溶射被覆されたポリマー基材
基材を金属境界材料で熱被覆して第一層を形成するステップと、当該第一層を金属溶射材料で熱被覆して第二層を形成するステップとを含む、ポリマー基材を被覆する方法が記載される。関連の被覆物品、被覆部材、アクチュエータおよび他の品目も含まれる。もたらされる被覆物品は、化学的、機械的、および／または熱的に侵食性の環境において剥離抵抗性があり、高強度で軽量の容易に成形可能または機械加工可能なポリマーから主に製造される構成材の使用を可能にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本特許出願は、米国特許法§１１９（ｅ）の下、２００９年２月１１日に出願された米国仮特許出願第６１／１５１，５５４号の利益を主張する。この開示は本明細書において参照として援用される。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
例えば航空宇宙、航空、半導体処理および他の工業用途において用いられる多くの構成部品は、苛酷な温度および／または苛酷な圧力の条件下で、多くの場合には腐食環境において、有効に機能できなければならない。ほとんどの場合には、これらの厳しい条件に耐えられることに加えて、大部分の部品は、その機能を果たすために、一定の物理的または機械的仕様も満たさなければならない。ほとんどの用途において特に所望されるのが、比較的高い機械的強度である。
【０００３】
従来は、こうした二重要件のために、多くの部品が不活性金属から作製される。そのような金属は通常高密度であり、その結果、所与の構成部品が完成品または応用物にかなりの付加質量を与える。あらゆる付加質量は輸送コスト（または部品および完成品）の増加の原因となるため、これは重要になる。加えて、ジェット、衛星、車、および可動装置等の特定の最終応用物においては、付加質量は応用物の操作に関連するコストを高める。
【０００４】
構成部品全体の重量は減少するが、部品が高温、圧力および／または化学攻撃の環境的ストレスに抵抗性を維持するように、複合材料を不活性金属被覆で被覆するための努力がなされている。しかし、従来技術の試みは、不連続で、ひび割れ、および／または下にある複合材料への接着が悪い被覆をもたらしている。いくつかの場合には、複合材に不活性金属の被覆を付与するプロセスにより、下にある複合材の機械的性質が実際に低下し、構成部品が応用物に挿入される前でも完全に役に立たなくなることが分かっている。
【０００５】
したがって、軽量であるが極度の温度、圧力および／または化学攻撃に耐えられる金属材料の被覆を有する材料、ならびにこれらの材料を生産する方法が、当技術分野において必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の簡単な要旨）
本発明の範囲に含まれるのは、ポリマー基材を被覆する方法である。この方法は、基材を金属境界材料で熱被覆して、第一層を形成するステップと、この第一層を金属溶射材料（ａ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｐｒａｙ ｍａｔｅｒｉａｌ）で熱被覆して、第二層を形成するステップとを含む。この境界材料は、溶射材料のロックウェル硬さ値未満であるロックウェル硬さ値を有する。この方法には、付加層および／または介在層の利用が含まれうる。
【０００７】
本発明は、例えばポリマー基材を含む被覆物品を含む、本明細書に記載の方法により調製される被覆物品も含む。このポリマー基材は、熱可塑性材料を含む。この熱可塑性材料は、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ナイロン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルスルホンおよびそのコポリマー類より選択されうる。このポリマー基材は、少なくとも二つの層を含む被覆により被覆される。第一層は金属境界材料を含み、第二層は溶射材料を含む。この境界材料は、この溶射材料のロックウェル硬さ未満であるロックウェル硬さを有する。
【０００８】
被覆部材、アクチュエータ、および上記の被覆物品を含む他の物品も、本発明の範囲内に含まれる。
【０００９】
以上の概要ならびに以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面と組み合わせて読むことでより良く理解される。本発明を説明するために、現在好ましい実施形態が図示される。しかし当然のことながら、本発明は、示される正確な配置および手段に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、拡張ノズルを用いた被覆プロセスの概略図である。
【図２】図２は、高倍率の断面で示される本発明の被覆物品の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（発明の詳細な説明）
本明細書に記載の発明は、ポリマー基材を被覆する方法、生産された被覆物品、ならびに、その被覆物品を含む特定のデバイス、構成材および／または装置を含む。もたらされる被覆物品は、化学的、機械的、および／または熱的に侵食性の環境において剥離抵抗性があり、高強度で軽量の容易に成形可能または機械加工可能なポリマーから主に製造される構成材の使用を可能にする。
【００１２】
ポリマー基材を被覆する方法が、本発明に含まれる。このポリマー基材は、当技術分野で公知のものまたは将来開発されるものでありうる。適切なポリマー類には、熱可塑性および／または熱硬化性ポリマー類ならびにこれらのコポリマー類、特に高温で良好に機能するものが含まれうる。例には、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｋｅｏｔｎｅ）（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ｋｅｔｏｎｅｋｅｏｎｅ）（ＰＥＫＫ）、ナイロン類、ポリアミドイミド、ポリイミド類、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリイミド、ビスマレイミド（ｂｉｓｍａｌｉｍｉｄｅ）、およびポリエーテルスルホンのポリマー類およびコポリマー類が含まれるがこれに限られない。
【００１３】
上記ポリマー基材は、ニートポリマー／コポリマーで作られうるか、または、充填材、補強材、他のポリマー類などと組み合わせられたポリマーで作られうる。例えば、基材に取り込まれうる充填材には、最終製品において所望される特定の性質によって、ガラス（球または繊維）、シリケート類、繊維ガラス、硫酸カルシウム、アスベスト類、ホウ素繊維類、セラミック繊維類、ポリアミド繊維類（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ＆Ｃｏ．，１００７ Ｍａｒｋｅｔ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌ．，１９８９８，Ｕ．Ｓ．Ａ．から入手可能な商標ＫＥＶＬＡＲ．の下で販売されるもの等）、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、ホウ砂（ホウ酸ナトリウム）、活性炭、パーライト、テレフタル酸亜鉛、バッキーボール、グラファイト、タルク、雲母、ヘクトライト、板状炭化ケイ素類、珪灰石、テレフタル酸カルシウム、炭化ケイ素ウィスカー類、またはフラーレンチューブ類が含まれるが、これに限られない。いくつかの実施形態においては、上記ポリマー基材が炭素繊維類（短繊維および／または連続繊維類を含む）、炭素ウィスカー類、炭素ボール類または炭素ナノチューブ類を含むことが好まれうる。
【００１４】
通常の技術を有する当業者に明らかであるように、本発明の組成物中に存在する充填材の量は、選択される充填材のタイプ、使用されるポリマーのグレードもしくはタイプ、追加のブレンド用ポリマー（単数または複数）の有無、または添加剤および／または最終製品の任意の特に所望される性質を含むいくつかのファクターに応じて変動しうる。しかし、一般に、ポリマー基材中の充填材は、約１重量％〜８０重量％、約５重量％〜約３５重量％、または、より好ましくは約２０重量％〜約３０重量％の量で存在しうる。
【００１５】
上記ポリマー基材は、主ポリマーとブレンドされた他のポリマー類およびコポリマー類を追加的または代替的に含みうる。このようなポリマー（「ブレンド用ポリマー」）には、その熱安定性および／または化学安定性を大きく低下させずに、加工性または溶融粘度、型流れ、加工性、絶縁能力、および他の機械的および／または電気的性質等の他の性質を改善するのに有用である、任意の当技術分野で公知のものまたは将来開発されるものを含む。より具体的には、有用なブレンド用ポリマーには、（選択されるブレンド用ポリマーが主ポリマーでないものとして）ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン類（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン類（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド類（ＰＥＩ）、ポリフェニレンスルフィド類（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリスルホン／ポリカーボネート合金（ＰＳＵ／ＰＣ）、および／または液晶性ポリマー類（ＬＣＰ）が含まれるがこれに限られない。
【００１６】
一実施形態においては、上記ポリマー基材が（ＡＳＴＭ Ｄ ７８５により決定されるところの）約７０〜約１２０、または約１００のロックウェルＭ硬さ；（ＡＳＴＭ Ｄ６３８により決定されるところの）約１０，０００ｐｓｉ〜約２０，０００ｐｓｉまたは約１５，０００ｐｓｉの引張降伏強さ；（ＡＳＴＭ Ｄ７９０により決定されるところの）約２０，０００〜約３０，０００ｐｓｉ、または約２５，０００ｐｓｉの曲げ強さ；および／または約５．５×１０−６／Ｆ°の熱膨張率（＜３００°Ｆ）を有することが好まれうる。リストされたＡＳＴＭの各々は、付録Ａとして本明細書に添付され、参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【００１７】
通常の技術を有する当業者には当然であるように、組成物中に存在するブレンド用ポリマーの量は所望の性質に応じて変動するが、ブレンド用ポリマーが組成物全体の約２重量％〜約５０重量％、より好ましい量では約５重量％〜約１５重量％、最も好ましい量では約７重量％〜約１０重量％の量で存在することが一般に好ましい。
【００１８】
所望される場合、添加剤がポリマー基材に取り込まれうる。このような添加剤には、例えば、潤滑剤、チキソトロープ（ｔｈｉｘｔｒｏｐｉｃ）剤、紫外線安定剤、帯電防止剤、粘度降下剤および／または難燃剤が含まれうる。
【００１９】
上記ポリマー基材は、少なくとも二つの層で被覆される（以下に詳述）。層を形成するときには、第一層（境界材料を含む）および／または第二層（溶射材料を含む）のいずれかまたは両方が、溶射プロセスにより基材に付与されうる。任意の溶射プロセスが用いられうる。一般に、溶射プロセスは、選択された被覆材料を溶融または半溶融状態に加熱するためのエネルギー源の使用を伴い、処理ガスまたはジェットのいずれかによりその粒子を基材表面に推進するものである。本明細書に記載の方法の用途に適しうる溶射プロセスには、コールドスプレー、電気アーク溶射、プラズマ溶射（大気圧または真空）、フレーム溶射、粉末式フレーム溶射、溶線式フレーム溶射および爆発溶射プロセスが含まれるがこれに限られない。酸素と組み合わせられた水素、プロパン、またはプロピレン等の燃料ガスを用いて高温（約２０００℃〜約３１００℃）で燃焼ジェットが生成される、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ：ｈｉｇｈ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｘｙｇｅｎ ｆｕｅｌ）プロセスが、一実施形態において好まれうる。
【００２０】
層は、当技術分野で公知のまたは将来開発される任意のプロセスにより独立して付与されうる。例えば、ゾルゲル、スラリー、ディップ、電気メッキまたは他のプロセスが使用できる。一実施形態においては、上記第一層および上記第二層の両方（ならびに存在する場合には他の任意の層）がＨＶＯＦにより付与されることが所望されうる。例えば、被覆プロセスは、被覆層の機械的結合のための基材を調製し、基材を摩滅しないより軟性の合金材料のＨＶＯＦ被覆の境界層または第一層を付与することにより実施されうる。これは、最小約０．００７インチ（”）〜約０．００２インチの被覆厚が生成されるまで、特定の送り速度、温度およびオフセット距離で層に付与される。これにより、炭化タングステン（ｔｕｇｓｔｅｎ−ｃａｒｂｉｄｅ）−コバルト（ｃｏｌｂａｌｔ）−クロム（ＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ）のトップコートまたは第二の被覆を、良好な機械的結合により第一層に付与しうる境界層が形成される。一実施形態においては、追加の０．００７インチ〜約０．００３インチの最小厚の材料が、同じ層状化方法により付与されうる。
【００２１】
第一層を堆積させる前に、ポリマー基材の表面を表面処理して表面トポグラフィーを変更することが所望されうる。例えば、被覆の第一層を堆積させる前に、ポリマー基材の表面に研磨（ｐｏｌｉｓｈ）、サンディング、グリットブラスティング、エッチング（例えば溶媒または酸を使用して）、ブラッシングおよび／またはバフがけ（ｂｕｆｆ）を行うことが所望されうる。同様に、第二層の堆積前に、第一堆積層の表面に一つ以上の表面処理を行うことが所望されうる。
【００２２】
ポリマー基材は被覆を有し、これには、本明細書において「第一」層および「第二」層と称される、少なくとも二つの層が含まれる。（「第一層」が複合ポリマーと隣接し、第二層が最外層である限り、他の層が所望される場合、実施形態に存在しうる）。上記第一層および上記第二層はともに金属材料を含み、一実施形態においては、可鍛性金属材料を含むのが好ましい。一実施形態において、上記第一層（上記境界材料を含む）は、上記第二層（上記溶射材料を含む）の対応値未満であるロックウェル硬さを有する。
【００２３】
上記層の界面は離散的境界であり得、または層が一つの材料から別の材料へと徐々に移行する、勾配化された界面でありうる。あるいは、それは、部分的に勾配化され、部分的に離散的でありうる。
【００２４】
上記境界材料が、約７０もしくは約８０〜約８５もしくは約９５、約７５もしくは約８５〜約８０もしくは約９０、または約７９もしくは約８９〜約８２もしくは約９２のロックウェル硬さ（ロックウェル１５Ｎ）を有することが所望されうる。一実施形態においては、上記境界材料は、約９０のロックウェル硬さを有する。上記溶射層は、約８０もしくは約９０〜約１００もしくは約１１０、約８１もしくは約９１〜約９５もしくは約１０５、または約８３もしくは約９３〜約８７もしくは約９７のロックウェル硬さ（ロックウェル１５Ｎ）を有することが所望されうる。
【００２５】
いくつかの実施形態においては、上記境界材料のロックウェル硬さ値と上記溶射材料のロックウェル硬さ値との間の差が、約１０、約９、約８、約７、約６、約５、約４、約３、約２または約１の差であることが所望されうる。あるいは、上記境界材料のロックウェル硬さ値は、上記溶射材料のロックウェル硬さ値の約０．５倍（０．５×）〜約１．５倍（１．５×）でありうる。
【００２６】
例えば、一実施形態では、上記境界材料のロックウェル硬さ値が約９０（ロックウェル１５Ｎ）であり、上記溶射材料の値が約９３〜約９７（ロックウェル１５Ｎ）であることが所望されうる。
【００２７】
一実施形態においては、上記境界材料は、約０．１ポンド／立方インチ〜約０．３ポンド／立方インチ（ｌｂｓ／ｃｕ−ｉｎ）、約０．１５ポンド／立方インチ〜約０．２５ポンド／立方インチ、または約０．１５５ポンド／立方インチの見掛け密度を有しうる。
【００２８】
上記被覆全体、ならびに個々の層は、連続または不連続であり得、所望の任意の厚さでありうる。一実施形態において、上記被覆全体の厚さは、約７〜約１４ミルまたは約０．０２０インチ以下でありうる。
【００２９】
上記被覆の第一層は、金属境界材料を含む。この境界材料は、オーステナイト合金、例えばオーステナイトニッケルベース合金、ニッケル−鉄−クロム合金、および／またはアルミニウム、ジルコニウム、窒素、コバルト、モリブデン、および／またはニオブの一つ以上を一定量含むニッケル−クロムベース合金であるのが好ましい。これらの合金は、超合金、すなわち機械的強さおよびクリープ抵抗を高温で維持できるのが好ましい。選択される境界材料が、商品名ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）（Ｓｐｅｃｉａｌ Ｍｅｔａｌｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）またはＰＲＡＸＡＩＲ（登録商標）（Ｐｒａｘａｉｒ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，Ｉｎｄｉａｎａより入手可能）の下で入手可能な超合金を含むことはが所望されうる。上記第一層がＩＮＣＯＮＥＬ７１８、ＰＲＡＸＡＩＲ ＮＩ−２０２および／またはＰＲＡＸＡＩＲ ＮＩ−３５７−１を含むことが所望されうる。
【００３０】
境界材料を含む第一層の厚さは、約６ミル〜約８ミルでありうる。ポリマー基材上の被覆には、溶射材料を含む材料から形成される第二層も含まれる。一実施形態において、溶射材料は、金属性である（サーメットを含む）のが好ましい。例えば、炭化タングステン、炭化タングステン／コバルト、炭化タングステン／クロム、炭化タングステン／コバルト／クロム、炭化タングステン／クロム／ニッケル、炭化タングステン／ニッケル／クロム／ボロン／ケイ素がこれに含まれうる。一実施形態においては、約１０％〜約２０％のコバルト含量および約７％〜約１５％のクロム含量の、炭化タングステン／コバルト／クロムが所望されうる。
【００３１】
図１は、被覆プロセスにおけるステップの、例示的な概略的『スナップショット』を示す。燃料ガス（１）、酸素（３）、および圧縮空気（９）が、噴霧器の拡張ノズル（７）の複数のチャネル（５）内に流される。被覆粉末（キャリヤガスにより運ばれる）（１１）が、中央チャネル（１３）を通して送られる。ダイヤモンド型衝撃波（１５）がノズルの端で生成され、被覆（１７）が工作物（１９）上に形成される。
【００３２】
図２は、本発明による被覆ポリマー基材（２１）の概略図を示す。ポリマー基材（２３）は、境界材料の第一層（２５）および金属溶射材料の第二層（２７）で被覆される。
【００３３】
上記の方法により調製されおよび／または上記の被覆物品の構造を有する部品、構成材、物品、ピースなども、本発明の範囲内に含まれる。一実施形態では、上記物品がアクチュエータであることが所望されうる。他の実施形態は、航空宇宙用途、製造用途（例えば金属被覆ラインまたは他の金属処理工程、食品加工、医療または製薬処理）、自動車用途、および半導体製造のための部品または構成材を含みうる。
【実施例】
【００３４】
（実施例１）
被覆基材の調製
ＨＶＯＦを使用して、被覆基板を調製した。まず、直径がおよそ２インチ、長さが６インチあり、約０．２５インチの壁厚を有する、ポリマー基材の管状サンプルを調製した。
【００３５】
管状セクションの表面を、被覆のためグリットブラストによって準備した。ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）７１８（Ｐｒａｘａｉｒ ＮＩ−２０２）の境界層を、吹き付け運動（ｓｗｅｅｐｉｎｇ ｍｏｔｉｏｎ）でＨＶＯＦプロセスを用いて付与して、境界材料の０．００７インチの層を構築した。炭化タングステン（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ−Ｃａｒｂｉｄｅ）−コバルト−クロム ＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｋ Ａｍｐｅｒｉｔ（登録商標）５５３）で作製された第二層を、同じ方法を用いて０．００７インチの深さで付与した。最後に、第二層を２マイクロインチ（μｉｎ）のＲａの仕上げに研磨した。
【００３６】
２７５°Ｆの環境チャンバに１時間サンプルを配置するステップと；取り出し、目視検査し、−６５°Ｆの温度の第二環境チャンバに１時間配置するステップと、取り出し、被覆材料の破断、介在物および剥離を再検査するステップからなる熱サイクル試験を１０サイクル、サンプルに行った。このプロセスを、もう９回繰り返した。
【００３７】
（実施例２）
基材に対する境界層の結合強さの評価
２インチ×２インチ×０．２５インチ壁と２６インチのＩＤ曲率半径の構成で上記のように調製した被覆基材の十個のサンプルを、付録Ａにおいて本明細書に添付され参照により本明細書に組み込まれるＡＳＴＭ Ｃ−６３３−０１のプロトコルを用いて試験した。具体的には、サンプルを、ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）７１８の単一の被覆層で被覆した。十個のサンプルを作り、目視検査した。五つの最も良い視覚サンプルを試験に保持し、残りは廃棄した。
【００３８】
直径が１．０インチおよび長さが２インチある二つのねじ切りアルミニウムダボを、サンプル表面の中央に、一つ目をＯＤ被覆表面に、二つ目を非被覆ＩＤ表面に固定した。１０，０００ｐｓｉを超える既知の結合強さを有するエポキシ樹脂を用いて、それらを結合した。エポキシ樹脂を二時間硬化させた後、被覆サンプルをＩｎｓｔｏｎ引張試験機中に置いた。Ｉｎｓｔｒｏｎは毎分０．４インチの所定速度で引張り、引張作用において誘導される力を測定する。試験結果から、およそ１０００ｐｓｉの平均接着強さが示された。
【００３９】
当業者には当然のことながら、記載の実施形態に対し、その広い発明の概念から逸脱することなく変更が加えられうる。したがって当然のことながら、本発明は、開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の趣旨と範囲内の変更態様を網羅することが意図される。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本特許出願は、米国特許法§１１９（ｅ）の下、２００９年２月１１日に出願された米国仮特許出願第６１／１５１，５５４号の利益を主張する。この開示は本明細書において参照として援用される。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
例えば航空宇宙、航空、半導体処理および他の工業用途において用いられる多くの構成部品は、苛酷な温度および／または苛酷な圧力の条件下で、多くの場合には腐食環境において、有効に機能できなければならない。ほとんどの場合には、これらの厳しい条件に耐えられることに加えて、大部分の部品は、その機能を果たすために、一定の物理的または機械的仕様も満たさなければならない。ほとんどの用途において特に所望されるのが、比較的高い機械的強度である。
【０００３】
従来は、こうした二重要件のために、多くの部品が不活性金属から作製される。そのような金属は通常高密度であり、その結果、所与の構成部品が完成品または応用物にかなりの付加質量を与える。あらゆる付加質量は輸送コスト（または部品および完成品）の増加の原因となるため、これは重要になる。加えて、ジェット、衛星、車、および可動装置等の特定の最終応用物においては、付加質量は応用物の操作に関連するコストを高める。
【０００４】
構成部品全体の重量は減少するが、部品が高温、圧力および／または化学攻撃の環境的ストレスに抵抗性を維持するように、複合材料を不活性金属被覆で被覆するための努力がなされている。しかし、従来技術の試みは、不連続で、ひび割れ、および／または下にある複合材料への接着が悪い被覆をもたらしている。いくつかの場合には、複合材に不活性金属の被覆を付与するプロセスにより、下にある複合材の機械的性質が実際に低下し、構成部品が応用物に挿入される前でも完全に役に立たなくなることが分かっている。
【０００５】
したがって、軽量であるが極度の温度、圧力および／または化学攻撃に耐えられる金属材料の被覆を有する材料、ならびにこれらの材料を生産する方法が、当技術分野において必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の簡単な要旨）
本発明の範囲に含まれるのは、ポリマー基材を被覆する方法である。この方法は、基材を金属境界材料で熱被覆して、第一層を形成するステップと、この第一層を金属溶射材料（ａ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｐｒａｙ ｍａｔｅｒｉａｌ）で熱被覆して、第二層を形成するステップとを含む。この境界材料は、溶射材料のロックウェル硬さ値未満であるロックウェル硬さ値を有する。この方法には、付加層および／または介在層の利用が含まれうる。
【０００７】
本発明は、例えばポリマー基材を含む被覆物品を含む、本明細書に記載の方法により調製される被覆物品も含む。このポリマー基材は、熱可塑性材料を含む。この熱可塑性材料は、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ナイロン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルスルホンおよびそのコポリマー類より選択されうる。このポリマー基材は、少なくとも二つの層を含む被覆により被覆される。第一層は金属境界材料を含み、第二層は溶射材料を含む。この境界材料は、この溶射材料のロックウェル硬さ未満であるロックウェル硬さを有する。
【０００８】
被覆部材、アクチュエータ、および上記の被覆物品を含む他の物品も、本発明の範囲内に含まれる。
【０００９】
以上の概要ならびに以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面と組み合わせて読むことでより良く理解される。本発明を説明するために、現在好ましい実施形態が図示される。しかし当然のことながら、本発明は、示される正確な配置および手段に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、拡張ノズルを用いた被覆プロセスの概略図である。
【図２】図２は、高倍率の断面で示される本発明の被覆物品の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（発明の詳細な説明）
本明細書に記載の発明は、ポリマー基材を被覆する方法、生産された被覆物品、ならびに、その被覆物品を含む特定のデバイス、構成材および／または装置を含む。もたらされる被覆物品は、化学的、機械的、および／または熱的に侵食性の環境において剥離抵抗性があり、高強度で軽量の容易に成形可能または機械加工可能なポリマーから主に製造される構成材の使用を可能にする。
【００１２】
ポリマー基材を被覆する方法が、本発明に含まれる。このポリマー基材は、当技術分野で公知のものまたは将来開発されるものでありうる。適切なポリマー類には、熱可塑性および／または熱硬化性ポリマー類ならびにこれらのコポリマー類、特に高温で良好に機能するものが含まれうる。例には、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｋｅｏｔｎｅ）（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ｋｅｔｏｎｅｋｅｏｎｅ）（ＰＥＫＫ）、ナイロン類、ポリアミドイミド、ポリイミド類、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリイミド、ビスマレイミド（ｂｉｓｍａｌｉｍｉｄｅ）、およびポリエーテルスルホンのポリマー類およびコポリマー類が含まれるがこれに限られない。
【００１３】
上記ポリマー基材は、ニートポリマー／コポリマーで作られうるか、または、充填材、補強材、他のポリマー類などと組み合わせられたポリマーで作られうる。例えば、基材に取り込まれうる充填材には、最終製品において所望される特定の性質によって、ガラス（球または繊維）、シリケート類、繊維ガラス、硫酸カルシウム、アスベスト類、ホウ素繊維類、セラミック繊維類、ポリアミド繊維類（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ＆Ｃｏ．，１００７ Ｍａｒｋｅｔ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌ．，１９８９８，Ｕ．Ｓ．Ａ．から入手可能な商標ＫＥＶＬＡＲ．の下で販売されるもの等）、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、ホウ砂（ホウ酸ナトリウム）、活性炭、パーライト、テレフタル酸亜鉛、バッキーボール、グラファイト、タルク、雲母、ヘクトライト、板状炭化ケイ素類、珪灰石、テレフタル酸カルシウム、炭化ケイ素ウィスカー類、またはフラーレンチューブ類が含まれるが、これに限られない。いくつかの実施形態においては、上記ポリマー基材が炭素繊維類（短繊維および／または連続繊維類を含む）、炭素ウィスカー類、炭素ボール類または炭素ナノチューブ類を含むことが好まれうる。
【００１４】
通常の技術を有する当業者に明らかであるように、本発明の組成物中に存在する充填材の量は、選択される充填材のタイプ、使用されるポリマーのグレードもしくはタイプ、追加のブレンド用ポリマー（単数または複数）の有無、または添加剤および／または最終製品の任意の特に所望される性質を含むいくつかのファクターに応じて変動しうる。しかし、一般に、ポリマー基材中の充填材は、約１重量％〜８０重量％、約５重量％〜約３５重量％、または、より好ましくは約２０重量％〜約３０重量％の量で存在しうる。
【００１５】
上記ポリマー基材は、主ポリマーとブレンドされた他のポリマー類およびコポリマー類を追加的または代替的に含みうる。このようなポリマー（「ブレンド用ポリマー」）には、その熱安定性および／または化学安定性を大きく低下させずに、加工性または溶融粘度、型流れ、加工性、絶縁能力、および他の機械的および／または電気的性質等の他の性質を改善するのに有用である、任意の当技術分野で公知のものまたは将来開発されるものを含む。より具体的には、有用なブレンド用ポリマーには、（選択されるブレンド用ポリマーが主ポリマーでないものとして）ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン類（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン類（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド類（ＰＥＩ）、ポリフェニレンスルフィド類（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリスルホン／ポリカーボネート合金（ＰＳＵ／ＰＣ）、および／または液晶性ポリマー類（ＬＣＰ）が含まれるがこれに限られない。
【００１６】
一実施形態においては、上記ポリマー基材が（ＡＳＴＭ Ｄ ７８５により決定されるところの）約７０〜約１２０、または約１００のロックウェルＭ硬さ；（ＡＳＴＭ Ｄ６３８により決定されるところの）約１０，０００ｐｓｉ〜約２０，０００ｐｓｉまたは約１５，０００ｐｓｉの引張降伏強さ；（ＡＳＴＭ Ｄ７９０により決定されるところの）約２０，０００〜約３０，０００ｐｓｉ、または約２５，０００ｐｓｉの曲げ強さ；および／または約５．５×１０−６／Ｆ°の熱膨張率（＜３００°Ｆ）を有することが好まれうる。リストされたＡＳＴＭの各々は、付録Ａとして本明細書に添付され、参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【００１７】
通常の技術を有する当業者には当然であるように、組成物中に存在するブレンド用ポリマーの量は所望の性質に応じて変動するが、ブレンド用ポリマーが組成物全体の約２重量％〜約５０重量％、より好ましい量では約５重量％〜約１５重量％、最も好ましい量では約７重量％〜約１０重量％の量で存在することが一般に好ましい。
【００１８】
所望される場合、添加剤がポリマー基材に取り込まれうる。このような添加剤には、例えば、潤滑剤、チキソトロープ（ｔｈｉｘｔｒｏｐｉｃ）剤、紫外線安定剤、帯電防止剤、粘度降下剤および／または難燃剤が含まれうる。
【００１９】
上記ポリマー基材は、少なくとも二つの層で被覆される（以下に詳述）。層を形成するときには、第一層（境界材料を含む）および／または第二層（溶射材料を含む）のいずれかまたは両方が、溶射プロセスにより基材に付与されうる。任意の溶射プロセスが用いられうる。一般に、溶射プロセスは、選択された被覆材料を溶融または半溶融状態に加熱するためのエネルギー源の使用を伴い、処理ガスまたはジェットのいずれかによりその粒子を基材表面に推進するものである。本明細書に記載の方法の用途に適しうる溶射プロセスには、コールドスプレー、電気アーク溶射、プラズマ溶射（大気圧または真空）、フレーム溶射、粉末式フレーム溶射、溶線式フレーム溶射および爆発溶射プロセスが含まれるがこれに限られない。酸素と組み合わせられた水素、プロパン、またはプロピレン等の燃料ガスを用いて高温（約２０００℃〜約３１００℃）で燃焼ジェットが生成される、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ：ｈｉｇｈ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｘｙｇｅｎ ｆｕｅｌ）プロセスが、一実施形態において好まれうる。
【００２０】
層は、当技術分野で公知のまたは将来開発される任意のプロセスにより独立して付与されうる。例えば、ゾルゲル、スラリー、ディップ、電気メッキまたは他のプロセスが使用できる。一実施形態においては、上記第一層および上記第二層の両方（ならびに存在する場合には他の任意の層）がＨＶＯＦにより付与されることが所望されうる。例えば、被覆プロセスは、被覆層の機械的結合のための基材を調製し、基材を摩滅しないより軟性の合金材料のＨＶＯＦ被覆の境界層または第一層を付与することにより実施されうる。これは、最小約０．００７インチ（”）〜約０．００２インチの被覆厚が生成されるまで、特定の送り速度、温度およびオフセット距離で層に付与される。これにより、炭化タングステン（ｔｕｇｓｔｅｎ−ｃａｒｂｉｄｅ）−コバルト（ｃｏｌｂａｌｔ）−クロム（ＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ）のトップコートまたは第二の被覆を、良好な機械的結合により第一層に付与しうる境界層が形成される。一実施形態においては、追加の０．００７インチ〜約０．００３インチの最小厚の材料が、同じ層状化方法により付与されうる。
【００２１】
第一層を堆積させる前に、ポリマー基材の表面を表面処理して表面トポグラフィーを変更することが所望されうる。例えば、被覆の第一層を堆積させる前に、ポリマー基材の表面に研磨（ｐｏｌｉｓｈ）、サンディング、グリットブラスティング、エッチング（例えば溶媒または酸を使用して）、ブラッシングおよび／またはバフがけ（ｂｕｆｆ）を行うことが所望されうる。同様に、第二層の堆積前に、第一堆積層の表面に一つ以上の表面処理を行うことが所望されうる。
【００２２】
ポリマー基材は被覆を有し、これには、本明細書において「第一」層および「第二」層と称される、少なくとも二つの層が含まれる。（「第一層」が複合ポリマーと隣接し、第二層が最外層である限り、他の層が所望される場合、実施形態に存在しうる）。上記第一層および上記第二層はともに金属材料を含み、一実施形態においては、可鍛性金属材料を含むのが好ましい。一実施形態において、上記第一層（上記境界材料を含む）は、上記第二層（上記溶射材料を含む）の対応値未満であるロックウェル硬さを有する。
【００２３】
上記層の界面は離散的境界であり得、または層が一つの材料から別の材料へと徐々に移行する、勾配化された界面でありうる。あるいは、それは、部分的に勾配化され、部分的に離散的でありうる。
【００２４】
上記境界材料が、約７０もしくは約８０〜約８５もしくは約９５、約７５もしくは約８５〜約８０もしくは約９０、または約７９もしくは約８９〜約８２もしくは約９２のロックウェル硬さ（ロックウェル１５Ｎ）を有することが所望されうる。一実施形態においては、上記境界材料は、約９０のロックウェル硬さを有する。上記溶射層は、約８０もしくは約９０〜約１００もしくは約１１０、約８１もしくは約９１〜約９５もしくは約１０５、または約８３もしくは約９３〜約８７もしくは約９７のロックウェル硬さ（ロックウェル１５Ｎ）を有することが所望されうる。
【００２５】
いくつかの実施形態においては、上記境界材料のロックウェル硬さ値と上記溶射材料のロックウェル硬さ値との間の差が、約１０、約９、約８、約７、約６、約５、約４、約３、約２または約１の差であることが所望されうる。あるいは、上記境界材料のロックウェル硬さ値は、上記溶射材料のロックウェル硬さ値の約０．５倍（０．５×）〜約１．５倍（１．５×）でありうる。
【００２６】
例えば、一実施形態では、上記境界材料のロックウェル硬さ値が約９０（ロックウェル１５Ｎ）であり、上記溶射材料の値が約９３〜約９７（ロックウェル１５Ｎ）であることが所望されうる。
【００２７】
一実施形態においては、上記境界材料は、約０．１ポンド／立方インチ〜約０．３ポンド／立方インチ（ｌｂｓ／ｃｕ−ｉｎ）、約０．１５ポンド／立方インチ〜約０．２５ポンド／立方インチ、または約０．１５５ポンド／立方インチの見掛け密度を有しうる。
【００２８】
上記被覆全体、ならびに個々の層は、連続または不連続であり得、所望の任意の厚さでありうる。一実施形態において、上記被覆全体の厚さは、約７〜約１４ミルまたは約０．０２０インチ以下でありうる。
【００２９】
上記被覆の第一層は、金属境界材料を含む。この境界材料は、オーステナイト合金、例えばオーステナイトニッケルベース合金、ニッケル−鉄−クロム合金、および／またはアルミニウム、ジルコニウム、窒素、コバルト、モリブデン、および／またはニオブの一つ以上を一定量含むニッケル−クロムベース合金であるのが好ましい。これらの合金は、超合金、すなわち機械的強さおよびクリープ抵抗を高温で維持できるのが好ましい。選択される境界材料が、商品名ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）（Ｓｐｅｃｉａｌ Ｍｅｔａｌｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）またはＰＲＡＸＡＩＲ（登録商標）（Ｐｒａｘａｉｒ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，Ｉｎｄｉａｎａより入手可能）の下で入手可能な超合金を含むことはが所望されうる。上記第一層がＩＮＣＯＮＥＬ７１８、ＰＲＡＸＡＩＲ ＮＩ−２０２および／またはＰＲＡＸＡＩＲ ＮＩ−３５７−１を含むことが所望されうる。
【００３０】
境界材料を含む第一層の厚さは、約６ミル〜約８ミルでありうる。ポリマー基材上の被覆には、溶射材料を含む材料から形成される第二層も含まれる。一実施形態において、溶射材料は、金属性である（サーメットを含む）のが好ましい。例えば、炭化タングステン、炭化タングステン／コバルト、炭化タングステン／クロム、炭化タングステン／コバルト／クロム、炭化タングステン／クロム／ニッケル、炭化タングステン／ニッケル／クロム／ボロン／ケイ素がこれに含まれうる。一実施形態においては、約１０％〜約２０％のコバルト含量および約７％〜約１５％のクロム含量の、炭化タングステン／コバルト／クロムが所望されうる。
【００３１】
図１は、被覆プロセスにおけるステップの、例示的な概略的『スナップショット』を示す。燃料ガス（１）、酸素（３）、および圧縮空気（９）が、噴霧器の拡張ノズル（７）の複数のチャネル（５）内に流される。被覆粉末（キャリヤガスにより運ばれる）（１１）が、中央チャネル（１３）を通して送られる。ダイヤモンド型衝撃波（１５）がノズルの端で生成され、被覆（１７）が工作物（１９）上に形成される。
【００３２】
図２は、本発明による被覆ポリマー基材（２１）の概略図を示す。ポリマー基材（２３）は、境界材料の第一層（２５）および金属溶射材料の第二層（２７）で被覆される。
【００３３】
上記の方法により調製されおよび／または上記の被覆物品の構造を有する部品、構成材、物品、ピースなども、本発明の範囲内に含まれる。一実施形態では、上記物品がアクチュエータであることが所望されうる。他の実施形態は、航空宇宙用途、製造用途（例えば金属被覆ラインまたは他の金属処理工程、食品加工、医療または製薬処理）、自動車用途、および半導体製造のための部品または構成材を含みうる。
【実施例】
【００３４】
（実施例１）
被覆基材の調製
ＨＶＯＦを使用して、被覆基板を調製した。まず、直径がおよそ２インチ、長さが６インチあり、約０．２５インチの壁厚を有する、ポリマー基材の管状サンプルを調製した。
【００３５】
管状セクションの表面を、被覆のためグリットブラストによって準備した。ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）７１８（Ｐｒａｘａｉｒ ＮＩ−２０２）の境界層を、吹き付け運動（ｓｗｅｅｐｉｎｇ ｍｏｔｉｏｎ）でＨＶＯＦプロセスを用いて付与して、境界材料の０．００７インチの層を構築した。炭化タングステン（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ−Ｃａｒｂｉｄｅ）−コバルト−クロム ＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｋ Ａｍｐｅｒｉｔ（登録商標）５５３）で作製された第二層を、同じ方法を用いて０．００７インチの深さで付与した。最後に、第二層を２マイクロインチ（μｉｎ）のＲａの仕上げに研磨した。
【００３６】
２７５°Ｆの環境チャンバに１時間サンプルを配置するステップと；取り出し、目視検査し、−６５°Ｆの温度の第二環境チャンバに１時間配置するステップと、取り出し、被覆材料の破断、介在物および剥離を再検査するステップからなる熱サイクル試験を１０サイクル、サンプルに行った。このプロセスを、もう９回繰り返した。
【００３７】
（実施例２）
基材に対する境界層の結合強さの評価
２インチ×２インチ×０．２５インチ壁と２６インチのＩＤ曲率半径の構成で上記のように調製した被覆基材の十個のサンプルを、付録Ａにおいて本明細書に添付され参照により本明細書に組み込まれるＡＳＴＭ Ｃ−６３３−０１のプロトコルを用いて試験した。具体的には、サンプルを、ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）７１８の単一の被覆層で被覆した。十個のサンプルを作り、目視検査した。五つの最も良い視覚サンプルを試験に保持し、残りは廃棄した。
【００３８】
直径が１．０インチおよび長さが２インチある二つのねじ切りアルミニウムダボを、サンプル表面の中央に、一つ目をＯＤ被覆表面に、二つ目を非被覆ＩＤ表面に固定した。１０，０００ｐｓｉを超える既知の結合強さを有するエポキシ樹脂を用いて、それらを結合した。エポキシ樹脂を二時間硬化させた後、被覆サンプルをＩｎｓｔｏｎ引張試験機中に置いた。Ｉｎｓｔｒｏｎは毎分０．４インチの所定速度で引張り、引張作用において誘導される力を測定する。試験結果から、およそ１０００ｐｓｉの平均接着強さが示された。
【００３９】
当業者には当然のことながら、記載の実施形態に対し、その広い発明の概念から逸脱することなく変更が加えられうる。したがって当然のことながら、本発明は、開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の趣旨と範囲内の変更態様を網羅することが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー基材を被覆する方法であり、
ａ．前記基材を金属境界材料で被覆して、第一層を形成するステップと；
ｂ．前記境界層を金属溶射材料で被覆して、第二層を形成するステップと；
を含み、
前記境界材料が、前記溶射材料のロックウェル硬さ値未満であるロックウェル硬さ値を有する、方法。
【請求項２】
ステップ（ａ）または（ｂ）の少なくとも一つが、高速溶射プロセスを用いて熱被覆するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記高速溶射プロセスが、高速フレーム溶射プロセスである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記境界材料の前記ロックウェル硬さ値と、前記溶射材料の前記ロックウェル硬さ値との間の差が、約１０、約９、約８、約７、約６、約５、および約４〜約３より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記境界材料が、周囲温度で前記ポリマー基材の熱膨張率の約０．５×〜約１．５×である前記熱膨張率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマー基材が、ある温度範囲にわたり実質的に安定なままである熱膨張率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリマー基材の前記熱膨張率が、前記温度範囲にわたり、前記溶射材料の前記熱膨張率に実質的に合わせられる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ポリマー基材が、熱可塑性材料、熱硬化性材料およびその混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ポリマー基材が、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ナイロン類、ポリアミドイミド、ポリイミド類、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルスルホン、およびそのコポリマー類より選択される材料を含む、請求項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ポリマー基材が、炭素ボール、炭素ウィスカー、炭素管、炭素ナノチューブ、炭素繊維およびその混合物より選択される炭素材料をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ポリマー基材が、ガラス（球または繊維）、シリケート類、繊維ガラス、硫酸カルシウム、アスベスト類、ホウ素繊維類、セラミック繊維類、ポリアミド繊維類、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、ホウ砂（ホウ酸ナトリウム）、活性炭、パーライト、テレフタル酸亜鉛、バッキーボール、グラファイト、タルク、雲母、合成ヘクトライト、板状炭化ケイ素類、珪灰石、テレフタル酸カルシウム、炭化ケイ素ウィスカー類、またはフラーレンチューブ類、およびその混合物より選択される材料をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記材料が、複合材全体の約１重量％〜約８０重量％の量で存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記境界材料が、オーステナイトニッケルベース合金、ニッケル−鉄−クロム合金、ニッケル−クロムベース合金、ニッケル−クロム−アルミニウム合金、ニッケル−クロム−ジルコニウム合金、ニッケル−クロム−コバルト合金、ニッケル−クロム−モリブデン合金、ニッケル−クロム−ニオブ合金、およびその混合物より選択される金属材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一層が、約６ミル〜約８ミルの厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記溶射材料が、炭化タングステンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記溶射材料が、炭化タングステン、炭化タングステンコバルト、タングステンコバルトクロム、およびニッケルアルミナイドの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
形成される前記第二層が、約７ミル〜約１０ミルの厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記方法が、ステップ（ａ）またはステップ（ｂ）の少なくとも一つの前に表面処理を付与するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法が、ステップ（ａ）の少なくとも一つの前に表面処理を付与するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記表面処理が、研磨；清浄；酸洗浄；サンディング；グリットブラスティング；ブラッシング；およびバフがけの少なくとも一つより選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１に記載の方法により調製された、被覆物品。
【請求項２２】
少なくとも二つの層を含む被覆で被覆された被覆物品であって、前記被覆物品は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ナイロン類、ポリアミドイミド、ポリイミド類、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルスルホン、およびそのコポリマー類より選択される熱可塑性材料を含むポリマー基材を含み、第一層が境界材料を含み、第二層が溶射材料を含み、前記境界材料が、前記溶射材料のロックウェル硬さ未満であるロックウェル硬さを有する、被覆物品。
【請求項２３】
前記少なくとも二つの層のうち少なくとも一つが、溶射プロセスにより付与される、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項２４】
前記溶射プロセスが、高速酸素溶射プロセスである、請求項２３に記載の被覆物品。
【請求項２５】
前記ポリマー基材が、ある温度範囲にわたり実質的に安定なままである熱膨張率を有する、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項２７】
前記ポリマー基材の熱膨張率が、ある温度範囲にわたり、前記溶射材料の前記熱膨張率に実質的に合わせられる、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項２８】
前記境界材料が、オーステナイトニッケルベース合金、ニッケル−鉄−クロム合金、ニッケル−クロムベース合金、ニッケル−クロム−アルミニウム合金、ニッケル−クロム−ジルコニウム合金、ニッケル−クロム−コバルト合金、ニッケル−クロム−モリブデン合金、ニッケル−クロム−ニオブ合金、およびその混合物より選択される金属材料を含む、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項２９】
前記第一層が、約６ミル〜約８ミルの厚さを有する、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項３０】
前記溶射材料が、炭化タングステンを含む、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項３１】
前記溶射材料が、炭化タングステン、炭化タングステンコバルト、ニッケルアルミナイド、およびタングステンコバルトクロムの少なくとも一つを含む、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項３２】
形成される前記第二層が、約７ミル〜約１０ミルの厚さを有する、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項３４】
請求項１９に記載の被覆物品を含む、アクチュエータとしての使用のための駆動部材。
【請求項１】
ポリマー基材を被覆する方法であり、
ａ．前記基材を金属境界材料で被覆して、第一層を形成するステップと；
ｂ．前記境界層を金属溶射材料で被覆して、第二層を形成するステップと；
を含み、
前記境界材料が、前記溶射材料のロックウェル硬さ値未満であるロックウェル硬さ値を有する、方法。
【請求項２】
ステップ（ａ）または（ｂ）の少なくとも一つが、高速溶射プロセスを用いて熱被覆するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記高速溶射プロセスが、高速フレーム溶射プロセスである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記境界材料の前記ロックウェル硬さ値と、前記溶射材料の前記ロックウェル硬さ値との間の差が、約１０、約９、約８、約７、約６、約５、および約４〜約３より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記境界材料が、周囲温度で前記ポリマー基材の熱膨張率の約０．５×〜約１．５×である前記熱膨張率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマー基材が、ある温度範囲にわたり実質的に安定なままである熱膨張率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリマー基材の前記熱膨張率が、前記温度範囲にわたり、前記溶射材料の前記熱膨張率に実質的に合わせられる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ポリマー基材が、熱可塑性材料、熱硬化性材料およびその混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ポリマー基材が、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ナイロン類、ポリアミドイミド、ポリイミド類、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルスルホン、およびそのコポリマー類より選択される材料を含む、請求項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ポリマー基材が、炭素ボール、炭素ウィスカー、炭素管、炭素ナノチューブ、炭素繊維およびその混合物より選択される炭素材料をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ポリマー基材が、ガラス（球または繊維）、シリケート類、繊維ガラス、硫酸カルシウム、アスベスト類、ホウ素繊維類、セラミック繊維類、ポリアミド繊維類、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、ホウ砂（ホウ酸ナトリウム）、活性炭、パーライト、テレフタル酸亜鉛、バッキーボール、グラファイト、タルク、雲母、合成ヘクトライト、板状炭化ケイ素類、珪灰石、テレフタル酸カルシウム、炭化ケイ素ウィスカー類、またはフラーレンチューブ類、およびその混合物より選択される材料をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記材料が、複合材全体の約１重量％〜約８０重量％の量で存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記境界材料が、オーステナイトニッケルベース合金、ニッケル−鉄−クロム合金、ニッケル−クロムベース合金、ニッケル−クロム−アルミニウム合金、ニッケル−クロム−ジルコニウム合金、ニッケル−クロム−コバルト合金、ニッケル−クロム−モリブデン合金、ニッケル−クロム−ニオブ合金、およびその混合物より選択される金属材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一層が、約６ミル〜約８ミルの厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記溶射材料が、炭化タングステンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記溶射材料が、炭化タングステン、炭化タングステンコバルト、タングステンコバルトクロム、およびニッケルアルミナイドの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
形成される前記第二層が、約７ミル〜約１０ミルの厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記方法が、ステップ（ａ）またはステップ（ｂ）の少なくとも一つの前に表面処理を付与するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法が、ステップ（ａ）の少なくとも一つの前に表面処理を付与するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記表面処理が、研磨；清浄；酸洗浄；サンディング；グリットブラスティング；ブラッシング；およびバフがけの少なくとも一つより選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１に記載の方法により調製された、被覆物品。
【請求項２２】
少なくとも二つの層を含む被覆で被覆された被覆物品であって、前記被覆物品は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ナイロン類、ポリアミドイミド、ポリイミド類、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルスルホン、およびそのコポリマー類より選択される熱可塑性材料を含むポリマー基材を含み、第一層が境界材料を含み、第二層が溶射材料を含み、前記境界材料が、前記溶射材料のロックウェル硬さ未満であるロックウェル硬さを有する、被覆物品。
【請求項２３】
前記少なくとも二つの層のうち少なくとも一つが、溶射プロセスにより付与される、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項２４】
前記溶射プロセスが、高速酸素溶射プロセスである、請求項２３に記載の被覆物品。
【請求項２５】
前記ポリマー基材が、ある温度範囲にわたり実質的に安定なままである熱膨張率を有する、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項２７】
前記ポリマー基材の熱膨張率が、ある温度範囲にわたり、前記溶射材料の前記熱膨張率に実質的に合わせられる、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項２８】
前記境界材料が、オーステナイトニッケルベース合金、ニッケル−鉄−クロム合金、ニッケル−クロムベース合金、ニッケル−クロム−アルミニウム合金、ニッケル−クロム−ジルコニウム合金、ニッケル−クロム−コバルト合金、ニッケル−クロム−モリブデン合金、ニッケル−クロム−ニオブ合金、およびその混合物より選択される金属材料を含む、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項２９】
前記第一層が、約６ミル〜約８ミルの厚さを有する、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項３０】
前記溶射材料が、炭化タングステンを含む、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項３１】
前記溶射材料が、炭化タングステン、炭化タングステンコバルト、ニッケルアルミナイド、およびタングステンコバルトクロムの少なくとも一つを含む、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項３２】
形成される前記第二層が、約７ミル〜約１０ミルの厚さを有する、請求項２２に記載の被覆物品。
【請求項３４】
請求項１９に記載の被覆物品を含む、アクチュエータとしての使用のための駆動部材。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２０１２−５１７５２５（Ｐ２０１２−５１７５２５Ａ）
【公表日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４９３２７（Ｐ２０１１−５４９３２７）
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２３６００
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０９３６１２
【国際公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（５０５２８３５８８）グリーン， ツイード オブ デラウェア， インコーポレイテッド (17)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２３６００
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０９３６１２
【国際公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（５０５２８３５８８）グリーン， ツイード オブ デラウェア， インコーポレイテッド (17)
【Ｆターム（参考）】
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