Påføring av laser i etterbehandling av bipolar platebelegg

Pemfcbipolar plateMaterialer inkluderer hovedsakelig tre kategorier: grafittmaterialer, komposittmaterialer og metallmaterialer.Grafitt bipolare platerhar god konduktivitet og er enkle å behandle, men materialet er sprøtt, har dårlige mekaniske egenskaper og lav prosesseringseffektivitet, noe som gjør det vanskelig å oppnå kommersiell masseproduksjon.

Komposittbipolare platerer laget av karbonpulver og harpiks som de viktigste råvarene og tilberedes ved støping og andre metoder. De har lave kostnader, men sammensatte bipolare plater har fremdeles problemer som konduktivitet og gassgjennomtrengning.

Bipolare plater med metall har høy styrke og elektrisk og termisk ledningsevne. De kan produseres ved masseproduksjonsmetoder som stempling og rulling av metallark. De blir anerkjent som førstevalget for kommersialisering av brenselceller.

Når det gjelderBipolare plater med metall, siden brenselceller opererer i et surt miljø, kombinert med elektriske og termiske forhold,Bipolare plater med brenselcellevil korrodere på veldig kort tid. Derfor blir det en mulig å forberede et belegg på overflaten av den bipolare platen.

DeFuel Cell Bipolar PlateBelegg blir avsatt ved hjelp av magnetronkonstruksjonsteknologi, generelt inkludert et overgangslag og et overflatefunksjonelt belegg. Magnetron sputtende nanopartikler varierer vanligvis fra titalls nanometer til ett eller to hundre nanometer. Dette er et unikt fenomen av magnetron sputtering.

Etter at beleggpartiklene er stablet opp, vil det dannes forskjellige hull. I den høye temperaturen, høy syre og høy strømmiljø ibrenselcelleHydrogenionene og fluorionene generert ved nedbrytning av perfluorosulfonsyreharpiks vil trenge inn i underlaget gjennom hullene mellom partiklene, forårsake korrosjon av overgangslaget og til slutt funksjonell skrelling og svikt. Dette er hovedformen for svikt i dobbeltsubstratbelegget.

Feilmekanisme

Søylekrystaller i fysisk dampavsetning

Beleggskallfeil

En ny teknologi for varmebehandling av overflaten av metallmaterialer ved bruk av den termiske effekten generert av den høye energien til laserstrålen. Arbeidsprosessen med denne teknologien er: å bestrige overflaten til delen med en laser kan varme den til over den kritiske faseendringstemperaturen. Etter å ha fjernet laserstrålen, avkjøles overflaten raskt og slukker seg.

Dette har oppnådd betydelige resultater i å forbedre slitestyrken, korrosjonsmotstanden, utmattelsesmotstanden og påvirkningsmotstanden til metalloverflaten. Fordelene med laserbehandling er at den er forurensningsfri og tilhører lokal overflatebehandling, med lavt trykk og liten deformasjon, så den har brede anvendelsesutsikter.

Laservarmebehandlingsteknologi

Når laserens krafttetthet er lav (<10^4W/cm^2) og bestrålingstiden er kort, kan laserenergien absorbert av metallet bare føre til at temperaturen på materialet stiger fra overflaten til innsiden, men opprettholder den faste fasen uendret. Det brukes hovedsakelig til delvis annealing og faseendringsherding, for det meste verktøy, gir og lagre; Med økningen av laserkrafttetthet (10^4 ~ 10^6W/cm2) og utvidelsen av bestrålingstid, smelter overflaten på materialet gradvis, og med økningen av inngangsenergien beveger seg gradvis til den dype delen av materialet. Denne fysiske prosessen brukes hovedsakelig til overflatemeling, legering, kledning og sveising av termisk ledning av metaller.

Øk krafttettheten ytterligere (> 10^6w/cm^2) og forleng laserhandlingstiden. Materialoverflaten smelter ikke bare, men fordamper også. Dampen samles nær materialoverflaten og ioniserer svakt for å danne plasma. Dette sjeldne plasma hjelper materialet med å absorbere laseren. Under presset av fordampningsutvidelse deformeres den flytende overflaten for å danne groper. Dette stadiet brukes til lasersveising, vanligvis i mikro-ledd innen 0,5 mm.

Trykktressende stress under fysisk dampavsetning

Når laseren brukes til å bestrere overflaten i rustfritt stål, blir belegget oppvarmet til en smeltet tilstand av den høye temperaturen generert av laseren øyeblikkelig, og deretter raskt avkjølt. Etter smelting reduseres hullene mellom partiklene, og danner en struktur som ligner en fast løsning, som kan forhindre at hydrogenioner og fluorioner trenger inn i underlaget.

For det andre, etter smeltebehandling med høy temperatur, kan belegget danne en fast løsning med underlaget, noe som forbedrer bindingsstyrken mellom belegget og underlaget. Spesielt for underlag i rustfritt stål, er den dårlige bindingsstyrken mellom underlaget og belegget et fremtredende problem. Laserbehandling kan effektivt forbedre bindingsstyrken til belegget.

For det tredje kan laserbestråling også redusere trykkspenningen som dannes inne i belegget under sputtering av magnetron. Gjennom varmebehandling med høy temperatur kan stresset inne i belegget frigjøres, og beleggets levetid kan forbedres.

For det fjerde kan laserbestrålingsvarmebehandling danne en slukende-lignende effekt på den bipolare platen. Å forbedre styrken til den bipolare platen etter dannelse er gunstig for å forbedre styrken til den bipolare platen, spesielt når underlaget til den bipolare platen til brenselcellen blir tynnere i fremtiden. Det gir praktiske forhold for bruk av 0,075 mm eller til og med 0,05 mm underlag.

Forbedring av beleggpartikkelgap ved laservarmebehandling

Laserbehandling avbipolar plateBelegg har åpenbare fordeler. Hvordan øke hastigheten på laserbehandling er et ingeniørproblem som må løses. Det er mangebipolare platerog et stort område. Rask, rimelig prosess og høykvalitets prosessering er forutsetningen for storskala anvendelse innen ingeniørfag. Jeg tror at vi vil se flere anvendelsessaker av laser i beleggbehandling i fremtiden.