质子交换膜燃料电池不锈钢双极板CrMoCN涂层的耐蚀性

为了提高316L不锈钢双极板(SS316L)在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的耐蚀性,采用磁控溅射技术在其表面以不同乙炔气体流速(6,10,14 sccm)制备了一层CrMoCN涂层。采用XPS、SEM等对涂层样品的元素成分和表面形貌进行表征,并使用电化学测试方法测试了样品在质子交换膜燃料电池(PEMFC)的正常运行、启动/停止和长期浸泡工况下的耐腐蚀性能。结果表明:CrMoCN涂层由CrN,MO_(2)N,MoC和Cr_7C_3相和非晶碳组成;在恒电位极化和循环高电位极化测试中,乙炔气体流速14 sccm制得的CrMoCN-14涂层均具有最好的耐腐蚀性。在长期浸泡条件下,CrMoCN-14涂层样品的电荷转移电阻为3.37×10^(5)Ω·cm^(2),比SS316L高大约1个数量级,这意味着CrMoCN-14涂层具有优异的化学稳定性,能够为SS316L基材提供稳定的保护。

高Mo含量的CrMoCN涂层的摩擦学与腐蚀特性研究

长期处于高温、高湿、高盐度环境下的机械设备零部件会出现严重的摩擦、磨损和腐蚀问题,采用高Mo含量多元薄膜对零部件进行表面防护可以有效提高其耐磨性和耐腐蚀性。采用非平衡闭合场磁控溅射技术在Si片和钛合金上制备CrMoCN涂层。在Ar/N2混合气体中,通过改变Mo靶电流获得具有不同Mo含量的CrMoCN涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对涂层的微观结构及形貌、晶相结构和化学键组成进行表征,用纳米压痕仪测量涂层硬度,采用球盘式摩擦磨损试验机研究CrMoCN涂层与SiC小球在不同环境下对磨时的摩擦学特性,利用电化学工作站测量涂层的耐腐蚀特性。结果表明:随着Mo含量的增加,CrMoCN涂层结构变得致密,且形成了(Cr,Mo) N置换固溶体和γ-Mo2N相。由于Cr、Mo元素与水反应形成氧化物润滑相,使CrMoCN涂层和Si C小球在人工海水中对磨时的摩擦系数低于空气中的摩擦系数,CrMoCN涂层在人工海水中的磨损率低于在空气中的磨损率,说明CrMoCN涂层在人工海水中具有更好的摩擦学特性。同时,高Mo含量涂层在人工海水中具有更好的耐腐蚀性。