XTEM STUDY ON ION PLATED STAINLESS STEEL MULTI-LAYER FILMS

In this paper, the cross sectional microstructure and crystal structure of ion plated multi layer films of stainless steel (1Cr18Ni9Ti ) were studied by cross sectional transmission electron microscopy (XTEM). The results show that ion plated stainless steel multi layer films are fine grained double phase steel films of austenites and ferrites.Cross section film growing microstructures can be divided into three zones: fine equiaxed crystals, fine columnar crystals and coarse columnar crystals. Interfaces in multi layer films can promote fine grained growing and interrupt columnar grained growing,and improve properties of film materials.

Surface stability and conductivity of a high Cr and Ni austenitic stainless steel plates for PEMFC

In order to use stainless steel as bipolar plate for PEMFC, electrochemical behavior of a high Cr and Ni austenitic stainless steel was studied in the solutions containing different concentration of H2SO4 and 2 mg·L-1 F-, and interfacial contact resistance was measured after corrosion tests. The experimental results show that the passive current density lowers with decreasing the concentration of H2SO4. The interfacial contact resistance between carbon paper and passive film formed in the simulated PEMFC environment is higher than the goal of bipolar plate for PEMFC. Surface conductivity should be further reduced by surface modification.

不锈钢双极板涂层-TiO_(2)薄膜的导电耐腐蚀行为研究

为了提高燃料电池金属双极板的导电耐腐蚀性,本文采用原子层沉积(ALD)工艺,在不锈钢316L上制备了TiO_(2)纳米薄膜,对比了不同加热温度以及基板加热与否时薄膜的导电耐腐蚀性能。结果表明,当加热250℃且基板不加热时,0.84 V恒电位腐蚀24 h,双极板涂层-TiO_(2)薄膜的电流密度最小,为1×10^(-10)A/cm^(2),且腐蚀前后接触电阻相对较小,导电和耐腐蚀性能均表现优异。通过XPS分析腐蚀前后薄膜表面的成分结构,发现二氧化钛保持了较稳定的结构,接触电阻增大主要源于表面C的氧化。

奥氏体不锈钢板焊缝底片影像分析

针对奥氏体不锈钢板对接焊缝射线检测中,底片影像上白色条纹性质的判断问题,通过提高管电压、改变透照角度、解剖截面液体渗透试验进行分析,证明该影像是焊缝中间区域柱状晶产生的衍射斑纹,判定不是缺陷。

医用316L不锈钢支架表面沉积(Fe/Pd)_n薄膜的研究

采用真空电弧离子镀技术,在医用316L不锈钢支架上沉积近等原子比的(Fe/Pd)n多层膜。用X射线衍射、扫描电镜、电子能谱研究(Fe/Pd)n多层膜的晶体结构、形貌和成分,分析相的转变。用CTCC-1数字磁通磁场测量仪测量样品的磁性。结果表明:医用316L不锈钢支架表面磁性膜的最佳结构为"Pd/Fe/Pd",经扩散热处理后,(Fe/Pd)n薄膜从fcc结构转变为fct结构,薄膜均匀、致密、结合强度良好,有效磁场强度可达5×10-4T以上,有效磁性可维持6个月。

具有不同浸润性功能有机表面薄膜的制备

通过开发的有机镀膜技术,选用具有不同功能基团的有机镀液对不锈钢表面进行改性。借助于红外光谱、接触角和表面自由能等测试对有机镀膜处理的不锈钢表面薄膜进行了表征。实验结果表明,经过TTN溶液有机镀膜后,不锈钢表面自由能升高、蒸馏水接触角减小,具有了亲水功能特性;而经过DHN和AF17N溶液有机镀膜处理后,其表面自由能降低、蒸馏水接触角增大,具有良好的疏水功能特性;其中经过AF17N镀液处理后表面自由能最小而接触角最大,即疏水效果最佳。该技术实现了不锈钢表面的亲/疏水表面改性,提供了一种制备具有不同浸润性的有机表面薄膜材料的方法。

不锈钢双极板电弧离子镀Cr_(1-x)N_x薄膜改性研究

用电弧离子镀方法在质子交换膜燃料电池(PEMFC)不锈钢双极板表面沉积一系列Cr_(1-x)N_x(x=0.28—0.50)改性薄膜,对薄膜的成分、相组成以及改性双极板的导电、耐蚀等性能进行了分析测试.结果表明,双极板的导电与耐蚀性能因沉积Cr_(1-x)N_x薄膜而显著提高,并且与薄膜的成分和相组成密切相关:当x值从0.28增加到0.50,薄膜由Cr+Cr_2N转变为Cr_2N,再转变为Cr_2N+CrN,最终变为CrN;当薄膜由单相组成时,双极板既导电又耐蚀、综合性能最好,与原始不锈钢相比,导电性能提高2个数量级以上,而耐蚀性能提高近3个数量级.

燃料电池不锈钢双极板CrN/CrC薄膜表面改性研究

采用离子镀技术在质子交换膜燃料电池不锈钢双极板表面制备了CrN/CrC多层薄膜。测试结果表明,与未镀膜的不锈钢基体相比,镀膜不锈钢的接触电阻（120N/cm2压紧力）降低2个数量级,并且耐蚀性能显著改善,腐蚀电流密度降低0.5~1个数量级。同时,镀膜不锈钢的耐久性亦大幅提升,改性薄膜可以有效保护不锈钢基体免受腐蚀损害。

TiAlN薄膜掺杂Cr、Ni对其耐腐蚀性的影响

在4Cr13不锈钢表面采用多弧离子镀沉积TiAlN薄膜,采用磁控溅射法和多弧离子镀在4Cr13表面分别沉积掺杂Cr和Cr、Ni的TiAlN薄膜,采用电化学工作站对其进行电化学腐蚀性能测试。结果表明:在1 mol/L的H_2SO_4溶液中,同时掺杂Cr、Ni的TiAlN薄膜的耐腐蚀性是TiAlN薄膜的4.1倍,是掺杂Cr的TiAlN薄膜的1.3倍;在3%的NaOH溶液中,同时掺杂Cr、Ni的TiAlN薄膜的耐腐蚀性是TiAlN薄膜的3倍,是掺杂Cr的TiAlN薄膜的2倍;在3.5%的Na Cl溶液中,同时掺杂Cr、Ni的TiAlN薄膜的耐腐蚀性是TiAlN薄膜的11.4倍,是掺杂Cr的TiAlN薄膜的1.3倍。

燃料电池不锈钢双极板CrC薄膜表面改性研究

采用离子镀技术在质子交换膜燃料电池(PEMFC)用不锈钢双极板表面沉积了不同厚度的Cr C薄膜。测试结果显示,随着薄膜厚度增加:镀膜样品表面粗糙度降低使其接触电阻降低。同时,镀膜样品的耐蚀性能和耐久性提高,在模拟腐蚀环境中的腐蚀电流密度分别降低了1个数量级(阴极)和0.5个数量级(阳极);镀膜样品在腐蚀测试过程中溶解生成的铁离子数量减少,厚度较大的薄膜可以更有效地保护不锈钢基体免受腐蚀。

不锈钢双极板表面电弧离子镀Cr/CrN/Cr薄膜研究

用电弧离子镀方法,在质子交换膜燃料电池用不锈钢双极板试样表面沉积三明治结构的Cr/CrN/Cr多层薄膜,对双极板与碳纸的接触电阻和在模拟腐蚀液中的电化学腐蚀性能等进行了测试。结果表明,镀膜处理使不锈钢表面性能有明显改善,与原始不锈钢相比,其接触电阻降低了一个数量级;同时,电化学耐腐蚀性能也得到显著提高。分析表明,这与薄膜表面平整、致密且膜基结合力强,以及薄膜的Cr/CrN/Cr多层结构的复合作用有关。

分离靶多弧离子Nb-Al/Mo-Al合金薄膜及其腐蚀行为研究

本文采用分离靶多弧离子镀技术 ,通过改变基片负偏压和分离靶弧电流等参数 ,在 310 SS(stainlesssteel)基片上制备了多种成分的 Nb1 - x Alx(0 .38<x<0 .6 4) / Mo1 - y Aly(0 .6 <y<0 .78)合金薄膜。结果表明 ,选择适当的基片负偏压和分离靶弧电流可制得所需成分的二元合金薄膜。对所制备的 Nb1 - x Alx 薄膜做了6 0 0℃、90 0℃的热腐蚀实验 ,结果表明 ,该薄膜具有较好的抗热腐蚀能力 ,对部分 Nb1 - x Alx/ Mo1 - y Aly 薄膜样品做了 6 0 0℃下 2 .3% SO2 / S2 / 8.8% N2 环境中 (气氛总压为 1atm)的高温气体腐蚀实验 ,结果表明 :310 SS多弧离子镀 Al、Mo- Al薄膜提高了样品的抗高温气体腐蚀能力 ;而多弧离子镀 Mo、Nb、Nb- Al样品抗高温气体腐蚀能力下降 ,其中镀 Mo样品最差。

904L不锈钢双极板的电化学行为

采用电化学方法研究了904 L不锈钢在PEMFC环境中的腐蚀行为.结果表明,904L的钝化电流密度低于1.0×10-5A.cm-2.在PEMFC阴阳极工作电极电位下,904L表面能够形成稳定的钝化膜.这是由于其主要钝化元素Ni与Cr含量较高,在904L表面发生了均匀腐蚀.

不同Mn含量不锈钢板表面涂覆锆化膜后的表面形貌及元素分布

针对A、B、C 3种不同Mn含量的不锈钢板表面锆化膜特性,使用X射线衍射、扫描电子显微镜等方法测试了锆化膜的膜重、Zr元素随深度的分布状态及表面形貌。研究结果表明:A试样表面发生了显著的破碎,同时在表面形成了许多黑色氧化斑点。当时间到达900 s时,3种基材试样的开路电位分别为-0.65,-0.62,-0.54 V。3种基材的Rct值呈现不断增大的变化趋势,各自对应的表面导电性能逐渐降低。锆化膜是一种无定型膜,包含了许多弥散态的纳米颗粒,锆化膜与钢表面形成了紧密贴合,但部分区域生成了微裂纹结构,3种试样的膜重逐渐降低。

不锈钢薄膜板耐水性分析

本文通过以总厚为1.2mm的不锈钢薄膜板进行耐水性实验,分析了不锈钢薄膜板在不同条件下表面状态、背面状态、基复层结合界面状态和粘结性能的变化,结果表明:不锈钢薄膜板及其中间高分子材料的耐水性良好,不锈钢薄膜板可在常规环境条件下长期使用。

铜镍复合化学镀

以甲醛为还原剂，ＥＤＴＡ为配位剂的碱性化学镀铜液中用添加Ｎｉ２＋、表面点缀镍和层状复合化学镀（镀镍、镀铜）三种方法优化了化学镀铜工艺条件，提高了不锈钢基化学镀铜层的性能。结果表明，几种方法都在不同程度上改善了不锈钢基化学镀铜层的耐磨损性能，添加Ｎｉ２＋与层状复合镀相结合的效果最好，镀层的耐磨损性能比一般化学镀铜层提高３５％左右。

TiN膜层提高2Cr13不锈钢叶片的抗冲刷腐蚀性能

采用多弧离子镀技术在2Cr13不锈钢基体上沉积TiN硬质膜层。通过对多弧离子镀TiN试样的磨损、腐蚀及冲刷腐蚀试验,探讨了TiN膜层对2Cr13不锈钢基体冲刷腐蚀性能的影响,以及腐蚀、磨损和冲刷腐蚀三者之间的作用关系和机理。结果表明,TiN膜层的表面硬度是基体表面硬度的6.7倍,提高了表面的耐磨损性能;TiN膜层的点蚀电位远高于基体,抗点蚀能力强,耐腐蚀性能明显提高。因此,TiN膜层能显著减弱腐蚀与磨损之间的相互作用,从而提高基体的抗冲刷腐蚀性能。

不锈钢多层膜的XTEM研究

利用透射电镜对离子镀的不锈钢(1Crl8Ni9Ti)多层膜的横截面显微组织与结构进行了研究。结果表明,离子镀不锈钢多层膜为细晶粒的奥氏体和铁素体双相钢膜层;膜层的横截面生长组织可分为细等轴晶、细柱状晶和粗柱状晶三个生长区。多层膜中的膜间界面能促使膜层中晶粒细化和扰乱柱状晶的生长,导致膜层强韧性的提高。

浅谈不锈钢电镀的前处理

不锈钢极易在空气中钝化,生成一种致密的钝化膜,该钝化膜具有很好的耐蚀性。随着各种工业的发展,不锈钢的应用扩展迅速,从而导致不锈钢上功能性电镀的需求不断增加。采用化学活化与预镀的前处理方法除去不锈钢零件上的钝化膜,使其表面生成一层附着力很好的镀层,从而实现不锈钢基材上多种金属的电镀。

PEMFC不锈钢双极板表面改性用Cr-C薄膜的成分设计与制备

目的根据质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)不锈钢双极板的表面镀膜改性要求,探索改性薄膜成分对性能的影响规律,并提供一种行之有效的薄膜成分设计方法。方法首先应用团簇加连接原子结构模型,结合电子轨道饱和原则,理论上设计出Cr-C二元材料体系的最佳团簇式和最佳成分,再利用电弧离子镀技术在316L不锈钢双极板上制备出一系列不同成分的CrxC1-x薄膜,对薄膜的成分、结构及性能进行表征和分析。结果设计所得Cr-C材料体系的最佳团簇式为[Cr-C4]CrC3,对应的最佳原子比成分为Cr0.22C0.78。所制备的CrxC1-x薄膜的成分系数x在0.05~0.23之间变化,薄膜的导电性和耐蚀性能随着成分x的增加,呈明显增加趋势。其中Cr0.23C0.77薄膜的综合性能最好:在1.2MPa压紧力下,接触电阻为2.8 mΩ·cm^2;在模拟腐蚀环境下,腐蚀电流密度仅为9.1×10-2μA/cm^2。该性能已优于美国能源部DOE的标准指标要求。结论Cr-C改性薄膜的成分对导电性能和耐蚀性能有着重要的影响。由于实验制备的性能最佳的薄膜成分Cr0.23C0.77与基于团簇加连接原子模型设计薄膜的最佳成分Cr0.22C0.78基本相同,从而证实了依据此模型进行双极板改性薄膜成分设计是行之有效的。