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燃料电池中的质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有诸多优点,例如化学能转化成电能的效率高、在室温下的启动速度快、运行的噪音低、操作的环境温度低等,它在交通运输以及便携式电源领域有着非常广阔的前景。燃料电池的金属双极板由于易加工、高机械强度、低的生产成本以及优良的导电性而优于石墨板。然而不锈钢金属双极板在PEMFC的工作环境中会形成降低其导电性的氧化层,从而使燃料电池的整体工作效率降低,因此金属双极板的界面接触电阻和其耐腐蚀性是需要解决的主要问题。针对上述问题,本文采用双辉光等离子渗金属技术,选用316 L不锈钢板(316LSS),在其表面进行渗钽及渗钽碳化合物合金层。首先进行工艺探究,然后分析改性层的成分、组织以及其疏水性能,并重点分析了改性后的316 LSS的耐腐蚀性能及表面导电性。研究实验中工作温度、电压、气压及保温时间对改性层形成的影响,通过对比实验得到在316L SS上渗钽(Ta-316L SS)的最佳工艺参数为:源极电压-850～-900 V,阴极电压-550～600 V,温度1073K,气压40 Pa,时间2 h,极间距15 mm。钽改性层主要是由钽表层和扩散次表层组成的,其表面形貌致密且与基体冶金结合性能良好。研究316L SS渗钽合金层的疏水性,及在模拟PEMFC环境中(70℃,0.05 M H2SO4+2 ppm HF溶液,通入空气模拟阴极环境,通入氢气模拟阳极环境)的耐腐蚀性和表面导电性。对比裸样数据,钽改性后的316LSS的疏水性、耐腐蚀性能和表面导电性能均得到了提升,且经过模拟环境腐蚀后的钽改性的316L SS双极板仍然保持较好的耐腐蚀性能及表面导电性能。在钽渗扩改性316LSS的基础上,引入含碳的反应气体丙酮,在316LSS基体上制备出了钽碳的化合物渗扩改性层(Ta-C316LSS)。最佳工艺参数下的钽碳化物改性层主要是由碳化钽和钽表层及扩散次表层组成的,其表面形貌致密且与基体冶金结合性能良好。在模拟PEMFC环境中,钽碳化合物渗扩改性层更加显著的提高了 316L SS的耐腐蚀性能及表面导电性能。经过钽碳化合物改性的316L SS在模拟PEMFC环境下的阴极和阳极的自腐蚀电流分别由0.51 μA cm-2和0.63 μA cm-2降到了 0.09μA cm-2和0.08μA cm-2,比裸样316L SS的自腐蚀电流密度减少了一个数量级。经过钽碳化合物改性的316LSS的接触电阻由83.42 mΩ cm2降到了 13.93 mΩ cm2。经过钽碳化合物渗扩改性后的316L SS在模拟阴极和阳极环境下经过14400 s的恒电位极化测试得到的腐蚀电流密度分别由2.1 μA cm-2降低到0.13 μA cm-2、由1.8μA cm-2降低到-0.08 μA cm-2。经过恒电位极化后的Ta-C 316L SS接触电阻仅有少量的增加,仍然保持了良好的表面导电性能。