掺合有特定高温聚合物的热喷涂粉末制造技术

氧化的聚亚芳基硫化物粉末和含有１－９９％（重量）的氧化的聚亚芳基硫化物和１－９９％（重量）的金属、碳化物、陶瓷和高温聚酰亚胺、聚酰胺－酰亚胺、聚酯－酰亚胺和芳族聚酯塑料或它们的混合物的粉末适合用于热喷涂，由此形成的涂层具有强的耐化学品性和耐机械性，并且当暴露于高和低温中时具有高的尺寸稳定性。这样的涂层在燃气涡轮发动机、汽车涡轮增压器和增压器的压缩机部分用作可磨损的密封空隙控制涂层，或用作反应容器、厨房器具、密封件或轴承的涂层中是有益的。（*该技术在2019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用于热喷涂的材料，该材料由特定的高温聚合物制成或优选掺合有特定的高温聚合物，本专利技术还涉及用上述材料通过热喷涂形成涂层的方法。热喷涂是通称，它指这样一种现有的工艺方法，该方法通过将颗粒以热气流的形式喷射到表面形成涂层。本专利技术主要涉及要被涂覆的材料呈粉末形态的热喷涂方法，但本专利技术还包括这样的热喷涂方法，其中要被涂覆的材料呈棒状、或多股状、或包括诸如充满密实粉末的管的组合结构的形式，或呈可送入热喷涂装置的任何其它形式。本专利技术涉及包括如下具体实例的所有类型的热喷涂方法等离子火焰喷涂，包括-在自然环境中常用的等离子喷涂，称为大气等离子喷涂(APS)；-在受控气氛如惰性气体中的等离子喷涂，称为受控气氛等离子喷涂(CAPS)，它包括但不限于这样的受控环境，即使加工过程封闭在含有所需气体或气体混合物的容器中，或用所需气体或气体混合物充满等离子流；-在部分真空或全部真空中的等离子喷涂，称为真空等离子喷涂(VPS)。燃烧热喷涂法，包括-常用的燃烧火焰，通常来自在氧气存在下的可燃气体如乙炔的燃烧。-在氧气存在下来自燃料(可以是气体或液体)燃烧的高速热气流，并且热气的扩张可以控制，并通过出口喷嘴引导。该方法是公如的，并被描述为是高速含氧燃料(HVOF)；-上面描述的但燃烧是由空气而不是氧气支持的方法，该方法是公知的，并被描述为高速含氧空气(HVAF)。电弧热喷涂法，该方法的热源来自阴极和阳极之间的电弧碰撞，其中阴极和阳极中的一个或两者带有被喷涂的材料。热喷涂粉末通常包括金属和/或碳化物和/或陶瓷，尽管还可以包括高温聚合物和高温聚合物与金属的混合物，参见英国专利说明书GB 1 356 017。特别地，GB1356017公开了适合用于火焰喷涂法的高温聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚酯-酰亚胺和芳族聚酯塑料。尽管这些高温聚合物尤其是芳族聚酯塑料在许多技术重要领域得到应用，但它们的物理性能如耐含蒸汽的盐的腐蚀是有限的。因此，将氧化的聚亚芳基硫化物作为添加剂添加到诸如碳氟聚合物的其它聚合物(EP-A-0633290和EP-A0633291)中起填料的作用，或者将它们加工成用于要求耐高温的应用中的模型或功能部件(EP-B-0623639和EP-A-0623640)。目前令人吃惊地发现，氧化的聚亚芳基硫化物非常适合用于热喷涂中，所形成的涂层具有强耐化学品性和耐机械性和当暴露于高和低温中时具有高的二维稳定性。本专利技术提供一种热喷涂粉末，该粉末含有1-99％(重量)、优选5-60％(重量)、尤其优选20-45％(重量)的氧化的聚亚芳基硫化物和1-99％(重量)、优选40-95％(重量)、尤其优选55-80％(重量)的金属粉末。本专利技术还提供一种将包含或基本上由氧化的聚亚芳基硫化物组成的热喷涂粉末通过热喷涂形成涂层的方法，本专利技术还提供用包含或基本上由氧化的聚亚芳基硫化物组成的热喷涂粉末制得的涂层。含有氧化的聚亚芳基硫化物的热喷涂粉末与通常使用的含有高温聚合物的热喷涂粉末相比具有改进的流动性和流淌性。这种改进的性能对于粉末的热喷涂加工是尤其重要的。而且，用含有氧化的聚亚芳基硫化物的热喷涂粉末获得的涂层非常能耐热和含有蒸汽的盐的腐蚀。可用于本专利技术热喷涂粉末中的聚合物是线性或支链的聚亚芳基，该聚亚芳基的重复单元含有至少一个作为桥的SO2或SO，并且它具有热喷涂应用和加工所需要的足够的耐热性。优选的聚亚芳基具有通式(Ⅰ)-e-j-l-p-(Ⅰ)其中Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、W、X、Y和Z相互独立地相同或不同。下标d、e、i、j、k、l、o和p相互独立地为零或整数1、2、3或4，其中下标d、i、k和o中的至少一个以及下标e、j、l和p中的至少一个必须是1。通式(Ⅰ)中Ar1、Ar2、Ar3和Ar4是具有6至18个碳原子的单独的或直接对、邻或间连接的亚芳基体系，W、X、Y和Z是选自-SO2-、-S-、-SO-、-CO、-COO-、烷撑或烷叉(每个具有1至6个碳原子)以及-NR1(其中R1是具有1至6个碳原子的烷基或亚烷基)的连接基团，其条件是通式(Ⅰ)中连接基团W、X、Y和Z中至少一个是-SO-或-SO2-。尤其合适的聚合物是含有通式(Ⅱ)的重复单元的聚亚芳基(Ⅱ)其中每个E相互独立地是亚苯基、亚萘基或亚联苯基，b和c相互独立地是0至1的值，a是0至小于1的值，其条件是a+b+c等于1且至少一个下标大于零，并且如果存在任何硫连接(-S-)，则至少另外还存在-SO2-或-SO-连接。尤其优选的氧化的聚亚芳基硫化物是线性或支化的聚亚芳基砜、聚亚芳基硫砜、聚亚芳基亚砜砜或聚亚芳基硫亚砜砜。尤其可以使用的聚合物是含有通式(Ⅲ)-(Ⅵ)的重复单元的聚合物 (Ⅲ) (Ⅳ) (Ⅴ) (Ⅵ)和含有通式(Ⅶ)的重复单元的氧化的聚亚芳基硫化物 (Ⅶ)其中以100％的理论可能的氧摄取(100％的砜基团)计，氧化度至少为50％。可以用德国专利申请DE 43 14 738、DE 43 14 737、DE 43 14 736、DE 43 14 735、DE 44 40 010、P 195 31 163.9、DE 196 36 692.5、DE 19637 845.1、DE 197 16 016和DE 197 51 239.9中公开的方法制备氧化的聚亚芳基硫化物，这些文献本文结合引用。随后在说明书中引用的单一“聚合物”包括以上描述的每种或全部氧化的聚亚芳基硫化物。一般地，聚合物可以不添加任何其它成分和/或添加剂而用于热喷涂中。聚合物本身的热喷涂涂层反映了材料的基本理想的特性，这些特性包括高温下的尺寸稳定性、对金属的高粘结性、绝缘强度和高耐化学腐蚀性。与用其它涂覆方法从聚合物得到的涂层相比，热喷涂法得到的涂层具有更强的对表面的粘结性。然而，通过增加涂层的强度和粘结力可使这些特性得到进一步提高，从而提高涂层的耐腐蚀性。还可提高涂层耐热循环的性能。这些改进可通过添加第二种成分如金属、碳化物、陶瓷和其它高温聚合物如聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚酯-酰亚胺或芳族聚酯塑料或它们的混合物而获得。优选地，这些改进通过添加金属而获得。将金属添加到聚合物中还可提高随后的金属层对热喷涂涂层的粘结。而且，含有聚合物和第二种成分的热喷涂粉末(尤其如果由第二种成分构成的颗粒被掺合或与聚合物一起被涂覆)表现出改进的流动性和流淌性。当然还可能在热喷涂粉末中添加常规的添加剂和填料，例如稳定剂、着色颜料、矿物纤维等，尤其是玻璃纤维或碳纤维。对这些添加剂和填料的唯一的要求是热喷涂加工过程中保持稳定。热喷涂粉末通常含有1-99％(重量)、优选5-60％(重量)、尤其优选20-45％(重量)的聚合物。任何其它成分尤其是金属、碳化物、陶瓷和其它高温聚合物、矿物纤维或它们的混合物的量是热喷涂粉末的1-99％(重量)、优选40-95％(重量)、尤其优选55-80％(重量)。对于金属添加剂的情况，聚合物的比例优选是热喷涂粉末的5-60％(重量)，并且在热喷涂加工过程中，将金属颗粒加热到接近其熔点的温度，而聚合物颗粒被表面加热软化。使加热的颗粒或颗粒混合物传送到表面，从而形成涂层。与聚合物混合的常用的金属是铝、铝合金、铜、青铜、巴氏合金、镍合金、不锈钢和钴/镍/铬/铝/钇合金(后者公知的通称是“MCrA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有氧化的聚亚芳基硫化物的热喷涂粉末。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H施克肯巴克，CW史密斯，
申请(专利权)人：提克纳有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]