JP2018535836A - 表面の研磨材ブラスト修飾 - Google Patents
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Abstract
金属表面処理方法であって、前記表面(10)には、50〜250m/秒の範囲の速度で送達される、研磨剤粒子(4)とドーパント粒子(6)との混合物が同時に衝突させられ、これによって前記表面上にドーパント材料が付与される。このような方法により処理された表面を有する物品(8)も与えられる。
Description
本発明は、材料科学の分野における表面処理技術に関する。
金属表面仕上げはしばしば粒子衝突を用いて与えられる。これは、研磨材ブラストを用いた材料除去から、コールドスプレーを用いた材料付与まで、多様である。これらのアプローチの違いは、プロセスのエネルギーに基づく。その名前にもかかわらず、コールドスプレープロセスは実際には上昇した温度を用いる。粒子を搬送するために用いられるガスは、衝突する粒子と混合される前に、数百度の温度まで、典型的には200℃から1000℃の間に、加熱される。これは、ガスを供給するためのライン圧力を上昇させることなく、ガスの速さを向上させる。典型的には、コールドスプレープロセスは、上昇しているが、採用される金属製の衝突させる粒子の融点よりも低い温度で、動作する。加熱されたガスによって与えられる熱エネルギーに加えて、コールドスプレーシステムにおいては、研磨材ブラストよりも粒子はかなり大きい速さで移動するため、衝突する粒子の運動エネルギーもまたより大きい。粒子は典型的には超音速(秒速342mよりも大きい)まで加速される。秒速300mを超える大きい速度において、表面に対する粒子の衝撃により与えられるエネルギーは、金属表面と衝突する金属粒子との双方を変形させるのに十分であるかもしれず、結果として生じる相互作用は粒子を広げて表面をコーティングさせる。このコーティング付与を達成するために必要とされる最低速度は、コールドスプレー技術において「臨界速度」と呼ばれる。衝突の際に衝突する粒子が変形するための条件のために、非金属材料の付与へのこの技術の適用には限定的な適用性しかなかった。臨界速度よりも低い値においては、表面への浸透はほとんど起こらず、衝突する粒子は典型的には表面で跳ね返る。広い範囲の材料について広く引用される最低臨界速度は、Grigoriev et al.(Surf. Coat. Technol., 268 (2015), pg 77-84)に概説され及びこの文献から引用された本願の図1に示されるように、毎秒400mである。この値は、衝突する粒子及び基材表面の性質に応じて変化しうる。
ほとんどの金属材料において酸化物層が表面に形成されており、これはバルク金属又は合金よりも硬いだろう。金属表面(特にチタン及びチタンに由来する合金の表面)は、多種の汚染物質によって空気中で自然に汚染されている。どんな金属表面も、その詳細な物理的及び化学的性質は、それらが形成された条件に依存する。金属の本来の反応性は、表面で酸化する様々な環境中の化学物質/汚染物質も引きつけうる。例えば、チタンは高反応性の金属であり、様々な異なる媒質中で容易に酸化される。これは、チタン、及びほとんどの他の金属が、常に酸化物層で覆われるという結果を招く。この酸化物層は化学的に安定であり、下にあるバルク金属よりもいっそう硬い。金属酸化物は金属よりも典型的により硬く及び反応性が低いため、衝突する粒子が基材に結合する能力は、しばしば下にある金属の性質によってではなく酸化物の性質によって制限される。
これは、処理されうる表面の性質によって制限される、コールドスプレー技術の場合にもあてはまる。コールドスプレーコーティングが付着するためには、基材表面は洗浄され及び粗面化されなければならない。これはしばしば、コールドスプレーの前に表面を研磨材ブラストすることによって達成される。いくつかの例では、金属ドーパントと一緒に何らかの研磨材粒子を含むコールドスプレーコーティングが行われているが、これらの全ては研磨材ブラストの範囲を超えた高い速度及び上昇した温度において付与されていた。実験的には、セラミック粒子の存在は、金属の付与速度を増加させるように働くことが見出されてきた。さらに、セラミックの存在は、付与物の摩耗耐性を向上させるかもしれない。
ほとんどの表面衝突プロセスは材料の付与には注目しておらず、むしろ表面の粗さ及び力に注目している。丸められた粒子が表面に衝突するように用いられ、及び速度が十分に低く、臨界速度よりも低い亜音速である場合、表面は衝突によって単に変形され及びくぼむだろう。これはショットピーニングと呼ばれ、表面に圧縮応力を加えることによって表面応力を制御するために日常的に用いられており、またこのプロセスは特徴的なくぼんだ表面の外観を残す。
もし臨界速度よりも低い値で表面に衝突するために角張った又は不規則な形態を有する粒子が用いられるならば、衝突する粒子の縁及び角が基材金属を切断し材料を損なわせるだろう。これは表面の研磨につながり、研磨材ブラストは金属表面を洗浄し及び粗面化するために広く用いられている。最適な研磨効果のために、研磨剤粒子は少なくとも5のモース硬度を有するように選択されが、硬さとともに研磨が向上するためにより硬い粒子が好まれる。
研磨材ブラストプロセスの間、研磨剤のいくつかの粒子が基材中に浸透して残ることが観察された。多くの応用例においてこれは有害な効果と考えられ、さらなるエッチング又は洗浄工程が汚染物質を取り除くために必要とされた。しかしながら、研磨材ブラストから生じる汚染物質が有用であると主張される応用例が存在する。米国特許第4194929号明細書は、ステンレススチール表面が鉄又はスチールの研磨剤でブラストされるプロセスを記載する。鉄粒子が耐腐食スチール表面に埋め込まれるため、これは通常のリン酸処理液中で不動態コーティングを形成させる。米国特許第7377943号明細書において、Muellerらは、CaO、P2O5、ZrO2、及びフッ化物の組み合わせから得られたガラスのような結晶性材料をそれぞれの粒子が含む粉末で、表面をブラストすることによって、金属表面の生物活性を向上させるプロセスを記載する。結果として生じる粒子は、金属表面の生物活性を向上させるように表面に埋め込まれる。これらの方法はすべて、単一の種類の粒子を表面に衝突させること、及び研磨及び浸透の組み合わせという特徴を伴っている。
このさらなる発展として、Ishikawaら(J. Biomed. Mat. Res. (Appl. Biomat.), vol. 38, pg. 129-134, 1997)は、通常の研磨材ブラスト装置を用いたハイドロキシアパタイト粉末によるチタンのブラストを報告している。彼らは、電子顕微鏡を用いて検査した際に、基材が研磨された証拠なしに、金属表面上に粉末が蓄積していることを観察した。彼らは、このコーティング形成はハイドロキシアパタイト材料の反応性のためであり、これが一種の粒子焼結及び表面へのいくらかの結合につながったとした。超音波洗浄に対しては安定であるにもかかわらず、このコーティングはスチール製の刃によるひっかきで除去され、これはコーティングの穏やかな付着が達成されたにすぎないことを示唆する。このことは、衝突する粒子の金属への結合が最小限であったことを示唆し、顕微鏡はこれを確認したようであり、明らかな金属の研磨の証拠はなかった。これは、チタン上に存在していた硬い不動態酸化物層のためであるかもしれない。軟らかいハイドロキシアパタイト粒子は、それゆえ、金属酸化物を裂き研磨するとは期待出来ないだろう。
他の者は、似ていない2セットの粒子の組み合わせを用いて金属表面に材料を付与させようとしてきた。米国特許第3754976号は、金属めっきプロセスを記述する。コールドスプレーは金属を表面に付着させるために高速度の衝突を用いる一方で、本特許は、金属粉末と小さなショットピーニング粒子の混合物を、表面に金属粉末を衝突させ結合させるのに十分な速度で表面に対してスプレーするプロセスを開示している。このピーニング粒子は、コーティング中にピーニング粒子が顕著に取り込まれることなしに、効果的に金属粒子を表面上で変形させてめっきする。この技術は後に、付与されうる追加の材料を含むように拡張された。米国特許第4552784号明細書は、この技術を用いて急速に凝固した金属粉末を付与するプロセスを記載する。米国特許第4753094号明細書は、モリブデンジスルフィドと丸い金属のショットとの組み合わせを、モリブデンジスルフィドの層を付与させるために表面にブラストするプロセスをクレームしている。米国特許出願公開第2006/0089270号明細書は、モリブデンジスルフィドのような主潤滑剤及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のようなポリマー潤滑剤とショットピーニング粒子が混合され、表面上に2つの潤滑剤の混合物が付与するように表面にブラストされるプロセスをクレームしている。これらのデュアルブラスト方法の全てにおいて、発明者らは、球形のショットピーニング粒子は付与されたコーティングをすり減らさないであろうため、コーティング材料と一緒に表面に衝突するようにショットピーニング粒子を用いることを選択している。慣習は、研磨剤粒子とコーティング前駆体との組み合わせによるブラストは、研磨剤が形成されたどんなコーティングも除去すると予期されたであろうから、付与したコーティングをもたらさないであろうことを示している。
研磨材ブラストプロセスによる粗面化と付与プロセスとを単一の工程に組み合わせるためには、他の者は、研磨剤がコーティング形成材料で覆われているような複雑な層状粒子に目を向ける必要があった。金属及び他の表面のケイ化処理のためにRocatec(商標)システムは、複数の要素を有する個々の粒子を用いる。この技術は歯科領域で広く用いられている。この例においては、シリカの外側付着層を有するアルミナ粒子が、粗面化前の表面へと推進され、衝突すると衝突の付近で生成された局所的な熱が、セラミック化と呼ばれるプロセスを介して粉砕されたシリカ外側層を表面へと融合させる。同様の戦略が米国特許第6468658号明細書及び米国特許第6431958号明細書で概説されており、ここで研磨剤粒子は材料でコーティングされ、表面に外側層を埋め込むように表面にブラストされる。これらの事例の全てにおいて、研磨剤は外殻の内側に含まれており、したがって研磨は制限され、表面は化学的に修飾される。しかしながら、これらの技術は全て、生産が高価である複雑なコーティングされたメディアを必要とし、これは必要でアルと考えられた。なぜなら、単に研磨剤粒子とコーティング材料の混合物をブラストすることは、研磨作用によりコーティングが除去されることが想定されたために考えられなかったためである。
このような広がった確信にもかかわらず、O’Donoghueら(欧州特許第2061629号明細書及び米国特許第8119183号明細書)により、研磨剤とコーティング材料との組み合わせが有用であると示されうることが見出された。以前の混合メディアコーティングは、金属を被覆する不動態酸化物の上に前駆体粉末を単にラミネート層として付与させる丸いショットピーニング粒子を使うことに注目してきた。これらのラミネート層は、低付着となりやすく、剥離するかもしれなかった。研磨剤とドーパントとの組み合わせで表面をグリットブラストすることにより、研磨剤が不動態酸化層を取り除き表面を粗面化することが見出された。硬い不動態酸化層が取り除かれ金属の反応性層が露出することで、これはドーパントの金属への浸透を促進した。これは、ラミネート層を生み出さず、基材へのドーパントの優れた付着を保証し、この技術はCoBlastの商品名で商業化された。粉砕し表面に埋まるというより変形して広がるという金属ドーパントの傾向のために、この方法は非金属ドーパントの付与により適していた。
確立したCoBlast技術を用いて表面に研磨剤とドーパントとの混合物をブラストすることが材料を基材に付与する際に有効であった(そして欧州特許第2061629号明細書(及び関連する特許)が発明を当業者によって実施されるように十分に明確にかつ完全に記載していたことに実際全く疑いがない)一方で、CoBlastのための最適なプロセスパラメータはよく知られていなかった。特に、表面にドーパントを浸透させるために必要とされる臨界粒子送達速度は良好に確立されておらず、それゆえ最適ではないコーティングが生じるかもしれなかった。
したがって、特に粒子送達速度に関して、プロセスパラメータの特定を改善することを介して、CoBlast技術を改善する要望が存在していた。
本発明の第1の態様によれば、金属表面処理方法であって、前記表面には、50〜250m/秒(メートル毎秒)の範囲の速度で送達される、研磨剤粒子とドーパント粒子との混合物が同時に衝突させられ、これによって前記表面上にドーパント材料が付与される、方法が提供される。
例えば、粒子は100〜200m/秒の範囲の速度で、例えば120〜180m/秒の範囲の速度で、送達されてもよい。
この方法は、周囲温度(ambient temperature)で行われてもよい。
好ましくは、研磨剤粒子は不規則な又は角のある形態を有している。
ドーパントは、中間の酸化物層が全くなしに、金属表面に直接化学的に結合していてもよい。代わりに、又は加えて、ドーパント粒子は金属表面上で互いに凝集してもよい。
好ましくは、研磨剤は6.0を超えるモース硬度を有している。例えば、研磨剤は8.0以上のモース硬度を有していてもよい。
好ましくは、研磨剤はドーパントよりも少なくとも2レベル高いモース硬度を有している。特に好ましくは、研磨剤はドーパントよりも少なくとも3レベル高いモース硬度を有している。
ある実施形態において、ドーパントはポリマー又は他の低密度材料(2.5g/cm3よりも低い密度を有する)であってもよく、研磨剤は150〜1500ミクロン(μm)の範囲の平均粒子径を有していてもよい。例えば、研磨剤は250〜1000μmの範囲の、例えば350〜750μmの範囲の、平均粒子径を有していてもよい。さらなる例として、研磨剤は300μmよりも大きい平均粒子径を有していてもよい。
他の実施形態において、ドーパントはポリマーであってもよく(又は代わりに非ポリマーであってもよく)、研磨剤は5〜5000μmの範囲の、例えば5〜1500μmの範囲の、平均粒子径を有していてもよい。例えば、ドーパントはポリマーであってもよく、研磨剤が10〜150μmの範囲の平均粒子径を有していてもよい。単なる2つの説明的な例としてではあるが、我々は、13ミクロンの平均粒子径を有する研磨剤粒子を用いて、及びこれとは別個に、50ミクロンの平均粒子径を有する研磨剤粒子を用いて、ポリマードーパントの良好な付与を達成した。研磨剤のサイズのバリエーションは、典型的には仕上げられた表面に必要な望まれるテクスチャと関係する。
ポリマーであるドーパントを用いると、研磨剤は、研磨剤及びドーパント粒子の混合物の少なくとも60重量%を構成していてもよい。好ましくは、研磨剤は、研磨剤及びドーパント粒子の混合物の少なくとも70重量%を構成する。より好ましくは、研磨剤は、研磨剤及びドーパント粒子の混合物の少なくとも80重量%を構成する。
他の実施形態において、ドーパントは非ポリマー材料であってもよく、研磨剤は500μmより小さい平均粒子径を有していてもよい。例えば、研磨剤は200μm未満の、又は150μm未満の平均粒子径を有していてもよい。非ポリマーであるドーパントを用いると、ドーパントは、研磨剤及びドーパント粒子の混合物の少なくとも20重量%を構成していてもよい。好ましくは、ドーパントは、研磨剤及びドーパント粒子の混合物の少なくとも25重量%を構成する。より好ましくは、ドーパントは、研磨剤及びドーパント粒子の混合物の少なくとも40重量%を構成する。
より一般的にいうと、ドーパントは1〜100μmの範囲の平均粒子径を有していてもよい。
典型的には、10μm未満のドーパント材料が表面上に付与される。
ドーパント粒子の少なくともいくらかは、記金属表面を貫通して金属に物理的に浸透したままとなってもよい。
応用例に依存するが、1以上の追加のコーティングが、付与されたドーパント材料の上面に続けて付与されてもよい。例えば、追加のコーティングは、コールドスプレー、ピーンプレーティング、又はマイクロブラストから選択される衝突技術によって付与されてもよい。パウダーコーティング又は塗装のような、追加のコーティングを付与する他の方法も可能である。
本発明の第2の態様によれば、本発明の第1の態様に従う方法によって処理された表面を有する物品が提供される。
本発明の第1及び第2の態様の様々な実施形態によれば、処理される表面は、
移植可能医療デバイス;
海洋又は地上ベースの乗物;
航空宇宙乗物、衛星、ロケット、若しくは宇宙船;
電子デバイス又は部品;
鋳型;又は
パイプ、チューブ、若しくは格納容器、のうちの少なくとも一部分であってもよい。
移植可能医療デバイス;
海洋又は地上ベースの乗物;
航空宇宙乗物、衛星、ロケット、若しくは宇宙船;
電子デバイス又は部品;
鋳型;又は
パイプ、チューブ、若しくは格納容器、のうちの少なくとも一部分であってもよい。
当業者が理解するであろうように、他の応用例もまた可能である。
本発明の実施態様が、単なる例示として、以下の図面を参照してこれから記載される。
粒子速度及びフレーム温度に従うサーマルスプレープロレスの分類を表す(Grigorievらより)
図2a、図2b、及び図2cは、金属基材を処理するプロセスを概略的に表す。
図3a、図3b、及び図3cは、表面に研磨剤粒子及びドーパント粒子を送達するための3つの異なるノズル構成の概略図である。
(A)処理されていない、及び(B)リン酸カルシウムを付与するCoBlast処理の後の、アルミニウム上に電解的にめっきされた12μm厚のニッケル層の光学顕微鏡像を示す。
図4(A)の未処理ニッケルめっき及び、図4(B)のニッケルめっき上に付与されたリン酸カルシウム表面のEDX分析を示す(図5においてリン酸カルシウムの実施例は「ソーラーブラック」と呼ばれている)。
(a)研磨剤粒子の使用なしに、(b)50μm未満のアルミナ研磨剤粒子を用いたCoBlastプロセスにより、及び(c)90μm未満のアルミナ研磨剤粒子を用いたCoBlastプロセスにより、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が付与された超弾性NiTiワイヤの光学顕微鏡像を表し、それぞれの例はワイヤの曲げ試験の前及び後のものである。
本実施形態は、本発明を実施するために出願人が知っている最良の方法を表す。しかしながら、これらは発明が達成される唯一の方法ではない。
CoBlast法の概要
CoBlast法の全体的な詳細として、読者にはまず国際公開第2008/033867号が示され、これは第1及び第2の粒子セットの実質的に同時の付与についての技術を記載している。当然、当業者は、第1及び第2の粒子セットが互いに異なっていることを理解するだろう。言い換えれば、ドーパント種は研磨剤とは異なっている。
CoBlast法の全体的な詳細として、読者にはまず国際公開第2008/033867号が示され、これは第1及び第2の粒子セットの実質的に同時の付与についての技術を記載している。当然、当業者は、第1及び第2の粒子セットが互いに異なっていることを理解するだろう。言い換えれば、ドーパント種は研磨剤とは異なっている。
CoBlast法の実施形態は、図2a、2b、及び2cに示される概略表現に含まれるが、これらには限定されない。
図2aは、研磨剤粒子セット4を含むストリーム3を、ドーパント粒子セット6と実質的に同時に送達する、流体ジェット(ノズル)2を概略的に表している。粒子セット4及び6は、金属基材の表面にドーパントを浸透させるために、金属基材8の表面10に衝突する。
図2a、2b、及び2cの概略描写において、表面10は金属酸化物層である。研磨剤粒子4による衝突の結果として、表面酸化物層は粉砕され、酸化物層10の裂け目は基材8の新しい表面10aを露出させる結果となる(図2b)。金属基材の場合、新しく露出した表面は金属表面である。粒子ストリーム3が基材8に衝突することを継続すると、ドーパント粒子6は基材8の表面10へと吸収される。
いくつかの実施形態において、ブラスト装置は、CNC(コンピュータ数値制御)又はロボット制御のような制御された動きと併せて用いられてもよい。ブラストノズル、基材、又はこれらの双方が、所望の表面処理を達成するように操作されてもよい。ブラストは不活性環境下で行われてもよい。不活性雰囲気の使用は、典型的には、ドーパント又は基材の材料と関連する爆発又は引火リスクを管理するために必要であり、コーティングを形成する際の特別な要件ではない。
一実施形態において、ドーパント及び研磨剤粒子は同一のリザーバに収容され、同一のジェット(ノズル)から表面へと送達される。他の実施形態において、ドーパント粒子は1つのリザーバに収容され、また研磨剤粒子は別個のリザーバに収容され、複数のノズルがドーパント及び研磨剤粒子を送達する。複数のノズルは、ジェット内ジェット、すなわちそれぞれのジェットからの粒子が同じ入射角で表面に衝突する形をとることができる。他の実施形態においては、異なる入射角で表面に衝突するが表面の同じスポットに同時に当たるように、複数のノズルは空間的に分かれている。
図3a、3b、及び3cは、表面にドーパント及び研磨剤粒子を送達するための3つの異なるノズル構成の概略図であり、単一ノズル(図3a)、別個のリザーバから送達されるドーパント及び研磨剤粒子を伴い、1つのノズルが他のノズル内に位置している、複数ノズル(図3b)、及び別個のリザーバから送達されるドーパント及び研磨剤粒子を伴う、複数で別個のノズル(図3c)である。より具体的には、図3aは、研磨剤粒子24及びドーパント粒子26の単一ストリーム23を基材28へと送達する、単一のノズル20を表す。図3bは、別個のリザーバから送達されるドーパント及び研磨剤粒子を伴う複数のノズルが使用できることを示し、図3bは、ドーパント粒子26のストリーム43を送達する他のノズル40の内部に位置し、研磨剤粒子24のストリーム33を送達する1つのノズル30を表し、ここでストリーム33及び43は同軸である。図3cに示されるように、別個のリザーバから送達されるドーパント及び研磨剤粒子を伴う複数の別個のノズルも使用することができ、図3cは、それぞれ研磨剤粒子24及びドーパント粒子26のストリーム33及び43を送達するノズル30及び40を表す。
ノズルと基材表面との間の距離Dは、0.1mmから250mmの範囲にあってもよく、例えば0.1mmから130mmの範囲、又は5mmから50mmの範囲にあってもよい。ノズルの表面に対する角度は、10度から90度までの範囲にあってもよく、例えば30度から90度までの範囲、又は70度から90度までの範囲にあってもよい。
1種類より多いドーパント種が用いられることができる。1種類より多いドーパントが用いられる場合には、ドーパントは単一のノズルから送達されてもよいし、それぞれの種類がそれぞれ別個のノズルから送達されてもよいことが、容易に理解されるだろう。
1つより多い研磨剤の種類又は1つより多い研磨剤のサイズが用いられることができる。これは、ドーパント材料の付与を補助すること、及びまた表面のトポグラフィ及びプロセス中のテクスチャリングのレベルをカスタマイズすること、の双方のために行われることができる。1種類より多い研磨剤が用いられる場合には、研磨剤は単一のノズルから送達されてもよいし、それぞれの種類がそれぞれ別個のノズルから送達されてもよいことが、容易に理解されるだろう。
最適化されたCoBlast法
より高い粒子速度が付与を補助することが知られているが、これには増加したガス圧力又は温度が必要となり、これはプロセスのコストを増加させる。したがって、最適化されたコーティングは、表面から酸化物層を除去し、同時に表面に10μm未満のドーパントを付与するように、、角のある(angular)研磨剤を微粒子ドーパントと予め混合し、粉末混合物を50〜250m/秒の速度で金属基材表面に送達することにより、生じさせることができる。付与された材料の少なくとも一部は金属表面を貫通し、金属中に浸透したままとなる。このプロセスはまた、どんな中間酸化物層も存在することなしに、ドーパントが表面に直接化学結合することにつながる。好適な実施形態において、研磨剤とドーパント粒子の混合物は、100〜200m/秒の速度で表面へと送達される。最適には、粒子は120〜180m/秒の速度で送達される。ドーパン粒子が研磨剤粒子とは異なる速度で送達される場合、研磨剤粒子の速度が表面における効果について支配的であることが見出された。したがって、正しい速度で送達されなければならないのは研磨剤である。
より高い粒子速度が付与を補助することが知られているが、これには増加したガス圧力又は温度が必要となり、これはプロセスのコストを増加させる。したがって、最適化されたコーティングは、表面から酸化物層を除去し、同時に表面に10μm未満のドーパントを付与するように、、角のある(angular)研磨剤を微粒子ドーパントと予め混合し、粉末混合物を50〜250m/秒の速度で金属基材表面に送達することにより、生じさせることができる。付与された材料の少なくとも一部は金属表面を貫通し、金属中に浸透したままとなる。このプロセスはまた、どんな中間酸化物層も存在することなしに、ドーパントが表面に直接化学結合することにつながる。好適な実施形態において、研磨剤とドーパント粒子の混合物は、100〜200m/秒の速度で表面へと送達される。最適には、粒子は120〜180m/秒の速度で送達される。ドーパン粒子が研磨剤粒子とは異なる速度で送達される場合、研磨剤粒子の速度が表面における効果について支配的であることが見出された。したがって、正しい速度で送達されなければならないのは研磨剤である。
ドーパントの表面への最適な浸透を達成するためには、モース硬度で6.0より大きい硬さを有する角のある研磨剤粒子が必要である。より硬い研磨剤を用いることで付与速度を速めることができ、8.0以上の硬度を有する研磨剤が好ましい。このような研磨剤を用いることは、低い速度であってさえ、金属から酸化物層を取り除くのために十分である。さらに、研磨剤は表面を洗浄し、付与の前に表面の複雑な洗浄又は粗面化が必要ないことを保証する。しかしながら、100〜200m/秒の速度で送達されるドーパントと混合されると、研磨剤は酸化物を取り除き、下にある金属のいくらかを浸食することが見出された。同時の研磨及びドーパント送達のために、数μmのドーパントが付与され、これは失われた金属及び金属酸化物を置換し、この蓄積効果によれば基材の全体の厚さは開始材料と同様であり続ける。6.0より大きいモース硬度及び100〜150m/秒の速度を有する、角のある又は不規則な形の研磨剤を用いた場合、研磨によって5〜10μm未満が除去され、これは大部分がドーパント付与によって置換されることが見出された。
研磨剤の衝撃は、金属表面を粗面化し曲げるようにも働き、それゆえドーパントを表面に埋め込み相互に固定する。ドーパントの付与を最大化するために、研磨剤のモース硬度は、ドーパントよりも少なくとも2レベル大きいように選択されることが望ましい。このことはドーパントの優先的な取り込み、及び研磨剤の表面への浸透を最小化することを保証する。特に好ましくは、研磨剤はモース硬度でドーパントよりも少なくとも3レベル硬い。
ドーパントは表面と化学的に結合することがわかった。この反応が周囲環境で生じることを考えれば、ドーパントと金属との間に酸化物層が存在する証拠がないことは驚くべきである。代わりに、ドーパントは反応性金属と直接結合する。このことは、ドーパントの金属への優れた付着を保証する。さらに、ドーパント粒子は表面における衝撃及び研磨剤粒子の衝突による進行する研磨作用によって、粉砕され引き裂かれる。結晶性の又は半結晶性のドーパント粉末について、これは表面上でナノ結晶性のドーパント粒子を生成し、結果として生じるこれらのサブμm粒子の高い表面エネルギー及び反応性は、金属と容易に結合し、表面で凝集し及び一緒に融合する材料をもたらす。
コールドスプレーで見られるのに類似するような、研磨及び高い速度により誘導される反応性は必要とされない。加えて、このプロセスはアンビエント温度で起こることができ、基材もガスストリームもコールドスプレーのように加熱される必要はない。全ての反応は100度未満で生じる。直接の加熱はなく室温プロセスではあるが、粒子衝突の運動エネルギーによって誘導される局所的な加熱は、局所的な反応のために重要であるかもしれない。例えば、ポリマー性ドーパントの付与中に、局所反応はポリマー材料のTG修正を引き起こすかもしれない。
低温で行われるにもかかわらず、表面の衝突は基材の構造を変化させる。理論に拘束されるものではないが、プロセスによる表面材料の浸食を別としても、顕微鏡分析は、研磨剤が金属基材の表面を粗粒から微粒へと変化させ、より反応的にすることを示した。ナノ結晶性の成形もまた、界面の基材側で生じる。ブラストは基材上であるレベルの強ひずみ加工(Severe Platic Deformation、SPD)を誘導し、これにより衝突は新しく露出した表面における転位密度を増加させ、これは超微細粒の数及びそれゆえ粒界の全体密度を増加させる。粒界は反応部位を提供し、したがって表面の反応性を増加させる。この粒界利用可能性の増加は、20μmまでの深さにおける金属界面の反応性を増加させる。衝突する研磨剤から移されるエネルギー及び不動態酸化層の除去と組み合わされると、この金属の加工硬化もまたドーパントの基材への結合を増大させると予想されうる。さらに、高エネルギープラズマスプレー又は高温堆積プロセスからは予想されるであろうような、熱の影響を受ける領域は存在しない。この効果の組み合わせは、ドーパントの基材への直接の化学結合につながる。セラミックドーパントの場合、これは拡散結合した材料を生じさせる。この加工硬化はまた、処理されていない部材と比較した際に、金属基材の疲労寿命を改善する。
この局所化された反応はまた、通常は付着しない材料が付着するような様式で付与されることを可能とする。例えば、PTFEのような材料は、PTFEを何かに付着させることは難しいことで悪名高いために、非粘着性の表面として日常的に用いられている。これにもかかわらず、PTFEを角のある研磨剤と混合し、表面にブラストすることにより、付着したPTFE付与物を付与することが可能である。理論に拘束されるものではないが、研磨剤が実際にポリマー鎖を切断し、鎖が切断された箇所にダングリングの未反応化学結合を残すことが可能である。これらは、金属表面の反応性部位と結合しうる非常に反応性の高い部位を与えることができ、こうしてPTFEの基材への化学結合を促進する。PTFEのようなポリマー材料は安定であり、またとても非反応性であるために、材料を表面に結合させる反応を誘導するには追加のエネルギーが必要とされるかもしれない。したがって、ポリマー材料を付与する際には、より高い速度の付与パラメータを用いることが有益であるかもしれない。しかしながら、より高い速度はより大きいガスフローを必要とし、したがって代わりにより大きいサイズの研磨剤グリットを追加の運動エネルギーを与えるために使用することが好ましい。サイズが1500μmより大きい研磨剤粒子が用いられる場合、ポリマーを表面に結合させるためには単位当たりの衝突が不十分になる。150μmより小さいのサイズの小さなグリット粒子が用いられる場合、衝突する研磨剤は、非反応性ポリマー材料との反応を誘導する運動エネルギーを欠いているかもしれない。ポリマー材料を付与する際には、それゆえ、サイズが150から1500μm、好ましくはサイズが250から1000μm、最も好ましくはサイズが350から750μmの、研磨剤粒子を用いることが、これらはより高い運動エネルギーを有し、強められた表面の研磨及び粗面化を与えるために、好ましい。しかしながら、上記にもかかわらず、我々は、50μm以下のオーダーの平均粒子径を有する研磨剤粒子を用いた、又はこれとは別個に13μm以下のオーダーの平均粒子径を有する研磨剤粒子を用いた、ポリマードーパントの良好な付与も達成している。
加えて、ポリマー性のドーパントを付与する際には、ドーパントと研磨剤のブレンドは、研磨剤に富むように変更されるべきである。通常のブラストはドーパントと研磨剤が重量比で等量の混合物を用いて行われる一方、ポリマードーパントについては少なくとも60重量%の研磨剤及び最大でも40重量%のドーパントの比率が好ましいことが見出された。より好ましい比率は、少なくとも70重量%の研磨剤及び30%を超えないドーパントを含む。もっとも好ましい比率において、混合物は80〜90重量%の研磨剤及び10〜20重量%のドーパントを含む。およそ90重量%又は95重量%を超える研磨剤の混合物では、過剰な研磨のためにポリマー付与が限定的となるが、90重量%と95重量%との間の研磨剤を有する混合物は、(意図的に)非常に薄いドーパント層を生み出すために有利に用いられることができる。
混合メディアにおける大きな研磨剤のローディング及び大きな平均粒子径を用いることはポリマー性ドーパントのために有益であった一方で、これは他のドーパントについても正しいわけではない。セラミック、塩、金属又は他の材料を付与しようと試みた場合には、研磨剤の粒子径が最適なコーティングを生み出すための鍵となることが見出された。より大きい研磨剤粒子が増加した表面粗さを生み出す一方で、より小さい研磨剤を用いることでドーパントの表面へのより大きいローディングを生み出すことができることが見出された。表面のローディングは研磨剤の表面上への衝撃によって駆動されるため、より少ない大きな粒子よりも、多くのより小さい粒子が表面に衝突することが好ましい。これにより、単位表面面積あたりの、より多くの衝撃及びより多くの表面反応が生み出され、これによりドーパントの増加した表面ローディングが促進される。ドーパント材料の付与が、500〜1000μmの平均粒子径を有する研磨剤を用いて達成されうる一方で、500μmより小さく、好ましくは200μmより小さく、理想的には10〜150μmの範囲にある平均粒子径の研磨剤粒子で、よりよい結果が生じることが観察された。さらに、非ポリマー性ドーパントについては、研磨剤対ドーパントの最大比率は、20重量%のドーパントに対しての80重量%の研磨剤であり、混合物が75重量%以下の研磨剤及び少なくとも25重量%のドーパントを含む際にドーパントのローディングが良好になる。非ポリマー性ドーパントの最適な表面ローディングは、混合物が60重量%以下の研磨剤及び40重量%を超えるドーパントを含む際に達成される。幅広い研磨剤粒子がCoBlastにおいて成功裏に採用されてきたが、平均的なドーパント粒子は典型的に1〜100μmのサイズの範囲にある。
CoBlastプロセスを用いてドーパント粒子を付与する時に、研磨剤のサイズを混合することもまた、用いられてもよい。例えば、良好な表面被覆及び向上した反応性を達成するために小さな研磨剤粒子と同時に、表面のプロファイリング及び洗浄効果のために大きな研磨剤粒子が用いられてもよい。これらの理由のために、例として、エポキシ、リン酸亜鉛、及び他のものをドーパント種として付与する際に、われわれは約600μm及び約50μmのアルミナ研磨剤粒子の混合物を用いることに成功した。
大きな表面プロファイルが必要とされるいくつかの事例においては、大きな研磨剤粒子(例えば1500μmのオーダー又はそれより大きい平均粒子径を有するもの)で最初にグリットブラストし、続けて小さな研磨剤粒子をドーパント粒子と同時に用いるCoBlastプロセスを採用することが、最も効率的であるだろう。
より小さいドーパントはより反応性が高いが、より大きいドーパント粒子は粉末供給器内でより流れやすいためにしばしば好まれる。コーティングプロセスを商業化するために、最適なコーティングはより小さい粒子を用いて生み出されるかもしれないが、1以上のホッパから送達ノズルまで粒子が円滑かつ連続的な態様で流れるという要件によれば、フロー剤の添加又はより大きな研磨剤又はドーパント粒子の使用が必要となるかもしれない。ホッパからノズルまでのメディアの連続した流れを保証するために、研磨剤とドーパントの混合物が1.2未満(より好ましくは1.15未満)のハウスナー比を有するべきであることが見出された。この値よりも大きいが約1.3〜1.5より小さいハウスナー比を有する混合物については、粉末が乾燥しており、封をされており、及び粉末の総装填量が1.5kgを超えないのであれば、圧力ポットから材料を流すことが可能である。混合物が約1.3〜1.5よりも大きいハウスナー比を有するのであれば、粉末が固まることを防ぎ一定の流れを維持するための、混合ロッド、バー、ブレード、又は他のデバイスを用いて粉末を物理的にかき混ぜることが必要である。ハウスナー比が約1.5〜1.6を超える場合、粉末が固まってシステムを詰まらせないことを保証するために、ホッパから供給されうる最大装填量は500gである。最適な性能のためには、ホッパには400g以下の混合メディアが装填されるべきである。ノズルへの一定した供給を保証するために、それぞれに、好ましくは500g未満の、少ない量の混合メディアが装填されている、複数の粉末供給器を採用することが有益かもしれない。
上記の段落にあるハウスナー比の値は、我々が使用した特定の付与システムに関しての、単なる例示的なものである。装置の他の構成に対しては、ハウスナー比の値が異なっていてもよい。
付与されたCoBlast層は、典型的には2〜5μmの薄い付与物に限定されるが、10μmまでのより厚い付与物も可能である。より厚い付与物を生成しようと試みる場合、研磨剤の存在は最終的に過度の研磨を生み出すようになりより厚いコーティングが迅速に除去され、このことはこのプロセスが最大10μmの厚さが達成可能な程度に自己限定的であることを意味する。より厚いコーティングを付与するためには、最初にドーパントと研磨剤の組み合わせを用いてCoBlast層を付与することが有益である。これにより、薄くかつ化学結合したプライマー層が生み出され、するとこの上に追加の材料を付与することができる。好適な実施形態において、CoBlastプロセスは表面にドーパントの薄い層を付与するために用いられる。そして、研磨剤及びドーパントの流れが切られ又は他に向けられ、そして表面への第2の衝突が起こる。この第2の衝突は、粒子が表面に付着するのに必要な臨界速度で追加の材料が表面にブラストされる、コールドスプレープロセスに基づくことができる。最初にCoBlastプロセスを採用することの利点は、これが介在する酸化物層なしにコーティングを金属に直接化学結合することを促進することであり、こうしてコーティングが剥離するリスクを最小化できる。代わりに、第2の衝突は、ドーパント粒子と丸いショットピーニング粒子の混合物を用いて行われてもよい。角のある研磨剤グリットから球形のショットピーニング粒子への変更は、第2のプロセスが研磨による浸食によって支配されないことを保証し、CoBlastプライマー層によって金属表面へとアンカーされた厚いコーティングが成長することができる。第2の衝突は、CoBlast処理で用いられたのと同じ装置を用いて行われてもよいし、第2のセットの装置を含んでもよい。第3の代替例において、第2の衝突は、より厚いコーティングを構築するために、追加の材料なしに、しかしコールドスプレープロセスの高い温度又は高い速度を用いることなしに、CoBlast処理表面に単純にドーパントをブラストすることを伴ってもよい。これは、Ishikawaによって説明されたのと類似したマイクロブラストプロセスを表す。どのような第2の衝突ステップにおいて用いられるドーパントも、CoBlast処理で用いられたドーパントと同一であってもよいし、CoBlastドーパント材料とは異なっていてもよい。それぞれの事例において、CoBlast層は、どんな酸化物の介在もなしにトップコートを金属に直接結合することによって、第2のコーティングの付着性を向上させるように働くだろう。好ましい方法において、トップコーティングは次に、コーティングを架橋、溶融、高密度化、又は硬化させるために、熱、レーザ、電子ビーム、又は何らかの他の高エネルギー法を用いてさらに処理される。これはまた、トップ層をCoBlastプライマー層と融合させ、こうしてトップコートを金属基材へと直接化学的に結合させる。
衝突プロセスを用いる代わりに、塗装、スパッタ、CVD、プラズマ蒸着、イオンプレーティング、PVD、イオンビームアシスト蒸着、電子ビームPVD、カソードアーク蒸着、マグネトロンスパッタ、真空蒸着、レーザアシスト蒸着、PECVD、電気めっき、スプレー、HVOF、パウダーコーティング、ディップコーティング、インクジェット印刷、ローラーコーティング、リソグラフィ、スピンコーティング、又は他のこのような技術のような、従来の方法を用いた、第2の表面処理が追加されてもよい。それぞれの事例において、ドーパントの最初の層は、中間の酸化物層なしに、トップコーティングが直接金属基材に結合することを可能とするプライマーとして働く。トップコートのさらなる項化又は加熱は、基材への結合をさらに向上させることができる。
このプロセスで用いられうる、広い種類のドーパントが存在する。ドーパントは、ポリマー、金属、セラミック(例えば金属酸化物、金属窒化物)、及びそれらの組合せ(例えばこれらの2つ以上の混合物)のような材料を含み得る。
例示的なドーパントは、Ca5(PO4)3OH、CaHPO4・2H2O、CaHPO4、Ca8H2(PO4)6・5H2O、α−Ca3(PO4)2、β−Ca3(PO4)2、リン酸四カルシウム、ベータリン酸カルシウム、又は、炭酸アニオン、塩素アニオン、フッ素アニオン、ケイ酸アニオン、アルミン酸アニオン、プロトン、カリウムカチオン、ナトリウムカチオン、マグネシウムカチオン、バリウムカチオン、若しくはストロンチウムカチオンを含む任意の修正リン酸カルシウムを含む、修正リン酸カルシウム(modified calcium phosphates)を含む。。
他のドーパントは、チタニア(TiO2)、ヒドロキシアパタイト、シリカ、炭酸カルシウム、生体適合性ガラス、リン酸カルシウムガラス、炭素、グラファイト、グラフェン、キトサン、キチン、チタン酸バリウム、珪質ゼオライト(siliceacous zeolite)及び亜リン酸、シリカ、アルミナ、ジルコニアから選択される少なくとも1つの成分を含むゼオライトを含むゼオライト(アルミノシリケート)を含む。
一実施形態において、ドーパントは治療薬である。この治療薬は、粒子自体として、又はキャリア材料上に固定されて、送達されることができる。例示的なキャリア材料は、ポリマー、リン酸カルシウム、二酸化チタン、シリカ、バイオポリマー、生体適合性ガラス、ゼオライト、脱灰骨(demineralized bone)、除蛋白骨、同種移植骨、及びこれらの組み合わせの複合物のような、本明細書で列挙された任意の他のドーパント(治療薬ではないドーパント)を含む。
例示的な治療薬の種類は、抗がん剤、抗炎症薬、免疫抑制剤、抗生物質、ヘパリン、機能タンパク質、調節タンパク質、構造タンパク質、オリゴペプチド、抗原ペプチド、核酸、免疫原、及びこれらの組合せを含む。
一実施形態において、治療薬は、抗血栓剤、抗凝血剤、抗血小板薬、血栓溶解剤、抗増殖剤、抗炎症剤、抗有糸分裂剤、抗菌剤、再狭窄抑制剤、平滑筋細胞抑制剤、抗生剤、線維素溶解剤、及び抗抗原剤から選ばれる。
例示的な抗がん剤は、アシビシン、アクラルビシン、アコダゾール、アクロナイシン、アドゼレシン、アラノシン、アルデスロイキン、アロプリノール・ナトリウム、アルトレタミン、アミノグルテチミド、アモナフィド、アンプリジェン、アムサクリン、アンドロゲン類、アングイジン、グリシン酸アフィディコリン、アサレイ、アスパラギナーゼ、5−アザシチジン、アザチオプリン、カルメット・ゲラン菌(BCG)、ベイカーのアンチフォル(可溶性)、β−2'−デオキシチオグアノシン、塩酸ビスアントレン、硫酸ブレオマイシン、ブスルファン、ブチオニンスルフォキシミン、BWA 773U82,BW 502U83.HCl,メシル酸BW 7U85、セラセミド、カルベチマー、カルボプラチン、カルムスチン、クロラムブシル、クロロキノキサリン−スルホンアミド、クロロゾトシン、クロモマイシンA3、シスプラチン、クラドリビン、コルチコステロイド、コリネバクテリリウム・パルバム、CPT−11、クリスナトール、サイクロシチジン、シクロホスファミド、シタラビン、シテムベナ、ダビスマレアート、ダカルバジン、ダクチノマイシン、塩酸ダウノルビシン、デアザウリジン、デクスラゾキサン、ジアンヒドロガラクチトール、ジアジクオン、ジブロモズルシトール、ジデムニンB、ジエチルジチオカルバマート、ジグリコアルデヒド、ジヒドロ‐5‐アザシチジン、ドキソルビシン、エキノマイシン、エダトレキサート、エデルフォシン、エフロルニチン、エリオットの溶液、エルサミトルシン、エピルビシン、エソルビシン、エストラムスチンホスファート、エストロゲン、エタニダゾール、エチオホス、エトポシド、ファドラゾール、ファザラビン、フェンレチニド、フィルグラスチム、フィナステリド、フラボン酢酸、フロクスウリジン、リン酸フルダラビン、5−フルオロウラシル、フルオゾール(登録商標)、フルタミド、硝酸ガリウム、ゲムシタビン、酢酸ゴセレリン、ヘプスルファム、ヘキサメチレンビスアセトアミド、ホモハリングトニン、硫酸ヒドラジン、4−ヒドロキシアンドロステンジオン、ヒドロジウレア(hydrozyurea)、塩酸イダルビシン、イホスファミド、インターフェロンα、インターフェロンβ、インターフェロンγ、インターロイキン−1α及びインターロイキン−1β、インターロイキン−3、インターロイキン−4、インターロイキン−6、4−イポメアノール、イプロプラチン、イソトレチノイン、ロイコボリンカルシウム、酢酸リュープロリド、レバミソール、リポゾーマル・ダウノルビシン、リポソームカプセル化ドキソルビシン、ロムスチン、ロニダミン、メイタンシン、塩酸メクロレタミン、メルファラン、メノガリル、メルバロン、6−メルカプトプリン、メスナ、カルメット・ゲラン菌のメタノール抽出残渣、メトトレキサート、N−メチルホルムアミド、ミフェプリストン、ミトグアゾン、マイトマイシン−C、ミトタン、塩酸ミトキサントロン、単球/マクロファージ・コロニー刺激因子、ナビロン、ナホキシジン、ネオカルチノスタチン、酢酸オクトレオチド、オルマプラチン、オキサリプラチン、パクリタキセル、パーラ、ペントスタチン、ピペラジンジオン、ピポブロマン、ピラルビシン、ピリトレキシム、塩酸ピロキサントロン、PIXY-321、プリカマイシン、ポルフィマーナトリウム、プレドニムスチン、プロカルバジン、プロゲスチン、ピラゾフリン、ラゾキサン、サルグラモスチム、セムスチン、スピロゲルマニウム、スピロムスチン、ストレプトニグリン、ストレプトゾシン、スロフェヌル、スラミン・ナトリウム、タモキシフェン、タキソテール、テガフル、テニポシド、テレフタルアミジン、テロキシロン、チオグアニン、チオテパ、チミジン・インジェクション、チアゾフリン、トポテカン、トレミフェン、トレチノイン、塩酸トリフルオペラジン、トリフルリジン、トリメトレキサート、腫瘍壊死因子、ウラシル・マスタード、硫酸ビンブラスチン、硫酸ビンクリスチン、ビンデシン、ビノレルビン、ビンゾリジン、ヨシ−864、ゾルビシン、及びこれらの混合物を含む。
例示的な治療薬は、ウイルス抗原、細菌性抗原、真菌抗原、寄生虫抗原、腫瘍抗原、腫瘍抗原のペプチド断片、転移特異的抗原、受動又は能動ワクチン、合成ワクチン、又はサブユニット・ワクチンのような免疫原を含む。ドーパントは、酵素、抗原、成長因子、ホルモン、サイトカイン、又は細胞表面タンパク質のようなタンパク質であってもよい。
ドーパントは、抗新生物剤、抗菌剤、駆虫剤、抗真菌剤、鎮痛剤、抗炎症薬、化学療法剤、抗生剤、又はこれらの組合せのような、医薬化合物であってもよい。
ドーパントはまた、成長因子、ホルモン、抗原、タンパク質、又は薬物送達システムの一部である医薬化合物(例えばゼオライト又はポリマーのマトリックス、生体適合性ガラス、又はサンゴHAのような天然多孔性アピティック(apitic)テンプレート、脱灰骨、除蛋白骨、同種移植骨、コラーゲン、又はキチンに固定された医薬化合物)であり得る。
一実施形態において、ドーパントは、非ステロイド性抗炎症薬、COX−2阻害剤、グルココルチコイド、及びこれらの混合物から選ばれる抗炎症薬である。例示的な非ステロイド性抗炎症薬は、アスピリン、ジクロフェナク、インドメタシン、スリンダク、ケトプロフェン、フルルビプロフェン、イブプロフェン、ナプロキセン、ピロキシカム、テノキシカム、トルメチン、ケトロラク、オキサプロシン、メフェナム酸、フェノプロフェン、ナブメトン、アセトアミノフェン、及びこれらの混合物を含む。例示的なCOX−2阻害剤は、ニメスリド、NS−398、フロスリド、L−745337、セレコキシブ、ロフェコキシブ、SC−57666、DuP−697、パレコキシブナトリウム、JTE−522、バルデコキシブ、SC−58125、エトリコキシブ、RS−57067、L−748780、L−761066、APHS、エトドラク、メロキシカム、S−2474、及びこれらの混合物を含む。例示的なグルココルチコイドは、ヒドロコルチゾン、コルチゾン、プレドニゾン、プレドニゾロン、メチルプレドニゾロン、メプレドニゾン、トリアムシノロン、パラメタゾン、フルプレドニソロン、ベータメタゾン、デキサメタゾン、フルドロコルチゾン、デゾキシコルチコステロン、及びこれらの混合物を含む。
他の例示的な治療薬は、一般的な細胞周期阻害剤、アポトーシス誘導剤、ビンカアルカロイド(例えばビンブラスチン、ビンクリスチン、及びビノレルビン)、パクリタクセル、コルヒシン、エピジポドフィロトキシン(例えば、エトポシド、テニポシド)、酵素(例えば、L−アスパラギンを全身的に代謝し、自らアスパラギンを合成する能力を持たない細胞から奪うL−アスパラギナーゼ)のような抗増殖/抗有糸分裂剤;G(GP)IIb/IIIa阻害剤、GP−IIa阻害剤及びビロトネクチン受容体拮抗薬のような抗血小板剤;ナイトロジェン・マスタード(メクロレタミン、シクロホスファミド及びその類縁体、メルファラン、クロラムブシル)、エチレンイミン、メチルメラミン(ヘキサメチルメラミン及びチオテパ)、スルホン酸アルキル‐ブスルファン、ニトロソウレア(カルムスチン(BCNU)及び類縁体、ストレプトゾシン)、トリアゼン−−ダカルバジン(DTIC)のような抗増殖性/抗有糸分裂性アルキル化剤;葉酸類縁体(メトトレキサート)、ピリミジン類縁体(フルオロウラシル、フロクスウリジン、及びシタラビン)、プリン類縁体及び関連する阻害剤(メルカプトプリン、チオグアニン、ペントスタチン、及び2−クロロデオキシアデノシン(クラドリビン))のような抗増殖性/抗有糸分裂性代謝拮抗剤;白金配位錯体(シスプラチン、カルボプラチン)、プロカルバジン、ヒドロキシウレア、ミトタン、アミノグルテチミド;ホルモン(例えばエストロゲン);抗凝血剤(へパリン、合成へパリン塩、及び他のトロンビン阻害剤);線維素溶解剤(例えば組織プラスミノゲン活性化因子、ストレプトキナーゼ、及びウロキナーゼ)、アスピリン、ジピリダモール、チクロピジン、クロピドグレル、アブシキシマブ(abciximab);抗遊走剤(antimigratory);抗分泌剤(ブレベルジン);副腎皮質ステロイド類(コルチゾール、コルチゾン、フルドロコルチゾン、プレドニゾン、プレドニゾロン、6α−メチルプレドニゾロン、トリアムシノロン、ベタメタゾン、及びデキサメタゾン)、非ステロイド系薬剤(例えばアスピリンのようなサリチル酸誘導体、例えばアセトアミノフェンのようなパラ−アミノフェノール誘導体、インドール及びインデン酢酸類(インドメタシン、スリンダク、及びエトダラク)、ヘテロアリール酢酸類(トルメチン、ジクロフェナク、及びケトロラク)、アリールプロピオン酸類(イブプロフェン及びその誘導体)、アントラニル酸類(メフェナム酸、及びメクロフェナム酸)、エノール酸類(ピロクシカム、テノキシカム、フェニルブタゾン、及びオキシフェンタトラゾン(oxyphenthatrazone))、ナブメトン(nabumetone)、金化合物(オーラノフィン、金チオグルコース、金ナトリウム・チオマレエート)のような抗炎症剤;免疫抑制剤(シクロスポリン、タクロリムス(FK−506)、シロリムス(sirolimus)(ラパマイシン)、アザチオプリン、マイコフェノレート・モフェチル(mycophenolate mofetil));抗原剤:血管内皮細胞増殖因子(VEGF)、線維芽細胞増殖因子(FGF);アンジオテンシン受容体遮断剤;一酸化窒素ドナー;アンチセンス・オリゴヌクレオチド類及びそれらの組み合わせ;細胞周期阻害剤、mTOR阻害剤、及び成長因子受容体のシグナル伝達キナーゼ阻害剤;レチノイド;サイクリン/CDK阻害剤;HMGコエンザイムレダクターゼ阻害剤(スタチン類);及びプロテアーゼ阻害剤(マトリックスプロテアーゼ阻害剤)を含む。
一実施形態において、ドーパントは、トブラマイシン、バンコマイシン、ゲンタマイシン、アンピシリン、ペニシリン、セファロスポリンC、セファレキシン、セファクロール、セファマンドール、シプロフロキサシン、ダクチノマイシン、アクチノマイシンD,ダウノルビシン、ドキソルビシン、イダルビシン、ペニシリン、セファロスポリン、及びキノロン、アントラサイクリン、ミトキサントロン、ブレオマイシン、プリカマイシン(ミトラマイシン)、ミトマイシン、テトラサイクリンのようなポリケタイド抗生物質、及びこれらの混合物から選ばれる抗生物質である。
一実施形態において、ドーパントは、アルブミン、カゼイン、ゼラチン、リソソーム、フィブロネクチン、フィブリン、キトサン、ポリリシン、ポリアラニン、ポリシステイン、骨形成タンパク質(BMP)、上皮細胞増殖因子(EGF)、線維芽細胞増殖因子(bFGF)、神経成長因子(NGF)、骨由来増殖因子(BDGF)、トランスフォーミング増殖因子−ベータ1(TGFベータ1)、トランスフォーミング増殖因子−ベータ(TGFベータ)、アルギニン−グリシン−アスパラギン酸トリペプチド(RGD)、ビタミンD3、デキサメタゾン、ヒト成長ホルモン(hGH)、上皮細胞増殖因子、トランスフォーミング増殖因子α、トランスフォーミング増殖因子β、ワクチニア成長因子、線維芽細胞増殖因子、インスリン様成長因子、血小板由来増殖因子、軟骨由来増殖因子、インターロイキン−2、神経成長因子、造血細胞成長因子、リンパ球増殖因子、骨形成タンパク質、骨形成因子、軟骨形成因子、及びこれらの混合物から選ばれるタンパク質である。
一実施形態において、ドーパントは、組み換えへパリン、へパリン誘導体、及びへパリン類縁体、又はこれらの組合せから選択されるヘパリンである。一実施形態において、ドーパントは殺菌性オリゴペプチドのようなオリゴペプチドである。一実施形態において、ドーパントは骨伝導性物質又は骨結合性物質である。
一実施形態において、ドーパントは、シクロスポリン、ラパマイシン、タクロリムス(FK−506)、ゾーマックス(ZoMaxx),エベロリムス(everolimus)、エトポシド、ミトキサントロン、アザチオプリン、バシリキシマブ(basiliximab)、ダクリズマブ(daclizumab)、レフルノミド(leflunomide)、リンパ球免疫グロブリン、メトトレキサート、ムロモナブ‐CD3、マイコフェノレート、及びサリドマイドのような免疫抑制剤である。
一実施形態において、キャリア材料は、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、PLLA−ポリグリコール酸(PGA)共重合体(PLGA)、ポリカプロラクトン、ポリ−(ヒドロキシ酪酸塩/ヒドロキシ吉草酸塩)共重合体、ポリ(ビニルピロリドン)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ(2−メタクリル酸ヒドロキシエチル)、ポリ(エーテルウレタン尿素)、シリコーン、アクリル、エポキシド、ポリエステル、ウレタン、パーレン、ポリホスファゼンポリマー、フッ素ポリマー、ポリアミド、ポリオレフィン、及びこれらのブレンド及び共重合体のような、ポリマーである。
一実施形態において、キャリア材料は、多糖類、ゼラチン、コラーゲン、アルギン酸塩、ヒアルロン酸、アルギン酸、カラギーナン、コンドロイチン、ペクチン、キトサン、及びこれらの誘導体、ブレンド、及び共重合体から選ばれるバイオポリマーである。
一実施形態において、ドーパントは、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属、及びこれらの酸化物、硫酸塩、リン酸塩、ポリマー、及び組み合わせから選ばれるような、放射線不透性材料である。
一実施形態において、ドーパントは、表面の放出、吸収、又は反射を変えるように設計された顔料である。付与された顔料は、熱制御表面の一部を構成していてもよい。
一実施形態において、付与されたドーパントを含む表面は導電性であってもよい。この導電性は、表面の静電荷の蓄積を防ぐのに十分であってもよい。
一実施形態において、ドーパントは接着剤又は塗料内に存在する成分であってもよい。この成分は硬化する際に接着剤又は塗料に結合してもよく、こうしてトップ層を基材に化学的に結合する。このような成分の例は、モノマー、プレポリマー、顔料、シラン、シリカ又は粘土のような充填剤を含む。ドーパントは、ビスフェノールA及びエピクロロヒドリンの誘導体を含む、融合接着(fusion bonded)エポキシであってもよい。ドーパントはエポキシプレポリマーであってもよく、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ノボラック、グリシジルアミンエポキシ樹脂、又は脂肪族エポキシ樹脂に由来してもよい。この成分は、促進剤、腐食阻害剤、付着促進剤、防炎加工剤、又は防かび剤のような添加剤であってもよい。本方法で用いられてもよいがこれらに限られるわけではない典型的な腐食防止ドーパント種は、クロメート、リン酸塩、ポリマー、酸化物、又は窒化物である。例えば、ドーパントはセリアであってもよい。好ましい方法において、コーティングはリン酸塩化合物に由来する。リン酸塩は、リン酸鉄、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。代わりに、又は加えて、プライマー形成ドーパント種は、シラン、シロキサン、アクリル、エポキシ、水素結合したシリコン化合物、又はビニル、ペルオキシエステル、ペルオキシド、アセテート、若しくはカルボキシレート官能基を1以上含む材料を含んでいてもよい。
本方法において(第1の粒子セットと実質的に同時に送達される第2の粒子セットとして)用いられてもよい研磨剤種は、シリカ、砂、アルミナ、ジルコニア、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ナトリウム、酸化チタン、ガラス、生体適合性ガラス、ダイヤモンド、炭化ケイ素、炭化ホウ素、ドライアイス、窒化ホウ素、焼結リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、金属粉、炭素繊維複合材、ポリマー複合材、チタニウム、ステンレス鋼、硬化鋼、炭素鋼クロム合金、又はこれらの組合せから造られたショット又はグリットを含むが、これらに限定されるわけではない。研磨剤は、ドーパントとは異なる材料となるように選択される。
本技術を用いて処理されてもよい基材の例は、純金属、金属合金、単相又は複数相を有する金属間化合物、アモルファス相を有する金属間化合物、単一結晶相を有する金属間化合物、及び他結晶相を有する金属間化合物から選択されるような、金属及び金属間化合物を含む。例示的な金属は、チタン、チタン合金(例えばNiTi又はニチノール)、合金鉄、ステンレス鋼及びステンレス鋼合金、炭素鋼、炭素鋼合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、ニッケルチタン合金、タンタル、タンタル合金、ニオブ、ニオブ合金、クロム、クロム合金、コバルト、コバルト合金、マグネシウム及びマグネシウム合金、銅及び銅合金、貴金属、及び貴金属合金を含む。
一実施形態において、基材は移植可能な医療デバイスである。例示的な医療デバイスは、カテーテル、ガイドワイヤ、ステント、歯科インプラント、パルス発生器、移植可能整形外科材料、背骨及び顎顔面デバイス、蝸牛インプラント、針、人工心臓弁、及び病的石灰化の除去に用いられるバスケットを含む。生物医学デバイスの場合、表面における研磨剤自体の浸透レベルは最小限であることが望ましい。いくらかの浸透が起こる可能性が高いため、研磨剤はさらに生体適合性であるべきである。
一実施形態において、基材は、自動車のシャシー、本体若しくはパネル部材、又は航空宇宙乗物、衛星、ロケット、若しくは宇宙船の部材、又は海洋船若しくはボート部材、特に外殻、を含む乗物の部材である。一実施形態において、基材はエンジン又は排気部を含むエンジン部品である。
基材は、通信インフラストラクチャ、航空宇宙及び防衛、自動車、モバイル及びコンシューマ電子製品、及び高速デジタルマーケットにおける応用に用いられる部品を含む、電子部品であってもよい。電子部品は、配線板、ケース、ハウジング、スイッチ、端子、保護デバイス、変換器、キャパシタ、抵抗、熱交換器、アンテナ、ヒューマンインタフェース、誘電体、熱制御表面、電源、又はディスプレイ部品を含んでもよい。
一実施形態において、基材は、プラスチック、シリコーン、ゴム、コンポジット、ポリマー、クレイ、ガラス、金属、又はセラミック材料の製造に用いられるような鋳型であってもよい。ドーパントは、鋳型からのキャスト部品の解放をよくするように選択されてもよく、ドーパントはフルオロポリマー又はシリコーン材料を含んでもよい。
一実施形態において、基材はパイプ、チューブ、又は格納容器であってもよく、とりわけ石油化学、海洋、薬、科学、バイオテック、又は食品及び飲料品工業において用いられるものであってもよい。付与されるドーパントは、コンテナの内部におけるファウリング又は材料の蓄積を最小化するように選択されてもよい。
ドーパント及び研磨剤は、好ましくは一緒に混合されて表面にブラストされる。ブラストは、ホイールアブレーディング装置又は流体ベースのブラスト装置を用いて行われてもよい。流体ブラストが行われる場合、流体はガス又は水のような液体であってもよい。適切なガスは、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、又はこれらの混合物を含む。可燃性又は爆発性のメディアを用いる場合、流体は水を含み、又は大部分が不活性ガスで構成されていてもよい。
アルミニウムのサンブルが、均一な12μm厚の金属ニッケル層を生成するように電気めっきされた。この表面は次に、アルミナを研磨剤として、及びリン酸カルシウムをドーパントとして用いる、CoBlast表面処理にかけられた。粉末は予め混合され、表面にブラストされた。図4の光学顕微鏡像及び図5のEDX分析からわかるように、CoBlast処理の後で依然として基材の表面にニッケルがはっきり現れており、浸食を受けていたのが基材表面から12μm未満であったことを示していた。加えて、EDXは、表面に浸透したリン酸カルシウムドーパントの存在に帰する、追加の要素の存在を示している。図4の光学顕微鏡像の精密な検討により、CoBlast処理中にニッケルめっきの全ては除去されていないことが示される。しかしながら、断面分析に基づいて、CoBlast中にいくらかの程度の表面からのニッケル除去があったことが分かるだろう。除去率は一定ではないが、典型的には2〜10μmの金属が除去されていた。どのような金属の除去も、ドーパント材料の付与によりオフセットされるために、基材の全体の厚さははっきりと変化してはいなかった。CoBlast処理された表面は、処理されていないニッケル表面よりも粗いことも明らかである。
150μmのアルミナ研磨剤が、リン酸カルシウム(ヒドロキシアパタイト(HA)、平均粒子径25〜60μm)と混合され、一連のグレード2チタンのサンプルにブラストされた。衝突する粒子の速度は、170〜195m/秒で変化していた。サンプルは次に洗浄され、SEMを用いて検査された。それぞれの例において、表面には高いレベルのカルシウム及びリンが入っていることが見出され、リン酸カルシウムがそれぞれの例において付与されていたことが確認された。サンプルはまた、XRD分析を受けた。それぞれの例において、この分析はチタン及びリン酸カルシウム付与物に関連するピークのみを検出した。HA(211)ピークの強度の、チタン(101)ピークの強度に対する比の分析は、全てのサンプルについてほぼ同等のシグナルを示した。
付与された材料の付着は、ASTM F1147に基づく試験方法を用いて測定された。これは、付与物の付着が58MPaを超えていたと判定し、これは付着剤の破壊点であった。
次にこの実験は、角のあるアルミナ研磨剤を用いる代わりに、リン酸カルシウムがグレード5チタンから製造された丸いショットピーニング粒子と混合されたことを除いて、繰り返された。初期のSEM分析は表面上のリン酸カルシウムを検出したが、顕著に少ない材料が存在しているようであった。これは、XRD分析により確認された。HA(211)ピークの強度の、チタン(101)ピークの強度に対する比の比較は、アルミナ研磨剤を用いて達成された結果とは顕著な違いを示した。ショットピーニングサンプルから得られたスペクトルにおいてチタンのピークは顕著に目立っており、HAのピークよりも3〜4倍強いことが見出され、球形のショットピーニング粒子を用いると顕著に少ないリン酸カルシウム材料が付与されたことが確認された。
ショットピーニングのサンプルについて測定された最大の付着もまた測定され、平均値として25MPaが記録された。これは、研磨剤を用いて付与されたサンプルについて測定されたレベルを顕著に下回っており、それゆえ研磨剤ブラストによって生成されたサンプルが、化学結合した材料から予期できるであろうように、基材に対してより強い付着結合を有していたことが確認された。
このデータは、研磨剤メディアを用いたセラミックドーパントの付与が、コールドスプレープロセスで用いられるよりも低い速度で達成されうること、及び衝突する粒子の形状が鍵であることを確認した。粗い、不規則な形状の研磨剤粒子は、球形のショットピーニング衝突粒子で達成されうるよりもずっと高いローディングでの、ドーパントの付与を助けることができる。さらに、研磨剤粒子はドーパントの基材への付着を増強する。
一連の1mm厚のグレード5チタンサンブルが、100μmアルミナ研磨剤とヒドロキシアパタイト(25〜60μmの粒子分布)との50:50の混合物を用い、衝突高さが41mmである、研磨剤衝突を受けた。粒子イメージ流速計測(PIV)が、衝突する粒子の速度を定めるために用いられた。このサンプルは、様々な粒子速度における衝突を受け、ブラストされた表面は次に脱イオン水で満たされた超音波槽において5分間の洗浄を受けた。サンプルは空気乾燥され、次にSEM−EDXを用いて分析された。炭素及び酸素のようなより軽い元素から生じるシグナルは測定されず、代わりに分析はカルシウム、リン、及びチタンというより重い元素に焦点を当てた。
100m/秒よりも低い速度では、チタンサンプルの表面上では最小限のヒドロキシアパタイトしか検出されなかった。100m/秒を超える速度では、金属の顕著なヒドロキシアパタイトローディングがあった。115m/秒の速度でブラストされたサンプルは、平均してカルシウム+リンで29%のローディングを有しており、材料の残りはチタンを含んでいた。SEM画像化は、表面上の顕著な材料ローディングを検出した。速度を194m/秒まで増加させることで、顕著に高い46%のカルシウム+リンのローディングという結果が得られ、残りはチタンを含んでいた。
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が、周囲温度(ambient temperature)で、重量で50:50の混合比の<50μm及び<90μmのアルミナを用いて、超弾性NiTiワイヤへと付与された。CoBlastコーティングされたワイヤは、PTFEのみで処理されたワイヤと比較された。コーティングされたサンプルは、顕微鏡、表面粗さ、摩耗試験、及び曲げ試験という様々な技術を用いて試験され、結果は図6に示されている。CoBlastコーティングされたサンプル(図6のサンプル(b)及び(c))は、PTFEのみでコーティングされたサンプル(図6のサンプル(a))と比較して、顕著な摩耗耐性のある付着コーティングを有していたことがわかる。この研究は、CoBlastプロセスが、超弾性NiTiの表面にPTFEの薄い付着コーティングを付与するために成功裏に用いることができることを示している。
Claims (36)
- 金属表面処理方法であって、前記表面には、50〜250m/秒の範囲の速度で送達される、研磨剤粒子とドーパント粒子との混合物が同時に衝突させられ、これによって前記表面上にドーパント材料が付与される、方法。
- 前記粒子は100〜200m/秒の範囲の速度で送達される、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子は120〜180m/秒の範囲の速度で送達される、請求項2に記載の方法。
- 周囲温度で行われる、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記研磨剤粒子が不規則な又は角のある形態を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ドーパントが、中間の酸化物層なしに前記金属表面へと直接化学的に結合することを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ドーパント粒子が前記金属表面上で互いに凝集する、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記研磨剤が6.0を超えるモース硬度を有する、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記研磨剤が8.0以上のモース硬度を有する、請求項8に記載の方法。
- 前記研磨剤が前記ドーパントよりも少なくとも2レベル高いモース硬度を有する、請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記研磨剤が前記ドーパントよりも少なくとも3レベル高いモース硬度を有する、請求項10に記載の方法。
- 前記ドーパントがポリマーであり、前記研磨剤が5〜5000μmの範囲の平均粒子径を有する、請求項1から11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記研磨剤が5〜1500μmの範囲の平均粒子径を有する、請求項12に記載の方法。
- 前記研磨剤が10〜150μmの範囲の平均粒子径を有する、請求項13に記載の方法。
- 前記ドーパントがポリマーであり、前記研磨剤が150〜1500μmの範囲の平均粒子径を有する、請求項13に記載の方法。
- 前記研磨剤が250〜1000μmの範囲の平均粒子径を有する、請求項15に記載の方法。
- 前記研磨剤が350〜750μmの範囲の平均粒子径を有する、請求項16に記載の方法。
- 前記ドーパントがポリマーであり、前記研磨剤が300μmより大きい平均粒子径を有する、請求項1から11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記研磨剤が、研磨剤及びドーパント粒子の前記混合物の少なくとも60重量%を構成する研磨剤が、研磨剤及びドーパント粒子の前記混合物の少なくとも60重量%を構成する、請求項12から18のいずれか1項に記載の方法。
- 前記研磨剤が、研磨剤及びドーパント粒子の前記混合物の少なくとも70重量%を構成する、請求項19に記載の方法。
- 前記研磨剤が、研磨剤及びドーパント粒子の前記混合物の少なくとも80重量%を構成する、請求項20に記載の方法。
- 前記ドーパントが非ポリマー材料であり、前記研磨剤が500μmより小さい平均粒子径を有する、請求項1から11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記研磨剤が200μm未満の平均粒子径を有する、請求項22に記載の方法。
- 前記研磨剤が150μm未満の平均粒子径を有する、請求項23に記載の方法。
- 前記ドーパントが、研磨剤及びドーパント粒子の前記混合物の少なくとも20重量%を構成する、請求項22から24のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ドーパントが、研磨剤及びドーパント粒子の前記混合物の少なくとも25重量%を構成する、請求項25に記載の方法。
- 前記ドーパントが、研磨剤及びドーパント粒子の前記混合物の少なくとも40重量%を構成する、請求項26に記載の方法。
- 前記ドーパント粒子が1〜100μmの範囲の平均粒子径を有する、請求項1から27のいずれか1項に記載の方法。
- 10μm未満のドーパント材料が前記表面に付与される、請求項1から28のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ドーパント粒子の少なくともいくらかが前記金属表面を貫通して前記金属に物理的に浸透したままとなる、請求項1から29のいずれか1項に記載の方法。
- 付与された前記ドーパント材料の上に追加のコーティングを付与することをさらに含む、請求項1から30のいずれか1項に記載の方法。
- 前記追加のコーティングが、コールドスプレー、ピーンプレーティング、又はマイクロブラストから選択される衝突技術によって付与される、請求項31に記載の方法。
- 請求項1から32のいずれか1項に記載の方法により処理された表面を有する物品。
- 前記表面が、
移植可能医療デバイス;
海洋若しくは地上ベースの乗物;
航空宇宙乗物、衛星、ロケット、若しくは宇宙船;
電子デバイス又は部品;
鋳型;又は
パイプ、チューブ、若しくは格納容器、
のうちの少なくとも一部分である、請求項1から32のいずれか1項に記載の方法又は請求項33に記載の物品。 - 添付の図面の任意の組み合わせを参照して明細書に実質的に記載されている及び前記図面に実質的に表されている、表面処理方法。
- 添付の図面の任意の組み合わせを参照して明細書に実質的に記載されている及び前記図面に実質的に表されている、処理された表面を備える物品。
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Cited By (1)
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Families Citing this family (10)
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---|---|---|---|---|
GB2565122A (en) * | 2017-08-03 | 2019-02-06 | Rolls Royce Plc | Gas turbine engine |
DE102018203208A1 (de) * | 2018-03-05 | 2019-09-05 | Thyssenkrupp Ag | Abrasive Reinigung zur Entfernung von Oxidschichten auf feuerverzinkten Oberflächen |
RU2702670C2 (ru) * | 2018-03-19 | 2019-10-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина" | Способ упрочнения металлических поверхностей |
MX2021006602A (es) * | 2018-12-04 | 2021-07-07 | Ppg Ind Ohio Inc | Sustratos recubiertos con dopantes unidos cogranallados con particulas y dopante. |
CN109554343B (zh) * | 2018-12-29 | 2022-04-19 | 吉林大学 | 一种适于神经元粘附与存活的涂层材料及制备方法 |
DE102019104827B4 (de) * | 2019-02-26 | 2020-12-17 | Acandis Gmbh | Intravaskuläres Funktionselement, System mit einem Funktionselement und Verfahren |
CN112379472B (zh) * | 2020-11-13 | 2022-08-16 | 上海卫星装备研究所 | 一种低吸辐比的光学太阳反射镜及其制备方法 |
US20220396723A1 (en) * | 2021-06-11 | 2022-12-15 | Sponge-Jet, Inc. | Abrasive media blends and related methods |
KR102433787B1 (ko) * | 2022-03-17 | 2022-08-18 | 주식회사 세기엔지니어링 | 드라이아이스 기반의 복합 블라스트 처리 공법 |
TWI824695B (zh) * | 2022-09-05 | 2023-12-01 | 國立臺灣科技大學 | 用以提升研磨拋光性能之研磨墊修整裝置、製造修整裝置的方法、修整的方法及研磨的方法 |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3754976A (en) | 1971-12-06 | 1973-08-28 | Nasa | Peen plating |
US4194929A (en) | 1978-09-08 | 1980-03-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Technique for passivating stainless steel |
JPS57500372A (ja) * | 1980-03-05 | 1982-03-04 | ||
US4552784A (en) | 1984-03-19 | 1985-11-12 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Method of coating a substrate with a rapidly solidified metal |
JPS60197888A (ja) * | 1984-03-19 | 1985-10-07 | Katsumi Ikunaga | 鉄鋼材料の一時防錆法 |
US4753094A (en) | 1986-06-19 | 1988-06-28 | Spears Richard L | Apparatus and method of powder-metal peen coating metallic surfaces |
JP2890599B2 (ja) * | 1990-02-06 | 1999-05-17 | ソニー株式会社 | 加工方法 |
US5251468A (en) * | 1992-12-14 | 1993-10-12 | Zimmer, Inc. | Method of surface finishing orthopaedic implant devices using a bioactive blasting medium |
US5527204A (en) * | 1993-08-27 | 1996-06-18 | Rhoades; Lawrence J. | Abrasive jet stream cutting |
DE19810382C1 (de) * | 1998-03-11 | 1999-11-18 | Daimler Chrysler Ag | Flammspritzverfahren zur Vorbehandlung und Beschichtung von Oberflächen und Anwendung des Verfahrens |
FR2775919B1 (fr) | 1998-03-13 | 2000-06-02 | Virsol | Procede de traitement "mecano-chimique" d'un materiau |
DE10029598C2 (de) | 2000-06-15 | 2002-12-12 | Degussa | Verfahren zur Herstellung von mit Titandioxid beschichteten Strahlpartikeln sowie deren Verwendung |
DE10129843A1 (de) | 2001-06-15 | 2003-03-06 | Bam Bundesanstalt Matforschung | Oberflächenbehandeltes metallisches Implantat und Strahlgut |
US20060089270A1 (en) | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Vose Paul V | Compositions and methods relating to tribology |
US8119183B2 (en) * | 2006-09-11 | 2012-02-21 | Enbio Limited | Method of doping surfaces |
BRPI0716805B1 (pt) * | 2006-09-11 | 2019-11-05 | Enbio Ltd | método de tratar um substrato metálico |
DE202007018670U1 (de) * | 2007-07-24 | 2009-03-19 | Schulte, Christian | Fassadenbehandlung |
CN101883663A (zh) * | 2007-10-16 | 2010-11-10 | Hkpb科技有限公司 | 表面涂布方法和其用途 |
US20110104991A1 (en) * | 2008-03-12 | 2011-05-05 | Enbio Limited | Nozzle configurations for abrasive blasting |
DE102010034336B4 (de) * | 2010-08-14 | 2013-05-29 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen einer Schicht von einer Oberfläche eines Körpers |
US9938624B2 (en) * | 2013-10-24 | 2018-04-10 | United Technologies Corporation | Method for enhancing bond strength through in-situ peening |
US20150231763A1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-08-20 | The Nanosteel Company, Inc. | Shot Material and Shot Peening Method |
GB201405032D0 (en) * | 2014-03-20 | 2014-05-07 | Enbio Ltd | Method for producing corrosion-inhibiting coatings |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102485983B1 (ko) * | 2022-07-14 | 2023-01-06 | 주식회사 세기엔지니어링 | 흡입력을 강화한 건식 블라스트 공법 |
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