[发明专利]用于对基质进行涂覆的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种按独立权利要求的前序部分所述的、用于对基质进行涂覆的方法。

背景技术

为了对基质进行涂覆，目前经常使用热喷涂方法、例如等离子喷涂、高速火焰喷涂（HVOF）、电弧喷涂或者说电弧线喷涂。

用所述方法在基质上产生涂层，其中该基质例如是金属的并且涂层能够是金属的、陶瓷的或者也能够是两者构成的混合物。涂层经常包括多个单个表层，所述表层重叠布置并且通常具有不同的功能性。

如此，例如已知热保护层（TBC）、防腐层、防侵蚀层或者滑动层，该滑动层简化了反向运动体的相互滑动。应用例在此是内燃机中气缸工作面具有表层的涂层，所述表层具有很好的润滑性以及耐磨性，由此改善了气缸中活塞的运动特性。也给出了以下应用，其中借助热喷涂涂覆有意未加工的表层。假肢例如股部关节假肢例如是这样的，其通常由生物兼容的金属钛制成，随后设有未加工的涂层，从而简化骨头组织到假肢上的生长。作为涂层材料，在此通常使用陶瓷物质、例如羟磷灰石。

在所有应用中要致力于尽可能好地并且持久地将借助热喷涂产生的涂层粘附在基质上。为此，通常在热喷涂之前将有待涂覆的表面进行预处理，这也称作激活。这种激活例如能够通过砂石射束、刚玉射束、冷硬制造射束、高压水束、若干个激光方法或者其他已知的激活方法实现。

所述预处理通常是非常耗时的并且还需要特殊的物质例如刚玉、砂石或者例如高压水束。由此产生额外的问题，即在多种激活方法中、例如在刚玉射束中随后在能够开始热喷涂之前需要额外的清洁或干燥步骤。此外，虽然要谨慎地清洁，但还是会将砂石或刚玉颗粒留在表面上并且在随后的涂层中留在表层中。这种外来体随后会引起不希望的裂纹成形，这例如在涂覆的股部关节假肢中会引起严重的后果。然而甚至在没有刚玉颗粒留在表面上时，由打毛过程产生的表面粗糙度尤其在高强度的物质中会引起疲劳裂纹的形成。

发明内容

因此，从现有技术出发，本发明的任务是提出一种用于借助热喷涂对基质进行涂覆的方法，其中非常简单地实现了对有待涂覆的表面的预处理或者说激活，其中要尽可能避免污染有待涂覆的面。

本发明的解决该任务的主题的特征在于独立权利要求。

按本发明提出一种用于对基质进行涂覆的方法，其中借助热喷涂将原始材料（Ausgangsmaterial）以工艺射束的形式喷涂到所述基质的表面上，其中首先在没有材料涂层的情况下用等离子喷涂设备的等离子火焰对所述基质的表面进行预处理并且随后用包含原始材料的工艺射束施涂到所述表面上。

惊人地示出，通过用等离子火焰进行的预处理或者说激活能够实现随后涂覆的表层的很好的粘附性。因为等离子火焰在预处理时不包含颗粒或者外来体，所以也排除了对有待涂覆的表面的污染。由此，省去了激活之后耗费成本的清洁或者干燥步骤。在预处理期间，所述等离子喷涂设备基本上以与其通常用于借助等离子喷涂进行涂覆时相同的参数运行。就只是不能使原始材料进入到等离子火焰中。

按本发明的方法尤其也适用于基质是金属的应用情况。

所述原始材料优选是金属的或者陶瓷的材料或者由这些材料组成的混合物，因为由此能够使涂层的所希望的特性非常好地匹配相应的应用情况。在此尤其也指金属基体的复合材料、例如MMC或金属陶瓷。

根据一种优选的实施方式，所述热喷涂是等离子喷涂。

按本发明的方法尤其也适用于低压范围内的热喷涂，这意味着在比大气压力更低的工艺压力下进行喷涂。由此，本发明也专门适用于真空等离子喷涂（VPS：vacuum plasma spraying）或者低压等离子喷涂方法、如LPPS（low pressure plasma spraying）或LPPS-TF（LPPS Thin Film）。

在一种优选的实施例中，用于产生工艺射束的热喷涂装置与等离子喷涂设备共同在时间上或者空间上相对于基质表面错开地运动，使得等离子火焰首先对表面的区域进行预处理并且随后在能够预先给定的时间段之后以工艺射束施涂到相同的区域上。该措施实现了特别简单的并且极少花费的方法实施，因为预处理和热喷涂前后相继实现，而无需为此进行中间步骤或者由一个设备更换成其他设备。所述热喷涂装置和等离子喷涂设备例如能够装配在共同的轴上或者共同的臂、例如处理机器人的臂上。所述两个装置例如先后以能够预先给定的间距装配在臂上，从而在该臂线性运动时首先使等离子喷涂设备并且随后使热喷涂设备经过表面的同样的有待涂覆的区域。