中空微球的热喷涂沉积制造技术

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(cv)。

【技术实现步骤摘要】
中空微球的热喷涂沉积
技术介绍
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。
技术实现思路
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(cv)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℃。在又一方面中，基底包括选自由镍、铁、铜、锌、锡、镍、铝、其组合及其合金组成的组中的至少一种金属。在其它方面中，基底包括选自由镍、铁、其组合及其合金组成的组中的第一金属，并且进一步包括选自由铜、锌、锡、镍、其组合及其合金组成的第二金属的表面涂层。在又一方面中，多个微球包括具有镍的第一金属层和具有铜的第二金属层。在再一方面中，在标准温度和压力条件下，热导率(K)小于或等于约100mW/m·K。在另一方面中，绝缘涂层具有小于或等于约100kJ/m3·K的热容量(cv)。在又一方面中，该方法进一步包括在喷射之后烧结绝缘层。在又一个变型中，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)装置向基底喷射包括多个中空微球的流，以形成沉积中空微结构层。在喷射期间，流具有大于或等于约900℃至小于或等于约1400℃的最高温度。多个中空微球中的每一个包括第一金属层和第二金属层。第一金属层具有选自由镍、铁、其组合及其合金组成的组中的第一金属，并且第二金属层具有选自由铜、锌、锡、镍、其组合及其合金组成的第二金属。该方法进一步包括烧结沉积中空微结构层，以在标准温度和压力条件下在基底上形成具有小于或等于约200mW/m·K的热导率(K)和小于或等于约100kJ/m3·K的热容量(cv)的绝缘涂层。根据本文提供的描述，进一步的应用领域将变得显而易见。本概述中的描述和特定实例仅用于说明的目的，而不意图限制本公开的范围。附图说明本文描述的附图仅用于选定实施例的说明目的，而不是所有可能的实施方式，并不意图限制本公开的范围。图1示出了高速氧火焰(HVOF)热喷涂装置，其可以根据本公开的某些方面用于沉积中空微球以形成绝缘涂层。图2示出了具有单一金属涂覆层的中空微球的实例。图3示出了根据本公开的某些方面的具有用于热喷涂工艺的两个不同金属涂覆层的中空微球的另一个实例。图4示出了根据本公开的某些方面的包括经由热喷涂沉积在基底上的中空微结构的绝缘涂层。图5示出了复合热障涂层，其包括根据本公开的某些方面的包括经由热喷涂沉积在基底上的中空微结构的绝缘涂层。贯穿附图的多个视图，对应的参考标记指示对应的零件。具体实施方式提供了实例实施例，以使得本公开详尽彻底，并能将范围完全传达给本领域技术人员。阐述了许多特定细节，例如特定组合、部件、装置和方法的实例，以提供对本公开的实施例的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是，不需要采用特定细节，实例实施例可以许多不同的形式来体现，并且都不应该被解释为限制本公开的范围。在一些实例实施例中，没有详细描述已知的工艺、已知的装置结构和已知的技术。本文使用的术语仅仅是用于描述具体实例实施例，而不是限制本专利技术。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也可意图包括复数形式。术语“含有”、“包含”、“包括”和“具有”是包含性的，因此指定所述特征、元件、组成、步骤、整体、操作和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。尽管开放式术语“包含”应理解为用于描述和要求保护本文所阐述的各种实施例的非限制性术语，但是在某些方面中，该术语可替代地理解以代替更限制和限制性的术语，例如“由...组成”或“基本上由...组成”。因此，对于引用组成、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或工艺步骤的任何给定实施例，本公开还特定地包括由这种引用的组成、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或工艺步骤的组成或基本上由其组成的实施例。在“由...组成”的情况下，替代实施例排除了任何附加的组成、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或工艺步骤，而在“基本上由...组成”的情况下，实质上影响基本和新颖特征的任何附加组成、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或工艺步骤被排除在这种实施例之外，但是实质上不影响基本和新颖特征的任何组成、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/工艺步骤可以被包括在本实施例中。本文描述的任何方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或示出的具体次序执行，除非特别指定为执行次序。还应理解的是，除非另有说明，否则可采用附加或替代的步骤。当部件、元件或层被称为“在另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”或“耦合至”另一元件或层时，它可以直接其它部件、元件或层上、接合至、连接至或耦合至其它部件、元件或层，或者可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成绝缘涂层的方法，包含：从高速氧燃料(HVOF)装置朝向基底喷射包含多个中空微球的流，其中，所述多个中空微球中的每一个均包含第一金属层和第二金属层，所述第一金属层包含选自由镍、铁、其组合及其合金组成的组中的第一金属，所述第二金属层包含选自由铜、锌、锡、镍、其组合及其合金组成的组中的第二金属，其中，所述流在所述喷射期间的最高温度至少低于所述第一金属的熔点约50℃，但大于或等于所述第二层的熔点；以及在标准温度和压力条件下在所述基底上形成具有小于或等于约200mW/m·K的热导率(K)的所述绝缘涂层。

【技术特征摘要】
2016.12.22 US 15/3882841.一种形成绝缘涂层的方法，包含：从高速氧燃料(HVOF)装置朝向基底喷射包含多个中空微球的流，其中，所述多个中空微球中的每一个均包含第一金属层和第二金属层，所述第一金属层包含选自由镍、铁、其组合及其合金组成的组中的第一金属，所述第二金属层包含选自由铜、锌、锡、镍、其组合及其合金组成的组中的第二金属，其中，所述流在所述喷射期间的最高温度至少低于所述第一金属的熔点约50℃，但大于或等于所述第二层的熔点；以及在标准温度和压力条件下在所述基底上形成具有小于或等于约200mW/m·K的热导率(K)的所述绝缘涂层。2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述热喷涂之后，所述绝缘涂层包含具有完整空隙区域的多个中空微结构。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述绝缘涂层具有大于或等于约80体积％的净孔隙率，并且所述绝缘涂层具有小于或等于约200微米(μm)的厚度。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述最高温度为大于或等于约900℃至小于或等于约1400℃。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述基底包含选自由铁、铜、...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·沃克，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US