高能微弧合金化沉积氮化物陶瓷覆盖层及其耐蚀性能分析(附件)【字数：12063】
高能微弧合金化沉积是一种表面强化改性技术，沉积层使工件表面物理、化学及力学性能得到改善，而内部组织及性能不发生变化，从而在不影响基体性能前提下，提高零件表面硬度、耐磨性及耐蚀性能。沉积参数如输出电压、功率、频率、气流量等对沉积层耐蚀性有较大的影响，随着功率增加，TiCN涂层在基体上的沉积圈半径由小变大，且腐蚀电流密度随功率的增大而减小；随频率的增加，单点脉冲放点能量是呈减小的趋势，且腐蚀电流密度随频率的增大而增大，这与沉积过程中的输出能量相关。关键字高能微弧合金化，双极板，TiCN涂层，腐蚀
目录
第一章 绪论 1
1.1燃料电池 1
1.2质子交换膜燃料电池 2
1.3质子交换膜燃料电池的关键材料 3
1.3.1催化剂 3
1.3.2质子交换膜燃料电池电极 3
1.3.3质子交换膜燃料电池质子交换膜 3
1.3.4质子交换膜燃料电池双极板 4
1.4.质子交换膜燃料电池双极板的种类 4
1.4.1石墨板 5
1.4.2金属板 5
1.4.3复合板 6
1.5高能微弧合金化沉积法（电火花沉积法） 6
1.5.1电火花沉积法基础 6
1.5.2电化学沉积设备发展 6
1.5.3电火花沉积实质 8
1.5.4电火花沉积原理与特点 9
1.6沉积层的制备 11
1.6.1电沉积法 11
1.6.2溶胶凝胶法 11
1.6.3高能微弧合金法 12
1.7高温下沉积层的变化 12
1.8电火花沉积层表征 12
1.9电火花沉积的特点 13
1.10实验目的 14
第二章 实验器材和方法 15
2.1 实验材料 15
2.2 实验仪器 15
2.3 实验步骤 15
2.4 测试与表征 17
2.4.1 扫描电镜（SEM）测试 17
2.4.2 电化学分析 17
2.4.3 X射线衍射（XRD）测试 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
第三章数据处理与实验分析 18
3.1 功率对TiCN沉积层表面形貌的影响 18
3.2 频率对TiCN沉积层表面形貌的影响 19
3.3 沉积层质量转移规律 20
3.4功率对TiCN沉积层酸性环境下耐蚀性能的影响 21
3.5频率对TiCN沉积层酸性环境下耐蚀性能的影响 25
结 论 27
致谢 28
参 考 文 献 29
第一章 绪论
当今世界，随着资源竞争日益激烈，环境污染日益恶化，能源问题显得越来越重要。而传统能源石油因为紧缺，价格也是居高不下。因此开发和利用新能源以及提高能源利用率成为各国研究的重点。在这种情况下，发展燃料电池这种绿色、环保、高效的先进能源技术，这对于我国调整能源结构以及在世界能源竞争中的地位有着至关重要的作用。质子交换膜燃料电池（PEMFC）与传统火力发电相比，有着高效和低污染的特点，因为受到了人们的关注。
燃料电池不需要经过燃烧，直接将化学能转化为电能，不仅有效的提高了燃料利用率，还保护了环境。如今发达国家进本都对PEMFC技术的有着一定的研究，与PEMFC相应的燃料电池设计也早就从1984年开始。因为PEMFC在高温下运行，比其他燃料电池系统相比，能产生高质量的热气，如果搭配燃气轮机，能量利用率可高达80%，是一种环保型能源。PEMFC可以用在大型电站和一些船舶、车辆的动力电源等。
然而质子交换膜燃料电池并不完善，首先是，PEMFC制作并不简单，全氟物质合成和璜化的成功率并不高，而且这些工艺很可能导致聚合物性质改变，更增加了成膜难度，其次是实验过程对温度和含水量的要求高。我们都知道，一般实验可以通过适当的提高温度来加快反应速率，但因为实验过程的温度要求高，无法做到这一点，这就使得制备周期长，效率低。最后，有些物质还不适合直接做燃料电池的质子交换膜，如甲醇等，因为它们的渗透率太高。这些作为质子交换膜燃料电池的缺点，都是将来发展的方向。
1.1燃料电池
燃料电池的本质一种电化学装置，换句话说，也就是一个小型的发电机，和一般的电池先攻，燃料电池也有阴阳两极，分别充满了电解液。而夹在两个电极间的便是具有渗透性的薄膜。它的工作机理，是通过质子交换膜技术。在掺杂催化剂的质子交换膜作用下，先是让氢气在阳极被催化分解为质子，然后这些质子通过质子交换膜到达阴极。在这持续过程中，氢气丢失电子，通过电压的原因，这些电子被引出阴极，从而产生电能。从原理上来看，燃料电池的工作机理和普通的电池很像，为内部的氢与空气中的氧在最催化剂作用下发生化学反应，生成水的同时，产生电流，即点解水逆反应。
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图11燃料电池结构示意图
根据燃料电池的工作原理，只要有充足的原料，燃料电池便能无限运行，源源不断的产生电能。时至今日，全球已经有很多公司研制出了小型的装载燃料电池，但是储存方面却都没有什么好的办法，导致燃料电池的老化，寿命缩减。
1.2质子交换膜燃料电池
质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为燃料电池的一种，它的发电机理与化学电池一样。阳极发生还原反应，催化氧化剂；阴极发生氧化反应，催化燃料；而电极则作为导体，负责电子的转移。导电离子在电解质中移动，通过外电路做工，构成一个完整的电路。质子交换膜燃料电池以全氟磺酸型固体聚合物为电解质，铂/碳或铂钌/碳为电催化剂，氢或净化重整气为燃料，空气或纯氧为氧化剂，带有气体流动通道的石墨或表面改性的金属板为双极板。下图为PEMFC工作原理图
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第一章 绪论 1
1.1燃料电池 1
1.2质子交换膜燃料电池 2
1.3质子交换膜燃料电池的关键材料 3
1.3.1催化剂 3
1.3.2质子交换膜燃料电池电极 3
1.3.3质子交换膜燃料电池质子交换膜 3
1.3.4质子交换膜燃料电池双极板 4
1.4.质子交换膜燃料电池双极板的种类 4
1.4.1石墨板 5
1.4.2金属板 5
1.4.3复合板 6
1.5高能微弧合金化沉积法（电火花沉积法） 6
1.5.1电火花沉积法基础 6
1.5.2电化学沉积设备发展 6
1.5.3电火花沉积实质 8
1.5.4电火花沉积原理与特点 9
1.6沉积层的制备 11
1.6.1电沉积法 11
1.6.2溶胶凝胶法 11
1.6.3高能微弧合金法 12
1.7高温下沉积层的变化 12
1.8电火花沉积层表征 12
1.9电火花沉积的特点 13
1.10实验目的 14
第二章 实验器材和方法 15
2.1 实验材料 15
2.2 实验仪器 15
2.3 实验步骤 15
2.4 测试与表征 17
2.4.1 扫描电镜（SEM）测试 17
2.4.2 电化学分析 17
2.4.3 X射线衍射（XRD）测试 17
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第三章数据处理与实验分析 18
3.1 功率对TiCN沉积层表面形貌的影响 18
3.2 频率对TiCN沉积层表面形貌的影响 19
3.3 沉积层质量转移规律 20
3.4功率对TiCN沉积层酸性环境下耐蚀性能的影响 21
3.5频率对TiCN沉积层酸性环境下耐蚀性能的影响 25
结 论 27
致谢 28
参 考 文 献 29
第一章 绪论
当今世界，随着资源竞争日益激烈，环境污染日益恶化，能源问题显得越来越重要。而传统能源石油因为紧缺，价格也是居高不下。因此开发和利用新能源以及提高能源利用率成为各国研究的重点。在这种情况下，发展燃料电池这种绿色、环保、高效的先进能源技术，这对于我国调整能源结构以及在世界能源竞争中的地位有着至关重要的作用。质子交换膜燃料电池（PEMFC）与传统火力发电相比，有着高效和低污染的特点，因为受到了人们的关注。
燃料电池不需要经过燃烧，直接将化学能转化为电能，不仅有效的提高了燃料利用率，还保护了环境。如今发达国家进本都对PEMFC技术的有着一定的研究，与PEMFC相应的燃料电池设计也早就从1984年开始。因为PEMFC在高温下运行，比其他燃料电池系统相比，能产生高质量的热气，如果搭配燃气轮机，能量利用率可高达80%，是一种环保型能源。PEMFC可以用在大型电站和一些船舶、车辆的动力电源等。
然而质子交换膜燃料电池并不完善，首先是，PEMFC制作并不简单，全氟物质合成和璜化的成功率并不高，而且这些工艺很可能导致聚合物性质改变，更增加了成膜难度，其次是实验过程对温度和含水量的要求高。我们都知道，一般实验可以通过适当的提高温度来加快反应速率，但因为实验过程的温度要求高，无法做到这一点，这就使得制备周期长，效率低。最后，有些物质还不适合直接做燃料电池的质子交换膜，如甲醇等，因为它们的渗透率太高。这些作为质子交换膜燃料电池的缺点，都是将来发展的方向。
1.1燃料电池
燃料电池的本质一种电化学装置，换句话说，也就是一个小型的发电机，和一般的电池先攻，燃料电池也有阴阳两极，分别充满了电解液。而夹在两个电极间的便是具有渗透性的薄膜。它的工作机理，是通过质子交换膜技术。在掺杂催化剂的质子交换膜作用下，先是让氢气在阳极被催化分解为质子，然后这些质子通过质子交换膜到达阴极。在这持续过程中，氢气丢失电子，通过电压的原因，这些电子被引出阴极，从而产生电能。从原理上来看，燃料电池的工作机理和普通的电池很像，为内部的氢与空气中的氧在最催化剂作用下发生化学反应，生成水的同时，产生电流，即点解水逆反应。
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图11燃料电池结构示意图
根据燃料电池的工作原理，只要有充足的原料，燃料电池便能无限运行，源源不断的产生电能。时至今日，全球已经有很多公司研制出了小型的装载燃料电池，但是储存方面却都没有什么好的办法，导致燃料电池的老化，寿命缩减。
1.2质子交换膜燃料电池
质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为燃料电池的一种，它的发电机理与化学电池一样。阳极发生还原反应，催化氧化剂；阴极发生氧化反应，催化燃料；而电极则作为导体，负责电子的转移。导电离子在电解质中移动，通过外电路做工，构成一个完整的电路。质子交换膜燃料电池以全氟磺酸型固体聚合物为电解质，铂/碳或铂钌/碳为电催化剂，氢或净化重整气为燃料，空气或纯氧为氧化剂，带有气体流动通道的石墨或表面改性的金属板为双极板。下图为PEMFC工作原理图
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