[发明专利]制造复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造包含基板和基于粉末的涂层的复合材料的方法。

背景技术

这种方法例如由文件WO2012005977可知，它描述了一种用于涂布基板的方法，基板的表面是不完美的并可以是柔性的，必须被钇氧化物的层涂布。根据此文件的教导，通过用溶液的层涂布基板来涂覆钇氧化物前体在溶剂中的溶液。接着，将基板加热以除去溶剂，并且氧化物前体转化成钇氧化物。可以重复这种连续进行的步骤。

不幸的是，这种方法需要大量能量用于将钇氧化物前体转化成钇氧化物，这不符合目前日益严格的环保法规。进一步地，将所得的涂层提供用于填充粗糙部，但似乎不适合于均匀覆盖基板。在本发明的范围内，术语“煅烧”是指由在空气中或在中性气氛中将矿物样品加热至高温(通常超过500℃且至高约1200℃)组成的步骤。与此相对，“燃烧”术语是指由在氧化剂(例如空气或纯氧气)的存在下加热有机样品以通常产生水和CO₂组成的步骤，此步骤通常在低于550℃的温度下发生。

在现有技术中还已知其它方法，像通过电解(ELD)或通过电泳(EPD)进行电沉积陶瓷材料。通过在施加电场下使带电颗粒运动来实现电沉积。这些带电颗粒最初在溶液中并且被沉积在电极上。通过电解进行沉积颗粒在阴极反应中产生胶体颗粒，以便随后沉积它们。

不幸的是，当问题是将这些胶体颗粒涂覆在大的表面区域上时，这种类型的方法有时需要相当多的后续设施(consequent facilities)，并且需要相对大量的能量以提取胶体颗粒，然后根据它们是否存在于ELD或EPD方法中，使它们迁移或使它们简单地迁移。

在通过电解沉积颗粒的范围内，颗粒之间存在力，它可能会引起很多缺陷，诸如胶体悬浮液的凝聚、通常需要添加剂存在……

因此，在某些情况下，这导致了涂层不均匀和不希望的污染分子存在。

近日，Zhitomirsky等人(《胶体与界面科学期刊》352期(2010年，371至378页)(J.Colloid.Interface Science 352(2010–pages 371to 378)))研究了通过电解沉积颗粒以制造TiO₂膜和MnO₂膜。测试了基于苯甲酸且包含酚分子的胶体悬浮液的某些添加剂，诸如4-羟基苯甲酸、3,5-二羟基苯甲酸、没食子酸、水杨酸以及其钠盐。根据添加剂的浓度并根据沉积次数，对含有苯甲酸、4-羟基苯甲酸和3,5-二羟基苯甲酸的悬浮液在阴极处沉积物的沉积率和对含有没食子酸或水杨酸的钠盐的悬浮液在阳极处沉积物的沉积率进行了研究。

相对于不含有任何OH基团的苯甲酸所得的结果，分析对于包含可变数目的OH基团的酚分子所得的结果。OH基团以及结合到酚分子的芳环基团的与COOH基团相邻的OH基团均有利于分子吸附在氧化物颗粒上。吸附机制似乎涉及了有机分子的COOH基团和OH基团与颗粒的表面上的金属离子的相互作用。没食子酸是一种高效填料添加剂，它提供了在悬浮液中稳定TiO₂颗粒和MnO₂颗粒，并且允许它们沉积。使用没食子酸作为TiO₂和MnO₂的通用分散剂可以获得含有TiO₂-MnO₂的复合膜。复合膜中Ti/Mn比值的范围可高达1.3。膜的厚度范围可高达10μm。在其中移位(displace)的氧化物悬浮液进一步产生了涂层，涂层的附着性能没有公开。此文件的教导的再现进一步导致沉积易于除去，因而非附着性的膜。

不幸的是，这些技术涉及了能量的巨大消耗，并且其应用通常昂贵。

进一步地，通过PVD(物理气相沉积)将粉末颗粒沉积在钢金属片上或者铂覆盖的硅盘上是已知的。不幸的是，这些方法也涉及了巨大能量支出以保证沉积层的良好条件(高真空)，并且涉及难以适应于工业化生产的缓慢沉积。进一步地，这种设备的成本过高。

当日，经由胶体溶胶-凝胶法沉积在玻璃物体(光学玻璃或在建筑工业中使用的玻璃)上是前述沉积方法和工艺的替代，但是大多数时候，它导致不总是在所沉积的层中特别期望的材料或元素的存在。