质子交换膜燃料电池金属双极板表面改性研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）的关键部件,对燃料电池的寿命、成本及性能具有重要影响。相比于石墨双极板和碳基复合材料双极板,金属双极板体积小、强度高、导电性能优异,已成为PEMFC双极板的主流材料。然而金属双极板易在PEFMC两极环境中产生腐蚀,且极板表面生成的氧化膜会降低其导电性,严重阻碍了金属双极板的进一步应用。从金属双极板基材选材、涂层结构设计及其性能等方面综述了金属双极板表面改性研究进展,特别探讨了金属双极板金属基涂层（贵金属、金属碳/氮化物、合金等）和碳基涂层（石墨、导电聚合物、无定型碳等）的最新研究成果,从涂层的膜基结合强度、耐蚀性、导电性和疏水性等方面探讨了现有涂层的优劣,涂层结构复合和纳米化有助于提升涂层的致密性,同时可进一步提升涂层导电性和耐蚀性。如何降低金属双极板材料和表面改性成本,提高极板耐蚀性、导电性和可靠性成为双极板研究的趋势,其对PEFMC性能提升和产业化推进具有重大意义。     

硼化钛涂层阴极碳块性能的初步研究

测量了硼化钛涂层(基体为普通底碳块)的导电性、耐蚀性以及与熔融铝的润湿性.结果表明,涂层的导电性优于普通底碳块;涂层碳块比未加涂层的碳块电解时的膨胀率约减小40％;在电解质、铝和电极三相体系中,铝在石墨和碳板上的润湿角均为179～180°,铝在硼化钛涂层上的润湿角小于80°.     

氢燃料电池中钛双极板研究进展

钛及钛合金密度低、比强度高且在酸性环境中耐蚀性优异,在氢燃料电池双极板中具有较高的应用价值。回顾了近年来氢燃料电池用钛双极板的研究进展,详述了钛双极板表面改性技术的研究成果,包括掺杂合金元素、钛表面涂覆金属基涂层(贵金属、金属碳/氮化物等)和碳基涂层(石墨、无定型碳等)。涂层结构组织的复合化和纳米化,有利于提升钛双极板的耐蚀性、导电性和疏水性,其对于提升氢燃料电池的性能及保证其运行的稳定性和耐久性具有重要作用。     

金属基复合材料的现状和展望

材料纤维化可使其缺陷含量大为减少，强度大为提高。作为金属基复合材料（FRM）用的强化纤维，有陶瓷系和金属系，都具有显著较高的强度和弹性模量，即使在高于10O0'℃的温度下强度降低也很少。陶瓷纤维的比重小、断裂延伸率＜1％，而金属纤维比重较大，但断裂延伸率大、韧性好。作为基体金属所要求的特性，基本上与金属单体使用的场合一样。亦即以轻量化目的使用的场合，主要采用铝或镁；要求较高耐热性的场合多用钛和钛合金；高温场合多用镍基和钻基合金；以导电性和耐蚀性等功能特性为目的的场合，也可选用钢或铅等。纤维强化铝基复合…     

钼合金及靶材在液晶等FPD的电极和配线材料方面引人注目

大型平板显示器更要求低电阻化 作为LCD、PDP等平板显示器的电极或配线材料，Mo系靶材引人注目。目前在LCD上主要使用Cr，但随着平板显示器大型化、高精细化，对材料比电阻的要求提高，需求高涨。在靶材的大型化方面，日本的日立金属公司、东ソースペシャルマテリアル公司与奥地利的普兰西公司展开了竞争。 添加W等元素可使比电阻、应力、耐蚀性均衡 由于平板显示器的大型化，配线的长度增加线宽变细，因此电阻值增大，所以要求更低电阻的配线材料。与Cr相比，Mo的比电阻、膜应力要小一半，但耐蚀性(变色)、密着性差。在Mo中加入W…     

PEMFC铝合金双极板表面改性研究现状与发展

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)作为第五代燃料电池,是最具发展前景的新能源电池,其中双极板作为PEMFC的核心元件,不仅能将单一电池链接起来形成电池堆,起到支撑作用,还具有提供气体流道、隔绝阴阳极两端等作用,对燃料电池工作性能、寿命起到关键作用。其中铝合金作为一种具有良好导电性能、成本低、轻质的材料,在PEMFC双极板材料方面应用潜力巨大。但铝合金双极板耐腐性不佳,在PEMFC工作环境下极易被腐蚀,且其表面生成的钝化膜,增大了电池的接触电阻,从而对电池性能和寿命产生不利影响,而通过铝合金表面改性是解决该问题的主流方法。首先概述了PEMFC原理、双极板材料类型及内部环境,然后阐述了PEMFC中铝合金双极板的服役问题,并对近年来铝合金双极板的表面改性进行分类。重点概括了铝合金表面金属及其化合物涂层(贵金属、金属氮/碳化物、镍磷金属涂层)与非金属涂层(碳基涂层、高分子聚合物涂层)的结构设计、成分优化、服役性能特点。分析结果表明,选用低成本、具有良好耐蚀性和导电性的金属惨杂的无定型碳、金属碳/氮化物涂层,能降低双极板生产成本,提高双极板工作性能,并对涂层设计出多层复合涂层,能打断涂层中的细长针孔缺陷,提高涂层的完整性和致密性。在铝合金表面进行改性研究,以提高其耐蚀性、导电性及服役稳定性,对推动铝合金双极板在PEMFC电堆中的应用至关重要。     

Nd－（FeCoNiTi）－B系烧结磁体耐蚀性提高的机理

Ｎｄ－（ＦｅＣｏＮｉＴｉ）－Ｂ系烧结磁体耐蚀性提高的机理作为高磁特性稀土类磁体而开发的Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系烧结磁体，由于耐蚀性差故在实际应用时存在可靠性的问题。为解决耐蚀性问题，人们进行了大量的研究开发工作，已实用化的防蚀技术有环氧树脂涂层、镀铝铬、镀镍...     

硅烷流量对钛合金双极板表面改性碳膜性能的影响

目的通过对钛合金基底进行表面改性,提高其作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)金属双极板的耐蚀导电性能。方法通过等离子体增强化学气相沉积法(PECVD),调控不同的Si H4流量(0～10 mL/min),在钛基底表面制备了含硅非晶碳膜。利用电化学工作站、界面接触电阻测量仪、水接触角测量仪、纳米压痕仪,分别测试了薄膜的耐蚀性、导电性、疏水性和力学性能。通过拉曼光谱分析了腐蚀前后薄膜内部杂化比变化,并结合扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜研究了薄膜厚度、腐蚀形貌和内部结构。结果 SiH4流量为8m L/min时,制备的含硅非晶碳膜具有最佳耐蚀性和导电性,该含硅非晶碳膜水接触角为102.91°,硬度为9.28 GPa,弹性模量为60.34 GPa,厚度为2.822μm。其动电位腐蚀电流密度为0.017μA/cm2,相比钛基底提升3个数量级(80.51μA/cm~2),在1.4 MPa压力下,其界面接触电阻为47.06 mΩ·cm~2。结论硅的引入诱导非晶碳膜生成类石墨烯结构,提高了非晶碳膜的导电性能和耐蚀性能,提升了薄膜的力学性能及疏水性。用含硅非晶碳膜对钛双极板进行表面改性,有望显著提高极板的燃料电池性能。     

铬锰钨抗磨铸铁磨球的开发研制

本文通过对高铬球的成分优化，确定合理热处理工艺，进一步提高磨球的韧性和耐蚀性，成功地解决了磨球的韧性差和耐蚀性问题。实验证明，在高铬铸铁中加入适量的钨，合理确定其它元素的含量，通过珠光体化预处理淬火工艺，能有效地提高合金的韧性和耐蚀性，从而更适合铸球使用，有效地解决了铸球球耗高、耐蚀性差的问题。     

金属耐蚀材料——第八讲 沉淀硬化不锈钢

1　沉淀硬化不锈钢的化学组成和类型1.1　沉淀硬化不锈钢的化学组成沉淀硬化 (ＰＨ)不锈钢是通过热处理析出微细的金属间化合物和某些少量碳化物以产生沉淀硬化 ,而获得高强度和一定耐蚀性相结合的高强不锈钢 ,它兼有铬镍奥氏体不锈钢耐蚀性好和马氏体铬钢强度高的优点。其化学成分除铬、镍元素以外 ,还含有直接或间接导致沉淀相形成的Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｃｕ等合金元素 ,且碳含量很低 ,一般为低碳或超低碳。高铬能使钢具有高耐蚀性和高淬透性 ,低碳是为了避免与铬结合降低耐蚀性 ,并保证钢的可焊性。镍的作用是多方面的 ,但主…     

镍合金N6等离子弧焊焊接接头耐蚀性及导电性的分析

试验采用等离子弧填对镍合金N6进行填充焊丝与不填焊丝的焊接工艺试验。采用金相组织观察、XRD分析、硬度、腐蚀失重试验和电阻率测试等手段,研究了焊接工艺对N6焊缝的组织结构、硬度、耐蚀性及导电性的影响。结果表明,焊接工艺对焊缝的耐蚀性与导电性有重要的影响,填丝焊缝与不填丝焊缝的耐蚀性,较母材有所降低;与填丝焊缝相比,不填丝焊缝的失重腐蚀速度、电阻率均较大;母材与焊缝金属之间的耐蚀性的差异主要取决于焊缝微观组织结构、硬度及夹杂物等因素,电阻率的大小主要与晶粒尺寸、夹杂物等因素有关。     

镍合金N6等离子弧焊接接头耐蚀性及导电性的分析

采用等离子弧填对镍合金N6进行填充焊丝与不填焊丝的焊接工艺试验。采用金相组织观察、XRD分析、硬度、腐蚀失重试验和电阻率测试等手段,研究了焊接工艺对N6焊缝的组织结构、硬度、耐蚀性及导电性的影响。结果表明,焊接工艺对焊缝的耐蚀性与导电性有重要的影响,填丝焊缝与不填丝焊缝的耐蚀性,较母材有所降低;与填丝焊缝相比,不填丝焊缝的失重腐蚀速度、电阻率均较大;母材与焊缝金属之间的耐蚀性的差异主要取决于焊缝微观组织结构、硬度及夹杂物等因素,电阻率的大小主要与晶粒尺寸、夹杂物等因素有关。     

镁合金微弧氧化陶瓷层耐蚀性的研究

利用盐雾腐蚀试验和SEM等分析手段，研究了镁合金微弧氧化陶瓷层的腐蚀过程及4各电解液体系对陶瓷层耐蚀性的影响，分析了镁合金微弧氧化陶瓷层与铬化处理膜层耐蚀性的差异和封孔处理的作用机理，结果表明，在复合系电解液中处理的镁合金样品耐蚀性最好，所有微弧氧化处理的样品其耐蚀性均远优于铬化处理样品，用石蜡孔可明显提高样品的耐蚀性。     

质子交换膜燃料电池双极板防护涂层研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为第4代发电技术,具有结构紧凑、体积小、能量密度高、效率高、启动快、低温运行以及零排放的绝对优势,被认为是现阶段理想的清洁能源之一,是未来新能源汽车理想的供能部件,受到各国学者的广泛关注。双极板作为PEMFC重要的组成部件之一,不仅能够将单电池串联、并联或是混合联结形成电池堆,起到支撑作用,还能够隔绝阴极、阳极的反应气体,排出电池堆反应产生的热量和水,对PEMFC电池堆的性能至关重要。合适的双极板材料要具有优异的导电性和耐腐蚀性,已成为PEMFC研究领域的一个热点。简述了PEMFC的工作原理以及近年来石墨双极板、金属双极板以及复合双极板的研究情况,指出了PEMFC在工作条件下对金属双极板的性能要求及改性难题。着重对不锈钢双极板的表面涂层改性进行了研究,列举了碳基涂层、金属及其化合物涂层、导电高分子聚合物涂层、疏水涂层等一系列涂层的研究进展和性能,分析对比了它们在PEMFC双极板表面改性中的优缺点。分析结果表明,过渡金属碳、氮化物以及碳/陶瓷复合涂层具有良好的导电性和耐蚀性且成本较低,是当前以及未来的研究热点,同时如何增强涂层与基体的结合力,也是今后双极...     

新型无铅焊封用钒系玻璃

日本的日立制作所与日立粉末冶金公司共同协作，新近开发成功一种适用于玻璃、陶瓷以及金属与金属焊封用的无铅新型玻璃材料。这种材料是以钒为主要原料使得玻璃具有电子传导性，它主要含有钒和磷，其比重约为传统铅、铋系焊封玻璃的一半，因为导电性可以控制故也可作为防止带电的包覆材料等使用。这种钒系玻璃的吸湿性较高，     

偏硅酸钠及5-磺基水杨酸溶液中镁的阳极氧化

镁及其合金具有密度小、比强度高、再生性好的优点，随着压力铸造，触变铸造等技术的进步，镁及其合金应用日益广泛。但镁是活性金属，耐蚀性差，因而必须进行阳极氧化等化成处理，或涂装等表面处理。镁的阳极氧化方法以Dow17和HAE法等为代表，但这些方法要使用铬酸盐和氟化物，存在着环保问题，因此研究了不含重金属盐和氟化物的阳极氧化方法。     

不降低耐蚀性的奥氏体及双相不锈钢的表面硬化处理

一种富碳处理工艺可使奥氏体及双相不锈钢的表面硬度提高到1000－1200HV而不形成碳化铬沉淀，因此，尽管百化层达到20－50μm，却不会降低材料的耐蚀性。这种处理对消除那些不锈钢对粘着磨损的敏感性非常有效。     

稀土永磁性能的改善

添加Co改善Nd Fe B系合金的耐腐蚀性〔1〕　Nd2 Fe14 B磁体具有优越的磁特性 ,但是它容易生锈 ,特别是在高温高湿环境中往往发生显著锈蚀。现已确认采用Co置换一部分Fe能有效地改善其耐蚀性 ,并且随Co添加量的增加而提高 ,但有关Nd Fe B系磁体的腐蚀机理方面的研究却很少。作为Nd Fe B磁体产生腐蚀的原因 ,主要是由于主相与晶界相之间的电位差而引起的电池反应。因此 ,如果能够减小构成磁体的各相之间的电位差就能有效地提高其耐蚀性。一般情况下在金属材料中存在比该金属电位更正的杂质时会促进该金属腐蚀 ,这是因为该杂质金属构成…     

钛注射成形烧结件的生产方法

钛基材料以其质轻、高强、耐腐蚀而列于优等材料，但其工艺性能差，很难加工成形状复杂的零部件．日本太平洋金属公司八户厂制造分厂的金属粉末部采用能生产形状复杂或近终形部件的注射成形法进行了钛部件的生产试验．通常，金属粉末部使用不锈钢材料生产注射成形件，从来没使用过钛这种材料．钛有这样的问题：在脱脂－烧结过程中，钛很容易被氧化、氮化和碳化，很难提高烧结密度．氧、氮、碳是对力学性能有重大影响的间隙元素．尤其是氧含量，随着有机基粘结剂、炉污染等而增加，严重影响烧结件的力学性能． 本文报告了使用纯钛粉末作为原…     

磷及稀土镧元素对紫铜焊丝熔敷金属组织和性能的影响

正0前言紫铜由于其良好的导热性、导电性、延展性和耐蚀性,在电器及相关行业中应用量较为广泛~(1-2)。紫铜焊丝除了可以焊接铜合金零部件外,也可以用于焊接低碳钢。目前市场上的紫铜焊丝中一般都含有少量的磷,磷的加入虽然能起到一定的脱氧和增加熔敷金属流动性的作用,但在焊接碳钢试件时熔敷金属易出现热裂纹,这种热裂纹的出现会严重降低焊缝金属的力学性能~[3]。董占仁~[4]等研究发现埋弧焊剂中的磷含量