使二氧化钛沉积于基材和复合制品上的方法技术

本发明专利技术公开了一种方法，该方法包括将包含二氧化钛颗粒的粉末擦涂在铝基材的表面上以形成粘结至所述铝基材的表面的层。该粉末包含二氧化钛并且基本上不含有机颗粒。本发明专利技术还公开了能够通过所述方法制备的复合制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开广义地设及在基材和从而可制备的复合制品上形成含有二氧化铁涂层的 方法。
技术介绍
二氧化铁（即，Ti化或二氧化铁）是一种多功能性材料，其在最近20年来已进行 大量研究和开发努力。除了其传统用作白色颜料之外，其具有在能量和环境领域的应用。 Ti化的一些应用包括气体传感器、电致变色装置、染料敏化太阳能电池和光催化剂。 各种光催化剂已利用Ti〇2进行开发并应用于诸如空气/水纯化、自清洁、防雾（亲 水性/疏水性切换）、消毒和通过水裂解的氨制备领域。Ti化影响其应用的两种性质为其 晶体结构和表面形态。通常，"纳米晶"结构对Ti〇2膜是理想的W实现高官能性能。运是因 为i)当颗粒具有纳米级尺寸时，高比表面积提供了优异的表面活性；和ii)催化活性与单 个纳米颗粒的结晶度敏感相关联，并且良好的结晶度（在锐铁矿、板铁矿或金红石结构中） 通常是理想的。 用于沉积Ti〇2膜的已知方法包括各种真空沉积技术（例如，物理气相沉积（PVD)、 化学气相沉积（CVD)、脉冲激光沉积（PLD)和瓣射），和溶剂或水基方法，其中涂布二氧化铁 分散体并然后干燥。真空沉积技术需要昂贵的专用设备，该专用设备通常不很好地适合于 W高生产率制备厚涂层。相比之下，基于液体的涂布方法需要能量W移除液体，并且可导致 具有杂质的涂层，运些杂质不利地影响Ti化层的性质（例如，光催化性质）。
技术实现思路
阳0化]通过提供一种用于通过简单擦涂方法在侣基材上制备含Ti〇2无机层的替代方法， 本公开克服了成本和/或液体处理的问题。 在一个方面，本公开提供了一种方法，该方法包括将含有二氧化铁颗粒的粉末擦 涂在侣基材的表面上W形成粘结至该侣基材的表面的层，其中该粉末基本上不含有机颗 粒，并且其中该层包含二氧化铁。 意外地，本专利技术人已发现，根据本公开制备的无机层可含有微量的元素铁，特别是 在侣基材的表面附近。 因此，在另一方面，本公开提供了一种包括粘结至基材的表面的层的复合制品，其 中该粉末基本上不含有机组分，并且其中该层包含二氧化铁和元素铁，其中该基材包含侣 金属。 W下定义适用于整个说明书和权利要求书。 术语"侣基材"是指主要包括侣金属的基材，并且通常具有形成于暴露表面上的薄 侣氧化物层。 术语"基本上不含"意指包含小于1重量％，并且可为小于0.1重量％，小于0.01 重量％，或甚至完全不含。 术语"无机的"是指非有机的化合物和材料。 术语"有机的"包括含有碳-氨C-H共价键和/或碳-碳多键（即，具有大于1的 键级的C-C键）的化合物和材料。因此，石墨、石墨締、富勒締和碳化物被视为有机的，而碳 酸钢和尿素将被视为无机的。 术语"有机颗粒"是指包括大于不定量（例如，小于0. 1重量％或小于0.01重 量％)的有机材料的颗粒。 术语"粉末"是指微小松散颗粒形式的固体物质。 在考虑【具体实施方式】W及附属权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优 点。【附图说明】 图1为根据本公开的示例性复合制品100的示意性侧视图。 阳0化]图2A-沈分别示出了实例1A-1E的涂层的扫描电镜（SEM)显微图。 图3为比较例A和实例1A-1E的反射率百分比相对于波长的曲线图。 图4为比较例A和实例1A-1E的反射率百分比相对于厚度的曲线图。[OOW图5示出了在从金属基材的表面的各种距离获取的叠层Ti蚀3/2,1/2)光电子光谱。 应当理解，本领域的技术人员可W设计出大量其他修改形式和实施例，运些修改 形式和实施例在本公开原理的范围和实质内。可能未按比例绘制运些图。【具体实施方式】 根据本公开的方法设及将粉末擦涂在侣基材的表面上W形成粘结至侣基材的表 面的层。 粉末包含二氧化铁颗粒。二氧化铁颗粒可为任何结晶形式，或结晶形式的组合。 二氧化铁的结晶形式包括锐铁矿、金红石、板铁矿、合成制备的亚稳态二氧化铁（单斜、四 角形和斜方），和高压形式（例如，具有a-Pb02类、斜错石类、氯铅矿类、斜方01，或立方 相）。对于其中光催化性质是理想的的应用，二氧化铁优选地具有高含量的锐铁矿和/或金 红石。例如，二氧化铁可包含至少50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、98或甚至至少99重 量％的锐铁矿和/或金红石。在一些实施例中，二氧化铁基本上由锐铁矿和/或金红石组 成。粉末可包含附加无机组分（例如，可由铁铁矿的精炼得到），但该粉末优选地包含 至少50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、98或甚至至少99%或更多的二氧化铁。优选地，基 本上由一种或多种金属氧化物和/或其水合物组成。优选地，粉末基本上不含水，但运并不 是必须的。 二氧化铁颗粒优选地具有在10至1000纳米，更优选地50至800纳米，和更优选 地100至700纳米的范围内的中值粒度值5。)，但也可使用其它粒度。 侣基材可具有任何形式。示例包括铸块、杆、块、膜、锥、条、铸件、挤压料、片料和 板。其中，侣片和锥是特别优选的，例如，由于其在连续制造工艺中的成本、重量和易用性。 在一些实施例中，侣基材可包括部分的飞行器外壳。 侣基材具有表面，粉末擦涂在该表面上。表面可为平滑的或粗糖的（例如，具有通 过漉在制造工艺中形成的凹槽或通过阳极化处理形成的孔）。意外地，本专利技术人已发现，表 面粗糖度的存在改善了无机层的物理性质。 在一般情况下，侣具有设置于暴露表面上的侣氧化物层。层在打磨期间可与粉末 混杂，并且形成无机层的一部分，但运并不是必须的。 将粉末擦涂在侣基材的表面上可通过任何合适手段完成，包括手动和/或机械方 法。 在一个示例性方法中，可使用电子轨道磨砂机，诸如，例如BlackandDecker 5710型电子轨道磨砂机（康涅狄格州新不列颠的百得公司度lackandDecker,New 化itain,Connecticut))，其具有每分钟4000个轨道操作和0.I英寸的同屯、行程（总体为 0.2英寸）。优选地，轨道磨砂机垫的同屯、行程总体大于约0. 05英寸（为0.1英寸）。具 有类似于上述BlackandDecker5710型的操作速度和同屯、行程并具有在90psi气压下 每分钟8000个操作的空转速度的气动轨道磨砂机（诸如IngersoU-Rand312型气动轨 道磨砂机（爱尔兰都柏林的英格索兰公司（IngersoU-Rand,Dublin,Ireland))也可用于 执行本公开。在供应的气压降低和施加压力增大的情况下，实际操作速度在每分钟0至 4000个操作的范围内。可使用偏屯、轨道磨砂机的组合（例如，在幅材线上串联）。也可 W使用旋转抛光器。一种适于执行根据本公开的方法的示例性生产设备描述于美国专利 No.6, 511, 701 值ivigalpitiya等人）。 磨砂机和/或抛光器一般与抛光/磨光垫或阀帽结合地使用，该阀帽适于与特定 磨砂机和/或抛光器一起使用。合适的抛光/磨光垫广泛地购自例如设备制造商。 可安装于磨砂机上并用于根据本公开的方法中的示例性油漆涂敷垫描述于美国 专利No. 3, 369, 268度urns等人）。运些油漆涂敷器为薄金属背衬、开孔聚氨醋泡沫层与柔 软且极细的密集堆积的尼龙刷毛的活性表面的层合构造。运些垫可进行改进使得它们可轻 易地安装至轨道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，所述方法包括将包含二氧化钛颗粒的粉末擦涂在铝基材的表面上，以形成粘结至所述铝基材的表面的层，其中所述粉末基本上不含有机颗粒，并且其中所述层包含二氧化钛。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·迪维加尔皮蒂亚，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US