燃料电池用铬氮化物改性金属双极板及其制备方法

摘要

本发明提供一种燃料电池用铬氮化物改性金属双极板及其制备方法，是采用等离子氮化和热反应沉积与扩散复合表面改性技术对铁基合金金属板进行表面改性。改性后的铁基金属板表面为铬氮化物层，厚度为1～50μm，腐蚀速度低于10μA/cm²时；当压力为150～200N/cm²，接触电阻为10～20mΩ·cm²；改性层的铬氮化物为CrN和/或Cr₂N。本发明提供的方法在保证双极板强度和不影响双极板电池性能的情况下，明显提高金属双极板的耐蚀性；在表面改性后铬氮化物改性层与基体间为冶金结合；并且可以通过调节等温扩散温度和时间来控制铬氮化物改性层的成分，表面铬氮化物改性层具有良好的导电性和耐蚀性。

主权项

燃料电池用铬氮化物改性金属双极板，其特征在于：基体为铁基合金金属板；所述基体表面为高导电性和耐蚀性的铬氮化物改性层，厚度为1～50μm，腐蚀速度低于10μA/cm²时；当压力为150～200N/cm²，接触电阻为10～20mΩ·cm²；所述铬氮化物为CrN和/或Cr₂N；所述基体铁基合金金属板的化学成分为C≤0.50％,0.17～0.37％Si，0.35～0.80％Mn，Cr≤0.25％，Ni≤0.30％，Cu≤0.25％，P<0.35％，S≤0.04％，金属板厚度为0.1～3.0mm；所述铬氮化物改性层按以下工艺步骤获得：⑴等离子氮化反应：炉内氮化温度为500～600℃，保温阶段辉光电压为200V～700V，电流密度为0.5～20mA/cm²，真空度为50～1330Pa，氮化时间为1～10h，反应气体为氨气或氮气或氮气－氢气的混和气体；⑵热反应沉积与扩散温度为500～1000℃，等温时间为0.5～48h；扩散所需Cr来源于Cr‑Fe粉末。