本發(fā)明涉及涂料技術領域，尤其是一種導電超耐蝕的功能涂層材料。
背景技術：
質(zhì)子交換膜燃料電池作為21世紀新能源汽車的革新代名詞，具有目前純電動汽車無法取代的市場推廣前景和改善地球環(huán)境的重大意義，其具有比燃油汽車更高的能量轉(zhuǎn)化效率，且運行過程無污染物排出，電池回收沒有純電動汽車所需考慮的環(huán)境污染問題。也因此，全球各國爭先開發(fā)其相關技術，其中關于燃料電池雙極板材料的選擇及其表面改性手段的研發(fā)尤其突出，因為雙極板是質(zhì)子交換膜燃料電池中的核心部件，占燃料電池總重量的70%-80%，制造成本的40%-50%，同時也是制約電池使用壽命的關鍵因素，所以，為了降低燃料電池組總重量、消減制造成本、提升電池壽命，新型燃料電池極板材料的開發(fā)顯得尤為重要。目前雙極板重量問題已得到有效改善，但采用輕量化設計的極板其基體材料多為不銹鋼或鈦合金這類表面容易鈍化的材料，因此容易導致其表面電阻在電池環(huán)境中迅速提升，從而達不到電池使用的標準，由此出現(xiàn)了大批量針對金屬極板表面改性的涂層和改性技術，雖然一些方法確實有效的改善了極板表面的導電能力，同時一定程度上提升了極板的耐久性能，包括采用多層設計以填堵針孔、貴金屬引入以提升耐蝕性、采用特殊手段提升涂層致密度等，盡管如此目前最好的技術也只能滿足燃料電池使用3000小時，仍然無法滿足民用推廣的水平。
技術實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有的涂料存在的不足，本發(fā)明提供了一種導電超耐蝕的功能涂層材料。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種導電超耐蝕的功能涂層材料，該涂層包括自愈合層和超耐蝕層，自愈合層由鈦合金組成，超耐蝕層為鈦合金組分的氮化物層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括，鈦合金包含鈦與釩、鉭、鎳、鉻、鋯中的一種或多種，其中鈦含量為30wt%-80wt%。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括，自愈合層在基體外側(cè)，具有30nm-500nm的涂層厚度，且自愈合層的機械性損傷處自動形成填充物，由于暴露在外而易于與氧發(fā)生反應，自動形成氧化填充物，所形成的氧化產(chǎn)物具有較好的耐蝕性能和較好的導電能力，從而阻止腐蝕反應的進一步發(fā)生。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括，超耐蝕層在自愈合層外側(cè)，且超耐蝕層為鈦合金組分氮化物，鈦合金包含鈦與釩、鉭、鎳、鉻、鋯中的一種或多種，其中鈦含量為3wt%-70wt%。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括，超耐蝕層的鈦合金組分氮化物層具有20nm-500nm涂層厚度，且具有良好的導電能力和優(yōu)異的耐蝕性能，在0.6mpa壓力測試下，與碳紙的接觸電阻3mω?cm2-15mω?cm2；采用電化學工作站進行動電位極化測試，其腐蝕電位為0.5v-1.2v，腐蝕電流密度為0.5×10-7a/cm2-8×10-7a/cm2。
本發(fā)明的有益效果是，這種導電超耐蝕的功能涂層材料提升燃料電池金屬極板使用壽命，擁有在使用過程中使得針孔自動填充的能力，因此無需設計規(guī)避針孔用反復循環(huán)的多層結(jié)構(gòu)，可以在無需添加貴金屬的前提下達到比現(xiàn)有技術更低的接觸電阻和腐蝕電流密度（接觸電阻可達到3mω?cm2-15mω?cm2，腐蝕電流密度可達5×10-8a/cm2），極大降低了金屬極板的處理成本。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中1、基體，2、自愈合層，3、超耐蝕層，4、機械性損傷處，5、填充物。
具體實施方式
如圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，一種導電超耐蝕的功能涂層材料，該涂層包括自愈合層2和超耐蝕層3，自愈合層2由鈦合金組成，超耐蝕層3為鈦合金組分的氮化物層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括，鈦合金包含鈦與釩、鉭、鎳、鉻、鋯中的一種或多種，其中鈦含量為30wt%-80wt%。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括，自愈合層2在基體1外側(cè)，具有30nm-500nm的涂層厚度，且自愈合層2的機械性損傷處4自動形成填充物5，由于暴露在外而易于與氧發(fā)生反應，自動形成氧化填充物5，所形成的氧化產(chǎn)物具有較好的耐蝕性能和較好的導電能力，從而阻止腐蝕反應的進一步發(fā)生。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括，超耐蝕層3在自愈合層2外側(cè)，且超耐蝕層3為鈦合金組分氮化物，鈦合金包含鈦與釩、鉭、鎳、鉻、鋯中的一種或多種，其中鈦含量為3wt%-70wt%。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括，超耐蝕層3的鈦合金組分氮化物層具有20nm-500nm涂層厚度，且具有良好的導電能力和優(yōu)異的耐蝕性能，在0.6mpa壓力測試下，與碳紙的接觸電阻3mω?cm2-15mω?cm2；采用電化學工作站進行動電位極化測試，其腐蝕電位為0.5v-1.2v，腐蝕電流密度為0.5×10-7a/cm2-8×10-7a/cm2。
本發(fā)明的實施例一：
組成自愈合層的鈦合金組分為含有鈦30wt%的鈦合金，其中鈦為β相，其他添加成分可以是釩、鉭、鎳、鉻、鋯中的一種或多種，如鈦與釩、鈦與鉭、鈦與鉻、鈦與鉭和釩、過組成的二元、三元甚至多元合金，如30wt%鈦、20wt%釩、50wt%鉻所組成的合金，且所形成的合金為bcc結(jié)構(gòu)。涂層厚度為30nm，值得說明的是，在本實施例中自愈合層厚度越厚，自愈合能力越強，其阻止基體發(fā)生腐蝕氧化的能力也越強。
組成超耐蝕層的合金組分為含有鈦3%的合金氮化物，其中鈦為β相，其他添加成分可以是釩、鉭、鎳、鉻、鋯中的一種或多種，如鈦與釩、鈦與鉭、鈦與鉻、鈦與鉭和釩、過組成的二元、三元甚至多元合金，如3wt%鈦、10wt%鉭、87wt%鉻所組成的合金，涂層厚度為30nm，值得說明的是所述自愈合層和超耐蝕層是通過pvd方法得到的，包含多弧離子鍍膜技術、磁控濺射鍍膜技術、蒸發(fā)鍍膜技術且不限于其中一種方式制備。
涂層具有且具有良好的導電能力和優(yōu)異的耐蝕性能，在0.6mpa壓力測試下，與碳紙的接觸電阻15mω?cm2，采用電化學工作站進行動電位極化測試，其腐蝕電位為1.0v，腐蝕電流密度為5×10-6a/cm2。
本發(fā)明的實施例二：
組成自愈合層的鈦合金組分為含有鈦80wt%的鈦合金，其中鈦為β相，其他添加成分可以是釩、鉭、鎳、鉻、鋯中的一種或多種，如鈦與釩、鈦與鉭、鈦與鉻、鈦與鉭和釩、過組成的二元、三元甚至多元合金，如80wt%鈦、20wt%釩所組成的合金，且所形成的合金為bcc結(jié)構(gòu)。涂層厚度為30nm，值得說明的是，在本實施例中自愈合層厚度越厚，自愈合能力越強，其阻止基體發(fā)生腐蝕氧化的能力也越強。
組成超耐蝕層的鈦合金組分為含有鈦70%的鈦合金氮化物，其中鈦為β相，其他添加成分可以是釩、鉭、鎳、鉻、鋯中的一種或多種，如鈦與釩、鈦與鉭、鈦與鉻、鈦與鉭和釩、過組成的二元、三元甚至多元合金，如80wt%鈦、20wt%釩所組成的合金，且所形成的合金為bcc結(jié)構(gòu)。涂層厚度為30nm，值得說明的是所述自愈合層和超耐蝕層是通過pvd方法得到的，包含多弧離子鍍膜技術、磁控濺射鍍膜技術、蒸發(fā)鍍膜技術且不限于其中一種方式制備。
涂層具有且具有良好的導電能力和優(yōu)異的耐蝕性能，在0.6mpa壓力測試下，與碳紙的接觸電阻3mω?cm2，采用電化學工作站進行動電位極化測試，其腐蝕電位為1.2v，腐蝕電流密度為8×10-7a/cm2。
本發(fā)明的實施例三：
組成自愈合層的鈦合金組分為含有鈦60wt%的鈦合金，其中鈦為β相，其他添加成分可以是釩、鉭、鎳、鉻、鋯中的一種或多種，如鈦與釩、鈦與鉭、鈦與鉻、鈦與鉭和釩、過組成的二元、三元甚至多元合金，如60wt%鈦、40wt%釩所組成的合金，且所形成的合金為bcc結(jié)構(gòu)。涂層厚度為30nm，值得說明的是，在本實施例中自愈合層厚度越厚，自愈合能力越強，其阻止基體發(fā)生腐蝕氧化的能力也越強。
組成超耐蝕層的鈦合金組分為含有鈦50%的鈦合金氮化物，其中鈦為β相，其他添加成分可以是釩、鉭、鎳、鉻、鋯中的一種或多種，如鈦與釩、鈦與鉭、鈦與鉻、鈦與鉭和釩、過組成的二元、三元甚至多元合金，如50wt%鈦、50wt%釩所組成的合金，且所形成的合金為bcc結(jié)構(gòu)。涂層厚度為30nm，值得說明的是所述自愈合層和超耐蝕層是通過pvd方法得到的，包含多弧離子鍍膜技術、磁控濺射鍍膜技術、蒸發(fā)鍍膜技術且不限于其中一種方式制備。
涂層具有且具有良好的導電能力和優(yōu)異的耐蝕性能，在0.6mpa壓力測試下，與碳紙的接觸電阻10mω?cm2，采用電化學工作站進行動電位極化測試，其腐蝕電位為0.7v，腐蝕電流密度為1×10-6a/cm2。
以上說明對本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離所附權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改、變化或等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。