CN1946817A - 无孔粘合惰性涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明包括沉积在基材上、化学惰性的高纯度聚－齐聚物无孔粘合涂层。在较低温度下将该涂层涂敷在基材上并固化，这种涂敷方法可用在对温度敏感的结构上如磁体、电子电路、电极以及基材上的粘合片。涂敷的基材，如传感器和流体管，具有一个保护性无孔涂层的有效厚度，该涂层和接触流体的基材表面通过化学键接接。这种基材上的无孔粘合涂层可防止基材因接触流体而被腐蚀、产生颗粒、膨胀、或者脱层。

Description

无孔粘合惰性涂层及其制备方法

相关申请的交叉参考

本申请要求2004年2月20日递交的、申请号为60/546,680的美国临时专利申请和2004年12月26日递交的、申请号为60/636,565的美国临时专利申请的权益，这些申请的内容整体并入本文作为参考。

背景技术

人们正在不断努力来开发成本更低、尺寸更小、且具有高度可靠性、高敏感性、及高线性特点的压力传感器、化学传感器、以及壳体材料。例如，可将含有感应隔膜、孔洞和阻抗元件的多个压力传感器、温度和光学传感器通过半导体组装方法制备在单个硅晶片上。在加工这样的器件时，感应元件如压力传感器的薄隔膜通过优选的化学刻蚀形成在硅晶片中。然后使用离子注入和扩散技术使掺杂元素进入到该隔膜中，形成随张力变化可以改变电阻的阻抗桥接电路元件。结果，隔膜的偏斜导致压电电阻元件的阻值发生改变，从而使该阻值变化与施加于隔膜上的压力强度相关联。

使用标准单晶硅晶片和标准半导体器件制造工艺可以用单一晶片制备多个这样的器件，从而节约了经济成本。然而，硅易于被化学进攻、产生颗粒、及被各种介质腐蚀，尤其是在对高压、高温、和腐蚀性流体敏感的应用当中，如半导体加工、长时期的药物植入、及汽车应用。集成电路、半导体以及金属电极的一个特别困难和敏感的应用是人体或者动物体的电器件或电子器件植入。体内的细胞外流体盐水，且常含有许多其它离子或者电解质。在体温下，严重、快速的腐蚀可导致器件的迅速且完全的失效。在这些应用中，和这些流体相接触的压力、温度、或化学传感器以及流体输送器件(即导管、泵、热交换器、或管道)必须具有高的化学纯度、物理稳定、且对感应介质的敌对环境有抵抗性。为了实现在化学敌对环境中优良的操作特性，微加工的硅感应器元件包括某种形式的保护将是有利的。目前制备与介质相容、高压的传感器的方法包括将硅感应芯片置入于惰性流体如硅油或有机硅凝胶中，然后用金属隔膜分隔感应芯片和感应介质，使得压力必须经过金属隔膜和流体传送达到感应芯片。虽然这样可以实现硅压力传感器单元一些操作优点，但这些传感器的制备方法相对昂贵、复杂。

压电和电容压力传感器通常是可以涂敷厚膜电极或桥接元件以形成电容器或张力感应元件的薄陶瓷板或隔膜。然而，它们各自都有特定的缺点，例如复杂的电路来检测电容变化、需要陶瓷-陶瓷的粘结、及通常不超过约1000psi(约7MPa)的最大压力能力。对于更高的压力，可用金属隔膜作为感应元件，但是这些隔膜通常不能用于腐蚀性的水溶液。对于给定的厚度和压力，金属隔膜通常比陶瓷隔膜具有更大的偏斜(deflect)。在用金属隔膜时，可将桥接元件或者电极沉积于金属上的绝缘层上，然后将薄膜多晶硅或金属沉积在金属隔膜上以形成桥接或电极结构。例如，将薄膜多晶硅层沉积在绝缘体上以形成桥的压电电阻，然后用薄膜金属化以提供电连接。传统上，薄膜层多通过诸如化学或物理汽相沉积的方法沉积。这些方法所需设备昂贵，并且沉积速率非常慢且难以用在复杂的结构和大的结构上，如壳体、波纹管、或管道。对于所要求的薄膜光刻胶和金属化，薄膜层的沉积需要多次图案形成、曝光、显影和剥离步骤，并且必须在控制的环境下进行以确保没有空气中悬浮颗粒存在于被涂敷的表面。另外，由于这种方法所沉积的薄膜厚度通常低于10,000埃，所以金属隔膜的表面必须非常光滑以避免粗糙的表面透过或造成沉积薄膜的不连贯。最终，所得多晶硅薄膜压电电阻器的阻抗会随温度变化很大。

通常，传感器被包含在化学和机械保护壳体中。壳体基本上围绕传感器和任何相连的用于传感器激发和信号处理的电子器件。虽然这可对传感器提供机械性保护，但还必须提供对介质中有害的化合物和污染物的防护。在一种压力传感器组件中，硅胶、含氟硅胶、或硅油被用于压力传感器的外表面，且基本上填充了部分安置压力传感器的盒子。该凝胶或油被薄膜所覆盖。制造这些器件十分麻烦且昂贵。

已经开发了各种用于基材上的电绝缘、防潮材料。在这些材料中较为突出的是芳香聚酰亚胺，如E.I.DuPont de Nemours，& Co.公司注册商标为“Kevlar”的产品。但是聚酰亚胺粘度高，难于沉积，而且易于含有气泡而导致薄膜缺陷。聚对二甲苯N(parylene N)涂层的制备是通过蒸发二(对-二甲苯)二聚体，然后热裂解蒸汽，产生对-二甲苯自由基，并将蒸汽中的聚-齐聚物冷凝到温度维持在较低温度下(通常为室温或室温以下)的基材上。聚对-二甲苯N(parylene N)由二(对-二甲苯)制得，聚对-二甲苯C由二(单氯-对-二甲苯)制得，聚对二甲苯D由二(二氯-对-二甲苯)衍生。

虽然聚对二甲苯通常具有有利的电阻、耐化学品和防潮等性质，但已经发现这些聚-齐聚物对许多基材的表面都不能很好地粘合，尤其是在潮湿的条件下。尽管这些聚-齐聚物在大多数条件下对液态水有相当的抵抗力，它们还是能被水蒸汽渗透，这些水蒸气会凝结在聚对二甲苯膜和基材的界面上，形成液态水，从而易于造成膜从基材上的脱离。蒸汽沉积聚对二甲苯膜还通常是为高度结晶的，并易裂，这也可能会形成潮气渗透到基材表面上的路径。聚对二甲苯已被用于保护器件和较大的基材，也可以使用热粘合的氟化聚合物盒。这两者在临界应用条件下性能都较差。聚对二甲苯涂层的缺点在于扩散速率高，而对于热粘合器件，假设器件或基材能承受加工条件，他们在接缝处会因机械应力而裂纹。

这些有机涂层可以单独使用，也可以与氟代硅胶一起使用。氟代硅胶被用于保护传感器、连线、包装部分、和导线。氟代硅胶有几个缺点，其中包括与燃料的不相容性(即膨胀)。

发明内容

本发明涉及用于传感器基材、光学基材、壳体、或流体处理基材上的保护涂料，其提供强韧的、粘合的、绝缘的涂料，构成阻碍流体和离子渗透到传感器、电极、及其它沉积在基材上结构的表面上的阻挡层。这种保护涂料也可用于壳体表面，或其它与流体接触的结构如叶轮、柔软的波纹管构件、和混合器。

本发明的实施方案包括结构或者基材，该结构或者基材具有一个有效厚度的、被粘合并化学键接到与流体接触的结构表面上的保护性无孔涂层。涂敷的结构可以是但不限于传感器、管道、器皿如透明小容器或气体样品池、波纹管、流体处理设备的表面、或者透明窗，该透明窗会在化学处理过程中与流体相接触，优选是要被测量、表征、或被传输的流体。该保护性的粘合涂层为化学惰性，且具有低的流体、离子、和气体渗透性。结构表面的粘合无孔涂层可以起到降低和保护结构本身以及在结构上形成的结构如电极和电子结构等免于被腐蚀、产生颗粒、脱层、和膨胀的作用。结构表面的涂层能够降低并防止由于和下面基材接触的流体的副作用而导致的响应、灵敏度或性能的改变。该涂层由含有溶剂和聚-齐聚物或含有氟及活性基团的聚-齐聚物的涂层材料制成，其中活性基团可用来将一部分聚-齐聚物化学键接到传感器的表面上。粘合涂层的制备可通过蒸发沉积于传感器表面上的、不含任何气泡的涂层材料中的溶剂，形成无孔膜而实现。该无孔膜可经固化而形成保护性的无孔涂层；涂层粘附在基材表面上并且至少一部分通过化学键与传感器表面结合。固化温度优选为不会对下面的基材产生不利影响的温度，并且可低于涂层材料的溶剂沸点和低于聚-齐聚物的Tg。固化过程可以包括将温度升高到高于溶剂沸点和聚-齐聚物的Tg的温度，以便除去任何残留的溶剂并加强涂层和陶瓷基材间的粘合。固化膜的密度、厚度和质量应允许基材或传感器在器件中运行或者对能量输入提供可测量的物理响应。该涂层可保护或减低腐蚀流体对下面的基材或感应器件的影响，并且防止它们产生颗粒、降解、溶胀、或者腐蚀，特别是在高纯度腐蚀性流体中的腐蚀。

本发明的实施方案包括具有有效厚度保护性无孔涂层的流体接触结构，所述涂层和接触流体的结构表面粘合并化学键接。该无孔涂层可以保护下面的结构免于腐蚀、溶胀、产生颗粒、剥离、或产生污染。涂敷了无孔粘合涂层并和流体接触的结构可包括但不限于传感器、管道、如透明小容器的器皿、泵的壳体、混合器、搅拌器、叶轮、气体样品池、玻纹管、材料处理设备如泵、流量表、或流量控制器、或化学处理过程中会与流体接触的透明玻璃。壳体可由化学上适当的材料制成，优选对流体化学惰性的材料。一些壳体材料包括涂在部分或者全部壳体表面上的聚-齐聚物涂层。该保护性粘合涂层化学惰性、具有低的流体、离子和气体渗透性。该粘合无孔涂层在各种基材表面上都可以保护基材使其免受腐蚀、产生颗粒、脱层、及由流体造成的化学和/或物理变化。该涂层是由含有溶剂和聚-齐聚物或含氟及活性基团的聚-齐聚物的涂层材料制备而成，其中活性基团可将一部分聚-齐聚物化学键接到基材表面上。粘合涂层的制备可通过蒸发沉积于基材表面上的、不含气泡体积的涂料中的溶剂，形成无孔薄膜而实现。该无孔膜可被固化以形成保护性的无孔涂层；该涂层粘附在基材表面，且至少其中一部分是通过化学键与基材表面结合。固化温度优选为低于涂层材料的溶剂的沸点，并低于聚-齐聚物膜的Tg。固化可包括将温度升高到高于溶剂沸点且高于聚-齐聚物Tg的温度，以除去任何残留的溶剂，并加强涂层和基材间的粘合。固化膜的密度、厚度和质量应允许基材在材料或流体处理器件中操作或者运行。该无孔粘合涂层可以保护部分材料处理物品不会产生颗粒、降解、和腐蚀，尤其是在高纯度腐蚀性流体和诸如浆液材料中的腐蚀。

本发明的一个实施方案传感器，在该传感器的表面上有一层具有有效厚度的、粘合保护性涂层，以和待测流体接触。待测流体的性质可包括但并不限于压力、流量、温度、化学组成、化学纯度、或以上这些的组合。该涂层优选为涂敷在传感器表面上的粘合无孔涂层，其可以保护传感器以及在其之上形成的结构不被腐蚀、产生颗粒、脱层、或者因流体造成的传感器响应和灵敏度的改变。该涂层包括含氟的可溶性聚-齐聚物，其被化学键接在传感表面上以形成粘合保护性涂层。该粘合涂层的制备可通过固化形成或放置在传感器表面上的涂层材料的无孔蒸发膜而实现。固化温度优选低于涂层材料料的溶剂的沸点及聚-齐聚物膜的Tg。固化过程可以包括将温度升高到高于溶剂沸点和聚-齐聚物材料Tg的温度，以除去任何残留的溶剂，并加强涂层和陶瓷基材间的粘合。器件和传感器可以包含通过电能、光能、机械能量或化学相互作用来探测传感器状态的结构，以及用来测量所说传感器对刺激的物理相应的装置和结构。在传感器的一个或多个表面上的这种结构可包括但不限于电阻、电容、晶体管、电接头、光接头、或以上所述的组合。该传感器包括陶瓷材料。形成或放置在传感器表面的、涂层材料的无孔膜优选在沉积于基材上以形成无孔膜的涂层材料中，含有大于10％的聚-齐聚物。传感器可被用来测量一种或多种流体性质例如但不限于温度、流量、化学纯度、压力、或以上这些的组合。沉积或涂敷在传感器表面上的聚-齐聚物涂层可含有有机硅烷粘合促进剂。可以在传感器的一个表面或多个表面上形成粘合保护涂层。优选，粘合保护涂层的厚度大于50微米。可对传感器表面进行处理，从而将聚-齐聚物化学键接到传感器的表面。聚-齐聚物可以键接到表面基团上，以连接含氟聚-齐聚物和传感器的表面，表面基团可以包括但不限于活性的胺基、羟基、羧基、酯基、酰胺基、或硫醇基团。

本发明的另一个实施方案是测量流体性质的方法，如流体样品或管道内流体的压力、流量、温度、化学组成、化学纯度、或以上这些的组合。该方法包括将在传感器表面上涂有一层具有效厚度的粘合保护涂层的传感器与被测流体接触。粘合涂层包括可溶性含氟聚-齐聚物，其中一部分该聚-齐聚物通过化学键与传感器表面连接而形成粘合保护涂层。该粘合保护涂层的形成是通过将形成或放置在传感器表面上的涂层材料进行固化而实现的。优选固化温度应低于涂层材料的溶剂沸点和聚-齐聚物薄膜的玻璃化转变温度Tg。固化过程可以包括将温度升高到高于溶剂沸点和聚-齐聚物材料Tg的温度，以便除去任何残留的溶剂，并加强涂层和陶瓷基材间的粘合。将能量施加于粘合涂敷的传感器、测量该感应器件的物理响应、并将物理响应与标准关系对比就可以将涂敷传感器的物理响应和流体性质相关联，流体性质例如是但不限于压力、温度、纯度、流量或其组合。该方法使用的涂敷传感器可以是压力阻抗(piezoresistive)的、压电的、或热阻抗(thermoresistive)材料。该方法可以使用在电容传感器中包括一个或多个板的涂敷传感器、具有两个板的传感器和粘合无孔的全氟化的涂层，该涂层被置于与流体接触的板表面之一上。

本发明的另一个实施方案是制备涂敷传感器的方法，该方法包括将沉积在可化学键接的传感器流体接触表面上的涂层材料制成无孔膜。该涂层材料的无孔膜含有可溶性的、含氟及活性基团的聚-齐聚物。至少有一部分聚-齐聚物的活性基团与传感器表面的基团发生化学反应，使得至少有一部分聚-齐聚物化学键接到可化学键接的传感器的流体接触表面。在与流体有接触并可化学键接的传感器表面上的无孔膜包括大于10％的聚-齐聚物，该聚-齐聚物经沉积已形成无孔膜，优选不浪费或浪费非常少的涂层材料。无孔膜的制备可以通过蒸发沉积在传感器上的涂层材料中的溶剂而实现，或者可以将一无孔膜放置于传感器的表面上。在接触流体并可化学键接的传感器表面固化涂层材料的无孔膜，通过固化使聚-齐聚物中的活性基团与可化学键接的传感器表面发生化学键接，从而在传感器表形成粘合保护涂层。与接触流体并可化学键接的传感器表面上的、涂层材料的无孔膜的制备是通过除去传感器表面上聚-齐聚物溶液中的溶剂而实现的。固化步骤优选在低于可破坏电阻结构的温度下进行，电阻结构如电容器、晶体管、电接头、光学接头、或者其组合。优选固化在低于涂料溶剂的沸点和聚-齐聚物膜Tg的温度下进行，并且包括另一个将温度升高到高于溶剂沸点和聚-齐聚物材料的玻璃化转变温度Tg的步骤，从而去除任何残留的溶剂和加强涂层与陶瓷基材间的粘合。更加优选使固化在低于约120℃的温度下进行。含氟聚-齐聚物分子链上含有脂肪族醚环时，可以使用该方法。在该方法中，可以通过一定方法对接触流体的表面进行清洁并使其具有可化学键接性，该方法可以是但不限于等离子体刻蚀、用粘合促进剂进行化学改性、氧化、或表面羟基化。本方法中用到的传感器可以在其一个或多个表面上包括下列结构：例如是但不限于电阻桥、电阻器、电容器、电极、晶体管、电接头、光学接头、结合片或其组合。涂层材料可以包括有机硅烷粘合促进剂，使其与传感器表面反应，同时也和聚-齐聚物中的活性基团反应，从而将至少一部分的聚-齐聚物键接到传感器的表面，并在传感器表面上形成粘合保护涂层。可以用该方法在传感器表面上形成厚度大于50微米、大于100微米、和大于2500微米的粘合保护涂层。可以将多个涂层沉积到基材上并固化。可以使用该涂敷方法涂敷传感振动膜。该方法可以在涂敷和固化涂层材料之前，先在传感器的表面上形成感应手段或结构，例如但不限于电极、电阻桥结构、电热调节器、光和电的输入和输出接头。该方法可以包括在抗静电的环境下实施蒸发，除去涂敷在传感器表面上涂层材料中的溶剂，以形成无孔膜。该方法可以使用的固化例如是但不限于化学固化、热固化、光化学固化或其组合。

本发明的另一个实施方案是用来测量流体性质的传感器，流体性质例如但不限于压力、流量、化学纯度、化学组成、或这些的组合。该器件包括一个在与待测流体相接触的表面上具有有效厚度粘合保护涂层的传感器。该涂层含有可溶性的含氟聚-齐聚物，其中至少有一部分该聚-齐聚物被键接到传感器表面，以形成粘合保护涂层。粘合涂层的形成可以通过将形成或涂敷于流体接触传感器表面上的、已蒸除溶剂的无孔膜进行固化而实现。该器件包括用于给传感器能量刺激的结构或手段以及测量传感器对刺激和流体的物理响应的结构或手段。该器件包括一个壳体，该壳体将传感器与流体接触的涂敷一侧与壳体内部分隔开来。该壳体防止在传感器的流体接触表面上形成的涂层材料的无孔粘合膜与可具有沉积在其上的电路元件、结合片、及其它结构的传感器第二流体分离的表面之间的流体传递。该器件可以有一个涂敷有表面能小于30dynes/cm的粘合保护涂层的传感器。用于安装一个或多个传感器的壳体可以包括流体的进口连通、出口连通。该器件可包括的传感器材料包括但不限于压阻抗(piezoelectric)的、压电的、热阻抗(thermoresistive)的、或这些的组合。优选器件含有一个传感器，其中在沉积到传感器上以形成薄膜的涂层材料中，形成于传感器表面上的涂层材料的无孔(蒸发)膜含有大于10％的聚-齐聚物；在沉积和无孔薄膜形成过程中不损失或损失少量的涂层材料。更优选，在沉积于传感器上以形成薄膜的的涂层材料中大于70％、甚至更优选大约100％的聚-齐聚物保留在传感器表面上；不需回收或再生贵重的全氟化涂层材料或者偶合试剂等，也没有过量的易挥发的全氟化溶剂随废液排出。该器件和安装的传感器可用于测量一种或多种流体性质，例如但不限于温度、流量、纯度、化学组成、压力、或这些的组合。优选实施方案中的器件含有涂有聚-齐聚物的传感器，该聚-齐聚物在分子链上中含有含氟的脂肪族醚环。

本发明的另一个实施方案是用于测量流体流动的感应器件，该感应器件包含一个或多个传感器，每个传感器在其与待测流体相接触的表面上都涂有一个有效厚度的粘合保护涂层。该涂层包括可溶性含氟聚-齐聚物，该聚-齐聚物化学键接在传感器的表面上，形成粘合保护涂层。粘合涂层的形成是通过将沉积在传感器接触流体的表面上的涂层材料无孔膜进行固化而实现的。该器件可以包括管道来引导流体，以便流体与涂有涂层的传感器表面接触。在传感器的表面上可以有施加能量的结构或手段，如刺激感应器件，以及测量传感器物理响应的结构或手段。该器件包括壳体，使其具有一定形状从而防止接触流体的传感器表面上的涂层材料无孔粘合膜和传感器的第二流体绝缘表面之间的流体传递。器件的每个传感器都被液封于盒子上，且彼此间由流体通道隔开。优选器件中的传感器含有一个在其表面上形成的涂层材料薄膜，传感器表面含有大于10％的沉积到传感器中已形成该薄膜的涂层材料中聚-齐聚物。器件中的传感器表面的粘合保护涂层的表面能低于30dynes/cm。该器件可以有传感器，传感器可以包括但不限于如下材料：压阻(piezoresistive)的、压电的、陶瓷、金属或其组合。器件中分隔所述传感器的流体通道可以是管，且传感器为压力传感器。器件中分隔所述传感器的流体通道可以是文丘里管(venturi)，且传感器为压力传感器。器件中分隔传感器的流体通道可以是节流孔，且传感器可以是压力传感器。器件中分隔传感器的流体通道可以是一管，且传感器可以是压力传感器。流体通道可以是热质量流量计的层流元件，其中在其接触流体的内径上涂敷有涂层涂料，以在接触待测流体的传感器表面上形成有效厚度的粘合保护涂层；热流量传感器的电阻加热和温度感应元件绕在或沉积于导管的外部。

本发明的另一个实施方案是感应器件，它包括传感器，所述传感器的表面涂敷有有效厚度的粘合保护涂层，。涂层包括聚-齐聚物链上带有含氟脂肪醚环的聚-齐聚物。该聚-齐聚物化学键接在传感器表面上以形成粘合涂层。该粘合涂层的形成可通过将形成或沉积在传感器表面上的涂层材料的蒸发无孔膜固化而实现。优选固化反应在低于涂层材料溶剂的沸点和低于聚-齐聚物膜Tg的温度下进行。固化过程可以包括一个将温度升高到高于溶剂沸点和聚-齐聚物材料Tg的步骤，以除去任何残留溶剂，并加强涂层与传感器表面间的粘合，优选传感器表面是陶瓷基材。器件中传感器表面上所形成的涂层材料无孔膜优选在沉积到基材上以形成无孔膜的涂层材料中含有大于10％的聚-齐聚物。该感应器件优选在传感器上有一个有效厚度的涂层，以保护下面的传感器不被腐蚀、侵蚀、脱层、或产生颗粒，并且粘合保护涂层允许传感器对流体性质产生可测的物理响应。

本发明的另一个实施方案是制备涂敷传感器的方法，该方法包括将未混有气泡的、一定量的涂层材料涂敷或沉积于可化学键接、接触流体的传感器表面上。该涂层材料包含有溶剂、一种在聚-齐聚物链上带有含氟基团和脂肪醚环的可溶性聚-齐聚物，且该聚-齐聚物带有活性基团。聚-齐聚物上的活性基团可以用来使聚-齐聚物和可化学键接、接触流体的传感器表面发生化学键接。该方法具有一个从涂敷在可化学键接、接触流体的传感器表面上的涂层材料中除去溶剂以形成涂料的无孔膜的步骤。所形成的无孔膜包括大于10％的、起初涂敷在接触流体的传感器表面上的涂层材料中的聚-齐聚物。该方法具有将在可化学键接、接触流体的传感器表面上的涂层材料无孔膜进行固化的步骤。固化使得至少有一部分聚-齐聚物中的活性基团被化学键接到传感器化学键联表面上，从而在可化学键接、接触流体的传感器表面上形成粘合保护涂层。该方法可以被用于传感器的、可化学键接、接触流体的表面，其可以是不限于陶瓷、矿石、聚-齐聚物、金属或这些的组合。固化温度低于涂层材料溶剂的沸点和聚-齐聚物膜的Tg，并可以包括一个将温度升高到高于溶剂沸点和聚-齐聚物材料Tg的步骤，以除去任何残留的溶剂并加强涂层与陶瓷基材间的粘合。优选固化步骤发生的温度低于会对传感器其它表面上的电子结构造成伤害的温度，更为优选固化温度低于120℃。可用化学和光化学处理无孔膜，使其固化到传感器表面。该方法中，可化学键接、接触流体的传感器表面可用粘合促进剂或有机硅烷处理，使其成为可化学键接、接触流体的传感器表面。该方法可用于涂敷一个或者多个传感器，每个传感器有一个可化学键接、接触流体的表面。涂层材料可以用带有一个或多个喷嘴的分配器将其涂敷在每个传感器上。该方法中所用的可化学键接、接触流体的传感器表面可以包括陶瓷材料或有涂层的陶瓷材料。该方法优选导致在传感器的表面上形成具有有效厚度的粘合无孔涂层，该涂层可以保护传感器表面和形成于它上面的结构不被腐蚀、产生颗粒、脱层、溶胀、或由于流体造成的传感器响应和灵敏性的改变，更为优选涂层的厚度为大于50微米，更为优选的是厚度大于或等于100微米。该涂敷方法可用于含有振动膜的传感器。方法中的除去溶剂的步骤可在抗静电的环境下进行。方法中的固化步骤可以包括但不限于化学固化、光化学固化、热固化或其组合。通过该方法涂敷的传感器可包括在它的一个或多个表面上的结构，这些结构选自以下组中：电阻、电容、晶体管、电接头、光接头或它们的组合。

本发明的优点包括可以通过单一沉积步骤，即可以在不同的基材上可形成厚的无孔保护涂层。本发明可以涂敷不同的传感器、透明小容器、软波纹管元件、气体样品池、光学玻璃、材料操作装置和盒子，并使这些器件可以在不利的、腐蚀性的环境中使用。优选粘合无孔涂层保护下面结构不被腐蚀、产生颗粒、脱层、或防止由于流体而导致传感器响应和灵敏度的改变。在某些情况下，可以在较为廉价的但更灵敏的传感器上涂敷保护性的粘合薄膜，将其用于腐蚀性和不利的环境下，从而可以降低成本并提高性能。涂敷方法简单，只是将流体涂敷在基材上，经处理后可形成适于固化的聚-齐聚物无孔膜。该方法通过使用低成本的传感器，降低了废料和化学品消耗并降低了整体成本，同时可以保持并提高可实现的整体性能。可以涂敷多个传感器或其它与流体接触的结构；通过使用低温固化，可以涂敷在结构上已经预先形成有导线、电子器件和结合片的器件，因而可以简化生产过程，这些都是本方法的优点。

因为随着涂层厚度的增加，扩散和化学渗透性降低，所以本发明制得的无缺陷、粘合性厚涂层与应用于相似结构上的、较薄的涂层相比具有更好的化学和机械稳定性。用一步法即可制备这种涂层的能力使得使用这种涂层很有优势，原因是由于可以涂敷多个传感器及可以降低材料废料，所以易于生产且成本低。

附图说明

部分地，本发明实施方案的其他方面、益处及优点会在随后的说明、所附权利要求和附图中变得明确，其中：

图1为传感器或基材，其涂层材料不含气泡，由喷嘴分配到基材的表面上；另外还显示了连结到基材上的电或光引线。

图2(A)为沉积在基材表面上、不含气泡的涂层材料，(B)为蒸去溶剂并形成适于固化的无孔膜后，涂层平整地覆盖在本发明的传感器表面。

图3为带有和不带有本发明粘合无孔涂层的传感器在不同时间下的校准数据。

图4显示的是在旋转台上，将涂层材料经喷嘴分配在基材表面上，涂敷多个基材，形成粘合无孔涂层的方法和装置。

图5的截面图显示的是多个具有无孔粘合涂层的传感器被安置在一个壳体中，用来测量流体的性质；可以将壳体安放在流体的流路中，其带有进出、出口以和流体的流路相连。

图6A-B显示的是基材，其在与传感器基座的相对的表面上涂有无孔粘合涂层。

图7显示的是带有一个或多个传感器的流体输送器件，传感器和/或流体输送器件的部分表面可以涂敷无孔粘合惰性涂层。

具体实施方式

在对本发明的组成和方法进行说明之前，应该理解本发明不局限于所说明的这些具体的分子、组成、方法或方案，这些可以改变。还应该理解用于本说明的术语仅是为了说明某些特定的说法或实施方案，并不是为了限制本发明的范围，本发明的范围仅受所附的权利要求所限。

也必须指出，除非文中另有明确指明，在此处和所附权利要求中使用的单数形态是“a”，“an”，和“the”包括复数含义。因而，如提及“涂层聚-齐聚物分子”是指涂敷一个或多个涂层聚-齐聚物分子或本领域的技术人员所熟知的等价物。除非额外说明，所有用于此处的技术和科学术语与本领域普通技术人员所理解的意思相同。尽管任何与本说明相似或等价的方法或材料都可以被用于本发明实施方案的实践或测试，这里所说明的是优选的方法、器件、和材料。所有在此处提及的出版物并入本文作为参考。在这里不应理解为本文承认本发明被在先发明所公开。

“任选的”或“任选地”是指之后说明的事情或情形可发生或不可发生，此描述包括了事情发生的例子以及不发生的例子。

本发明的实施方案包括在传感器和其它基材上的化学惰性、高纯度聚-齐聚物粘合涂层。该涂层被涂敷在传感器或其它基材上，并在较低的温度下固化，从而使得该涂敷方法可以用于对温度敏感的基材上，该基材可以具有低熔点、磁性性质、或带有将基材性质转化为电信号的敏感电子器件。本发明的结构包括那些带有有效厚度无孔涂层的结构，该涂层粘结并化学键接在接触流体的结构表面上。结构可分别含有(但不限于)传感器、管道、热交换管路、容器如透明小器皿或气体样品池、混合器、波纹管、叶轮、振动膜、流体材料输送设备、或晶片处理设备、或在化学加工、运输、处理、或表征过程中与流体接触的透明玻璃、或这些的组合。流体可以是其性质待测量或表征的流体。保护性的粘合涂层为化学惰性，具有低的流体、离子和气体渗透性。传感器表面的具有有效厚度的粘合无孔涂层可保护传感器使其不被腐蚀、不产生颗粒、不脱层、不溶胀、或其它可能会对下面基材的性能或操作有不利影响的物理及化学变化。

图1显示了一个传感器或基材表面120，其中涂敷液体124由喷嘴128，不产生液滴或气泡116地，分配到基材表面120上。图1还显示了任选的、连接到基材上的电或光引线104。基材表面可安装在一个或多个基座或垫板108和112上，或者可由单一基材制造或形成。

图2(A)所示的是将一定量不含气泡的聚-齐聚物涂料204分配后，沉积在传感器或基材208表面上的截面图。传感器或基材208可以被安置、形成、或加工在一个或者多个基座结构212和216中。任选的电或光引线220也在图中给出。图2(B)显示的是经步骤228蒸去溶剂后，覆盖在本发明的传感器或基材208上的无孔膜涂层224。无孔膜224适合于固化，在某些实施方案中是在基材208上平整的涂层。传感器或基材208可以被安置或加工到一个或多个基座结构212和216内。任选的电或光引线220也在图中给出。

图3所示的是在不同时间下涂有和未涂有本发明粘合无孔涂层的传感器的校准数据。校准曲线的斜率几乎相同，表明没有涂敷的传感器和涂敷传感器具有几乎相同的灵敏度，而且涂敷传感器的灵敏度在相应时间段内没有变化。

图4所示的是在移动台408上涂敷多个基材的涂敷方法或装置的实施方案。可移动台408上安置有一个或多个没有涂敷的基材412，基材412可以通过将涂层材料420从喷嘴424以无液滴或气泡的形式传递到基材表面416上来进行涂敷。涂敷有聚-齐聚物的基材404在可移动台408上。涂敷基材404不含气泡，可以从涂层中蒸去溶剂。

图5所示为器件500的横截面，器件包括在表面上涂有无孔粘合涂层的传感器；这些传感器被装配在壳体504中。涂敷传感器可用于测量流体的性质。可以将壳体504安置在流体的流路中，并有进口508和出口562与流体流路相连。壳体504可以有一个或多个使流体(没有在此示出)和传感器接触的口554和558。可以在壳体的表面涂敷一层本发明的粘合无孔涂层。粘合到传感器516和536上的无孔惰性涂层可以用一个或多个化学相容的、适当的垫圈514和534液封壳体或主体504。端口554使得流体可以与涂有粘合无孔涂层536的、安置在基座540上的基材532上的传感器相接触。基座540可通过固定器544固定在壳体或主体504上。端口558使得流体可以与涂有粘合无孔涂层516的、安置于基座520上的基材512上的传感器相接触。基座520可通过固定器524固定在壳体或主体504上。每个传感器上电连接引线或光纤连接线，528和548也在图中给出。

图6(A)所示的是外表面610上涂敷有含氟聚-齐聚物无孔粘合涂层604的传感器基材608。在某些实施方案中，用来测量传感器表面608的物理响应的结构602也可涂有保护涂层604。用来测量传感器物理响应的结构602可通过穿过基座612的光或电元件614和基材608连接。传感器基材608的内表面606的一部分可被连接在基座612上。传感器基座612有一个出口616并在图中给出。图6(B)所示为里面带有一个隔膜626的基材642。隔膜626的表面630涂有含氟聚-齐聚物的无孔粘合涂层624。基材624可能与第二个基材632连接，图中所示为一个出口636的第二个基材632。在一个实施方案中，基材608和基座612的边缘可被涂料604涂敷以提供抗腐蚀性，并且保护在基座608和基材612间的连接区域。

图7所示为输送或调节流体的器件702的顶视图。流体输送器件的接触流体的表面的一个或多个部分可涂敷含氟聚-齐聚物无孔粘合涂层。流体输送器件包括一个基座704，接触流体的壳体内部736。如图所示，器件702可用来从入口732到出口728，通过使用带有叶片712和叶轮磁铁740的叶轮708运送流体。或者，流体可通过导管、齿轮、隔膜、或其它结构运送或调节。叶片或其它结构可被涂有无孔粘合涂层。器件702含有出口728和入口732，它们与流体相接触并可用来连接流体流路中的管道。任选地，器件可包括一个或多个涂有含氟聚-齐聚物无孔粘合涂层的传感器724。有导线720的传感器724可固定于端口716上，并且可用来测量经过器件702运送或调节过的流体性质。

壳体或基座704含有至少一个带流体进口732和流体出口728的流体腔736。壳体或基座704包括一个或多个在流体腔内能与流体作用的结构712和724。壳体或与流体有相互作用的结构712和724的一个或者多个表面上的至少一部分能涂敷具有一定有效厚度的含氟聚-齐聚物无孔粘合涂层。

涂层可应用于各种含有壳体的器件，壳体包括至少一个流体腔，在流体运输中流体腔带有使流体进入壳体的流体进口和让流体出去的流体出口。流体腔能带有一个或者多个能与腔中流体相互作用的结构如流量传感器、管道、壳体、液体泵的元件、流量表或流量控制器的元件、软的元件如波纹管，或者叶轮。器件中结构的一个或多个表面的至少一部分能涂有具有一定有效厚度的无孔粘合保护涂层，所述结构诸例如但不限于如下的结构：壳体、腔、进口和出口、波纹管、叶轮、压力传感器、导管、以及这些的组合，涂层保护表面免于接触流体，包含可溶性的含氟聚-齐聚物并且化学键结于表面上。器件可能含有与腔里流体有相互作用的结构，这些结构可以是隔膜、波纹管、叶轮、传感器或这些的组合。器件壳体、腔、和结构之间能相互作用，形成泵、阀、流体流量表、热交换器、或流体流量控制器。壳体、腔、和结构之间能相互作用形成阀。壳体、腔、和结构之间能相互作用形成流体流量表。壳体、腔、和器件的结构之间能相互作用形成流体流量控制器。

波纹管有在移动部件如垂直推动器的周围制造密封的作用，并可用在各种器件里如泵、阀、机械臂中。用泵作为例子，当压缩空气被一个阀从第一个导管导入到和活塞(该活塞被一个波纹管包围)相连的汽缸内的时候，波纹管会被提高，并且波纹管的延展可用于通过出口经一个止回阀来分配液体和经过一个连接物把液体输送到第一个液体腔。压缩空气然后能被一个阀导入到第二个导管里，在汽缸内释放压力，并且降低或收缩波纹管以排放液体腔内的液体和使液体从来源流向第二个液体腔，第二个液体腔和第一个液体腔之间由一个连接物分开。将压缩空气引入第一个和第二个管道的循环可重复进行以抽吸液体。通过在壳体里装阀门垫和在波纹管的末端装一个杆，相似的循环可用来打开和关闭阀门。波纹管可以含有高的表面积，而且它们的运作能过滤污染物，需求长的清洗时间，并在波纹管内产生压力。另外，波纹管的腐蚀能造成颗粒生成。波纹管可以涂敷粘合无孔涂层。粘合无孔涂层含有一种可溶性的含氟聚-齐聚物，其中聚-齐聚物的一部分化学键接于波纹管表面以形成粘合保护涂层。粘合涂层可以通过将形成或置于波纹管表面上涂层材料的无孔膜进行固化而形成。

其它物体如装入的磁力搅拌器、磁力泵轮、磁力的漂浮轮、或热交换表面等，当被用在超纯的但腐蚀性的环境中时，则需要一种高级化学稳定的、不能透过的和低扩散的涂层。诸如这些和其它类型的器件的涂敷方法要求360度涂敷，可以用液滴涂敷法、浸渍涂敷法、或磁力悬浮在适当位置的涂敷法。在液滴涂敷和浸渍涂敷的情况下，有可能需要第二个涂层以确保形成无缺陷的最终涂层。

为了得到低表面粗糙度的湿的化学涂层，可能要求在超净室中进行涂敷，并过滤涂料溶液。对基材进行恰当的清洗以去除油脂、表面污染物、和其它会影响涂层粘附的微粒的步骤也非常重要。

浸渍涂敷技术可用于含氟涂料溶液对各种基材的涂敷。再此方法中，有待涂敷的基材或者基材的部分浸于液体里，然后以一个确定的拉出速度在控制的温度和大气下拉出。选择可降低或排除涂层内残存气体或气泡的条件。涂层厚度主要取决于拉出速度、涂料浓度(单体，固体，胶体，齐聚物)和液体粘度。在一个实施方案中，涂层厚度主要取决于拉出速度、可溶性含氟聚-齐聚物涂料的浓度和含有可溶性含氟聚-齐聚物的液体粘度。在用浸渍涂层方法涂敷基材时，尽管拉出速度范围也有可能为其它，拉出速度最低可至大约0.1mm/min，最高速度可达大约3cm/second。待涂敷的物体(管道，传感器，波纹管，壳体，叶轮，搅拌器，混合器，这些的部分，和这些的组合)的拉出速度需被选定，以使涂料组合物的剪切速率可保持系统在层流形态。在这些条件下，可以使用Landau-Levich方程和例行实验估计想得到的涂层厚度。涂层厚度的改变可通过改变涂料溶液的粘度和/或溶液密度实现。环绕待涂敷的物体的大气控制着溶剂的蒸发速度并对最终的膜的形成有影响。紧邻待涂敷基材或物体的溶剂蒸汽压的增加、去除、或修改也能够用来控制涂层厚度。

一种由角度决定的浸渍涂层方法可用于涂敷物体或基材。在该方法中，涂层厚度能通过改变基材和液体表面之间的角度而变化。在该方法中，基材或物体可在含有涂料的容器中倾斜地旋转。缓慢的旋转可用于除去涂敷在物体上的涂料里残存的气泡。涂层厚度和均匀度可被计算出并与浸渍的角度、拉出速度、和旋转速度相关联。能够改变这些涂敷变量以便得到含氟此材料的粘合无孔涂层，无孔涂层可以进一步被固化，形成无孔的并与基材化学键接的涂层。粘合无孔涂层可保护下面的物体表面与会对其有不利影响(腐蚀、脱层、颗粒生成、膨胀、弱化、污染物生成)的流体不接触。

涂层材料可通过低温涂敷方法沉积、添加、或分配到基材上，优选的低温涂敷方法可使涂层材料的浪费降至最低或消除浪费。这种方法的例子包括但不限于这些：辊涂刮刀法(knife over rollcoating)、压铸涂敷、浸渍涂敷、帘式淋涂、气刀刮涂。基材的涂敷使用喷嘴时，喷嘴应定位在基材上并接近基材，这样从喷嘴中出来的涂层材料会连续地接触基材的表面。因为涂层材料溶液是由吸液管或喷嘴通过小心的吸液或喷嘴分配转移到诸如隔膜的基材上的，避免在基材上沉积的涂层材料里有气泡产生的一个方法即是降低涂层材料溶液的粘度。分配泵例如Intelligen(from the MykrolisCorporation)、针管泵如Harvard Model 22、或自动吸液器可被用来分配流体到基材上。没有液滴形成的流体流也提供了厚的涂膜并使膜夹带气泡的可能降至最低；液滴会在涂层里造成空隙和腐蚀路径。可以使用多个压模来涂敷多个基材或者可以将基材放在可以移动或转动的台上(如FIG.4所示)或传送装置上，并使基材在压模下移动。可以将涂料以一个使液体在基材上形成弯月形的速度沉积在基材上；如图2A中所示的基材208上的涂层体积204。

优选一个在涂敷过程中，使涂层材料的丢失或浪费可降至最低或最好消除涂层材料丢失或浪费的方法将涂层材料涂敷到基材上。例如，将涂层材料涂敷到一个水平的电极上，涂层材料可从喷嘴，以一个连续的流注分配到一个固定的或缓慢旋转的电极上，直到基材被涂层材料覆盖满。或者，可用浸渍涂层方法或流涂方法。液体在基材上可被蒸去，留下无孔的、保形的涂膜。通过对比，可用于分配涂层材料到基材的旋涂方法并不适用，这是因为高达99％的分配在表面上的涂层材料流体会在旋转时丢失掉。

可用将液体涂料组合物倾注到待涂基材上的流涂方法来涂敷基材。涂层的厚度依赖于基材和液体涂层材料流注之间的倾斜角，涂层材料液体的粘度和溶剂的蒸发速率。流涂方法可以用来回收没有粘附在基材上的涂层材料，并减少涂料的浪费。带有物体的腔的气氛和浴可被控制，可添加溶剂或气体来控制蒸发。应用流涂方法时，非平面的大基材更能被容易地涂敷。这种方法的一个变化是在涂敷后旋转基材，这对得到更均匀的涂层很有帮助。

高纯度的含氟聚-齐聚物或由它制成的涂层优选为这些不会在流体中给出一定数量的可能被看作为污染物的材料。优选的涂层材料或固化的涂层为，应给出低于1000ppb v/v的、被看作为流体污染物的材料。这样的污染物包括离子、水或有机溶剂、或微粒。可溶性的涂层材料或形成的涂层可作为纯粹的样品或其萃取物，应用质谱技术、元素分析、HPLC、或其他技术对其进行分析。在难于得到高纯的可溶性涂层材料时，可通过对沉积的涂层进行离子交换或萃取以使涂层达到一个可接受的纯度。在某些实施方案中，涂层材料的纯度包括但并不限于碳氢化合物、金属离子、阴离子，挑选在可防止流体有害污染物的纯度，污染物可用本发明的涂有涂层的传感器测量。也有可能净化沉积的膜，例如通过化学萃取或真空烘焙以及抽气来达到成品膜的高纯度。

保护粘合涂层为化学惰性的，对流体、离子和气体有低的渗透性。在传感器表面上的具有有效厚度的粘合涂层可保护它以及在它之上或里面形成的结构如磁体、电极和电结构，不被腐蚀，无颗粒生成、不脱层、不膨胀、或不产生对下面涂敷的基材有不利影响的物理和化学变化。在一个实施方案中，具有有效厚度的涂层阻止基材在25℃以上被腐蚀。在另一个实施方案中，具有有效厚度的涂层阻止基材在大约50℃或以上被腐蚀。涂敷在基材表面上的含氟聚-齐聚物的无孔涂层可通过暴露于腐蚀性的流体来检测其保护下面基材不被破坏的能力。涂有不同厚度涂层的基材可暴露于腐蚀性的流体和用于分析基材中离子、化合物或颗粒的流体。检测可在室温下或更高的温度下进行。腐蚀性的流体可用粒子计数器ICP质谱或HPLC进行分析。基材可用显微镜方法和重量分析法检查。

涂层材料为化学惰性的聚-齐聚物，具有低于大约40dynes/cm的低表面能，对离子、液体、和气体有低的渗透性，低质量变化，并且重要的是具有不能压缩性。聚-齐聚物分子链上有含氟侧基，并且能溶于溶剂中。保护膜优选为，对测试气体如氧气或氮气的气体渗透性低于Teflon AF的材料。本发明的无孔粘合膜其特征在于，其穿过一个接触可控制温度的流体的薄膜的透过性和其穿过被测膜的透过性或扩散性随温度、流体性质、或膜厚度的变化而变。检测可通过连接薄膜的外部与一个检测系统和FTIR红外或APIMS来进行。

基材的一个或多个表面上可能有连接片，连接片用来提供从基材到处理器、放大器、直通电线或光纤之间，电或光信号的输入和输出。支持板里由玻璃或环氧填充的孔洞618可连接电线或光纤614与传感器元件602。这样的传感器的例子是应变仪，其抵抗元件加在传感器的表面上如602，传感器表面不与被测流体接触。元件602可能被加工在隔膜表面606上，如图6A，或图6B的表面626上(元件未在图中示出)。以光学压力传感器为例，连接片和/或电子器件不在基材的表面上。在这个情况下，基材表面本身或涂有抗反射涂层的表面可用于测量。

在某些实施方案中，基材为带有一个感应隔膜的压阻式或电容式压力传感器。感应隔膜用刻蚀的硅、陶瓷、金属、或宝石造成。传感器可带有支持板、感应隔膜、连接支持板和感应隔膜的二氧化硅玻璃、和连接感应元件的电线。

]压力传感器可含有支持板、无孔隔膜、紧邻隔膜内表面的感应元件、高强度的玻璃层连接支持板和无孔隔膜。支持板为结构提供刚性。支持板的刚性抵抗从壳体传送到传感器隔膜上的感应元件的压力。尽管支持板不与处理介质直接接触，它对高温处理机械稳定，并经得起检验。支持板的热膨胀速率接近于感应隔膜的热膨胀速率。当可能补偿热影响时，较大的不相匹配会在制造过程中造成压力，而在两个部件间产生连接并造成超时。本领域技术人员会意识到无孔隔膜可包含个形成在其上面的Wheatstone桥或导电层，来分别作为压阻的或电容型传感器的一部分。

要形成压阻的传感器，在隔膜的内表面上可形成硅层，在此形成诸如Wheatstone桥的应变仪。支持板带有穿过它的孔洞，孔洞可被改装并容纳光学的和/或电导线连到感应元件上。在隔膜附近的压力变化可被感应元件检测。对隔膜压力的升降导致隔膜的偏转，反过来又改变应变仪的阻抗。阻抗的变化与隔膜附近的压力相关。可构造压力传感器，使得感应元件可以检测绝对压力或表压。

压力传感器可包括形成在沉积于隔膜上的压阻感应元件上的连接片。在一个可选实施方案中，可修改隔膜和感应元件以形成电容式传感器，而不再是压阻式传感器。在加压时会伸缩的薄的感应隔膜带有一个形成在感应隔膜内表面上的电容板和另一个形成在支持板内表面上的电容板。一根电线连接形成在感应隔膜内表面上的电容板，另一根电线连到支持板的内表面上。随着隔膜和电容板之间的空间因压力而改变，电容板的电容随之改变。电容的变化可通过已知的适当结构的电连接电路来检测。

在另一个可选实施方案里，隔膜和感应元件可通过修改而容纳光纤。光纤可测量随压力变化而产生的隔膜形状上的改变。这种隔膜形状的变化可通过从隔膜上流体隔离面反射的、光纤中的光能来检测，并且和流体压力有关。

用于激发传感器和检测相应的方法、手段、和结构已经被公开。这样的例子有Tinsley等的美国专利第6,681,787号，‘Systemand method of operation of a digital mass flow controller’和Tinsley等的美国专利第6,640,822号，‘System and method of operation of adigital mass flow controller’和Pillion等的美国专利第6,617,079号，‘Process and system for determining acceptability of a fluid dispense’；Belognia等的美国专利第6,596,148号，‘Regeneration of platingbaths and system therefore’；Larsen等的美国专利第6,575,027号，‘Mass flow sensor interface circuit’；McLoughlin等的美国专利第6,527,862号，‘Flow controller’；Tarig等的美国专利第6,449,571号，‘System and method for sensor response linearization’；Vyers的美国专利号6,445,980号，‘System and method for a variable gainproportional-integral(PI)controller’；这些专利每一个的内容都以整体形式并入本文作为参考。

可用作涂层材料的可溶性含氟聚-齐聚物包括已在US6,201,085中公开的涂层材料，US6,201,085内容在此以整体形式并入本文作为参考。涂层材料包括那些由全氟化的烯烃乙烯基醚的环化-聚-齐聚反应而得到的全氟化的聚-齐聚物。这些含氟聚-齐聚物为无定型结构，因而溶于有机溶剂，并且可涂到基材之上。在一个实施方案中，可溶性含氟聚-齐聚物没有夹带任何气泡涂于基材上。在另一个实施方案中，可溶性含氟聚-齐聚物没有夹带任何气泡涂于基材上，并且在涂敷过程之中可溶性聚-齐聚物的损失低于沉积在基材上量的90％、或者低于10％。基材可以是任何在其上可形成粘合膜的材料。例如，基材可用一种诸如氨基硅烷的偶连试剂的粘合促进剂处理过，然后涂敷上全氟聚-齐聚物。或者全氟聚-齐聚物的端基经修饰后，可提供能与基材粘合的化学基团，如以整体形式在此并入本文作为参考的US5,498,657中公开的内容。例如，聚-齐聚物的端基可用有机硅烷修饰，有机硅烷能用来连接修饰过的全氟聚-齐聚物和基材。使用粘合促进剂或化学修饰过的、与基材或传感器有反应活性的聚-齐聚物可使聚-齐聚物和基材之间产生粘合。通过与基材表面反应，化学基团帮助降低基材表面的腐蚀。其它的有用的可溶性含氟侧基的聚-齐聚物涂层材料包括那些由French等发表在Journal of FluorineChemistry，vol 122(2003)的文章中所提及的材料。这些聚-齐聚物的端基能通过化学修饰提高与基材表面的连接或可与粘合促进剂结合形成基材的粘合膜。

粘合促进剂的使用避免了形成分离的阻挡/钝化层和分离的粘合层的缺点。根据本发明，任何种类可买到的粘合促进剂都可使用，例如但不限于基于硅烷的有机粘合促进剂。合适的可买到的基于硅烷的粘合促进剂包括3-APS(3-氨基丙基三乙氧基硅烷)或MOPS(3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)。也可使用其它的可买到的含乙烯基、氯丙基环氧基二胺基巯基和/或阳离子苯乙烯基有机官能团的硅烷粘合促进剂。如果化学上可以接受，含有如铝、镓或其它元素的非-硅粘合促进剂也可以使用。

涂层材料溶解在有机溶剂中。涂层材料可包括主链上带有脂环族结构的含氟聚-齐聚物，并且优选主链上带有脂肪族醚环结构的含氟聚-齐聚物。涂层材料里聚-齐聚物的分子链可带有用于连接基材的反应基团。聚-齐聚物涂层材料可含有的分子，例如但不限于溶于涂层材料的氨基官能化的有机硅烷，它可连接基材，并可连接用来键接聚-齐聚物与基材的聚-齐聚物链里的反应基团。聚-齐聚物涂层材料可含有用来连接基材和其它聚-齐聚物链的反应基团。

涂层材料中聚-齐聚物的分子量可用来调节涂层材料的表面覆盖度、粘合能力、强度、和化学渗透性。用在涂层材料溶液里的聚-齐聚物浓度影响它的分配、粘度、和对一个给定的涂层材料量沉积在表面上所形成膜的厚度。溶液里的聚-齐聚物浓度依赖于聚-齐聚物的分子量，重量比浓度可低于50重量％，优选低于25重量％。基材上粘合无孔膜的密度可由涂层材料溶液中聚-齐聚物的浓度和分子量来控制。提高聚-齐聚物的浓度、使用含氟聚-齐聚物的混合物、或增加分子量都可以改变膜的密度。

涂层材料包括聚-齐聚物分子，可用于指聚合物分子，又可指一个或多个相连的齐聚物分子。本发明涉及齐聚物分子，或齐聚物和聚-齐聚物的混合物。可使用的齐聚物包括带有与在此公开的聚-齐聚物或者聚-齐聚物分子中所含反应基团相似的反应基团的含氟齐聚物，尤其带有那些可进行热、化学或光化学固化来形成较高分子量聚-齐聚物的反应基团。

本发明中用于涂敷基材，优选涂敷传感器基材的材料可包括那些与基材化学键接，可形成具有足够厚度已给基材提供化学保护的无缺陷(例如无裂纹、空隙、或气泡)的膜，并且在应用中不会降低或不会显著降低传感器的灵敏度及基材的物理性质的材料。在某些实施方案中，涂层与流体的相互作用非常小，例如没有会改变传感器响应的膨胀或吸附；涂层给传感器基材提供化学保护使其不被腐蚀或降解。材料的应用温度和加工条件应与含有形成在基材部分之上的电子电路或其它如磁体的温度敏感元件的传感器和基材相容。无孔膜的固化可发生在低于涂层材料溶剂沸点和聚-齐聚物膜的Tg之下的温度。也可选择性地在固化后，使带有涂层的基材的温度升高到高于溶剂沸点和聚-齐聚物材料的Tg的温度，以便除去任何残留的溶剂并且加强涂层与优选为陶瓷的基材之间的粘合。较理想为在低于200℃的温度下形成粘合在传感器基材上均匀的膜，更优选为低于120℃。

用于干燥或去除含氟聚-齐聚物中含氟溶剂的温度的选择依赖于基材的抗热性，可在15℃到约150℃之间；优选低于35℃。在一个实施方案中，蒸发温度在约15℃到约50℃之间，并可在传感器基材上形成未固化聚-齐聚物的无裂纹膜。形成无孔膜的蒸发参数可由涂层材料在不同温度和气流下的热重分析法决定。蒸发时间取决于涂层材料的量、溶剂蒸汽压、表面积、基材和周围环境的温度、和气体的流速。这些都可根据本领域的技术人员所知道的进行更改，但是所形成的膜应是无缺陷(如裂纹、空隙、或气泡)的膜。为了防止膜厚不规则，可在抗静电的环境里除溶剂。从涂层材料组成里蒸去溶剂会在基材上形成聚-齐聚物的无孔膜。这在图2A和图2B的步骤228示出。优选基材上的涂层材料膜为无孔膜，这样流体或颗粒除非在渗透或扩散作用下不会通过膜。基材上的涂层材料膜，优选为无孔膜，可被固化，在基材表面上形成涂层材料的无孔粘合膜。长时间的固化可用来在低温下实现粘和促进剂的反应。较低的固化温度可允许带有电子器件的基材涂上涂层并直接被加工，这提供了廉价的制备方法，并允许应用不昂贵的电子器件。

在分配涂层材料和随后的从置于基材的涂层材料中蒸去溶剂的过程中，环绕基材和涂层的气氛的组成可被控制。这包括但不限于控制以下因素：温度、流过涂有涂层的基材的气体的流速包括反应气体和溶剂蒸汽的气体组成应用抗静电环境或这些的组合。

一旦聚-齐聚物在基材上形成了自我支持的膜，如图2B的224，自我支持的膜可通过固化促进聚-齐聚物对基材的粘合。例如，较理想的情况为涂层材料在低于约200℃的温度形成粘合于传感器表面的均匀膜，并且更优选在低于约120℃的温度。固化时，温度可被缓慢地升高到固化温度以避免溶剂的快速挥发和气泡形成。升高温度到高于溶剂沸点和含氟聚-齐聚物Tg的温度可除去莫里残存的溶剂，并且能使含氟聚-齐聚物的端基进一步与陶瓷基材反应促进粘合，或者自身间进一步反应形成固化和增加化学抵抗性。只要在温度超过溶剂沸点和含氟聚-齐聚物的玻璃化转变温度时不会在膜中形成气泡或裂纹，这个步骤可在能够以5℃/小时、或约10℃/小时或更高的升温速率升温的烘箱中进行。当基材上的无孔膜被加热到高于溶剂沸点和聚-齐聚物的玻璃化转变温度之后，基材应可在此最终温度下浸透大约2个小时或足够的时间以便使膜化学键接到基材上。所需要的使膜与基材表面充分键接的时间随基材、最终温度、和粘合促进基团的反应性而不同，但是可通过测量无孔膜与一个标准磁带试样在不同温度和加热时间下的粘合来决定。在蒸发和热处理过程可以使用惰性气体吹洗。

当水蒸气或任何其它的可冷凝的气体被聚-齐聚物膜吸收时，膜的物理性质如质量、厚度、表面阻抗、体积阻抗、和介电常数，能够改变。这些改变能够通过各种技术检测，可用来表征各种涂层材料对指定应用的理想性。举例说明，对湿气敏感的膜吸收的水的含量的变化能通过以下变化测得：1)表面声波的共振频率或涂了膜的机械共振结构的共振频率，2)连接膜的两个电极之间的表面阻抗或体积阻抗，或者3)使用膜作为电介质的夹层-电极间或交叉-电极间的电容。

根据本发明，可以在非常多重的基材上使用无孔粘合涂层。几乎任何有机或无机固体材料都适用于基材，包括金属、玻璃、陶瓷半导体、橡胶、天然和合成树脂。在一个实施方案中，基材为含有温度敏感部件和材料的基材。这些对温度敏感的部件可包括磁性材料、电子的和光学的结构、焊料、具有不同的热膨胀系数、柔韧性、模制性或成形性的复合材料等。那些含有反应基团的基材尤其有用，反应基团诸如但不限于：能用来与涂层材料中含氟聚-齐聚物的一部分或与添加的粘合促进剂发生化学反应并键接的羟基和羧基。本发明的方法也适用于电极和电子元件的封装。粘合无孔膜涂敷与流体有接触的一部分基材，与表面键接并且减小可降解或腐蚀下面基材的流体和流体中离子的透过性或完全不透过它们。降解可以影响下面基材对指定用途的物理或化学性质。基材上的无孔含氟聚-齐聚物涂层可用来阻止降解的产物从下面的基材释放到处理流体里，降解产物例如但不限于颗粒、分子、和离子。

[0071]可用本发明的材料和方法涂敷的传感器优选为那些在其上可涂一层聚-齐聚物以在传感器上形成一层厚的、无气泡的膜，例如但并不限于压铸、气溶胶喷涂、浸渍涂敷、或者这些的组合。基材可经过一个步骤被涂敷，但是可应用多个涂敷步骤以达到预期的膜厚或涂敷某些不可能通过单一步骤来涂敷整个物体的基材。平面的基材可包括在其上的沟道或隆起的结构。传感器基材表面可含有反应基团，或通过如等离子体、预涂层、或化学方法等对其进行化学处理以在传感器表面上形成可进一步与涂层材料中聚-齐聚物上的反应基团发生反应的基团，这样聚-齐聚物的部分或全部与基材结合。除了与基材表面结合，聚-齐聚物分子也可在彼此间进行反应形成固化结构。聚-齐聚物的反应基团在彼此间的反应或与基材的反应可通过热、光化学、或化学处理进行引发。例如，基材和聚-齐聚物膜的热处理会导致基材和聚-齐聚物上反应基团之间的水解反应。

当涂有涂层的基材有机械故障时，涂层可通过维持紧密的密封而有助于保持流体体系的物理完整性。例如，一个量表型的陶瓷压力传感器暴露于超过其压力定额的压力环境时，有可能其脆弱的感应隔膜会有故障并且会使处理流体经过通风口从流体体系中出来，可能会对邻近的配件造成损害，或危及在此区域的人身健康。如图6所示，如果传感器隔膜608涂敷了一层柔韧的且可延展的无缺陷的粘合材料604，在隔膜故障和经通风口606的流体有损失的情况下，流体体系的完整性可以被保持。涂层也在涂了涂层的部件失效时，防止流体体系被污染。

[0073]在基材包含一个或多个不同材料间的界面时，聚-齐聚物被应用于基材和一个或多个界面以便对基材和界面提供化学和机械的益处。优选每个表面都可以或者已经被处理以和粘合促进剂反应或与聚-齐聚物涂层材料里的聚-齐聚物分子反应来实现涂层材料与基材的粘合。可用表面和涂层的热反应、光化学反应、或化学反应或这些的组合实现粘合。

对于光学透明的聚-齐聚物膜，化学敏感的材料可被引入到聚-齐聚物分子中的一部分，或者化学敏感的材料可被引入到聚-齐聚物膜的表面。例如可通过膜吸收或反射的光来检测颜色或吸收的变化，以显示在流体中是否存在预期的或有毒的分子。光学窗口可以用含氟聚-齐聚物涂层材料涂敷以对窗口提供化学和物理保护。

可涂敷聚-齐聚物的基材包括但不限于含应变仪的压力传感器、基于电容的压力传感器、和测量诸如从隔膜表面反射的光或电磁能量的强度等性质变化的基于纤维光学或激光二极管的压力传感器。基材可作为聚-齐聚物膜和任何在其上引入的化学敏感材料的支撑。对于光学应用，基材和膜在用于检测的波长范围可以为光学透明的。传感器可以用来测量流体和聚-齐聚物涂层的温度，该聚-齐聚物涂层用来阻止或相当大地降低离子和流体到达温度探测器。

本发明的传感器可被安置在一个壳体里，以使传感器与性质待测的流体接触。壳体用化学适合的材料制成，优选对流体化学惰性的材料。某些壳体材料可包括涂敷于部分或全部壳体表面的聚-齐聚物涂层。在壳体中或容器中的由聚-齐聚物涂敷的传感器或光学窗口可通过本领域技术人员所熟知的方法和材料被安置在或安置入壳体或容器中，方法和材料包括但不限于使用O圈的压缩密封、垫圈、和熔接。壳体可经浸没被安置和流体接触，或者为了使传感器在管道里与流体有流体传递作用，壳体可带有流体的进口和出口。窗口可以是那些在充气电池中用于分析流体化学组成的窗口，粘合无孔涂层可保护窗口和充气电池不被腐蚀和有颗粒生成。

涂了涂层的传感器可被结合而形成流量计和其它测量器件，这些测量器件例如但不限于温度补偿的压力传感器、流量计、流速补偿的化学传感器。

本发明的各个方面可参考以下非限制实施例加以阐明。

实施例1

本实施例阐明用含氟聚-齐聚物来涂敷传感器基材以在传感器上形成粘合无孔涂层。涂层不会影响传感器的灵敏度。

从Asahi Glass得到的CYTOP被涂到Metallux陶瓷压力传感器上。CYTOP为一种在主链上带有脂肪族醚环的含氟聚合物。在Metallux陶瓷压力传感器上的CYTOP土层形成一个完整的涂层，并包括应用聚-齐聚物溶液到传感器上，不夹带空气气泡而且缓慢地升高固化温度以避免快速的溶剂挥发和气泡形成。

一个单一的Metallux压力传感器的未涂敷的、和涂有2.5mil(0.0063cm)CYTOP涂层以及涂有5.0mil(0.013cm)CYTOP涂层的校准数据显如图3所示灵敏度没有明显的差别。

Metallux的数据显示在2,000,000F.S.压力循环后，偏移＜0.2％F.S.并且在82℃时经过110小时后偏移＜0.05％F.S.。

实施例2

本实施例表明含氟聚-齐聚物涂层可提供高纯度的涂层，而且涂层厚度能用于降低涂有涂层基材的污染物的沥滤。涂层可保护下面的基材不受被流体腐蚀。

评价涂有CYTOP树脂的Metallux压力传感器的化学相容性。可萃物的数据是从用HCl、四甲基氢氧化铵(TMAH)、和DI水(去离子水)的试验中获得的。

从采用DI水的试验中所得可萃物的水平都非常低。用TMAH和盐酸所得到的结果均显示出较高的铝的水平，且TMAH显示出高的铅水平。在这两个化合物中，涂敷2.5mil(0.0063cm)厚CYTOP涂层的传感器中铝和铅的水平均高于涂敷5.0mil(0.013cm)厚CYTOP涂层的传感器。在涂敷有5.0mil(0.013cm)厚CYTOP涂层的铝扣中，从两种化合物中得到的铝的水平都是最高的。

试验采用10个聚四氟乙烯壳体，每一个都被设计成可容纳2个Metallux压力传感器。安装好传感器，每个单元能容纳大约1.5ml的流体。安装时，两个传感器的每一个的表面都与流体接触。

四种不同的材料被试验：尺寸与压力传感器相同的聚四氟乙烯传感器模型被用作基线，与涂有5.0mil(0.013cm)厚CYTOP的、尺寸与压力传感器相同的铝扣，涂有5.0mil(0.013cm)厚CYTOP的Metallux压力传感器，和涂有2.5mil(0.0063cm)厚CYTOP的Metallux压力传感器。三种不同的化合物被使用：去离子水，10％的盐酸，和2.5％的四甲基氢氧化铵(TMAH)。每种单元中的材料和化合物的说明列于表1。

在实验开始之前，在单元中用于密封传感器的聚四氟乙烯密封罩，Kalrez O圈，和聚四氟乙烯传感器模型在前一夜被10％的盐酸预-萃取。一旦材料和化合物在每个单元中被安装，将这10个单元在50℃的烘箱中放置一个月。在一个月中定期测试含有铝扣的单元的阻抗。使用万用表来测试每个单元中两个铝扣交叉处的阻抗。在测量当中没有观察到阻抗的增加，这表明通过离子经过膜的渗透扩散并没有形成可测数量的离子。在月底，所有的化合物样品接受可萃物试验。

传感器在10％的盐酸中萃取30天。萃取量为1.5ml。样品用ICPMS分析其金属含量。传感器在TMAH中萃取30天。萃取量为1.5ml。TMAH分析经热台挥发并在HNO3中再造被准备。样品用ICPMS分析其金属含量。传感器在水中萃取30天。萃取量为1.5ml。样品用ICPMS分析其金属含量。

可萃物结果的报告单位为μg/unit，这里一个unit只含有两个传感器的壳体。采用DI水的试验的可萃物水平均低于1μg/unit。涂有CYTOP的铝扣给出最高的可萃物，其中钠为0.63μg/unit，钾为0.59μg/unit，钙为0.24μg/unit。

采用盐酸的试验的可萃物水平除铝之外均低于1ug/unit。涂有CYTOP的铝扣的铝水平最高(5.41μg/unit)。涂有2.5mil(0.0063cm)厚CYTOP的传感器的铝水平(3.51μg/unit)大大高于涂有5.0mil(0.013cm)厚CYTOP的传感器的铝水平(0.15μg/unit)。涂有5.0mil(0.013cm)厚CYTOP的传感器的铝水平还低于聚四氟乙烯扣的铝水平(0.42ug/unit)。

采用TMAH的试验的可萃物水平除铝和铅之外均低于1μg/unit。涂有CYTOP的铝扣的铝水平最高(6.59μg/unit)。涂有2.5mil(0.0063cm)厚CYTOP的传感器的铝水平(2.18μg/unit)5倍高于涂有5.0mil(0.013cm)厚CYTOP的传感器的铝水平(0.42μg/unit)。涂有5.0mil(0.013cm)厚CYTOP的传感器的铝水平接近于聚四氟乙烯扣的铝水平(0.31μg/unit)。聚四氟乙烯扣和涂有CYTOP的铝扣的铅水平非常低(0.01μg/unit)。涂有2.5mil(0.0063cm)厚CYTOP的传感器的铅水平(2.19μg/unit)3倍高于涂有5.0mil(0.013cm)厚CYTOP的传感器的铅水平(0.69ug/unit)。

表1

试验单元	材料	涂层厚度(mil)	涂层缺陷	化合物
					1	铝#1	5	外缘上有小点	DI水
	铝#2	5	无
2	传感器#C02482/1-8	5	外缘上有小点	DI水
						传感器#C02482/1-12	5	外缘上有小点
					3	聚四氟乙烯	不适用	不适用	HCl
	聚四氟乙烯	不适用	不适用
4	铝#6	5	无	HCl
						铝#4	5	无
					5	传感器#C02482/1-13	5	外缘上有小点	HCl
	传感器#C02482/1-9	5	近边缘处有小的纤维状缺陷
6	传感器#C02482/1-16	2.5	无	HCl
						传感器#C02482/1-15	2.5	无
					7	聚四氟乙烯	不适用	不适用	TMAH
	聚四氟乙烯	不适用	不适用
8	铝#3	5	无	TMAH
						铝#5	5	无
					9	传感器#C02300/1-10	5	外缘上有小点	TMAH
	传感器#C02300/1-11	5	无
10	传感器#C02482/1-14	2.5	无	TMAH
						传感器#C02482/1-17	2.5	无

实施例3

本实施例阐明用不含气泡的含氟聚-齐聚物涂敷基材的方法。

使用体积超过200μl的CYTOP涂层材料，将涂层材料溶液在一个边至边长度为0.654英寸(1.66cm)，面积为0.35平方英寸(2.26cm²)的表面为八边形的传感器表面上扩展开来。

在涂于传感器表面的CYTOP涂层材料中，为了避免形成小的气泡，这些气泡在加热时膨胀并会造成空穴或有孔膜，所以在分配溶液后不要吹压滴管。滴管头应保持在传感器/涂层表面的正上方以便使溶液液滴在表面上扩展而不形成气泡，并且最好保持不动以不会造成单独的液滴，因为单独的液滴可能会掉到基材上的涂层上。在放入烘箱加热前，需要至少30分钟让溶剂蒸发。对第二个或后面的涂敷可能需要更长时间的蒸发。

实施例4

本实施例说明了用主链上带有脂肪族醚环结构的含氟聚-齐聚物无孔涂层涂敷压力传感器。

METALLUX 501陶瓷传感器被从Asahi Glass公司得到的CYTOP全氟聚-齐聚物所涂敷。CYTOP^TM为一种全氟聚和物，通过全氟(烯烃乙烯基醚)的环聚合反应制得并且在碳链上连有氟原子。

用CYTOP全氟聚-齐聚物涂敷陶瓷压力传感器的湿润表面的目的是提高这些表面的化学稳定性，从而缩小污染与传感器接触的过程流体的风险。这些传感器的使用和制造不比宝石隔膜压力传感器昂贵。

在本实施例中的途覆方法包括以下步骤：待涂敷表面的清洗和脱水，应用无气泡的CYTOP全氟聚合物(PFP)溶液到传感器表面上，在室温下使溶剂蒸发，在低于涂层材料溶剂沸点和CYTOP PFP的Tg的温度下软烘传感器来除去大多数的残留溶剂，升高温度到溶剂沸点和CYTOP材料的Tg的温度之上以除去任何残存的溶剂并加强涂层和陶瓷基材的粘合。在要求涂层厚度大于一次涂敷于表面所能达到的厚度时，在最后的烘烤或固化之前可重复涂敷、蒸发、和处理步骤以便达到所需的厚度。

进行清洗和脱去待涂敷表面的水分可确保传感器和CYTOP涂层间很好的粘合，待涂敷表面(传感器隔膜)应该用丙酮擦洗以除去任何残存的微粒。然后传感器应在110℃的烘箱中烘焙60分钟以干燥。在烘焙的最后，热的传感器可被放到干燥器中冷却，并一直放在干燥器中直到涂敷。

应用无气泡的CYTOP全氟聚-齐聚物(PFP)涂层材料溶液到隔膜上。涂层材料为‘CTL-107M’，一种含7％(重量)的Asahi公司的‘M’CYTOP全氟聚-齐聚物(低分子量级)的CT-SOLV 100全氟烷烃(主要为全氟辛烷)溶液。

该涂敷方法使用安置在夹具中的传感器(振动膜向上)，该夹具带有直径为18mm的凹处，可以使仪器定位。在凹处的中心有直径为15.25mm的通孔，可以通过电接线盒/电缆。使凹处水平从而提供均一的涂层厚度。如果传感器有电缆，该电缆的中心应在垂直于传感器的O.D.以防止传感器在夹具中倾斜。

一旦传感器被固定好，一定量的足以覆盖整个隔膜表面的CYTOP溶液通过精密微升吸管涂敷到隔膜上，但这些溶液还不足以克服隔膜边缘的表面张力而使溶液溢出边缘。实验测定需要至少200μl溶液可完全覆盖隔膜表面。(使用更稀释的CYTOP 107M溶液会造成隔膜有效表面[最小热质量]上涂层厚度的变化，显然这是由于蒸发冷却作用)。

从隔膜上的溶液中排除或立即除去气泡会在涂层里形成缺陷(小孔或斑点)。避免气泡产生的一个方法就是利用仔细的吸量技术，是溶液从吸管转移到隔膜的溶液流速降至最低。同样，在涂敷方法中使用的1ml吸管的顶端的开口非常小，会导致高的溶液分配速率并在涂层里夹带气泡。由于高的分配速率，通过在大约5mm处把锥形的吸管头切去，使顶端的开口增大到可足以降低气泡的产生。在液体涂层里中可以看见的气泡可用吸管头移到隔膜的边缘或吸到吸管里；然而这些操作可能会导致形成小的，用肉眼无法看到的气泡，这最终会在涂层中形成缺陷。

在室温下使溶剂蒸发。当无气泡的CYTOP PFP溶液被涂到传感器隔膜之后，在移动传感器前让CT-SOLV-100在室温下挥发大约30分钟。这会造成传感器带有可被安全转移到‘软烘’或固化烘箱中的物理上稳定的涂层前体。

在低于涂层材料溶剂沸点和CYTOP的Tg的温度下软烘传感器来除去大多数的溶剂。CT-SOLV-100溶剂的沸点大约为100℃，CYTOP聚-齐聚物的Tg为108℃。这个步骤的目的是除去涂层中的大多数的溶剂而不会引发聚-齐聚物端基的进一步反应，聚-齐聚物的端基是为了额外的涂层或最后的烘培步骤。这个步骤优选传感器在与用于涂敷步骤的装置相同的装置中进行，以使传感器在温度从40℃升到60℃的60分钟内保持非常水平。

前面的三个涂敷、蒸发和软烘步骤可根据需要重复以达到预期的最终涂层厚度。

升高温度到溶剂沸点和CYTOP的Tg的温度之上以除去膜里任何残存的溶剂并加强涂层和基材的粘合。这个步骤的目的是从隔膜的涂层里除去任何残存的溶剂，并且使CYTOP‘M’聚-齐聚物的端基或者与陶瓷基材发生进一步反应以促使粘合，或者自身间固化以提高化学抵抗性。这个步骤在能够以大约5℃/小时从60℃升至125℃的烘箱中进行，接着在125℃下烘培2个小时。

实施例5

本实施例阐述一个用于传输流体的材料输送器件，其含有一个或多个涂有粘合无孔涂层的结构。器件包括一个能安置一个或多个任选的传感器和流体入口及出口的壳体。

材料输送器件可被涂敷并且在不利的和腐蚀性的环境下使用。涂在器件上的粘合无孔涂层保护下面的结构不受腐蚀，没有颗粒生成，不脱层，或不会有流体引起的操作改变。通过应用低温固化处理条件，该方法能涂敷多个与流体接触的结构，并且由于器件在结构上已经带有导线、电子器件、连接片，或温度敏感的磁性元件，简化了制造过程。较低成本的材料可以被使用，例如，制造一个能用含氟涂层涂敷的叶轮。完全被密封的叶轮能够在低温下制造。

如图7所示的材料输送器件为一个叶轮泵。能涂敷含氟齐聚物的无孔粘合涂层叶轮泵结构包括但不限于安装于壳体704的一个或多个任选的传感器724，入口732的内部或出口管，壳体736的内表面，流体输送叶轮712。叶轮可被固定或灵活。

该叶轮结构，或它的部分如叶片712或叶片和带有磁铁的支撑结构740都可以被涂敷。可用一种粘合促进剂对叶轮表面进行预处理。该叶轮的涂敷可以通过角度依赖的浸渍涂敷方法来实现，其中将叶轮转轴(在图7中没有给出轴)以下的叶轮部分在CYTOP PEP(全氟聚-齐聚物)的溶液中慢慢转动。涂层材料可以是CTL-107M，一种含7％(重量)Asahi公司的‘M’CYTOP全氟聚-齐聚物(低分子量级)的CT-SOLV 100全氟烷烃(主要为全氟辛烷)溶液。可以选择涂敷时的转动速度以防止物体浸没过程中夹带气泡，并可以促使叶轮上涂层溶液中气泡的结合和上升。带有旋转杆通孔的台可用于固化第一个涂层。旋转杆可在第二个步骤中用相同溶液浸渍涂敷。

叶轮泵可用来运输诸如泥浆和腐蚀性液体的流体。本实施例的涂敷方法也可应用于其他材料输送器件如隔膜泵的表面，波纹管型泵的表面，搅拌叶片，金属热交换器，和其它要求低成本保护涂层来保护下面基材不会颗粒生成、腐蚀或降解的流体输送器件的表面。

虽然本发明已经相当详细地解释了关于确定的优选实施方式，但其它的实施方式也有可能。因此所附的权利要求的精神和范围不应该被本说明书的描述和优选方式。

Claims (29)

1、一种物品，其包括：

基材，其包括在该基材表面的一部分上的无孔粘合保护涂层，该涂层保护基材使其不会被与涂层接触的流体所腐蚀，该涂层包括化学键接到基材表面上的含氟聚-齐聚物。

2、权利要求1的物品，其中所述涂层保护基材在25℃以上不被腐蚀。

3、权利要求1的物品，其包括粘合促进剂。

4、权利要求1的物品，其中所述涂层材料包括带有脂环族结构的含氟聚-齐聚物。

5、权利要求1的物品，其中所述基材还包括磁体、感应元件或流动元件。

6、权利要求1的物品，其中所述基材包括可旋转的轴或柔软的部件。

7、权利要求1的物品，其中所述涂层的厚度大于50微米。

8、一种物品，其包括：

具有至少有一个流体腔的壳体，所述腔与流体入口和流体出口流体连通；

与所述腔中流体相互作用的一个或多个结构；及

与流体相互作用的壳体或结构的一个或多个表面，在至少部分的所述表面上具有有效厚度的无孔含氟聚-齐聚物粘合涂层。

9、权利要求8的物品，其中与所述腔中流体相互作用的结构是隔膜、波纹管、叶轮、传感器或者这些的组合。

10、权利要求8的物品，其中所述壳体、腔、及与流体相互作用的结构形成泵、阀门、流体流量计或流体流量控制器。

11、权利要求8的物品，其中所述壳体、腔及与流体相互作用的结构形成泵。

13、权利要求8的物品，其中所述壳体、腔及与流体相互作用的结构形成流体流量控制器。

14、权利要求8的物品，其中所述壳体、腔及与流体相互作用的结构形成流体流量计。

15、权利要求8的物品，其中所述涂层材料包括具有脂环族结构的含氟聚-齐聚物。

16、一种物品，其包括：

传感器，在该传感器与流体接触的表面上具有有效厚度的无孔粘合涂层，该涂层包括化学键接在传感器表面上的含氟聚-齐聚物。

17、权利要求16的物品，其中所述基材包括用于探测传感器的结构和用于测量与流体接触的传感器的物理响应的结构。

18、权利要求16的物品，其中所述传感器基材为陶瓷感应材料。

19、权利要求16的物品，其中所述传感器为温度传感器、流量传感器、化学纯度传感器、压力传感器或这些的组合。

20、权利要求16的物品，其中所述涂层保护基材在25℃之上不被腐蚀。

21、一种方法，其包括：

从涂敷在可化学键接并与流体接触的基材表面上的一定量无气泡涂层材料中除去溶剂，以形成无孔膜，所述涂层材料包括溶剂和可溶性含氟聚-齐聚物，所述含氟聚-齐聚物具有将该聚-齐聚物化学键接至基材表面的活性基团。

22、权利要求21的方法，其中所述无孔膜包括大于10％的在涂敷到基材表面上的涂层材料里的聚-齐聚物。

23、权利要求21的方法，其还包括使在可化学键接并与流体接触的基材表面上的涂层材料无孔膜发生固化的步骤，所述固化使得聚-齐聚物的活性基团被化学键接到基材的可化学键接表面上，从而在可化学键接并与流体接触的基材表面上形成粘合无孔涂层。

24、权利要求21的方法，其中所述可化学键接并与流体接触的基材表面为传感器、导管、壳体、泵的元件或这些的组合。

25、权利要求23的方法，其中所述固化发生的温度低于涂层材料的溶剂的沸点并低于聚-齐聚物的Tg。

26、权利要求23的方法，其还包括升高膜的温度到高于溶剂沸点和高于聚-齐聚物材料的Tg的值。

27、权利要求21的方法，其中所述可化学键接并与流体接触的传感器表面包括能与含氟聚-齐聚物反应的有机硅烷。

28、权利要求21的方法，其中所述除去溶剂在抗静电的环境下进行。

29、权利要求21的方法，其中所述涂层材料包括粘合促进剂。

30、权利要求21的方法，其中所述传感器表面上的粘合保护涂层的厚度大于50微米，并且保护基材不被腐蚀。

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