Rannsakaðu framfarir ferrít slitþolinna plötutengja
Árið 1997 þróaði Hitachi Metal Company málmefnið Fe-22Cr ferritic system álfelgur ZMG232 fyrir SOFC tengi með 1000 gráðu hitastig. Ferrítefnið var valið sem SOFC tengið vegna þess að ferrítefnið hefur lægri varmaþenslustuðul en austenít, sem er líkara SOFC íhlutanum. Fyrirtækið tók síðan upp röð aðgerða til að bæta ferli, svo sem að draga úr innihaldi óhreinindaoxíða, og þróaði ZMG232L slitþolna plötuna árið 2005.
ZMG232L slitþolin plata getur myndað þétt Cr2O3 oxíðlag í vinnuumhverfinu, þannig að það hefur góða rafleiðni á sama tíma, en hefur einnig framúrskarandi oxunarþol. Þó að einnig sé hægt að fá oxunarviðnám tengisins með því að mynda Al2O3 oxíðlag, hefur Al2O3 enga rafleiðni við rekstrarhitastig ZMG232L slitþolinnar plötu, þannig að Cr2O3 oxíðlags álfelgur með lítið viðnám við háan hita er hentugur fyrir SOFC tengi málmefni.
Með stöðugri þróun SOFC hafa hærri kröfur verið settar fram fyrir tengimálmefni - til að bæta enn frekar oxunarþol og draga úr magni Cr uppgufun sem myndast af málmefnum til að draga úr áhrifum á frammistöðu orkuframleiðsluíhluta. Byggt á ZMG232L slitþolinni plötu, gerði Hitachi Metal Company sér grein fyrir hönnun á filmu og þéttingarblöndu sem samanstendur af spínellagi og krómoxíðlagi með rafleiðni með því að bæta við álfelgum og fínstilla íhlutum og þróaði nýja álfelgur ZMG232G10 slitþolna plötu með oxunarþol og rafleiðni jókst um það bil 2 sinnum.
Uppbygging oxíðlagsins og álhönnun ZMG232G10 slitþolinnar plötu eru kynnt stuttlega hér að neðan.
Þegar ZMG232L slitþolin plata er hitameðhöndluð í oxandi andrúmslofti myndast tvöfalt lag oxíðlag á yfirborði vinnustykkisins, yfirborðslagið er (Mn,Cr) 3O4 oxíðlagið, innra lagið (fylki) er Cr2O3 oxíðlagið. Oxunarþolið fer eftir Cr2O3 oxíðlaginu, en uppgufun Cr frumefnisins sem er í því mun leiða til skerðingar á frammistöðu orkuframleiðsluþáttarins, þó að (Mn,Cr) 3O4 oxíðlagið hafi ákveðin hamlandi áhrif á uppgufun Cr, en oxunarhraði (Mn,Cr) 3O4 gerir verndaráhrifin takmörkuð.
Til að leysa ofangreind vandamál eru eftirfarandi ráðstafanir gerðar í málmblöndunni.
1) Bættu oxunarþol: minnkaðu Mn innihald og minnkaðu oxunarhraða (Mn,Cr) 3O4;
2) Hindra uppgufun Cr: Bætið Cu við, Cu dreifist í (Mn,Cr) 3O4 oxíðlagið og þéttir (Mn,Cr) 3O4 oxíðlagið.
Vegna ofangreindra samsetningarhönnunarráðstafana hefur ZMG232G10 slitþolinn diskur betri oxunarþol en ZMG232L slitþolinn diskur, og uppgufunarmagn Cr minnkar.
ZMG232G10 slitplata og önnur slitplata samanburður
Til þess að markaðssetja SOFC verður að lækka framleiðslukostnað hvers íhluta. Á undanförnum árum hefur notkun ferríts slitþolinnar plötu í SOFC tengjum verið rannsökuð. Oxunarþol ZMG232G10 slitþolinna plötutengis, þróað af Hitachi Metal Company, var borið saman við aðrar slitþolnar plötur og prófunarsýnin var 10 mm þykk. Vegna þess að því þynnri sem plötuþykktin er, því verri er oxunarþol málmblöndunnar, er nauðsynlegt að fylgjast með þykktarhönnuninni þegar slitþolið plata er notað sem SOFC tengiefni. Þegar ZMG232G10 er notað sem SOFC tengiefni er hægt að nota þynnra efni en venjulega slitþolið plötu.
Því minni sem oxunaraukningin breytist með tímanum, því betra er oxunarviðnámið, svo sem ZMG232G10 slitplötuoxunarþolið er verulega betra en SUS430. Undir venjulegum kringumstæðum eykst oxunaraukning oxíðlagsins sem myndar málmblöndur samkvæmt fleygbogareglunni með auknum tíma, en oxunaraukning SUS430 eykst verulega með lengri tíma í fyrstu oxunarmeðferðinni. Fyrir oxunartímann 2500 klst., er breytingastefna SUS444 oxunaraukningarinnar í grundvallaratriðum sú sama og ZMG232G10, en eftir aukninguna minnkar SUS444 oxunaraukningin hratt, sem er afleiðing af spýtingu á oxunarlagi þess með oxunarþol. Ofangreindur samanburður sýnir að samanborið við slitþolnar plötur ZMG232G10, hafa SUS430 og SUS444 lélega oxunarþol.
