[发明专利]耐磨涂层、包含该耐磨涂层的产品以及涂覆该耐磨涂层的方法

说明书

优先权

本发明要求并受益于2010年10月5日提交的申请号为61/389,777和2011年7月14号提交的申请号为61/507,650的美国专利的优先权，并且二者均通过援引的方式全面包含于本发明中。

技术领域

本发明所公开的内容涉及一种涂层。更具体地，本发明所公开的内容涉及的是一种通过二甲基硅烷分解反应涂覆应用于基材的耐磨涂层。

背景技术

通常，基材的表面并没有我们所需要的性能。我们所需要的具体性能的缺失会导致基材表面在特定环境下的降解，或是无法满足特定的性能要求，或者二者兼有。例如，在特定环境下金属、玻璃、陶瓷的表面会遭受磨损或者其他不必要的表面活性，例如化学吸附、催化反应、腐蚀作用、氧化作用、副产物累积、粘滞作用等。

不必要的表面活性会导致其他分子的化学吸附、可逆和不可逆的物理吸附、与其他分子的催化反应、异质物的冲击、表面分子崩坏、基质的物理损耗或这些情况相结合。

硅烷表面和不饱和烃在金属催化剂催化条件下可进行反应，从而提供特定的性能。但是，上述过程有如下缺点：反应系统中的催化剂很难完全去除，并且使用催化剂会再次引入不需要的表面活性。此外，非晶硅化学气相沉积材料容易被高pH值的腐蚀性介质溶解，因此限制了其在这种环境中的使用。

在物体表面涂覆涂层可以防止不必要的表面活性。化学气相沉积法是一种已知的涂覆涂层的方法（通常被称为CVD）。一般地，化学气象沉淀法可以在一定的压力和温度条件下并在固定的时间内，将蒸汽沉淀为固态物质从而形成涂层。化学气相沉积法可以包含功能化（一种表面反应）后的初级处理来引入特定的分子。

然而，尽管化学气相沉积法已经被广泛的使用了，但是硅、碳、氢等分子此前一直被认为不适合用作化学气相沉积前体，也不适合在例如等离子场或微波场作为附加沉淀能的条件下，与其他化学气相沉积前体共同使用。因此，与此类分子有关的特性此前并没有在使用热化学气相沉积领域中得以发现。

此外，很多已知的涂层不能提供足够的耐磨性，这会导致部件表面的磨损，从而缩短了涂覆有该涂层的部件的使用寿命。由于部件的使用环境一般比较复杂，我们希望所生产的涂层可以同时抵抗部件表面的化学降解和物理磨损。例如，石油天然气工业中的钻孔工具的部件所工作的使用环境就非常苛刻，钻孔工具需要在高负载、高速度、高摩擦，以及由此产生的高温环境中使用。又例如，需要在往复运动中相互摩擦的部件的表面。这些因素都会引起部件表面的磨损。

因此，提高现有涂层的耐磨性，克服部分或者全部的上述或者类似环境中的缺点，是很有必要的。

发明内容

本公开的一个实施例涉及一种经过三甲基硅烷处理的涂层。

本公开的另一个实施例涉及一种产品，所述产品的表面包含经过三甲基硅烷处理的涂层。

本公开的另一个实施例涉及一种将耐磨涂层涂覆于产品表面，然后经过三官能基有机硅烷处理的方法。

在一些实施例中，所述耐磨涂层是利用化学气相沉积法进行涂覆的。

在一些实施例中，所述三官能基有机硅烷指的是三甲基硅烷。

在一些实施例中，耐磨涂层除了要经过三官能有机硅烷处理，还要进行氧化和/或官能化。

本发明实施例的一个优点是，过去不能使用的分子，例如硅、碳、氢，现在可以涂覆于基材表面。

本发明实施例中对涂层的处理方法是，在含有三甲基硅烷或其他三官能基有机硅烷的基材上，通过化学气相沉淀法涂覆二甲基硅烷涂层。那么，本发明实施例的另一个优点就是，这种处理方式可以对未经处理而带来的氧化和/或功能化的涂层，在惰性、抗腐蚀性、疏水性、抗酸性、防水性和高硬度的一个或多个方面的特性进行改善。

本发明实施例的另一个优点是，上述处理方法可以为涂层引入防粘连和防结焦的特性。

本发明实施例的另一个优点是，可以获得拥有改良的耐磨性的耐磨涂层。

本发明实施例的进一步描述均在此公开。上述特性以及其它本发明应用现状涉及的特性和优点均可以通过阅读本说明书和说明书附图，被本领域技术人员领会和理解。

说明书附图简要描述

图1示出了根据本发明得到的涂覆于基材上的碳硅烷涂层的实施例。

图2示出了根据本发明得到的涂覆于基材上的碳硅烷涂层的实施例的俄歇电子能谱图。

图3示出了根据本发明得到的涂覆于基材上的功能化碳硅烷涂层的实施例。

图4示出了根据本发明实施例所述的化学气相沉淀法。