一种功能涂层材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114525475A(43)申请公布日2022.05.24(21)申请号202111490168.1C23C14/08(2006.01)(22)申请日2021.12.08C23C14/10(2006.01)(71)申请人常州翊迈新材料科技有限公司地址213000江苏省常州市武进区常武中路18号常州科教城大连理工大学江苏研究院科技产业大厦B210(72)发明人韩治昀魏科科付宇(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200专利代理师梅洪玉(51)Int.Cl.C23C14/32(2006.01)C23C14/35(2006.01)C23C16/40(2006.01)C23C14/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种功能涂层材料及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种功能涂层材料，包括耐蚀层、疏水层和导电部，所述耐蚀层分布在基材上表面，所述导电部分布在所述耐蚀层上表面，所述疏水层分散分布在所述耐蚀层及导电部上，所述导电部至少有部分从所述疏水层中露出。本发明提供的功能涂层材料，具有疏水、耐蚀的性能，解决了水淹的问题，延长了燃料电池的使用；此外，通过设置颗粒状的导电部，增加导电材料的接触面积，从而增强了涂层的导电性能；导电部部分被疏水层覆盖，使其不易因摩擦而脱落，增加了涂层的耐磨性。CN114525475ACN114525475A权利要求书1/1页1.一种功能涂层材料，其特征在于：包括耐蚀层、疏水层和导电部，所述耐蚀层分布在基材上表面，所述导电部分布在所述耐蚀层上表面，所述疏水层分散分布在所述耐蚀层及导电部上，所述导电部至少有部分从所述疏水层中露出。2.根据权利要求1所述的功能涂层材料，其特征在于：所述导电部材料为碳材料或碳材料掺杂由铂、金、钌、铱以及银组成的群组中的至少一种物质，所述碳材料的含量为5at％～100at％。3.根据权利要求2所述的功能涂层材料，其特征在于：所述碳材料选自由石墨烯、类石墨组成的群组。4.根据权利要求1所述的功能涂层材料，其特征在于：所述导电部以颗粒状分散分布。5.根据权利要求4所述的功能涂层材料，其特征在于：所述导电部的高度为50‑500nm，间距为50～200nm，且导电部被疏水层覆盖的比例为30‑60％。6.根据权利要求1所述的功能涂层材料，其特征在于：所述疏水层为单层结构或双层结构。7.根据权利要求1所述的功能涂层材料，其特征在于：所述疏水层的疏水材料为A和B的混合物，A选自纳米二氧化硅或纳米二氧化钛，B选自由全氟辛基三乙氧基硅烷、四甲基环四硅氧烷以及聚四氟乙烯组成的群组，其中，纳米二氧化硅或纳米二氧化钛在混合物中的质量比为60％～99％。8.根据权利要求1所述的功能涂层材料，其特征在于：所述疏水层的厚度为50‑500nm。9.一种功能涂层材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将基材进行清洗，去除油污等杂质；(2)使用PVD或CVD方法沉积耐蚀层：(3)使用阴极电弧离子镀方法在所述耐蚀层表面沉积颗粒状的导电部；采用弧源无过滤装置的弧源结构，原材料为按照导电部成分比例冶炼的合金靶材，沉积时靶材电流为100‑200A，工作气体为氩气，沉积偏压为0V～‑300V，导电部的高度为100‑500nm、间距为50～500nm，导电部被疏水层覆盖的比例为30‑60％；(4)沉积疏水层。10.根据权利要求9所述的功能涂层材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，疏水层为双层或单层结构；当疏水层为双层时：采用磁控溅射方法，靶材为钛靶或硅靶，控制钛或硅靶材的沉积电流与氧气流量来控制氧化物的沉积速率，通过偏压、反应气氛及沉积温度来调节形成氧化物的结构，靶材电流为5‑30A，反应气氛为氩气与氧气，沉积温度为50‑400℃，沉积氧化物层，氧化物层的厚度为10‑300nm；之后使用喷涂或CVD方法将疏水材料沉积到氧化物层表面，且疏水层分散分布，其最大厚度为200nm；当疏水层为单层时：将疏水材料通过液态喷涂或等离子体喷涂沉积至耐蚀层及导电部表面，且疏水层分散分布，其最大厚度为200nm。2CN114525475A说明书1/4页一种功能涂层材料及其制备方法技术领域：[0001]本发明涉及涂层技术领域，尤其涉及一种具有疏水、导电功能的涂层材料及其制备方法。背景技术：[0002]电传输部件比如燃料电池等对材料的导电性能、耐蚀性能一般都有较高的要求；此外，燃料电池电堆中，催化层发生电化学反应，多余的水分需要穿过气体扩散层经流道排出，随着电化学反的进行应，气体通道形成两相流动，若产生的水无法顺利排出，就会在流道槽底聚集，形成水淹，使反应物和反应产物进入出反应区域的通道被占据，从而影响燃料电池的性能和使用寿命。发明内容：[