Toepassing van laser bij de nabewerking van bipolaire plaatcoating

PEMFCbipolaire plaatMaterialen omvatten voornamelijk drie categorieën: grafietmaterialen, composietmaterialen en metalen materialen.Grafiet bipolaire platenhebben een goede geleidbaarheid en zijn gemakkelijk te verwerken, maar het materiaal is bros, heeft slechte mechanische eigenschappen en lage verwerkingsefficiëntie, waardoor het moeilijk is om commerciële massaproductie te bereiken.

Samengesteldbipolaire platenzijn gemaakt van koolstofpoeder en hars als de belangrijkste grondstoffen en worden bereid door vormen en andere methoden. Ze zijn laag in kosten, maar samengestelde bipolaire platen hebben nog steeds problemen zoals geleidbaarheid en gaspermeatie.

Metalen bipolaire platen hebben een hoge sterkte en elektrische en thermische geleidbaarheid. Ze kunnen worden geproduceerd door massaproductiemethoden zoals metalen plaatstempels en rollen. Ze worden erkend als de eerste keuze voor commercialisering van brandstofcellen.

In termen vanmetalen bipolaire platen, omdat brandstofcellen in een zure omgeving werken, in combinatie met elektrische en thermische omstandigheden,brandstofcel bipolaire platenzal in zeer korte tijd corroderen. Daarom wordt het bereiden van een coating op het oppervlak van de bipolaire plaat een haalbare oplossing.

Debrandstofcel bipolaire plaatCoating wordt afgezet met behulp van magnetronconstructietechnologie, in het algemeen inclusief een overgangslaag en een oppervlakte -functionele coating. Magnetron sputterende nanodeeltjes variëren over het algemeen van tientallen nanometer tot een of tweehonderd nanometer. Dit is een uniek fenomeen van magnetron -sputteren.

Nadat de coatingdeeltjes zijn opgestapeld, zullen verschillende openingen worden gevormd. In de hoge temperatuur, hoog zuur en hoge stroomomgeving van debrandstofcel, de waterstofionen en fluorionen gegenereerd door de afbraak van de perfluorosulfonzuurhars zullen door de gaten tussen de deeltjes in het substraat doordringen, waardoor corrosie van de overgangslaag en uiteindelijk functionele peeling en falen veroorzaakt. Dit is de belangrijkste vorm van falen van de dubbele substraatcoating.

Faalmechanisme

Kolomvormige kristallen in fysieke dampafzetting

Coating Peeling Failure

Een nieuwe technologie voor warmtebehandeling van het oppervlak van metaalmaterialen met behulp van het thermische effect gegenereerd door de hoge energie van de laserstraal. Het werkproces van deze technologie is: het bestralen van het oppervlak van het onderdeel met een laser kan het tot boven de kritieke faseveranderingstemperatuur verwarmen. Na het verwijderen van de laserstraal koelt het oppervlak snel en blus zichzelf.

Dit heeft significante resultaten bereikt bij het verbeteren van de slijtvastheid, corrosieweerstand, vermoeidheidsweerstand en impactweerstand van het metaaloppervlak. De voordelen van laserbehandeling zijn dat het vrij vervuiling is en behoort tot de lokale oppervlaktebehandeling, met lage druk en kleine vervorming, dus het heeft brede toepassingsperspectieven.

Laserwarmtebehandelingstechnologie

Wanneer de laserdichtheid laag is (<10^4W/cm^2) en de bestralingstijd kort is, kan de door het metaal geabsorbeerde laser -energie alleen de temperatuur van het materiaal van het oppervlak naar binnen stijgen, maar de vaste fase ongewijzigd behouden. Het wordt voornamelijk gebruikt voor gedeeltelijk gloeien en faseveranderinghardende behandeling, meestal gereedschappen, versnellingen en lagers; Met de toename van laservermogensdichtheid (10^4 ~ 10^6W/cm2) en de uitbreiding van de bestralingstijd smolt het oppervlak van het materiaal geleidelijk en met de toename van de input energie, beweegt de vloeistofoplichtige fase-interface geleidelijk naar het diepe deel van het materiaal. Dit fysieke proces wordt voornamelijk gebruikt voor oppervlakte -remelt, legering, bekleding en thermische geleidbaarheid van metalen.

Verhoog de vermogensdichtheid verder (> 10^6W/cm^2) en verleng de laseractietijd. Het materiaaloppervlak smelt niet alleen, maar verdampt ook. De damp verzamelt zich in de buurt van het materiaaloppervlak en ioniseert zwak om plasma te vormen. Dit ijle plasma helpt het materiaal de laser te absorberen. Onder de druk van verdampingsuitbreiding vervormt het vloeibare oppervlak om kuilen te vormen. Deze fase wordt gebruikt voor laserslassen, meestal in micro-gewrichten binnen 0,5 mm.

Drukspanning tijdens fysieke dampafzetting

Wanneer de laser wordt gebruikt om het roestvrijstalen oppervlak te bestralen, wordt de coating tot een gesmolten toestand verwarmd door de hoge temperatuur die onmiddellijk door de laser wordt gegenereerd en vervolgens snel afgekoeld. Na het smelten worden de openingen tussen de deeltjes verminderd, waardoor een structuur vergelijkbaar is met een vaste oplossing, die kan voorkomen dat waterstofionen en fluorionen in het substraat doordringen.

Ten tweede kan de coating na het smelten van hoge temperatuur een vaste oplossing vormen met het substraat, waardoor de bindingssterkte tussen de coating en het substraat wordt verbeterd. Vooral voor roestvrijstalen substraten is de slechte bindingssterkte tussen het substraat en de coating een prominent probleem. Laserbehandeling kan de bindingssterkte van de coating effectief verbeteren.

Ten derde kan laserbestraling ook de drukspanning in de coating verminderen tijdens het sputteren van magnetron. Door warmtebehandeling op hoge temperatuur kan de stress in de coating worden vrijgegeven en kan de levensduur van de coating worden verbeterd.

Ten vierde kan de warmtebehandeling voor lasrestiatie een blusachtig effect vormen op de bipolaire plaat. Het verbeteren van de sterkte van de bipolaire plaat na het vormen is gunstig voor het verbeteren van de sterkte van de bipolaire plaat, vooral wanneer het substraat van de bipolaire plaat van de brandstofcel in de toekomst dunner wordt. Het biedt handige voorwaarden voor het gebruik van 0,075 mm of zelfs 0,05 mm substraten.

Verbetering van de coatingdeeltjeskloof door laserwarmtebehandeling

Laserbehandeling vanbipolaire plaatCoating heeft duidelijke voordelen. Hoe de snelheid van laserbehandeling te verhogen is een technisch probleem dat moet worden opgelost. Er zijn er veelbipolaire platenen een groot gebied. Snelle, goedkope en hoogwaardige verwerking is het uitgangspunt voor grootschalige toepassing in engineering. Ik geloof dat we in de toekomst meer toepassingsgevallen van laser in coatingbehandeling zullen zien.