DE102017130806A1 - THERMAL SPRAYING OF MICROHOLE BALLS - Google Patents
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Abstract
Es sind Verfahren zum Bilden einer isolierenden Beschichtung durch thermisches Spritzen vorgesehen. In einer Variante beinhaltet das Verfahren das thermische Spritzen eines Strahlstroms mit einer Höchsttemperatur größer oder gleich etwa 900 °C auf ein Substrat, um die isolierende Beschichtung auf dem Substrat zu bilden. Das thermische Spritzen kann ein Hochgeschwindigkeitsflamm (HVOF)-Verfahren sein. Der Strahlstrom umfasst mehrere Mikrohohlkugeln, die ein Metall, wie etwa Nickel oder Eisen, umfassen können. Die so gebildete isolierende Beschichtung weist eine Wärmeleitfähigkeit (K) kleiner als oder gleich etwa 200 mW/m·K bei Standardtemperatur- und Druckbedingungen auf und kann eine Wärmekapazität (c) von größer als oder gleich etwa 100 kJ/m·K aufweisen.Methods are provided for forming an insulating coating by thermal spraying. In a variant, the method includes thermal spraying a jet stream having a maximum temperature greater than or equal to about 900 ° C to a substrate to form the insulating coating on the substrate. Thermal spraying may be a high velocity flame (HVOF) process. The jet stream comprises a plurality of hollow microspheres, which may comprise a metal, such as nickel or iron. The insulating coating thus formed has a thermal conductivity (K) less than or equal to about 200 mW / m · K at standard temperature and pressure conditions and may have a heat capacity (c) greater than or equal to about 100 kJ / m · K.
Description
EINLEITUNGINTRODUCTION
Der folgende Abschnitt bietet Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung, wobei es sich nicht notwendigerweise um den Stand der Technik handelt.The following section provides background information for the present disclosure, which is not necessarily the prior art.
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verfahren zum thermischen Spritzen Mikrohohlteilchen auf Substrate, um isolierende Wärmedämmschichten zu bilden.The present disclosure relates to methods of thermally injecting microcavity particles onto substrates to form insulating thermal barrier coatings.
Isolierende und Wärmedämmschichten werden in verschiedenen Anwendungen verwendet, um Wärmeübertragung zu reduzieren. Solche Beschichtungen weisen wünschenswerterweise eine geringe Wärmekapazität und geringe Wärmeleitfähigkeit auf. In bestimmten Aspekten kann eine Wärmedämmschicht ein Isoliermaterial umfassen, das eine oder mehrere Mikrohohlkugeln beinhaltet. Somit kann die isolierende oder Wärmedämmschicht in einer Vielzahl von Anwendungen, einschließlich als nicht einschränkendes Beispiel, auf Oberflächen von Komponenten in einem Verbrennungsmotor verwendet werden, um Wärmeübertragungsverluste zu reduzieren und Leistung und Effizienz zu erhöhen. Neue Verfahren zur Bildung robuster Wärmedämmschichten auf einer Vielzahl von komplexen Komponenten sind wünschenswert.Insulating and thermal barrier coatings are used in various applications to reduce heat transfer. Such coatings desirably have low heat capacity and low thermal conductivity. In certain aspects, a thermal barrier coating may include an insulating material that includes one or more hollow microspheres. Thus, the insulating or thermal barrier coating may be used in a variety of applications, including as a non-limiting example, on surfaces of components in an internal combustion engine to reduce heat transfer losses and increase power and efficiency. New methods for forming robust thermal barrier coatings on a variety of complex components are desirable.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Dieser Teil stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine vollständige Offenbarung des vollen Schutzumfangs oder aller Merkmale.This part provides a general summary of the disclosure and is not a complete disclosure of the full scope or all features.
Die vorliegende Offenbarung betrifft thermische Spritzabscheidung von Mikrohohlstrukturen, wie etwa Mikrokugeln. In einer Variation sieht die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung einer isolierenden Beschichtung vor, einschließlich dem thermischen Spritzen eines Strahlstroms mit einer Höchsttemperatur größer oder gleich etwa 900 °C auf ein Substrat, um die isolierende Beschichtung auf dem Substrat zu bilden. Der Strahlstrom beinhaltet mehrere Mikrohohlkugeln. Die gebildete isolierende Beschichtung weist eine Wärmeleitfähigkeit (K) kleiner als oder gleich etwa 200 mW/m·K bei Standardtemperatur- und Druckbedingungen auf.The present disclosure relates to thermal spray deposition of micro hollow structures, such as microspheres. In a variation, the present disclosure provides a method of making an insulating coating, including thermally spraying a jet stream having a maximum temperature greater than or equal to about 900 ° C, to a substrate to form the insulating coating on the substrate. The jet stream contains several hollow microspheres. The formed insulating coating has a thermal conductivity (K) less than or equal to about 200 mW / mK under standard temperature and pressure conditions.
In einem Aspekt beinhaltet die isolierende Beschichtung mehrere Mikrohohlstrukturen mit intakten Hohlraumbereichen nach dem thermischen Spritzen.In one aspect, the insulating coating includes multiple micro-hollow structures with intact void areas after thermal spraying.
In einem weiteren Aspekt weist die isolierende Beschichtung eine Nettoporosität größer als oder gleich etwa 80 Vol.-% auf.In another aspect, the insulating coating has a net porosity greater than or equal to about 80% by volume.
In noch einem weiteren Aspekt weist die isolierende Beschichtung eine Dicke kleiner als oder gleich etwa 200 Mikrometer (µm) auf.In yet another aspect, the insulating coating has a thickness less than or equal to about 200 micrometers (μm).
In bestimmten Aspekten weist der Strahlstrom eine Höchsttemperatur kleiner als oder gleich etwa 1400 °C auf.In certain aspects, the jet stream has a maximum temperature less than or equal to about 1400 ° C.
In einem weiteren Aspekt beinhalten die mehreren Mikrokugeln ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Nickel, Eisen, Kombinationen und Legierungen davon.In another aspect, the plurality of microspheres include a metal selected from the group consisting of: nickel, iron, combinations, and alloys thereof.
In weiteren Aspekten beinhalten die mehreren Mikrokugeln das Metall in einer ersten Schicht und ferner eine zweite Schicht aus einem zweiten Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Kupfer, Zink, Zinn, Nickel und Kombinationen davon.In further aspects, the plurality of microspheres include the metal in a first layer and further a second layer of a second metal selected from the group consisting of: copper, zinc, tin, nickel, and combinations thereof.
In noch einem anderen Aspekt beinhaltet das Substrat mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Nickel, Eisen, Kupfer, Zink, Aluminium, Kombinationen und Legierungen davon.In yet another aspect, the substrate includes at least one metal selected from the group consisting of: nickel, iron, copper, zinc, aluminum, combinations, and alloys thereof.
In einem weiteren Aspekt ist die Wärmeleitfähigkeit (K) der isolierenden Beschichtung bei normalen Standardtemperatur- und Druckbedingungen kleiner oder gleich etwa 100 mW/m·K.In another aspect, the thermal conductivity (K) of the insulating coating is less than or equal to about 100 mW / m · K under normal standard temperature and pressure conditions.
In weiteren Aspekten ist eine Wärmekapazität (cv) der isolierenden Beschichtung kleiner als oder gleich etwa 100 kJ/m3·K.In further aspects, a heat capacity (c v ) of the insulating coating is less than or equal to about 100 kJ / m 3 · K.
In einer weiteren Variation sieht die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Bilden einer isolierenden Beschichtung vor, beinhaltend das Einspritzen eines Stroms, der mehrere Mikrohohlkugeln beinhaltet, von einer Hochgeschwindigkeits-Sauerstoffbrennstoff (HVOF)-Vorrichtung zu einem Substrat. Der Strom beinhaltet die mehreren Mikrokugeln, die eine erste Metallschicht mit einem ersten Metall ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Nickel, Eisen, Kombinationen und Legierungen davon beinhaltet und eine zweite Metallschicht mit einem zweiten Metall ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Kupfer Zink, Zinn, Nickel, Kombinationen und Legierungen davon beinhaltet. Ferner weist der Strom eine Höchsttemperatur während des Einspritzens auf, die mindestens etwa 50 °C unter einem Schmelzpunkt der ersten Metallschicht liegt, aber bei oder über einem Schmelzpunkt der zweiten Metallschicht. Das Verfahren beinhaltet auch das Bilden der isolierenden Beschichtung auf dem Substrat mit einer Wärmeleitfähigkeit (K) kleiner als oder gleich etwa 200 mW/m-K bei Standardtemperatur und -druck.In another variation, the present disclosure provides a method of forming an insulating coating, including injecting a stream including a plurality of hollow microspheres from a high velocity oxygen fuel (HVOF) device to a substrate. The stream includes the plurality of microspheres including a first metal layer having a first metal selected from the group consisting of: nickel, iron, combinations and alloys thereof, and a second metal layer having a second metal selected from the group consisting of: copper zinc , Tin, nickel, combinations and alloys thereof. Further, the current has a maximum temperature during injection that is at least about 50 ° C below a melting point of the first metal layer, but at or above a melting point of the second metal layer. The method also includes forming the insulating coating on the substrate having a thermal conductivity (K) less than or equal to about 200 mW / m-K at standard temperature and pressure.
In einem Aspekt beinhaltet die isolierende Beschichtung mehrere Mikrohohlstrukturen mit intakten Hohlraumbereichen nach dem thermischen Spritzen.In one aspect, the insulating coating includes multiple micro-hollow structures with intact void areas after thermal spraying.
In einem weiteren Aspekt weist die isolierende Beschichtung eine Nettoporosität größer als oder gleich etwa 80 Vol.-% auf. In another aspect, the insulating coating has a net porosity greater than or equal to about 80% by volume.
In noch einem weiteren Aspekt weist die isolierende Beschichtung eine Dicke kleiner als oder gleich etwa 200 Mikrometer (µm) auf.In yet another aspect, the insulating coating has a thickness less than or equal to about 200 micrometers (μm).
In noch weiteren Aspekten kann die isolierende Beschichtung eine Dicke kleiner als oder gleich etwa 200 Mikrometer (µm) aufweisenIn still other aspects, the insulating coating may have a thickness less than or equal to about 200 micrometers (μm)
In einem weiteren Aspekt ist die Höchsttemperatur größer als oder gleich etwa 900 °C oder kleiner als oder gleich etwa 1400 °C.In another aspect, the maximum temperature is greater than or equal to about 900 ° C, or less than or equal to about 1400 ° C.
In noch einem anderen Aspekt beinhaltet das Substrat mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Nickel, Eisen, Kupfer, Zink, Zinn, Nickel, Aluminium, Kombinationen und Legierungen davon.In yet another aspect, the substrate includes at least one metal selected from the group consisting of: nickel, iron, copper, zinc, tin, nickel, aluminum, combinations and alloys thereof.
In anderen Aspekte beinhaltet das Substrat ein erstes Metall ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Nickel, Eisen, Kombinationen und Legierungen davon und ferner ein zweites Metall ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Kupfer Zink, Zinn, Nickel, Kombinationen und Legierungen davon.In other aspects, the substrate includes a first metal selected from the group consisting of: nickel, iron, combinations and alloys thereof, and further a second metal selected from the group consisting of: copper, zinc, tin, nickel, combinations and alloys thereof.
In noch weiteren Aspekten beinhalten die mehreren Mikrokugeln die erste Metallschicht mit Nickel und die zweite Metallschicht mit Kupfer.In still other aspects, the plurality of microspheres include the first metal layer with nickel and the second metal layer with copper.
In noch weiteren Aspekten ist die Wärmeleitfähigkeit (K) bei normalen Standardtemperatur- und Druckbedingungen kleiner oder gleich etwa 100 mW/m·K.In still other aspects, the thermal conductivity (K) at normal standard temperature and pressure conditions is less than or equal to about 100 mW / m · K.
In einem weiteren Aspekt weist die isolierende Beschichtung eine Wärmekapazität (cv) kleiner als oder gleich etwa 100 kJ/m3·K auf.In another aspect, the insulating coating has a heat capacity (c v ) less than or equal to about 100 kJ / m 3 · K.
In noch einem weiteren Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner das Sintern der Isolierschicht nach dem Einspritzen.In yet another aspect, the method further includes sintering the insulating layer after injection.
In noch einer weiteren Variation sieht die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Bilden einer isolierenden Beschichtung vor, die das Einspritzen eines Stroms, der mehrere Mikrohohlkugeln beinhaltet, von einer Hochgeschwindigkeits-Sauerstoffbrennstoff (HVOF)-Vorrichtung zu einem Substrat beinhaltet, um eine Schicht aus abgeschiedenen Mikrohohlstrukturen zu bilden. Der Strom weist eine Höchsttemperatur während des Einspritzens auf, die größer als oder gleich etwa 900 °C bis kleiner als oder gleich etwa 1400 °C ist. Jede der mehreren Mikrohohlkugeln beinhaltet eine erste Metallschicht und eine zweite Metallschicht. Die erste Metallschicht weist ein erstes Metall ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Nickel, Eisen, Kombinationen und Legierungen davon und die zweite Metallschicht mit einem zweiten Metall ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Kupfer Zink, Zinn, Nickel, Kombinationen und Legierungen davon auf. Das Verfahren beinhaltet ferner das Sintern der Schicht abgelagerter Mikrohohlstrukturen zur Bildung der isolierenden Beschichtung auf dem Substrat mit einer Wärmeleitfähigkeit (K) kleiner als oder gleich etwa 200 mW/m·K bei Standardtemperatur- und Druckbedingungen und einer Wärmekapazität (cv) kleiner als oder gleich etwa 100 kJ/m3·K.In yet another variation, the present disclosure provides a method of forming an insulating coating that includes injecting a stream containing a plurality of hollow microspheres from a high velocity oxygen fuel (HVOF) device to a substrate about a layer of deposited microcavity structures to build. The stream has a maximum temperature during injection that is greater than or equal to about 900 ° C to less than or equal to about 1400 ° C. Each of the plurality of hollow microspheres includes a first metal layer and a second metal layer. The first metal layer comprises a first metal selected from the group consisting of: nickel, iron, combinations and alloys thereof and the second metal layer having a second metal selected from the group consisting of: copper, zinc, tin, nickel, combinations and alloys thereof on. The method further includes the sintering of the layer deposited micro hollow structures to form the insulating coating on the substrate having a thermal conductivity (K) is less than or equal to about 200 mW / m · K at standard temperature and pressure conditions, and a heat capacity (c v) less than or equal to about 100 kJ / m 3 · K.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und speziellen Beispiele in dieser Kurzdarstellung dienen ausschließlich zum Veranschaulichen und sollen keinesfalls den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränken.Other applications will be apparent from the description provided herein. The description and specific examples in this summary are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the present disclosure.
Figurenlistelist of figures
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich dem Veranschaulichen ausgewählter Ausführungsformen und stellen nicht die Gesamtheit der möglichen Realisierungen dar und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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1 zeigt eine Hochgeschwindigkeits-Sauerstoffflamm (HVOF)-Thermospritzvorrichtung, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung zum Abscheiden von Mikrohohlkugeln zur Bildung einer isolierenden Beschichtung verwendet werden kann. -
2 zeigt ein Beispiel einer Mikrohohlkugel mit einer einzelnen Metallschicht. -
3 zeigt ein weiteres Beispiel einer Mikrohohlkugel mit zwei unterschiedlichen Metallschichten zur Verwendung in den thermischen Spritzverfahren gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. -
4 zeigt eine isolierende Beschichtung, einschließlich Mikrohohlstrukturen, die auf einem Substrat gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung über thermisches Spritzen abgeschieden werden. -
5 zeigt eine Verbund-Wärmedämmschicht, einschließlich einer isolierenden Beschichtung, einschließlich Mikrohohlstrukturen, die auf einem Substrat gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung über thermisches Spritzen abgeschieden werden.
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1 shows a high-speed oxygen flame (HVOF) thermal spray apparatus which may be used to deposit hollow microspheres to form an insulating coating in accordance with certain aspects of the present disclosure. -
2 shows an example of a hollow microsphere with a single metal layer. -
3 FIG. 12 shows another example of a hollow microsphere having two different metal layers for use in the thermal spray processes according to certain aspects of the present disclosure. -
4 FIG. 12 shows an insulating coating, including micro-hollow structures, deposited on a substrate in accordance with certain aspects of the present disclosure via thermal spraying. -
5 FIG. 12 shows a composite thermal barrier coating, including an insulating coating, including micro-hollow structures, deposited on a substrate in accordance with certain aspects of the present disclosure via thermal spraying.
Ähnliche Bezugszeichen geben in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen ähnliche Bauabschnitte an.Like reference numerals indicate similar construction portions throughout the several views of the drawings.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION
Es werden exemplarische Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich ist und den Fachleuten deren Umfang vollständig vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, wie beispielsweise Beispiele für spezifische Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, beschrieben, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Fachleute werden erkennen, dass spezifische Details möglicherweise nicht erforderlich sind, dass exemplarische Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden können und dass keine der Ausführungsformen dahingehend ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. In manchen exemplarischen Ausführungsformen sind wohlbekannte Verfahren, wohlbekannte Vorrichtungsstrukturen und wohlbekannte Techniken nicht ausführlich beschrieben.Exemplary embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and fully convey the scope of those skilled in the art. Numerous specific details are set forth, such as examples of specific compositions, components, devices and methods described to provide a thorough understanding of embodiments of the present disclosure. Those skilled in the art will recognize that specific details may not be required, that exemplary embodiments may be embodied in many different forms, and that neither of the embodiments is to be construed to limit the scope of the disclosure. In some exemplary embodiments, well-known methods, well-known device structures, and well-known techniques are not described in detail.
Die hier verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und soll in keiner Weise einschränkend sein. Wie hierin verwendet schließen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ gegebenenfalls auch die Pluralformen ein, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „beinhalteten“ und „aufweisen“ sind einschließend und geben daher das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Elemente, Zusammensetzungen, Schritte, ganzen Zahlen, Vorgänge, und/oder Komponenten an, schließen aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen hiervon aus. Obwohl der offen ausgelegte Begriff „umfasst,“ als ein nicht einschränkender Begriff zu verstehen ist, der zum Beschreiben und Beanspruchen verschiedener, hier dargelegter Ausführungsformen verwendet wird, kann der Begriff in bestimmten Aspekten alternativ verstanden werden, etwa stattdessen ein mehr begrenzender und einschränkender Begriff zu sein, wie „bestehend aus“ oder „bestehend im Wesentlichen aus“. Somit beinhaltet jegliche Ausführungsform, die Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, ganze Zahlen, Operationen, und/oder Verfahrensschritte aufführt, der vorliegenden Offenbarung ausdrücklich auch Ausführungsformen bestehend aus, oder bestehend im Wesentlichen aus, so aufgeführte Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elementen, Funktionen, Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte. Bei „bestehend aus“ schließt die alternative Ausführungsform jegliche zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, Zahlen, Operationen, und/oder Verfahrensschritte aus, während bei „bestehend im Wesentlichen aus“ jegliche zusätzliche Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte, die stoffschlüssig die grundlegenden und neuen Eigenschaften beeinträchtigen, von einer solchen Ausführungsform ausgeschlossen sind, jedoch jegliche Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, ganze Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte, die materialmäßig nicht die grundlegenden und neuen Eigenschaften beeinträchtigen, können in der Ausführungsform beinhaltet sein.The terminology used herein is for the purpose of describing particular exemplary embodiments only and is not intended to be limiting in any way. As used herein, the singular forms "a / a" and "the" may also include plurals, unless the context clearly precludes this. The terms "comprising", "comprising", "containing" and "having" are inclusive and therefore indicate the presence of the specified features, elements, compositions, steps, integers, acts, and / or components, but do not exclude the presence or adding one or more other features, integers, steps, acts, elements, components, and / or groups thereof. Although the term "includes" is to be understood as a non-limiting term used to describe and claim various embodiments set forth herein, in certain aspects the term may alternatively be construed as, for example, a more limiting and restrictive term be like "consisting of" or "consisting essentially of". Thus, any embodiment that presents compositions, materials, components, elements, functions, integers, operations, and / or method steps, expressly includes embodiments of the present disclosure consisting of, or consisting essentially of, compositions, materials, components, Elements, functions, numbers, operations and / or process steps. By "consisting of", the alternative embodiment excludes any additional compositions, materials, components, elements, functions, numbers, operations, and / or operations, while "consisting essentially of" excludes any additional compositions, materials, components, elements, functions , Numbers, operations and / or process steps, which materially affect the fundamental and novel properties are excluded from such an embodiment, but any compositions, materials, components, elements, functions, integers, operations and / or process steps, the material not the may affect basic and novel characteristics may be included in the embodiment.
Alle hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht dahingehend auszulegen, dass die beschriebene oder dargestellte Reihenfolge unbedingt erforderlich ist, sofern dies nicht spezifisch als Reihenfolge der Ausführung angegeben ist. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können, sofern nicht anders angegeben.All of the method steps, processes, and operations described herein are not to be construed as necessarily requiring the order described or illustrated, unless specifically stated as the order of execution. It should also be understood that additional or alternative steps may be used unless otherwise stated.
Wenn eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als „an/auf, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einer anderen Komponente bzw. einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, kann es/sie sich entweder direkt an/auf der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden, damit in Eingriff stehen, damit verbunden oder damit gekoppelt sein oder es können dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als „direkt an/auf, „direkt im Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, können keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen verwendet werden, sind in gleicher Weise zu verstehen (z. B. („zwischen“ und „direkt zwischen“, „angrenzend“ und „direkt angrenzend“ usw.). Wie hier verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente ein.When a component, element or layer is described as being "on, on, in, engaged with, or coupled with" another component or element, it may either directly on / on the other component, the other element, or the other layer, in engagement with, connected to or coupled to, or there may be intervening elements or layers. Conversely, when an element is described as being "directly on," "directly engaged with," "directly connected to," or "directly coupled to" another element or layer, there may be no intervening elements or layers , Other words used to describe the relationship between elements are to be understood in the same way (eg, "between" and "directly between," "adjacent" and "directly adjacent," etc.) As used herein, The term "and / or" includes all combinations of one or more of the associated listed items.
Obwohl die Begriffe erste, zweite, dritte usw. hier verwendet werden können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollen diese Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke einschränkt werden. Diese Begriffe werden nur verwendet, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe, wie „erste“, „zweite“ und andere Zahlenbegriffe, wenn hier verwendet, implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, dies wird eindeutig durch den Kontext angegeben. Somit könnte ein erster Schritt, ein Element, eine Komponente, ein Bereich, eine Schicht oder ein Abschnitt, die im Folgenden erörtert werden, als zweiter Schritt, Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der exemplarischen Ausführungsformen abzuweichen.Although the terms first, second, third, etc., may be used herein to describe various steps, elements, components, regions, layers, and / or sections, these steps, elements, components, regions, layers, and / or sections are not intended to be these expressions are restricted. These terms are only used to distinguish one step, item, component, region, layer, or section from another step, another element, another region, another layer, or another section. Terms, such as "first,""second," and other numerical terms, when used herein, do not imply any sequence or order unless this becomes so clearly indicated by the context. Thus, a first step, element, component, region, layer, or section, discussed below, could be termed a second step, element, component, region, layer, or section without departing from the teachings of the exemplary embodiments departing.
Raumbezogene oder zeitbezogene Begriffe, wie „davor“, „danach“, „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen, können hier zur besseren Beschreibung der Beziehung von einem Element oder einer Eigenschaft zu anderen Element(en) oder Eigenschaft(en), wie in den Figuren dargestellt, verwendet werden. Raumbezogene oder zeitbezogene Begriffe können dazu bestimmt sein, verschiedene in Anwendung oder Betrieb befindliche Anordnungen der Vorrichtung oder des Systems zu umschreiben, zusätzlich zu der auf den Figuren dargestellten Ausrichtung.Spatial or time related terms, such as "before", "after", "inner", "outer", "below", "below", "lower", "above", "upper", and the like, may be used herein to better describe Relationship of an element or a property to other element (s) or property (s), as shown in the figures, are used. Spatial or time related terms may be intended to rewrite various device or system deployments in use or in operation, in addition to the orientation shown in the figures.
In dieser Offenbarung repräsentieren die nummerischen Werte grundsätzlich ungefähre Messwerte oder Grenzen von Bereichen, etwa kleinere Abweichungen von den bestimmten Werten und Ausführungsformen, die ungefähr den genannten Wert aufweisen, sowie solche mit genau dem genannten Wert zu umfassen. Im Gegensatz zu den am Ende der ausführlichen Beschreibung bereitgestellten Anwendungsbeispielen sollen alle numerischen Werte der Parameter (z. B. Größen oder Bedingungen) in dieser Spezifikation einschließlich der beigefügten Ansprüche in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ verstanden werden, egal ob oder ob nicht „ungefähr“ tatsächlich vor dem Zahlenwert erscheint. „Etwa“ weist darauf hin, dass der offenbarte nummerische Wert eine gewisse Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an die Exaktheit im Wert; ungefähr oder realistisch nahe am Wert; annähernd). Falls die Ungenauigkeit, die durch „ungefähr“ bereitgestellt ist, in Fachkreisen nicht anderweitig mit dieser gewöhnlichen Bedeutung verständlich ist, dann gibt „ungefähr“, wie hierin verwendet, zumindest Variationen an, die sich aus gewöhnlichen Messverfahren und der Verwendung derartiger Parameter ergeben. So kann beispielsweise „etwa“ eine Variation von weniger als oder gleich 5 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 4 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 3 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 2 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 1 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 0,5 % und in bestimmten Aspekten gegebenenfalls weniger als oder gleich 0,1 % umfassen.In this disclosure, the numerical values basically represent approximate measurements or boundaries of ranges, such as minor deviations from the particular values and embodiments having approximately the stated value, as well as those having exactly that value. In contrast to the application examples provided at the end of the detailed description, all numerical values of the parameters (eg, sizes or conditions) in this specification, including the appended claims, are to be understood in all instances by the term "about," whether or not "Approximately" actually appears before the numerical value. "Approximately" indicates that the disclosed numerical value allows for some inaccuracy (with some approximation to accuracy in value, approximately or realistically close to value, approximately). If the inaccuracy provided by "about" is not otherwise understood by those of ordinary skill in the art to be ordinary, then "about" as used herein will at least indicate variations resulting from ordinary measurement techniques and the use of such parameters. For example, "about" may be a variation of less than or equal to 5%, optionally less than or equal to 4%, optionally less than or equal to 3%, optionally less than or equal to 2%, optionally less than or equal to 1%, optionally less may be equal to or greater than 0.5% and, in certain aspects, may be less than or equal to 0.1%.
Darüber hinaus beinhaltet die Offenbarung von Bereichen die Offenbarung aller Werte und weiter unterteilter Bereiche innerhalb des gesamten Bereichs, einschließlich den für die Bereiche angegebenen Endpunkten und Unterbereichen.In addition, the disclosure of areas involves the disclosure of all values and further subdivided areas within the entire area, including the endpoints and subareas specified for the areas.
Es werden nun exemplarische Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.Exemplary embodiments will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
In verschiedenen Aspekten beschreibt die vorliegende Offenbarung Verfahren zum Bilden einer isolierenden Beschichtung auf einem Substrat. In bestimmten Aspekten kann das Verfahren das thermische Spritzen eines Strahlstroms auf ein Substrat beinhalten. Thermisches Spritzen bedeutet, dass ein Verfahren angewendet wird, bei dem ein Vorläufermaterial als einzelne Partikel auf einer Oberfläche des Substrats erwärmt und getrieben wird, um eine robuste und zusammenhängende Beschichtung zu bilden. Das thermische Spritzen beruht somit auf Wärme und Impuls, um zu bewirken, dass sich das Beschichtungsmaterial an die zu beschichtende Oberfläche anpasst und an diese bindet.In various aspects, the present disclosure describes methods of forming an insulating coating on a substrate. In certain aspects, the method may include thermal spraying a jet stream onto a substrate. Thermal spraying means that a method is used wherein a precursor material is heated and propelled as a single particle on a surface of the substrate to form a robust and continuous coating. Thermal spraying thus relies on heat and momentum to cause the coating material to conform to and bond to the surface to be coated.
In bestimmten Aspekten weist das thermische Spritzverfahren eine Höchsttemperatur größer als oder gleich etwa 900 °C, optional größer als oder gleich etwa 1000 °C, optional größer als oder gleich etwa 1100 °C und in bestimmten Aspekten optional größer oder gleich etwa 1200 °C auf. In bestimmten Aspekten weist das thermische Spritzverfahren eine Temperatur größer als oder gleich etwa 900 °C bis kleiner als oder gleich etwa 1400 °C auf und in bestimmten Variationen gegebenenfalls größer als oder gleich etwa 1100 °C bis kleiner als oder gleich etwa 1200 °C. Wie für Fachleute offensichtlich ist, tritt etwas Abkühlung auf, wenn das gespritzte Material die thermische Spritzvorrichtung oder Pistole verlässt, sodass die Temperatur in der thermischen Spritzvorrichtung wünschenswerterweise hoch genug ist, um das Erweichen oder Schmelzen von mindestens einem Material in einem hohlen Vorläufer zu fördern, während eine Überhitzung vermieden wird, die einen strukturellen Einbruch verursachen könnte, wie im Folgenden ferner beschrieben wird.In certain aspects, the thermal spray process has a maximum temperature greater than or equal to about 900 ° C, optionally greater than or equal to about 1000 ° C, optionally greater than or equal to about 1100 ° C, and in certain aspects optionally greater than or equal to about 1200 ° C , In certain aspects, the thermal spray process has a temperature greater than or equal to about 900 ° C to less than or equal to about 1400 ° C, and in certain variations optionally greater than or equal to about 1100 ° C to less than or equal to about 1200 ° C. As will be apparent to those skilled in the art, some cooling occurs as the sprayed material exits the thermal spray gun so that the temperature in the thermal spray device is desirably high enough to promote the softening or melting of at least one material in a hollow precursor. while avoiding overheating which could cause structural break-in, as further described below.
Bei allen thermischen Spritzbeschichtungsverfahren wird Material erhitzt, beschleunigt und auf eine Zieloberfläche geschossen. Teilchengeschwindigkeiten variieren in verschiedenen thermischen Spritzverfahren, beispielsweise sind die Geschwindigkeiten der Strahlströme bei Hochgeschwindigkeitsflammverfahren am höchsten und bei Niedriggeschwindigkeitsspritzverfahren niedriger, wie etwa bei Unterschall-Sauerstoffpulververfahren. Ein Strahlstrom bedeutet, dass der Strom eine relativ hohe Geschwindigkeit hat und einen Strahl erzeugt, während immer noch wünschenswerterweise Geschwindigkeiten vermieden werden, die Einbruch eines hohlen Vorläufers unter den ausgewählten Bedingungen während des thermischen Spritzens (z. B. das Auswählen von Temperaturen und Druckwerten) fördern würden. Eine maximale Geschwindigkeit eines Strahlstroms ist beispielsweise zur Verwendung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung kleiner oder gleich etwa 400 m/s, optional kleiner oder gleich etwa 100 m/s und in bestimmten Aspekten optional kleiner als oder gleich etwa 10 m/s. In bestimmten Variationen kann der Strahlstrom eine Überschallgeschwindigkeit größer als etwa 343 m/s, jedoch kleiner als oder gleich etwa 400 m/s aufweisen.In all thermal spray coating processes, material is heated, accelerated and shot at a target surface. Particle velocities vary in different thermal spray processes, for example jet velocities are highest in high velocity flame processes and lower in low velocity spray processes, such as subsonic oxygen powder processes. A jet stream means that the stream has a relatively high velocity and produces a jet while still desirably avoiding velocities, the burglary of a hollow precursor under the selected conditions during thermal spraying (eg, selecting temperatures and pressures). would promote. For example, a maximum velocity of a jet stream is for use in accordance with certain aspects of the present invention Revelation less than or equal to about 400 m / s, optionally less than or equal to about 100 m / s and in certain aspects optionally less than or equal to about 10 m / s. In certain variations, the jet stream may have a supersonic velocity greater than about 343 m / s, but less than or equal to about 400 m / s.
Bei dem Hochgeschwindigkeitsflamm-Beschichtungsverfahren wird der Gasstrom durch Mischen und Zünden von Sauerstoff und Brennstoff (Gas oder Flüssigkeit) in einer Brennkammer und durch Beschleunigen des Hochdruckgases durch eine Düse erzeugt. Mikroteilchen werden in diesen Strom eingeführt, wo sie erhitzt und auf eine Zieloberfläche beschleunigt werden. In einer Variation gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Bilden einer isolierenden Beschichtung in
Die Mikroteilchen können Mikrokugeln mit einer im Wesentlichen runden Form sein. „Im Wesentlichen rund“ beinhaltet Mikroteilchen mit einer Form, die sphärisch, kugelförmig, ellipsenförmig, scheibenförmig, zylindrisch, domförmig, eiförmig, elliptisch, orbisch, oval und dergleichen ist, so lang mindestens ein Abschnitt des Zentrums der Mikroteilchen einen eingeschlossenen Hohlraumbereich definiert. Daher kann die Bezugnahme hierin auf Mikrokugeln jede dieser im Wesentlichen runden Formen umfassen. Während der Vorläufer eine Mikrokugel sein kann, kann es sein, dass nach dem thermischen Spritzverfahren die Mikrokugel aus einer kugelförmigen oder im Wesentlichen runden Form verzerrt wird.The microparticles may be microspheres having a substantially round shape. "Substantially round" includes microparticles having a shape that is spherical, spherical, ellipsoidal, disc-shaped, cylindrical, dome-shaped, egg-shaped, elliptical, orbital, oval, and the like as long as at least a portion of the center of the microparticles defines an enclosed void area. Thus, the reference herein to microspheres may include any of these substantially circular shapes. While the precursor may be a microsphere, after the thermal spray process, the microsphere may be distorted from a spherical or substantially circular shape.
In bestimmten Aspekten können die Mikrokugeln, die als ein Vorläufer während des thermischen Spritzens verwendet werden, einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser kleiner als etwa 100 Mikrometer (µm), optional größer als oder gleich etwa 10 µm bis kleiner als oder gleich etwa 80 µm, optional größer als oder gleich etwa 20 µm bis kleiner als oder gleich etwa 60 µm und in bestimmten Variationen optional größer als oder gleich etwa 30 µm bis kleiner als oder gleich etwa 40 µm aufweisen. Es ist zu bemerken, dass die Mikrokugeln einen mittleren Durchmesser innerhalb dieser Bereiche aufweisen, aber die Vielzahl von Mikrokugeln nicht notwendigerweise alle den gleichen Durchmesser aufweisen, da eine Mischung von Mikrokugeln mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden kann, um eine gewünschte Porosität oder Packungsdichte vorzusehen, die die Stärke innerhalb der gebildeten isolierenden Beschichtung variieren kann. Es sollte ferner angemerkt werden, dass je kleiner der Durchmesser der verwendeten Mikrokugeln ist, desto größer die Teilchendichte und daher die Masse der aus solchen Teilchen gebildeten Beschichtung ist. Somit bilden relativ große Mikrokugeln leichtere Beschichtungen als kleinere Mikrokugeln.In certain aspects, the microspheres used as a precursor during thermal spraying may have an average particle diameter less than about 100 microns (μm), optionally greater than or equal to about 10 μm to less than or equal to about 80 μm, optionally greater than or equal to about 20 microns to less than or equal to about 60 microns and in certain variations optionally greater than or equal to about 30 microns to less than or equal to about 40 microns. It should be noted that the microspheres have a mean diameter within these ranges, but the plurality of microspheres do not necessarily all have the same diameter since a mixture of different diameter microspheres can be used to provide a desired porosity or packing density the thickness may vary within the formed insulating coating. It should also be noted that the smaller the diameter of the microspheres used, the greater the particle density and therefore the mass of the coating formed from such particles. Thus, relatively large microspheres form lighter coatings than smaller microspheres.
Die Vielzahl der Mikrokugeln umfasst mindestens ein Metall. In bestimmten Variationen ist das Metall ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Nickel, Eisen, Kombinationen und Legierungen davon. In einer Variation ist das Metall Nickel oder einer Nickellegierung. In einer anderen Variation kann das Metall Eisen und Mikrokugeln eine Eisenlegierung, wie etwa Stahl oder Edelstahl, umfassen. Jede Legierung kann zusätzliche Elemente, wie sie von Fachleuten auf dem Gebiet anerkannt werden, wie etwa Kohlenstoff, Mangan, Chrom und Nickel, Molybdän und dergleichen, als nicht einschränkendes Beispiel enthalten.The plurality of microspheres comprises at least one metal. In certain variations, the metal is selected from the group consisting of: nickel, iron, combinations and alloys thereof. In one variation, the metal is nickel or a nickel alloy. In another variation, the metal may include iron and microspheres may include an iron alloy such as steel or stainless steel. Each alloy may contain additional elements, as recognized by those skilled in the art, such as carbon, manganese, chromium and nickel, molybdenum, and the like, as a non-limiting example.
Im Allgemeinen können Mikrohohlkugeln
In
Die erste Metallbeschichtung
In bestimmten Aspekten kann die erste Metallbeschichtung
Bei erneuter Bezugnahme auf
In der HVOF-Vorrichtung
In bestimmten Aspekten wird beispielsweise eine Höchsttemperatur des Strahlstroms 140 (und innerhalb der HVOF-Vorrichtung
In bestimmten Variationen, bei denen ein erstes Metall in einer ersten Schicht zusammen mit einem zweiten Metall als Teil einer zweiten Schicht der Mikrohohlkugeln vorhanden ist, kann die Höchsttemperatur im HVOF-Verfahren mindestens 50 °C unter dem Schmelzpunkt des ersten Metalls liegen, kann jedoch den Schmelzpunkt des zweiten Metalls auf der äußeren Beschichtung erreichen oder überschreiten. Die zweite Metallschicht und/oder zweite Schicht wird somit erweicht und teilweise oder vollständig geschmolzen, um die Haftung und Bindung zu verbessern, wenn die Mikrohohlkugeln auf dem Substrat
Der Strahlstrom wird auf eine Oberfläche des Substrats
Das Substrat
Die resultierende thermische Spritzbeschichtung umfasst benachbarte und/oder überlappende Mikrohohlstrukturen. Nach dem thermischen Spritzen auf das Substrat
Dementsprechend können die abgeschiedenen Mikroteilchen nach dem thermischen Spritzen eine gewisse Formverzerrung aufweisen, behalten jedoch wünschenswerterweise einen inneren eingeschlossenen Hohlraumbereich bei, wodurch die isolierenden Eigenschaften der abgeschiedenen Beschichtung verstärkt und erhalten werden. Als solches umfasst eine isolierende Beschichtung
Ferner weist die isolierende Beschichtung mit solchen Mikrohohlstrukturen wünschenswerterweise eine Wärmekapazität (cv - volumetrischen Wärmekapazität) kleiner oder gleich etwa 5000 kJ/m3·K, optional kleiner als oder gleich etwa 1000 kJ /m3·K, optional kleiner als oder gleich etwa 500 kJ/m3·K, optional kleiner als oder gleich etwa 100 kJ/m3·K und in bestimmten Variationen optional kleiner als oder gleich etwa 50 kJ/m3·K auf. In einer Variation weist die isolierende Beschichtung eine Wärmeleitfähigkeit (K) kleiner als oder gleich etwa 100 mW/m·K und eine Wärmekapazität (cv) kleiner oder gleich etwa 100 kJ/m3·K auf.Further, the insulating coating having such micro hollow structures desirably has a heat capacity (c v - volumetric heat capacity) equal to or less than about 5000 kJ / m 3 · K, optionally less than or equal to about 1000 kJ / m 3 · K, optionally less than or equal to about 500 kJ / m 3 · K, optionally less than or equal to about 100 kJ / m 3 · K, and in certain variations optionally less than or equal to about 50 kJ / m 3 · K. In one variation, the insulating coating has a thermal conductivity (K) less than or equal to about 100 mW / m · K and a heat capacity (c v ) less than or equal to about 100 kJ / m 3 · K.
Die isolierende Beschichtung
In bestimmten Variationen kann die isolierende Beschichtung
In bestimmten Aspekten ist die Isolierschicht
Wie für Fachleute ersichtlich ist, kann die isolierende Schicht
Bei erneuter Bezugnahme auf
In bestimmten alternativen Aspekten können die abgeschiedenen Mikroteilchen nach dem thermischen Spritzen auf Umgebungsbedingungen abgekühlt und dann weiterverarbeitet werden. Die Mikrohohlstrukturen
Ferner können nach dem Abscheiden zusätzliche Schichten über der isolierenden Beschichtung
In bestimmten Variationen kann das Substrat aus einem Substrat gebildet sein, das eine geringere Hitzebeständigkeit aufweisen kann, wie etwa Aluminium, das typischerweise nicht auf Temperaturen über 800 °C erhitzt wird. In einer solchen Anwendung kann eine Oberflächenbeschichtung auf der Oberfläche des Aluminiums angeordnet sein und die abgeschiedenen Mikroteilchen können auf der Oberflächenbeschichtung angeordnet sein. Die abgeschiedenen Mikroteilchen können von einer Außenseite erwärmt werden, während das Aluminiumsubstrat selbst kühl bleibt. Alternativ kann ein Zwischensubstrat, wie etwa ein Graphit-Wafer mit galvanisch erzeugtem Nickel, verwendet werden. Die Mikrohohlteilchen werden auf den Nickel-Wafer aufgebracht und dann gesintert. Diese Materialien können zu einer Form hinzugefügt werden, und die Aluminium- oder eine andere Tieftemperaturlegierung kann darum gegossen werden. Eine noch andere Variation ist die Verwendung eines Zwischensubstrats, wie etwa des oben beschriebenen Nickel-Wafers. Die Mikrohohlteilchen werden auf den Nickel-Wafer aufgebracht und dann gesintert. Das Niedertemperatursubstrat kann eine Oberflächenbeschichtung als eine Bindeschicht aufweisen, ein Aluminiumsubstrat kann beispielsweise eine Kupfer- und/oder Zinkoberflächenbeschichtung für eine Bindeschicht aufweisen. Der Wafer mit gesinterten Mikrohohlteilchen kann dann zum Kolben gesintert werden. Diese sekundäre Sintertemperatur ist viel geringer als die anfängliche Sintertemperatur für die Mikrohohlteilchen (z. B. umfassend Nickel). Somit kann das Substrat optional eine nickelhaltige oder eisenhaltige Versiegelungsschicht umfassen und diese Versiegelungsschicht könnte auch eine feine Kupfer- oder Kupfer- und Nickelbeschichtung aufweisen, um die Bindung zu fördern.In certain variations, the substrate may be formed from a substrate which may have lower heat resistance, such as aluminum, which typically is not heated to temperatures above 800 ° C. In such an application, a surface coating may be disposed on the surface of the aluminum and the deposited microparticles may be disposed on the surface coating. The deposited microparticles can be heated from an outside while the aluminum substrate itself remains cool. Alternatively, an intermediate substrate, such as a graphite nickel-plated nickel wafer, may be used. The micro-hollow particles are applied to the nickel wafer and then sintered. These materials can be added to a mold, and the aluminum or other cryogenic alloy can therefore be cast. Yet another variation is the use of an intermediate substrate, such as the nickel wafer described above. The micro hollow particles are deposited on the nickel Wafer applied and then sintered. The low-temperature substrate may have a surface coating as a bonding layer, for example, an aluminum substrate may have a copper and / or zinc surface coating for a bonding layer. The wafer with sintered micro hollow particles can then be sintered to the piston. This secondary sintering temperature is much lower than the initial sintering temperature for the micro-cellular particles (eg, comprising nickel). Thus, the substrate may optionally comprise a nickel-containing or iron-containing sealant layer, and this sealant layer could also have a fine copper or copper and nickel coating to promote bonding.
In einer Variation kann die isolierende Beschichtung in eine Wärmedämmverbundanordnung
Die Wärmedämmschicht
Die optionale erste Schicht
Die dritte Schicht
Eine Wärmedämmverbundanordnung
Während die hierin beschriebenen Verfahren speziell für die Verwendung in Komponenten eines Automobils oder anderen Fahrzeugen geeignet sind, können sie auch in einer Vielzahl von anderen Industriezweigen und Anwendungen verwendet werden, darunter Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, Konsumgüter, Büroausrüstung und Möbel, industrielle Anlagen und Maschinen, Landmaschinen oder schwere Maschinen, um nur einige nicht einschränkende Beispiele zu nennen. Nicht einschränkende Beispiele von Fahrzeugen, die Komponenten enthalten können, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt werden, umfassen Automobile, Züge, schwere mobile Ausrüstung, Traktoren, Busse, Motorräder, Boote, Wohnmobile, Camper, Flugzeuge (bemannt und unbemannt) und Panzer.While the methods described herein are particularly suitable for use in components of automobiles or other vehicles, they may also be used in a variety of other industries and applications, including aerospace components, consumer goods, office equipment and furniture, industrial equipment and machinery, agricultural machinery or heavy machinery, to name just a few non-limiting examples. Non-limiting examples of vehicles that may include components manufactured according to certain aspects of the present disclosure include automobiles, trains, heavy mobile equipment, tractors, buses, motorcycles, boats, campers, campers, manned and unmanned aircraft, and tanks ,
Die hierin beschriebenen Verfahren und isolierenden Beschichtungen sehen Wärmedämmschichten mit niedriger Leitfähigkeit und geringer Wärmekapazität vor. Solche Wärmedämmschichten können den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen von Verbrennungsmotoren verbessern, die Betriebstemperaturen erhöhen, die Aufwärmzeit nach der Behandlung verringern und die Wärmerückgewinnung verbessern. Die Abscheidungsverfahren sehen die Fähigkeit vor, Mikrokugeln auf Konturen und verschiedenen Oberflächen von komplexen Teilen abzuscheiden, was ansonsten möglicherweise nicht möglich ist. Die durch solche thermischen Spritzverfahren gebildeten isolierenden Beschichtungen zeigen nur eine relativ geringe Verminderung im Vergleich zu isolierenden Beschichtungen, die aus Mikrokugeln gebildet sind, die in einer Bindemittelmatrix, die gehärtet ist, oder in Mikrokugeln, die gesintert werden, vorgesehen sind. Ferner wird angenommen, dass die durch die thermischen Spritzverfahren gebildeten isolierenden Beschichtungen im Vergleich zu anderen Verfahren zum Aufbringen von Mikrokugeln erhöhte Haftwerte mit dem darunter liegenden Substrat aufweisen.The methods and insulating coatings described herein provide low thermal conductivity and low heat capacity thermal barrier coatings. Such thermal barrier coatings can improve fuel economy and emissions of internal combustion engines, increase operating temperatures, reduce post-heat warm-up time, and improve heat recovery. The deposition processes provide the ability to deposit microspheres on contours and various surfaces of complex parts, which otherwise may not be possible. The insulating coatings formed by such thermal spray processes exhibit only a relatively small reduction compared to insulating coatings formed from microspheres provided in a binder matrix that is cured or in microspheres that are sintered. Furthermore, it is believed that the insulating coatings formed by the thermal spray processes have increased adhesion to the underlying substrate as compared to other methods of applying microspheres.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht erschöpfend und soll die Offenbarung in keiner Weise beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls gegeneinander austauschbar und in einer ausgewählten Ausführungsform verwendbar, auch wenn dies nicht gesondert dargestellt oder beschrieben ist. Auch diverse Variationen sind denkbar. Diese Variationen stellen keine Abweichung von der Offenbarung dar, und alle Modifikationen dieser Art verstehen sich als Teil der Offenbarung und fallen in ihren Schutzumfang.The foregoing description of the embodiments is merely illustrative and descriptive. It is not exhaustive and is not intended to limit the revelation in any way. Individual elements or features of a particular embodiment are generally not limited to this particular embodiment, but may be interchangeable and optionally usable in a selected embodiment, although not separately illustrated or described. Also various variations are conceivable. These variations are not deviations from the disclosure, and all modifications of this nature are part of the disclosure and are within its scope.
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