TWI576330B - 提供防護性與導熱性塗層之方法 - Google Patents

Description

提供防護性與導熱性塗層之方法

一種提供防護性與導熱性塗層之方法，其係將一塗層設於一工件的方法。

現有的輪圈，其係設置於一輪型車輛，然而輪型車輛往往要挑戰各種惡劣的地形與天候，但現有的輪圈於設計時並未考慮到使用時表面防護性與散熱的問題，故輪圈往往於使用過程，因局部磨損或溫度上升，而加速輪圈損壞的速度。

另外，外在環境的侵蝕或腐蝕，其亦會使得沒有任何保護的輪圈受到損壞。

雖現有已存有各種塗層的應用方法與結構，但現有的塗層並未應用於輪圈，所以塗層與輪圈的結合方式仍有可以討論的空間，並且現有的塗層於孔隙率、微硬度、鍵結強度與磨耗體積損失仍有可以進步的空間。

有鑑於上述之缺點，本揭露之目的在於提供一種提供防護性與導熱性塗層之方法，其為將一塗層結合於一工件的方法，藉以提升工件之防護性與散熱，並且塗層具有較佳的孔隙率、微硬度、鍵結強度與磨耗體積損失。

為了達到上述之目的，本揭露之技術手段在於提供一種提供防護性與導熱性塗層之方法，其步驟包含有： 提供一塗層材料；以及該塗層材料係設於一工件，以形成有一厚度為160~500微米之塗層。

綜合上述，本揭露係提供防護性與導熱性塗層之方法，其具有下述之優點：

塗層具有較佳的孔隙率、微硬度、鍵結強度與磨耗體積損失。

塗層能夠提升工件之防護性與導熱性，藉以提升工件的防護性，並提升工件之散熱，而達到保護工件的目的。

另外，若工件為一輪圈，則塗層能避免輪圈之局部磨損或溫度上升，並能抵抗外在環境之侵蝕或腐蝕，進而可保護輪圈。

如上所述，塗層係能降低因摩擦或滑動，而於工件表面所造成的損傷；塗層亦具有防護性與散熱性，以避免表面因摩擦所產生的局部溫度上升，造成損壞或機械性能改變的狀況。

以下係藉由特定的具體實施例說明本揭露之實施方式，所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示之內容，輕易地瞭解本揭露之其他優點與功效。

請配合參考圖一所示，本揭露係一種提供防護性與導熱性塗層之方法，其步驟包含有：提供一塗層材料10，塗層材料為一陶金粉末或一燒結粉末； 陶金粉末為一鍍有金屬之陶瓷粉末與金屬粉末之混合，陶瓷粉末為氧化鋁、氧化鈦、氧化鉻、碳化鈦、碳化硼、碳化鉻、碳化矽、氮化鋁、氮化鈦、氮化硼或硼化鈦之其中一者或前述之至少任二者之組合，故陶瓷粉末為氧化物、碳化物、氮化物或硼化物之其中一者或前述之至少任二者之組合，陶瓷粉末係以一無電鍍方式使其表面鍍有金屬；該金屬為鈷、鎳或鋁之其中一者；金屬粉末為鋁粉末、鋁合金粉末、鉬粉末、鉬合金粉末、鎢粉末、鎢合金粉末、鈷粉末、鈷合金粉末、鎳粉末、鎳合金粉末、鐵粉末、鐵合金粉末、鈮粉末、鈮合金粉末、釔粉末、釔合金粉末、鎳鉻粉末、鎳鉻合金粉末、鎳鉻鋁粉末、鎳鉻鋁合金粉末、鈷鉻鋁釔粉末、鈷鉻鋁釔合金粉末、鎳鉻鋁釔粉末或鎳鉻鋁釔合金粉末之其中一者或前述之至少任二者之組合；燒結粉末係將上述之鍍有金屬之陶瓷粉末、上述之金屬粉末與黏結劑混合在一起形成泥漿，再經造粒與燒結而得到燒結粉末，燒結能夠於900-1100℃下真空燒結，燒結的目的在於使陶瓷粉末和金屬粉末有更佳的鍵結強度。

提供一塗層11，如圖二所示，將上述之之塗層材料係設置於一工件20，以於工件20表面形成一塗層21，塗層21的厚度為160~500微米，工件20為一金屬基板或一陶瓷基板之其中一者。

該設置方式為噴塗，該噴塗之方式為粉體塗裝、電弧熔射、火焰熔射、電漿熔射或高速火焰熔射之其中一者， 舉例而言，若為高速火焰熔射，則能夠選用金屬粉末為鈷鉻鋁釔粉末，其佔整體之塗層材料90%，陶金粉末佔整體之塗層材料10%，粒度範圍為5μm~70μm，純度為99%，高速火焰熔射之燃氣流量為20~100 l/min，氧氣流量為300~500 l/min，以及粉末載體流量為10~50 l/min。

請配合參考圖三所示，其為本揭露之另一實施例，上述之方法皆未變動，僅將上述之工件由金屬基板或陶瓷基板變更為一輪圈30，該塗層32係形成於輪圈30之二突緣31的表面處，塗層31的厚度為160~500微米，該輪圈30為一金屬材料或一高分子材料之其中一者所製，該金屬材料為鋁、鋁合金、鐵或鐵合金之其中一者，高分子材料為塑料、橡膠或纖維之其中一者。

請配合參考圖四至七所示，現有的塗層與本揭露之塗層於孔隙率、微硬度、鍵結強度與磨耗體積損失之測試比較示意圖，如圖四所示，標示S1(以下以S1論述)為現有使用鋁(Al)/碳化硼(B₄C)之現有塗層，標示S2(以下以S2論述)為應用本揭露之鈷鉻鋁釔(CoCrAlY)/三氧化二鋁(Al₂O₃，簡稱氧化鋁)之塗層，標示S3(以下以S3論述)為應用本揭露之鋁銅鉬鎢(Al-Cu-Mo-W)之塗層，標示S3(以下以S3論述)為應用本揭露之二碳化三鉻-鎳鉻(Cr₃C₂-NiCr)/碳化矽-鎳(SiC-Ni)之塗層。

如圖四所示，S1的孔隙率為6%~17.8%，S2、S3與S4之孔隙率能夠降低至2%，孔隙率為塗層材料堆積體積中，塗層之間的空隙體積占總體積的比例。

如圖五所示，其為一維氏硬度測試，S1的微硬度係低 於100Mpa。

如圖六所示，S1的鍵結強度係介於4000至5000psi，S2的鍵結強度係介於8000至9000psi，S3與S4的鍵結強度係介於7000至8000psi。

如圖七所示，S1的磨耗體積損失係介於160至200mm³，S2與S4的磨耗體損失係介於0至50mm³，S3的磨耗體損失係介於100至170mm³。

如圖四至圖七所示，本揭露之塗層於孔隙率、微硬度、鍵結強度與磨耗體積損失之測試結果皆優於現有的塗層。導熱性測試結果顯示添加碳化矽於二碳化三鉻-鎳鉻中，塗層導熱由45.88W/mK提高至70.8W/mK。

綜合上述，本揭露係揭露一種將塗層設於一工件之方法，而且塗層所使用之塗層材料係可使塗層具有較佳的保護性與導熱性，故將本揭露之塗層設於一工件時，工件本身因使用，而導致有可能產生局部磨損或溫度上升時，塗層係可抵抗可能產生局部磨損，並能將因使用所產生的高溫傳導至工件外部，藉以達到散熱的目的。

舉例而言，若工件為一輪圈，則當輪圈於使用過程中，其可能會導致局部磨損或溫度上升，塗層本身之較佳的微硬度、鍵結強度與磨耗體積損失隙能抵抗局部磨損，藉以保護輪圈，而且輪圈於使用過程中所產生的高溫，可藉由塗層傳導至外部，藉以達到輪圈之散熱的效果，而且塗層亦能保護輪圈不受外在環境的侵蝕或腐蝕。

惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本揭露之特點及功效，而非用於限定本揭露之可實施範疇，於未脫離 本揭露上揭之精神與技術範疇下，任何運用本揭露所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

10~11‧‧‧步驟

20‧‧‧工件

21‧‧‧塗層

30‧‧‧輪圈

31‧‧‧突緣

32‧‧‧塗層

圖一為本揭露之一種提供防護性與導熱性塗層之方法之流程示意圖。

圖二為一應用本揭露之工件之剖面示意圖。

圖三為一應用本揭露之輪圈之剖面示意圖。

圖四為一應用本揭露之塗層與現有的塗層之孔隙率比較示意圖。

圖五為應用本揭露之塗層與現有的塗層之微硬度比較示意圖。

圖六為應用本揭露之塗層與現有的塗層之鍵結強度比較示意圖。

圖七為應用本揭露之塗層與現有的塗層之磨耗體積損失比較示意圖。

10~11‧‧‧步驟

Claims (22)

1. 一種提供防護性與導熱性塗層之方法，其步驟包含有：提供一塗層材料，該塗層材料為鈷鉻鋁釔/三氧化二鋁，或者為鋁銅鉬鎢，或者為二碳化三鉻-鎳鉻/碳化矽-鎳；以及該塗層材料係設於一工件，以形成有一厚度為160~500微米之塗層，該工件為一金屬基板或一陶瓷基板之其中一者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該塗層材料為一陶金粉末。
3. 如申請專利範圍第2項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中陶金粉末為一鍍有金屬之陶瓷粉末與金屬粉末之混合。
4. 如申請專利範圍第3項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該陶瓷粉末為氧化物、碳化物、氮化物或硼化物之其中一者或前述之至少任二者之組合。
5. 如申請專利範圍第4項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該陶瓷粉末為氧化鋁、氧化鈦、氧化鉻、碳化鈦、碳化硼、碳化鉻、碳化矽、氮化鋁、氮化鈦、氮化硼或硼化鈦之其中一者或前述之至少任二者之組合。
6. 如申請專利範圍第3項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該所鍍之金屬為鈷、鎳或鋁之其中一者。
7. 如申請專利範圍第6項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該金屬係以一無電鍍方式鍍於該陶瓷粉 末。
8. 如申請專利範圍第3項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該金屬粉末為鋁粉末、鋁合金粉末、鉬粉末、鉬合金粉末、鎢粉末、鎢合金粉末、鈷粉末、鈷合金粉末、鎳粉末、鎳合金粉末、鐵粉末、鐵合金粉末、鈮粉末、鈮合金粉末、釔粉末、釔合金粉末、鎳鉻粉末、鎳鉻合金粉末、鎳鉻鋁粉末、鎳鉻鋁合金粉末、鈷鉻鋁釔粉末、鈷鉻鋁釔合金粉末、鎳鉻鋁釔粉末或鎳鉻鋁釔合金粉末之其中一者或前述之至少任二者之組合。
9. 如申請專利範圍第2項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該塗層材料為一燒結粉末。
10. 如申請專利範圍第9項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該燒結粉末為一鍍有金屬之陶瓷粉末、一金屬粉末與黏結劑混合在一起形成泥漿，再經造粒與燒結而得。
11. 如申請專利範圍第10項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該陶瓷粉末為氧化物、碳化物、氮化物或硼化物之其中一者或前述之至少任二者之組合。
12. 如申請專利範圍第11項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該陶瓷粉末為氧化鋁、氧化鈦、氧化鉻、碳化鈦、碳化硼、碳化鉻、碳化矽、氮化鋁、氮化鈦、氮化硼或硼化鈦之其中一者或前述之至少任二者之組合。
13. 如申請專利範圍第10項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該所鍍之金屬為鈷、鎳或鋁之其中一者。
14. 如申請專利範圍第13項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該金屬係以一無電鍍方式鍍於該陶瓷粉末。
15. 如申請專利範圍第10項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該金屬粉末為鋁粉末、鋁合金粉末、鉬粉末、鉬合金粉末、鎢粉末、鎢合金粉末、鈷粉末、鈷合金粉末、鎳粉末、鎳合金粉末、鐵粉末、鐵合金粉末、鈮粉末、鈮合金粉末、釔粉末、釔合金粉末、鎳鉻粉末、鎳鉻合金粉末、鎳鉻鋁粉末、鎳鉻鋁合金粉末、鈷鉻鋁釔粉末、鈷鉻鋁釔合金粉末、鎳鉻鋁釔粉末或鎳鉻鋁釔合金粉末之其中一者或前述之至少任二者之組合。
16. 如申請專利範圍第1項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該工件為一輪圈。
17. 如申請專利範圍第16項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該塗層係形成於該輪圈之二突緣。
18. 如申請專利範圍第16項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該輪圈為一金屬材料或一高分子材料之其中一者所製。
19. 如申請專利範圍第18項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該金屬材料為鋁、鋁合金、鐵或鐵合金之其中一者。
20. 如申請專利範圍第18項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該高分子材料為塑料、橡膠或纖維之其中一者。
21. 如申請專利範圍第1項所述之提供防護性與導熱性塗 層之方法，其中該塗層材料係以一噴塗之方式設於該工件。
22. 如申請專利範圍第21項所述之提供防護性與導熱性塗層之方法，其中該噴塗之方式為粉體塗裝、電弧熔射、火焰熔射、電漿熔射或高速火焰熔射之其中一者。