阅读说明：本技术 涂覆带材 (coated strip ) 是由 W·J·布顿 于 2018-04-11 设计创作，主要内容包括：一种用于制造连续陶瓷带材的方法包括将陶瓷原料加热到熔融状态以及将原料的熔融液滴喷洒到沉积表面上的步骤。所述方法还包括：通过聚集液滴,并且该液滴固化并彼此直接结合而在沉积表面上形成陶瓷涂层。沉积表面相对于陶瓷涂层是不粘的,使得涂层可以作为连续陶瓷带材从沉积表面剥离而不断裂。另外,在实施方式中,通过使沉积表面经过弯曲边缘,化学剥落或溶解沉积表面,或燃烧沉积表面来移除沉积表面。(A method for manufacturing a continuous ceramic strip includes the steps of heating a ceramic feedstock to a molten state and spraying molten droplets of the feedstock onto a deposition surface. The method further comprises the following steps: the ceramic coating is formed on the deposition surface by collecting droplets, and the droplets solidify and directly bond to each other. The deposition surface is non-tacky relative to the ceramic coating so that the coating can be peeled from the deposition surface as a continuous ceramic strip without breaking. Additionally, in embodiments, the deposition surface is removed by passing the deposition surface over a curved edge, chemically stripping or dissolving the deposition surface, or burning the deposition surface.)

涂覆带材

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年4月13日提交的系列号为62/485,067的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文，如同在下文完整阐述。

背景技术

通常将涂层施加于制品，以使涂层与制品结合并与制品成为一体，从而为制品提供附加的属性，例如表面硬度、有所增加的表面光泽度、气密性、美学特征等。已经开发了一些技术来改进涂层与下方材料的结合和粘附。

发明内容

申请人发现了一种制造方法，其通过有意使涂层与沉积表面脱层而利用结合得较差的涂层来形成带材。

本公开的方面一般涉及一种制造带材的方法，其包括以下步骤：将原料加热到熔融状态以及将原料的熔融颗粒或液滴喷洒到沉积表面上。所述方法还包括：通过聚集颗粒或液滴而在沉积表面上形成涂层。在一些这样的实施方式中，颗粒或液滴彼此直接结合，但是所述涂层在至少一些颗粒或液滴之间和/或周围包括至少一些空隙。在一些这样的实施方式中，沉积表面对于涂层是不粘的，使得涂层可以作为连续的带材(例如长度为至少10mm的连续带材)从沉积表面剥离(即，被移除的层)而不断裂。

根据一个示例性实施方式，原料包括无机材料，例如粉末形式或悬浮液中的陶瓷。在一些实施方式中，加热步骤将原料加热到高于250℃的温度，同时沉积表面包括热塑性聚合物，其熔化温度可以低于经过加热的原料的温度。在一些实施方式中，沉积表面包括含氟聚合物。在一些实施方式中，以每分钟大于10米的带材长度的速率进行涂覆。根据一个示例性实施方式，在从沉积表面剥离后，所述涂层具有比成块的(即，完全致密化的)原料更低的热导率和/或更低的导电率，这可能是由于更高的孔隙率和更多的空隙所致，例如减少至少2％，例如至少5％的热导率以及/或者增加的介电强度。

在一些实施方式中，喷洒步骤使得当形成涂层时，熔融颗粒或液滴在冲击时飞溅或变扁，以具有小于其侧向尺寸两倍的厚度，由此形成片状物(lamellae)。在一些这样的实施方式中，所述涂层在沉积表面上的厚度是20μm至250μm，并且该厚度包括重叠片状物的堆叠。在一些实施方式中，涂层形成为长度大于10m的长带材，并且所述方法可以进一步包括将带材缠绕在卷轴上。在一些实施方式中，所述方法还包括以下步骤：使来自不同喷洒源的颗粒或液滴结合以提供宽涂层，例如与长度和厚度均正交的宽度为至少25mm的涂层。

本公开的另一些方面一般涉及一种用于制造的方法，其包括以下步骤：加热原料，其中所述原料具体包括陶瓷，例如氧化铝或氧化锆，以及将经过加热的原料颗粒或液滴喷洒到沉积表面上。所述沉积表面具体包括含氟聚合物，例如聚四氟乙烯。所述方法还包括以下步骤：通过聚集颗粒或液滴，在沉积表面上形成涂层，其中，所述颗粒或液滴彼此直接结合，但是所述涂层在至少一些颗粒或液滴之间和/或周围包括至少一些空隙。根据一个示例性实施方式，所述喷洒使得经过加热的颗粒或液滴飞溅或变扁，由此形成片状物。所述方法可以进一步包括以下步骤：从沉积表面移除涂层以形成连续带材。在一些这样的实施方式中，连续带材的长度为至少10mm并且厚度为20μm至250μm。根据一些这样的实施方式，所述厚度包括由液滴形成的重叠片状物的堆叠，其中，所述重叠片状物的侧向尺寸一般与带材的厚度正交。

根据一个示例性实施方式，所述带材更具体地为长度大于10m的长带材，所述方法可以进一步包括将带材缠绕在卷轴上。在一些实施方式中，以每分钟大于10米的涂覆长度的速率进行涂覆步骤。在一些实施方式中，所述方法包括：结合来自不同喷洒源的经过加热的颗粒或液滴以提供宽涂层，例如至少25mm。

仍是本公开的另一些方面一般涉及一种片材，并且/或者更具体地，涉及一种带材。所述片材包括重叠片状物的微结构。在一些这样的实施方式中，所述片状物彼此直接结合，但是在至少一些片状物之间和/或周围包括至少一些空隙。在这样的一些实施方式中，所述片材是自立式的并且/或者可与沉积表面分离，使得所述片材可以作为长度为至少10mm的连续片材从沉积表面剥离而不断裂。根据示例性的所述实施方式，所述片材的厚度与长度正交，并且所述厚度为至少20μm至高达3mm，高达5mm或更厚，这取决于片材是否包括多个层(例如，大致参见图5的片材520)。

在一些实施方式中，所述片材是薄片材，使得厚度不超过250μm。在一些实施方式中，所述片材更具体地为长度为至少10m的长带材。所述长带材可以缠绕在卷轴上。在一些实施方式中，所述片状物是陶瓷，例如氧化铝。所述片材和/或带材可以具有比成块的无机材料更低的热导率和/或更低的导电率。

所述片材和/或带材可以由邻接的各层形成，并且在邻接的各层之间具有界面。各层可以是不同的材料。所述片材和/或带材可以是自立式的，可以结合于载体(例如聚合载体)形式的沉积表面。

在以下的

具体实施方式

中给出了其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言是容易理解的，或通过实施文字描述和其权利要求书以及附图中所述实施方式而被认识。应理解，上面的一般性描述和下面的具体实施方式都仅仅是示例性的，并且旨在提供理解权利要求书的性质和特征的总体评述或框架。

附图说明

所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了一个或多个实施方式，并与具体实施方式一起用于解释各实施方式的原理和操作。因此，结合附图，通过以下具体实施方式能够更好地理解本公开，其中：

图1是根据一个示例性实施方式所述的制造线的透视图。

图2是根据一个示例性实施方式所述的带材的部分或者片材的顶部透视概念图。

图3是根据另一个示例性实施方式所述的制造线的透视图。

图4是根据另一个示例性实施方式所述的制造线的透视图。

图5是根据另一个示例性实施方式所述的片材的透视图。

图6是根据另一个示例性实施方式所述的制造线的侧视示意图。

具体实施方式

在阅读详细说明示例性实施方式的以下具体实施方式和附图之前，应理解本发明的技术并不限于具体实施方式中所阐述或附图中所例示的细节或方法学。例如，如本领域技术人员所理解的，在其中的一幅附图中所示或者在涉及其中的一个实施方式的文本中所述与实施方式相关的特征和属性也可以适用于其中的另一幅附图所示或文本其他地方所描述的其他实施方式。

参考图1，制造线110包括喷洒头112，其将原料的颗粒或液滴114(以喷洒锥示出)引导到沉积表面116上，例如通过热喷洒(如等离子体喷洒)仪器和技术来引导。更具体地，根据一个示例性实施方式，在喷洒之前和/或期间，加热原料并且颗粒或液滴114可以处于熔融状态。通过聚集颗粒或液滴114，所述方法在沉积表面116上形成了涂层118(例如层、膜)。

在一些这样的实施方式中，沉积表面116相对于涂层118是不粘的，使得涂层118可以作为片材和/或连续带材，例如作为长度L为至少10mm(例如至少10cm，例如至少1m，例如至少10m)的片材120，从沉积表面116剥离而不断裂(所述断裂即，在片材120或带材上宽度方向上开裂及撕开)。在一些实施方式中，沉积表面116具体包括聚合物，例如热塑性聚合物，如含氟聚合物，如聚四氟乙烯。由于来自加热步骤的液滴的高温，将聚合物作为沉积表面材料可能是违反常理的。在其他实施方式中，不同的材料可以与沉积表面116一起使用以促进涂层118脱层，例如聚硅氧烷或其他聚合物，或者其他材料，例如阳极化铝。在设想的实施方式中，沉积表面116可以具有挠性，例如上文公开的聚合材料的薄层(例如厚度小于1mm，如小于0.5mm)，例如表面具有不粘性含氟聚合物的聚合载体。沉积表面116的挠性可以有助于其的移除，例如通过剥离进行移除。

在一些实施方式中，加热步骤将原料加热到高于250℃的温度，同时沉积表面116包括热塑性聚合物，其熔化温度可以实际上低于经过加热的原料的温度。颗粒或液滴114的高温喷洒(例如至少300℃，例如至少450℃，例如至少600℃)与熔化温度较低的沉积基材116(例如低于600℃，例如低于450℃，例如低于300℃)的组合可能是违反常理的。然而，小颗粒或液滴114可能不具有足够的热质量和/或温度来熔化或者熔化大部分沉积表面116。

根据一个示例性实施方式，原料和对应的颗粒或液滴114是无机材料或者包括无机材料，例如粉末形式或悬浮液中的陶瓷。例如，原料可以是，可以包括和/或可以主要包括(以重量百分比计)氧化铝或氧化锆，例如氧化钇稳定的氧化锆，其前体和/或其他陶瓷。这些材料可能很难通过常规方法(如对锭进行切片或通过流延)制成薄片。在设想的另一些实施方式中，原料可以是或者可以包括其他材料，例如玻璃、金属、陶瓷和/或聚合物。

申请人相信，本文公开的制造方法对于形成材料的片材120，例如陶瓷薄带材特别有效。在一些设想的实施方式中，形成涂层118的步骤以每分钟形成大于5米涂层118的长度的速率来进行，例如以每分钟形成大于10米涂层118的长度的速率，例如以每分钟形成大于12米涂层118的长度的速率来进行。例如，申请人估计，利用本文公开的技术，可以12-13米/分钟生产42mm宽的带材42。

根据一些示例性实施方式，颗粒或液滴114是与沉积表面116不同的材料(即，组合物)。但是在一些设想的实施方式中，多次通过制造线110或通过串联的多个喷洒头120的通道可以增加涂覆材料的层和/或使各涂覆材料的层彼此至少部分重叠，例如用于增加涂层118和对应的片材120的厚度。例如，在一些这样的实施方式中，多个通道或喷洒头可以并排布置以增加片材120的宽度，如图3所示。在另一些设想的实施方式中，多个通道或喷洒头可以串联，使得各层彼此重叠和堆叠，例如用于提供多层片材(大致参见如图5所示的片材520)。

参考图2，根据一个示例性实施方式，喷洒步骤使得经过加热和/或熔融的颗粒或液滴114在形成涂层118时飞溅或变扁，由此形成片状物122(即，鳞片状或板状结构)。根据一个示例性实施方式，片状物122的厚度小于其侧向尺寸(例如长度、宽度)的一半，例如小于四分之一，例如小于十分之一。根据一个示例性实施方式，涂层118或片材120的厚度包括重叠片状物122的堆叠。在一些这样的实施方式中，所述涂层188在沉积表面116上的厚度是20μm至250μm，并且/或者片材120的厚度T为20μm至250μm。相对于各向同性的结构，片状物的微观结构可以增加相应的片材120的挠性，并且/或者可以阻止裂纹扩展。片状物可以通过标准显微技术来观察，例如当观察片材120的未抛光表面或截面时可观察片状物。然而，片状物的形状可以不如图2所示的那么均匀。在设想的实施方式中，可以对片状物120进行加工和/或成形，以移除片状物或者不具有片状物或者不具有明显的片状物，例如，通过在炉314中进行沉积后加热(图4)。

在一些实施方式中，沿着沉积表面的条线(swath)施加涂层118，并且涂层118形成了片材120，所述片材120更具体来说是长度L大于10m的长带材。在一些实施方式中，长带材的长显著长于宽，例如长度L与宽度W的长宽比为至少5:1，例如至少10:1，例如至少100:1。所述制造方法还可以包括将长带材缠绕在卷轴上(例如参见图4，卷轴312)。

参考图3，在一些实施方式中，所述方法还包括以下步骤：结合来自不同喷洒头212的颗粒或液滴以提供宽涂层。如图3所示，喷洒头212提供了液滴或颗粒214的多个喷洒锥，当液滴或颗粒214沉积在沉积表面216上时，这些多个喷洒锥可以彼此重叠，例如在总涂层218的宽度W(与长度L和厚度T均正交)(参见图2)为至少10mm，例如至少25mm，例如至少50mm的情况中。

参考图4，可以将材料318引导到炉314中以用于另外的加工，所述材料318例如具有沉积表面216的涂层218或者替代性的仅为片材120。例如，炉可以加热材料318，以增加颗粒122之间的结合，使材料318变扁，使材料318退火，或出于其他原因。然而，申请人相信，本文公开的技术的一大优点是炉314和另外的加热对于获得片材120可以不是必需的——初始的加热、聚集和结合步骤就足够了。

无论有或没有炉，可以将片材120和/或沉积表面216(例如载体)上的涂层218缠绕在卷轴上，例如卷轴312，其直径小于3m，例如小于1m。将片材120缠绕在卷轴312上的能力根据材料的组成和/或厚度而变化。例如，申请人相信厚度小于200μm并且具有本文所述的微观结构(即，通过显微镜展示的材料的小鳞片结构)的氧化铝带材可以缠绕在所述卷轴312上而不会断裂。

参考图5，沿着制造线110多次通过，或者沿着一系列这样的制造线的通道可以产生具有多个层522的片材520或带材。在一些实施方式中，片材520(或片材120)可以是厚片材，如上文所公开的，例如如果片材520含有多个层522。在一些这样的实施方式中，片材520相比于本文公开的沉积基材(例如聚合载体516)一般可以是刚性的。在一些实施方式中，片材520或带材可以被割解或分割，例如割解或分割成离散件，可堆叠这些离散件。离散件可以与相应的沉积基材分离，并且/或者可以在炉(例如炉314)中进一步加工。

虽然本文主要论述了聚合物沉积表面，但是其他沉积表面也适用于本发明的实施方式。例如，用作沉积表面116、216、516的其他合适的材料包括有机或无机材料，例如纸、木材、陶瓷、玻璃或金属(例如不锈钢、铜、铂、黄铜等)。另外，虽然之前论述了“无粘”或“不粘”的实施方式，但是也可以使用刚好具有足够的粘性以使液滴114、214粘附至沉积表面116、216、516的“低粘”材料。另外，可对沉积表面116、216、516进行粗糙化(例如通过喷砂)，以在沉积的初始阶段期间提高粘性，同时仍便于相对较容易地从涂层118、218或片材520剥离沉积表面116、216、516。尽管如此，在另一些实施方式中，也可以使用除剥离之外的其他技术来移除沉积表面116、216、516。例如，可以从涂层118、218或片材520烧掉纸和聚合物沉积表面116、216、516。另外，对于任何沉积表面116、216、516，可以通过使沉积表面116、216、516经过弯曲件而从沉积表面116、216、516松开涂层118、218或片材520(下文有更详细论述的实施方式)。仍进一步地，可以从涂层118、218或片材520溶解或化学剥落掉沉积表面116、216、516。

使用任何前述实施方式，在一些实施方式中，涂层118、218或者片材520的厚度可以高达300μm。仍是在另一些实施方式中，涂层118、218或片材520的厚度可以高达3mm，仍是在另一些实施方式中，涂层118、218或片材520的厚度可以高达5mm。在某些实施方式中，例如涂层118、218或片材520的厚度大于100μm的实施方式，则可以分割涂层118、218或片材520而不将其缠绕在卷轴上。在实施方式中，经过分割的涂层118、218或片材520的长度为至少50mm。

在由多个层522构建的片材520中，每个层可以是不同的材料和/或具有不同密度。例如，每个层522可以是不同材料，例如不同的陶瓷材料(例如氧化铝或氧化锆)。并且，例如，每个层522可以具有不同密度。在一个实施方式中，先沉积第一多孔层522，再沉积更致密的层522，在这样的实施方式中，第一多孔层522的密度小于第二层522的密度。这种层结构在某些技术中可以有用处，例如用于电池。另外，可以沉积第一多孔层522以增加第二更致密的层522的粘性。随后，可以进一步施加另外的致密层522，任选地，可溶解第一多孔层522。

如上所述，涂层118、218或片材520可以在炉(例如炉314)中经受进一步的加工。在炉314中，可以烧结涂层118、218或片材520。在实施方式中，烧结的一个作用是增加涂层118、218或片材520的密度。可对连续的带材或经过分割的区段进行烧结。

参考图6，该图提供了制造线610的另一个实施方式。与前述实施方式一样，制造线包括喷洒头612，其将原料的颗粒或液滴614(以喷洒锥示出)引导到沉积表面616上以构建涂层618。然而，在图6所示的实施方式中，沉积表面616是由驱动滑轮620驱动的连续带。也就是说，液滴614被喷洒到沉积表面616上以形成涂层618，然后在边缘622处从涂层618剥离掉沉积表面。具体地，在边缘622处，沉积表面616的方向的急剧变化足以导致沉积表面616与涂层618分离。改向滑轮624设定了使沉积表面616与涂层618分离的角度。在实施方式中，沉积表面616形成的角α为约0°(例如，使沉积表面616在薄板下方弯折回来)至小于180°(例如，取决于改向滑轮624相对于图6的取向放置在离边缘622的右侧多远)。在另一些实施方式中，角α是45°至135°，仍是在另一些实施方式中，角α是60°至90°。如图6中可见到的，沉积表面616通过驱动滑轮620循环以用于液滴614的连续沉积而连续地形成涂层618。

如在上文所述的实施方式中的那样，沉积表面616可以是聚合物，例如热塑性聚合物，包括含氟聚合物(例如聚四氟乙烯)。另外，在一些实施方式中，沉积表面616可以是纸或金属条或箔，例如不锈钢或铜。在一些实施方式中，用于沉积表面616的这些材料中的每一种可以被表面粗糙化，以改进沉积表面616上的液滴614的粘性。

另外，如上文所述的实施方式中的那样，原料在高温下经由喷洒头612形成为液滴614(例如，原料可以达到高达10,000K的温度)，但是当原料到达沉积表面616时，原料被“冷却”。如上所述，可以10米/分钟的速率进行涂覆。然而，在一些实施方式中，可以以更低的速率进行涂覆，例如7米/分钟、5米/分钟或3米/分钟。如上所述，沉积表面616的涂覆可通过并联布置的多个喷洒头614来完成以覆盖更宽的条线，和/或通过串联布置的多个喷洒头614来完成以沉积更多的层或材料。

如上所述，在边缘622处使沉积表面616与涂层618分离。在一些实施方式中，涂层的厚度为至少20μm。在另一些实施方式中，涂层的厚度为至少100μm，仍是在另一些实施方式中，涂层的厚度为至少200μm。在一些实施方式中，厚度为至多5mm。在另一些实施方式中，涂层的厚度为至多3mm，仍是在另一些实施方式中，涂层至多是300μm。涂层618可以经受进一步的加工，例如在炉626中烧结，以例如增加涂层618的密度。另外，在烧结之前、之后或不进行烧结，可分割涂层618的连续带材以形成经分割的条628。这种经分割的条628的长度可以最高达约10mm，最高达约25mm，最高达约50mm或者最高达约100mm。

在类似于图6所示的另一个实施方式中，沉积表面616不是连续的带材，并且驱动滑轮620可以用进料辊来替代。由此，用于沉积表面616的材料的连续条被进料到制造线610中以用于涂层618的沉积。在一些实施方式中，在随后的处理期间，例如在炉626中烧结和/或在分割期间，沉积表面616可以与涂层618一起保留。在另一些实施方式中，在到达边缘622时，涂层618可与沉积表面616分离，这通过经由弯曲而松开，或者经由燃烧或化学剥落/溶解而移除来进行。当经由弯曲去除时，可用卷取辊代替改向滑轮624，以在沉积表面616与涂层618分离时，卷取沉积表面616的条。当经由燃烧或化学剥落/溶解来移除时，在边缘622之后可放置设备以施加所需的火焰或化学物质来引起沉积表面616的移除。随后，经过分离的涂层618可继续用于进一步的加工，例如在炉626中烧结和/或分割成条628。

如在各个示例性实施方式中示出的各种方法和产品的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了一些实施方式，但是可以进行许多修改(例如，改变各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例；参数的数值；安装布置；材料的使用；颜色；取向)而不实质背离本文所述主题的新颖性教导和优点。以一体成形示出的一些元件可以由多个零件或元件构造，各元件的位置可以互换或以其他方式变化，并且可以改变或更改离散元件的性质或数量或者位置。任何工艺、逻辑算法或方法步骤的顺序或序列可以根据替代性实施方式来改变或重新排列。还可以对各种示例性实施方式的设计、操作条件和布置进行其他替代、修改、改变和省略，而不背离本发明的技术范围。