[发明专利]涂覆基材表面的方法和经过涂覆的产品

说明书

本发明涉及施加涂层的方法，所述涂层仅含有少量不同的气体杂质，特别是氧气和氢气。

在表面上施加金属涂层，尤其是难熔金属涂层会产生许多问题。

在常规方法中，金属通常完全或部分熔化，结果金属易于氧化或吸收其它气体杂质。因此，常规方法如堆焊和等离子喷涂必须在保护气体或真空下进行。

在这种情况下，需要较高的设备开销，并且构件的尺寸是受限制的，其中气体杂质的含量仍然不能令人满意。

向待涂覆物体传递大量的热会使得变形的可能性非常大，导致这些方法不能用在复杂构件的情况(通常还包含在低温下熔融的成分)中。

因此，复杂构件必须在再加工之前拆卸，结果通常导致所述再加工几乎没有经济性，并且只能进行构件材料(废料)的再利用。

而且，在真空等离子喷涂中，源自使用的电极的钨和铜杂质会引入涂层中，结果导致了不利的情况。例如，如果将钽或铌涂层用于腐蚀保护，则这些杂质会通过形成所谓的微型原电池而降低涂层的保护作用。

并且，这些方法是熔融冶金方法，总是包含其固有的缺点，如单向颗粒生长。这具体发生在激光加工中，其中，将合适的粉末施加在表面上并且通过激光束熔化。另一个问题是多孔性，这具体可在先施加金属粉末接着采用热源熔化的情况下观察到。在WO 02/064287中已试图仅通过用能量束如激光束表面熔化和烧结粉末颗粒来解决这些问题。但是，结果并不总是令人满意的，较高的设备开销是必需的，在复杂构件中引入有所降低但还是很高的能量时涉及的问题仍然存在。

WO-A-03/106,051揭示了用于低压冷喷涂的方法和设备。在该方法中，将粉末颗粒涂料在基本上室温条件下、于气体中喷涂在工件上。该方法在低于大气压的低压环境中进行，以加速喷涂的粉末颗粒。使用该方法，在工件上形 成粉末涂层。

EP-A-1,382,720揭示了用于低压冷喷涂的另一种方法和设备。在该方法中，将待涂覆靶和冷喷枪置于低于80kPa压力的真空室内。使用该方法，用粉末涂覆工件。

因此，鉴于现有技术，本发明的目的是提供新颖的涂覆基材的方法，该方法的特点在于，引入的能量低，设备的开销少，对于各种载体材料和涂料具有广泛的应用性，其中，待施加金属在加工过程中不熔化。

本发明的另一个目的是提供新颖的制备致密的耐腐蚀性涂层、尤其是钽涂层的方法，该涂层仅含有少量杂质，优选仅含有少量氧、氢和氮杂质，该涂层非常适合用作腐蚀保护层，特别是用于化工厂设备中。

通过如权利要求1所述的方法将所需的难熔金属施加到所需的表面上来实现本发明的目的。

与常规的热喷涂(火焰、等离子体、高速火焰、电弧、真空等离子体、低压等离子体喷涂)和堆焊(deposit welding)方法不同，涂覆设备中产生的热能没有导致涂覆材料表面熔化的方法通常适用于本发明。要避免与火焰或热燃烧气体接触，因为它们可能导致粉末颗粒氧化，会使得所得涂层中的氧含量升高。

这些方法，例如冷气体喷涂、冷喷涂方法、冷气体动态喷涂、动力喷涂是本领域技术人员已知的，并且例如在EP-A-484533中进行了描述。根据本发明，专利DE-A-10253794中描述的方法同样适用。

所谓的冷喷涂方法或动力喷涂方法尤其适用于本发明方法；

EP-A-484533中描述的冷喷涂方法特别适用，该专利文献的内容通过引用结合于此。

因此，用于将涂料施加在表面上的有利的方法是这样的方法，其中，气流与选自铌、钽、钨、钼、钛、锆、镍、钴、铁、铬、铝、银、铜、它们中的至少两种的混合物、以及它们相互之间或与其它金属的合金的粉末材料形成气体-粉末混合物，所述粉末的粒度为0.5-150μm，氧含量低于500ppm，氢含量低于500ppm，其中，使所述气流具有超音速，形成确保所述气体-粉末混合物中的粉末速度为300-2000m/s(较好300-1200m/s)的超音速射流，并将该射流导向物体的表面。

撞击在所述物体表面上的金属粉末颗粒形成涂层，并且所述颗粒严重变形。

所述粉末颗粒以确保颗粒的流量密度为0.01-200g/s cm²，较佳的是0.01-100g/s cm²，非常好的是0.01-20g/s cm²，或者最好是0.05-17g/s cm²的量有利地存在于射流中。