TW201716630A - 包含基板及至少一層以粉末為基礎的塗層之材料 - Google Patents

包含基板及至少一層以粉末為基礎的塗層之材料 Download PDF

Info

Publication number
TW201716630A
TW201716630A TW105139923A TW105139923A TW201716630A TW 201716630 A TW201716630 A TW 201716630A TW 105139923 A TW105139923 A TW 105139923A TW 105139923 A TW105139923 A TW 105139923A TW 201716630 A TW201716630 A TW 201716630A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
powder
coating
substrate
sol
group
Prior art date
Application number
TW105139923A
Other languages
English (en)
Inventor
迪米崔 里奎特
卡洛斯亞伯特 培茲
塞德里克 凱伯格
大衛 艾斯肯拿吉
珍 保羅 皮瑞德
班諾特 海恩立契
Original Assignee
普瑞楊股份有限公司
列日大學
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 普瑞楊股份有限公司, 列日大學 filed Critical 普瑞楊股份有限公司
Publication of TW201716630A publication Critical patent/TW201716630A/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/03—Powdery paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/04—Pretreatment of the material to be coated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/1208—Oxides, e.g. ceramics
    • C23C18/1216—Metal oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1225—Deposition of multilayers of inorganic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1229—Composition of the substrate
    • C23C18/1241—Metallic substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1229—Composition of the substrate
    • C23C18/1245—Inorganic substrates other than metallic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1254—Sol or sol-gel processing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1262—Process of deposition of the inorganic material involving particles, e.g. carbon nanotubes [CNT], flakes
    • C23C18/127—Preformed particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1279—Process of deposition of the inorganic material performed under reactive atmosphere, e.g. oxidising or reducing atmospheres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1283—Control of temperature, e.g. gradual temperature increase, modulation of temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1295—Process of deposition of the inorganic material with after-treatment of the deposited inorganic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/78—Pretreatment of the material to be coated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/82—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/082—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat without intermediate formation of a liquid in the layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/131—Glass, ceramic, or sintered, fused, fired, or calcined metal oxide or metal carbide containing [e.g., porcelain, brick, cement, etc.]
    • Y10T428/1317—Multilayer [continuous layer]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/2964—Artificial fiber or filament

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)
  • Pretreatment Of Seeds And Plants (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

一種複合材料之製法，其包含該基板之官能化，包括以至少一第一醇溶劑處理該基板，官能化第一粉末，並在第二溶劑中形成該第一官能化粉末之第一溶膠，在該基板上至少施加一次一層該第一粉末之該第一溶膠，乾燥該第一溶膠層以及藉由在大於50℃和小於500℃的溫度下加熱，而形成由該第一溶膠所形成之黏附於該基板的一層第一塗層。

Description

包含基板及至少一層以粉末為基礎的塗層之材料
本發明係關於由基板和以粉末為基礎的塗層構成的複合材料之製法。
這樣的方法可從引證WO2012005977的實例得知，引證WO2012005977描述基板塗覆方法的不完善和可撓表面必須塗覆一層氧化釔。依據此引證，氧化釔前驅物在溶劑中的溶液係藉由將基板塗覆該溶液的塗層來施加。然後，加熱該基板以去除溶劑，並且將氧化物前驅物轉化成氧化釔。可以重複這一系列的步驟。
不幸的是，這樣的方法需要大量的能源來進行氧化釔前驅物到氧化釔的轉化，而不符合現今越來越嚴格的有效環保法規。此外，得到的塗層可用來使粗糙變平滑，但似乎無法以均勻的方式適當地覆蓋基板。依據本發明，所謂「煅燒」，我們瞭解的步驟係由在高溫下(通常超過500℃並高達約1200℃)於空氣或中性大氣中加熱無機樣品所組成。為了區別，所謂「燃燒」，我們瞭解的步驟係由在可燃燃料(例如空氣或純氧)存在下加熱有機樣品所組成，通常會產生水和二氧化碳(CO2)，此步驟通常會發生在低於500℃的溫度。
其他的方法在現有的技術領域中為習知的，例如藉由電解(ELD)或電泳(EPD)來電沉積陶瓷材料。電沉積係藉由施加電場而帶電的顆粒移動來進行。這些帶電顆粒最初是在溶液中，並被收集在電極上。通過電解的顆粒沉積在陰極反應中產生膠體顆粒，使得該等顆粒可以被收集。
不幸的是，當這種類型的方法涉及將這些膠體顆粒施加在大的表面上並且需要相對較高的能量來提取膠體顆粒、然後讓該等膠體顆粒遷移或僅讓該等膠體顆粒視現有的ELD或EPD方法而遷移時，該類方法有時需要非常一致的裝置。
依據通過電解的顆粒沉積，顆粒之間的力導致一些缺點，例如膠體懸浮液的凝結、通常需要添加劑的存在...。
因此，在某些情況下，這將導致塗層不均勻以及污染與不想要的分子存在。
近來，Zhitomirsky等人(J.Colloid Interface Science 352(2010年-第371至378頁))已研究通過電解的顆粒沉積，以製造二氧化鈦(TiO2)和二氧化錳(MnO2)膜。已經測試一些苯甲酸系且含有酚分子的膠態懸浮液的添加劑，例如4-羥基苯甲酸、3,5-二羥基苯甲酸、沒食子酸、水楊酸及其鈉鹽。依據用於含有苯甲酸、4-羥基苯甲酸及3,5-二羥基苯甲酸的懸浮液之陰極沉積以及用於含有沒食子酸或水楊酸的鈉鹽的懸浮液之陽極沉積的添加劑濃度和沉積時間研究沉積物的產率。
分析含有可變數量的OH基的酚分子所獲得的結果，並與不包含任何OH基的苯甲酸所獲得的結果相比較。OH基、而且還有與連接到酚分子之芳環的COOH基相鄰的OH基對於在氧化物顆粒上的分子吸附是有益的。吸附的機制似乎涉及有機分子的COOH和OH基與顆粒表面上的金屬離子之相互作用。沒食子酸是一種有效的帶電添加劑，其可實現懸浮液中二氧化鈦和二氧化錳顆粒的穩定，並允許二氧化鈦和二氧化錳顆粒沉積。含有TiO2-MnO2的複合膜可以使用作為二氧化鈦和二氧化錳常用分散劑的沒食子酸獲得。複合膜中的Ti/Mn比可以擴展到1.3。膜的厚度可以延伸至高達10μm。此外，此處揭示的氧化物懸浮液產生的塗層，其附著性質未被揭示。此外，此引證中重製的指示產生的膜沉積物很容易被去除，因此不具黏附性。
不幸的是，這些技術涉及高能量消耗，而且一般實施起來是昂貴的。
另外，粉末顆粒係藉由PVD(物理氣相沉積，physical vapor deposition)沉積在鋼板上或在塗覆鉑的矽圓盤上。不幸的是，這些方法也涉及高能量花費以保證有利於層沉積(高真空)的條件，並涉及沉積緩慢，此對於工業生產有困難。此外，這種裝置的成本過高。
現今經由溶膠-凝膠方法在玻璃物件(光學玻璃或用於建築物的玻璃)上產生的沉積物構成上述沉積方法和方法的替代方案，但大部分時間引入的材料或元素存在並不總是在沉積的層中特別需要的。
因此，包含基板及由這些溶膠-凝膠方法產生的塗層之複合產品在光學、電子、建築領域中是市場上越來越有興趣的主題，以將這些特殊的功能賦予最初沒有這些特殊功能的表面，而且可用於不同的領域，例如家用電器、用於建築的自潔材料或更具體地用於綠色能源市場且具有光伏表面或太陽能聚光面的材料、用於鋰離子電池、超容量或催化材料等能量儲存裝置的材料。
上述的市場興趣也存在於能夠沉積氧化物混合物塗層或複合層的能力。
因此，更具體來說，本發明係指由基板和以粉末為基礎的塗層構成的複合材料之製造方法，其包含：a)基板之官能化，其包含以至少含有第一醇溶劑的第一溶液表面處理該基板；b)形成第一穩定溶膠；c)在該官能化基板上至少施加一次該第一溶膠之至少一塗層；d)乾燥該第一溶膠之該至少一塗層；以及e)藉由在大於50℃和小於500℃的溫度下加熱，而形成由該第一溶膠所形成之黏附於該基板的一層第一塗層。
我們從標題為「從微波閃光合成的二氧化鈦膠體懸浮液到二氧化鈦薄膜(From a microwave flash-synthesized TiO2 colloidal suspension to TiO2 thin films)」的E.Gressel-Michel and coll.的文章得知這種類 型的方法，該文章教導了一種製備二氧化鈦溶膠的方法，其可歸納為RAMO法(微波高壓釜反應器)，RAMO法係由使含有四氯化鈦(TiCl4)和鹽酸(HCl)的水溶液曝露於微波所組成。然後藉由沉浸(浸塗法)將TiO2系的塗層之薄溶膠施加於基板上，該基板為例如預先在乙醇中官能化的鈉鈣玻璃。
不幸的是，這種類型的方法無法允許完全地控制氧化物的特性，因為氧化物是由前驅物(TiCl4和HCl)就地生成的。此外，該引證揭示(該引證的第3.5點)薄塗層無法由DRX特徵化，而導致讀者得出TiO2系的薄塗層不結晶而且不是純的銳鈦礦的結論。最後，該方法涉及使用微波高壓釜反應器(RAMO)，從經濟和實用的觀點來看這使得該方法受到限制。
如同從前述觀察到的，實際上習知的方法，特別是上述的那些遭受的重大缺點在於對能量的需求、所使用的物質本質或氧化物係由前驅物原位形成的事實，這在另一方面無法允許完全地控制其特性。
另一方面，得到的複合產品必須以有利的方式呈現與粉末相同或幾乎相同的塗層性質，特別是結合在其中的氧化物，像是親水性、導電性、催化活性、抗靜電性質、離子傳導、控制的孔隙度以及控制的滲透性，以上之組合或單獨。因此，在沉積於基板的方法之過程中，塗覆在基板上的粉末必須盡可能地減少降解或轉化。此外，塗層在基板上的黏附性必須是高的，而且施加以形成塗層的粉末顆粒必須均勻地分散在基板表面 上。這有時是很難達成的，瞭解到的是，事實上被沉積在塗層中的粉狀材料時常只對其上必須沉積塗層的基板呈現降低的親和力，而且在沉積過程中時常難以避免在奈米尺度的材料離析。
本發明的目的在於以在能量方面更便宜的方式獲得允許沉積粉末(特別是氧化物)的方法來補償現有技藝的缺點，而且這具有最適化的塗層附著性質以及塗層中均勻的顆粒分佈，以這種方式經由塗層賦予基板上面均勻的性質，而且這以這樣的方式使得施加的粉末塗層在形成塗層時保留粉末的本質和性質。
為了解決這個間題，按照本發明，茲提供在開始時指出的方法，並且包含：f)在形成該第一穩定溶膠之前官能化第一粉末，而且其中該第一穩定溶膠係基於第一粉末並在第二溶劑中官能化，該塗層係由該第一粉末均勻地分佈所形成。
如從上述觀察到的，將根據本發明被施加來形成塗層的粉末官能化，並形成含有在溶劑中被官能化的粉末之溶膠，目的是在基板上固定與存在於粉末中且基板上缺乏者相同的性質/功能。
依據本發明的膠體或溶膠為處於液體或凝膠形式的物質，其在膠體懸浮液中含有足夠小的顆粒，使得混合物為均勻的。就本發明而言，溶膠形成均勻的固體顆粒分散，呈現出通常從2至1000奈米的顆粒大小，較佳從2至500奈米，以及更佳從2至200奈米。
為了獲得允許確保基板的規則和均勻塗層的溶膠，必須獲得穩定的溶膠。膠體溶液的穩定性來自於藉由具體使用溶劑(例如醇類)依據本發明施加於顆粒上和顆粒之間的相互吸引作用和相互排斥作用之間的平衡，可為存在帶有羧酸或羧酸鹽功能的試劑。按照本發明，在持續一段至少24小時的期間後有可能獲得穩定的溶膠，較佳為至少3天，甚至數週或數月，其允許獲得均勻的塗層，其中粉末顆粒完全地分散。穩定期的概念為所使用氧化物的功用。事實上，依據本發明，二氧化錳(MnO2)在溶膠中顯示了5個月的穩定性，而氧化鈷鋰(LiCoO2)顯示至少1天至14天的穩定性。依據本發明而製備的溶膠能夠獲得均勻的溶膠，且沒有奈米顆粒的離析，這允許實現所選擇的粉狀產物之均勻塗層。因此，調整該溶膠的配方，以保證有良好的均勻度、然後能夠以各種沉積模式使用該溶膠的能力。
事實上，依據本發明的溶膠之穩定性除其他之外允許使用類似自動膜塗布機的幾種塗布技術，例如刮棒塗布機(bar coater)，諸如Elcometer 4340，可以是裝備有預定深度的螺旋條，例如從2至6微米(μm)、浸塗機(dip coater)、離心塗布機(旋塗機)、噴塗機(spray coater)、滑式塗布機(slide coater)、網印機(screen printer)、槽塗布機(滑式塗布機)、噴墨印表機(inkjet printer)或還有輥塗機(roll coater)。以這種方式，溶膠藉其均勻性和穩定性可以被以各種方式施加，並因此被施加在幾個不同的基板上，例如形狀平坦或不平坦的基 板、線、纖維、撓性基板或因可保證黏附性而仍可形成的靜止基板。因此，依據本發明，這個方法允許構想多種功能，使用多個基板和粉末。然後在低溫下緩慢乾燥依據本發明從施加一或多個由重複施加溶膠塗層產生的粉末塗層產生的膜，並且不涉及電化學。
因此，依據本發明，該方法能夠從粉末(特別是氧化物)沉積塗層，不採取要求能源的步驟，並且保證沉積物的純度，其實現與粉末形式的產品兼容，由於它不依賴在塗層中容易被發現的黏合劑，因為在步驟e)中，依據本發明的這些黏合劑在燃燒階段中藉由在50至500℃的溫度下加熱而被去除。該粉末，特別是具有特殊性質(例如催化、光催化、導體、著色)的氧化物因而經由形成的黏附塗層賦予基板上這些相同的特殊性質，並且這以均勻的方式在塗布基板的整個表面上。附著性是塗層品質的重要特性，依據本發明，預先以該第一溶劑處理而產生的OH基官能化的基板是醇系的。將被沉積的該粉末也被官能化，並形成在該第二溶劑中被官能化的粉末之溶膠。
此外，在依據本發明的方法中，在大於50℃和小於500℃的溫度下加熱的處理之後得到附著於該基板的塗層，這允許該醇系溶劑及帶有羧酸或羧酸鹽(尤其是羧酸)功能的試劑蒸發及/或燃燒，用以形成溶膠並官能化表面和粉末。以這種方式，可保證塗層的純度，在方法結束時基板上塗有純粉末形成的黏著性塗層，並且此迄今未在塗層中發現黏合劑。正如所觀察到的，熱處 理是燃燒，即軟處理，不需要使用煅燒所要求的溫度，因此具有有限的環境影響，因為其不要求提供用於沉積的高能量以取得與溫度有關的性質(例如結晶性或由結晶性所誘發的光活性)。
最後，還必須指出的事實是，依據本發明的方法之一系列的步驟提出與工業摩擦生產線相容的動力學，這使得其易於適用，而對於現有的塗布生產線而言不需要額外的設備。
有利的是，交替地重複該步驟c)和d)預定的次數，該預定的次數對應於該第一粉末形成該第一塗層所需的層數。
以這種方式，依據本發明有可能獲得由幾層溶膠層形成的塗層。只需要在預定次數(例如10次)的步驟c)和d)步驟之後藉由在大於50℃和低於500℃的溫度下加熱而使由該溶膠形成的塗層形成為附著於該基板。因此，能夠藉由重複步驟c)和d)10次、藉由進行步驟e)以及在選擇性的第二步驟e)之前藉由連續地重新啟動10次的步驟c)和d)的塗布而獲得所需的塗層厚度，並且持續直到獲得所需的厚度為止。
此外，在依據本發明執行的另一種形式中，該方法包括以下步驟a)官能化第n粉末(n2)，並形成含有在第Z(Zn+1)溶劑中的該第n(n2)官能化粉末的第n(n2)溶膠；b)在塗覆有該第(n-1)塗層的基板上至少施加一層該第n粉末之該第n溶膠； c)乾燥該第n溶膠之該至少一塗層；以及d)選擇性地藉由在大於50℃和低於500℃的溫度下加熱而形成由該第n粉末之該第n溶膠所形成的黏附於該第(n-1)塗層的一層塗層。
如所觀察到的，依據本發明的方法亦允許形成配置有由第一粉末(其本身可以是幾種粉末的混合物)形成的第一塗層之基板，然後在此第一塗層上形成第二塗層，以此類推直到獲得所需的塗層序列。因此，依據本發明獲得的塗覆基板可以承載塗覆有塗層A、塗層B、塗層C、以及塗層D的基板還有塗覆有塗層A、塗層B、塗層A以及最終仍為塗層B(此外還可能有任何其他的組合)的基板。
有利的是，交替地重複該步驟b)和c)預定的次數，該預定的次數對應於該第n粉末形成該第n塗層所需的層數。
以這種方式，依據本發明有可能獲得由幾層第n溶膠層形成的塗層。只需要在預定次數(例如10次)的步驟b)和c)步驟之後藉由在大於50℃和低於500℃的溫度下加熱而使由該溶膠形成的塗層形成為附著於該基板。因此，能夠藉由重複步驟b)和c)10次、藉由進行步驟d)以及在選擇性的第二步驟d)之前藉由連續地重新啟動10次的步驟b)和c)的塗布而獲得所需的塗層厚度，並且持續直到獲得所需的厚度為止。在一變形中，可以使用該第一粉末進行幾次步驟b)和c)並且使用該第n粉末進行幾次步驟b)和c)，並且只有之後在大於50℃和低 於500℃的溫度下加熱而形成由該溶膠形成的塗層，並附著於該基板。
在某些情況中，該第一及/或該第n溶膠含有水。
較佳地，該粉末為包含鹼金屬氧化物、鹼土金屬氧化物、過渡金屬氧化物、劣金屬氧化物、類金屬氧化物、鑭系元素氧化物、錒系元素氧化物的粉末，較佳為金屬氧化物及/或氧化矽，更佳為含有一或多種選自於由鋰、鈉、鈰、鈦、釩、鉻、鉬、錳、鐵、鈷、鎳、鈀、銅、鋅、鎘、鋁、矽、錫及鉛的氧化物以及其組合(例如混合的鈷和鋰、鐵和錳、鋰和鈦以及類似的氧化物)所組成之群組的氧化物。
在實現本發明的一個有利的形式中，該基板係選自於由金屬、玻璃或石英、陶瓷載體、任何其他塗覆有氧化鈦或氧化矽的材料所構成之群組，較佳為金屬、陶瓷載體或任何其他塗覆有氧化鈦或氧化矽的材料，因為這些基板特別難以塗覆氧化物，尤其是當理想的是氧化物均勻地分佈並保留其初始性質。
較佳地，該金屬係選自於由鋼所構成之群組，特別是具有低、中或高碳量的、輥軋的、經塗覆或未經塗覆的、成型的或非成型的、平的或成型的不銹鋼、鉑、最終沉積在另一載體上、鋁製的、輥軋的或非輥軋的、最終成型的鋼，更具體地，該金屬係選自於由塗覆箔的鋼、預塗的鋼、鋁箔或塗覆有二氧化鈦層的鋼之群組。
有利地，該玻璃或石英係選自於由含或不含鹼金屬的玻璃、平的或成型的(例如處於管的形式)、線或纖維、箔形式的石英、管、線或纖維及類似物所構成之群組。
有利地，該第一及/或該第n溶膠係於帶有羧酸或羧酸鹽功能的試劑存在下形成。
更具體地，該第一粉末之該官能化步驟(步驟a和b)並且形成含有該第一官能化粉末的該第一溶膠包含以下步驟：a)在該第二溶劑SO1中製備該帶有羧酸或羧酸鹽功能的試劑之第一溶液S1，該第二溶劑SO1係選自於具有直鏈、飽和或不飽和鏈且含有至少一醇功能的有機醇，b)藉由在該第一溶液S1中分散該第一粉末來製備Sp1懸浮液，c)添加水到該第一溶液S1中以形成經稀釋的S1d溶液，d)在介於10℃和該第二溶劑之回流溫度間的溫度下混合該經稀釋的S1d溶液和該Sp1懸浮液，以及e)均勻化該混合物，直到獲得含有該第一官能化粉末的該第一溶膠。
有利的是，該均勻化可以藉由超音波來改善。因此，經由該第二醇溶劑並且另一方面經由該帶有羧酸或羧酸鹽功能的試劑官能化該被沉積的粉末，同時允許形成穩定的溶膠SOL1。
此外，在特殊的實現形式中，該第n粉末(n2)之該官能化步驟(步驟a和b)並且形成含有該第n官能化粉末(n2)的第n(n2)溶膠包含以下步驟：a)在該第Z(Zn+1)SO2溶劑中製備該帶有羧酸或羧酸鹽功能的試劑之第n(n2)溶液Sn，該第Z(Zn+1)SO2溶劑係選自具有直鏈、飽和或不飽和鏈並包含至少一醇功能的有機醇b)藉由在該第n(n2)溶液Sn中分散該第n(n2)粉末來製備Spn懸浮液，c)添加水到該第n(n2)溶液Sn，以形成第n(n2)經稀釋的溶液Snd，d)在介於10℃和該第Z(Zn+1)醇溶劑之回流溫度間的溫度下混合該第n(n2)經稀釋的溶液Snd和該懸浮液Spn，以及e)均勻化該混合物，直到獲得含有該第n官能化粉末(n2)的該第n(n2)溶膠。
該均勻化可以藉由超音波來改善。在此案例中同樣地，經由該第Z醇溶劑並且另一方面經由添加該帶有羧酸或羧酸鹽功能的試劑官能化該被沉積的該粉末，羧酸基另外允許形成穩定的溶膠SOLn。
有利的是，在依據本發明的變形中，在官能化溶劑Sf中官能化該第一粉末，可以在水的存在下，以藉由以下步驟在形成該溶膠之前實現先前被沉積的粉末之官能化： a)藉由在該第二溶劑SO1中分散該第一官能化粉末來製備Sp1懸浮液b)添加水到該第二溶劑SO1，以形成經稀釋的溶液S1dc)在介於10℃和該第二溶劑SO1之回流溫度間的溫度下混合該經稀釋的S1d溶液和該Sp1懸浮液，d)均勻化該混合物，直到獲得含有該第一官能化粉末的中間溶膠，以及e)於該中間溶膠中添加在第三溶劑(較佳為醇)中含有帶有羧酸或羧酸鹽功能的試劑之溶液，以形成該第一溶膠SOL1。
在另一個變形中，該第n粉末(n2)係在官能化溶劑Sf中進行官能化，可以在水的存在下，以在形成該溶膠之前藉由以下步驟實現先前被沉積的粉末之官能化a)藉由在該第Z(Zn+1)溶劑(SOZ)中分散該第n粉末(n2)來製備Spn懸浮液b)添加水到該第Z溶劑(Zn+1)，以形成經稀釋的Snd溶液c)在介於10℃和該第Z溶劑(Zn+1)之回流溫度間的溫度下混合該經稀釋的Snd溶液和該Spn懸浮液d)均勻化該混合物，直到獲得含有該第n官能化粉末的溶液之中間溶膠e)於該中間溶膠中添加在第三溶劑(較佳為醇)中含有帶有羧酸或羧酸鹽功能的試劑之溶液，以形成該第n溶膠SOLn。
在本發明尤其較佳的實現形式中，該第一醇溶劑、該第二溶劑、該第三溶劑以及該第Z(Zn+1)溶劑係獨立選自於由水和具有直鏈、飽和或不飽和鏈並包含至少一醇功能的有機醇構成的群組中之其他者，並且較佳係選自甲氧基乙醇、乙醇、乙二醇、1-丙醇、甲醇、正丁醇、2-苯乙醇和2-丙醇以及其混合物的群組，而且可以是相同或不相同的。
在有利的變形中，依據本發明，該第一醇溶劑包含添加劑，較佳選自乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇1500、聚乙二醇10000以及聚乙二醇1500000、天然脂肪醇乙氧化物之群組，較佳為硬脂醇系，更具體為Brij® S10、pluronic F120®、十二烷基苯磺酸鈉和4-羥基苯甲酸以及其混合物。
依據較佳的實現模式，該官能化溶劑係選自於由乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇1500、聚乙二醇10000和聚乙二醇1500000、天然脂肪醇乙氧化物所構成之群組，較佳為硬脂醇系，更具體為Brij® S10、pluronic F120®、十二烷基苯磺酸鈉和4-羥基苯甲酸以及其混合物。
較佳地，該帶有羧酸或羧酸鹽功能的試劑為羧酸或選自可具有醇鏈及/或可具有苯環及/或具有飽和或不飽和碳酸鹽鏈之單官能或多官能羧酸之群組的相關羧酸鹽，該帶有羧酸或羧酸鹽功能的試劑較佳為4-羥基苯甲酸。
有利地，該帶有羧酸或羧酸鹽功能的試劑為胺化的羧酸，特別是酪胺酸。
依據本發明的方法之其他實現形式係於所附申請專利範圍中指出。
本發明的目的亦在於一種複合材料，例如藉由依據本發明的方法所獲得者。
特別的是，本發明係指由基板和至少一基於粉末的塗層所組成的材料，其特徵在於該塗層係由該粉末所構成，並依據標準ASTM 4541呈現對該基板的黏著性為大於17N/mm2。
有利的是，依據本發明，該材料帶有以第n粉末為基礎的第n塗層(n2)，其中該第n塗層係由該第n粉末所構成。
在按照本發明的材料中，較佳地，該粉末為包含鹼金屬氧化物、鹼土金屬氧化物、過渡金屬氧化物、劣金屬氧化物、類金屬氧化物、鑭系元素氧化物、錒系元素氧化物的粉末，較佳為金屬氧化物及/或氧化矽，更佳為含有一或多種選自於由鋰、鈉、鈰、鈦、釩、鉻、鉬、錳、鐵、鈷、鈀、銅、鋅、鎘、鋁、矽、錫及鉛的氧化物以及其組合(例如混合的鈷和鋰、鐵和錳、鋰和鈦以及類似的氧化物)所組成之群組的氧化物。
在依據本發明的特殊實現形式中，該基板係選自於由金屬、玻璃或石英、陶瓷載體、任何其他塗覆有二氧化鈦或氧化矽的材料所構成之群組。
較佳地，其中該金屬係選自於由鋼所構成之群組，特別是具有低、中或高碳量的、輥軋的或未輥軋的、經塗覆或未經塗覆的、成型的或非成型的、平的或成型的不銹鋼、鉑、最終沉積在另一載體上、鋁製的、輥軋的或非輥軋的、最終成型的鋼，更具體地，該金屬係選自於由塗覆箔的鋼、預塗的鋼、鋁箔或塗覆有二氧化鈦層的鋼之群組。
或者，其中該玻璃或石英係選自於由含或不含鹼的、平的或成型的，(例如呈管、線或纖維形式的)玻璃、呈箔、線或纖維形式的石英、及類似物所組成之群組。
依據本發明的複合材料之其他實現形式係於所附申請專利範圍中指出。
本發明的其他特性、細節和優點將會從以下非限制性的說明中顯現，並且該說明參照所附的設計和下述實施例。
1‧‧‧官能化
2‧‧‧塗布技術
3‧‧‧低溫加熱
4‧‧‧加熱
5‧‧‧形成
6‧‧‧均勻化
7‧‧‧步驟
第1a圖為圖示依據本發明的方法之實現模式的方塊圖。
第1b圖為圖示依據本發明的方法之有利實現模式的方塊圖。
第2圖圖示從實施例1獲得的粉末以TEM(電子穿透式顯微鏡)和DRX(X射線繞射)測得之特性。
第3圖圖示從實施例1中的基板上獲得的塗層以DRX測得之特性與第2圖中的粉末特性比較。
第4圖圖示以第2圖中特性化的粉末在基板上獲得的塗層以EDX(能量散佈X射線光譜儀，Energy Dispersive X Ray spectroscopy)測得之元素特性。
第5圖圖示以第2圖中特性化的粉末在基板上獲得的第3圖塗層之EDX圖。
第6圖圖示以第2圖中特性化的粉末在基板上獲得的第3圖塗層之熱重力-示差掃描量熱儀(Thermogravimetry-Differential Calorimetry with Scanning，TG-DSC)分析結果以及第2圖中特性化的粉末之分析。
第7圖比較代表食物組分的有機分子(脂肪酸)在裸基板或覆蓋第3圖的塗層之基板的存在下之低溫降解率，第3圖的塗層係從第2圖中特性化的粉末在基板上獲得。
第8圖圖示比較例2的反應產物(MnO2粉末)以DRX測得之特性。
第9圖圖示(MnO2直錳礦)R-MnO2膜在比較例3乾燥後之繞射曲線(DRX)。
第10a圖和第10b圖分別圖示以浸塗法在比較例6中獲得的三層塗層之繞射曲線(DRX)和SEM照片。
第11a圖和第11b圖比較ALUSI®板在實施例4旋塗LiCoO2溶膠並且在500℃下煅燒1小時之前(第11b圖)和之後(第11a圖)的照片。
第12a圖和第12b圖比較依據實施例5旋塗LiCoO2溶膠並且在500℃下煅燒1小時之後其中一個Pt°/Si板的照片。
第13圖圖示依據實施例5在施加LiCoO2-C膠體之前鉑板在傾斜角度DRX之X-射線繞射曲線。
第14圖圖示依據實施例5在施加LiCoO2-C的旋塗系統和煅燒之後鉑板之X-射線繞射曲線。
在圖示中，相同或類似的元件帶有相同的元件符號。
如第1a圖中看到的，本發明因此涉及複合材料的製造方法，該複合材料包含基板和以粉末為基礎的塗層。此方法之第一步驟在於基板的官能化(步驟7)。首先，以商業的工業油脂去除劑去除基板的油污，例如，使用Chemetall Gardoclean S5183油脂去除劑。然後，在以醇溶劑及視需要以水處理之前用水洗滌基板，並且視需要與羧酸混合。使用的SOA醇溶劑為選自具有直鏈、飽和或不飽和鏈並具有至少一醇功能的有機醇的醇，更特別的是那些帶有乙醇基者，而且更特別為乙醇。
然後使用乾空氣將基板乾燥，較佳在60和150℃之間的溫度。基板的表面處理對應表面的第一官能化，這將允許該表面與所選擇的分子連接，從而允許獲得反應性的表面，該表面之後可以與所形成的溶膠反應。
如圖1a中所看到，依據本發明的方法亦包含藉由在該粉末中添加至少一種帶有羧酸或羧酸鹽功能的試劑和第二醇溶劑以及視需要地添加水來官能化(1)粉末，而得到懸浮液(SP)。
較佳地，第一溶膠SOL1係以下列方式製備。依據該基板的塗層所需的性質選擇第一粉末P1。如所提到的，此粉末P1為氧化物粉末、氧化物混合物的粉末或本質相同或不同的混合氧化物。
製備含有醇溶劑混合物(先前稱為第二醇溶劑)SO1和單或多功能AC1羧酸或羧酸鹽的S1溶液。在醇溶劑中的羧酸濃度為0.001至2克/升。
然後將粉末P1分散在溶液S1中，且濃度在1至10克/升的範圍中，看到溶液一超過10克/升即飽和，並且藉由超音波在15分鐘到60分鐘的期間均勻化(6)而得到的分散物，同時以介於每分鐘100轉和每分鐘5000轉之間的速度攪拌。將藉此均勻化的分散物稱為懸浮液Sp1。懸浮液Sp1中的AC1/P1莫耳比在0.001和1之間。
實現在S1溶液中添加水來達到1至50克/升的水濃度。在介於10℃和該SO1溶劑之回流溫度間的溫度下將這樣稀釋的溶液S1(S1d)與懸浮液Sp1混合，並藉由超音波在15分鐘至96小時的期間均勻化，同時以介於每分鐘100轉和每分鐘5000轉之間的速度攪拌，以形成溶膠SOL 1。然後讓溶膠SOL 1在1和16小時之間的期間傾析。
第二醇溶劑SO1為選自於具有直鏈、飽和或不飽和鏈並具有乙二醇之至少一醇功能的有機醇之群組的醇，較佳為甲氧基乙醇，但並不限於甲氧基乙醇。
帶有羧酸或羧酸鹽功能的試劑為選自具有或不具有醇功能、具有或不具有苯環以及具有或不具有飽和碳酸鏈的單或多功能羧酸之群組的AC1羧酸，較佳為對羥基苯甲酸，但不限於對羥基苯甲酸。
第1b圖包含第1a圖中已經描述的方法之所有步驟，除了這種有利的執行模式還包含粉末的預官能化(pre-functionalization，PF)。預官能化係於實現溶膠(Spf)之前在預官能化溶劑中進行。以有利的方式重複一次或多次預官能化步驟(PF)，以獲得充分官能化的粉末。稍後使用的官能化溶液(1)較佳係與第一官能化過程中使用的具有相同的或不同的本質，並最終可以含有水。有利的是，當預官能化步驟包括在粉末中添加帶有羧酸或羧酸鹽功能的試劑時，則後續的官能化步驟不需要使用至少一帶有羧酸或羧酸鹽功能(特別是羧酸)的試劑來官能化粉末。
預官能化(PF)由使用第一溶劑然後視需要地使用第二溶劑預官能化粉末所組成。然後，進行過濾以及乾燥如此得到的固體，並形成在這種情況下被預官能化的粉末P1。
如第1a圖和第1b圖中可以看出的，其同樣描述在基板上沉積塗層的後續步驟，選擇第一粉末P1並將第一粉末P1分散在含有官能化溶劑和視需要地含有水的Sf官能化溶液中。藉由持續15至60分鐘的超音波來均勻化分散在Sf溶液中的粉末P1，同時以每分鐘100至5000轉的速度攪拌24小時(=懸浮液Sf P1)。然後， 藉由過濾收集該粉末，並在乾燥前用水沖洗。此固體為官能化的粉末P1。
然後將官能化的粉末P1分散在該第二溶劑中，其濃度範圍從1至10克/升。藉由持續15至96小時的超音波來均勻化得到的分散物，同時以100和5000rpm之間的速度攪拌。
由此均勻化的分散物稱為Sp1。
也實現添加水到該第二溶劑SO1中，以形成稀釋的溶液S1d。
從而在介於10℃和該溶劑SO1之回流溫度間的溫度下將S1d於Sp1中混合，並藉由持續15至240分鐘的超音波而均勻化，同時以100rpm和5000rpm之間的速度攪拌，以形成中間溶膠，然後讓該中間溶膠在1和16小時之間的期間傾析。
最後，將在醇溶劑中含有帶有羧酸或羧酸鹽功能(特別是AC1羧酸)的試劑的溶液添加到該中間溶膠，以形成該SOL1。
然後在浸塗等傳統塗布技術(2)的幫助下，視需要地使用螺旋條，藉由蒸發、離心和模擬來施加如此形成的溶膠。然後藉由低溫加熱(3)乾燥施加的溶膠層，即例如藉由通過火爐而蒸發一部分的溶劑，可以在水的存在下持續5秒至5小時，但更具體為持續5秒至0.5小時，而且較佳為在介於50和190℃之間的溫度持續5秒至5分鐘，更具體為於60和110℃之間，而且較佳為介於75和90℃之間，這在介於0.05和15巴之間的絕對 壓力下進行，更具體為介於0.5和2.5巴，而且較佳為介於0.7和1.3巴之間，若需要的話可以在施加另一者之前。當需要若干層時，施加第二然後第三層溶膠，以此類推，並且每次在施加下一層之前進行乾燥。
在施加預定數量的層之後，(連續的相同產品或連續的不同產品)，藉由在大於50℃並且小於或等於500℃的溫度下加熱(4)形成(5)附著於基板的、由該溶膠形成的第一塗層，更具體為介於150和500℃之間，較佳的溫度範圍係從285到415℃，較佳在300和350℃之間。熱處理期間通常是介於5秒和5小時之間，更具體為5秒和0.5小時之間，較佳為5秒和5分鐘之間。若需要的話，在該第一塗層上方的其他溶膠層為先前描述的。施加的其他溶膠層可以由相同的粉末或其他的粉末組成。
在塗布階段涉及的反應時間和涉及的乾燥時間允許構思此方法之工業化而沒有任何保留。
實施例 實施例1
在輥軋鋼基板上直錳礦結構(MnO2-R)的薄二氧化錳層沉積物覆蓋有鋁和矽塗層(ALUSI)。
沉積此薄直錳礦塗層的目的是為了在光和熱的共同作用下產生活性催化表面。
按照Portehault et coll 2007年在Chem Mater 19第5410-5417頁提出的規程(protocol)從KMnO4和MnSO4‧H2O合成氧化錳(MnO2-R)的奈米顆粒。
在類型ALUSI®的不同尺寸鋼葉片(單位為公分)上進行MnO2-R的固定：2×8、10×10以及21×29.7cm2。
在其使用之前，以Chemetal公司的Gardoclean S5183去除所有ALUSI®葉片的油污、洗滌(水、乙醇)以及在120℃下乾燥(1小時)。
S1羧酸溶液的製備是藉由在500毫升的2-甲氧基乙醇中混合0.5克的4-羥基苯甲酸。從S1，藉由在30毫升的S1中添加0.75毫升的去離子水而製備出第二混合物，此水混合物形成稀釋的S1溶液。
然後，藉由超音波(30分鐘)以及藉由攪拌(1500rpm，2小時)將0.3克的二氧化錳(MnO2-R)懸浮並分散於30毫升的S1溶液中(懸浮液Sp1)。於此懸浮液加入30毫升的經稀釋的S1溶液，然後藉由超音波30分鐘以及攪拌2小時均勻化該溶液。
此時，觀察形成的膠體相(黑色)，留下過量的固體傾析16小時，此膠體溶液係描述為SOL1。
在ALUSI®上固定MnO2-R
將上面獲得的官能化鋼葉片放在自動膜塗布器。將特定體積的SOL1溶液沉積在葉片上。沉積的體積依據板的尺寸而變化：其為0.125毫升、0.580毫升、1.200毫升，對於葉片(單位為公分)：分別為2×8、10×10以及21×29.7cm2。
將第一層的SOL1膠體溶液施加在葉片上。然後，在80℃的空氣流動下乾燥葉片1小時。然後，在80℃重複此施加和乾燥規程，直到形成10層。最後，在 500℃(使用20℃/分的熱升溫)的空氣流動(1小時)下熱處理該葉片。
使用DRX(參見第2圖)的粉末示性可以檢查初始粉末為直錳礦。另一種藉由TEM的示性允許界定粉末的絕緣顆粒之奈米尺寸(達到在長度50至120nm上的寬度10至30nm的等級)(第2圖)。
使用DRX之基板上的塗層的示性允許在對應粉末(圖示於第1圖中)和基板的繞射圖上檢查存在的波峰(參見第3圖)，其證明本發明標的方法的能力，以允許沉積而不會污染基板上的純粉末(第3圖)。
使用EDX的基板和層的示性允許再次驗證沉積物的純度以及沒有任何來自合成化合物的污染(第4圖)。
此外，使用EDX製圖的示性允許以微米尺度驗證均勻的沉積物(第5圖)。
使用TG-DSC之依據本發明的方法製備的沉積物的示性允許驗證塗層的訊號及初始粉末是很相同的，並且驗證塗層的訊號及初始粉末不會受到用以幫助沉積薄層的產品改變。因此，這再次驗證該沉積物是純的。
此外，這裡的目標是在光和熱的共同作用下形成活性催化劑層，在第7圖中可以觀察到，MnO2-R層的正面效應允許給予消化道廢物中有機污染物特性之衰退速度大於4的促進因子。
藉由不同的測試評估這樣形成的層之黏著性，該測試係可列舉例如黏著性測試、在水和丙酮中的耐浸性、用乙醇洗滌、乾摩擦測試、基板的折疊、在250℃和500℃測量物質損失的熱量測試以及在水中的抗紫外光/可見光性。
黏著性測試包含使用可向3M公司購得的Scotch®品牌黏著劑，該黏著劑貼在塗層上，並且將被去除。然後，藉由目測檢視去除的材料量來評估黏著劑的透明部分。
在水和丙酮中的耐浸性包含將塗覆有粉末的基板插入水或丙酮中持續24小時。然後用肉眼比較插入水或丙酮的產物和未被浸入的產物。
用乙醇洗滌的測試包含插入乙醇溶液中，同時在50和100rpm之間攪拌24小時而不摩擦覆蓋有氧化物層的基板。這樣進行目視評估，以檢測是否有部分塗層從基板脫落。
乾摩擦測試包含用TORK品牌的乾布來回進行100次。布料和塗布的基板之目視檢視允許評估塗層的黏著性量度。
在250℃和500℃測量物質損失的熱量測試包含使覆蓋有氧化物層的基板達到溫度250℃和500℃。因此，以定性的方式評估物質損失。
在水中的抗紫外光/可見光性包含將在水中塗覆有氧化物層的基板放在紫外線/可見光下24小時。然後，進行表面退化的目視檢視。
如此塗覆有氧化物層的基板顯示，黏著性是令人滿意的，就樣品滿足上面給出的所有測試而言。最後，讓依據實施例1獲得的樣品依據標準ASTM 4541進行塗層的剝離測試。
使用沒有溶劑的環氧黏著劑黏住鋼測試主體(表面積3.1平方公分)，該黏著劑具有2個緩慢乾燥類型成分，並使用兩個按照實施例1塗覆的鋼板。
與表面垂直施加拉伸應力。
破裂後，評估其類型，並注意在下述表1中力的大小。
如所觀察到的，塗層的黏著性高於以具有2種成分的環氧黏著劑獲得者。
實施例2
在鋁基板上沉積二氧化錳(直錳礦)層。
依據實施例1描述的步驟合成二氧化錳粉末。
然後依據實施例1中的步驟將該粉末放在膠體溶液中混合，而且也以實施例1所描述相同的方法處理基板。
塗層本質的驗證測試得到的結論是，該粉末是純的，並以均勻的方式分散在該基板的表面上。此外，所進行的不同黏著性測試顯示，退火的塗層之黏著性是令人滿意的。
實施例3
在塗覆二氧化鈦的鋼基板上沉積二氧化錳(直錳礦)層。
藉由以合成溶膠為基礎的浸塗法沉積二氧化鈦膜，該浸塗法係修改2009年的微孔與中孔材料(Microporous and Mesoporous Materials)122第247-254頁中描述的方法而來。
因此，先使用二氧化鈦覆蓋鋼，然後將其用作實施例3的基板。重製的規程為實施例1之規程。
塗層本質的驗證測試得到的結論是，該粉末是純的，並以均勻的方式分散在該基板的表面上。此外，所進行的不同黏著性測試顯示，退火的塗層之黏著性是令人滿意的。
實施例4
在輥軋的鋼基板上沉積薄氧化鈷(III)塗層和商業化的鋰(LiCoO2-C)，該鋼基板上覆蓋有鋁和矽塗層(ALUSI)。
鈷和氧化鋰(LiCoO2-C)係購自Aldrich Chemistry(批號MKBF6341V)。在類型ALUSI®、尺寸2×2cm2的鋼葉片上進行LiCoO2-C的固定。
在其使用之前，去除所有ALUSI®葉片的油汙、洗滌(H2O、乙醇)以及在120℃下乾燥(1小時)。
LiCoO2-C之預官能化步驟：
藉由在200毫升的去離子水中混合1.0克的4-羥基苯甲酸而製備羧酸的Sf水性官能化溶液。然後，藉由超音波(30分鐘)以及藉由攪拌(1500rpm，持續24小時)將4.0克的LiCoO2-C懸浮並分散於150毫升的Sf溶液(懸浮液Sfp1)。最後，將Sfp1懸浮液過濾並用去離子水(450毫升)洗滌固體，以及在80℃下乾燥24小時。此官能化的乾燥固體在以下將被稱為LiCoO2-C/F。
溶膠的形成步驟
然後，將0.5克的LiCoO2-C/F懸浮並分散於50毫升的乙醇中(Sp1)。該分散係藉由超音波(30分鐘)以及藉由攪拌(1500rpm，持續2小時)來進行(懸浮液Sp1)。於Sp1中加入50毫升乙醇(S1)和1.25毫升去離子水的混合物(sd1)，然後讓此溶液通過超音波3小時以及攪拌1小時。為了分離該溶膠的過量固體，讓該懸浮液傾析16小時並以5000rpm離心15分鐘(15℃)。
最後，於20毫升的生成膠體溶液中加入2毫升的在2-甲氧基-乙醇(10克/升)中4-羥基苯甲酸的溶液，此膠體溶液被稱為SOL1。
在ALUSI上固定LiCoO2-C
將以上製備所得的鋼葉片放在旋塗機上。藉由沉積15和20μL之間的溶液SOL1在葉片上施加該膠體溶液之第一塗層。然後在2000rpm啟動旋塗20秒，其之後標註45秒的停止時間，即乾燥溶劑所需的時間。然後，重複此施加與乾燥規程，直到添加1至2毫升的SOL1。
最後，在氣流之下於500℃(20℃/分)熱處理葉片(持續1小時)。
第11圖比較其中一個ALUSI®板在旋塗和於500℃煅燒1小時之前(第11b圖)和之後(第11a圖)的照片。可以觀察到存在以均勻方式分佈於塗覆ALUSI®層(灰色的基底)的鋼板上的固體沉積物(青銅色的膜)。
實施例5
在覆蓋有鉑塗層(Pt°/Si)的矽基板上沉積商業化的鈷(III)和鋰的氧化物(LiCoO2-C)之薄塗層。
鈷和鋰的氧化物係得自Aldrich Chemistry(批號MKBF6341V)。在尺寸2×2cm2的Pt°/Si葉片上進行LiCoO2-C的固定。
依據實施例4設定的步驟(官能化步驟，LiCoO2-C/F)官能化此粉末，然後將其放入膠體溶液中，並依據實施例4中的步驟(LiCoO2-C之固定)沉積，並且還以實施例1和4中所述相同的方式預處理基板。
圖12比較其中一個Pt°/Si板在旋塗和於500℃煅燒1小時之後的照片。可以觀察到兩個區域(A和B)。區域A對應於鉑板上未施加膠體的部分，並且區域B顯示存在以均勻方式分散的固體。
第13圖顯示在施加LiCoO2-C膠體之前鉑板在傾斜角度(DRX)之X射線繞射曲線，並且其亦顯示對金屬鉑所觀察到的典型波峰。觀察到的是，觀察到空白金屬鉑葉片的兩個主波峰在2θ=39.86和68.89。這些波峰與金屬鉑(確認的Pt0)的特性波峰一致。
第14圖顯示在施加乙醇中的LiCoO2-C旋塗系統以及在500℃煅燒1小時之後鉑板的DRX繞射曲線。第14圖顯示除了鉑的特性波峰(2θ=39.86和68.89)之外，在2θ=18.95和45.26觀察到2個新的其他波峰。這些新的波峰與LiCoO2-C的結晶特性曲線最密集的訊號一致(確認的線LiCoO2-C)。
實施例6
在覆蓋有純鉑(Pt°)塗層(特別難以塗布的塗層)的SiO2基板上沉積一層薄商業化的鈷(III)和鋰的氧化物(LiCoO2-C)之層。
鈷和鋰的氧化物(LiCoO2)係購自Sigma-Aldrich(CAS no.：12190-79-3)。在覆蓋鉑塗層(Pt°，直徑=15cm)的SiO2圓盤上進行LiCoO2的固定。
在其使用之前，去除圓盤的油汙、洗滌以及乾燥。藉由噴塗進行LiCoO2的固定。
LiCoO2之預官能化步驟
藉由在600毫升的去離子水中混合3.0克的4-羥基苯甲酸(4-HB)、藉由攪拌(1500rpm)以及藉由將溫度保持在60℃(1小時)而製備羧酸的Sf水性官能化溶液(SA1)。然後藉由攪拌(1500rpm，持續24小時)以及藉由 將溫度保持在60℃而將36克的LiCoO2懸浮於SA1溶液中(SA2懸浮液)。然後，藉由過濾SA2而收集黑色固體(LiCoO2-HB)，並以去離子熱水(1.2升，60℃)洗滌。在80℃乾燥LiCoO2-HB固體24小時。
溶膠的形成步驟
為了製備LiCoO2-HB膠體使用了兩種溶液：一種300毫升的純2-甲氧基乙醇之S1溶液以及一種藉由添加7.2毫升的去離子水於300毫升的2-甲氧基乙醇中而製備的S2溶液。
然後，藉由超音波(30分鐘)以及藉由攪拌(1500rpm，持續30分鐘)將3.0克的LiCoO2-HB懸浮並分散於50毫升的S1溶液(2-甲氧基乙醇)中(懸浮液Sp1)。於此懸浮液中加入50毫升的S2溶液。然後使該溶液通過超音波24小時。在此期間，觀察到膠體相的形成。藉由在5000rpm進行1.5分鐘的第一離心(18℃)以及藉由在8rpm進行8.5分鐘的第二離心(18℃)分離過量的固體。最後，得到100毫升的LiCoO2-HB/甲氧基乙醇/H2O膠體。
重複6次整個形成LiCoO2-HB溶膠的步驟，獲得將近600毫升的LiCoO2-HB/甲氧基乙醇/H2O膠體。
SiO2/Pt°圓盤的預處理
藉由在1升的去離子水中混合15克的S5183產品(Gardoclean of Chemetal)來製備去油溶液。用2秒將每個圓盤緩慢浸入此去油溶液中，並且最後緩慢地從溶液中取出。重複這兩個步驟10次。然後，用去離子水洗滌葉片。圓盤在120℃乾燥1小時。
LiCoO2-HB/甲氧基-乙醇/H2O的固定
將圓盤放在於120℃預熱的噴塗設備中心的支座上，然後實現LiCoO2-HB/甲氧基-乙醇/H2O膠體的噴塗，並允許在120℃沉積550毫升的LiCoO2-HB/甲氧基-乙醇/H2O膠體。乾燥之後，在SiO2/Pt°基板上沉積量為0.10492克的LiCoO2-HB。最後，在350℃實現煅燒步驟1小時(20℃/分)允許沉積等級為0.04836克的LiCoO2。
比較例1-在水鈉錳礦MnO2的溶膠-凝膠合成過程中原位固定MnO2
藉由變化Segal等人提出的方法(Chem.Mater.1997,9,98-104)，在由KMnO4和蔗糖之間的交互作用形成的凝膠中進行ALUSI®葉片的浸漬。然後將如此在凝膠中浸漬的葉片在110℃的火爐中乾燥24小時。
然後在450℃加熱基板24小時。加熱之後，觀察到黑色的膜。然而，此膜較不均勻，而且顯示出非常低的機械和化學穩定性。此外，其與水接觸即消失。
比較例2-在六方錳礦MnO2的溶膠-凝膠合成過程中原位固定MnO2
此方法原本被提出來獲得六方錳礦氧化錳粉末(J.Sol-Gel Sci.Technol.2009,51,169-174)。在此實施例中，依循相同的規程，但是在MnAc2(醋酸錳(II))於檸檬酸存在的膠化過程中插入葉片，以獲得MnO2膜。經由三個技術進行凝膠施加：沉浸、浸塗以及旋塗。然而，溶劑和葉片之間缺乏親和力而無法允許在基板上形成層。最後，與該文章建議的相反，圖示於第8圖的反 應產物(MnO2粉末)之DRX的示性顯示其具體上與六方錳礦MnO2無關。
比較例3-經由在矽酸鹽膜中共膠化而固定直錳礦MnO2-粉末
將固定量的R-MnO2加入不同濃度的矽酸鈉水溶液(28.5、14.2、7、3.5以及2.8重量%)中。讓該等懸浮液接受超音波30分鐘，並且另外攪拌30分鐘。藉由旋塗、浸塗以及刮刀塗布將混合物沉積在ALUSI®葉片上。最後在120℃將膜乾燥24小時。從得到的所有膜，經由刮刀塗布製備並且具有濃度2.8%的SiO2的膜為唯一一個顯示可接受的機械穩定性者。第9圖顯示R-MnO2膜乾燥之後的繞射曲線(DRX)。如所觀察的，直錳礦類型的MnO2在固定方法之後被保持住(黑色圓)。然而，其與水接觸的穩定性非常低。
比較例4-經由在聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)膜中共膠化而固定直錳礦MnO2-粉末
將0.005克的R-MnO2加入N-甲基吡咯酮(N-methylpyrolidone，NMP)的PVDF溶液中。讓該懸浮液接受超音波10分鐘的時間之後另攪拌5分鐘。然後經由沉浸將混合物沉積在葉片上並在120℃乾燥24小時。此膜顯示出低的機械和化學穩定性。
比較例5-經由在矽酸鹽膜中共膠化而固定直錳礦MnO2-粉末
藉由遵循依據1997年的J.Catal.,170第366-376頁第2圖的規程，在已經將R-MnO2懸浮於酒精之後，將混合物分成兩份，以分別加入四乙氧基矽(Tetraethyl orthosilicate，TEOS)和水。溶膠並未顯示出任何的穩定性，並且在ALUSI®葉片上沒有形成膜就立即形成凝膠。
比較例6-經由與TiO2共膠化而固定直錳礦MnO2-粉末
重製比較例5，差別在於將R-MnO2懸浮於2-甲氧基乙醇直到形成穩定的溶液。將膠體分成兩部分。將四異丙氧化鈦加入第一部分，而將水加入第二部分。在膠化過程中製備R-MnO2/TiO2膜：(i)藉由旋塗或浸塗或噴霧，然後在80℃乾燥1小時。因此，施加三層。第10a圖和第10b圖分別顯示藉由浸塗獲得的三層塗層之繞射曲線(DRX)和SEM照片。即使這些膜顯示出良好的化學和機械穩定性，但觀察到R-MnO2的存在。
非常瞭解的是，本發明絕非限於上述的實現形式，而且在不偏離所附申請專利範圍之框架下可以做出相當多的修改。
1‧‧‧官能化
2‧‧‧塗布技術
3‧‧‧低溫加熱
4‧‧‧加熱
5‧‧‧形成
6‧‧‧均勻化
7‧‧‧步驟

Claims (5)

  1. 一種包含基板及至少一以粉末為基礎的塗層之材料，其特徵在於：該塗層係由該粉末所組成，並依據ASTM 4541標準呈現對該基板的黏著性為大於17N/mm2，其中該粉末為包含鈷及鋰、鐵及錳、鋰、鈦、及類似物之混合氧化物的粉末。
  2. 如請求項1之材料，其進一步包含基於第n粉末之第n塗層(n2)，其中該第n塗層係由該第n粉末所組成。
  3. 如請求項1或2之材料，其中該基板選自於由金屬、玻璃或石英、陶瓷載體、任何其他塗覆有二氧化鈦及氧化矽的材料所組成之群組。
  4. 如請求項3之材料，其中該金屬係選自於由鋼，特別是具有低、中或高碳量的鋼、經輥軋或未經輥軋的、經塗覆或未經塗覆的、成型的或非成型的、平的或成型的不銹鋼、選擇性沉積在另一載體上的鉑、經輥軋或未經輥軋的、選擇性成型的鋁所組成之群組，更特別的是，該金屬係選自於塗覆箔的鋼、預塗的鋼、鋁箔或塗覆有二氧化鈦層的鋼之群組。
  5. 如請求項3之材料，其中該玻璃或石英係選自於由含或不含鹼的、平的或成型的，例如呈管、線或纖維形式的玻璃、呈箔、管、線或纖維形式的石英、及類似物所組成之群組。
TW105139923A 2012-05-16 2013-05-15 包含基板及至少一層以粉末為基礎的塗層之材料 TW201716630A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE201200326A BE1020692A3 (fr) 2012-05-16 2012-05-16 Procede de fabrication d'un materiau composite.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201716630A true TW201716630A (zh) 2017-05-16

Family

ID=48468289

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102117193A TWI569892B (zh) 2012-05-16 2013-05-15 複合材料之製法
TW105139923A TW201716630A (zh) 2012-05-16 2013-05-15 包含基板及至少一層以粉末為基礎的塗層之材料

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102117193A TWI569892B (zh) 2012-05-16 2013-05-15 複合材料之製法

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20150099076A1 (zh)
EP (1) EP2850223B1 (zh)
JP (2) JP6346605B2 (zh)
KR (1) KR20150018516A (zh)
CN (1) CN104302808B (zh)
BE (1) BE1020692A3 (zh)
CA (1) CA2871084A1 (zh)
HK (1) HK1207406A1 (zh)
SG (2) SG11201407602VA (zh)
TW (2) TWI569892B (zh)
WO (1) WO2013171297A2 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1023239B1 (fr) * 2014-12-19 2017-01-06 Prayon Procédé pour le dépôt de films minces par voie humide
FR3090695B1 (fr) * 2018-12-21 2020-12-04 Safran revetement pour noyau de conformage a chaud
CN109796139A (zh) * 2019-03-07 2019-05-24 张瑗 一种金属Al涂层石英光纤的制作方法
CN114939910B (zh) * 2022-05-31 2023-04-07 南京林业大学 一种用于木质复合板的防水剂及其使用方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3485658A (en) * 1965-07-22 1969-12-23 Du Pont Plural monolayer coated article and process of making
US3679609A (en) * 1969-07-28 1972-07-25 Schuyler Dev Corp Cleaning and conditioning concentrate compositions
JP3207886B2 (ja) * 1991-08-30 2001-09-10 科学技術振興事業団 金属酸化物薄膜の製造方法
US5624604A (en) * 1994-05-09 1997-04-29 Yasrebi; Mehrdad Method for stabilizing ceramic suspensions
US6210750B1 (en) * 1997-06-26 2001-04-03 Samsung Corning Co., Ltd. Water-repellent glass and process for preparing same
TWI262905B (en) * 2001-11-13 2006-10-01 Tosoh Corp Quartz glass parts, ceramic parts and process of producing those
JP2004161978A (ja) * 2002-09-24 2004-06-10 Yoshiyuki Nagae 光触媒被覆顔料、塗料、光触媒被覆顔料の製造方法及び塗料の製造方法
US20040101620A1 (en) * 2002-11-22 2004-05-27 Elmoursi Alaa A. Method for aluminum metalization of ceramics for power electronics applications
JP2004231927A (ja) * 2002-12-02 2004-08-19 Yoshiyuki Nagae 顔料、塗料、顔料の製造方法及び塗料の製造方法
JP2004241758A (ja) * 2003-01-17 2004-08-26 Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd 配線金属層の形成方法および配線金属層
FR2856397B1 (fr) * 2003-06-19 2005-09-16 Electricite De France Procede de preparation de couches d'oxydes d'elements metalliques
JP4710251B2 (ja) * 2004-05-28 2011-06-29 凸版印刷株式会社 金属酸化物膜の製造方法
DE102004030104A1 (de) * 2004-06-22 2006-01-12 Degussa Ag Wässerig/organische Metalloxid-Dispersion und mit damit hergestellte beschichtete Substrate und Formkörper
WO2008060534A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-22 Georgia Tech Research Corporation Printable thin-film transistors with high dielectric constant gate insulators and methods for producing same
JP2008189836A (ja) * 2007-02-06 2008-08-21 Asahi Glass Co Ltd 撥水性領域のパターンを有する処理基材、その製造方法、および機能性材料の膜からなるパターンが形成された部材の製造方法
WO2012005977A1 (en) 2010-06-29 2012-01-12 Los Alamos National Security, Llc Solution deposition planarization method
CN102021557B (zh) * 2010-12-03 2012-06-13 湖北工业大学 铝合金表面搅拌摩擦加工及加热反应合成的A12O3+TiB2复合涂层的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104302808B (zh) 2017-10-13
EP2850223B1 (fr) 2020-03-18
BE1020692A3 (fr) 2014-03-04
JP6346605B2 (ja) 2018-06-20
TW201408383A (zh) 2014-03-01
KR20150018516A (ko) 2015-02-23
HK1207406A1 (zh) 2016-01-29
WO2013171297A3 (fr) 2014-01-09
CA2871084A1 (fr) 2013-11-21
JP2018108584A (ja) 2018-07-12
EP2850223A2 (fr) 2015-03-25
SG11201407602VA (en) 2014-12-30
SG10201707129RA (en) 2017-10-30
JP2015522712A (ja) 2015-08-06
TWI569892B (zh) 2017-02-11
CN104302808A (zh) 2015-01-21
US20150099076A1 (en) 2015-04-09
WO2013171297A2 (fr) 2013-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU625900B2 (en) Method and composition for surface treatment
Guo et al. Layered double hydroxide films: synthesis, properties and applications
TWI569892B (zh) 複合材料之製法
WO2014046305A1 (ja) 複合光触媒および光触媒材
Shanaghi et al. Corrosion protection of mild steel by applying TiO 2 nanoparticle coating via sol-gel method
Calderon-Moreno et al. Effect of polyethylene glycol on porous transparent TiO2 films prepared by sol–gel method
Jiang et al. Enhanced wettability and wear resistance on TiO2/PDA thin films prepared by sol-gel dip coating
Hamdy et al. Electrochemical impedance studies of sol–gel based ceramic coatings systems in 3.5% NaCl solution
CN102311234A (zh) 透明的自清洁SiO2防雾涂层及其制备方法
DE4227720C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Beschichtungen aus Spinell sowie Verwendung der danach hergestellten Träger
JP6660691B2 (ja) 光触媒複合粒子およびその製造方法
CN103508681A (zh) 超亲水增透涂层的制备方法及超亲水增透涂层
CN105948525A (zh) 一种超亲水耐磨氧化锌/二氧化钛薄膜自洁净玻璃及其制备方法
CN100371078C (zh) 载体表面涂敷微米级沸石分子筛的催化剂制备方法
CN102677124A (zh) 一种具有能量存储功能光催化薄膜的制备方法
TW201631205A (zh) 溼式薄膜沈積法
Parfitt Precipitation of hydrolysis products on to oxide surfaces
Li et al. Synthesis, characterization and properties of ATO/potassium silicate film prepared by twice spray pyrolysis
JP4117371B2 (ja) シリカ−チタニア複合膜とその製造方法及び複合構造体
Liboon et al. Physico-Chemical Properties of TiO2 Coatings Derived From Acid Catalyst-Free Precursorvia Spin Coating
Liu et al. Sol–gel coatings by electrochemical deposition
US20050175852A1 (en) Thin silica film and silica-titania composite film, and method for preparing them
Jiao et al. Preparation and characterization of nanoparticle Ru: TiO 2 films and their photocatalytic activity
JP4034885B2 (ja) 光触媒性塗料組成物
EP3516092B1 (en) Process for producing collagen particles