CrN和CrNiN涂层在模拟质子交换膜燃料电池环境中的电化学性能及疏水性能

用闭合场非平衡磁控溅射离子镀在304不锈钢表面沉积CrN和CrNiN涂层。采用X射线衍射和场发射扫描电镜表征涂层的结构和形貌。采用电化学测试、界面接触电阻测试以及疏水性测试等方法,研究两种不同涂层在模拟质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)环境下的电化学腐蚀性能、界面接触电阻以及疏水性能。结果表明:CrN涂层主要包含CrN和Cr2N相,CrNiN涂层中CrN和Cr2N相较少,Ni在CrNiN涂层中以单质形式存在;动态极化测试表明涂层的耐蚀性能较好,其中CrNiN涂层的耐蚀性能较CrN涂层差,恒电位极化测试表明CrN和CrNiN涂层的电流密度相当;CrN和CrNiN涂层都显著降低了304不锈钢的界面接触电阻,其中CrN涂层的接触电阻最小;CrNiN涂层疏水性能优于CrN涂层,更有利于质子交换膜燃料电池中的水管理。

离子渗氮对Cr12MoV表面CrNiTiN镀层耐磨性和表面能的影响

在经过离子渗氮(PN)处理的冷作模具钢Cr12MoV基体上,采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀法制备CrNiTiN镀层,与未渗氮的试样进行了膜/基结合力、耐磨性和表面能的对比。研究表明,CrNiTiN膜层具有较低的表面能,但是膜层和基体的结合力较差。Cr12MoV钢经离子氮化后,CrNiTiN膜层与氮化层间结合紧密,提高了膜与基体的承载能力;离子氮化处理使膜层的摩擦系数和磨损率明显降低;离子氮化会提高CrNiTiN膜层总表面能,但不会影响表面的抗粘性能。