1. 금속 기반 코팅
일반적으로 전이금속의 탄화물, 질화물, 붕소화물도 내식성과 전기전도도가 우수하고 가격이 저렴하다.
TiN은 전기전도성과 내식성이 좋은 세라믹 소재로 티타늄과의 집단결합강도가 높다. 주요 코팅 공정에는 마그네트론 스퍼터링 및 다중 아크 이온 도금이 포함됩니다.
플라즈마 침지 기술을 사용하면 코팅 표면의 핀홀 및 큰 입자 결함을 제거할 수 있습니다. 더 높은 온도에서 증착되면 코팅의 산소 확산 속도가 증가하고 입계 위치로 빠르게 이동하여 내식성 및 전기 전도도 향상에 도움이 됩니다. .
예를 들어, 이중 음극 플라즈마 스퍼터링 증착 기술을 사용하여 TC4 티타늄 합금의 표면은 두께가 10um이고 평균 입자 크기가 12nm인 나노 결정질 ZrC 코팅으로 준비됩니다. 나노 결정질 ZrC 코팅의 부식 가능성은 TC4 티타늄 합금보다 훨씬 높으며 부식 전류 밀도는 더 낮습니다. TC 4 티타늄 합금은 약 4자릿수 감소합니다.
Ti 표면의 산화물 형성 과정
2. 탄소 기반 코팅
흑연, 비정질 탄소, 그래핀 등의 탄소계 코팅은 PEMFC의 양극성 환경에서 내식성과 전기전도도가 우수하며, 기판과의 계면에 TiC층이 형성되어 티타늄 간의 결합강도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 탄소 기반 코팅뿐만 아니라 코팅의 내식성과 전도성을 향상시킬 수 있습니다. 탄소 기반 코팅은 더 저렴합니다.
Ti 티타늄, Zr 지르코늄, W 텅스텐 및 Ag은을 비정질 탄소 필름에 도핑하는 것과 같이 탄소 필름 준비 공정에서 다른 요소를 도핑하면 탄소 필름 갭을 효과적으로 채우고 필름 층을 개선할 수 있는 전도성 금속 탄화물을 형성할 수 있습니다. . 밀도.
비정질 탄소는 SP2(흑연형) 탄소와 SP3(다이아몬드형) 탄소가 혼성화한 것으로서 SP2 탄소는 전기전도도가 좋지만 구조가 느슨한 반면 SP3 탄소는 구조가 치밀하고 내식성이 우수하므로 A SP2/SP3의 합리적인 비율은 코팅의 치밀함, 전도성 및 내부식성에 매우 중요합니다. 비정질 탄소 필름의 구조 및 표면 형태는 주로 준비 방법 및 공정 매개변수에 의해 결정됩니다.
비정질 탄소
근거리 불균형 마그네트론 스퍼터링 기술을 사용하는 경우 먼저 스테인리스 스틸 표면에 순수 티타늄을 증착한 다음 비정질 탄소를 증착합니다. 탄소 필름의 형태는 스퍼터링 전압과 큰 관계가 있는 것으로 관찰됩니다. 스퍼터링 전압이 낮을 때 탄소막은 비교적 느슨하고 입자가 있으며 측면 형태는 주상 결정 성장 모드입니다. 스퍼터링 전압이 90-120V로 증가하면 탄소막이 조밀해지고 표면이 매끄럽고 완전해집니다. 스퍼터링 전압이 300V로 증가하면 탄소 필름이 다시 느슨해지고 더 많은 결함이 발생합니다. 전압이 증가하고 흑연화 정도가 증가하며 접촉저항이 감소함을 알 수 있다.
토요타 기술은 티타늄 판 위에 화학기상증착법으로 비정질 탄소를 증착하고 π-공액 비정질 탄소(PAC) 구조를 나노 단위로 제어해 우수한 전기전도도를 확보한다. 탄소를 티타늄에 직접 부착시키는 것은 상대적으로 어렵다. Toyota는 프로세스를 개선하고 관련 생산 품질 검사 방법을 개발했습니다. 기술적인 방법은 상대적으로 간단하고 어려움은 프로세스에 있습니다.
티타늄과 탄소 사이에 전이층이 있어 접착력을 높일 수 있습니다. 순수 티타늄에 비해 탄소 코팅 후 접촉 저항이 매우 작습니다. 증착 기술은 매우 우수하며 탄소막을 증착한 후 스탬핑한 후 탄소막이 떨어지는 등의 결함이 없습니다.
