[发明专利]高导电耐蚀长寿命MAX相固溶复合涂层、其制法与应用

权利要求书

1.一种高导电耐蚀长寿命MAX相固溶复合涂层的制备方法，其特征在于包括：

提供金属双极板基体；

将金属双极板基体置于真空腔体中，以TiAl合金靶、TiSn合金靶作为靶材，以CH₄和惰性气体为工作气体，采用高功率脉冲磁控溅射技术，在所述金属双极板基体表面交替沉积Ti-Al-C层和Ti-Sn-C层，从而形成Ti-Al-C/Ti-Sn-C交替叠层，其中Ti-Al-C/Ti-Sn-C交替叠层包含2~10个交替层叠周期层，且每一交替层叠周期层包含一Ti-Al-C层和一Ti-Sn-C层，所述Ti-Al-C/Ti-Sn-C交替叠层的厚度为0.1~5μm；金属双极板基体偏压为-30~-150V，高功率脉冲占空比为1~15%，高功率脉冲频率为100~150Hz，脉宽为20~150μs，真空腔体的气压为0.1~0.3Pa；

以及，在真空度低于3×10^-4Pa的惰性气体中，于450~750℃对所述Ti-Al-C/Ti-Sn-C交替叠层进行热处理2.0~20h，从而形成Ti₂(Al_1-xSn_x)C MAX相固溶复合涂层，即高导电耐蚀长寿命MAX相固溶复合涂层，其中0 x 1；所述高导电耐蚀长寿命MAX相固溶复合涂层的电导率为3.1×10⁶~4×10⁶Ω^-1·m^-1。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属双极板基体偏压为-90~-120V，高功率脉冲占空比为5~10%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，沉积形成所述Ti-Al-C层的工艺条件包括：以TiAl合金靶作为靶材，以CH₄和惰性气体为工作气体，金属双极板基体的加热温度为50~100℃，TiAl合金靶的溅射功率为800~2000W，CH₄的通入流量为2.0~20sccm，惰性气体的通入流量为100~200sccm，沉积时间为5.0~100min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，沉积形成所述Ti-Sn-C层的工艺条件包括：以TiSn合金靶作为靶材，以CH₄和惰性气体为工作气体，金属双极板基体的加热温度为50~100 ℃，TiSn合金靶的溅射功率为400~1000W，CH₄的通入流量为2.0~20sccm，惰性气体的通入流量为100~200sccm，沉积时间为5.0~100min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属双极板基体的材质选自锆合金、铝、铝合金、不锈钢中的任意一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：在沉积所述Ti-Al-C/Ti-Sn-C交替叠层前，先对金属双极板基体进行超声清洗、辉光放电刻蚀处理。

7.由权利要求1-6中任一项所述方法制备的高导电耐蚀长寿命MAX相固溶复合涂层。

8.权利要求7所述的高导电耐蚀长寿命MAX相固溶复合涂层于制备燃料电池中的用途。

9.一种氢燃料电池金属双极板表面改性的方法，其特征在于包括：采用权利要求1-6中任一项所述方法在氢燃料电池金属双极板表面沉积形成高导电耐蚀长寿命MAX相固溶复合涂层，从而实现对氢燃料电池金属双极板的改性处理。