CN112323040A - 将聚合物材料键合到基材上的方法 - Google Patents
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- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/511—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
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Abstract
本公开描述了一种用于将聚合物填充材料键合到基材表面上的方法，且该方法包括将基材表面暴露于微波产生的氩‑氢等离子体预定的时间段，经由微波等离子体化学气相沉积工艺将SiOx表面涂层施加到基材表面上，并对SiOx表面涂层实行后处理工艺。可以将聚合物填充材料施加到基材上并进行固化。
Description
背景技术
诸如旋转电机类的装置，例如电动机发电机单元，包括构造成绕限定轴线的轴旋转的转子和定子。在旋转期间，随着经由定子产生的电磁力转换成传递到转子轴的转矩，转子经受机械应力。可以基于机械应力来限制电机的动态速度和转矩操作范围。
用于电机的高速转子可以具有可用填充材料填充的空腔或空穴区，这可以促进电机的转矩，速度和耐久性的增加。但是，如果没有键合，则不会在材料之间发生应力传递。机械联锁可改善载荷传递，但材料之间的化学键可进一步增强键合。
工业上已知的促进粘着力的方法，如露天等离子体，可能只会取得有限的成功，因为它们需要视线以完成任务。然而，具有复杂的三维几何形状的转子可能包括对于等离子体喷射清洗视线不可及的部分。此外，露天等离子体仅去除表面污染物。
发明内容
如本文所述，将聚合物填充材料键合到基材表面的方法包括微波等离子体化学气相沉积氧化硅（SiOx）材料的薄（<50nm）表面涂层，以促进化学键合，获得强的附着力。SiOx涂层可以通过使用基于硅氧烷、硅烷醇或硅烷的前体化学物质的任何衍生物来生产。涂覆工艺包括预清洁步骤、SiOx沉积步骤和沉积后步骤以附接极性基团。所得的涂层是贮存稳定的，这意味着在施加涂层和施加聚合物填充材料之间不需要特定的时间安排。
用于将聚合物填充材料键合到基材的表面上的方法包括：将基材的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体预定的时间段，通过微波等离子体化学气相沉积工艺将SiOx表面涂层施加在基材表面上，并对SiOx表面涂层实行后处理工艺。可以将聚合物填充材料施加到基材上并进行固化。
本公开的一个方面包括：以600W的功率将基材的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体至少六十秒。
本公开的另一方面包括：通过采用微波等离子体化学气相沉积工艺将包含氧化硅材料的前体与载气供给到基材的表面上，从而经由微波等离子体化学气相沉积工艺将SiOx表面涂层施加到基材的表面上。
本公开的另一方面包括：在包含氧化硅材料的前体与载气中，六甲基二硅氧烷（HMDSO）作为前体，并且氧（O2）作为载气。
本公开的另一方面包括：在包含氧化硅材料的前体与载气中，三乙氧基硅烷作为前体，并且氧（O2）作为载气。
本公开的另一方面包括：以前体与载气的比率为10%供给包含氧化硅材料的前体与载气。
本公开的另一方面包括：通过在45℃的温度以2.45 GHz的频率在100W的微波功率操作，从而采用微波等离子体化学气相沉积工艺将表面涂层施加到基材的表面上。
本公开的另一方面包括：通过将表面涂层暴露于由氧气和氮气中的至少一种组成的气体来对表面涂层实行后处理工艺。
本公开的另一方面包括：基材的表面由电工钢制造。
本公开的另一方面包括：基材的表面由基于金属的基材制造。
本公开的另一方面包括：基于金属的基材是由不锈钢、铝、电工钢、低碳钢和镁中的一种制造的基材。
本公开的另一方面包括：基材的表面由基于塑料的基材制造。
本公开的另一方面包括：基于塑料的基材是由聚氨酯、聚碳酸酯、聚乙烯和聚四氟乙烯（PTFE）中的一种制造的基材。
本公开的另一方面包括：聚合物填充材料在固化之后经由表面涂层粘附到基材表面。
本公开的另一方面包括：将永磁体插入基材中，且然后将基材的表面和永磁体的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体预定的时间段，并经由微波等离子体化学气相沉积工艺将SiOx表面涂层施加在基材表面和永磁体表面上。
本公开的另一方面包括：聚合物填充材料在固化之后经由表面涂层粘附至基材和永磁体的表面。
本公开的另一方面包括：一种用于通过以下方式将聚合物填充材料键合到基材的表面上的方法：将基材的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体预定的时间段，经由微波等离子体化学气相沉积工艺将增粘表面涂层施加到基材表面上，对表面涂层实行后处理工艺，对表面涂层实行硅烷-偶联工艺，将聚合物填充材料施加到基材上。
本公开的另一方面包括：通过采用微波等离子体化学气相沉积工艺将包含氧化硅材料的前体与载气供给到基材的表面上，从而经由微波等离子体化学气相沉积工艺将增粘表面涂层施加到基材的表面上。
本公开的另一方面包括：一种用于制备基材的表面的方法，包括将基材的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体预定的时间段，经由微波等离子体化学气相沉积工艺将SiOx表面涂层施加到基材的表面上，并对表面涂层实行后处理工艺。
本公开的另一方面包括：通过采用微波等离子体化学气相沉积工艺将包含氧化硅材料的前体与载气供给到基材表面上，从而经由微波等离子体化学气相沉积工艺将SiOx表面涂层施加到基材的表面上。
具体地，本公开包括以下各项。
1. 一种将聚合物填充材料键合到基材表面上的方法，所述方法包括：
将基材的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体预定的时间段；
经由微波等离子体化学气相沉积工艺将氧化硅（SiOx）表面涂层施加到基材表面上；
对SiOx表面涂层实行后处理工艺；
将聚合物填充材料施加到基材上；和
固化聚合物填充材料。
2. 第1项的方法，其中将基材的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体预定的时间段包括以600W的功率将基材的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体至少六十秒。
3. 第1项的方法，其中经由微波等离子体化学气相沉积工艺将氧化硅（SiOx）表面涂层施加到基材表面上包括采用微波等离子体化学气相沉积工艺将包含氧化硅材料的前体与载气供给到基材的表面上。
4. 第3项的方法，其中包含氧化硅材料的前体与载气包括六甲基二硅氧烷(HMDSO)作为前体和氧(O2)作为载气。
5. 第3项的方法，其中包含氧化硅材料的前体与载气包括三乙氧基硅烷作为前体和氧(O2)作为载气。
6. 第3项的方法，进一步包括以前体与载气的比率为10%供给包含氧化硅材料的前体与载气。
7. 第3项的方法，其中采用微波等离子体化学气相沉积工艺将SiOx表面涂层施加到所述基材表面上包括在30℃至100℃之间的温度范围以2.45 GHz的频率在100W的微波功率操作。
8. 第1项的方法，其中对SiOx表面涂层实行后处理工艺包括将SiOx表面涂层暴露于由选自氧和氮中的至少一种组成的气体。
9. 第1项的方法，其中基材的表面由电工钢制造。
10. 第1项的方法，其中基材的表面由基于金属的基材制造。
11. 第10项的方法，其中基于金属的基材包括由不锈钢、铝、电工钢、低碳钢或镁制造的基材。
12. 第1项的方法，其中基材的表面由基于塑料的基材制造。
13. 第12项的方法，其中基于塑料的基材包括由聚氨酯、聚碳酸酯、聚乙烯或聚四氟乙烯（PTFE）制造的基材。
14. 第1项的方法，其中聚合物填充材料在固化之后经由SiOx表面涂层粘附到基材表面。
15. 第1项的方法，进一步包括：
将永磁体插入基材中，然后：
将基材的表面和永磁体的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体预定的时间段；并且
经由微波产生的等离子体化学气相沉积工艺将SiOx表面涂层施加至基材表面和永磁体表面上。
16. 第15项的方法，其中聚合物填充材料在固化之后经由SiOx表面涂层粘附到基材和永磁体的表面。
17. 一种将聚合物填充材料键合到基材表面上的方法，所述方法包括：
将基材的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体预定的时间段；
经由微波等离子体化学气相沉积工艺将增粘表面涂层施加到基材表面上；
对增粘表面涂层实行后处理工艺；
对增粘表面涂层实行硅烷偶联工艺；和
将聚合物填充材料施加到基材上。
18. 第17项的方法，其中经由微波等离子体化学气相沉积工艺将增粘表面涂层施加到基材表面上包括采用微波等离子体化学气相沉积工艺将包含氧化硅材料的前体与载气供给到基材表面上。
19. 一种用于制备基材表面的方法，所述方法包括：
将基材的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体预定的时间段；
经由微波等离子体化学气相沉积工艺将氧化硅(SiOx)表面涂层施加到基材表面上；和
对SiOx表面涂层实行后处理工艺。
20. 第19项的方法，其中经由微波等离子体化学气相沉积工艺将氧化硅(SiOx)表面涂层施加到基材表面上包括采用微波等离子体化学气相沉积工艺将包含氧化硅材料的前体与载气供给到基材的表面上。
当结合附图考虑时，根据以下对用于实施本公开教导的一些最佳模式和其它实施方案的详细描述，本公开教导的以上特征和优点以及其他特征和优点将显而易见，其中本公开教导如所附权利要求书中所定义。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式描述一个或多个实施方案，其中：
图1示意性地示出了根据本公开的电机的等距剖视图。
图2示意性地示出了根据本公开的用于转子的叠片的端视图。
图3A示意性地示出了根据本公开的用于电机的转子的一个实施方案的等距局部分解图。
图3B示意性地示出了根据本公开的用于电机的转子的另一实施方案的等距局部分解图。
图4示意性地示出了根据本公开的用于转子的叠片的局部端视图。
图5示意性地示出了根据本公开的用于组装转子的实施方案的工艺的一个实施方案。
图6示意性地示出了根据本公开的用于组装转子的实施方案的工艺的另一实施方案。
图7示意性地示出了根据本公开的用于将增粘表面涂层施加至基材上的工艺的实施方案。
图8说明了根据本公开的与将填充材料键合到基材的表面上相关的反应机理。
附图不一定按比例绘制，并且可能呈现如本文公开的本公开的各种优选特征的稍微简化的表示，包括例如特定的尺寸、方向、位置和形状。与这样的特征相关的细节将部分由特定的预期应用和使用环境确定。
具体实施方式
如在此描述和说明的，所公开的实施方案的组件可以以各种不同的配置来安排和设计。因此，以下详细描述并非旨在限制所要求保护的本公开的范围，而仅是其可能的实施方案的代表。另外，尽管在以下描述中阐述了许多具体细节以便提供对本文公开的实施方案的透彻理解，但是一些实施方案可以在没有这些细节中的一部分的情况下实施。此外，为了清楚起见，没有详细描述在相关技术中熟知的某些技术材料，以避免不必要地使本公开模糊。此外，附图是简化形式，并且不是按照精确的比例绘制。为了方便和清楚起见，可以相对于附图使用诸如顶部、底部、左、右、上、在……上面、以上、以下、在……之下、后面和前面的方向性术语。这些和类似的方向性术语不应被曲解为限制本公开的范围。此外，如本文所说明和描述的，本公开可以在不存在本文未具体公开的要素的情况下实践。
参照附图，其中在所有几幅图中，相同的附图标记对应于相同或相似的组件。与本文公开的实施方案一致的图1示出了电机10。在一个实施方案中，电机10可以被安排产生用于车辆的牵引力。所述车辆可以包括但不限于商用车辆、工业用车辆、农用车辆、客运车辆、飞机、船只、火车、全地形车辆、人体活动器、机器人等形式的移动平台，以完成本公开的目的。电机10可以被配置为能够将电力转换成机械转矩的电动机、能够将机械转矩转换成电力的发电机或者两者都可以的电动机发电机。
电机10包括壳体20和相对的端盖13，端盖之一被示出。壳体20包括环形开口，定子14插入该环形开口中。定子14包括环形开口，转子12插入该环形开口中。转子12安装在轴16上，且轴16支撑在安装在端盖13中的轴承上。轴16的一端轴向地从端盖13中的一个伸出，并与齿轮、皮带轮或用于转矩传递的其它装置相连接。
现在参考图2，示意性地示出了电机10的一个实施方案的一部分的剖视端视图，电机包括转子12和定子14。定子14可以是例如多相定子组件。定子14与转子12同轴并且径向地围绕转子12，同时在它们之间保持空间206。在一些实施方案中，空间206在大约0.2毫米（mm）和大约1.0mm之间，从而最大化功率输出，同时减小定子14和转子12在其旋转期间接触的可能性。定子14沿转子12的纵轴大致是环形的。在一个实施方案中，保护性电动机壳体（未示出）可以围绕定子14的外周并且可以支撑电动机发电机轴208。
定子14可包括多个径向伸长的，周向间隔开的定子槽210（例如，总共60个槽）。定子槽210沿着纵轴纵向延伸穿过定子14。定子槽210被配置为容纳导电的多相定子绕组212。定子绕组212可以被分组为不同的组，每组可以承载相同数量的电流相，例如三个、五个、六个或七个相。使电流流过定子绕组212将在定子齿部213处产生磁场。此外，定子绕组212可轴向延伸超过定子14的纵向端。定子14的外径与定子14的轴向长度（例如，沿着轴线A在主体的纵向端之间的距离，不包括定子绕组212的延伸部分）的比率可以（以非限制性实例的方式）不小于1.5：1且不大于3.5：1。可以确定该比率以至少满足电机10的特定应用的包装空间限制。
转子12围绕电动机发电机轴208设置，并且可以以花键联接、附接、熔接或以其他方式可旋转地固定在其上。转子12布置为层叠结构，并且通常界定一个直圆柱体。转子12包括多个呈盘状叠片形式的铁磁组件214，增粘表面涂层215和聚合物填充材料216，如参考图4所说明的。
可以看到，铁磁组件214与聚合物填充材料216一起被构造成形成转子12的基本连续的圆形外周边缘218。铁磁组件214可以布置成使得转子12包括多个磁通屏障（fluxbarrier）220，该磁通屏障220在电动机发电机轴208与转子12的外周边缘218之间绕电动机发电机轴208周向布置。
磁通屏障220具有与至少一个相邻组件不同的磁特性。例如，通量屏障220可以是非磁性的，而相邻部分是铁磁性的。在一些实施方案中，磁通屏障220以设置在铁磁组件214之间的通常非磁性材料的形式提供。在一些实施方案中，磁通屏障220或其选择包括设置在其中的一个或多个永磁体。例如，在一个实施方案中，当电机10被配置为内部永磁体装置时，最里面的第一层至第三层220A-220C包括永磁体或被永磁体填充，而最外面的第四层220D不包括永磁体。在另外的实例中，永磁体可以设置在交替的层中，诸如在第一层220A和第三层220C，而其余的层不包括永磁体。
铁磁组件214由配置为提供所需磁特性的铁磁材料形成。例如，铁磁材料可以是电工钢、铁、镍、钴、其组合等。可以通过例如沿着旋转轴线堆叠多个铁磁组件214来形成层叠结构。
在一个实施方案中，多个铁磁组件214可以被配置为多个盘形叠片214A，如图3A所示的那些，且叠层结构由多个盘形叠片214A沿电动机发电机轴208轴向堆叠而形成，堆叠使得每个盘形叠片214A径向延伸。盘形叠片214A可以通过成形、机加工、模塑、增材制造工艺、及其组合等来制造。例如，可以采用球磨、冲压、挤出、金属注模、切削、它们的组合等来产生具有一种期望形状或多种期望形状的板。
多个铁磁组件214可以被配置为多个构件214B，诸如图3B中所示的那些，且层叠结构由多个构件214B形成，该多个构件214B沿径向布置在电动机发电机轴208周围并且沿其至少部分地纵向延伸。构件214B可以被相应地成型，使得多个构件214B的组装产生直圆柱体。构件214B可以通过成形、机加工、模塑、增材制造工艺、及其组合等来制造。例如，可以采用球磨、冲压、压挤、金属注模、切削、它们的组合等来产生具有一种期望形状或多种期望形状的构件。在一些实施方案中，多个铁磁组件214被配置为向转子12提供约2至约10的凸极比。
增粘表面涂层215由氧化硅（SiOx）材料组成，可以将其施加到铁磁组件214的表面，以促进和增强铁磁组件214与聚合物填充材料216之间的粘接键合。可以使用基于硅氧烷、硅烷醇或硅烷的前体化学物质的任何衍生物来生产表面涂层215。在一个实施方案中，表面涂层215以薄层厚度（例如，小于50nm）被施加到铁磁组件214的表面。在一个实施方案中，表面涂层215以20nm的数量级的层厚度被施加到铁磁组件214的表面。
聚合物填充材料216可以是提供高弯曲强度、最小空隙率和全接触面积的粘合材料。聚合物填充材料216可以是环氧树脂、酚醛树脂、有机硅或聚氨酯。在一个实施方案中，聚合物填充材料216具有被选择来增强转子12的磁场的磁性能。
聚合物填充材料216被配置为响应于固化工艺而从可流动状态过渡到基本上刚性的状态。聚合物填充材料216占据铁磁组件214之间的转子腔224，以在转子12旋转期间保持铁磁组件214的位置。在一个实施方案中，聚合物填充材料216占据所有转子腔224。替代地，转子腔224的仅仅一部分被聚合物填充材料216占据。
聚合物填充材料216可以使用例如模塑技术（如注模或环氧树脂模塑）施加于转子12。在一些实施方案中，聚合物填充材料216与转子腔224的边缘222形成粘接键，从而优化铁磁组件214经受的拉应力。
另外地或替代地，转子腔224的边缘222可以限定轮廓，以在聚合物填充材料216和铁磁组件214之间提供机械联锁。例如，边缘222可以包括具有交替的凸出和凹入部分的轮廓，诸如锯齿形轮廓、小圆齿状的轮廓或栓形的（cleated）轮廓，从而抑制了在铁磁组件214的各个部分和聚合物填充材料216之间的面面滑动。在另外的实例中，边缘222可包括具有底切部分的轮廓，例如楔形榫头轮廓或圆形底切，从而抑制了面面滑动以及分层。有利地，可以在形成铁磁组件的同时形成带轮廓的边缘222。
可以选择轮廓特征以提供期望的机械性能。例如，可以使轮廓变圆以进一步抑制存在于材料转角中的应力集中。此外，底切角的尺寸可以最小化以提供锁定，同时优化颈围和强度。预期可以提供多种轮廓的组合。例如，更接近电动机发电机轴208的边缘222可具有第一轮廓以适应在更接近旋转轴线处所经受的应力，而更接近转子12的外周的边缘222可具有第二轮廓以适应在更接近转子12的外周处所经受的应力，如由增加的线速度和与定子14的磁相互作用产生的那些。
选择转子腔224内的聚合物填充材料216的热膨胀特性，以近似于铁磁组件214的热膨胀特性。在一些实施方案中，聚合物填充材料216的有效热膨胀系数近似等于铁磁组件214的热膨胀系数。在一些实施方案中，转子腔224和/或铁磁组件214被选择性地成型以减轻各材料的热膨胀系数的差异。
因为聚合物填充材料216在转子12旋转期间为铁磁组件214提供结构支撑，所以可以减小漏磁通（flux-leaking）组件诸如铁桥402和中心柱404的尺寸以减轻其对磁通量和磁通泄漏的影响。有益地，在一些实施方案中，铁桥402和/或中心柱404是牺牲组件，可以在聚合填充材料216固化之后将其去除。在一些实施方案中，经由诸如球磨的机械工艺去除牺牲组件。在一些实施方案中，牺牲组件是经由例如化学或热工艺去除的易熔材料。牺牲组件（例如一些铁桥402和/或中心柱404）的移除，有利于电机10的转矩输出的增加。
在一些实施方案中，转子12包括限制转子的外周的外包装226。外包装226可以是例如碳纤维或其他复合包装。有利地，外包装226可以被配置为减轻铁磁组件214和聚合物填充材料216之间的热膨胀差异。
根据本公开的实施方案的转子主体204提供了许多益处。例如，本文公开的转子主体通过以下方式来优化电动机发电机的性能，例如，（1）通过减小转子的外周与定子的内表面之间的空间来增强转子的铁磁组件与定子的电磁组件之间的磁相互作用；（2）减小设置在转子的磁性组件和定子的磁性组件之间的非磁性组件的厚度或消除该非磁性组件（诸如套筒或包装）；和/或（3）减小接近定子设置的转子的漏磁通组件的厚度或消除该漏磁通组件。此外，根据本公开的转子主体204在相同空间内提供增加数量的磁通屏障220，同时保持或增加转子12的结构完整性。此外，聚合物填充材料216为转子12提供结构完整性，并由此在高RPM下保持转子12的结构完整性，这有助于能量效率和峰值转速的提高。有利地，根据本公开的转子主体204通过减小转子重量在转子12旋转期间进一步优化结构完整性。
图5图示了用于组装本文所述的转子12的实施方案的工艺，包括转子12以及参照图2、3A和4描述的盘形叠片214A，包括腔224的侧视图和相应的端视图。在步骤510，将多个盘形叠片214A布置成叠层，并且对准以形成多个腔224。在步骤512，将增粘表面涂层215施加到腔224。与步骤512相关联的将增粘表面涂层215施加到腔224的细节将参照图7描述。在步骤514，将盘形叠片214A的叠层插入模具中，并且在步骤516，使用诸如注模或环氧树脂模塑的模塑技术将聚合物填充材料216添加到模具中并固化。在步骤518，将组装好的转子12从模具中取出，并准备进行另外的组装工艺。
图6图示了用于组装本文所述的转子12的实施方案的工艺，包括转子12以及参照图2、3A和4描述的盘形叠片214A，包括腔224的侧视图和相应的端视图。在步骤610，将多个盘形叠片214A布置成叠层，并且对准以形成多个腔224。在步骤612，将永磁体221插入多个腔224的至少一部分中。在步骤614，将增粘表面涂层215施加到腔224和永磁体221。与步骤614相关联的将增粘表面涂层215施加到腔224的细节将参照图7描述。在步骤616，将盘形叠片214A的叠层插入模具中，并且在步骤618，采用诸如注模或环氧树脂模塑的模塑技术将聚合物填充材料216添加到模具中，然后固化。在步骤620，将包括永磁体221的组装好的转子12从模具中移出，并准备进行另外的组装工艺。
图7示意性地示出了用于将本文所述的增粘表面涂层的实施方案施加至基材720的工艺700的实施方案。在一个实施方案中，基材可以是参照图5所示的转子12的腔224、或参照图6所示的转子12的腔224和永磁体221。工艺700包括初始步骤702、预处理步骤704、表面涂覆步骤706、后处理步骤708和偶联步骤710。
初始步骤702包括将包括有机污染物721的基材720放置在用于加工的装置中。
预处理步骤704包括将基材720的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体预定的时间段。预处理步骤704从基材720清洗并去除有机污染物721，该有机污染物可能由于制造工艺、零件处理等而残留。预处理步骤704涉及将基材720的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体环境至少一分钟，其中所述微波产生的氩-氢等离子体在介于50W至1000W之间的功率范围产生，持续介于10秒到300秒之间的时间段，希望的操作包括600瓦功率持续60秒。
表面涂覆步骤706包括经由微波等离子体化学气相沉积工艺将表面涂层722施加到基材720的表面上。将表面涂层722施加到基材720的表面上包括采用微波等离子体化学气相沉积工艺将包含氧化硅材料的前体711与载气供给到基材720的表面上。在一个实施方案中，包含氧化硅材料的前体与载气包括六甲基二硅氧烷（HMDSO）作为前体和氧（O2）作为载气。在一个实施方案中，包含氧化硅材料的前体711与载气包括三乙氧基硅烷作为前体和氧（O2）作为载气。包含氧化硅材料的前体与载气可以以在2％至30％之间的范围内的前体对载气的期望比率进行混合，在一个实施方案中以10％的期望比率进行混合。微波等离子体化学气相沉积工艺包括在30℃至100℃之间的温度范围内以2.45 GHz的频率在100W的微波功率操作，在一个实施方案中所述温度为45℃。在45℃的温度以2.45 GHz的微波功率频率操作允许涂覆由多种材料中的任一种制成的基材，而热损坏或变形的风险最小。SiOx表面涂层722的主体是SiO + SiO2混合物，其中SiO部分形成键，而SiO2增强了表面涂层722的润湿性和亲水性能。
在沉积SiOx表面涂层722之后，可以使用硅烷偶联剂723，以进一步增强与尚未施用的聚合物的键合。附图中所示的R项可以是多种官能团之一，例如胺、丙烯酸酯、乙烯基、烯烃、环氧或其他官能团。选择R使其与聚合物膜材料的特定聚合物，例如参考图4所示的聚合物填充材料216反应。
后处理步骤708包括将表面涂层722暴露于由氧气和氮气中的至少一种组成的气体。偶联步骤710包括对表面涂层722实行硅烷偶联工艺。气体可以是O2或N2，并且取决于极性基团以与环氧树脂形成强的化学键。气体可以替代地是反应性混合物。在一个实施方案中，偶联步骤710是任选的。
尽管参照将表面涂层施加到由电工钢组成的基材的表面来描述了工艺700，但是应当理解，该工艺可以在其它基于金属的基材上采用。其它基于金属的基材的示例包括不锈钢、铝、电工钢、低碳钢和镁等。
尽管参照将表面涂层施加到由电工钢组成的基材的表面来描述了工艺700，但是应当理解，该工艺可以在基于塑料的基材上采用，其示例包括聚氨酯、聚碳酸酯、聚乙烯和聚四氟乙烯（PTFE）。其它实例包括环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯并噁嗪、双马来酰亚胺和氰酸酯。
此外，采用微波功率的纳秒脉冲操作可以将表面涂层施加到平面和空间变化的几何结构上。
图8说明了与以上述方式将填充材料802键合到基材810的表面812上相关的反应机理。基材810的表面812包括SiOx表面涂层814的实施方案。在沉积SiOx表面涂层814之后可以使用硅烷偶联剂816以进一步增强与填充材料802的键合。R项可以是多种官能团之一，例如胺、丙烯酸酯、乙烯基、烯烃、环氧或其它官能团。如所示出的，选择R项以与填充材料802起反应。示出了由反应了的硅烷偶联剂816’在SiOx表面涂层814和填充材料802之间形成的最终键。
总之，本文描述的概念促进了用作聚合物填充材料的环氧树脂或其他树脂的流动分布的显著改善，并通过羟基化学键合增强了粘着力。此外，这些概念提供了一种干化学工艺，该工艺避免或消除了与湿化学工艺相关的离子污染或湿气污染问题。此外，可以将涂层调整为具有其它极性基团，例如氮、硫、氯等，用于经由等离子体处理工艺形成强的化学键，或进行第二硅烷层的额外湿化学应用。这些概念提供了键的增加的化学耐受性（尤其是对H2O、油和二醇类的耐受性）以及对热应力和热冲击的增加的耐受性。
本文描述的概念适用于用于封装印刷电路板、晶体管、电容器或其它组件的环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂或热塑性基材。
本文描述的概念可适用于代替定子槽衬套，该定子槽衬套用于在参照图2所示的定子绕组212和定子槽210之间提供电绝缘，以在绕组插入期间防止损坏。在一个实施方案中，可以在已经沉积SiOx层之后通过浸涂来施加涂层。
本文的详细描述和附图或图表对本申请教导是支持性的和描述性的，而本申请教导的范围仅由权利要求书限定。虽然已经详细描述了用于执行本申请教导的一些最佳模式和其它实施方案，但是对于实践在所附权利要求中限定的本申请教导还存在各种替代设计和实施方案。
Claims (10)
1.一种将聚合物填充材料键合到基材表面上的方法，所述方法包括：
将基材的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体预定的时间段；
经由微波等离子体化学气相沉积工艺将氧化硅（SiOx）表面涂层施加到基材的表面上；
对SiOx表面涂层实行后处理工艺；
将聚合物填充材料施加到基材上；和
固化聚合物填充材料。
2.权利要求1的方法，其中将基材的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体预定的时间段包括以600W的功率将基材的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体至少六十秒。
3.权利要求1的方法，其中经由微波等离子体化学气相沉积工艺将SiOx表面涂层施加到基材表面上包括采用微波等离子体化学气相沉积工艺将包含氧化硅材料的前体与载气供给到基材的表面上。
4.权利要求3的方法，其中包含氧化硅材料的前体与载气包括六甲基二硅氧烷(HMDSO)作为前体和氧(O2)作为载气。
5.权利要求3的方法，其中包含氧化硅材料的前体与载气包括三乙氧基硅烷作为前体和氧(O2)作为载气。
6.权利要求3的方法，进一步包括以10%的前体与载气的比率供给包含氧化硅材料的前体与载气。
7.权利要求3的方法，其中采用微波等离子体化学气相沉积工艺将SiOx表面涂层施加到基材表面上包括在30℃至100℃之间的温度范围以2.45 GHz的频率在100W的微波功率操作。
8.权利要求1的方法，其中对SiOx表面涂层实行后处理工艺包括将SiOx表面涂层暴露于由选自氧和氮气中的至少一种组成的气体。
9.权利要求1的方法，进一步包括：
将永磁体插入基材中，且然后：
将基材的表面和永磁体的表面暴露于微波产生的氩-氢等离子体预定的时间段；并
经由微波等离子体化学气相沉积工艺将SiOx表面涂层施加至基材表面和永磁体表面上。
10.权利要求9的方法，其中聚合物填充材料在固化之后经由SiOx表面涂层粘附到基材和永磁体的表面。
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