[发明专利]一种钛合金双极板表面氮化物涂层的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种钛合金双极板表面氮化物涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)通过物理方法除去钛合金表面的氧化膜，得到钛合金基体材料；

(2)准备高纯Cr₂N粉末；

(3)将步骤(1)得到的钛合金基体材料和步骤(2)准备的高纯Cr₂N粉末一起埋入刚玉坩埚中，用耐高温粘结剂密封刚玉坩埚，然后放入干燥箱中烘干粘结剂；

(4)将步骤(3)中烘干粘结剂后的刚玉坩埚放入真空管式炉中，在N₂气氛中加热至900～1000℃，恒温1～4h后随炉冷却至室温，最终得到具有氮化物涂层的钛合金基体。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：采用机械抛光去除钛合金表面存在的氧化膜，然后分别用无水乙醇、丙酮和去离子水对氧化膜进行超声处理30min，去除油脂和污垢，烘干样品，放入无水乙醇中备用。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述机械抛光具体为：选用400～1500目SiC砂纸打磨。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中粉末为高纯度Cr₂N粉末，平均粒度为30～50μm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中真空管式炉在升温前用高纯氮气进行三次以上抽气和充气，加热和保温时管式炉内气压保持在0.1～0.5bar，升温速率为5℃/min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中干燥温度为120℃，时间为2h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中具有氮化物涂层的钛合金基体上的氮化物涂层为连续致密的金属氮化物涂层，外观为金黄色，涂层厚度为1～3μm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中钛合金为Ti-6Al-4V合金。

9.一种钛合金双极板表面氮化物涂层的应用，包括上述权利要求1-8之一所述的制备方法，其特征在于，所述金属氮化物涂层涂覆在钛合金双极板上，所述金属氮化物具有导电性,在150N cm^-2压紧力下，涂覆有金属氮化物涂层的钛合金双极板与气体扩散层之间的界面接触电阻相比涂覆有金属氮化物涂层降低80％-90％。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述涂覆有金属氮化物涂层的钛合金双极板在模拟PEMFC工作环境下，腐蚀电流密度降低至0.01μA cm^-2。