电化学沉积钴锰基复合氧化物涂层及其高温性能研究

发布时间：2021-10-22 14:02

　　固体氧化物燃料电池（SOFC）处于高温工作环境中,电池阴极侧O₂气氛使得铁素体不锈钢金属连接体表面生成一层导电性能很差的Cr氧化层,Cr元素从氧化层中外扩散至阴极表面生成CrO₂（OH）₂沉淀,导致电池性能下降,产生所谓的阴极毒化现象。在铁素体不锈钢表面涂覆一层钴锰尖晶石涂层是一种最有效的解决方案,钴锰尖晶石涂层具有优异的高温导电性能及高温抗氧化性能,能有效抑制Cr元素的外扩散,且与不锈钢基体及其他电池部件的热膨胀系数（TEC）匹配,成为最具前景的SOFC的金属连接体表面涂层材料。本论文采用电化学共沉积工艺制备Co-Mn复合涂层及分层电沉积工艺制备Ni-Co-Mn、Ni-Co-Ni-Co-Mn、Ni-Co、Cu-Mn复合涂层,以期在430不锈钢表面制备一层能抑制Cr元素外扩散且具有良好高温导电性能的钴锰基复合氧化物涂层,论文的研究结果如下:通过电化学共沉积Co-Mn复合涂层随后通过高温氧化处理,在430不锈钢基体表面制备一层（Mn,Co）₃O₄尖晶石涂层。采用0.1mol/L ... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 固体氧化燃料电池的金属连接体材料
    1.3 金属连接体涂层
        1.3.1 活性元素氧化物(REO)涂层
        1.3.2 稀土钙钛矿类涂层
        1.3.3 尖晶石涂层
    1.4 电沉积技术
    1.5 课题研究的内容及目的
第2章 实验原理及测试方法
    2.1 样品材料及试验设备
        2.1.1 基体材料
        2.1.2 实验设备及仪器
    2.2 样品制备
        2.2.1 试样处理
        2.2.2 涂层化学镀Ni处理
        2.2.3 镀液的配制
        2.2.4 金属涂层的预处理及高温氧化
    2.3 涂层物相、成分及形貌分析
    2.4 涂层厚度及表面颗粒度测试
    2.5 电化学测试
    2.6 涂层面比电阻测试
第3章 水溶液中钴锰复合涂层的制备与共沉积机制
    3.1 引言
    3.2 Co-Mn共沉积过程的阴极动态电位
        3.2.1 PH对Co-Mn共沉积的影响
        3.2.2 葡萄糖酸钠浓度对Co-Mn共沉积的影响
    3.3 电流密度对Co-Mn尖晶石涂层的影响
        3.3.1 不同电流密度下共沉积Co-Mn复合涂层的形貌及成分
        3.3.2 共沉积Co-Mn复合涂层高温氧化后的表面形貌及成分
        3.3.3 共沉积Co-Mn复合涂层高温氧化后的截面形貌及成分
        3.3.4 氧化后涂层的物相分析
    3.4 涂层的导电性能
    3.5 本章小结
第4章 Ni-Co-Mn复合涂层的分步电化学沉积及其高温性能研究
    4.1 引言
    4.2 复合涂层的预处理及高温氧化
        4.2.1 Ni-Co-Mn复合涂层预处理
        4.2.3 Ni-Co-Mn复合涂层高温氧化
    4.3 Ni-Co-Mn复合涂层氧化前后形貌
        4.3.1 Ni-Co-Mn复合涂层氧化100h后形貌
        4.3.2 Ni-Co-Mn复合涂层氧化300h后形貌
        4.3.3 Ni-Co-Mn复合涂层氧化500h后形貌
        4.3.4 Ni-Co-Mn复合涂层氧化前后物相分析
    4.4 Ni-Co-Ni-Co-Mn复合涂层氧化前后形貌
        4.4.1 Ni-Co-Ni-Co-Mn复合涂层氧化100h后形貌
        4.4.2 Ni-Co-Ni-Co-Mn复合涂层氧化300h后形貌
        4.4.3 Ni-Co-Ni-Co-Mn复合涂层氧化500h后形貌
        4.4.4 Ni-Co-Ni-Co-Mn复合涂层氧化前后物相分析
    4.5 本章小结
第5章 分步沉积Ni-Co/Cu-Mn复合涂层
    5.1 引言
    5.2 Ni-Co复合涂层氧化前后形貌
        5.2.1 Ni-Co复合涂层氧化100h后形貌
        5.2.2 Ni-Co复合涂层氧化300h后形貌
        5.2.3 Ni-Co复合涂层氧化500h后形貌
        5.2.4 Ni-Co复合涂层氧化前后物相分析
    5.3 Cu-Mn复合涂层氧化前后形貌
        5.3.1 Cu-Mn复合涂层氧化100h后形貌
        5.3.2 Cu-Mn复合涂层氧化300h后形貌
        5.3.3 Cu-Mn复合涂层氧化500h后形貌
        5.3.4 Cu-Mn复合涂层前后物相分析
    5.4 本章小结
第6章 复合涂层高温性能
    6.1 引言
    6.2 基体高温氧化性能分析
        6.2.1 基体氧化后形貌及成分
        6.2.2 基体氧化后物相分析
    6.3 基体及金属涂层高温氧化动力学行为
        6.3.1 基体和复合涂层在空气中的氧化增重
        6.3.2 复合涂层氧化后涂层厚度
    6.4 面比电阻测试结果
    6.5 本章小结
结论
参考文献
研究生期间发表的论文及专利
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Mn-Co尖晶石涂层对铁素体不锈钢的高温防护[J]. 胡莹珍,李成新,张山林,李长久,杨冠军.  热喷涂技术. 2017(03)
[2]不锈钢表面电镀Cu-Mn3O4复合涂层[J]. 吕烨,耿树江,孔晔,石忠宁.  材料与冶金学报. 2014(02)
[3]Mn1.5-0.5xCo1.5-0.5xCuxO4尖晶石粉体及涂层的制备与性能[J]. 阳东方,江自然,肖海波,郑峰.  粉末冶金材料科学与工程. 2012(06)
[4]水蒸气对Fe-Cr-Ni合金在800℃时的氧化膜形貌的影响[J]. 陈刚,张弛,上田光敏,河村憲一,丸山俊夫.  金属热处理. 2012(10)
[5]Recent Development of SOFC Metallic Interconnect[J]. Junwei Wu1,2,3) and Xingbo Liu1,2) 1) Mechanical & Aerospace Engineering Department, West Virginia University, Morgantown, WV 26506, US 2) National Energy Technology Laboratory, Morgantown, WV 26507, US 3) Department of Materials Science and Engineering, Shenzhen Graduate School, Harbin Institute of Technology, University Town, XiLi, Shenzhen 518055, China.  Journal of Materials Science & Technology. 2010(04)



本文编号：3451248