[發明專利]涂覆方法和涂覆的材料

在審

• 申請號: 201780044097.8
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN109477223A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: J·海德爾
• 申請（專利權）人: 迪布洛克涂料有限公司
• 主分類號: C23C24/08
• 分類號: C23C24/08;B22F1/02;C23C20/04
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 郗名悅;劉文娜

本發明涉及一種使用基于金屬的合金或化合物、通過使基材表面與由金屬鹵化物與還原劑進行原位反應而形成的未氧化的金屬粉末接觸來涂覆大面積固體基材的方法和裝置。所述方法適合于從低成本化學物，諸如金屬氯化物開始，使用基于金屬的合金或化合物來涂覆大面積基材，諸如薄片、粉末、珠粒和纖維。所述方法特別適合于制備涂覆有基于Zn、Sn、Ag、Co、V、Ni、Cr、Fe、Cu、Pt、Pd、Ta、Nb、Rh、Ru、Mo、Os、Re和W的金屬、合金和化合物的基材。

技術領域

本發明涉及一種使用金屬合金和化合物來涂覆固體物體和大面積顆粒基材的方法。

背景技術

涂覆的薄片和粉末被用于多種應用，諸如防腐蝕、涂料、化妝品、建筑和裝飾用途，以及功能材料和催化。在大面積基材上形成涂層的方法包括物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、電鍍和粉末埋入反應輔助涂覆(PIRAC)。

PVD方法通常需要低壓操作且涉及金屬前體的使用，因此通常難以適應涂覆粉末或薄片。粉末的PVD涂覆的實例可見于US6241858和US6676741，這些專利描述了用于涂覆粉狀樣品以生產金屬顏料的磁控濺射方法。

CVD涉及使前體材料(通常是有機金屬化合物)與基材的表面上的反應性氣體反應，得到一層沉積于表面上的材料并形成涂層(P.Serp和P.Kalck和R FeurerChem.Rev.2002,第102卷,3085-3128)。對于涂覆大面積基材，CVD方法包括使用流化床技術，其中氣態前體通過流化基材床來處理。用于Si和Ti的沉積的CVD方法的實例可見于專利US4803127、US5194514、US5171734、US5227195、US5855678和US6416721。這些專利基于下述過程：鹵化物化合物進行氣相還原，形成不穩定的中間化合物，然后由反應性氣體歧化、分解和/或還原。氣相方法具有操作要求精細的缺點，諸如需要蒸發前體材料并獲得對反應器內的氣體動力學的適當控制。

對于粉末或薄片，PVD和CVD通常很昂貴，并且它們往往僅適用于金屬涂料和化妝品的高端市場應用。這種制備費用限制了這些材料的廣泛使用，即使對于大多數應用(例如汽車涂料)，涂覆的薄片也優于金屬Al薄片，目前金屬Al薄片是汽車涂料行業所用的主要金屬顏料。

電鍍對可使用的材料類型有限制，并且僅適用于有限數量的金屬。通常，電鍍不適用于基于合金的涂層，并且具有顯著的環境缺點。

PIRAC通常用于使陶瓷基材金屬化；PIRAC的描述可見于文獻(例如(i)Gutmanas和Gotman,Materials Science and Engineering,A/57(1992)233-241以及(ii)Xiaowei Yin等人,Materials Science and Engineering A 396(2005)107–114)中。根據該方法，將陶瓷基材浸入金屬粉末，然后在高于800℃的溫度下加熱，以使基材表面與粉末反應，從而在基材表面上形成中間化合物。例如，將Si₃N₄薄片浸入鈦粉床中，并在高于850℃的溫度下加熱，形成Ti₅Si₃和氮化鈦的涂層。

涂覆有氧化物的大面積粉末狀基材被用于多種應用，包括催化(負載催化劑)和涂料(干涉顏料和珠光顏料)。用于制備此類材料的現有技術包括使用PVD和CVD來形成層狀結構以獲得所需的效果。如上文所述，此類方法通常很昂貴。用于在顏料行業中應用的方法的實例可見于美國專利US5540769、US6680135和US6933048。