本發(fā)明涉及鐵素體鋼材料的鉻升級(jí)，更具體而言，涉及用于固體氧化物電池(soc)堆中的鐵素體鋼互連件的鉻升級(jí)。

背景技術(shù)：

0、背景

1、不銹鋼是鐵合金，其具有10.5wt％的最低cr含量和1.2wt％的最高碳含量。

2、根據(jù)其晶體結(jié)構(gòu)，不銹鋼分為不同的家族：奧氏體、鐵素體、雙相和馬氏體。最大的一類不銹鋼是奧氏體。奧氏體不銹鋼可進(jìn)一步分為五個(gè)子類：cr-mn、cr-ni、cr-ni-mo、高性能和高溫。最常見(jiàn)的奧氏體鋼是cr-ni，其含有8-10wt％的ni和17-18wt％的cr，其余為fe，其通常被稱為18-8型不銹鋼。需要鋼中有ni，以穩(wěn)定具有面心立方(fcc)晶體結(jié)構(gòu)的奧氏體相(γ-fe)，該結(jié)構(gòu)在室溫下保持穩(wěn)定。奧氏體等級(jí)被歸類為非磁性的，具有良好的可焊性和成形性。

3、鐵素體不銹鋼是第二大常用不銹鋼種類，通常被稱為奧氏體鋼的“無(wú)鎳”替代品。鐵素體鋼主要包含fe和cr，且取決于應(yīng)用，cr含量可以在很寬的范圍內(nèi)變化(從10.5到29wt％)。鐵素體鋼可以進(jìn)一步細(xì)分為五個(gè)不同的類。第1-3類具有最廣泛的應(yīng)用，因此也是鐵素體鋼的最大產(chǎn)量。第1-3類的鋼通常被稱為“標(biāo)準(zhǔn)鐵素體等級(jí)”。第1類的cr含量最低(在10.5至14wt％的范圍內(nèi))，而第2-3類的cr含量在14至18wt％的范圍內(nèi)。第2類是使用最廣泛的鐵素體不銹鋼系列。aisi?430是一類使用特別廣泛的第2類不銹鋼，在許多室內(nèi)應(yīng)用中，它已經(jīng)超越了奧氏體替代品aisi?304，在這些應(yīng)用中，耐腐蝕性不太重要，但期望較小的價(jià)格波動(dòng)(由于無(wú)鎳配方)。第3類與第2類的區(qū)別在于第3類含有額外的穩(wěn)定元素，例如ti、nb和zr，這些元素與碳和氮二者結(jié)合，在所有溫度下都留下完全的鐵素體晶體結(jié)構(gòu)。因此，第3類全體物質(zhì)通常比其他類顯示出更好的可焊性和抗敏化性。第4類具有10.5至18wt％的cr，并與mo形成合金，以具有額外的耐腐蝕性。第5類的鐵素體具有高于18wt％的形成合金的cr，或者不屬于其他類。通常，第5類的鐵素體鋼具有非常高的耐腐蝕性，但可焊性低，而且它們對(duì)脆化也很敏感。第5類中同時(shí)含有高的cr和mo的等級(jí)被稱為“超級(jí)鐵素體”，用于在其中認(rèn)為腐蝕是極端的應(yīng)用中取代鈦。鐵素體不銹鋼具有體心立方(bcc)晶體結(jié)構(gòu)(α-fe)，具有磁性，并且具有比奧氏體鋼更低的熱膨脹系數(shù)。

4、雙相不銹鋼是另一類不銹鋼。雙相鋼基本上是鐵素體和奧氏體相的混合物，具有50％鐵素體和50％奧氏體的大致相平衡。雙相不銹鋼的特征在于高cr含量(20.1至25.4wt％cr)但ni含量相當(dāng)?shù)?1.4至7wt％ni)。在雙相鋼中，結(jié)合了奧氏體鋼和鐵素體鋼的許多有益特性。由于鐵素體含量，雙相等級(jí)具有磁性。

5、馬氏體不銹鋼是不銹鋼中最小的一類。馬氏體鋼通常含有12-17wt％的cr和0-5wt％的ni。正是合金組成和淬火過(guò)程中高冷卻速率的結(jié)合，將微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂畜w心四方(bct)晶體結(jié)構(gòu)的馬氏體。馬氏體鋼具有可硬化性和磁性。

6、固體氧化物電池(soc)可作為固體氧化物燃料電池(sofc)、固體氧化物電解池運(yùn)行(soec)或可逆的，即在sofc和soec模式之間切換運(yùn)行。

7、固體氧化物燃料電池包括氧離子傳導(dǎo)電解質(zhì)、氧電極(陰極，氧在此處被還原)和燃料電極(陽(yáng)極，燃料(例如氫氣、甲烷或天然氣)在此處被氧化)。sofc中的整體反應(yīng)是所用的燃料和氧氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生電、熱和被氧化的物質(zhì)。如果使用氫氣作為燃料，則被氧化的物質(zhì)是水，如果使用一氧化碳作為燃料，則被氧化的物質(zhì)是二氧化碳，對(duì)于烴燃料，則被氧化的物質(zhì)是水和二氧化碳的混合物。

8、固體氧化物電解池包括氧離子傳導(dǎo)電解質(zhì)、燃料電極(陰極，在外加電場(chǎng)的幫助下，被氧化的物質(zhì)(例如水或二氧化碳或其兩者)在此處被還原)和氧電極(陽(yáng)極，氧離子在此處被氧化成分子氧)。soec中的整體反應(yīng)是使用電和熱將被氧化的物質(zhì)以電化學(xué)方式轉(zhuǎn)化為被還原的物質(zhì)。如果供給到電池堆中的被氧化的物質(zhì)是水，則在燃料電極上形成氫氣。如果被氧化的物質(zhì)是二氧化碳，則在燃料電極上形成一氧化碳。如果被氧化的物質(zhì)是水和二氧化碳的混合物，則產(chǎn)生一氧化碳和氫氣的混合物(也稱為合成氣)。

9、soc在約500℃至約1100℃的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。需要提高運(yùn)行溫度以確保電解質(zhì)中足夠高的氧離子傳導(dǎo)率。soc常用的電解質(zhì)材料包括但不限于氧化釔穩(wěn)定化的氧化鋯(ysz)和氧化釓摻雜的氧化鈰(cgo)。

10、在soc堆中，各自包括燃料電極、電解質(zhì)、氧電極和任選的附加層的多個(gè)電池通過(guò)在每對(duì)電池之間插入互連板(或“互連件”或“互連器”)的方式串聯(lián)連接?；ミB件的作用是提供從一個(gè)電池到下一個(gè)電池的電接觸，以幫助氣體在整個(gè)電池中分布，并且在某些設(shè)計(jì)中避免在陽(yáng)極室和陰極室之間氣體發(fā)生混合。

11、互連件可以由陶瓷材料(例如摻雜的鑭或釔鉻酸鹽)制成，也可以由金屬(例如不銹鋼)制成。金屬互連件優(yōu)于陶瓷互連件的優(yōu)點(diǎn)包括：1)更低的材料和制造成本；2)成型(shaping)更簡(jiǎn)單，不那么復(fù)雜；3)更高的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性；4)延展性。因此，對(duì)于在低于850℃的溫度下運(yùn)行的soc，優(yōu)選金屬互連件。

12、適用于金屬soc互連件的材料需要在升高的運(yùn)行溫度下對(duì)供給至氧電極和燃料電極的氣體具有抗氧化性，并且它們還必須表現(xiàn)出與電池的陶瓷組件的熱膨脹系數(shù)(cte)相匹配的cte。此外，在高溫下在鋼表面上形成的保護(hù)性氧化物屏障必須具有導(dǎo)電性。鑒于這些要求，形成氧化鉻表面層的鐵素體合金(例如形成氧化鉻的鐵素體鋼)特別適合用作soc堆應(yīng)用中的互連件。此類高鉻鐵素體鋼的實(shí)例包括但不限于aisi?441、aisi?444、aisi430、aisi?446、crofer?22h、crofer?22apu、zmg?g10、e-brite、plansee?itm等。用于金屬soc互連件的其他材料包括plansee?cfy(一種基于<95wt％cr、5wt％fe和y的合金)。

13、例如，us?6.936.217b2描述了一種高溫材料，其由形成鐵合金的氧化鉻組成，該鐵合金包括：a)12至28wt％的cr，b)0.01至0.4wt％的la，c)0.2至1.0wt％的mn，d)0.05至0.4wt％的ti，e)小于0.2wt％的si，f)小于0.2wt％的al，其中，在700℃至950℃的溫度下，該高溫材料能夠形成mncr2o4尖晶石相。上述描述所涵蓋的鐵素體不銹鋼已經(jīng)以商品名crofer?22apu商業(yè)化。crofer?22apu在20℃至800℃之間的cte為11.9ppm?k-1。

14、屬于申請(qǐng)人的wo?2008/013498?a1涉及一種鐵素體鉻不銹鋼，其包含：a)20至25wt％的cr，b)0.5至2wt％的mo，c)0.3至1.5wt％的nb，d)最多0.1wt％的c，e)最多0.6wt％的mn，f)最多2wt％的ni，g)最多0.5wt％的ti，h)最多0.5wt％的zr，i)最多0.1wt％的al，j)最多0.07wt％的n，k)最多0.3wt％的稀土金屬，l)余量為fe和通常存在的雜質(zhì)，其中zr+ti的含量為至少0.20wt％。此外，最優(yōu)選的實(shí)施方案是具有以下近似組成(重量百分比)的鋼：si-0.2，mn-0.3，cr-22，mo-1，nb-0.4，zr-0.3，ti-0.05，余量為fe和通常存在的雜質(zhì)。所描述的鋼適合用作燃料電池(例如固體氧化物燃料電池)中的互連件，因?yàn)樵诓牧媳砻嫔闲纬傻难趸锞哂辛己玫恼掣叫?，并且?dāng)在750℃下在空氣中與(la,sr)mno3板接觸進(jìn)行測(cè)試時(shí)，材料具有低接觸電阻。

15、鐵素體不銹鋼的腐蝕速率在很大程度上取決于鋼中的cr含量。例如，i.g.wight在metals?handbook,9th?edition,vol.13corrosion(1987)中教導(dǎo)了隨著合金中的cr含量從0提高到20wt％cr，fe-cr合金腐蝕的拋物線速率常數(shù)在1000℃時(shí)降低了四個(gè)數(shù)量級(jí)以上。當(dāng)cr含量低于約28wt％時(shí)，合金表面上形成的氧化物皮由fe-氧化物或fe-cr混合氧化物的層組成，導(dǎo)致對(duì)鋼的保護(hù)不完全。在cr含量高于約28wt％時(shí)，合金表面上形成的氧化物皮由純的和連續(xù)的cr氧化物組成，為鋼提供更完整的保護(hù)(即最低腐蝕速率)。因此，對(duì)于soc應(yīng)用，期望使用cr含量高于28wt％的鐵素體不銹鋼。當(dāng)soc堆在低于1000℃的溫度下運(yùn)行時(shí)，稍微降低cr含量(例如26wt％)可能就足夠了。不幸的是，大多數(shù)廣泛使用的鐵素體鋼中的cr含量不夠高，不能承受長(zhǎng)期暴露在soc條件下。

16、對(duì)于將第1-3類鐵素體不銹鋼(17-18wt％)用于soc互連件的問(wèn)題通常通過(guò)高溫抗氧化涂層來(lái)解決。例如，j.g.grolig等人在journal?of?power?sources,248(2014)1007-1013中表明，當(dāng)暴露于850℃的sofc陰極條件和3％水含量的空氣中時(shí)，鉻含量為17.83wt％的aisi?441的腐蝕速率可以通過(guò)包含鈰或鑭的保護(hù)涂層，或通過(guò)鈰或鑭與鈷的組合的雙層涂層而降低。通過(guò)物理氣相沉積施加涂層。這種涂層的主要缺點(diǎn)是它們?cè)谕繉永缬捎谌毕?、裂紋、針孔、附著力差等破損的情況下不提供防腐蝕保護(hù)。如果涂層失效，那么由于cr含量低，鋼很可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的鐵氧化，從而導(dǎo)致soc堆失效。此外，鋼在涂覆后的成型會(huì)破壞涂層的保形性，導(dǎo)致腐蝕保護(hù)不完全。

17、fe-cr合金的熱膨脹系數(shù)(cte)也取決于合金的cr含量。一般而言，合金的cte隨cr含量的增加而降低。例如，在25℃至727℃之間測(cè)量的aisi?430(16-18wt％cr)的cte為12.94ppm/k。在20℃至800℃之間測(cè)量的crofer?22apu(20-24wt％cr)的cte為11.9ppm/k。在室溫至800℃之間測(cè)量的plansee?itm(26wt％cr)的cte為11.6ppm/k。在室溫至800℃之間測(cè)量的cfy(95wt％cr)的cte為10.5ppm/k。與soc中40vol％ni-60vol％8ysz(8mol％的氧化釔穩(wěn)定化的氧化鋯)支撐層的cte相匹配的最佳cte值為12.5ppm/k(f.tietz,ionics,5(1999)129)。

18、制造中的金屬成型可分為兩大類：材料保持過(guò)程和材料去除過(guò)程。材料保持過(guò)程通常分為成形(forming)或變形過(guò)程，是材料在產(chǎn)生形狀時(shí)經(jīng)歷塑性變形的過(guò)程。可成形性(formability)是一個(gè)在材料保持工藝類別中經(jīng)常用在金屬制造中的術(shù)語(yǔ)。術(shù)語(yǔ)“可成形性”描述了金屬在不損壞工件的情況下塑性變形為所需形狀的能力。塑性變形期間的損壞的實(shí)例包括撕裂或斷裂形成。成形工藝的實(shí)例包括但不限于：沖壓、鍛造、滾壓、擠出、滾壓成形和液壓成形。材料去除過(guò)程是通過(guò)從工件上去除材料來(lái)成型金屬的過(guò)程來(lái)解釋的，通常稱為機(jī)械加工。機(jī)械加工包括多種不同的過(guò)程，并分為三個(gè)不同的類別：機(jī)器、化學(xué)和熱機(jī)械加工。在機(jī)器機(jī)械加工中，工具通過(guò)切削或磨損去除材料?；瘜W(xué)機(jī)械加工和/或電化學(xué)機(jī)械加工被定義為通過(guò)從工件上蝕刻掉材料來(lái)去除材料以獲得所需形狀的過(guò)程。熱機(jī)械加工通常使用電能將材料從工件上蒸發(fā)掉。因此，術(shù)語(yǔ)“可機(jī)械加工性”非常廣泛，因?yàn)樗w了許多不同的過(guò)程。然而，該術(shù)語(yǔ)的含義是材料從工件上被去除的能力。

19、例如，屬于申請(qǐng)人的us?8.663.863b2描述了一種用于燃料電池的互連件，該互連件由具有突出的接觸區(qū)域的金屬片材制成?？梢酝ㄟ^(guò)任何已知的工藝?yán)鐩_壓、壓制、銑削、深拉等使金屬片材成型來(lái)制造突出部。

20、us?7.718.295b2描述了一種方法，該方法涉及通過(guò)蝕刻使平面固體氧化物燃料電池的互連件成型。合適的工藝包括光化學(xué)和電化學(xué)蝕刻以及激光切割等。

21、在us?9.472.816b2中，粉末冶金成型的部件由粉末制成，該粉末由95wt％的cr和5wt％的fey母合金(包含0.5wt％的y的合金)組成。將1wt％的壓制助劑(蠟)添加到該粉料中。然后，將粉料在滾筒混合機(jī)中混合15分鐘。使用壓制工具將粉末壓制成壓塊，將其在連續(xù)帶式爐中在氫氣氣氛中以1100℃預(yù)燒結(jié)20分鐘，以達(dá)到脫蠟?zāi)康?。然后將部件在氫氣氣氛中?400℃下高溫?zé)Y(jié)7小時(shí)，以進(jìn)一步壓實(shí)和形成合金。隨后在950℃下將部件預(yù)氧化10至30小時(shí)，以將可能存在的殘余孔隙閉合到使材料的滲透性足夠低的程度。最后，通過(guò)噴砂工藝去除部件表面所有側(cè)面上的氧化物層。所描述的實(shí)例涉及許多高溫?zé)Y(jié)步驟，一些在氫氣氣氛中，并且進(jìn)一步涉及使用具有嚴(yán)格粒徑和形狀要求的金屬粉末，使得該過(guò)程非常昂貴。此外，通過(guò)粉末冶金法生產(chǎn)的互連件板材的尺寸受到模具尺寸和壓力機(jī)壓制力的限制。

22、us2008/0269495?a1描述了一種用于生產(chǎn)用于燃料電池堆的金屬互連件的方法，其包括提供金屬片材坯料并通過(guò)模塑工藝使金屬片材坯料成形。該方法的主要缺點(diǎn)是需要極高的壓力(1000kn/cm2或10000bar)來(lái)壓印金屬片材坯料，這嚴(yán)重限制了可以使用該方法生產(chǎn)的互連件板的尺寸。

23、通常，鐵素體不銹鋼的可成形性隨著鋼中cr含量的增加而劣化。例如，designguidelines?for?the?selection?and?use?of?stainless?steel(nickel?developmentinstitute,a?designers’handbook?series?no.9014)教導(dǎo)了aisi?430鋼(16-18wt％cr)在易于壓印、壓花和滾壓成形方面被評(píng)為“優(yōu)秀”，而aisi?446鋼(23-27wt％的cr)被評(píng)為“良好”。aisi?430鋼還在易于冷鐓和旋壓方面被評(píng)為“優(yōu)秀”，而aisi?446鋼被評(píng)為“一般”。

24、幾個(gè)不同的參數(shù)可用于定量描述鋼的可成形性的不同方面。使用的參數(shù)包括但不限于加工硬化指數(shù)、抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度之比、總伸長(zhǎng)率、均勻伸長(zhǎng)率和r值。加工硬化指數(shù)描述鋼的可拉伸性，總伸長(zhǎng)率表征鋼的可彎曲性，均勻伸長(zhǎng)率與鋼的片材拉伸能力相關(guān)，r值與鋼的深拉能力相關(guān)。例如，aisi?430鋼(16-18wt％cr)的伸長(zhǎng)率(a5)≥20-28％，而aisi446鋼(23-27wt％cr)的伸長(zhǎng)率(a5)≥10％，表明隨著cr含量的增加，可成形性降低。

25、例如，us2016/0281184?a1涉及一種具有優(yōu)異防腐和片材成形性能的鐵素體不銹鋼。該鋼含有20-24wt％的cr，均勻伸長(zhǎng)率(ag)介于17.0％至19.1％之間，r值介于1.81至2.55之間。

26、ep?1?452?616?b1中描述了一種鐵素體不銹鋼片材，其具有優(yōu)異的沖壓成形性和可操作性。該鋼片材中cr的含量為10-19wt％，且鋼片材在一個(gè)或兩個(gè)表面上具有一層或多層潤(rùn)滑膜。該發(fā)明的主要缺點(diǎn)是由于cr含量低，鋼在soc條件下不能提供足夠好的腐蝕保護(hù)。

27、因此，對(duì)于soc應(yīng)用，期望使用具有以下性質(zhì)的不銹鋼：1)在還原和氧化氣氛中均具有高抗氧化性，2)與soc的熱膨脹系數(shù)(cte)相匹配的cte，3)形成導(dǎo)電氧化物皮的能力，4)易于成形或機(jī)械加工，5)低成本，和6)廣泛的可用性(即廣泛的供應(yīng)商)。

28、專為soc應(yīng)用開發(fā)的鐵素體不銹鋼，例如plansee?itm(26wt％cr)，由于其高cr含量而具有出色的抗氧化性。itm鋼進(jìn)一步形成基于cr氧化物的皮，其比基于氧化鋁或二氧化硅的皮更具導(dǎo)電性。高cr鋼的主要缺點(diǎn)與材料成型困難有關(guān)：例如，由plansee?itm制成的互連件是通過(guò)粉末冶金法制造的。由于昂貴的成型工藝和由于這些鋼的產(chǎn)量低，由這種鋼制成的互連件非常昂貴。此外，鋼的供應(yīng)有限也是一個(gè)問(wèn)題。最后，此類鋼的cte并非最佳：plansee?itm的cte為11.6ppm/k，而與soc中使用的40vol％ni-60vol％8ysz的cte相匹配的最佳cte值為12.5ppm/k(f.tietz,ionics,5(1999)129)。

29、另一方面，標(biāo)準(zhǔn)鐵素體不銹鋼，例如第2類鐵素體不銹鋼，易于成型、廣泛使用、大批量生產(chǎn)且價(jià)格低廉，但cr含量較低(對(duì)于aisi?430為16-18wt％cr)。較低的cr含量使材料的耐腐蝕性較差，這反過(guò)來(lái)又將soc堆的壽命降低到不可接受的低水平。常用鐵素體不銹鋼的cte略有變化，但例如aisi?430的cte為12.94ppm/k，即略高，無(wú)法與40vol％ni-60vol％8ysz的cte理想地匹配。

30、因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種制備金屬soc互連件的方法，該方法結(jié)合了標(biāo)準(zhǔn)鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)(即低成本、廣泛的可用性、易于成型)和優(yōu)異的抗氧化性。此外，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種用于固體氧化物電池堆中的鐵素體鋼互連件，該互連件成本低、可廣泛獲得、易于成型并且具有優(yōu)異的抗氧化性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本發(fā)明，該目標(biāo)通過(guò)一種對(duì)用于固體氧化物電池堆的由鐵素體鋼制成的互連件進(jìn)行鉻升級(jí)的方法實(shí)現(xiàn)，所述方法包括以下步驟

2、-使互連件成型，

3、-在成型的互連件的至少一個(gè)表面上沉積包含cr的涂層，

4、-在1000℃以下的溫度下進(jìn)行一次或多次熱處理，

5、由此在互連件表面附近所得的cr濃度高于成型前鐵素體鋼中的cr濃度。

6、這里，術(shù)語(yǔ)“鉻升級(jí)”是指增加材料中cr含量的手段。術(shù)語(yǔ)“互連件的成型”是指將互連件形成或機(jī)械加工成期望的形狀。術(shù)語(yǔ)“成型的互連件”是指已經(jīng)被形成或機(jī)械加工成期望的形狀的互連件。

7、有利地，成型的互連件的平均cr濃度增加到26wt％cr或更高。

8、有利地，鐵素體鋼是第1類鐵素體鋼、第2類鐵素體鋼、第3類鐵素體鋼、第4類鐵素體鋼、或以下鋼中的一種：crofer22apu、crofer22h、zmg?g10。

9、有利地，鐵素體鋼是第2類鐵素體鋼，例如aisi?430。

10、因此，本發(fā)明的方法允許soc互連件由例如低成本、易成型、廣泛使用的鐵素體不銹鋼制成，同時(shí)實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的耐腐蝕性。這通過(guò)以下實(shí)現(xiàn)：首先將互連件成型為期望的形狀，從而利用具有相對(duì)較低cr含量的鋼的易成型的優(yōu)點(diǎn)。成型之后是增加成型的互連件的cr含量，從而利用具有相對(duì)較高cr含量的鋼的更高耐腐蝕性的優(yōu)點(diǎn)。鐵素體顯示出非常高的鉻溶解度和非常低的碳含量，因此對(duì)于使用本發(fā)明的方法增加鉻含量而言，溶解度和碳化物形成都沒(méi)有問(wèn)題。

11、有利地，沉積步驟被表征為鍍硬鉻。

12、電鍍鉻的方法可分為以下兩大類：鍍硬鉻和鍍亮鉻。鍍硬鉻和鍍亮鉻之間的主要區(qū)別且對(duì)應(yīng)用而言很重要的是涂層的層厚。鍍硬鉻提供相對(duì)較厚的涂層，厚度從1到1000μm不等，主要用作技術(shù)目的的耐磨和耐腐蝕涂層。鍍亮鉻提供的層厚度在0.25-1μm范圍內(nèi)，因此它們主要用于改善表面的外觀，以用于裝飾目的。術(shù)語(yǔ)“技術(shù)硬鉻”和“裝飾亮鉻”也常用于描述涂層之間的差異。盡管兩種鍍鉻工藝在電鍍液組成上相似，但仍將其細(xì)分。傳統(tǒng)的硫酸鹽催化的鉻電解液原則上在組成上非常接近，以至于它們可用于鍍硬鉻涂層和鍍亮鉻涂層(參見(jiàn)下表1)。兩種鍍液組成之間的主要區(qū)別在于，與鍍亮鉻工藝相比，鍍硬鉻可以在高得多的電流密度下運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)更快的沉積速率。

13、表1.基于傳統(tǒng)硫酸催化工藝的鍍硬鉻和鍍亮鉻鍍液的組成

14、 硬鉻 亮鉻 <![cdata[cro₃[g/l]]]> 250 400 <![cdata[h₂so₄[g/l]]]> 2.5 4.0 <![cdata[電流密度[a/dm²]]]> 15-70 10-20 溫度℃ 45-60 35-45

15、傳統(tǒng)的硫酸鹽催化工藝，也稱為標(biāo)準(zhǔn)100:1硫酸鹽鍍液(即三氧化鉻和硫酸鹽各自之間的比例為100:1)，是歷史上用于鉻電鍍的最廣泛使用的鍍液。然而，如果沒(méi)有一種或多種催化劑的存在，鉻不能從六價(jià)鉻(cr(vi))還原到其金屬態(tài)(cr)，這一事實(shí)促使行業(yè)進(jìn)一步優(yōu)化硬鉻工藝中使用的催化劑。這種催化劑開發(fā)不僅使電鍍液具有高得多的電流效率，而且還改善了硬鉻涂層的性質(zhì)。這種改進(jìn)的性質(zhì)的例子是更高的硬度、裂紋更少的沉積物以及低的基材蝕刻。

16、如上所述，硬鉻電解質(zhì)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定，現(xiàn)在又分為三個(gè)不同的類，列在下表2中。所有電解質(zhì)均基于三氧化鉻和硫酸鹽。

17、表2.當(dāng)今鍍硬鉻行業(yè)使用的主要硬鉻工藝種類的描述。

18、

19、有利地，在成型的互連件上通過(guò)鍍硬鉻沉積的涂層的厚度為至少1微米且小于1毫米。

20、有利地，沉積步驟可以被表征為鉻化過(guò)程。

21、鉻化是一種熱化學(xué)過(guò)程，其涉及通過(guò)擴(kuò)散的方式，用鉻使鐵合金(主要是鋼)飽和。其目的是延長(zhǎng)暴露于磨損和腐蝕(包括氣體腐蝕)的工具和部件在高達(dá)900℃的溫度下的使用壽命。鉻化涉及源金屬粉末(在這種情況下為cr)、活化劑(例如鹵化物)和稀釋劑(惰性粉末，例如al2o3，其防止堆積的粉末顆粒燒結(jié)在一起)，該方法通常被稱為作為“包埋滲(packcementation)”。第1-3類鐵素體鋼的碳含量非常低，其特點(diǎn)是cr的溶解度高，因此鉻化過(guò)程特別有利于金屬cr擴(kuò)散到鐵素體晶體結(jié)構(gòu)中?；罨瘎┍３纸缑鏇](méi)有氧化物并允許源金屬擴(kuò)散。鉻化按其用途分為兩類：防腐蝕和表面硬化。

22、在us?6.387.194b1中，描述了一種對(duì)400系列，尤其是430不銹鋼部件，進(jìn)行鉻化處理的方法。還描述了用于該方法的擴(kuò)散涂層組合物。

23、有利地，互連件的成型通過(guò)成形來(lái)進(jìn)行。

24、有利地，成形通過(guò)沖壓、壓制、鍛造、滾壓、壓印、壓花、擠出、滾壓成形、液壓成形或深拉來(lái)進(jìn)行。

25、有利地，用于使互連件成形的壓制功率小于500巴，優(yōu)選小于200巴。

26、有利地，互聯(lián)件的成型通過(guò)機(jī)械加工來(lái)進(jìn)行。

27、有利地，機(jī)械加工通過(guò)鉆孔、銑削、光化學(xué)蝕刻、電化學(xué)蝕刻、干蝕刻或激光切割進(jìn)行。

28、有利地，在鉻升級(jí)之后，互連件的熱膨脹系數(shù)高于12ppm/k，但低于13ppm/k。

29、因此，本發(fā)明的方法允許soc互連件由例如鉻含量相對(duì)較低的鐵素體不銹鋼(如aisi?430)制成，其cte高于約12.5ppm/k的最佳值，并且通過(guò)鉻升級(jí)，使鋼的cte降低至更接近于最佳值。