使用特殊粉末涂料材料的涂布方法以及這種涂料材料的用途
【專利摘要】本發(fā)明涉及含有顆粒的粉末涂料材料在涂布方法中的用途，所述涂布方法選自冷氣噴涂、火焰噴涂、高速火焰噴涂、熱等離子體噴涂和非熱等離子體噴涂，其中顆粒具有至多0.1的相對可變形性因子Vm，且所述相對可變形性因子根據(jù)式(I)定義。其中d代表顆粒的平均最小厚度，垂直于顆粒的縱向軸線并在顆粒的縱向軸線的中半位測得，D50為體積平均的粒度分布的平均直徑。本發(fā)明還涉及用于涂布的方法。
【專利說明】使用特殊粉末涂料材料的涂布方法以及這種涂料材料的用途
[0001]本發(fā)明涉及特殊粉末涂料材料。此外，本發(fā)明包括這種粉末涂料材料的用途。此外，本發(fā)明包括使用這種粉末涂料材料用于基材涂布的方法。
[0002]已知許多用于不同基材的涂布方法。例如，將金屬或其前體從氣相沉積在基材表面上，參見例如PVD或CVD方法。此外，能夠例如從溶液通過電化學(xué)方法來沉積相應(yīng)的物質(zhì)。另外，能夠例如以清漆的形式將涂料施用至表面上。然而，所有的方法都具有特定的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。例如，在以清漆的形式沉積的情況下，需要大量的水和/或有機(jī)溶劑，需要干燥時(shí)間，待施用的涂料材料必須與基礎(chǔ)清漆相容，基礎(chǔ)清漆的殘余物同樣保持在基材上。例如，通過PVD法施用需要大量能量以將非揮發(fā)性物質(zhì)帶入氣相。
[0003]鑒于上述限制，已經(jīng)開發(fā)了大量涂布方法以提供用于各自預(yù)期用途所需的性質(zhì)。已知的方法使用例如動能、熱能、或它們的混合以產(chǎn)生涂層，其中熱能可源自例如常規(guī)燃燒火焰或等離子體火焰。后者進(jìn)一步分為熱和非熱等離子體，這是指氣體被部分或完全地分離成自由電荷載子如離子或電子。
[0004]在冷氣噴涂的情況下，涂層是通過施加粉末至基材表面形成的，其中粉末顆粒被大大加速。為此，通過在德-拉伐爾噴嘴中膨脹將經(jīng)加熱的工藝氣體加速至超音速，然后將粉末噴射。作為高動能的結(jié)果，當(dāng)顆粒撞擊基材表面時(shí)它們形成致密層。
[0005]例如，W02010/003396A1公開了采用冷氣噴涂作為涂布方法來施加耐磨保護(hù)涂層。此外，例如在EP1363811A1、EP0911425B1和US7, 740, 905B2中發(fā)現(xiàn)冷氣噴涂方法的公開。
[0006]火焰噴涂屬于 熱涂布方法組。這里，將粉末涂料材料引入燃料氣體/氧氣混合物的火焰。這里，可達(dá)到最高約3200°C的溫度，例如使用氧乙炔火焰。該方法的細(xì)節(jié)可自公開如 EP830464B1 和 US5, 207，382A 學(xué)到。
[0007]在熱等離子體噴涂的情況下，將粉末涂料材料注入熱等離子體。在通常使用的熱等離子體中，達(dá)到最高約20，000K的溫度，從而使注入的粉末熔融并沉積在基材上作為涂層。
[0008]熱等離子體噴涂的方法及其具體實(shí)施方案以及方法參數(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。例如，參考W02004/016821，其描述了使用熱等離子體噴涂以施加非晶涂層。此外，EP0344781例如公開了使用火焰噴涂和熱等離子體噴涂作為使用碳化鎢粉末混合物的涂布方法。在文獻(xiàn)中多次描述了在等離子體噴涂法中使用的特定設(shè)備，例如在EP0342428A2、US7, 678，428B2、US7, 928，338B2 和 EP1287898A2 中。
[0009]在高速火焰噴涂的情況下，燃料在高壓下燃燒，其中燃料氣體、液體燃料和它們的混合物都可以用作燃料。將粉末涂料材料注入高度加速的火焰。已知這種方法特征在于相對致密的噴涂涂層。高速火焰噴涂也是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，并且已經(jīng)在許多出版物中進(jìn)行了描述。例如，EP0825272A2公開了使用高速火焰噴涂的用銅合金涂布的基材。此外，例如W02010/037548A1和EP0492384A1公開了高速火焰噴涂的方法以及在其中使用的設(shè)備。
[0010]非熱等離子體噴涂很大程度上類似于熱等離子體噴涂和火焰噴涂進(jìn)行。粉末涂料材料被注入非熱等離子體，并與其一起沉積在基材表面上。如可例如從EP1675971B1得知的，該方法的特征在于經(jīng)涂布的基材的特別低的熱負(fù)荷。該方法中，特定的實(shí)施方案和相應(yīng)的方法參數(shù)也是本領(lǐng)域技術(shù)人員從不同的出版物中已知的。例如EP2104750A2描述了該方法的使用和實(shí)施該方法的設(shè)備。例如，DE10320379A1描述了使用該方法的可電加熱的元件的制造。關(guān)于該方法或用于非熱等離子體噴涂的設(shè)備的進(jìn)一步公開可見于例如 EP1675971B1、DE102006061435A1、W003/064061AU W02005/031026A1、DE19807086A1、DE10116502A1、W001/32949A1、EP0254424B1、EP1024222A2、DE19532412A1、DE19955880A1和DE19856307C1 中。
[0011]然而，使用粉末涂料材料的涂布方法的普遍問題是在相對溫和的涂布條件下僅僅能達(dá)到不足的涂層質(zhì)量。特別是，當(dāng)存在粉末涂料材料的顆粒的不完全熔融時(shí)，會形成空穴，其可以例如影響光學(xué)、觸覺或電性質(zhì)，屏障效應(yīng)和/或涂層的熱導(dǎo)率。
[0012]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供適合用于涂布方法中的粉末涂料材料，其中改進(jìn)已知涂層的生產(chǎn)，或可以生產(chǎn)新涂層。
[0013]本發(fā)明的另一目的是，提供通過其能夠在最溫和的可能涂布條件(溫度，撞擊的粒子的速度)下生產(chǎn)高質(zhì)量和均勻的涂層的方法。
[0014]本發(fā)明的另一目的是，提供粉末涂料材料，當(dāng)在基材的涂層中使用時(shí)，所述粉末涂料材料與已知粉末涂料材料相比提供優(yōu)點(diǎn)。
[0015]本發(fā)明涉及含有顆粒的粉末涂料材料在涂布方法中的用途，所述涂布方法選自冷氣噴涂、火焰噴涂、高速火焰噴涂、熱等離子體噴涂和非熱等離子體噴涂，其中顆粒具有至多0.1的相對可變形性因子Vm，且所述相對可變形性因子根據(jù)式(I)定義:
[0016]
【權(quán)利要求】
1.含有顆粒的粉末涂料材料在涂布方法中的用途，所述涂布方法選自冷氣噴涂、火焰噴涂、高速火焰噴涂、熱等離子體噴涂和非熱等離子體噴涂，其中顆粒具有至多0.1的相對可變形性因子Vm，且所述相對可變形性因子根據(jù)式(I)定義:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用途，其中考慮到相對于銀的莫氏硬度的顆粒的莫氏硬度，相對可變形性因子根據(jù)式(II)定義為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用途，其中粉末涂料材料的相對可變形性因子為至多0.01。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的用途，其中粉末涂料材料的顆粒具有大于45N/mm2的技術(shù)上的彈性極限。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的用途，其中涂料材料的顆粒的以[K]測得的熔點(diǎn)為以[K]測得的涉及所述基材的涂布方法中所用介質(zhì)的溫度的至多60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的用途，其中所述顆粒包含金屬顆粒或者為金屬顆粒，并且所述金屬選自銀、金、鉬、鈕、銀、鉻、猛、鈷、鍺、鋪、招、鋅、錫、鐵、銅、鎳、鈦、娃、它們的合金和混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的用途，其中所述涂布方法選自火焰噴涂和非熱等離子體噴涂，并優(yōu)選為非熱等離子體噴涂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的用途，其中粉末涂料材料的粒度分布為D5tl值在1.5至84 μ m的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的用途，其中粉末涂料材料的粒度分布為Dltl值在3.7至26 μ m的范圍內(nèi)，D5tl值在6至49 μ m的范圍內(nèi)，D9tl值在12至86 μ m的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的用途，其中所述粉末涂料材料的跨度為至多2.9，其中所述跨度根據(jù)式(III)定義:
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的用途，其中粉末涂料材料的顆粒是至少部分地經(jīng)涂布的。
12.一種用于涂布基材的方法，所述方法選自冷氣噴涂、火焰噴涂、高速火焰噴涂、熱等離子體噴涂和非熱等離子體噴涂， 其特征在于: 所述方法包括以下步驟: 將含有顆粒的粉末涂料材料引入定向至待涂布基材上的介質(zhì)的步驟，其中所述顆粒具有至多0.1的相對可變形性因子Vm，且所述相對可變形性因子根據(jù)式(I)定義:
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述方法選自火焰噴涂和非熱等離子體噴涂，并優(yōu)選為非熱等離子體噴涂。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中粉末涂料材料作為氣溶膠傳輸。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中定向至基材上的介質(zhì)是空氣或已經(jīng)從空 氣產(chǎn)生。
【文檔編號】C23C4/06GK103827346SQ201280046454
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月25日
【發(fā)明者】S·赫費(fèi)納, M·魯普雷希特, C·沃爾夫魯姆, A·賴斯 申請人:?？ㄌ赜邢薰?br>