复合多层耐蚀薄膜及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110707340A(43)申请公布日2020.01.17(21)申请号201910921730.8C23C14/06(2006.01)(22)申请日2019.09.27C23C14/18(2006.01)(71)申请人佛山科学技术学院地址528000广东省佛山市南海区狮山镇广云路33号(72)发明人李景灵许泽凌樊婷徐雪青(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205代理人朱继超(51)Int.Cl.H01M8/0206(2016.01)H01M8/0213(2016.01)H01M8/0215(2016.01)H01M8/0228(2016.01)C23C14/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称复合多层耐蚀薄膜及其应用(57)摘要本发明公开了复合多层耐蚀薄膜及其应用。由下至上包括金属粘附层、导电陶瓷非晶层、第一导电陶瓷结晶层、金属抗蚀层、第二导电陶瓷结晶层、碳覆盖层；所述金属粘附层和所述金属抗蚀层的成分不相同。这种结构性既保留了金属导电性良好和导电陶瓷耐蚀持久性更好的优点，也可以大大改善金属耐蚀层的结晶性和致密度，从而进一步改善抗蚀效果，使金属基片得到有效保护，在金属防腐和双极板领域中具有巨大前景，对金属双极板在质子交换膜燃料电池中的应用，有着十分积极的促进意义。CN110707340ACN110707340A权利要求书1/1页1.复合多层耐蚀薄膜，其特征在于，由下至上包括金属粘附层、导电陶瓷非晶层、第一导电陶瓷结晶层、金属抗蚀层、第二导电陶瓷结晶层、碳覆盖层；所述金属粘附层和所述金属抗蚀层的成分不相同。2.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述金属粘附层为钛、铬、铜和镍中的一种或一种以上的合金。3.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述金属抗蚀层为铌、钽、铬、镍、钼中的一种或一种以上的合金。4.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述导电陶瓷非晶层、所述第一导电陶瓷结晶层和所述第二导电陶瓷结晶层是由同种材料分别形成的非晶层、第一结晶层和第二结晶层，所述材料选自三元导电陶瓷或二元导电陶瓷，三元导电陶瓷包括MAX、MNX和MXY，二元导电陶瓷为MX，M和N分别为钪、钛、钒、铬、锆、铌、钼、铪和钽元素中的一种，M和N不相同；A为铝、硅、磷、硫、镓、锗、砷、镉、铟、锡、铊、铅元素中的一种；X和Y分别为碳或氮，X和Y不相同。5.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述金属粘附层的厚度为50nm～1μm，所述导电陶瓷非晶层的厚度为10nm～200nm；所述第一导电陶瓷结晶层的厚度为500nm～10μm；所述金属抗蚀层的厚度为100nm～1μm；所述第二导电陶瓷结晶层的厚度为500nm～10μm；所述碳覆盖层的厚度为100nm～1μm。6.根据权利要求1至5任一项所述的薄膜，其特征在于，所述薄膜的制备方法为由下至上的逐层由多弧离子镀、电子束蒸发、磁控溅射和热蒸发中的一种分别镀膜而成。7.根据权利要求6所述的薄膜，其特征在于，所述金属粘附层的生长温度为25～500℃；所述导电陶瓷非晶层的生长温度为25～100℃；所述金属抗蚀层的生长温度为25～500℃；所述第一导电陶瓷结晶层和所述第二导电陶瓷结晶层的生长温度均为300～1000℃；所述碳覆盖层的生长温度为25～500℃。8.权利要求1至7任一项所述的薄膜在金属耐蚀领域和/或双极板领域中的应用。2CN110707340A说明书1/5页复合多层耐蚀薄膜及其应用技术领域[0001]本发明涉及金属耐蚀领域，具体涉及复合多层耐蚀薄膜及其应用。背景技术[0002]双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要组成部件之一，金属材料由于导电率高、价格低廉、气密性良好、制备工艺成熟、易于实现工业化生产等优点，与传统石墨材质相比，金属双极板更具有商业竞争力。但金属材质易受腐蚀，在双极板表面形成金属离子污染，生成的氧化物薄膜会导致接触电阻升高。因此，单纯使用金属或合金材料作为并不能达到较好的抗蚀效果。对比之下，具有强共价键的特性的导电陶瓷具有高熔点、高硬度、热稳定性好的特点，因此理想的导电陶瓷能够保证双极板的长久稳定运行，但目前技术条件下，所获得的导电陶瓷晶体为多晶形态，致密度不高，晶界往往是形成腐蚀通道的地方，未能充分保护金属双极板。因此，如何将耐蚀金属和导电陶瓷耐蚀层材料设计组合，并加以恰当的抗蚀薄膜结构优化，是获得兼顾导电性良好、耐蚀性能优异的薄膜的关键技术，也是金属双极板在氢燃料电池得以应用的关键所在。发明内容[0003]有鉴于上述背景技术中存在的几个技术问题，本专利提出多层复合结构，将耐蚀金属和导电陶瓷的优点结合起来，形成一种耐蚀性能好且长久稳定的抗蚀薄膜结构