ايجاد پوشش 3O4(Mn,Co) روي فولاد زنگ نزن فريتي AISI-430 به روش آبكاري پالسي و اكسيداسيون بعدي

رشد بيش از حد اكسيد سطحي با مقاومت الكتريكي بالا و پوسته شدن آن و مسموميت كاتد به واسطه تبخير كروم، مهم‌ترين موانع بر سر راه استفاده از اتصال‏دهنده فلزي در پيل سوختي اكسيد جامد به حساب مي‌آيند. اين مشكلات منجر به كاهش طول عمر اتصال‏دهنده و تضعيف عملكرد پيل مي‌شوند. براي رفع اين مشكلات، پوشش‏دهي سطح اتصال‏دهنده بهترين روش به حساب مي‌آيد. اسپينل‏هاي بدون كروم موادي مناسب براي اين منظور هستند كه در ميان آن‌ها اسپينل كبالت- منگنز، با داشتن هدايت الكتريكي خوب و بازدارندگي مناسب در برابر نفوذ كروم، بسيار مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش به منظور ايجاد پوششي محافظ/رسانا، دو لايه متوالي از كبالت و منگنز با استفاده از آبكاري پالسي بر روي فولاد زنگ‏نزن فريتي AISI-430 لايه‏نشاني شد. با انجام عمليات حرارتي در اتمسفر هوا در دماي °C800، به واسطه اكسيد شدن لايه‏ها و نفوذ در هم كبالت و منگنز، پوشش اسپينل كبالت-منگنز بر روي سطح تشكيل شد. حضور ناچيز كروم (كمتر از at.%5/0) در لايه پوشش پس از 100 ساعت اكسيداسيون، نشان مي‏دهد با اعمال اين پوشش، از نفوذ كروم به سطح جلوگيري شده و پديده تبخير كروم به خوبي كنترل مي‏شود. همچنين بر اساس نتايج پراش پرتو ايكس (XRD)، فازهاي اسپينل FeCrCoO4 و O4(CrCo)Mn در فصل مشترك پوشش/زيرلايه تشكيل شده‏اند كه هدايت الكتريكي بالاتري نسبت به كروميا دارند.

Excessive growth of surface oxide scale with high electrical resistance accompanied by spallation and chromium poisoning of the cathode are the main disadvantages of using metallic interconnects in SOFCs. The mentioned limitations reduce the interconnect lifetime and the efficiency of SOFC. Deposition of a protective coating onto interconnect is the best method to overcome the problems. Chromium-free spinels are promising materials among which Co-Mn spinel has been given a great deal of attention due to good electrical conductivity and suitable diffusion barrier against chromium. In this research, a duplex layer of Co and Mn were deposited on AISI-430 ferritic stainless steel to produce a protective/conductive coating by pulse electroplating. Post heat treatment in air at 800°C lead to inter-diffusion of Co and Mn as well as oxidation. Consequently, Co-Mn spinel coating formed on the surface. After 100 hours of oxidation, negligible Cr content (less than 0.5%at.) was detected in the coating. Hence, applying this coating can properly control the Cr-evaporation phenomenon by preventing chromium diffusion towards the surface. Moreover, According to the XRD results, FeCrCoO4 and Mn(CrCo)O4 spinels with higher electrical conductivity than chromia are formed at the coating/substrate interface.