Przejdź do treści

Effect of the suspension composition for electrophoretic deposition on the selected properties of (Cu,Mn,Fe)-based protective coatings for solid oxide cells interconnects

Przeprowadzone badania dotyczyły opracowania i oceny zawiesin wykorzystywanych w procesie elektroforetycznego osadzania (EPD) powłok z materiału CuMn1,9Fe0,1O4 (CMF-0.1) na podłożu ze stopu Crofer 22 APU. Tego typu powłoki znajdują zastosowanie w technologii stałotlenkowych ogniw elektrochemicznych (ang. Solid Oxide Cells, SOC), gdzie pełnią funkcję ochronną. W pracy przeanalizowano 22 różne układy rozpuszczalników obejmujące etanol, aceton, izopropanol, terpineol oraz ich mieszaniny, przy czym zastosowano analogiczne warunki prowadzenia procesu EPD. Badano m.in. przewodność zawiesin, gęstość prądu w trakcie osadzania, wydajność procesu, a także właściwości uzyskanych powłok, takie jak grubość i porowatość. Choć zależności między składem zawiesiny a końcowymi właściwościami powłok okazały się złożone, udało się wskazać kilka wyraźnych trendów. Najlepsze rezultaty pod względem wydajności osadzania uzyskano dla mieszanin acetonu i etanolu, jednak powłoki na ich bazie charakteryzowały się porowatością przekraczającą 15%. Jednocześnie wykazano, że zbyt duży udział etanolu sprzyjał nadmiernemu wzrostowi grubości warstwy oraz powstawaniu defektów. Z kolei układy oparte na terpineolu i izopropanolu cechowały się najniższą efektywnością procesu. Dla wybranych pięciu zawiesin przeprowadzono dodatkowo analizę ich stabilności statycznej w czasie, wykorzystując technikę opartą na pomiarze sygnałów światła rozproszonego wstecznie (RW/%) i transmitancji (T/%) oraz wskaźnik stabilności Turbiscan (TSI). Uzupełnieniem była ocena potencjału zeta metodą elektroforetycznego rozpraszania światła (ELS). Otrzymane powłoki wykazały niskie wartości powierzchniowej rezystancji elektrycznej (poniżej 8 mΩ·cm2 w temperaturze 700°C) stanowiąc skuteczną ochronę przed dyfuzją chromu. Wyniki pracy dostarczają istotnych informacji w zakresie racjonalnego projektowania zawiesin stosowanych w procesie EPD.

Artykuł:

Chemical Engineering Journal

Autorzy z PW:

Paulina Wiecińska, Monika Łazor

Dyscyplina:

Rok wydania: