CN115928017A - 一种高导电耐蚀防护复合涂层及其制备方法与应用 - Google Patents

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汪爱英
李�昊
郭鹏
王丽
陈仁德
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Abstract

本发明公开了一种高导电耐蚀防护复合涂层及其制备方法与应用。所述高导电耐蚀防护复合涂层包括依次形成于作为基体的金属双极板表面的铬过渡层和类石墨非晶碳层；其中，所述铬过渡层的择优晶面取向为(110)，且所述铬过渡层中择优取向晶面(110)的织构系数在0.8以上。本发明提供的高导电耐蚀防护复合涂层中的类石墨非晶碳涂层具有高导电耐蚀性能，在低负偏压下利用高功率脉冲磁控溅射技术制备出密排面(110)择优生长的铬过渡层，有效地提高了涂层的致密性，从而实现对金属双极板的长效防护，同时，该(110)择优取向铬过渡层对类石墨非晶碳层具有明显催化作用，有助于提高sp2含量，从而有效地降低金属双极板接触电阻。

Description

一种高导电耐蚀防护复合涂层及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于技术领域，具体涉及一种高导电耐蚀防护复合涂层及其制备方法与应用。
背景技术
质子交换膜燃料电池(PEMFCs)是一种新型能源，它可以将氢能直接转化为电能。由于其具有启动快、工作温度相对较低、对各种环境反应迅速、无污染、能效高等优点，在新能源汽车、固定以及便携式电源方面有着很好的应用前景。质子交换膜燃料电池的一个电池单元通常由双极板(BPs)、膜电极(MEA)、密封垫和端板组成。在众多组件中，双极板占据着燃料电池80％的总质量，几乎全部的体积，以及约18％-28％的制造成本。双极板是质子交换膜燃料电池堆中的关键功能部件，其主要功能有传导电子、分配化学燃料、分离单个电池、支撑膜电极以及促进电池内的水管理等。因此它必须满足易加工成型、耐电化学腐蚀、低界面电阻和低成本等要求。目前传统燃料电池广泛使用的是石墨双极板，但是其体积大、强度低，从而制约了大规模使用。具有高电导率、高热导率、高机械强度、低冲压成本和低气体渗透性等优异性能的金属板有望取代石墨成为双极板的主要材料。
质子交换膜燃料电池的运行环境通常为酸性(pH＝2-3)、温湿(65-90℃)环境。在酸性腐蚀介质及高温环境下，金属双极板表面生成钝化层，增大金属双极板与气体扩散层(GDLs) 之间的界面接触电阻(ICR)；同时，金属双极板也容易产生严重腐蚀，影响电池输出功率，导致电池性能快速下降。在金属双极板表面沉积防护涂层，是提高其表面导电性及耐腐蚀性的有效手段。常用的防护涂层有贵金属涂层、金属氮化物或碳化物涂层、导电聚合物涂层等。非晶碳涂层是一种由金刚石相sp3以及石墨相sp2杂化形成的混合结构涂层，由于碳元素优异的化学惰性以及非晶碳特殊结构，其具有很多优异性能，近年来针对非晶碳涂层在金属双极板表面防护涂层的应用引起广泛关注。但是，经长时间运行，腐蚀介质仍可通过涂层缺陷进入涂层/基体界面，引起金属腐蚀及ICR增大，导致极板性能退化。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高导电耐蚀防护复合涂层及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种高导电耐蚀防护复合涂层，其包括依次形成于作为基体的金属双极板表面的铬过渡层和类石墨非晶碳层；其中，所述铬过渡层的择优晶面取向为(110)，且所述铬过渡层中择优取向晶面(110)的织构系数在0.8以上；所述类石墨非晶碳层的厚度为100～400nm；并且所述高导电耐蚀防护复合涂层在0.6V的标准工作电压下腐蚀电流密度小于2×10-8A/cm2，沉积态接触电阻小于3mΩ·cm2，腐蚀24h后接触电阻小于8mΩ·cm2，腐蚀 48h后接触电阻增大量在5％以内。
本发明实施例还提供了前述的高导电耐蚀防护复合涂层的制备方法，其包括：
提供作为基体的金属双极板；
采用高功率脉冲磁控溅射技术，以高纯铬靶为靶材，在所述金属双极板的表面沉积形成铬过渡层，其中，所述铬过渡层中晶面的取向为(110)基体偏压为-160V～-250V；
以及，采用直流磁控溅射技术，以高纯石墨靶为靶材，在所述铬过渡层表面沉积形成类石墨非晶碳层，从而获得高导电耐蚀防护复合涂层。
本发明实施例还提供了前述的高导电耐蚀防护复合涂层于质子交换膜燃料电池中的用途。
本发明实施例还提供了一种质子交换膜燃料电池用双极板，其包括金属双极板，以及覆设于所述金属双极板表面的高导电耐蚀防护复合涂层；其中，所述高导电耐蚀防护复合涂层为前述的高导电耐蚀防护复合涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供的高导电耐蚀防护复合涂层中包含有(110)择优取向(该择优取向晶面织构系数不少于0.8)的铬过渡层，使得所制备的防护复合涂层具有优异的导电耐蚀性能，同时使得该防护复合涂层在酸性高温环境下具有稳定的性能，长时间保持较低接触电阻；
(2)本发明提供的高导电耐蚀防护复合涂层中包含有(110)择优取向的铬过渡层，该过渡层为密排面(110)择优生长，晶面能较低，可提高涂层整体的致密性，从而提高涂层的长时间耐腐蚀性能，同时过渡层抗氧化能力较强，进一步的避免接触电阻大幅上升，从而实现对金属双极板的长效防护；
(3)本发明采用高功率脉冲磁控溅射技术作为金属双极板铬过渡层的制备方法，在此基础上优化了基体偏压以及类石墨非晶碳层厚度两个核心参数，可获得表面光滑内部结构致密的铬过渡层，可以有效提高膜基结合强度，并使在其表面生长的类石墨非晶碳层表面光滑，结构致密，且具有高导电性；同时，该(110)择优取向铬过渡层对顶层一定厚度内(100～400nm) 的类石墨非晶碳层具有明显催化作用，有助于提高sp2含量(＞50％)，从而有效地降低金属双极板接触电阻。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明典型实施方案及对比例1-对比例2中制备的涂层的XRD测试结果图；
图2是本发明实施例1及对比例1-对比例3中制备的涂层的腐蚀性能测试结果图；
图3是本发明实施例1及对比例1-对比例3中制备的涂层的接触电阻性能测试结果图；
图4a-图4c分别是本发明实施例1及对比例1-对比例2中制备的涂层的表面形貌图；
图5是本发明实施例1及对比例3中制备的涂层的XPS测试结果图。
具体实施方式
鉴于现有技术的缺陷，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，其主要是针对上述目前防护涂层在金属双极板表面应用是存在的综合性能不足，提供一种金属双极板表面择优晶面取向金属过渡层的可控制备方法。
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体的，作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的一种高导电耐蚀防护复合涂层包括依次形成于作为基体的金属双极板表面的铬过渡层和类石墨非晶碳层；其中，所述铬过渡层的择优晶面取向为(110)，且所述铬过渡层中择优取向晶面(110)的织构系数在0.8以上；所述类石墨非晶碳层的厚度为100～400nm；并且所述高导电耐蚀防护复合涂层在0.6V的标准工作电压下腐蚀电流密度小于2×10-8A/cm2，沉积态接触电阻小于3mΩ·cm2，腐蚀24h后接触电阻小于8mΩ·cm2，腐蚀48h后接触电阻增大量在5％以内。
本发明中的高导电耐蚀防护复合涂层包含有(110)择优晶面取向的铬过渡层如图1所示，该过渡层为密排面(110)择优生长，晶面能较低，可提高涂层整体的致密性，从而提高涂层的长时间耐腐蚀性能，同时过渡层抗氧化能力较强，进一步的避免接触电阻大幅上升，从而实现对金属双极板的长效防护；其中，(110)晶面取向由于晶面能较低，不仅可提高涂层致密性，还更易于界面催化形成类石墨结构
在一些优选实施方案中，所述铬过渡层的厚度为100～200nm。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述的高导电耐蚀防护复合涂层的制备方法，其包括：
提供作为基体的金属双极板；
采用高功率脉冲磁控溅射技术，以高纯铬靶为靶材，在所述金属双极板的表面沉积形成铬过渡层，其中，所述铬过渡层中晶面的取向为(110)，且该择优取向晶面织构系数不少于 0.8，基体偏压为-160V～-250V；
以及，采用直流磁控溅射技术，以高纯石墨靶为靶材，在所述铬过渡层表面沉积形成类石墨非晶碳层，从而获得高导电耐蚀防护复合涂层。
在一些优选实施方案中，所述制备方法包括：采用高功率脉冲磁控溅射技术，将所述金属双极板置于反应腔体中，以高纯铬靶为靶材，以惰性气体为工作气体，在所述金属双极板表面沉积形成铬过渡层，其中所述高功率脉冲磁控溅射技术采用的脉冲频率为200～400Hz，脉宽为50～100μs，脉冲电压为1000～1200V，功率为3.0～4.5kW，反应腔体的气压为1.4～2.1mTorr，惰性气体的通入量为30～70sccm，沉积温度为80～100℃，沉积时间为15～25min。
进一步的，所述惰性气体包括氩气，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述制备方法包括：采用直流磁控溅射技术，以高纯石墨靶为靶材，以惰性气体为工作气体，在所述铬过渡层表面沉积形成类石墨非晶碳层；其中，采用的溅射源电源功率为0.9～1.2kW，反应腔体气压为1.4～2.1mTorr，基体偏压为-50V～-250V，惰性气体的通入量为30～70sccm，沉积温度为40～80℃，沉积时间为30～90min。
在一些优选实施方案中，所述制备方法还包括：在形成所述铬过渡层前，先对金属双极板表面进行刻蚀处理。
在一些优选实施方案中，所述刻蚀处理包括：采用Ar离子刻蚀法于室温下对所述金属双极板进行刻蚀处理30～60min；所述刻蚀处理采用的工艺条件包括：反应腔体气压在2.0×10-5Torr以下，氩气流量为40～100sccm，偏压为-150～-450V，所述Ar离子刻蚀法包括辉光刻蚀和/或离子束刻蚀。
在一些优选实施方案中，所述金属双极板包括不锈钢双极板或钛合金双极板。
本发明采用高功率脉冲磁控溅射技术，其技术特点是提高离化率，细化晶粒，使制备的防护涂层表面光滑，内部结构致密。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述的高导电耐蚀防护复合涂层于质子交换膜燃料电池中的用途。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种质子交换膜燃料电池用双极板，其包括金属双极板，以及覆设于所述金属双极板表面的高导电耐蚀防护复合涂层；其中，所述高导电耐蚀防护复合涂层为前述的高导电耐蚀防护复合涂层。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种质子交换膜燃料电池，其包含有所述的质子交换膜燃料电池用双极板。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种材料，包括基体，所述基体上还设置有前述的高导电耐蚀防护复合涂层。
下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，本实施例在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下面所用的实施例中所采用的实验材料，如无特殊说明，均可由常规的生化试剂公司购买得到。
实施例1
本实施例中，金属双极板高导电耐蚀防护复合涂层的制备方法如下：
S1.基体选用316L不锈钢，对不锈钢双极板超声清洗，干燥后放入真空腔室内，固定于工件托架上，抽真空至2.0×10-5 Torr以下，然后在氩气流量100sccm、偏压为-450V的条件下，打开离子源，调整输出电压为1200V，利用氩等离子体对不锈钢双极板表面刻蚀60min；
S2.向腔体中通入Ar气(Ar气的通入量为30sccm)，采用高功率脉冲磁控溅射技术，维持腔体气压为1.4mTorr，打开铬溅射靶连接的高功率脉冲电源，设定电源频率为200Hz，脉宽为50μs，脉冲电压为1200V，功率为3.0kW，基体偏压为-160V，沉积温度为90℃，沉积铬过渡层，厚度为150nm；
S3.继续向腔体中通入Ar气(Ar气的通入量为70sccm)，采用直流磁控溅射技术，维持腔体气压为2.1mTorr，打开石墨溅射靶连接的直流电源，设定功率为0.9kW，偏压为-100V，沉积温度为50℃，沉积类石墨非晶碳层，厚度为400nm，从而获得高导电耐蚀防护复合涂层。
经测试，在0.6V的标准工作电压下腐蚀电流密度为1.8×10-8A/cm2，沉积态接触电阻为 2.4mΩ·cm2，腐蚀24h后接触电阻为6.3mΩ·cm2，腐蚀48h后接触电阻为7.2mΩ·cm2。
实施例2
本实施例中，金属双极板高导电耐蚀防护复合涂层的制备方法如下：
S1.基体选用316L不锈钢，对不锈钢双极板超声清洗，干燥后放入真空腔室内，固定于工件托架上，抽真空至2.0×10-5 Torr以下，然后在氩气流量40sccm、偏压为-150V的条件下，打开离子源，调整输出电压为1200V，利用氩等离子体对不锈钢双极板表面刻蚀30min；
S2.向腔体中通入Ar气(Ar气的通入量为60sccm)，采用高功率脉冲磁控溅射技术，维持腔体气压为2.0mTorr，打开铬溅射靶连接的高功率脉冲电源，设定电源频率为400Hz，脉宽为100μs，脉冲电压为1000V，功率为4.5kW，基体偏压为-180V，沉积温度为80℃，沉积铬过渡层，厚度为200nm；
S3.继续向腔体中通入Ar气(Ar气的通入量为30sccm)，采用直流磁控溅射技术，维持腔体气压为1.4mTorr，打开石墨溅射靶连接的直流电源，设定功率为1.2kW，偏压为-250V，沉积温度为40℃，沉积类石墨非晶碳层，厚度为300nm，从而获得高导电耐蚀防护复合涂层。
经测试，在0.6V的标准工作电压下腐蚀电流密度为1.3×10-8A/cm2，沉积态接触电阻为 2.9mΩ·cm2，腐蚀24h后接触电阻为6.2mΩ·cm2，腐蚀48h后接触电阻为7.1mΩ·cm2。
实施例3
本实施例中，金属双极板高导电耐蚀防护复合涂层的制备方法如下：
S1.基体选用钛合金，对钛合金双极板超声清洗，干燥后放入真空腔室内，固定于工件托架上，抽真空至2.0×10-5 Torr以下，然后在氩气流量65sccm、偏压为-250V的条件下，打开离子源，调整输出电压为1200V，利用氩等离子体对不锈钢双极板表面刻蚀60min；
S2.向腔体中通入Ar气(Ar气的通入量为70sccm)，采用高功率脉冲磁控溅射技术，维持腔体气压为2.1mTorr，打开铬溅射靶连接的高功率脉冲电源，设定电源频率为300Hz，脉宽为100μs，脉冲电压为1200V，功率为3.0kW，基体偏压为-200V，沉积温度为100℃，沉积铬过渡层，厚度为100nm；
S3.继续向腔体中通入Ar气(Ar气的通入量为40sccm)，采用直流磁控溅射技术，维持腔体气压为1.7mTorr，打开石墨溅射靶连接的直流电源，设定功率为0.9kW，偏压为-50V，沉积温度为80℃，沉积类石墨非晶碳层，厚度为200nm，从而获得高导电耐蚀防护复合涂层。
经测试，在0.6V的标准工作电压下腐蚀电流密度为1.1×10-8A/cm2，沉积态接触电阻为 2.7mΩ·cm2，腐蚀24h后接触电阻为6.9mΩ·cm2，腐蚀48h后接触电阻为7.8mΩ·cm2。
实施例4
本实施例中，金属双极板高导电耐蚀防护复合涂层的制备方法如下：
S1.基体选用钛合金，对钛合金双极板超声清洗，干燥后放入真空腔室内，固定于工件托架上，抽真空至2.0×10-5 Torr以下，然后在氩气流量70sccm、偏压为-300V的条件下，打开离子源，调整输出电压为1200V，利用氩等离子体对不锈钢双极板表面刻蚀45min；
S2.向腔体中通入Ar气(Ar气的通入量为50sccm)，采用高功率脉冲磁控溅射技术，维持腔体气压为1.7mTorr，打开铬溅射靶连接的高功率脉冲电源，设定电源频率为300Hz，脉宽为100μs，脉冲电压为1100V，功率为3.0kW，基体偏压为-160V，沉积温度为90℃，沉积铬过渡层，厚度为150nm；
S3.继续向腔体中通入Ar气(Ar气的通入量为50sccm)，采用直流磁控溅射技术，维持腔体气压为1.7mTorr，打开石墨溅射靶连接的直流电源，设定功率为1.0kW，偏压为-150V，沉积温度为60℃，沉积类石墨非晶碳层，厚度为200nm，从而获得高导电耐蚀防护复合涂层。
经测试，在0.6V的标准工作电压下腐蚀电流密度为1.2×10-8A/cm2，沉积态接触电阻为 2.7mΩ·cm2，腐蚀24h后接触电阻为7.3mΩ.cm2，腐蚀48h后接触电阻为8.6mΩ·cm2。
实施例5
本实施例中，金属双极板高导电耐蚀防护复合涂层的制备方法如下：
S1.基体选用钛合金，对钛合金双极板超声清洗，干燥后放入真空腔室内，固定于工件托架上，抽真空至2.0×10-5 Torr以下，然后在氩气流量55sccm、偏压为-200V的条件下，打开离子源，调整输出电压为1200V，利用氩等离子体对不锈钢双极板表面刻蚀45min；
S2.向腔体中通入Ar气(Ar气的通入量为70sccm)，采用高功率脉冲磁控溅射技术，维持腔体气压为2.1mTorr，打开铬溅射靶连接的高功率脉冲电源，设定电源频率为300Hz，脉宽为100μs，脉冲电压为1100V，功率为3.0kW，基体偏压为-250V，沉积温度为100℃，沉积铬过渡层，厚度为150nm；
S3.继续向腔体中通入Ar气(Ar气的通入量为35sccm)，采用直流磁控溅射技术，维持腔体气压为1.5mTorr，打开石墨溅射靶连接的直流电源，设定功率为1.0kW，偏压为-150V，沉积温度为70℃，沉积类石墨非晶碳层，厚度为100nm，从而获得高导电耐蚀防护复合涂层。
经测试，在0.6V的标准工作电压下腐蚀电流密度为1.1×108A/cm2，沉积态接触电阻为 2.6mΩ·cm2，腐蚀24h后接触电阻为7.6mΩ·cm2，腐蚀48h后接触电阻为8.7mΩ·cm2。
对比例1
本实施例作为实施例1的对比例，步骤S1、S3与实施例1完全相同，步骤S2中，基体偏压为-400V，其它参数与实施例1相同。
对比例2
本实施例作为实施例1的对比例，步骤S1、S3与实施例1完全相同，步骤S2中，溅射源改为直流磁控溅射，其它参数与实施例1相同。
对比例3
本实施例作为实施例1的对比例，步骤S1、S2与实施例1完全相同，步骤S3中，类石墨非晶碳层厚度为800nm，其它参数与实施例1相同。
对比例4
本实施例作为实施例1的对比例，步骤S1、S3与实施例1完全相同，步骤S2中，基体偏压为-100V，其它参数与实施例1相同，制备的涂层的耐腐蚀性、导电性远低于实施例1.
性能测试比较：
采用三电极电化学测试***测量样品的耐腐蚀性能，溶液为0.5M H2SO4+5ppm HF溶液，溶液温度为80℃，测量结果如图2所示。从图2中可以看出：实施例1样品在0.6V的标准工作电压下腐蚀电流密度为1.8×10-8A/cm2，相比于美国能源部标准(DOE2020)1×10-6A/cm2下降了约2个数量级，对比例1样品在0.6V的标准工作电压下腐蚀电流密度为3.6×10- 6A/cm2，对比例2样品在0.6V的标准工作电压下腐蚀电流密度为1.3×10-6A/cm2，对比例3样品在0.6V 的标准工作电压下腐蚀电流密度为4.5×10-8A/cm2，实施例腐蚀电流密度相比于两个对比例有明显降低，表明本发明实施例制备的涂层具有更好耐腐蚀性能。
在样品表面施加1.5MPa的组装预紧力，对其进行接触电阻测试，结果如图3所示，实施例1中的沉积态(即高导电耐蚀防护复合涂层)的接触电阻为2.4mΩ·cm2，腐蚀24h后接触电阻略微增加至7.3mΩ·cm2，腐蚀48h后接触电阻略微增加至8.2mΩ·cm2，满足美国能源部标准要求的低于10mΩ·cm2，对比例1中的沉积态(即涂层)的接触电阻为7.7mΩ·cm2，腐蚀 24h后接触电阻增加至11.3mΩ·cm2，腐蚀48h后接触电阻增加至26.4mΩ·cm2，对比例2中的沉积态(即涂层)的接触电阻为7.9mΩ·cm2，腐蚀24h后接触电阻增加至11.8mΩ·cm2，腐蚀 48h后接触电阻增加至26.7mΩ·cm2，对比例3中的沉积态(即涂层)的接触电阻为22.3mΩ·cm2，腐蚀24h后接触电阻增加至25.7mΩ·cm2，腐蚀48h后接触电阻增加至29.5mΩ·cm2，实施例1 中的高导电耐蚀防护复合涂层的接触电阻以及腐蚀24小时后的接触电阻都要比两个对比例低，同时随着腐蚀时间的增长只有实施例接触电阻上升的幅度最小，且只有实施例可以满足 DOE2025的标准，证明实施例初始导电性更好，且长时间腐蚀对其性能影响更小。
图4a-图4c分别是实施例1、对比例1、对比例2的表面形貌，采用扫描电子显微镜分析可以得出：实施例1制备的防护复合涂层表面平滑结构致密，对比例1、对比例2制备的涂层表面粗糙有裂纹，该结果说明本发明实施例1通过高功率脉冲磁控溅射制备的包含有(110) 择优晶面取向的铬过渡层的涂层表面更为平滑致密，进一步说明实施例1中涂层有更好的防护性能。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
应当理解，本发明的技术方案不限于上述具体实施案例的限制，凡是在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高导电耐蚀防护复合涂层，其特征在于包括依次形成于作为基体的金属双极板表面的铬过渡层和类石墨非晶碳层；其中，所述铬过渡层的择优晶面取向为(110)，且所述铬过渡层中择优取向晶面(110)的织构系数在0.8以上，所述类石墨非晶碳层的厚度为100～400nm；并且所述高导电耐蚀防护复合涂层在0.6V的标准工作电压下腐蚀电流密度小于2×10-8A/cm2，沉积态接触电阻小于3mΩ·cm2，腐蚀24h后接触电阻小于8mΩ·cm2，腐蚀48h后接触电阻增大量在5％以内。
2.根据权利要求1所述的高导电耐蚀防护复合涂层，其特征在于：所述铬过渡层的厚度为100～200nm。
3.权利要求1或2所述的高导电耐蚀防护复合涂层的制备方法，其特征在于包括：
提供作为基体的金属双极板；
采用高功率脉冲磁控溅射技术，以高纯铬靶为靶材，在所述金属双极板的表面沉积形成铬过渡层，其中，所述铬过渡层中晶面的取向为(110)基体偏压为-160V～-250V；
以及，采用直流磁控溅射技术，以高纯石墨靶为靶材，在所述铬过渡层表面沉积形成类石墨非晶碳层，从而获得高导电耐蚀防护复合涂层。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于包括：采用高功率脉冲磁控溅射技术，将所述金属双极板置于反应腔体中，以高纯铬靶为靶材，以惰性气体为工作气体，在所述金属双极板表面沉积形成铬过渡层，其中所述高功率脉冲磁控溅射技术采用的脉冲频率为200～400Hz，脉宽为50～100μs，脉冲电压为1000～1200V，功率为3.0～4.5kW，反应腔体的气压为1.4～2.1mTorr，惰性气体的通入量为30～70sccm，沉积温度为80～100℃，沉积时间为15～25min。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于包括：采用直流磁控溅射技术，以高纯石墨靶为靶材，以惰性气体为工作气体，在所述铬过渡层表面沉积形成类石墨非晶碳层；其中，采用的溅射源电源功率为0.9～1.2kW，反应腔体气压为1.4～2.1mTorr，基体偏压为-50V～-250V，惰性气体的通入量为30～70sccm，沉积温度为40～80℃，沉积时间为30～90min。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于还包括：在形成所述铬过渡层前，先对金属双极板表面进行刻蚀处理。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀处理包括：采用Ar离子刻蚀法于室温下对所述金属双极板进行刻蚀处理30～60min；所述刻蚀处理采用的工艺条件包括：反应腔体气压在2.0×10-5Torr以下，氩气流量为40～100sccm，偏压为-150～-450V，所述Ar离子刻蚀法包括辉光刻蚀和/或离子束刻蚀。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述金属双极板包括不锈钢双极板或钛合金双极板。
9.权利要求1或2所述的高导电耐蚀防护复合涂层于质子交换膜燃料电池中的用途。
10.一种质子交换膜燃料电池用双极板，其特征在于：包括金属双极板，以及覆设于所述金属双极板表面的高导电耐蚀防护复合涂层；其中，所述高导电耐蚀防护复合涂层为权利要求1或2所述的高导电耐蚀防护复合涂层。
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