【摘 要】
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为改善金属双极板在质子交换膜燃料电池（PEMFC）环境中的耐腐蚀性能及降低其界面接触电阻,采用双阴极等离子溅射沉积技术,在Ti-6A1-4V合金表面制备了纳米晶Zr涂层.利用扫描电子
【机 构】
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南京航空航天大学材料科学与技术学院
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为改善金属双极板在质子交换膜燃料电池（PEMFC）环境中的耐腐蚀性能及降低其界面接触电阻,采用双阴极等离子溅射沉积技术,在Ti-6A1-4V合金表面制备了纳米晶Zr涂层.利用扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）等微观分析手段对该涂层的组织结构进行了表征.结果表明:所制备的涂层具有沉积层和扩散层的双层结构,其微观组织连续、致密.在分别通入氢气/空气、70°C的0.5 mol·L(-1H2SO4+2mg·L-1HF的溶液中,对比研究了纳米晶Zr涂层与Ti-6A1-4V合金在模拟电池的阳极/阴极工作环境中的电化学腐蚀性能.动电位极化测试结果表明:在模拟电池的阳极/阴极工作环境中,纳米晶Zr涂层的腐蚀电位均明显高于Ti-6A1-4V合金;在阴极工作电极电位为+0.6 V下,纳米晶Zr涂层与Ti-6A1-4V合金均位于钝化区内,Zr涂层的钝化电流密度较Ti-6A1-4V合金降低约4个数量级;而在阳极工作电极电位为-0.1 V下,纳米晶Zr涂层呈现出阴极保护特征.电化学阻抗谱测试结果表明,在0.5 mol·L-1H2SO4+2 mg·L-1HF的溶液中,纳米晶Zr涂层的容抗弧半径和相位角的最大值及其频率宽度均明显大于Ti-6A1-4V合金.此外,纳米晶Zr涂层同时改善了Ti-6A1-4V合金的导电性与憎水性能.
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