一种金属双极板涂层及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种金属双极板涂层，其特征在于，包括依次沉积在基材上的打底层、抗氧化层、贵金属掺杂层，所述打底层沉积在基材上，抗氧化层沉积在打底层上，贵金属掺杂层沉积在抗氧化层上，所述的基材为不锈钢、钛及其合金、铜箔、铝及其合金中的一种；所述的打底层和抗氧化层成分为导电、耐电化学腐蚀的金属氧化物，所述打底层的金属成分包括钛及其铬、镍、铝、钨、铌中的一种或多种；所述的抗氧化层的金属成分包括铈、镧、锡、锑、铟、钽、铌、锰、钴、镍中的至少一种成分或者多种；所述贵金属掺杂层的成分为钛、石墨及其掺杂的贵金属钌、铱、铂、金、银中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的一种金属双极板涂层，其特征在于，所述的打底层的厚度为100nm
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10μm，优选的，打底层的厚度为300nm
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1000nm。3.根据权利要求1所述的一种金属双极板涂层，其特征在于，所述的抗氧化层的厚度为100nm
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1000nm，优选的，抗氧化层的厚度为300nm
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500nm。4.根据权利要求1所述的一种金属双极板涂层，其特征在于，所述贵金属掺杂层中贵金属的掺杂量为双极板涂层总重量的3wt%
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10wt%。5.根据权利要求4所述的一种金属双极板涂层，其特征在于，贵金属掺杂层的厚度为50nm
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300nm。6.一种根据权利要求1
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5任意一项所述的金属双极板涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）基材预处理：对基材进行除油清洗和磁控溅射设备中进行辉光清洗；（2）打底层的沉积：将预处理后的基材装入镀膜室后，抽真空至预设真空度，通入氩气或氮气、设定偏压电源电压、占空比、设定钛合金多弧靶电流，沉积打底层；（3）抗氧化层的沉积：通入氩气或氮气、设定偏压电源电压，占空比、设定金属合金多弧靶电流，沉积抗氧化层；（4）贵金属掺杂层的沉积：通入氩气或氮气、设定偏压电源电压、占空比、设定贵金属掺杂合金多弧靶电流，沉积贵金属涂层。7.根据权利要求6所述的一种金属双极板涂层的制备方法，其特征在于，具体的包括如下步骤：（1）基材预处理第一：将基材放入碳氢清洗剂中进行除油清洗，除油完成后将基材进行超声清洗；第二：将基材放入酸性清洗液中进行超声清洗，清洗完成后，将基材放入纯水中进行超声清洗并烘干；第三：将基材装入多弧离子镀膜炉中进行辉光清洗，抽真空至3.0*10
‑3pa以下，加热到150℃
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300℃，通入氩气，设定真空度为0.8pa
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1.2pa，开启磁控溅射靶，设定靶电流为1a
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5a，设定偏压电源电压为800v
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1500v,占空比30%
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80%，对基材进行辉光清洗，清洗时间为10min
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60min；（2）打底层的沉积：将预处理后的基材装入镀膜室后，抽真空至预设真空度，通入氩气或氮气，设定真空度为1.0*10
‑1pa
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3.0*10
‑1pa,开启钛合金多弧靶，设定靶电流为40a
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100a，设定偏压电源电压为100v
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300v,占空比30%
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80%，设定沉积时间为3min
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30min；（3）抗氧化层的沉积：通入氩气，设定真空度为1.0*10
‑1pa
‑
3.0*10
‑1pa,开启金属合金多弧靶，设定靶电流为40a
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100a，设定偏压电源电压为100v
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300v,占空比30%
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80%，设定沉积
时间为3min
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30min；（4）贵金属掺杂层的沉积：通入氩气，设定真空度为1.0*10
‑1pa
‑
3.0*10
‑1pa,开启贵金属掺杂合金多弧靶，设定靶电流为30a
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60a，设定偏压电源电压为100v
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300v,占空比30%
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80%，设定沉积时间为3min
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30min。8.根据权利要求7所述的一种金属双极板涂层的制备方法，其特征在于，所述金属双极板涂层的制备采用磁过滤多弧离子镀镀膜法。9.根据权利要求8所述的一种金属双极板涂层的制备方法，其特征在于，所述磁过滤多弧离子镀镀膜法，采用物理或化学气相沉积的同时采用物理或者化学的方法对涂层轰击、刻蚀，得到致密、无缺陷的均匀涂层。10.根据权利要求6
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9任意一项所述的一种金属双极板涂层的制备方法，其特征在于，所述涂层的制备方法用于电解水制氢和氢燃料电池中的双极板，端板，扩散层的涂层制备，以及电渗析极板，双极膜极板的涂层制备。

技术总结
本发明公开一种金属双极板涂层及其制备方法，涉及氢燃料电池、电解水制氢技术,电渗析，双极膜等领域。它采用基材、打底层、抗氧化层、贵金属掺杂层的结构设计，其中打底层沉积在基材上，抗氧化层沉积在打底层上，贵金属掺杂层沉积在抗氧化层上。打底层的主要成分为钛及其铬、镍、铝、钨、铌中的一种或多种；抗氧化层的主要成分为铈、镧、铟、锡、锑、钽、铌、锰、钴、镍中的一种或多种；贵金属掺杂层的成分为钛、石墨或及其掺杂的贵金属钌、铱、铂、金、银中的一种或多种。制得的金属双极板导电性好，耐腐蚀性强，接触电阻小于3mΩ


技术研发人员：刘长影 李想
受保护的技术使用者：杭州兴态环保科技有限公司
技术研发日：2021.08.02
技术公布日：2021/11/2