一种导电疏水涂层及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114457293A(43)申请公布日2022.05.10(21)申请号202111633259.6(22)申请日2021.12.29(71)申请人常州翊迈新材料科技有限公司地址213161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)发明人付宇韩治昀魏科科(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.C22C45/10(2006.01)C23C28/00(2006.01)H01M8/0202(2016.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种导电疏水涂层及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种导电疏水涂层，包括连接层、导电耐蚀层和导电部，所述连接层分布在所述基材上表面，所述导电耐蚀层分布在所述连接层上表面，所述导电部为颗粒状，其嵌入所述导电耐蚀层中，使所述涂层表面形成凸起结构，且所述凸起结构的面积占所述涂层上表面面积的比例为60％～99％。本发明提供的导电疏水涂层，通过设置颗粒状的导电部，增加导电耐蚀材料的接触面积，从而增强了涂层的导电耐蚀性能。导电部嵌在耐蚀层中，不易因摩擦而脱落，增加了涂层的耐磨性。导电部在涂层表面形成凸起结构，使涂层具体疏水性能，有利于燃料电池工作中生成产物水的快速排出，利于系统水管理，提升电池性能、延长使用寿命。CN114457293ACN114457293A权利要求书1/1页1.一种导电疏水涂层，其特征在于：包括连接层、导电耐蚀层和导电部，所述连接层分布在基材上表面，所述导电耐蚀层分布在所述连接层上表面；所述导电部为颗粒状，其嵌入所述导电耐蚀层中，使所述涂层上表面形成凸起结构，且所述凸起结构的面积占所述涂层上表面面积的比例为60％～99％。2.根据权利要求1所述的导电疏水涂层，其特征在于：所述导电部的材料为非晶态的钛合金，所述钛合金中掺杂选自于由铌、铬、钽、铜、铪、锆、钒、硅、硼、铱以及钌所组成的群组中的至少一种元素；当所述钛合金掺杂不超过4种所述元素时，钛含量为90at％‑99at％；当所述钛合金掺杂五种或五种以上所述元素时，其掺杂的各所述元素的原子百分含量相等。3.根据权利要求1所述的导电疏水涂层，其特征在于：所述导电耐蚀层分为第一导电耐蚀层和第二导电耐蚀层；所述第一导电耐蚀层的材料为A和B的混合物，其中所述A为一氧化钛或二氧化钛，所述B选自于由二氧化硅、五氧化二铌、二氧化钌以及三氧化二铬所组成的群组中的至少一种物质，其中A在混合物中的质量比为80％～95％；所述第二导电耐蚀层的材料为非晶碳或非晶碳掺杂选自于由铂、金、钌、铱以及银所组成的群组中的至少一种元素；所述导电部嵌入所述第一导电耐蚀层和所述第二导电耐蚀层中，并使所述涂层的上表面形成所述凸起结构。4.根据权利要求3所述的导电疏水涂层，其特征在于：所述第一耐蚀层的厚度为20‑200nm，采用电化学工作站进行动电位极化测试，其腐蚀电位为0.3‑0.6V，腐蚀电流密度低于0.05μA/cm2，与碳纸的接触电阻低于5mΩ·cm2。5.根据权利要求3所述的导电疏水涂层，其特征在于：所述第二耐蚀层的纳米硬度为20‑50GPa。6.根据权利要求3所述的导电疏水涂层，其特征在于：所述第二耐蚀层的厚度为20‑200nm，采用电化学工作站进行动电位极化测试，其腐蚀电位为0.3‑0.6V，腐蚀电流密度低于0.1μA/cm2，与碳纸的接触电阻低于1mΩ·cm2。7.根据权利要求1所述的导电疏水涂层，其特征在于：所述连接层的材料为镍合金，所述镍合金中掺杂选自于由铁、铬、银以及钯所组成的群组中的至少一种元素，所述镍合金中的镍含量为50at％‑99at％，所述连接层的厚度为20‑200nm。8.根据权利要求1所述的导电疏水涂层，其特征在于：所述导电部的高度为100‑500nm。9.一种导电疏水涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将基材进行清洗，去除所述基材上的杂质；(2)使用物理气相沉积或化学气相沉积的方法在所述基材上表面沉积连接层；(3)使用等离子体喷涂或阴极电弧离子镀方法在所述连接层的上表面沉积导电部；(4)在所述导电部及所述连接层上沉积耐蚀层。10.根据权利要求9所述的导电疏水涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，使用所述等离子体喷涂时，原材料为按照所述导电部的成分比例配制的粉末，所述粉末颗粒粒径为0.05～1μm；电弧电流150A～380A，工作气体为氩气和氢气；使用所述阴极电弧离子镀时：采用弧源无过滤装置的弧源结构，原材料为按照所述导电部的成分比例冶炼的合金靶材，沉积时所述合金靶材的电流为180‑360A，工作气体为氩气，沉积偏压为0V～‑300V。2CN114457293