一种稀土改性(MnCOY)3O4致密涂层的制备方法

技术领域

本发明涉及一种稀土改性(MnCOY)

背景技术

固体燃料电池(SOFC)具有转换效率高，燃料灵活，污染小等优点在航天航空，能源汽车等领域具有广泛应用前景。随着新型电解质的研究和开发，SOFC的工作温度由高温(1000℃)转换为中低温(650℃～850℃)，使不锈钢合金代替陶瓷材料作为SOFC连接体 材料成为可能。其中AISI430铁素体不锈钢因成本低，导电率高，与电池器件热膨胀系相 近使其成为最有潜力的候选材料。但连接体长期处于高温环境，AISI430合金抗氧化性不足， 氧化后表面会生成Cr氧化物层(Cr

MnCO

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种稀土改性(MnCOY)

一种稀土改性(MnCOY)

(1)将硝酸钇、乙酸钇、硝酸钴、乙酸钴、硝酸锰、乙酸锰、柠檬酸加入到去离子水中搅拌形成混合溶液；

(2)在温度为70～90℃温度下，将聚丙烯酸加入到步骤(1)混合溶液中并恒温搅拌至 去离子水蒸发完全得到胶体；

(3)将步骤(2)胶体在温度为180～190℃下干燥得到未结晶粉末，在未结晶粉末中加 入乙醇进行研磨，烘干后得到未结晶Y-Mn-Co复合粉末；

(4)将步骤(3)未结晶Y-Mn-Co复合粉末分散至去离子水中得到悬浮液，采用电泳沉 积法在合金表面沉积粉末涂层；

(5)将步骤(5)沉积有粉末的合金置于真空炉中，通入纯氧气体，匀速加热至温度为 450～550℃并恒温氧化预烧结；

(6)排除氧气，再通入还原性气体，匀速升温至温度为900～950℃并恒温还原性烧结；

(7)排空还原性气体，再通入纯氧气体，匀速加热至温度为1050～1100℃并恒温氧化烧 结，随炉冷却，得到(MnCoY)

所述步骤(1)钇离子、锰离子、钴离子的摩尔比为(0.05～0.20):(0.95～0.8):2，硝酸盐和乙 酸盐的摩尔比为(2～3):1，采用硝酸盐和乙酸盐复合配比为了降低硝酸盐的含量，降低溶液的 酸性；其中钇离子、锰离子、钴离子的金属离子总量与柠檬酸的摩尔比为1:1.25～2.50；

所述步骤(2)聚丙烯酸与混合溶液的固液比1～3g:100ml，可作为溶液分散剂保证搅拌 过程中成分均匀；

所述步骤(4)悬浮液中非晶Y-Mn-Co复合粉末的浓度为1～3g/L，电泳沉积法的电压为 40～80V，电流为0.1～0.3A，时间为5～10min；

所述步骤(5)纯氧气体的流速为50～100ml/min，匀速升温速率为5-10℃/min，恒温氧 化预烧结时间为1～3h；

所述步骤(6)还原性气体为H

所述步骤(7)纯氧气体的流速为50～100ml/min，匀速升温速率为3～5℃/min，恒温氧化 烧结时间为3～5h。

本发明的有益效果是：

本发明通过制备未结晶的Y-Mn-Co粉末和电泳沉积的方法，将未结晶粉末沉积到合金表 面后，采用了纯氧氧化预烧结、还原性气氛中还原性烧结和纯氧气氛中高温氧化烧结的3步 烧结法，使未结晶的Y-Mn-Co粉末，通过氧化-还原-氧化过程，实现(MnCoY)

附图说明

图1为实施例2中所制备(Mn

图2为实施例2中所制备(Mn

图3为实施例2中所制备的粉末形貌；

图4为实施例2中所制备的粉末非晶衍射图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述 内容。

实施例1：一种稀土改性(MnCOY)

(1)将硝酸钇、乙酸钇、硝酸钴、乙酸钴、硝酸锰、乙酸锰、柠檬酸加入到去离子水中搅拌形成混合溶液；其中钇离子、锰离子、钴离子的摩尔比为0.05:0.95:2，硝酸盐和乙酸盐的摩尔比为2:1，采用硝酸盐和乙酸盐复合配比为了降低硝酸盐的含量，降低溶液的酸性；其 中钇离子、锰离子、钴离子的金属离子总量与柠檬酸的摩尔比为1:1.25；

(2)在温度为70℃温度下，将聚丙烯酸加入到步骤(1)混合溶液中并恒温搅拌至去离 子水蒸发完全得到胶体；聚丙烯酸的作用是作为分散剂保证搅拌过程中成分均匀，其中聚丙 烯酸与混合溶液的固液比为1g:100mL；

(3)将步骤(2)胶体置于温度为180℃下干燥得到非结晶粉末，在非结晶粉末中加入 乙醇进行研磨，烘干后得到非晶Y-Mn-Co复合粉末；其中非结晶粉末与乙醇的固液比为1g:100mL；

(4)采用AISI430铁素体不锈钢作为制备涂层的合金基体材料，依次采用800#，1500#， 2000#SiC砂纸对不锈钢表明进行打磨，将打磨的试样分别使用丙酮以及无水乙醇超声清洗 10min；将步骤(3)非晶Y-Mn-Co复合粉末分散至去离子水中得到悬浮液，采用电泳沉积法 在合金表面沉积粉末涂层；其中悬浮液中非晶Y-Mn-Co复合粉末的浓度为1g/L，电泳沉积法 的电压为40V，电流为0.1A时间为5min；

(5)将步骤(5)沉积有粉末的合金置于真空炉中，通入纯氧气体，匀速加热至温度为 500℃并恒温氧化预烧结1h；其中纯氧气体的流速为50ml/min，匀速升温速率为5℃/min；

(6)排除氧气，再通入还原性气体，匀速升温至温度为900℃并恒温还原性烧结2h；其 中还原性气体为H

(7)排空还原性气体，再通入纯氧气体，匀速加热至温度为1050℃并恒温氧化烧结3h， 随炉冷却，得到(Mn

本实施例(MnCoY)

实施例2：一种稀土改性(MnCOY)

(1)将硝酸钇、乙酸钇、硝酸钴、乙酸钴、硝酸锰、乙酸锰、柠檬酸加入到去离子水中搅拌形成混合溶液；其中钇离子、锰离子、钴离子的摩尔比为0.1:0.9:2，硝酸盐和乙酸盐的摩尔比为2.5:1，钇离子、锰离子、钴离子的金属离子总量与柠檬酸的摩尔比为1:2；

(2)在温度为80℃温度下，将四乙酸二氨基乙酸和聚丙烯酸加入到步骤(1)混合溶液 中并恒温搅拌至去离子水蒸发完全得到胶体；其中聚丙烯酸与混合溶液的固液比1.5g:100mL；

(3)将步骤(2)胶体置于温度为185℃下干燥得到非结晶粉末，在非结晶粉末中加入 乙醇进行研磨，烘干后得到非晶Y-Mn-Co复合粉末；其中非结晶粉末与乙醇的固液比1.5g:100mL；

(4)采用AISI430铁素体不锈钢作为制备涂层的合金基体材料，依次采用800#，1500#， 2000#SiC砂纸对不锈钢表明进行打磨，将打磨的试样分别使用丙酮以及无水乙醇超声清洗 10min；将步骤(3)非晶Y-Mn-Co复合粉末分散至去离子水中得到悬浮液，采用电泳沉积法 在合金表面沉积粉末涂层；其中悬浮液中非晶Y-Mn-Co复合粉末的浓度为1.5g/L，电泳沉积 法的电压为50V，电流为0.2A，时间为8min；

(5)将步骤(5)沉积有粉末的合金置于真空炉中，通入纯氧气体，匀速加热至温度为 500℃并恒温氧化预烧结2h；其中纯氧气体的流速为80ml/min，匀速升温速率为8℃/min；

(6)排除氧气，再通入还原性气体，匀速升温至温度为935℃并恒温还原性烧结2.5h； 其中还原性气体为CO/Ar混合气，CO/Ar混合气中CO的体积浓度为20％，匀速升温速率为 4℃/min；

(7)排空还原性气体，再通入纯氧气体，匀速加热至温度为1075℃并恒温氧化烧结4h， 随炉冷却，得到(Mn

本实施例(MnCoY)

本实施例(MnCoY)

本实施例(MnCoY)

实施例3：一种稀土改性(MnCOY)

(1)将硝酸钇、乙酸钇、硝酸钴、乙酸钴、硝酸锰、乙酸锰、柠檬酸加入到去离子水中搅拌形成混合溶液；其中钇离子、锰离子、钴离子的摩尔比为0.2:0.8:2，硝酸盐和乙酸盐的摩尔比为3:1，钇离子、锰离子、钴离子的金属离子总量与柠檬酸的摩尔比为1:2.5；

(2)在温度为90℃温度下，将聚丙烯酸加入到步骤(1)混合溶液中并恒温搅拌至去离 子水蒸发完全得到胶体；其中聚丙烯酸与混合溶液的固液比g:mL为2g:100ml；

(3)将步骤(2)胶体置于温度为195℃下干燥得到非结晶粉末，在非结晶粉末中加入 乙醇进行研磨，烘干后得到非晶Y-Mn-Co复合粉末；其中非结晶粉末与乙醇的固液比为3g:100mL；

(4)采用AISI430铁素体不锈钢作为制备涂层的合金基体材料，依次采用800#，1500#， 2000#SiC砂纸对不锈钢表明进行打磨，将打磨的试样分别使用丙酮以及无水乙醇超声清洗 10min；将步骤(3)非晶Y-Mn-Co复合粉末分散至去离子水中得到悬浮液，采用电泳沉积法 在合金表面沉积粉末涂层；其中悬浮液中非晶Y-Mn-Co复合粉末的浓度为2g/L，电泳沉积法 的电压为80V，电流为0.3A时间为10min；

(5)将步骤(5)沉积有粉末的合金置于真空炉中，通入纯氧气体，匀速加热至温度为 550℃并恒温氧化预烧结3h；其中纯氧气体的流速为100ml/min，匀速升温速率为10℃/min；

(6)排除氧气，再通入还原性气体，匀速升温至温度为950℃并恒温还原性烧结3h；其 中还原性气体为CO/Ar混合气，CO/Ar混合气中CO的体积浓度为30％，匀速升温速率为 5℃/min；

(7)排空还原性气体，再通入纯氧气体，匀速加热至温度为1100℃并恒温氧化烧结5h， 随炉冷却，得到(MnCoY)

本实施例(MnCoY)

上面对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域 普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。