铂黑的表面涂层制造技术

本发明专利技术提供一种铂的表面涂层，其中，该涂层是由铂的黑色变体形成的。该涂层可以通过在一个基体的表面上施加在低于２００℃的温度下热分解的铂处于Ｏ氧化态的铂有机配合物、或者一个主要由这种铂配合物组成的涂层复合物、并随后将该铂配合物热分解来获得。该表面涂层可以用于许多方面，例如抗机械和／或化学和／或热作用的防护层、不粘层、防反射层或催化活性层。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铂的表面涂层，其中涂层是由铂的黑色变体形成的。贵重金属铂(及其合金)由于具有许多优异金属特性而不仅被用于装饰领域(例如用于珠宝的装饰金属)、而且被非常广泛地用作工业材料。除了在装饰或珠宝领域中非常重要的铂金属在美学上令人满意银色光泽之外，铂还具有高熔点和高强度的特性，并且因此具有特殊的机械和/或化学和/或热效应的耐受性。另外，元素铂具有用于最广义的化学领域中的特殊的催化性能，例如用在大量合成反应中或用于催化分解或燃烧反应、例如用于废气的处理(例如，用在汽车尾气催化剂中)或用于在燃料电池中产生电能。将铂作为结构材料应用的典型领域是玻璃工业。特别是在用于熔融和热成型特种玻璃的工厂中，采用由铂构成的成分。铂和PGM(铂族金属)材料，由于它们的高熔点而具有高耐热性和高抗腐蚀性，还具有高机械强度和耐磨性，并且因此特别适合于制备设备中的结构部件或与熔融玻璃接触的设备构件。对于许多这些部件、或者在其它需要采用铂作为材料的工业应用中，可以将铂作为一层、或者也可以是一个薄层施加到一个基体材料上。铂涂层可以以许多不同的方式施加到基体表面上。用铂片或薄铂箔进行电镀是一种通用的工艺。其它的可能方式有可在激光或微等离子的帮助下进行焊接、或者主要从铂的熔盐电解质的电解沉积。通过热喷镀工艺、例如火焰喷涂、高速火焰喷涂、电弧喷涂或等离子喷涂，可以产生厚度低至μm范围的薄铂功能层。以这种方式生产的铂涂层的工业特性很自然地随着生产涂层所采用的方法、涂层的结构、涂层的厚度、基体和涂层的表面特性以及所包括的任何后续处理而发生变化。所提到的所有涂层方法的共同特性为，它们提供了具有典型金属特性的铂层，即根据表面的特性(例如粗糙度、孔隙性)而具有从银灰色到非常耀眼的银白色。用于产生铂层的所有已知方法在加工和时间方面成本很高并且/或者需要技术复杂、且因此非常昂贵的设备，并且不能或不易于进行后续涂层或者对有缺陷的层进行修补。目前为止，尚没有公开通过以化合物形式将铂施加到基体表面上、并随后将化合物分解成金属元素铂来产生铂层的技术。EP 0 987 777 A1公开了用于燃料电池、特别是聚合物电解质膜燃料电池的催化剂层的制备。这是通过用“墨水”涂覆基体材料来获得的，所述“墨水”是将导电碳粒子分散在质子导电聚合物溶液中形成的，其中，质子导电聚合物溶液还包含一种有机铂配合物。通过以适中的的温度进行干燥，铂的配合物被分解成微细分布在聚合物和碳层中的催化活性铂粒子。在此采用的有机铂配合物、例如特别是铂与1，3-二乙烯基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷(“Pt-VTS”)的配合物，包含处于0氧化态的铂，并且在低于200℃的温度下热分解。与前述发展情况相关联，偶然发现通过涂覆和热分解包含处于0氧化态的铂且可以在低于200℃的温度下热分解的有机铂配合物，可以在基体表面上获得铂涂层，该铂涂层具有惊人的、不同寻常的对于许多不同工业应用来说极其有利的特性。本专利技术提供一种铂的表面涂层，其中，所述涂层是由铂的黑色变体形成的。根据本专利技术获得的铂表面涂层的最显著特性在于，其不具有通常期望的典型的金属外观、即银灰色到非常亮的银白色外观，即使在高达1450℃的温度下退火之后，该铂表面涂层也是黑色的。因此，在这种类型的涂层中，涂层是由铂的黑色变体形成的。本专利技术还提供一种用于制备这种类型的铂黑涂层的工艺、用于这些铂黑涂层的涂覆组合物、和这些类型的层的各种实际应用。在一个实施例中，本专利技术提供一种表面涂层，包括一个由铂的黑色变体和硅和/或硅的化合物形成的涂层。该硅的化合物可以包括硅化铂和/或二氧化硅和/或碳化硅。在另一个实施例中，本专利技术提供一种用于制备铂的黑色变体的表面涂层的方法，包括有机铂配合物，其中铂处于0氧化态，并且在施加到基体化合物表面上的低于200℃的温度下热分解。由黑色变体形式的铂形成的根据本专利技术的表面涂层，可以通过向一个基体表面施加有机铂配合物或涂覆主要由这种铂配合物组成的涂覆组合物、并随后使该铂配合物热分解来获得，其中，所述有机铂配合物中的铂处于0氧化态，该配合物在低于200℃的温度下热分解，形成微细的弥散的铂颗粒。可以采用的基体是可以承受200℃的温度而不会受到损伤的所有材料或由这种材料制成的物品。典型的基体材料例如为玻璃、陶瓷、金属、(具有适当的热稳定性的)塑料、复合材料。对于基体的表面特性没有特殊的要求；其表面可以是平直和光滑的、具有结构的、粗糙或甚至是多孔的。对这些新型的铂黑涂层的测试表明，它们由微细的弥散的铂颗粒形成。涂层中微细弥散的铂颗粒可以是相互接触或孤立的。由黑色变体形式的铂形成的根据本专利技术的表面涂层，可以容易地制成1nm至10μm的厚度。铂在涂层中的单位面积的浓度优选为0.01至100g/m2。层状产品的特定类型和由此产生的层状结构的特性，显然与根据本专利技术的铂涂层的黑色外观和技术特性有关。制备黑色变体形式的铂表面涂层的工艺是按照下面的方式来实施的，即，把在低于200℃的温度下热分解以形成微细弥散的铂颗粒的具有处于0氧化态的铂的有机铂配合物、或一个主要由这种铂配合物组成的涂层组合物施加到一个基体的表面上，然后将铂配合物热分解。这些类型的化合物优选为在处于0氧化态的铂和乙烯基取代硅氧烷之间形成的配合物。这些类型的铂乙烯基硅氧烷配合物对于本领域技术人员是已知的，并且在美国专利3,715,334和3,775,452中，举例描述了它们的制备(和作为氢化硅烷化催化剂的应用)。将化合物1，3-二乙烯基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷(“Pt-VTS”)用作铂处于0氧化态的有机铂配合物是特别优选的。该化合物可以作为1，3-二乙烯基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷与铂盐或铂配合物、例如特别是六氯铂酸的反应产物获得。在此应当注意，这些类型的化合物通常不是精确地化学计量确定纯净的产品，而主要是初始化合物、过量的乙烯基硅氧烷、溶剂和可选的进一步稳定化的配合产物和添加剂、根据该化学式的所希望的产品以及副产品、合成过程中产生的同系物及其衍生物的混合物。例如通过在110至200℃的温度下干燥，可以使铂乙烯基硅氧烷配合物分解。留下非常精细地分布的元素铂。由硅氧烷产生的硅和/或硅化合物、或者其它有机化合物的残余物将保留在最终的涂层中，并且可以利用适当的技术检测和测量到。铂配合物还可以配制为一种涂层组合物，这种涂层组合物主要由所述化合物组成，优选由处于0氧化态的铂与1，3-二乙烯基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷的配合物组成。这些类型的涂层组合物中的其它成分为惰性、挥发性有机溶剂、例如脂肪族化合物或芳香族化合物、烯烃、醇、醚、酯、羧酸、亚砜、酰胺、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺或它们的混合物。另外，还可以存在作为稳定铂配合物的配合体的配合物产生体。通常，该涂层组合物包含1至25wt％的铂(金属铂相对于总量的比例)。铂配合物或包含该配合物的涂层组合物，可以通过常规的涂覆方法、例如单次或重复涂抹、辊涂、喷涂或浸渍步骤施加到基体材料的表面上。这种简单的加工模式的结果是，后续涂覆或有缺陷涂层的修复也非常容易。此后，在最高达200℃的温度下，对涂覆和/或渗透的基体材料进行热处理。于是，铂配合物分解，并且将溶液中所有挥发性成分、以及分解产物以气相从基体材料上去除掉。所述分解和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含铂涂层的表面涂层，其中，所述表面涂层是由铂的黑色变体形成的，所述铂涂层包括铂和硅和／或硅化合物。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M奥克斯勒，R卡奇，B凯瑟，
申请(专利权)人：尤米科尔股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]