加热去氩处理工艺对离子束混合沉积的C—SiC涂层阻氢性能的影响

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硅基聚合物耐高温衍生陶瓷涂层制备与应用研究进展

第 4 期第 12-23 页材料工程Vol.52Apr. 2024Journal of Materials EngineeringNo.4pp.12-23第 52 卷2024 年 4 月硅基聚合物耐高温衍生陶瓷涂层制备与应用研究进展Research progress in preparation and application of silicon -containing polymer derived high temperature resistant ceramic coatings陈科吉1，2，李鹏飞2，徐彩虹2，吴子剑1*，张宗波2*（1 哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院，哈尔滨 150000；2 中国科学院化学研究所，北京 100190）CHEN Keji 1，2，LI Pengfei 2，XU Caihong 2，WU Zijian 1*，ZHANG Zongbo 2*（1 School of Materials Science and Chemical Engineering ，HarbinUniversity of Science and Technology ，Harbin 150000，China ；2 Institute of Chemistry ，Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100190，China ）摘要：随着航空航天领域的不断发展，金属以及碳材料等高温结构部件的服役条件日益苛刻。

通过恰当的工艺在高温结构部件表面制备硅基陶瓷涂层并赋予其特殊性能，可有效提高高温结构部件的使用寿命。

近年来，聚合物前驱体转化陶瓷涂层逐渐成为一种无机涂层制备的新方法。

该方法具有制备工艺简便、涂层功能拓展性强等特点，得到了研究者越来越多的关注。

本文主要综述了硅基聚合物前驱体转化陶瓷涂层的研究进展。

首先从聚合物陶瓷涂层的制备展开，简要介绍了硅基聚合物前驱体、填料种类以及涂覆工艺和裂解方式对涂层结构以及性能的影响。

SiC-C涂层阻氢性能的研究的开题报告

SiC-C涂层阻氢性能的研究的开题报告开题报告题目：SiC-C涂层阻氢性能的研究摘要：随着氢能技术的迅猛发展，氢气作为清洁能源备受关注。

但氢气的安全性也成为了一个重要的问题，因为氢气易燃易爆。

因此，如何有效地阻隔氢气成为了必须要解决的问题之一。

SiC-C涂层是一种具有较强抗腐蚀、高温抗氧化、耐磨性好等优良性能的材料，被广泛应用在各个领域中。

因此，我们可以将SiC-C涂层应用于阻隔氢气。

本文将重点研究SiC-C涂层阻氢性能的研究。

本研究将通过实验探究SiC-C涂层阻氢性能的影响因素、优化涂层制备工艺，提高涂层的阻氢性能等方面，为将来发展氢气技术提供有力的支撑。

主要研究内容：1. SiC-C涂层的制备工艺分析。

2. SiC-C涂层的微观结构分析。

3. SiC-C涂层的阻氢性能实验设计。

4. SiC-C涂层阻氢性能影响因素实验分析。

5. SiC-C涂层阻氢性能优化设计。

6. 研究结论总结。

研究方法：1. 文献调研法。

2. 实验法。

利用真空热喷涂技术制备SiC-C涂层，利用实验研究方法探讨SiC-C涂层的阻氢性能问题。

3. 统计分析法。

4. 结论总结法。

研究意义：1. 本研究将优化SiC-C涂层制备工艺，提高涂层的阻氢性能，具有一定的创新意义。

2. 本研究将为将来氢气技术的发展提供科学的支撑。

3. 本研究将为阻氢材料领域的研究提供一定的参考价值。

预计完成时间：2019年10月-2020年6月研究导师：XXX研究生：XXX。

半导体制造技术期末题库参考答案

（1）、杂质分布形式：在表面浓度 Cs 一定的情况下，扩散时间越长，杂质主要特点：扩散的就越深，扩到硅内的杂质数量也就越多。
x 2 Dterfc 1 （2）、结深： j
CB A Dt Cs
x2
Cs 4 Dt C ( x, t ) | x ,t e （3）、杂质浓度梯度： x Dt
4、写出菲克第一定律和第二定律的表达式，并解释其含义。
费克第一定律 C 杂质浓度 D 扩散系数(单位为 cm2/s) J 材料净流量（单位时间内流过单位面积的原子个数）解释：如果在一个有限的基体中杂质浓度 C(x, t)存在梯度分布，则杂质将会产生扩散运动，杂质的扩散流密度 J 正比于杂质浓度梯度 C/ x，比例系数 D 定义为杂质在基体中的扩散系数。 1、杂质的扩散方向是使杂质浓度梯度变小。如果扩散时间足够长，则杂质分布逐渐变得均匀。 2、当浓度梯度变小时，扩散减缓。 3、D 依赖于扩散温度、杂质的类型以及杂质浓度等。菲克第二定律
可得
代入第一定律方程则得到第二方程。即杂质在材料
中沿某一方向浓度随时间变化率是由于扩散所引起的。
5、以 P2O5 为例，多晶硅中杂质扩散的方式及分布情况。
由于 P2O5 的晶粒较大，因此主要形成 B 类分
6.分别写出恒定表面源扩散和有限表面源扩散的边界条件、初始条件、扩散杂质的分布函数，简述这两种扩散的特点
如果假设扩散系数 D 为常数，这种假设在低杂质浓度情况下是正确的，则得
解释：菲克第二定律即为一维扩散方程沿扩散方向，从 x 到 x+Δx，面积为Δs 的一个小体积元内的杂质数量随时间的变化情况。设在小体积元Δv=ΔxΔs 内的杂质分布是均匀的。体积元内的杂质浓度为 C(x, t) ，经过 Δ t 时间，该体积元内杂质变化量为，杂质在 x 处的扩散流密度分别为 J(x,t)则在 Δ t 时间内通过 x 处和 x+ Δ x 处的杂质流量差为，假设体积元内的杂质不产生也不消失，

SiC薄膜的阻氚性能研究

SiC薄膜的阻氚性能研究杜良;但贵萍;曾俊辉【期刊名称】《核技术》【年(卷),期】2009(032)001【摘要】在不锈钢基体表面用离子束混合技术沉积SiC薄膜,然后用能量为5 keV 的H+对其辐照直至剂量达到1×1018/cm2,再用二次离子质谱分析(SIMS)分析H+在SiC薄膜中深度分布和正离子谱,研究薄膜的阻氢性能和阻氢机理;最后采用渗透实验对涂覆在不锈钢基体表面的SiC材料的氚渗透系数进行测试,对其阻氚性能进行验证.结果表明,在不锈钢基材表面涂覆的SiC薄膜具有良好的阻氢性能,可将氚的渗透率降低4个数量级以上,SiC薄膜的阻氢是由于氢与薄膜中的硅、碳悬挂键反应形成诸如C-H、C-H2、C-H3、Si-H、Si-H2和Si-H3引起的.【总页数】4页(P23-26)【作者】杜良;但贵萍;曾俊辉【作者单位】中国工程物理研究院核物理与化学研究所,绵阳,621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,绵阳,621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,绵阳,621900【正文语种】中文【中图分类】TB43【相关文献】1.用SiC薄膜作防氚渗透阻挡层的研究 [J], 姚振宇;严辉;谭利文;韩华2.15-15Ti钢上Ti/TiN/SiC薄膜的制备及耐铅铋合金腐蚀性能研究 [J], 柏佩文;李合琴;林志伟;张静;唐琼3.FeAl/Al2O3阻氚涂层表面Al2O3薄膜形成机制与低温制备技术的研究进展 [J], HU Li;ZHANG Guikai;TANG Tao4.中子发生器用TiMo合金薄膜氚靶制备及储氢性能研究 [J], 艾梦婷;蒋洪川;孙宁恺;王亮;张万里5.注入氮离子的SiC涂层阻氢性能研究 [J], 王小英;邹觉生;黄宁康因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

离子束混合沉积C—SiC涂层的阻氢特性研究

第３９卷第１期
文章编号：４０６５（０２０．６ —４０９ —７６２Ｏ１１０５００
离子束混合沉积ＣＳＣ涂层的阻氢特性研究 —ｉ
杨斌，熊器，刘耀光，雷家荣，汪德志，宁康黄
（四川大学原子核科学技术研究所－教实验室，成都６０６）１０４
所制备ｃｃ潦层的表面形貌与靶材组分以及ｓｉ
阻氢性能影响不同．
离子轰击剂量有关，不同的形貌特征时潦层的
关键词：－ｉ；ＣＳＣ离子束混合技术；面形貌；阻氢性能表中图分类号：Ｔ０。ｒ２Ｎ３４＿Ｑ３Ｏ文献标识码：Ａ
１引言
氢脆一直是金属材料领域中十分重视的问题．由于一定量氢的进八而使金属构件在低于屈服应力条件下产生延性破坏；当达到临界裂纹长度时，会发生突然的脆性断裂，从而使金属材料在各方面的应用受到潜
维普资讯
２００２年２月
３ｕｍｌｆｉｕｎＵｎｖＴｌ自然科ｒ｜ｃｎｅｄｔｎｏｒｃａｉｅｓ（ＮａｕａＳ）ｃｉｏ）ｏＳ四川大学学报ｔｈｙ（ｔ学版ｉＥｉｅ
．２帅２
ｖｄ．９．ｏ１３Ｎ
ＣＳ－Ｃ涂层，ｉ并通过扫描电子显微镜（Ｅ进行ＣＳＳＭ）－ｉＣ膜表面形貌特征的分析，二次离子质谱（Ｉ）ＳＭＳ分析表征氢在不锈钢基体和涂层中的浓度分布情况．
２实验方法
试样基体为１ｍ０ｍｘ１ｍｍ× ｍ的２ｒ３０５ｍＣ１不锈钢，沉积前表面经常规研磨、抛光、清洗、烘干，真并在空室中用Ａ溅射清洗２ｒｉ，，０ｎ除去表面自然氧化膜溅射用靶材组份分别为ｃ２ｗ％Ｓａ０ｔｉＣ７ｗ％Ｓ．Ｃ和－０ｔｉＣ在离子束、电子束、原子束多功能材料表面处理设备上进行了ＣＳ－ｉ的制备【：Ｃ膜６样品先用射频磁控溅射沉Ｊ积ＳＣ，ｉ膜然后Ａｒ离子束轰击处理，这样交替重复多次，以达到沉积ＣＳＣ膜有适当的厚度．－ｉ沉积ＣＳ－ｉＣ涂层的试样在同一设备上再进行Ｈ离子的辐照．试样沉积前工作室本底真空度为４０３ａ沉积时的真空度为１０ａＡ ×１－Ｐ，～１Ｐ，料的使用寿命．人们在不断研｛开发新型的阻氢性能良好体材料的同时，６ｉ也在寻找不改变原有基体材料性能且能保护基俸材料免受氢损伤的阻氢涂层材料ｎ．］随着石油加工、航空航天、核反应堆技术等的发展，对阻氢效果好，化学稳定性高，耐高温抗辐射等性能优良的涂层的研究成为众

高温对含氢DLC_涂层的微观结构及力学性能的影响

表面技术第53卷第5期高温对含氢DLC涂层的微观结构及力学性能的影响贾伟飞1，梁灿棉2，胡锋1,2*（1.武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心，武汉 430081；2.广东星联精密机械有限公司，广东佛山 528251）摘要：目的针对含氢DLC涂层热稳定性很差的问题，探究高温下含氢DLC涂层的微观组织变化特征，以及高温对其力学性能的影响。

方法采用等离子体强化化学气相沉积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD）在S136模具不锈钢表面沉积以Si为过渡层的含氢DLC复合涂层，利用光学显微镜、扫描电镜、拉曼光谱、X射线电子衍射仪、三维轮廓仪研究DLC涂层的微观结构，采用划痕测试仪、往复式摩擦磨损试验机、纳米压痕仪研究DLC涂层的力学性能，并通过LAMMPS软件，利用液相淬火法建立含氢DLC模型，模拟分析经高温处理后涂层的组织变化特征和纳米压痕行为。

结果在400 ℃、2 h的退火条件下，拉曼谱峰强度I D/I G由未退火的0.7增至1.5，涂层发生了石墨化转变，同时基线斜率下降，H元素析出；XPS结果表明，在此条件下涂层中sp2杂化组织相对增加，氧元素增多，涂层粗糙度增大；在600 ℃、2 h退火条件下，DLC发生了严重氧化，LAMMPS模拟结果表明，在400 ℃高温下涂层的分子键长变短，表明sp3杂化组织在高温下吸收能量，并向sp2杂化转变。

纳米压痕模拟结果显示，在400 ℃下退火后，涂层的硬度下降。

结论在400 ℃下退火处理后，涂层中的H元素释放，涂层内应力减小，保证了涂层的强度；在600 ℃退火条件下，过渡层的Si和DLC在高温下形成了C—Si键，使得DLC薄膜部分被保留；LAMMPS 模拟结果表明，在高温下涂层发生了石墨化转变，涂层的硬度减小。

关键词：含氢DLC涂层；退火处理；微观组织；力学性能；LAMMPS模拟中图分类号：TB332 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)05-0174-10DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.05.018Effect of High-temperature on Microstructure and MechanicalProperties of Hydrogen-containing DLC CoatingJIA Weifei1, LIANG Canmian2, HU Feng1,2*(1. Collaborative Innovation Center for Advanced Steels, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081,China; 2. Guangdong Xinglian Precision Machinery Co., Ltd., Guangdong Foshan 528251, China)ABSTRACT: The thermal stability of hydrogen-containing DLC coating is poor, and the work aims to explore the microstructure changes of hydrogen-containing DLC coating at high temperature and their impact on mechanical properties. The收稿日期：2023-01-09；修订日期：2023-05-18Received：2023-01-09；Revised：2023-05-18基金项目：中国博士后科学基金（2021M700875）Fund：China Postdoctoral Science Foundation (2021M700875)引文格式：贾伟飞, 梁灿棉, 胡锋. 高温对含氢DLC涂层的微观结构及力学性能的影响[J]. 表面技术, 2024, 53(5): 174-183.JIA Weifei, LIANG Canmian, HU Feng. Effect of High-temperature on Microstructure and Mechanical Properties of Hydrogen-containing DLC Coating[J]. Surface Technology, 2024, 53(5): 174-183.*通信作者（Corresponding author）第53卷第5期贾伟飞，等：高温对含氢DLC涂层的微观结构及力学性能的影响·175·hydrogen-containing DLC composite coating with Si as the transitional layer was deposited on the surface of S136 stainless steel by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The microstructure of DLC coating was investigated by optical/scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) and three-dimensional profiler, the mechanical properties of DLC coating were studied by scratch, reciprocating friction wear and nano-indentation experiment, and the nano-indentation experiment behavior of DLC coating was simulated by LAMMPS to analyze the microstructure characteristics in annealing. The coating was subject to annealing conditions of 400 ℃for 2 hours and 600 ℃for 2 hours. Under the former condition, Raman spectroscopy showed an increase in the intensity ratio of the I D/I G peaks from0.7 to 1.5, indicating graphitization transition, accompanied by a decrease in baseline slope and H element segregation. XPSanalysis revealed an increase in sp2 hybridization and oxygen content in the coating under this condition, as well as an increase in surface roughness. At 600 ℃, severe oxidation of the DLC coating was observed. Under that condition, the matrix stainless steel was also oxidized. Molecular dynamics simulations using LAMMPS suggested a decrease in molecular bond length at 400 ℃high temperature. The three-dimensional profile test showed that the roughness under the unannealed condition was mainly from the large particles produced during deposition. At 400 for 2℃h, the coating had the minimum surface roughness. At this time, some large particles in the coating structure fell off, and the coating was basically completely damaged at 600 for℃ 2 h. The roughness was mainly from the original stainless steel roughness. The scratch test showed that under the condition of 400 for℃2 h, due to the release of the internal stress of the coating and the tighter bonding of the transition layer, the coating had the bestbonding effect with the substrate and was the least likely to fall off. The statistical results of LAMMPS simulation showed that the chemical bonds of the original DLC model tended to become shorter after annealing at high temperature. Relative to the unannealed DLC coating, the mechanical properties of DLC coating were best under 400 for℃ 2 h. Under this condition, the precipitation of mixed H elements in the coating led to the transformation of the original C—H sp3 structure, which occupied a large space to the smaller C—C sp3 and C—C sp2 structure, releasing internal stress in the coating, while ensuring the strength.The nano-indentation experiments showed that the elastic recovery and hardness of the coating were the highest at 400 for℃ 2 h, compared with that at other annealing temperature. The structure of the DLC coating containing hydrogen changed due to the precipitation of H element at 400 ℃. On the one hand, the coating structure changed from sp3 to sp2 due to high temperature, and on the other hand, the precipitation of H element changed the original C—H sp3 to C—C sp3, reducing the internal stress of the coating and improving the mechanical properties. The coating is basically damaged at 600 for 2 h, but the substrate still℃retains part of the coating. This is because the transition layer Si reacts with the coating to improve the heat resistance of the remaining coating. Molecular dynamics simulations using LAMMPS showed that the coating undergoes a graphitization transition at high temperature, leading to a reduction in its hardness.KEY WORDS: hydrogen-containing DLC coating; annealing treatment; microstructure; mechanical properties; LAMMPS simulationDLC（Diamond-Like Carbon，类金刚石碳，简称DLC）涂层材料具有超高硬度、低摩擦因数、优良化学稳定性等特点，广泛应用于机械、电子、生物医学等领域[1-3]。

半封闭一步热解法制备层状类石墨相C_3N_4及其性能表征_杭祖圣

1 试验
1． 1 试验过程将三聚氰胺置于坩埚中，以半封闭状态（盖
上坩埚盖）从室温逐步升温至不同温度，热解2 h，升温速率为 10 ℃ / min，冷却至室温后，取出坩埚中的产物并研磨。 1． 2 产物的性能及表征
产物物相和结构分析采用德国 Bruker 公司 D8 型 X 射线衍射仪（ Cu 靶 Kα，λ = 0． 1540 56 nm，40 kV，30 mA，扫描范围 10° ～ 50°）；将产物在乙醇介质中超声分散 20 min 后，用日本电子 JEOL 公司 JEM-2100 型透射电子显微镜进行形貌分析，在铜网碳膜上测定；采用德国的 Elementar Vario MICRO 元素分析仪测定产物中各元素含量； FTIR 光谱由 Bruker Vector 22 型红外光谱仪分析测定（ KBr 压片法）；采用日美纳米表面分析仪器公司的多功能平台聚焦扫描式微区 PHI5000VerProbe 型 X 射线光电子能谱仪研究产物的键合状态；热重分析由 Mettler-Toledo 公司的 TGA / SDTA851e 完成；法国 Horiba Jobin Yvon 的 FL3-TCSPC 型荧光光谱仪完成产物的荧光性能测试。
因半封闭系统中气氛流动缓慢产物在热解的过程中始终处于氨气气氛的保护中既能降低产物因为突然升温导致的结构破坏有利于稳定的碳氮化合物的形成同时在氨气气氛下热解也可防止产物半封闭系统中不同温度下三聚氰胺热解产物色泽温度300400500520560580600650670色泽淡黄淡黄xrd谱图分析11半封闭系统中不同温度下三聚氰胺热解产xrd谱图如图不同温度下三聚氰胺热解产物的xrd可知在300热解产物保持了三聚氰胺的结晶结构说明在半封闭条件下300时三聚氰胺的结构未被破坏

TC4钛合金表面Ni-SiC复合电沉积

DOI: 10.19289/j.1004-227x.2021.11.004 TC4钛合金表面Ni−SiC复合电沉积汪建琦1，刘浩2，李家柱3, *（1.天津琦玮金属表面处理有限公司，天津301614；2.国家电投集团氢能科技发展有限公司，北京102209；3.北京蓝丽佳美化工科技中心，北京100096）摘要：在离子蚀刻预处理及磁控溅射镀过渡镍层之后，在TC4钛合金上制备了结合力良好的镍−碳化硅复合镀层。

扫描电镜表征及摩擦磨损测试的结果表明，在镍镀层中均匀分散的碳化硅颗粒可有效提高其耐磨性。

关键词：钛合金；镍；碳化硅；复合电沉积；离子蚀刻；磁控溅射；形貌；摩擦学中图分类号：TQ153.2 文献标志码：A 文章编号：1004 – 227X (2021) 11 – 0834 – 04Electrodeposition of Ni–SiC composite on TC4 titanium alloyWANG Jianqi 1, LIU Hao 2, LI Jiazhu 3, *(1. Tianjin Qiwei Metal Surface Treatment Co., Ltd., Tianjin 301614, China;2. State Power Investment Corporation Hydrogen Energy Co., Ltd., Beijing 102209, China;3. Beijing Blue Chemicals Center, Beijing 100096, China)Abstract: A Ni–SiC composite coating with good adhesion strength was electrodeposited on TC4 titanium alloy pretreated by ion etching and magnetron sputtered with a Ni intermediate layer. The scanning electron microscopic characterization and the friction and wear test result showed that the uniform distribution of SiC particles in the electrodeposited Ni coating effectively improves its wear resistance.Keywords:titanium alloy; nickel; silicon carbide; composite electrodeposition; ion etching; magnetron sputtering; morphology; tribology钛合金是20世纪50年代发展起来的重要结构材料，是在钛的基础上通过添加其他元素而形成的。

低温化学气相沉积sic涂层沉积机理及微观结构

低温化学气相沉积sic涂层沉积机理及微观结构下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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金属双极板表面改性碳基涂层研究进展

表面技术第52卷第11期金属双极板表面改性碳基涂层研究进展赵蒙，周晖*，贵宾华，汪科良（兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室，兰州 730000）摘要：首先对比了贵金属涂层、氮化物涂层、碳基涂层的性能优劣，重点阐述了碳基涂层改性技术的最新研究进展。

然后，以碳基涂层的设计及制备2个维度为研究切入点进行阐述。

在膜系设计方面，着重分析了膜系设计和元素掺杂对碳基涂层的性能影响；在制备方面，分析了偏压、沉积时间和气体流量等对碳基涂层的化学组分、微观结构的调控作用。

最后，总结了当前碳基涂层改性双极板存在的问题，主要为涂层运行寿命不足，无法达到服役标准；测试条件不统一，且模拟环境与电堆实际工况差距较大；涂层长时间服役后的失效机制不明确。

同时，对金属双极板改性碳基涂层的进一步发展方向做出了展望。

关键词：质子交换膜电池；双极板；碳基涂层；PVD；耐腐蚀性能；导电性能中图分类号：TG174 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)11-0182-18DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.11.014Research Progress of Surface Modified Carbon-basedCoatings for Metal Bipolar PlateZHAO Meng, ZHOU Hui*, GUI Bin-hua, WANG Ke-liang(Key Laboratory of Vacuum Technology and Physics, Lanzhou Institute of Physics, CAST, Lanzhou 730000, China)ABSTRACT: With the increasingly serious problems of energy and environmental pollution, the development of clean energy has become a hot issue. Proton exchange membrane fuel cell has become one of the most promising development directions in this field because of its zero emission, low operating temperature and high energy conversion efficiency. As the core component of proton exchange membrane fuel cell, bipolar plate accounts for 20% -30% of the total manufacturing cost. Its service performance and manufacturing cost have become the key factors restricting the development of fuel cell. The bipolar plate is ina high temperature and acidic corrosion environment for a long time, and has the functions of conductivity, thermal conductivity,distribution of reaction gas and drainage. Therefore, the bipolar plate requires good corrosion resistance, conductivity, hydrophobicity and durability. Although the metal bipolar plate has the advantages of easy processing and low production cost, it is difficult to avoid corrosion in an acidic environment, resulting in a decrease in fuel cell performance and service life.High-performance corrosion-resistant conductive coatings are deposited on the surface of metal bipolar plates with high machinability and low manufacturing cost by surface modification technology, which can significantly improve the service performance of metal bipolar plates. It has become one of the hotspots in the research field of fuel cell bipolar plates in recent years. On the basis of comparing the advantages and disadvantages of three typical metal bipolar plate modified coatings, such收稿日期：2022-10-19；修订日期：2023-02-20Received：2022-10-19；Revised：2023-02-20基金项目：甘肃省青年科技基金资助项目（22JR5RA786）Fund：Youth Science and Technology Fund of Gansu Province (22JR5RA786)引文格式：赵蒙, 周晖, 贵宾华, 等. 金属双极板表面改性碳基涂层研究进展[J]. 表面技术, 2023, 52(11): 182-199.ZHAO Meng, ZHOU Hui, GUI Bin-hua, et al. Research Progress of Surface Modified Carbon-based Coatings for Metal Bipolar Plate[J]. Surface Technology, 2023, 52(11): 182-199.*通信作者（Corresponding author）第52卷第11期赵蒙，等：金属双极板表面改性碳基涂层研究进展·183·as precious metal coating, nitride coating and carbon-based coating, the work points out the development bottleneck of high production cost of precious metal coating and insufficient durability and conductivity of nitride coating. Carbon-based coating was selected as the focus of this work, and the latest research progress of carbon-based coating modified metal bipolar plate material system was expounded. In this work, the key points in the design and preparation of carbon-based coatings were taken as the starting point. The effects of film design, element doping and key process parameters in the preparation technology of carbon-based coatings by PVD technology on the chemical composition, microstructure growth and macroscopic service performance of carbon-based coatings were analyzed, including the inhibition effect of multilayer structure on the growth of coated columnar crystals. The method of doping other elements was used to refine the grain, improve the adhesion between the coating and the substrate, and reduce the internal stress. The effect mechanism of element doping on the properties of carbon-based coatings was studied by theoretical calculation and experiment. The effect of important parameters such as bias voltage, deposition time and gas flow rate on the preparation of carbon-based coatings was investigated. The failure mechanisms of several carbon-based coatings were discussed. The key technical problems to be solved, such as the insufficient service life of most coatings, the inability to meet the service standard of 5 000 hours, the inconsistency of test conditions, and the large gap between the simulated environment and the actual working conditions of the stack, were summarized. At the same time, the further development direction of metal bipolar plate modified carbon-based coatings was also prospected.KEY WORDS: proton exchange membrane fuel cells; bipolar plates; carbon-based coating; PVD; corrosion resistance;conductivity能源是支撑人类社会运行与发展的基本要素，传统化石能源大规模利用产生的各类环境问题已受到全球关注。

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中图分类号：Ｌ３Ｔ９文献标识码：Ａ文章编号：００６３（０７０－５６０１０ — ９１２０）５０８ — ５
Ｅｆｅｔｏｉｉａｉｇｎｂａ — ｅｔｅｎＨｙｏｅｓｓａｃｆｃｆＥｌｍｎｔｎｇＡｒｏｙＨｅｔＴｒａｍｎｔｏｄｒｇｎＲｅｉｔｎｅ
ｅｒ（ＭＳ）ｗａｓｄｔｎａｙｅｔｐｔｓｒｂｉｆＨｎｄＡｒａａｓｓｃｒｔｙＳＩｓｕｅｏａｌｚｈｅｄｅｈｄｉｔｉｕｔｏｎｏａｎｄｍｓｐｅｔａｏｆ
Ｍｉｎａｇ６１０ａｙｎ２０，Ｃｈｎ）９ｉａ
ＡｂｔａｔＣ— Ｃｉｍｓｗｅｅｄｐｉｅｎｔｅｕｒａｅｏｓａｎｌｓｓｅｌｓｒｃ：Ｓｉｆｌｒｅｏｓｔｄｏｈｓｆｃｆｔｉｅｓｔｅｕｓｎｉｎｅｍｉｇｏｂａｍｉｉ．Ｉｒｒｔｌｍｉａｅａｇｘｎｇｎｏｄｅｏｅｉｎｔｒｏｎ，ｓｍｅｏｈｅｓｍｐｌｓｗｅｅｈｅｔｔｅｔｄｆｒ３ｉｔｏｆｔａｅｒａ —ｒａｅｏ０ｍｎａ
貌和阻氢性能的影响。结果表明，去氩处理，品中不锈钢基体内的氢浓度降低了８，示出去氩经样Ｏ显
处理的ＣＳＣ涂层具有更高的阻氢性能。研究结果将为该技术应用于不锈钢基体上ＣＳＣ涂层制备工－ｉ－ｉ艺的进一步改善提供依据。关键词：－ｉ层；ＣＳＣ涂离子束混合沉积；阻氢；扫描电镜；次离子质谱二
４０ ℃ ｂｆｒｌｗｅｅｉｒｄａｅｙ５ｋＶｙｒｇｎｉｎｂａ０ｅｏｅａｌｒａｉｔｄｂｅｈｄｏｅｏｅｍ．Ｓａｎｎｌｃｒｎｍｉｒ — ｒｃｎｉｇｅｅｔｏｃｏｓｏｅ（ＥＭ）ｗａｓｄｔｎｌｚｕｆｃｉｒｔｐｌｇ．ＳｃｎａｙｉｎｍａｓｓｅｔｏｃｐＳｓｕｅｏａａｙｅｓｒａｅｍｃｏｏｏｏｙｅｏｄｒｓｐｃｒｍ— ｏ
加热去氩处理工艺对离子束混合沉积的ＣＳＣ涂层阻氢性能的影响 —ｉ
任张瑞谦，康，俊辉，良，东丁，黄宁曾杜张
（．Ｉ学原子核科学技术研究所教育部辐射物理和技术重点实验室，Ｉ成都６０６；１四川大四川１０４２中国工程物理研究院核物理与化学研究所，．四川绵阳６１０）２０９
（．ＫｅｂｆｒＲａａｉｎＰｈｓｃｎｅｈｏｏｙｏＥｄｕａｉｎＭｉｉｔｙｏｈｎ１ｙＬａｏｄｉｔｏｙｉｓａｄＴｃｎｌｇｆｃｔｏｎｓｒｆＣｉａ．ＩｓｉｕｅｏＮｕｌａｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，ＳｃｕｎＵｎｖｒｉｎｔｔｔｆｃｅｒＳｃｅｃｎｃｎｌｇｉｈａｉｅｓｔｙ，Ｃｅｇ１０４，Ｃｈｎ；ｈｎｄｕ６０６ｉａ２ｎｔｔｔｆＮｕｌａｙｉｓａｄＣｅｓｒ．ＩｓｉｕｅｏｃｅｒＰｈｓｃｎｈｍｉｔｙ，ＣｈｎａｅｆｇｉｅｒｎｎｙｉｓｉａＡｃｄｍｙｏＥｎｎｅｉｇａｄＰｈｓｃ，
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第４卷第５１期
２０年９０７月
原
子
能
科学
技术
Ｖｏ．１４１，．ＮＯ５
Ｓｅｐ．２００７
ＡｔｍｉｏｃＥｎｅｇｃｅｅａｅｈｌｙｒｙＳｉｎｃｎｄＴｃｎｏｏｇ
摘要：利用Ａｒ子束混合技术在不锈钢基体上沉积ＣＳＣ涂层，后对部分样品进行加热去氩处理离 —ｉ然（０４０℃ ，０ｍｉ）再用５ｋＶ氢离子源辐照样品。通过扫描电镜（Ｅ的表面形貌观察、次离子质谱３ｎ，ｅＳＭ）二仪（Ｉ）Ｈ与Ａｒ素深度分布和正离子质谱分析，究去氩处理对氢离子辐照的ＣＳＣ涂层的形ＳＭＳ的元研－ｉ
０ＳＣｌｓＤｅｏｉｅｙＩｎＢｅｍｉｉｆＣ－ｉＦｉｍｐｓｔｄｂｏａＭｘｎｇ
ＲＥＮｎ，ＺＨＡＮＧＤｉｇＲｕｉｑａ，ＨＵＡＮＧｎｇｋａ，ｎｈｉ，ＤＵｉｎＬａｇ。ＺＡＮＧｎＨＤｏｇ