專利名稱：金屬基質(zhì)陶瓷絲材制造技術(shù)及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電弧噴涂エ藝或熱噴涂エ藝的絲材原料并且尤其涉及具有多個(gè)層的復(fù)合絲材原料。2.背景信息論述
在美國專利5，514，422號(hào)中公開了ー種用于熱焰應(yīng)用的復(fù)合絲材，該公開通過引用方式明確地整體并入本文。該復(fù)合絲材包括圍繞固體絲芯鍍上的共沉積金屬、固體潤滑劑和耐磨顆粒的復(fù)合涂層。可設(shè)置任選的銅保護(hù)套管來防止復(fù)合涂層的氧化并改善進(jìn)料穿過夾緊輥和射孔。該復(fù)合絲材用于制備沿氣缸孔壁的金屬基質(zhì)復(fù)合涂層。由美國專利7，449，249號(hào)得知用于以金屬基質(zhì)涂覆基材的噴涂粉末。根據(jù)提到的專利，金屬基質(zhì)可以作為金屬間相或金屬間化合物涂敷到，例如軸承部件。該美國專利7，449，249號(hào)的公開內(nèi)容通過引用方式明確地整體并入本文。發(fā)明概述
本發(fā)明的多種實(shí)施方式制備了熱噴涂絲材，它能夠用于雙絲電弧噴涂或任何其它噴涂エ藝，例如等離子轉(zhuǎn)移電弧噴涂(PTWA)，其中按照傳統(tǒng)這些噴涂エ藝不能使用陶瓷、金屬陶瓷或其它半導(dǎo)電的或絕緣的絲材(即，陶瓷或金屬基質(zhì)，即陶瓷-金屬材料)，因?yàn)閲娡考夹g(shù)依靠絲材的導(dǎo)電性來構(gòu)成回路，并且也因?yàn)殡y以由具有足以進(jìn)料穿過加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)完整性的這些絕緣材料和/或半導(dǎo)電材料來制備絲材材料。最終的材料組合可以使它們也能夠用于非常規(guī)的或非典型性的焊接應(yīng)用。該技術(shù)使得能夠?qū)⒌突蚍菍?dǎo)電性的材料用于那些由于依賴絲材原料的導(dǎo)電性而通常依靠導(dǎo)電性涂層材料來完成涂覆功能的方法。在實(shí)施方式中，第一種絲材類型可以形成為填充的中空絲材，其中該中空絲材填充有基質(zhì)并且該基質(zhì)是絕緣的和/或半導(dǎo)電的粉末材料?？稍O(shè)置外部導(dǎo)電合金(或純金屬)殼以在涂敷噴槍內(nèi)構(gòu)成電路使所述過程能夠進(jìn)行。在另ー種實(shí)施方式中，外部導(dǎo)電合金(或純金屬)殼可以設(shè)計(jì)成在涂敷過程中完全消耗從而不會(huì)給所涂敷涂層中的芯材基質(zhì)材料増加任何(或者盡可能少的)金屬成分。該殼導(dǎo)電足夠好以使其它絲材成分在電弧等離子體中熔化并在基材上產(chǎn)生涂層。本技術(shù)的ー個(gè)實(shí)例可以是設(shè)置在薄鋁殼內(nèi)部的氧化鋁層。在噴涂過程中，該外殼會(huì)被高操作電流汽化，而氧化鋁副產(chǎn)物涂敷到基材上。得到的涂層主要為氧化鋁，夾雜有極少的痕量的純鋁。而且，使用氧霧化氣體可以增加氧化物的產(chǎn)率并減少純金屬夾雜物?？梢灶A(yù)見導(dǎo)電殼的厚度介于I密耳(O. 025mm)到約10密耳(O. 250mm)之間，優(yōu)選厚度約2-5密耳(O. 50-0. 125mm)。也可以預(yù)見絲材的內(nèi)徑由殼的厚度決定。在結(jié)合使用金屬和陶瓷的金屬基質(zhì)涂層的情形中，制成的絲材具有導(dǎo)電材料的外“売”，而該材料也要求作為最終涂層的基質(zhì)中的金屬部分(制備方法不同于MetcO405絲材)。該外部導(dǎo)電殼可以為基本上純的金屬或合金。該絲材的內(nèi)芯既可以是純陶瓷(絕緣體)，也可以是陶瓷-金屬摻混物(半導(dǎo)體)，其金屬部分既可以是所需組成的最終合金，也可以是預(yù)定比例的基本上純的金屬，以在與來自該絲材的導(dǎo)電外殼的剰余材料結(jié)合時(shí)在最終涂層中產(chǎn)生所需的金屬合金成分。在其它實(shí)施方式中，在上述第一種類型絲材的基礎(chǔ)上通過增加中心纖絲或中心絲來構(gòu)造第二種類型的絲材。在這種方式中，該中心絲可與其它兩層基本同軸。由此，例如， 該中心絲可以被絕緣的和/或半導(dǎo)電的基質(zhì)，和導(dǎo)電的合金(或是基本上純的金屬)外殼圍繞。該“中心絲”根本無需為金屬絲，因?yàn)槿Q于涂敷エ藝和所需涂層，該元件的導(dǎo)電性可能是無關(guān)緊要的。使用該絲材，可以使用那些在常規(guī)條件下不能或不會(huì)形成合金的材料，或者那些在受成本限制不能以粉末形式使用時(shí)能夠以“絲”或“纖絲”形式實(shí)施的非導(dǎo)電元件，來在基材上生成涂層。實(shí)例是外部氧化鋁殼、碳化鉻基質(zhì)(壓縮粉末)和中心聚酯絲。在其它的實(shí)施方式中，該絲材可以具有導(dǎo)電的金屬外殼、容納在其內(nèi)的低導(dǎo)電性或基本沒有導(dǎo)電性的陶瓷基質(zhì)、和単一的金屬合金芯，根據(jù)需要調(diào)整粉芯絲材的規(guī)格和化學(xué)組成來產(chǎn)生所需的最終涂層性能。其它的實(shí)施方式僅依賴于最外層殼是導(dǎo)電的，而其它絲材成分根本無需是金屬或金屬合金，并且根本不要求是導(dǎo)電的。之前提到的塑料(聚酷)在本實(shí)施方式中作為可用的中心絲。在進(jìn)ー步的實(shí)施方式中，導(dǎo)電外殼具有適當(dāng)?shù)暮穸纫栽谠撨^程中完全汽化(例如，鋁)，由此將最終涂層中的金屬成分降低到零，或接近零。該技術(shù)的非限定性的實(shí)例是在填實(shí)的氧化鋁粉末上的鋁殼?？梢灶A(yù)見導(dǎo)電外殼的厚度介于I密耳(O. 025mm)到約10密耳(O. 250mm)之間，優(yōu)選厚度約2-5密耳(O. 50-0. 125mm)。也可以預(yù)見該中心絲或中心纖維/纖絲具有介于約I密耳和最大直徑之間的直徑，該最大直徑由導(dǎo)電外殼的內(nèi)徑?jīng)Q定和限制。在其它的實(shí)施方式中，在包入殼內(nèi)之前用基質(zhì)材料涂覆中心絲或中心纖維/纖絲。在其它的實(shí)施方式中，用基質(zhì)材料涂覆中心絲或中心纖維/纖絲，然后用金屬或合金涂覆該復(fù)合物以形成導(dǎo)電外売。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及熱噴涂絲材，其包括縱向延伸的內(nèi)層、具有同軸地圍繞該內(nèi)層的填實(shí)的粉末材料的第一層、和同軸地圍繞第一層的第二層。該內(nèi)層包括金屬和聚合物中的至少ー種，第一層是導(dǎo)電層或者非導(dǎo)電層，而第二層是導(dǎo)電的。根據(jù)實(shí)施方式，第一層可以是陶瓷、半導(dǎo)電層、和陶瓷-金屬摻混物中的至少ー種。根據(jù)其它的實(shí)施方式，第二層可以包括金屬，該金屬是最終涂層的基質(zhì)的金屬部分的成分。
更進(jìn)一歩地，第二層可以是與第一層成預(yù)定比例的純金屬。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施方式，所述內(nèi)層、第一層和第二層可以包含待涂敷到氣缸孔(cylinder bore)上的涂層的成分。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及熱噴涂絲材，其包括內(nèi)層、圍繞該內(nèi)層的粉末材料層、和同軸地圍繞該粉末材料層并將其圍繞內(nèi)層壓實(shí)的外層。在實(shí)施方式中，所述粉末材料可以包含導(dǎo)電材料或者非導(dǎo)電材料，而且所述外層可以是導(dǎo)電材料。根據(jù)實(shí)施方式，所述熱噴涂絲材可以是氣缸孔上的涂層的前體。根據(jù)進(jìn)ー步的實(shí)施方式，所述內(nèi)層可以包含金屬和聚合物中的至少ー種。 更進(jìn)一歩地，所述內(nèi)層可以包含陶瓷、半導(dǎo)電層、和陶瓷-金屬摻混物中的至少ー種。根據(jù)其它的實(shí)施方式，所述內(nèi)層可以包含液體和氣體中的至少ー種。更進(jìn)一歩地，所述內(nèi)層的端部可以是可耦聯(lián)到液體和氣體中至少ー種的供應(yīng)源的。這些液體和氣體可以在涂覆過程中用作反應(yīng)劑或還原劑。根據(jù)本發(fā)明其它的實(shí)施方式，所述外層可以是金屬，該金屬是最終涂層的基質(zhì)的金屬部分的成分。根據(jù)其它實(shí)施方式，所述外層可以是與粉末材料層成預(yù)定比例的純金屬。此外，所述內(nèi)層、粉末材料層和外層可以包含待涂敷到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔上的涂層的成分。在進(jìn)ー步的實(shí)施方式中，所述內(nèi)層、粉末材料層和外層中的至少ー個(gè)可以不是待涂敷到氣缸孔上的涂層的成分。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施方式，所述內(nèi)層可以是非導(dǎo)電的。在其它實(shí)施方式中，該內(nèi)層可以是具有非圓形橫截面形狀的成型(shaped)元件或異形(profiled)元件。仍然更進(jìn)ー步地，內(nèi)層的尺寸限定了給定橫截面上的組成材料的比例。在其它實(shí)施方式中，該內(nèi)層可以是中空的。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及形成熱噴涂絲材的方法，其包括用粉末材料層圍繞內(nèi)層；和壓緊圍繞該粉末材料層的導(dǎo)電套管使得該粉末材料層圍繞內(nèi)層填實(shí)。所述內(nèi)層、粉末材料層、和導(dǎo)電套管中的至少ー個(gè)包含待涂敷到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔上的涂層的成分。根據(jù)實(shí)施方式，該方法進(jìn)ー步包括確定熱噴涂絲材橫截面上的組成材料的比例，和調(diào)整至少所述內(nèi)層的尺寸和幾何形狀中的至少ー者以達(dá)到該比例。根據(jù)其它實(shí)施方式，所述內(nèi)層可以包括成型元件或異形元件。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及用于涂覆氣缸孔的熱噴涂絲材。該熱噴涂絲材包括縱向延伸的內(nèi)層，圍繞該內(nèi)層的第一層，和包括壓緊填實(shí)的粉末材料的第二層，該粉末材料容納在第一層內(nèi)并同軸地圍繞所述內(nèi)層。該內(nèi)層包含金屬和聚合物中的至少ー種，第二層是導(dǎo)電層或非導(dǎo)電層，且第一層是導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料構(gòu)造并布置成從熱噴涂設(shè)備傳導(dǎo)足夠的電流以使第一層、第二層、和內(nèi)層熔化用于涂覆氣缸孔。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施方式，第二層可以是陶瓷、半導(dǎo)電層、和陶瓷-金屬摻混物中的至少ー種，并且內(nèi)層可以是導(dǎo)體和非導(dǎo)體中的至少ー種。本發(fā)明的其它示例性的實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)可以通過閱讀本公開和附圖加以確定。附圖簡介下文的詳細(xì)說明參照附圖并通過本發(fā)明的非限制性的示范性的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作了進(jìn)ー步描述，其中。圖I顯示了按照實(shí)施方式的粉芯絲材的示意 圖2顯示了內(nèi)層的ー種可供選擇的實(shí)施方式；
圖3顯示了內(nèi)層的另ー種可供選擇的實(shí)施方式；
圖4顯示了內(nèi)層的另ー種可供選擇的實(shí)施方式；和 圖5顯示了內(nèi)層的又ー種可供選擇的實(shí)施方式。實(shí)施方式詳述
在此顯示的詳細(xì)內(nèi)容是以示例的方式并且僅用作本發(fā)明實(shí)施方式的說明性論述并且是為了提供對(duì)于本發(fā)明原理和概念的最有用和易于理解的說明。由此，除去理解本發(fā)明所必須的內(nèi)容之外，并未試圖顯示出本發(fā)明更多的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。參照附圖的說明使得如何在實(shí)踐中實(shí)施本發(fā)明的若干形式對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。圖I顯示了本發(fā)明的一種示例性的實(shí)施方式。尤其是，粉芯絲材I包括三個(gè)同軸層2、3和4。粉芯絲材I可以形成為具有例如約1/8〃(3. 2_)的外徑，這使其能夠用于常規(guī)的雙絲電弧設(shè)備，例如等離子轉(zhuǎn)移電弧(PTWA)噴涂或其它常規(guī)的絲材涂敷設(shè)備。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解粉芯絲材I的外徑尺寸可以選擇為用于其它的常規(guī)熱噴涂或等離子體噴涂設(shè)備而不會(huì)偏離本發(fā)明的精髄和范圍。外層2由導(dǎo)電外殼構(gòu)造而成，非限定性的例子是Al、Ni、Cr、Cu、Ti、Fe、Mo、Mb、鋼或它們的合金。當(dāng)然，如下文所論述地，用于最外層2的具體材料和厚度的選擇取決于粉芯絲材I待使用的場合。在實(shí)施方式中，外層2可優(yōu)選為Al、Ni、Cr、Cu、Fe或它們的合金，并且更優(yōu)選為Al、Ni、Cu或它們的合金。中間層3可優(yōu)選為非導(dǎo)電的絕緣層如陶瓷，非限定性的例子包括氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)，或者半導(dǎo)電層如陶瓷-金屬摻混物，非限定性的例子包括氧化鋁。中間層3的陶瓷或陶瓷-金屬摻混物可以是位于外層2內(nèi)的填實(shí)粉末層的形式。取決于粉芯絲材I的具體應(yīng)用，中間層3還可以由以下物質(zhì)形成或者包含以下物質(zhì)作為填充粉末的組成部分，非限定性的例子包括塑料如聚酯或聚氨酯、石墨、聚四氟こ烯(PTFE)、固體潤滑劑如六方氮化硼(HBN)或聚結(jié)的(agglomerated)氮化硼(ABN)。在實(shí)施方式中，可優(yōu)選使用陶瓷-金屬摻混物(金屬基質(zhì)材料)作為中間層。在進(jìn)ー步的實(shí)施方式中，可更優(yōu)選額外地包括塑料或固體潤滑劑作為中間層的一部分。作為非限定性的例子，內(nèi)層4可以形成為導(dǎo)電絲，例如固體金屬如Al、Ni、Cr、Cu、Ti、Fe、Mo、Mb、鋼或它們的合金;優(yōu)選Al、Ni、Cr、Cu、Fe或它們的合金；更優(yōu)選Al、Ni、Cu或它們的合金。作為其它非限定性的例子，內(nèi)層4可以形成為非導(dǎo)電纖絲或多纖絲，例如塑料如聚こ烯或聚氨酯，或其它有機(jī)或無機(jī)基的纖維。在實(shí)施方式中，內(nèi)層4還可以包括單個(gè)或多個(gè)纖維例如石墨、聚四氟こ烯(PTFE)，固體潤滑劑例如HBN或ABN等。在內(nèi)層4為非導(dǎo)電的更進(jìn)ー步的實(shí)施方式中，內(nèi)層4可優(yōu)選是塑料、PTFE或固體潤滑剤，并且更優(yōu)選是聚こ烯、聚氨酷、HBN或ABN。外層2的厚度介于約I密耳(O. 025mm)到約10密耳(O. 250mm)之間，并厚度優(yōu)選介于約2到5密耳(O. 050-0. 125_)之間。通過導(dǎo)電外層3的厚度和選用作涂層的特定材料的電導(dǎo)率來調(diào)整粉芯絲材I的エ藝溫度。在實(shí)施方式中，外層2傳導(dǎo)電弧噴涂設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的電流，該電流加熱外層2并由此加熱中間層3然后是內(nèi)層4。當(dāng)外層2加熱至エ藝溫度時(shí)，外層2的導(dǎo)電材料熔化并且熔融的材料被導(dǎo)向目標(biāo)基材。進(jìn)ー步地，中間層3被電弧噴涂設(shè)備加熱以使絕緣材料熔化并且額外地將熔融的絕緣材料導(dǎo)向目標(biāo)基材。這樣，金屬-基質(zhì)涂層便可以涂敷到基材上，例如氣缸孔上。當(dāng)在基材上的涂層中期望有額外的金屬時(shí)，內(nèi)層4可以是導(dǎo)電層，它被加熱到其熔點(diǎn)使得熔融的材料能夠沉積在基材上。作為示例，內(nèi)層4的導(dǎo)電材料可以與形成外層2的導(dǎo)電層相同或不同。這種示范性的實(shí)施方式的有利之處在于能夠通過調(diào)節(jié)外層2的厚度和通過內(nèi)層4的導(dǎo)電材料的橫截面積來控制涂敷到基材上的導(dǎo)電材料的數(shù)量。此外，在其它的實(shí)施方式中，導(dǎo)電外層2可以是以預(yù)定厚度設(shè)置的基本上純的金 屬，以相對(duì)于形成中間層3的陶瓷或陶瓷-金屬摻混物達(dá)到預(yù)定的比例，以在最終涂層中產(chǎn)生所需的合金成分。仍然更進(jìn)ー步的，可以通過將中間層3形成為犧牲層如纖維素或泡沫來在基材上的形成復(fù)合金屬涂層，該犧牲層適用于在涂敷過程中汽化或消耗棹。通過這種方式，來自外層2的熔融導(dǎo)電材料可以與來自內(nèi)層4的熔融導(dǎo)電材料結(jié)合以在基材上獲得復(fù)合金屬涂層。根據(jù)其它的實(shí)施方式，外層2可以是中空的絲材，如圖2所示。在這一點(diǎn)上，內(nèi)層4的外徑可以增加或降低，以對(duì)于給定厚度的外層2，例如約1/8" (3. 2mm)，相應(yīng)地減少或増加絕緣材料的橫截面積。在這樣的實(shí)施方式中，內(nèi)層4可以是導(dǎo)電絲或非導(dǎo)電纖絲，取決于待涂敷的涂層中所需的材料性質(zhì)。由于粉芯絲材I的外徑沿其長度保持基本恒定并且與常規(guī)電弧噴涂設(shè)備中使用的常規(guī)粉芯絲材或多種絲材的外徑相一致是有益的，例如1/8〃(3. 2mm),因此可以通過調(diào)節(jié)內(nèi)層4的外徑(有時(shí)調(diào)節(jié)其內(nèi)徑)和/或外層2的厚度來控制導(dǎo)電材料與絕緣材料的比例。在進(jìn)ー步的實(shí)施方式中，內(nèi)層3可以是成型的絲或纖絲。成型或異形的絲材進(jìn)料，如圖3所示，在2007年I月25日申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)11/657，664號(hào)中進(jìn)行了描述，其公開內(nèi)容通過引用方式明確地整體并入本文。如上述應(yīng)用中所述，通過將絲材進(jìn)料成型或壓型，例如包括倒圓的凸角，由于增大了絲材暴露于燃燒器噴嘴的橫截面的表面積，因而可以增加絲材的進(jìn)料率并且可以改善熱效率。至于中空絲或纖絲，可以通過調(diào)節(jié)內(nèi)層4的幾何形狀和/或尺寸和/或外層2的厚度來控制導(dǎo)電材料與絕緣材料的比例。更進(jìn)一歩的，如圖4所示，成型的絲材或纖絲4可以是中空的以輔助調(diào)節(jié)導(dǎo)電材料/絕緣材料的比例。在其它的實(shí)施方式中，外層2的エ藝溫度可以設(shè)定為使得外層2的導(dǎo)電材料能夠熔化并汽化，而不是將該導(dǎo)電材料與基質(zhì)材料一起涂敷到目標(biāo)基材上，由此將最終涂層中的金屬成分減少至零，或接近零。作為非限定性的例子，這樣的涂層可以通過鋁氧化物中間層和犧牲內(nèi)層4上的鋁外層3形成。進(jìn)ー步地，內(nèi)層4可以是要沉積到基材上的導(dǎo)電材料，如

圖1-4所示，其構(gòu)造并且布置在絕緣材料中以調(diào)節(jié)導(dǎo)電/絕緣材料的比例。在進(jìn)ー步的可供選擇的實(shí)施方式中，內(nèi)層4可以是非導(dǎo)電纖絲，例如塑料，其充當(dāng)汽化而不涂敷到基材上的犧牲層。由于該可供選擇的實(shí)施方式中的內(nèi)層4并不用于涂敷到基材上，因此其幾何形狀和/或尺寸可以調(diào)節(jié)以確立所需的導(dǎo)電材料與絕緣材料的比例。根據(jù)其它的實(shí)施方式，非導(dǎo)電內(nèi)層4可以是聚合物或塑料，該聚合物或塑料熔化并與金屬和/或絕緣材料一起涂敷到基材上以在涂層中形成夾雜物或孔穴，例如可磨耗(abradabIe)涂層。
在實(shí)施方式中，作為非限定性的例子，內(nèi)層4可以是氣體或液體。如圖5所示，在外層2內(nèi)部可以提供中空的絕緣中間層3。而且，中間層3的中空部分可以填充有氣體，例如空氣?？梢赃M(jìn)ー步預(yù)期將供應(yīng)源5與粉芯絲材I的和火焰相對(duì)的一端耦聯(lián)使得可以供給一種或更多種氣體作為內(nèi)層4通過中間層3的中空部分。具體的氣體(多種氣體)和/或壓力可以由用戶選擇以便進(jìn)一步優(yōu)化粉芯絲材I中組成材料的熔化和/或汽化。作為例子，這些液體和氣體可以在涂覆過程中用作反應(yīng)劑或還原劑。在另ー種變型中，內(nèi)層4可以由玻璃、粘稠的導(dǎo)電或非導(dǎo)電液體、或用戶所期望的用于加強(qiáng)基材涂層的其它液體形成。此夕卜，應(yīng)當(dāng)理解供應(yīng)源5也可以布置成與粉芯絲材的和火焰相對(duì)的一端耦聯(lián)使得可以供給一種或更多種液體作為內(nèi)層4通過中間層3的中空部分。通過這種方式，具體的液體(多種液體)和/或壓カ可以由用戶選擇以便進(jìn)一步優(yōu)化粉芯絲材I中組成材料的熔化和/或汽化。根據(jù)其它實(shí)施方式，內(nèi)層4可以由固體、液體和氣體成分的各種組合形成。從這ー點(diǎn)看來，參照?qǐng)D2中的實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)理解氣體或液體可以供應(yīng)到或穿過內(nèi)層4的中空開孔以加強(qiáng)涂層到基材上的涂敷。進(jìn)ー步地，參照?qǐng)D3所示的實(shí)施方式，可以預(yù)期當(dāng)中間層3布置成圍繞內(nèi)層4時(shí)，可以在中間層3與位于倒圓凸角的底部會(huì)聚處的夾點(diǎn)之間形成小的溝 槽。應(yīng)當(dāng)理解可以通過這些溝槽按上文所述的方式供給氣體和液體，從而給用戶提供基材涂覆方式上的額外的選擇。在具體實(shí)施方式
中，外層2可以是由金屬形成的導(dǎo)電殼，該金屬也需要作為最終涂層的基質(zhì)的金屬部分。在另ー種實(shí)施方式中，該導(dǎo)電殼可以是與陶瓷或陶瓷-金屬摻混物第一層成預(yù)定比例的基本上純的金屬以在最終涂層中形成所需的合金成分。作為示例，本發(fā)明的粉芯絲材可以通過如下方式來形成，圍繞所需的內(nèi)層4材料填充中間層3的組成材料，然后圍繞這些成分夯下形成外層2的管。這樣，中間層材料的成分圍繞內(nèi)層材料的成分填充在外層內(nèi)并被外層以機(jī)械方式壓實(shí)，而不是通過鍍層方法附著到內(nèi)層材料上。當(dāng)然，雖然可以預(yù)期其它エ藝來生產(chǎn)本申請(qǐng)的粉芯絲材而不會(huì)偏離本發(fā)明的精髄和范圍，但是圍繞內(nèi)層填實(shí)的涂層較內(nèi)層上的鍍層更為優(yōu)選。根據(jù)實(shí)施方式的粉芯絲材可用于給內(nèi)燃機(jī)的氣缸孔、天然氣壓縮機(jī)氣缸孔等等的內(nèi)部部分涂敷涂層。當(dāng)然，由于所公開的粉芯絲材的各層可以根據(jù)用戶所需的應(yīng)用而變化，在此描述的粉芯絲材可以用于幾乎任何通過熱噴涂設(shè)備向基材涂敷涂層的應(yīng)用中。應(yīng)當(dāng)說明的是前述的實(shí)施例僅作說明之用，不應(yīng)以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。盡管參照一些示范性的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，應(yīng)當(dāng)理解在此使用的表述是說明性的表述，而不是限定性的表述。在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以按照本文所述方式或修改的方式做出各種更改而不會(huì)偏離本方面各方面的精髓或范圍。盡管在本文中參照具體的裝置、材料和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是并不意欲將本發(fā)明限定到本文公開的具體細(xì)節(jié)；相反，本發(fā)明延伸到所有功能等同的結(jié)構(gòu)、方法和應(yīng)用，例如落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的那些。
權(quán)利要求
1.熱噴涂絲材，包括 內(nèi)層； 圍繞內(nèi)層的粉末材料層；和 外層，該外層同軸地圍繞并且壓緊圍繞內(nèi)層的粉末材料層。
2.權(quán)利要求I的熱噴涂絲材，其中所述粉末材料包含導(dǎo)電材料或非導(dǎo)電材料并且所述外層是導(dǎo)電材料。
3.權(quán)利要求I的熱噴涂絲材，它是氣缸孔上的涂層的前體。
4.權(quán)利要求I的熱噴涂絲材，其中所述內(nèi)層包含金屬和聚合物中的至少ー種。
5.權(quán)利要求I的熱噴涂絲材，其中所述內(nèi)層包含陶瓷、半導(dǎo)電層和陶瓷-金屬摻混物中的至少ー種。
6.權(quán)利要求I的熱噴涂絲材，所述內(nèi)層包含液體和氣體中的至少ー種。
7.權(quán)利要求6的熱噴涂絲材，其中所述內(nèi)層的端部是可耦聯(lián)到液體和氣體中至少ー種的供應(yīng)源的。
8.權(quán)利要求I的熱噴涂絲材，其中所述外層是金屬，該金屬是最終涂層的基質(zhì)的金屬部分的成分。
9.權(quán)利要求I的熱噴涂絲材，其中所述外層是與粉末材料層成預(yù)定比例的純金屬。
10.權(quán)利要求I的熱噴涂絲材，其中所述內(nèi)層、粉末材料層、和外層包含待涂敷到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔上的涂層的成分。
11.權(quán)利要求I的熱噴涂絲材，其中所述內(nèi)層、粉末材料層、和外層中的至少ー個(gè)不是待涂敷到氣缸孔上的涂層的成分。
12.權(quán)利要求I的熱噴涂絲材，其中所述內(nèi)層是非導(dǎo)電的。
13.權(quán)利要求I的熱噴涂絲材，其中所述內(nèi)層是具有非圓形橫截面形狀的成型元件或異形元件。
14.權(quán)利要求I的熱噴涂絲材，其中所述內(nèi)層的尺寸限定了給定橫截面上的組成材料的比例。
15.權(quán)利要求I的熱噴涂絲材，其中所述內(nèi)層是中空的。
16.形成熱噴涂絲材的方法，包括 用粉末材料層圍繞內(nèi)層；和 壓緊圍繞粉末材料層的導(dǎo)電套管使得該粉末材料層圍繞內(nèi)層填實(shí)， 其中所述內(nèi)層、粉末材料層、和導(dǎo)電套管中的至少ー個(gè)包含待涂敷到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔上的涂層的成分。
17.權(quán)利要求16的方法，進(jìn)ー步包括 確定熱噴涂絲材橫截面上的組成材料的比例；和 調(diào)整至少所述內(nèi)層的尺寸和幾何形狀中的至少ー個(gè)以達(dá)到該比例。
18.權(quán)利要求16的方法，其中所述內(nèi)層包括成型元件或異形元件。
19.用于涂覆氣缸孔的熱噴涂絲材，包括 縱向延伸的內(nèi)層； 圍繞內(nèi)層的第一層；和 包含壓緊填實(shí)的粉末材料的第二層，該粉末材料容納在第一層內(nèi)并且同軸地圍繞內(nèi)層； 其中內(nèi)層包含金屬和聚合物中的至少ー種，第二層是導(dǎo)電層或非導(dǎo)電層，且第一層是導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料構(gòu)造并布置為從熱噴涂設(shè)備傳導(dǎo)足夠的電流以使第一層、第二層、和內(nèi)層熔化以用于涂覆氣缸孔。
20.權(quán)利要求19的熱噴涂絲材，其中第二層是陶瓷、半傳導(dǎo)層、和陶瓷-金屬摻混物中的至少ー種，并且內(nèi)層是導(dǎo)體和非導(dǎo)體中的至少ー種。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱噴涂絲材和形成熱噴涂絲材的方法。該熱噴涂絲材包括內(nèi)層、圍繞內(nèi)層的粉末材料層、和同軸地圍繞并且壓緊圍繞內(nèi)層的粉末材料層的外層。
文檔編號(hào)C25D15/00GK102869814SQ201180023335
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者J.利奇 申請(qǐng)人:蘇舍美特科(美國)公司