丝网印刷法制备SUS430合金LSM涂层的工艺及性能研究

【摘要】含Cr不锈钢是中低温固体氧化物燃料电池（SOFC）最常用的连接体材料，具有价格低廉、易于加工的优势，但高温抗氧化性差，挥发出的Cr会造成SOFC阴极中毒，影响电池堆的长期稳定运行，这需要对其进行表面改性处理。本论文采用丝网印刷的方法在SUS430合金表面制备La0.75Sr0.25MnO3（LSM）涂层，改善金属连接体的高温抗氧化性能和抑制Cr挥发，对涂层制备工艺进行了探索，系统地研究了浆料分散、烧结气氛和烧结温度对涂层性能的影响。1）本论文分别添加1wt.%、3wt.%、5wt.%三油酸甘油酯作为LSM浆料分散剂，观察制备了连接体LSM涂层的SEM形貌，并测试了样品的氧化动力曲线和分析了样品的面比电阻（ASR）值变化。结果表明，添加3wt.%分散剂烧结的LSM涂层的形貌最佳，该涂层表面颗粒轮廓清晰，相对致密，与SUS430基体结合紧密，涂层较薄，厚度约为15μm。连接体LSM涂层样品在空气氛围中800℃下进行氧化处理，随着氧化时间的延长，添加不同比例分散剂烧结的LSM涂层厚度均有所增加，颗粒增大；经过1000h的氧化后，添加3wt.%分散剂烧结的LSM涂层氧化增重量最小，为1.5mg，氧化动力学常数为1.686710-14，估算出氧化4104h后在800℃下的ASR值为88.9910-3Ωcm2，小于10010-3Ωcm2，满足SOFC对连接体的要求。2）本论文900℃下分别在N2气氛和N2+H2气氛中烧结制备了连接体LSM涂层，研究了烧结气氛对连接体LSM涂层形貌、物相、氧化动力学、ASR值的影响。结果表明，制备的LSM涂层致密度较好，未发现开裂和剥落现象，空气氛围中800℃下经1000h氧化后主要物相保持为LSM相和金属基体相；相对于N2气氛下制备的样品，N2+H2气氛下烧结制备的LSM涂层颗粒大小更加均匀，没有明显连通气孔。后者空气氛围中800℃下1000h内的氧化增重量为1.2mg，氧化动力学常数为9.694610-15，估算氧化4104h后在800℃下的ASR值为36.4910-3Ωcm2，远小于10010-3Ωcm2。可见N2+H2气氛更有利于提高连接体LSM涂层性能。3）本论文于N2+H2气氛中1000℃下烧结制备了连接体LSM涂层，研究了烧结温度对连接体LSM涂层形貌、氧化动力学、ASR值的影响。1000℃下烧结制备的LSM涂层颗粒尺寸大，孔隙大，空气氛围中800℃下氧化1000h增重量为1.9mg，ASR值高于10010-3Ωcm2，均高于900℃下制备的LSM涂层样品的相应值，表明1000℃下制备的LSM涂层涂层综合性能较差。
【作者】胡玮琪；
【导师】罗凌虹；
【作者基本信息】景德镇陶瓷学院，材料学，2014，硕士
【关键词】SOFC；合金连接体；LSM；电化学性能；

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