BR112017004306B1

BR112017004306B1 - Composição pulverizada adaptada para uso em processos de revestimento deespargimento térmico de suspensão

Info

Publication number: BR112017004306B1
Application number: BR112017004306-8A
Authority: BR
Inventors: Brian CALLEN; Jing Liu; Montia Nestler; Eugene Stelmack; Mathias RUNTE
Original assignee: Oerlikon Metco (Us) Inc.
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2020-12-15
Also published as: CA2956746A1; EP3194096A4; JP6684935B2; ES2829801T3; CN107000054B; EP3194096A1; JP6513794B2; WO2016043754A1; JP2019073805A; CN107000054A; EP3194096B1; US20170121804A1; US10329656B2; CA2956746C; JP2017537217A; BR112017004306A2

Abstract

a presente invenção refere-se a uma composição pulverizada adaptada para uso em processos de revestimento de espargimento térmico de suspensão. o pulverizado inclui partículas aglomeradas e/ou não aglomeradas tendo pelo menos um agente dispersante depositado sobre as mesmas. a composição resulta em uma suspensão estável, homogênea quando combinada com um carreador líquido para uso em processos de revestimento de espargimento térmico de suspensão.

Description

Campo Técnico

[0001] O campo de técnica ao qual esta invenção pertence genericamente é de espargimento térmico de suspensão.

Antecedentes

[0002] Espargimento de plasma de suspensão (SPS) é um processo relativamente novo que é derivado de espargimento de plasma atmosférico (APS) para deposição de revestimentos sobre vários materiais substratos. A matéria-prima para uso em tais processos consiste tipicamente em partículas finas suspensas em carreadores líquidos que frequentemente são prejudiciais em natureza, são altamente especializados, e por isso apresentam desafios com relação a processamento, manuseio, estocagem e transporte. Como um resultado, existe um desejo de provimento destas matérias-primas especializadas através de produção alternativa e processos de liberação que são mais eficientes e de custo efetivo.

[0003] Os materiais e processos aqui descritos satisfazem os desafios descritos acima, e em adição, proporcionam adicionais benefícios e vantagens não correntemente reconhecidos nesta técnica.

Sumário da Invenção

[0004] Uma composição pulverizada é descrita adaptada para uso em processos de revestimento de espargimento térmico de suspensão. A composição inclui partículas primárias tendo pelo menos um agente dispersante depositado sobre as mesmas, a composição resultante é uma suspensão estável, homogênea quando combinada com um carreador líquido para uso em processos de espargimento térmico de suspensão.

[0005] Modalidades adicionais incluem: a composição descrita acima onde às partículas primárias são aglomeradas e/ou não aglomeradas; a composição descrita acima onde as partículas primárias são de até cerca de 10 micra em tamanho; a composição descrita acima onde as partículas primárias são de até cerca de 2 micra em tamanho; a composição descrita acima onde as partículas primárias são de até cerca de 0,1 mícron em tamanho; a composição descrita acima onde as partículas primárias são de cerca de 0,01 a cerca de 0,1 mícron em tamanho; a composição descrita acima onde as partículas primárias compreendem pelo menos um de: óxidos de alumínio, zircônio, titânio, cromo, manganês cobalto, ítrio, lantânio estrôncio, manganês, manganês cobalto ferro, disprósio; carbetos de titânio, tântalo, tungstênio, cromo, vanádio, níquel; lantânio estrônico manganito, metal puro e/ou ligas baseadas em níquel, cobalto ferro, cromo, alumínio, cobre; fluoreto de ítrio, lantânio estrôncio cobalto ferrita, zircônia gadolinia itérbia ítria, zirconato de gadolínio, manganato de estrônico lantânio, lantânio estrôncio cobalto ferrita; zircônia estabilizada com magnésio, cálcia, disprósia, ítria, céria, itérbia; zirconato de itérbio, estrôncio, e misturas e/ou compósitos dos mesmos; a composição descrita acima onde o agente de dispersão é um sal polímero, um sal inorgânico, um composto orgânico não iônico, e/ou um ácido ou base que produz efeito de dispersão através de pH; a composição descrita acima onde o agente dispersante é ácido 2- [2- (2-metóxi etóxi) etóxi] acético; a composição descrita acima onde o agente dispersante está presente em uma quantidade de até cerca de 10% em peso; a composição descrita acima onde o agente dispersante está presente em uma quantidade de até cerca de 5% em peso; a composição descrita acima onde o agente dispersante está presente em uma quantidade de cerca de 0,1% a cerca de 1% em peso; a composição descrita acima onde o material pulverizado contém, adicionalmente, um aglutinante depositado sobre o mesmo; a composição descrita acima onde o aglutinante é álcool polivinílico; a composição descrita acima onde o aglutinante está presente em uma quantidade de até cerca de 0,2% em peso; a composição descrita acima onde o aglutinante está presente em uma quantidade de cerca de 0,01% a cerca de 0,2% em peso; a composição descrita acima onde o carreador líquido é um líquido orgânico; a composição descrita acima onde o carreador é um ou mais de uma cetona, álcool, glicol, e/ou hidrocarbonetos alifáticos; as composições descritas acima onde o carreador é um ou mais de água, acetona, álcool metílico, álcool etílico, álcool isopropílico, etileno glicol, hexano, e/ou octano; e a composição descrita acima na forma de uma pasta.

[0006] Estas, e modalidades adicionais, serão aparentes a partir das descrições que se seguem.

Breve Descrição dos Desenhos

[0007] A Figura 1 mostra um exemplo de um pulverizado secado com espargimento aqui descrito.

[0008] A Figura 2 mostra um exemplo de medição de carbono total para produtos produzidos como aqui descrito.

[0009] A Figura 3 mostra exemplos de taxas de deposição para produtos produzidos como aqui descrito.

[0010] A Figura 4 mostra exemplos de tempos de mistura para aglomerados produzidos como aqui descrito.

[0011] A Figura 5 mostra um exemplo de um revestimento de espargimento de plasma de suspensão como aqui descrito.

[0012] A Figura 6 mostra exemplos de taxas de deposição para produtos produzidos como aqui descrito.

[0013] A Figura 7 mostra um quadro de uma partícula com dispersante depositado como aqui descrito.

[0014] A Figura 8 mostra um quadro de um aglomerado com dispersante depositado como aqui descrito.

[0015] A Figura 9 mostra um quadro de um aglomerado com dispersante e aglutinante depositados como aqui descrito.

Descrição Detalhada

[0016] Os particulares aqui mostrados são por meio de exemplo e somente para propósitos de discussão ilustrativa das várias modalidades da presente invenção e são apresentados para provimento do que é acreditado ser a descrição mais útil e facilmente entendida dos princípios e aspectos conceituais da invenção. Neste sentido, não é feita nenhuma tentativa para mostrar detalhes da invenção em mais detalhes do que é necessário para um entendimento fundamental da invenção, a descrição tornando aparente para aqueles versados na técnica como as várias formas da invenção podem ser realizadas na prática.

[0017] A presente invenção será agora descrita através de referência a modalidades mais detalhadas. Esta invenção pode, entretanto, ser realizada em diferentes formas e não deve ser construída como limitada às modalidades aqui mostradas. Antes, estas modalidades são providas de modo que esta exposição será inteira e completa, e transportará inteiramente o escopo da invenção para aqueles versados na técnica.

[0018] A menos que de outro modo definido, todos os termos técnicos e científicos aqui usados têm os mesmos significados como comumente entendidos por aqueles versados na técnica à qual esta invenção pertence. A terminologia usada na descrição da presente invenção é somente para a descrição de particulares modalidades e não é pretendida ser limitante da invenção. Como usadas na descrição da invenção e as reivindicações apostas, as formas singulares "um", "uma", e "o" são pretendidas incluírem também as formas plurais, a menos que o contexto claramente indique de outro modo. Todas as publicações, pedidos de patente, patentes, e outras referências aqui mencionadas são expressamente incorporadas por referência em suas totalidades.

[0019] A menos que indicado de outro modo, todos os números expressando quantidades de ingredientes, condições de reação, e assim por diante usados no relatório descritivo e reivindicações são para serem entendidos como sendo modificados em todos os exemplos pelo termo "cerca". Da mesma maneira, a menos que indicado ao contrário, os parâmetros numéricos mostrados no seguinte relatório descritivo e reivindicações apostas são aproximações que podem variar dependendo das desejadas propriedades buscadas serem obtidas pela presente invenção. No mínimo, e não como uma tentativa para limitar a aplicação da doutrina de equivalentes para o escopo das reivindicações, cada parâmetro numérico deve ser construído à luz do número de dígitos significantes e abordagens de arredondamento comuns.

[0020] Não obstante que as faixas numéricas e parâmetros mostrando o amplo escopo da invenção sejam aproximações, os valores numéricos mostrados nos exemplos específicos são reportados tão precisamente quanto possível. Qualquer valor numérico, entretanto, inerentemente contém certos erros necessários resultantes do desvio padrão encontrado em suas respectivas medições testes. Cada faixa numérica dada por todo este relatório descritivo incluirá toda faixa numérica mais estreita que cai dentro de tal faixa numérica mais ampla, como se tais faixas numéricas mais estreitas fossem todas aqui escritas.

[0021] Vantagens adicionais da invenção serão mostradas em parte na descrição que se segue, e em parte serão óbvias a partir da descrição, ou podem ser aprendidas através de prática da invenção. É para ser entendido que ambas, a descrição genérica anterior e a seguinte descrição detalhada, são somente exemplares e explanatórias e não são restritivas da invenção, como reivindicada.

[0022] No passado, materiais de matéria-prima SPS foram providos na forma de suspensões líquidas prontas para uso, ou seus componentes individuais de pulverizados (consistindo em partículas primárias em forma aglomerada e/ou não aglomerada), meios líquidos e dispersantes como ingredientes que são obtidos de fontes separadas. Partículas primárias são aqui referidas como as menores partículas discretas que aparecem como unidades simples ou formam em maiores estruturas conectadas aqui nomeadas como aglomerados. Um pulverizado é uma coleção de partículas que é composta por partículas primárias e/ou aglomerados de partículas primárias e pode incluir componentes adicionais tais como aglutinantes.

[0023] Suspensões líquidas prontas para uso têm desvantagens inerentes de embalagem complexa, transporte caro e vida em prateleira limitada. Quando suspensões são preparadas a partir de componentes separados, o usuário tem de ter conhecimento de, e levar em conta o correto nível de dosagem de dispersante como um ingrediente distinto e necessário da formulação de suspensão. O usuário então pode calcular, medir, e dispensar a quantidade prescrita de dispersante de acordo com a requerida composição de suspensão.

[0024] A razão ou porcentagem de pulverizado de matéria-prima para meios líquidos é referida como a carga de sólidos da suspensão. Composições em suspensão podem variar em termos de carga de sólidos dependendo do equipamento de espargimento de plasma usado ou outras considerações. Carga de sólidos tipicamente varia de cerca de 5% em peso a cerca de 30% em peso, ou maior, por exemplo, até 50% em peso.

[0025] O dispersante sendo levado em conta e controlado pelo usuário final é indesejável a partir do ponto de vista de ambos, o fabricante e o usuário final. O fabricante de um material de uma matéria-prima que é projetada para suspensões pode ter conhecimento considerado por ser proprietário na natureza e aplicação de certos dispersantes. Também, o usuário final, pode não achar conveniente à realização de tarefas associadas para levar em conta e manusear dispersantes como componentes separados em fabricação de suspensões. O sistema aqui descrito provê matéria-prima seca pulverizada contendo a quantidade ótima de dispersante (isto é, pré- formulada) o que elimina envolvimento do usuário, e é induzível para composições de suspensão proprietária. Preferivelmente o pulverizado seco contendo o dispersante é de escoamento livre, tipicamente não formando poeira e capaz de ser vertido em forma pulverizada, isto é, não uma pasta ou um líquido. A invenção provê a quantidade ótima de dispersante para a suspensão independentemente e é assim de auto correção para quaisquer cargas de sólidos escolhidas pelo usuário final, uma característica que não existe correntemente. Isto sendo dito, também é possível misturar suficiente líquido com o pulverizado seco para formar uma pasta, e ainda realizar os benefícios aqui descritos, isto é, através de usuário final adicionando líquido adicional no local.

[0026] Um pulverizado de matéria-prima submícron pré-formulada é aqui descrito para uso em espargimento de suspensão. Pulverizados de matéria-prima correntes requerem que agentes dispersantes sejam adicionados como componentes separados quando produzindo suspensões. Pulverizados e especialmente pulverizados submícron que podem ser aglomerados frouxamente e pré-carregados com agentes dispersantes via um processo de secagem - espargimento provê uma matéria-prima seca de componente simples formulado fácil que reduz formação de poeira, aperfeiçoa manuseio e permite que formulações sejam fabricadas e qualidade controlada pelo fabricante. Qualquer agente dispersante tipicamente usado em espargimento térmico de suspensão pode ser usado nos processos aqui descritos, tais como, por exemplo, saís polímeros, sais inorgânicos, e compostos orgânicos não iônicos, etc. Embora o agente dispersante proporcione benefícios no processo de secagem de espargimento, a quantidade e tipo de agente dispersante necessário para os processos aqui descritos têm de ser tais que possam produzir uma suspensão estável, homogênea para revestimento de espargimento térmico quando combinado com o apropriado carreador. Tipicamente tais quantidades quando depositadas sobre o pulverizado final, representam até cerca de 10% em peso, com até 5% em peso do pulverizado e quantidades entre cerca de 0,1% e cerca de 5% em peso particularmente úteis. Embora útil como descrito no processo de secagem de espargimento, deve ser tomado cuidado para controle de quantidade de dispersante usada especificamente para uso no processo térmico de suspensão pretendido, por exemplo, o uso de muito dispersante no processo de secagem de espargimento pode produzir o efeito oposto de uma desestabilização ou floculação, ou de outro modo inibir suspensão no processo de espargimento térmico de suspensão.

[0027] Embora alguns pulverizados submícron secados por espargimento sejam comercialmente disponíveis, entre outras coisas, eles não são pré-carregados com agentes dispersantes como aqui descrito para uso em suspensões em espargimento térmico. Pré-carga de dispersante, junto com aglomeração das partículas primárias, simplifica grandemente preparação de suspensões pelo usuário final. Embora aglomeração das partículas primárias seja preferida, ela não é necessária na produção de mesmo efeito benéfico sobre a suspensão como partículas primárias não aglomeradas similarmente tratadas com a mesma quantidade de dispersante através de outros processos. Dispersantes podem ser depositados sobre partículas primárias ou aglomerados de partículas primárias através de vários meios convencionais. O processo de formação de uma solução consistindo em um soluto dispersante dissolvido em um solvente então formando uma pasta com partículas, seguido por remoção de solvente através de um processo de evaporação tal como secagem, deixando o dispersante depositado sobre as partículas primárias e/ou aglomerados formados a partir das partículas primárias é dado. Assim secagem de espargimento como um específico exemplo não é um processo requerido para deposição de dispersantes sobre as partículas. Processos de deposição alternativos tais como envolvendo secagem em forno comum, ou aplicação direta do dispersante às partículas ou aglomerados através de combinação seca podem ser empregados para efeito similar.

[0028] Composições de suspensão comuns envolvem líquidos carreadores inflamáveis tais como etanol e isopropanol, que são frequentemente classificados como materiais perigosos. Um principal problema que os fabricantes encaram com a distribuição de tais suspensões fabricadas inteiramente é que elas são difíceis e caras para armazenamento e expedição, devido à natureza perigosa de álcool, e formarão sedimentos com o tempo. As soluções aqui descritas, entre outras coisas, permitem que os usuários finais obtenham suspensões recentes no local usando uns poucos componentes básicos de um pulverizado aglomerado pré-formulado com, por exemplo, álcool suprido por usuário, e unidades de dispersão / mistura mecânica, assim, por exemplo, eliminando a necessidade de custoso manuseio, processamento, estocagem e expedição de álcool que de outro modo podem ser requeridos para inteira fabricação de suspensões.

[0029] Partículas primárias de tamanho submícron produzidas por Oerlikon Metco em moinhos usando meios de água para uma distribuição de tamanho prescrita (tipicamente cerca de 0,2 a cerca de 1 mícron) para formar uma pasta são particularmente úteis. A pasta moída é transferida para um secador de espargimento onde o teor de água é ajustado e um dispersante adicionado para um teor prescrito antes de secagem. Aglutinantes podem auxiliar na formação de aglomerados, por exemplo, aglomerados esféricos, durante secagem de espargimento e podem ser usados para auxiliar esta etapa de fabricação contanto que eles não evitem ou inibam dispersão das partículas submícron na suspensão de uso final.

[0030] A pasta moída mencionada anteriormente é subsequentemente secada por espargimento para produção de esferas de aproximadamente 20 micra a aproximadamente 150 micra em tamanho que são compostas por partículas de submícron aglomeradas frouxamente e são carregadas com o dispersante. O dispersante é depositado sobre as partículas em termos de porcentagem em peso. A porcentagem em peso usada depende da natureza das partículas, (isto é, composição de material e área de superfície) e os meios líquidos de escolha (isto é, se álcool etílico ou água ou algum outro líquido ou combinações de líquidos são usadas) e a natureza química do próprio dispersante. Níveis exemplares de dispersante podem variar de cerca de 0,1% ou menos até cerca de 5% ou mais, por exemplo, até cerca de 10% em peso. O dispersante pode ser depositado sobre as partículas através de qualquer processo convencional, tal como secagem de espargimento, secagem em forno, ou aplicação direta que pode não envolver secagem.

[0031] O produto resultante é um pulverizado que preferivelmente tem somente um pequeno teor de partículas submícron livres (isto é, não aglomeradas). Os aglomerados formados das partículas primárias podem ser de forma esférica e/ou não esférica, por exemplo, variando em tamanhos de até 10 micra, até 300 micra, até um milímetro ou mais, por exemplo, até 5 milímetros. De fato, como um resultado das particulares condições do processo de secagem de espargimento selecionado, os aglomerados podem variar de um tamanho muito pequeno de justo várias partículas primárias coladas juntas, a tamanho muito grande de vários milímetros. Como uma realização preferida, qualquer tamanho de aglomerado (ou partícula primária) pode ser usado que produza um pulverizado não formando poeira, de escoamento livre - que pode ser vertido, e ser de escoamento livre - tanto aglomerado ou não aglomerado.

[0032] Este produto pré-formulado então pode ser embalado, armazenado, vendido e expedido como uma matéria-prima de espargimento de suspensão. O usuário final pode combinar esta matéria-prima junto com água e/ou quaisquer meios líquidos típicos (por exemplo, líquido orgânico) para suspensões usadas em espargimento de plasma de suspensão incluindo, por exemplo, acetona, álcool metílico, álcool etílico, álcool isopropílico, etileno glicol, alcanos tais como hexano ou octano e suas misturas, em proporções prescritas (isto é, cerca de 25% como um exemplo) tipicamente usando um misturador de dispersão. Mistura de dispersão convencional de alguma forma é tipicamente usada e pode incluir, mas não limitada a, misturadores em linha ou de batelada de alta velocidade comercialmente disponíveis, sistemas de dispersão ultrassônica ou moagem em jarro, por exemplo, para obter a suspensão que é subsequentemente usada por um sistema de alimentação de suspensão. Esta abordagem permitirá que o usuário final prepare suspensões novas quando eles precisam delas, e elimina os aspectos caros e difíceis de manuseio, estocagem de processamento e expedição de grandes quantidades de álcool, pelo fabricante, por exemplo.

[0033] Embora qualquer material de revestimento tipicamente usado nos processos de revestimento de espargimento térmico possa ser adaptado como o material de matéria-prima para os processos aqui descritos, alguns materiais de revestimento representativos que podem ser usados com os processos aqui descritos incluem, mas não são limitados a, pelo menos um de: óxidos de alumínio, zircônio, titânio, cromo, manganês, cobalto, ítrio, lantânio, lantânio estrôncio, manganês, manganês cobalto ferro, disprósio; carbetos de titânio, tântalo, tungstênio, cromo, vanádio, níquel; manganito de lantânio estrôncio, metal puro e/ou ligas baseadas em níquel, cobalto ferro, cromo, alumínio, cobre; fluoreto de ítrio, lantânio estrôncio cobalto ferrita, zircônia gadolínia itérbia ítria, zirconato de gadolínio, manganato de lantânio estrôncio, lantânio estrôncio cobalto ferrita; zircônia estabilizada com magnésia, cálcia, disprósia, ítria, céria, itérbia; zirconato de itérbio, estrôncio, e suas misturas e/ou compósitos.

[0034] Embora a matéria-prima aqui descrita seja particularmente útil para processos de revestimento de espargimento térmico de suspensão, tais como, por exemplo, processos de espargimento de plasma de suspensão (SPS), processos HVOF (combustível-óxi de alta velocidade) de suspensão, ele também pode ser adaptado para uso em processos adicionais de espargimento térmico. O tamanho das partículas primárias produzidas pelos processos aqui descritos deve ser tal de modo que as partículas sejam utilizáveis com sistemas de espargimento térmico de suspensão. Tipicamente, partículas primárias com até cerca de 0,1 mícron, até cerca de 1 mícron, até cerca de 2 micra, até cerca de 3 micra, até cerca de 4 micra, até cerca de 5 micra, até cerca de 6 micra, até cerca de 7 micra, até cerca de 8 micra, até cerca de 9 micra e/ou até cerca de 10 micra podem ser usadas, de modo que suspensões estáveis, homogêneas possam ser formadas. Embora partículas primárias de até cerca de 2 micra, por exemplo, cerca de 0,1 mícron a 1 mícron, tenham sido verificadas serem particularmente úteis, partículas primárias muito pequenas, por exemplo, nanopartículas, e outras partículas pequenas até cerca de 0,1 mícron, por exemplo, 0,01 mícron a 0,1 mícron, também podem ser usadas.

[0035] Dispersantes incluem, mas não são limitados a, sais polímeros como ácido poliacrílico, ácido 2- [2-(2-metóxi etóxi) etóxi] acético e polietileno imina, sais inorgânicos tais como metafosfato de sódio e tetraborato de sódio, e compostos orgânicos não iônicos tais como trietanol amina e TRITON X-100, e compostos ácidos e básicos que produzem efeito de dispersão através de ajuste de pH tais como bicarbonato de sódio e ácido cítrico.

[0036] Uso de quantidade correta de dispersante é baseado na quantidade de pulverizado na suspensão. Usuários tipicamente desejarão suspensões em diferentes concentrações, isto é, 20% de sólidos, 30% de sólidos, etc., isto requer que o usuário final conheça a correta quantidade de dispersante para uso, calcule quanto usar, e meça precisamente. Como aqui descrito, uma vez que a correta quantidade de dispersante já está sobre as partículas, por exemplo, para produzir uma suspensão líquida com apropriada estabilidade, dispersão de partículas e baixa viscosidade para requeridas propriedades de fluxo de material no sistema de alimentação SPS, carga de pulverizado em qualquer quantidade pode ser usada, e o dispersante está sempre presente na correta quantidade, sem necessidade do usuário final precisar saber quanto deve ser adicionado. O usuário justo adiciona tanto líquido como ele deseja para seu propósito pretendido, e o dispersante já estará presente na concentração correta.

[0037] A matéria-prima aqui descrita é substancialmente seca, ou seja, o teor de umidade, tipicamente menor que cerca de 0,05% em peso, é comparável a pulverizados de matéria-prima convencionais usadas para espargimento térmico.

[0038] Embora a matéria-prima aqui descrita possa ser composta por partículas primárias em forma aglomerada, isto não é requerida. Embora aglomeração não aumente ou aperfeiçoe a suspensão de uso final, alguns benefícios potenciais incluem aperfeiçoadas características de manuseio, reduzida formação de poeira, aperfeiçoada transferência e fluxo para o usuário final, etc.

[0039] Aglutinantes convencionais, como PVA ou outro látex, opcionalmente podem ser incluídos para a etapa de fabricação de secagem de espargimento, mas não são requeridos. É desejável usar- se suficiente aglutinante para promover ou facilitar aglomeração, isto é, menos partículas livres. Porém deve-se tomar cuidado para não se usar muito de modo que ele evite dissolução de aglomerados para liberação de partículas primárias quando um líquido carreador é adicionado. Assim a quantidade de aglutinante usada dependerá do específico aglutinante selecionado, mas tipicamente, por exemplo, com PVA, quantidades de até cerca de 0,2% em peso foram verificadas trabalharem bem.

[0040] Dependendo da natureza dos particulares materiais envolvidos, níveis exemplares de dispersantes podem ser usados a partir de cerca de 0,01% a cerca de 10%, entretanto, dependendo das considerações recitadas acima.

Exemplo 1

[0041] Uma matéria-prima seca pré-formulada de YSZ (zircônia estabilizada com ítria) é preparada como se segue. YSZ (Metco 204B- XCL) é moído para tamanho de partícula submícron, como medido por instrumentação de medição convencional MICROTRAC S3500 ser D 90 < 1,0 micrometro (μm) (isto é, 90% de partículas de menos que 1 micrometro em tamanho) usando um moinho comercial para formar uma pasta baseada em água MS1. A pasta MS1 é transferida para um tanque secador de espargimento com dispersante MEEA (ácido 2- [2- (2-metóxi etóxi) etóxi] acético e aglutinante PVA (álcool polivinílico) adicionado. A pasta é secada por espargimento para formar aglomerados de 10 micra a 100 micra em tamanho, produzindo uma matéria-prima seca, pré-formulada contendo dispersante, designada como PF1, que é embalada e estocada para uso posterior. A matéria- prima seca é combinada com etanol para um teor de 25% em peso de sólidos em um vaso de mistura. Um misturador de dispersão de alta velocidade comercial é usado para quebrar inteiramente os aglomerados secados com espargimento e dispersar as partículas submícron para formar a suspensão. O dispersante que é adicionado na etapa de secagem com espargimento serve para estabilizar a suspensão. A suspensão dispersa está agora pronta para uso para espargimento de plasma de suspensão. A suspensão pode ser estocada em recipientes antes de uso. Imediatamente antes de uso a suspensão é novamente misturada através de meios mecânicos simples tal como misturador superior, agitador de lata de tinta ou agitando o recipiente com as mãos, ou usando outros meios similares se ela foi estocada por mais que uma poucas horas.

[0042] A Figura 1 mostra pulverizado secado espargido com 1% de MEEA e 0,02% PVA. O nível de 0,1% de PVA também parece ser efetivo em proteção de aglomerados esféricos. O nível de PVA de 0,02% produz algumas esferas, com maioria de aglomerados de forma irregular, menores.

Exemplo 2

[0043] Uma matéria-prima seca pré-formulada de YSZ (zircônia estabilizada com ítria) é preparada como se segue. YSZ (Metco 204B- XCL) é moído para tamanho de partícula submícron, como medido por instrumentação de medição convencional MICROTRAC S3500 para ser D 90 < 1,0 micrometro (μm) (isto é, 90% de partículas de menos que 1 micrometro em tamanho) usando um moinho comercial para formar uma pasta baseada em água MS2. MS2 foi subsequentemente secada em um forno de circulação de ar e então novamente feita pasta com água e 1% MEEA, e então secada por espargimento para produzir uma amostra designada como SD4. Nenhum PVA foi usado. SD4 foi testada para monitoração de mudanças em teor de MEEA e eficácia em suspensão seguindo exposição direta a condições ásperas. Alíquotas de SD4 foram preparadas como leitos finos em bandejas e colocadas em câmara ambiental fixada em 50oC e 80% de umidade relativa (UR) por 28 dias. As amostras foram subsequentemente medidas para mudanças em teor de MEEA através de análises de combustão para medir teor de carbono total e resistência química através de testes de estabilidade de suspensão. A Figura 2 mostra que o teor de dispersante MEEA sobre SD4 como medido por análise de combustão não se altera significantemente após 14 e 28 dias de exposição. A pequena diminuição pode ser devida a dispersão de medição. Também, o valor medido de próximo a 1% indica que o processo de secagem de espargimento não diminui teor de MEEA do pulverizado.

[0044] Degradação em eficácia de dispersante MEEA através de decomposição ou oxidação pode ser detectada através de testes de estabilidade de suspensão através de taxa de sedimentação. A taxa de sedimentação é medida através de repouso de suspensão em um recipiente de vidro e observação de fase líquida clara superior sobre o tempo. A fina interface entre a crescente camada de líquido clara na parte superior e a suspensão em deposição contendo as partículas no fundo é a linha de sedimentação. A linha de sedimentação diminui gradualmente sobre o tempo quando a suspensão deposita deixando um líquido carreador claro na parte superior. A estabilidade de suspensão, ou a eficácia do dispersante é medida através da taxa na qual a linha de sedimentação diminui. Linhas de sedimentação que permanecem altas pelo tempo mais longo indicam a melhor estabilidade. A eficácia do dispersante para SD4 após exposição a 50oC em 80% de UR por 21 dias é comparada a SD4 estocada sob condição ambiente (20oC ~30% de UR pelo mesmo período em um teste de estabilidade mostrado na Figura 3. As suspensões de etanol testes em 25% de carga de sólidos foram preparadas com as duas amostras SD4 para análise de taxa de sedimentação. Os resultados mostram que a exposição a condição áspera não altera a eficácia de dispersante MEEA sobre pulverizado secado com espargimento, como indicado pelas taxas de sedimentação comparáveis sobre 168 horas.

[0045] Pulverizado secado com espargimento com 1% MEEA e 0,02% PVA foi misturado com etanol em carga de 25% de sólidos usando um misturador de dispersão de alta velocidade convencional para produzir uma suspensão teste S1. A suspensão foi amostrada seguindo 10 minutos e 20 minutos de tempo de mistura, e então analisada através de MICROTRAC convencional para distribuição de tamanho de partícula para determinar a eficácia de mistura de alta velocidade na redução de aglomerados para suas partículas constituintes.

[0046] Os resultados medidos de MICROTRAC na Figura 4 indicam que tempo de mistura de dispersão de 10 minutos foi insuficiente para quebrar os aglomerados. Tempo de mistura de 20 minutos proporcionou melhor dissolução de aglomerado que se aproximou dos resultados medidos M produzidos por 20 minutos de mistura, seguido por vários minutos de sonificação para quebrar inteiramente os aglomerados.

[0047] Suspensão preparada a partir do teste de misturador de dispersão S1 foi avaliada em um alimentador de suspensão (Metco 5MPE-SF) e espargida sobre um substrato de aço com uma pistola de espargimento de plasma TRIPLEXPRO-210 convencional para confirmar manuseio de suspensão e estrutura de revestimento comparada a suspensões convencionais. Não foram reportadas questões de alimentação. A estrutura de revestimento produzido mostra uma estrutura colunar que é comparável com suspensões convencionais (Figura 5) usando os mesmos parâmetros.

Exemplo 3

[0048] Amostra PF1 é misturada com álcool etílico em uma carga de 25% de sólidos, e então dispersa através de tratamento de sonificação para produzir amostra de suspensão estável S2. Amostra S2 é um exemplo de uma suspensão produzida a partir de matéria- prima pré-formulada. Pasta moída MS2 que foi secada em forno e então misturada com dispersante MEEA em carga de 1% de sólidos e álcool etílico em carga de 25% de sólidos e então dispersa através de tratamento de sonificação para produzir uma amostra de suspensão estável S3. Amostra S3 é um exemplo de uma suspensão produzida como um processo de fabricação fácil convencional. Pasta moída MS2 que foi secada em forno e então misturada com álcool etílico em carga de 25% de sólidos sem dispersante e então misturada através de tratamento de sonificação produziu amostra de suspensão S4 que é um exemplo de uma suspensão produzida na ausência de dispersante. A Figura 6 compara as taxas de sedimentação destas suspensões, isto é, a partir de matéria-prima pré-formulada S2, dos processo fabricação fácil com dispersante S3, e processo fabricação fácil sem dispersante S4. Suspensões estáveis com taxas de sedimentação comparáveis foram observadas para suspensões pré- formuladas e fabricação fácil S2 e S3. A suspensão de fabricação fácil sem dispersante teve pobre estabilidade como observado por rápida taxa de sedimentação.

[0049] Uma representação de várias modalidades aqui descritas também é mostrada em Figuras 7, 8 e 9. A Figura 7, por exemplo, mostra uma representação de uma partícula 71 com dispersante 72 depositado sobre a mesma. A Figura 8 mostra uma representação de um aglomerado 81 de partículas individuais 82 com dispersante 83 depositado sobre o mesmo. E Figura 9 mostra uma representação de um aglomerado 91 de partículas individuais 92 com dispersante 93 e aglutinante 94 depositados sobre o mesmo.

[0050] Assim, o escopo da invenção deve incluir todas as modificações e variações que possam cair dentro do escopo das reivindicações apostas. Outras modalidades da invenção serão aparentes para aqueles versados na técnica a partir de consideração do relatório descritivo e prática da invenção aqui mostrada. É pretendido que o relatório descritivo e exemplos sejam considerados somente como exemplares, com um verdadeiro escopo e espírito da invenção sendo indicados pelas reivindicações que se seguem.

Claims

1. Composição pulverizada adaptada para uso em processos de revestimento de espargimento térmico de suspensão, caracterizada por compreender partículas primárias apresentando pelo menos um dispersante depositado sobre as mesmas, a composição resultando em uma suspensão estável, homogênea quando combinada com um carreador líquido para uso em processos de espargimento térmico de suspensão; sendo que o agente dispersante é ácido 2-[2-(2- metóxietóxi) etóxi] acético; e sendo que as partículas primárias compreendem pelo menos um de: óxidos de alumínio, zircônio, titânio, cromo, manganês cobalto, ítrio, lantânio, lantânio estrôncio, manganês, manganês cobalto ferro, disprósio; carbetos de titânio, tântalo, tungstênio, cromo, vanádio, níquel; manganito de lantânio estrôncio, metal puro e/ou ligas baseadas em níquel, cobalto ferro, cromo, alumínio, cobre; fluoreto de ítrio, lantânio estrôncio cobalto ferrita, zircônia gadolinia itérbia ítria, zirconato de gadolínio, manganato de lantânio estrôncio, lantânio estrôncio cobalto ferrita; zircônia estabilizada com magnésia, cálcia, disprósia, ítria, céria, itérbia; zirconato de itérbio, estrôncio, e suas misturas e/ou compósitos.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas primárias são aglomeradas e/ou não aglomeradas.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas primárias são de até 10 micra em tamanho.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas primárias são de até 2 micra em tamanho.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas primárias são de até 0,1 mícron em tamanho.

6. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas primárias são de até 0,1 a 1 mícron em tamanho.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por agente dispersante estar presente em uma quantidade de até cerca de 10% em peso.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente dispersante está presente em uma quantidade de até 5% em peso.

9. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente dispersante está presente em uma quantidade de 0,1% a 1% em peso.

10. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição pulverizada contém ainda um aglutinante depositado sobre as partículas primárias.

11. Composição, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o aglutinante é álcool polivinílico.

12. Composição, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o aglutinante está presente em uma quantidade de até 5% em peso.

13. Composição, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o aglutinante está presente em uma quantidade de até 0,2% em peso.

14. Composição, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o aglutinante está presente em uma quantidade de 0,01% a 0,2% em peso.

15. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o carreador líquido é um líquido orgânico.

16. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o carreador é um ou mais de uma acetona, álcool, glicol, e/ou hidrocarbonetos alifáticos.

17. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o carreador é um ou mais de água, acetona, álcool metílico, álcool etílico, álcool isopropílico, etileno glicol, hexano, e/ou octano.

18. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que está na forma de uma pasta.