti靶材或Zr靶材；且

所述MAX相靶材为用化学式M₃AX₂表示的靶材，M为Ti或Zr，A为Al或Ga，X为C。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空热处理的条件为：真空压力在3×10^-3Pa以下，热处理温度为800～1100℃，保温时间为0.5～3小时。

3.根据权利要求1-2任一项所述的制备方法，其特征在于，对所述不锈钢金属双极板基底、所述过渡层靶材和所述MAX相靶材进行表面预处理包括如下步骤：

对所述不锈钢金属双极板基底依次进行抛光处理，清洗处理和氩离子表面刻蚀处理；

对所述过渡层靶材和所述MAX相靶材进行表面预处理包括如下步骤：

对所述过渡层靶材和所述MAX相靶材进行氩离子表面刻蚀处理。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：经所述抛光处理后，所述不锈钢金属双极板基底表面粗糙度Ra1μm，或者光洁度等级大于和/或

所述氩离子表面刻蚀处理的条件为：温度为室温～730℃，真空度低于3×10^-3Pa。

5.根据权利要求1所述方法制备的不锈钢金属双极板，包括不锈钢金属双极板基底，其特征在于：还包括过渡层和MAX相防腐涂层，所述过渡层层叠结合在所述不锈钢金属双极板基底的表面上，所述MAX相防腐涂层层叠结合在所述过渡层的外表面上，

所述过渡层的材料为金属Ti或Zr，且所述MAX相防腐涂层中的MAX相用化学式M₃AX₂表示，M为Ti或Zr，A为Al或Ga，X为C。

6.根据权利要求5所述的不锈钢金属双极板，其特征在于：所述MAX相防腐涂层的厚度为300～2000nm；和/或

所述过渡层的厚度为50～150nm。

7.一种燃料电池，包括双极板，其特征在于：所述双极板为权利要求5-6任一项所述的不锈钢金属双极板。