鈷錳復合材料的制備及其高溫耐腐蝕性研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種高溫，高效且無污染的新能源電池，應用前景廣泛，鈷錳尖晶石材料具有優(yōu)異的耐高溫腐蝕性，是最佳的SOFC內(nèi)部連接體保護涂層材料，本論文分別探討了鈷錳尖晶石材料的制備方法及其在空氣或純氧氣氛條件下的高溫耐腐蝕性。
　　采用溶膠凝膠法（Sol-Gel），分別以鈷、錳的硝酸鹽或乙酸鹽為原料，并加入絡合劑和穩(wěn)定劑，生成鈷和錳的絡合離子，在一定溫度下干燥、分解、煅燒，得到鈷錳尖晶石粉末，溶膠凝膠法是典型的細化

2、晶粒的材料制備方法，且由此得到鈷錳尖晶石粉末具有很好的物理分散性。
　　采用等離子熱壓燒結法（SPS）分別將鈷錳尖晶石復合粉末或鈷和錳氧化物混合粉末燒結成電極棒樣品，結合金相觀測法，排水測密度法，掃描電鏡技術等進行分析。研究結果表明，當選用鈷錳尖晶石粉末為原料，選定工藝參數(shù)在1050℃、50MPa下燒結30min可制得微觀組織較為理想的Co-Mn尖晶石復合電極材料。
　　Co-Mn合金涂層的制備采用高能微弧合金化技術（Hig

3、h Energy Micro-arc Alloying，HEMAA），基體金屬為SUS304。合金涂層組分分別為Co-10Mn和Co-40Mn，HEMMA工藝中電極向基體金屬中的沉積量取決于其相對熱流量，相對熱流量越大，電極過渡到基體上的熔滴也就越多，在高能微弧合金化技術中，電極棒與基體金屬之間存在著一種相互擴散的關系，微區(qū)的熱變形也不可避免，為減小涂層表面缺陷，本實驗在大參數(shù)沉積后再次采用小參數(shù)沉積。
　　合金涂層首先在750℃

4、和850℃、105Pa氧分壓下進行預氧化，不同的涂層組分和不同的預氧化溫度生成內(nèi)外氧化層差異明顯，高Mn合金在高溫（850℃）和高氧壓下更趨向生成鈷錳尖晶石復合氧化物層，所得復合氧化物層在模擬固體氧化物燃料電池工作溫度800℃進行性能測試，具有較好的高溫抗氧化性和導電性。
　　高溫測試結果顯示，由低功率參數(shù)沉積的鈷錳合金在100h氧化之后形成的涂層剝落較少，具有更好的粘附性；鈷錳合金在高溫氧化100h后的ASR值遠小于應用所要求值