[发明专利]中空微球的热喷涂沉积

说明书

提供了由热喷涂形成绝缘涂层的方法。在一个变型中，该方法包括将具有大于或等于约900℃的最高温度的喷射流朝向基底喷涂，以在基底上形成绝缘涂层。热喷涂可为高速氧火焰(HVOF)工艺。喷射流包含多个中空微球，其可包含诸如镍或铁的金属。所形成的绝缘涂层在标准温度和压力条件下具有小于或等于约200mW/m·K的热导率(K)，并且可具有大于或等于约100kJ/m³K的热容量(c_v)。

背景技术

该部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

本公开涉及用于将中空微粒热喷涂在基底上以形成绝缘热障涂层的方法。

绝缘热障涂层用于各种应用以减少热传递。期望这种涂层具有低热容量和低热导率。在某些方面中，热障涂层可包括绝缘材料，其包括一个或多个中空微球。因此，绝缘或热障涂层可以用于各种应用中，包括作为非限制性实例，用于内燃机内的部件的表面上，以减少热传递损失并提高性能和效率。在各种复杂部件上形成坚固的热障涂层的新方法是期望的。

发明内容

该部分提供本公开的综述，且并不是其全部范围和所有特征的综合公开。

本公开涉及诸如微球的中空微结构的热喷涂沉积。在一个变型中，本公开提供了一种形成绝缘涂层的方法，该方法包括将具有大于或等于约900℃的最高温度的喷射流喷向基底，以在基底上形成绝缘涂层。喷射流包括多个中空微球。在标准温度和压力条件下，形成的绝缘涂层具有小于或等于约200mW/m·K的热导率(K)。

在一个方面中，在热喷涂之后，绝缘涂层包括具有完整空隙区域的多个中空微结构。

在另一方面中，绝缘涂层具有大于或等于约80体积％的净孔隙率。

在又一方面中，绝缘涂层具有小于或等于约200微米(μm)的厚度。

在某些方面中，喷射流具有小于或等于约1400℃的最高温度。

在另一方面中，多个微球包括选自由镍、铁、其组合及其合金组成的组中的金属。

在其它方面中，多个微球包括第一层中的金属，并且进一步包括选自由铜、锌、锡、镍及其组合组成的组中的第二金属的第二层。

在又一方面中，基底包括选自由镍、铁、铜、锌、铝、其组合及其合金组成的组中的至少一种金属。

在另一方面中，在标准温度和压力条件下，绝缘涂层的热导率(K)小于或等于约100mW/m·K。

在进一步的方面中，绝缘涂层的热容量(c_v)小于或等于约100kJ/m³·K。

在另一个变型中，本公开提供了一种形成绝缘涂层的方法，该方法包括从高速氧燃料(HVOF)装置朝向基底喷射包括多个中空微球的流。该流包括多个微球，微球包括具有选自由镍、铁、其组合及其合金组成的第一金属的第一金属层和具有选自由铜、锌、锡、镍、其组合及其合金组成的第二金属的第二金属层。进一步，在喷射期间，该流具有比第一金属层的熔点低至少约50℃、但等于或高于第二金属层的熔点的最高温度。该方法还包括在标准温度和压力下在基底上形成具有小于或等于约200mW/m·K的热导率(K)的绝缘涂层。

在一个方面中，在热喷涂之后，绝缘涂层包括具有完整空隙区域的多个中空微结构。

在另一方面中，绝缘涂层具有大于或等于约80体积％的净孔隙率。

在又一方面中，绝缘涂层具有小于或等于约200微米(μm)的厚度。

在又一方面中，绝缘涂层可具有小于或等于约200微米(μm)的厚度。

在进一步的方面中，最高温度为大于或等于约900℃至小于或等于约1400℃。