金属及合金有良好的力学性能和导电性能,且价格便宜;在服役环境中金属表面容易形成钝化膜,虽然这些钝化膜减缓了腐蚀速率,但这些钝化膜的电导率低,从而导致燃料电池的输出功率和使用寿命降低。金属材料在服役条件下的导电性和耐蚀性具有矛盾性,如何解决这对矛盾,实现材料的导电性和耐蚀性的合理匹配,是金属双极板技术提升的一大瓶颈。目前,解决导电性与耐蚀性问题的非常有效方法是金属表面进行涂层改性,涂层后的金属双极板能在保证良好导电性的同时提高双极板的耐蚀性,保障整个体系的服役寿命提升。但是不同金属材料表面涂层改性后表现出的性能各有差异,因此,选择合适的基材与涂层材料是金属双极板实现在双极板上普遍运用的关键。金属双极板基体材料主要包括不锈钢、铝、钛合金。这类材料强度高、韧性好,且具有良好的导电性和加工性能。例如,金属双极板的导电性可达石墨的10~100倍,并且由于具有优异的力学性能,金属双极板的厚度可以小于1mm,从而可大幅度降低电池组的体积。但是金属材料在电池环境中(pH=2~3,T=80℃)容易发生腐蚀,造成电池性能下降。研究发现溶解后的金属离子会扩散到电池膜中,从而引起电池膜的传导率下降。一般超过200℃就会集化,失去绝缘性能!河南金属涂层测厚仪
高温氧化和热腐蚀是涡轮叶片损坏的主要原因,可使工作寿命缩短到300小时。涂覆涂层后高温部件工作寿命可延长2~3倍。压气机转子和静子叶片使用含铝磷(铬)酸盐涂层保护。燃烧室既可使用高温搪瓷又可涂覆含铝磷(铬)酸盐涂层。涡轮转子和静子叶片多用加有铬、钛、硅、钇等改性元素的铝化物扩散涂层或扩散障涂层。加力燃烧室使用高温搪瓷或陶瓷涂层。 发展中的金属-铬-铝-钇包覆涂层的使用寿命比扩散涂层增加一倍以上,使用温度达1100°C。这种涂层常与氧化锆基隔热涂层组合使用,可降低温度50~100°C。河南金属涂层测厚仪耐磨涂层:影响发动机寿命的另一个因素是高温磨损!
金属双极板涂层材料:针对金属材料导电性与耐蚀性之间的矛盾,目前解决的方法主要是对金属双极板进行表面改性,其中研究较多的是金属表面涂层。由于涂层材料与金属及合金基体表现出的力学及物理化学性能各异,因此必须选择与基体有着良好匹配性和结合性的涂层材料,以避免在电池环境下产生电化学腐蚀。在此,将涂层材料按照不锈钢基体和轻质金属及合金基体进行分类介绍。不锈钢双极板涂层:不锈钢具有优异的导电/热性、耐蚀性和力学性能,是双极板材料的优先。但是这类材料在电池环境下耐腐蚀性能差,表面生成的钝化膜的电导率低,接触电阻每增加25mΩ·cm2,电池功率就会损失2%~5%。如何选择合适的涂层或采用恰当的表面处理方法,在提高不锈钢双极板耐腐蚀性能与化学稳定性的同时又能降低接触电阻,成为研究与开发的技术关键。不锈钢的涂层材料主要包括石墨、导电高分子、金属氮化物、金属碳化物、贵金属等。
整台发动机,从风扇到尾喷管的主要部件无不使用涂层。发动机涂层按用途分为抗氧化耐腐蚀涂层、隔热涂层、耐磨涂层和封严涂层。①抗氧化耐腐蚀涂层:早期发动机因工作时间短而高温合金又含有足够的铬、本身能抗氧化,所以不施加涂层。然而,随着发动机寿命的延长和温度的提高,以及高温镍基合金中铬含量降到原有的50%,已不能抵抗高温氧化和热腐蚀,需要涂层防护。高温氧化和热腐蚀是涡轮叶片损坏的主要原因,可使工作寿命缩短到300小时。涂覆涂层后高温部件工作寿命可延长2~3倍。压气机转子和静子叶片使用含铝磷(铬)酸盐涂层保护。燃烧室既可使用高温搪瓷又可涂覆含铝磷(铬)酸盐涂层。涡轮转子和静子叶片多用加有铬、钛、硅、钇等改性元素的铝化物扩散涂层或扩散障涂层。加力燃烧室使用高温搪瓷或陶瓷涂层。发展中的金属-铬-铝-钇包覆涂层的使用寿命比扩散涂层增加一倍以上,使用温度达1100°C。这种涂层常与氧化锆基隔热涂层组合使用,可降低温度50~100°C。底漆的涂层称为底漆层!
塑料制品的表面处理主要包括涂层被覆处理和镀层被覆处理。一般塑料的结晶度较大,极性较小或无极性,表面能低,这会影响涂层被覆的附着力。由于塑料是一种不导电的绝缘体,因此不能按一股电镀工艺规范直接在塑料表面进行镀层被覆,所以在表面处理之前,应进行必要的前处理,以提高涂层被覆的结合力和为镀层被覆提供具有良好结合力的导电底层。涂层被覆的前处理包括塑料表面的除油处理,即清洗表面的油污和脱模剂,以及塑料表面的活化处理,目的是提高涂层被覆的附着力。塑料制品的除油与金属制品表面除油类似,塑料制品除油可用有机溶剂清洗或用含表面活性剂的碱性水溶液除油。有机溶剂除油适用于从塑料表面清洗石蜡、蜂蜡、脂肪和其他有机性污垢,所用的有机溶剂应对塑料不溶解、不溶胀、不龟裂,其本身沸点低,易挥发,无毒且不燃。碱性水溶液适用于耐碱塑料的除油。该溶液中含有苛性钠、碱性盐以及各种表面活性物质。较常用的表面活性物质为OP系列,即烷基苯酚聚氧乙烯醚,它不会形成泡沫,也不残留在塑料表面上。硬质合金刀具表面上的涂层作为一个化学屏障和热屏障!河南金属涂层测厚仪
都仍保持着良好的电绝缘性能!河南金属涂层测厚仪
加工处理后涂层在性能方面比电镀至少提高7~10倍。具体性能表现如下:优越的耐腐蚀性。未钝化的镀锌层,盐雾实验时一般10小时腐蚀掉1um-3um厚的彩虹色钝化膜200小时蚀穿。达克罗加工盐雾试验时,需100小时才腐蚀掉1um,比传统的表面处理耐腐蚀性提高七至十倍。耐湿热性:在温度35℃±2℃、湿度95%条件下,经过10个周期240小时循环试验,达克罗加工涂层表面无变化,镀锌层表面局部有霉点。耐高低温冲击性:在-45℃~85℃,试样在高低温试验箱内各保温1小时,转换时间不超过5秒、循环次数3次的环境下,两种涂镀层均无变化。硬度:锌镀层硬度值为75~,银灰色达克罗加工涂层硬度值为210~。点焊性能:对弯角件进行达克罗加工涂敷后点焊,显示达克罗加工涂层有良好的点焊性能。从达克罗加工工艺来说,先点焊后达克罗加工的防护性优于先达克罗加工后点焊。河南金属涂层测厚仪