[發明專利]在金屬基材上形成聚合物涂層的方法

有效

• 申請號: 201580059562.6
• 申請日: 2015-10-19
• 公開（公告）號: CN107073890B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 趙磊;徐志躍
• 申請（專利權）人: 貝克休斯公司
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B7/12;B32B15/04;B32B33/00;B32B37/12;B32B37/06;B32B37/10;C09D161/06;C09D163/00;C09D177/00;C09D169/00;C09D175/04;C09D12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王剛

本發明提供一種制品，其包括基材；聚合物涂層；以及設置在基材和聚合物涂層之間的中間層，該中間層包括碳復合材料，其中，碳復合材料包括碳和含有以下物質中的一種或多種的粘結劑：SiO₂、Si、B、B₂O₃、金屬或金屬的合金；并且其中，金屬包括以下物質中的一種或多種：鋁、銅、鈦、鎳、鎢、鉻、鐵、錳、鋯、鉿、釩、鈮、鉬、錫、鉍、銻、鉛、鎘或硒。

相關申請的交叉參考

本申請要求2014年11月18日提交的美國申請第14/546332號的權益，其全部內容通過引用并入本文。

背景技術

聚合物涂層已廣泛用于井下工具和附件以通過減少流體流動阻力來提高井產量。聚合物涂層還用來通過最小化來自流體流中的甜酸氣體的腐蝕來保護金屬基材。然而，聚合物通常不與金屬形成強化學鍵。因此，聚合物涂層和金屬基材通常僅通過弱范德華力、弱氫鍵合或機械聯鎖固定在一起。在挑戰性條件下，可能會發生分層，減少聚合物涂層的使用壽命。因此改善金屬基材上聚合物涂層的可靠性與長期性能的材料和方法應更能為本領域接受。

發明內容

在實施例中，一種制品克服了現有技術的上述及其它缺陷，該制品包括：基材；聚合物涂層；以及設置在基材和聚合物涂層之間的中間層，該中間層包含碳復合材料，其中，該碳復合材料包括碳和含有以下物質中的一種或多種的粘結劑：SiO₂、Si、B、B₂O₃、金屬或金屬的合金；并且其中，金屬包括以下物質中的一種或多種：鋁、銅、鈦、鎳、鎢、鉻、鐵、錳、鋯、鉿、釩、鈮、鉬、錫、鉍、銻、鉛、鎘或硒。

一種涂覆基材的方法，包括：在基材上設置碳復合材料層；將碳復合材料層粘結至基材，從而在碳復合材料層和基材之間形成第一粘結層；將單體、第一聚合物或其組合接枝在碳復合材料層上以提供第二粘結層；以及用包括第二聚合物的涂料組合物涂覆第二粘結層；其中碳復合材料層包括碳和粘結劑；粘結劑包括以下物質中的一種或多種：SiO₂、Si、B、B₂O₃、金屬或金屬的合金；并且金屬包括以下物質中的一種或多種：鋁、銅、鈦、鎳、鎢、鉻、鐵、錳、鋯、鉿、釩、鈮、鉬、錫、鉍、銻、鉛、鎘或硒。

附圖說明

以下描述無論如何都不應視作限制性的。參考附圖，相同元件采用相同編號。

圖1示出了用于根據本公開的實施例在金屬基材上形成聚合物涂層的工藝，其中圖1(a)示出了涂覆有碳復合材料層的基材；圖1(b)示出了第一粘結層在基材和碳復合材料層之間形成；圖1(c)示出了第二粘結層已接枝在碳復合材料層上；并且圖1(d)示出了聚合物涂層設置在第二粘結層上；

圖2是根據本公開實施例的碳復合材料的SEM圖像。

具體實施方式

本發明的發明人已研制出了將聚合物涂覆在金屬基材或陶瓷基材上的工藝。有利地，中間層設置在聚合物涂層和金屬或陶瓷基材之間。中間層包括碳復合材料，碳復合材料包含諸如石墨的碳和無機粘結劑。碳復合材料中的無機粘結劑促進中間層粘結至基材。同時碳復合材料中的碳通過諸如共價鍵的強化學鍵促進中間層粘結至聚合物涂層。工藝允許制造具有改善的可靠性和長期性能的涂覆基材。

在一個實施例中，提供了一種制品，該制品包括基材、聚合物涂層和設置在基材和聚合物涂層之間的中間層，其中，中間層包括碳復合材料，碳復合材料包含碳和粘結劑。

基材可以是金屬材料或陶瓷材料。其可以不經表面加工就使用，或者可以進行加工，包括以化學方式、物理方式或機械方式對基材進行處理。例如，基材可以例如通過砂磨、研磨或噴砂進行處理以粗糙化或增加基材的表面區域。也可以通過化學和/或機械方法清潔基材的表面以去除污染物。