涂敷物体的方法

专利名称：涂敷物体的方法
涂lt物体的方法发明领域本发明涉及以能得到非常致密涂层的方式涂敷物体的方法。另外， 本发明涉及具有通过该方法施加的涂层的物体。发明背景经常需要施加涂层到物体上。这可能是例如为了得到具有特殊性质 如耐腐蚀性、颜色、特定波长电磁波的吸收/反射、表面织构如粗糙度、 导电率、生物相容性等的表面。在现有涂敷技术领域中，要被涂敷的物体在进行涂敷时一般被连接 到或定位在支架上。支架可为支撑物体下部的类型，即物体搁置在支架 上。或者支架可包括连接到物体上的线，从而在涂敷过程中由线悬挂物 体。或者或另外地，支架可包括一个或多个杆或棒，物体可在涂敷过程 中由它们悬挂。在涂敷过程后，从支架取下物体，从而在涂层中留下小 孔(针孔)。针孔可甚至包含一般由与涂层材料不同的材料制成的支架 残余物。由于针孔，涂敷的表面是不完美的。因此，针孔可提供腐蚀物 质进入下面物体的位置，从而大大降低涂敷表面的耐腐蚀性。这是极其 不利的，并大大减少物体的寿命，甚至使物体不适合于一些应用，如用 于植入的人造内部身体部件(例如人造骨)。此外，当涂层包括针孔时， 涂敷的物体可能不能得到其它所需的表面性质。先前曾试图减少针孔带来的缺陷。因此，在初始涂敷过程后，物体可能从支架上取下，旋转并重新定位到支架上(或另一支架上)，从而 支架和物体之间的新接触点不与第一次涂敷过程中支架和物体之间的接触点重合。然后进行笫二次涂敷过程，第二次涂敷过程确保针孔被涂 层材料覆盖。但是，使用这种方法存在当在第二次涂敷过程后从支架取 下物体时出现新针孔的风险。另外，存在原针孔在第二次涂敷过程中不能被适当覆盖的风险。例如，来自每次涂敷过程的接触点将至多被厚度 小于物体剩余部分涂层厚度的涂层所覆盖。这些针孔存在的缺陷因此不能#皮避免。
此外，在现有涂敷技术领域中，支架和物体之间的总接触面积保持 在最小，因而尽可能地减少了针孔的尺寸和数量。这可通过例如将物体 定位在支架的狭窄钉上来得到。但是，在电化学涂敷技术的情况下，不 可能无限地减小接触点的尺寸。当接触点的面积被减小至特定下限以下 时，该区域的电阻变得大至该区域中存在的材料被大大加热。因而涂层 会被损坏或甚至破坏。此外，由于大的电阻，吸引足够强的电流进行涂 敷过程可能是个问题。上述现有技术解决方案都未能提供涂层被均匀地施加在物体整个 表面上的涂敷表面。另外，为了提供基本致密的涂层，不得不在两个或 多个涂敷步骤中施加涂层是一个缺陷，因为这使涂敷过程麻烦。此外， 物体的每次涂敷比如果只需要一个涂敷步骤花费更长的时间，生产量因此被大大降低。最后，物体的制造成本相对高。 发明概述
因此，本发明的目的是提供涂敷物体的方法，从而在一个涂敷步骤 中得到至少基本致密的涂层。本发明的另一目的是提供涂敷物体的方法，从而得到具有提高的耐 腐蚀性的涂敷表面。本发明的还一个目的是提供涂敷物体的方法，从而至少基本避免针孔。本发明的又一个目的是提供涂敷物体的方法，其中与现有技术涂敷 方法相比，总生产量增加。本发明的又一个目的是以成本节约的方式提供涂敷物体的方法。 本发明的又一个目的是提供适合用作植入物的物体。本发明的又一个目的是提供适合用在按照ISO 9223标准腐蚀等级 为C3或更具侵蚀性的环境中的物体。根据本发明的第 一 个方面，通过提供涂敷物体的方法实现上述和其 它目的，方法包括步骤- 提供在涂敷过程中夹持物体的夹持装置，夹持装置包括在涂 敷过程中与物体接触的 一个或多个部件，- 定位物体接触夹持装置，- 以接触部件形成涂层 一 部分的方式提供涂层到物体，其中至少夹持装置的接触部件由腐蚀性质与涂层材料腐蚀性质至 少基本相同的材料制成。接触部件形成夹持装置的一部分，并在夹持装置和物体之间限定一 个或多个接触点。因此，接触部件可形成夹持装置的整体部件，即它可 为在涂敷过程中实际夹持物体的夹持装置部分。这在下文中将进一步详 细描述。但是，接触部件不必形成夹持装置的整体形式。或者，接触部 件可形成一个或多个独立部件，或它/它们可形成物体的整体部件。例 如，接触部件可为连接到物体上的一条或多条线的形式，物体随后被定 位到夹持装置上，从而夹持装置只在线连接的区域接触物体。从而接触 部件在夹持装置和物体之间限定出 一个或多个接触点。以接触部件形成涂层一部分的方式才是供涂层。这可通过例如以致密 方式在接触部件周围的区域中施加涂层来实现，即以涂层材料完全包围 接触部件而不留下针孔等的方式。这么做的一种方式是确保涂层材料能 粘着到接触部件材料上以及物体材料上。或者，涂层材料和接触部件材 料可在涂敷过程中发生化学反应，从而在至少被接触部件覆盖的区域部 分形成合金。由于接触部件周围的涂层是致密的，并且由于接触部件形 成涂层的一部分，因此得到的涂层是完全致密的，即没有针孔出现。从 而在仅仅一个涂敷步骤中就提供了非常致密的涂层。如上所述，具有这 种涂层的物体将更加耐腐蚀，即使在相对侵蚀性的环境中，如按照ISO9223标准腐蚀等级为C3或更具侵蚀性的环境。物体因此将非常适合用 作用于侵蚀性环境等中的植入物如人造骨。重要的是接触部件材料的腐蚀性与涂层材料的腐蚀性至少基本相 同。从而得到的涂层将在物体的整个表面上具有至少基本均匀的腐蚀 性。这又产生较耐腐蚀的最终被涂敷物体，即没有腐蚀性物质可进入物 体未涂敷表面的针孔或类似区域。在本文中，术语"基本相同的腐蚀性" 应被理解为在指定应用环境中的基本相同的腐蚀性，环境例如包围最终 物体的化学物质、物理条件如磨损、能量影响如温度、辐射等、或可能 改变材料腐蚀性的其它条件。此外，在仅仅一个涂敷步骤中施加致密和基本均匀的涂层。因此， 与现有涂敷技术相比，避免了至少一个其它处理步骤，从而提供了更容 易和更节约成本地进行的涂敷方法。方法还可包括步骤_以至少接触部件随后形成物体一部分的方式分开被涂敷物体和夹 持装置，接触部件从而与夹持装置的其余部分分开。在这种实施方案中，以接触部件保持连接到物体上作为涂层一部分的方式将夹持装置与物体分开。例如可通过折断或切断夹持装置一部分来进行分开。或者，例如在 接触部件最初形成物体一部分的情况下，可通过移动物体包括接触部件 远离夹持装置简单地进行分开。在分开步骤后，可在接触部件区域中除 去另外的材料，以便获得具有更均匀厚度的涂层。这可通过合适的过程 来进行，例如物理或机械过程如研磨、化学过程如蚀刻、热过程如蒸发 或熔化过程和/或任何其它合适类型的过程。或者，可简单地从处理设备上卸下夹持装置以及物体，即没有分开 发生。在这种情况下，可在稍后的时刻从夹持装置分开物体，例如，在 物体就要投入使用前由最终用户分开。在优选实施方案中，夹持装置的至少接触部件由与涂层材料相同的 材料制造。在这种实施方案中，在涂敷步骤后，和任选地已与夹持装置 的剩余部分分开后，接触部件将以非常自然的方式形成涂层的 一部分， 得到的物体将具有覆盖物体整个表面的一种材料的涂层。从而在仅仅一 个涂敷步骤中提供了非常均匀的涂层。夹持装置的接触部件可包括至少一个线等。在这种实施方案中，线 在涂敷过程前被连接到物体上，并在涂敷过程中，由线悬挂物体。线可 由实心材料设计而来，例如由丝、杆、棒、带、箔等，或由非实心或多孔材料，例如管、织物、发泡材料或过滤材料等。可以以设计或机械加 工形式例如弯曲的、绞合的、带螺紋的、拉伸的等形式应用线材料。另外，在这种情况下，定位物体的步骤可包括在物体中钻至少一个 孔和在所述孔中定位线，提供涂层的步骤可包括用涂层材料填充线和孔 内壁之间的间隙。在这种实施方案中，物体包括对应于夹持装置线数目 的一个或多个孔。线通过孔连接到物体上。孔可为"盲"孔形式，或它 /它们可为通孔形式。孔可带螺紋，在这种情况下，线可被旋到孔内。 当线^皮定位在相应的孔中时，优选在线和孔壁之间构成间隙。在随后的 涂敷过程中，将用涂层材料填充这个间隙或靠近物体表面的至少部分间 隙，从而确保线周围的涂层足够致密，即在进行涂敷过程中不能进入物 体表面。在这种情况下，线和孔壁之间的距离应小于涂敷过程后涂层厚 度的两倍。从而确保间隙;故涂层材料完全填充。或者，夹持装置的接触部件可包括适合支撑物体下部的至少一个 钉。在这种情况下，物体在涂敷过程中搁置在这些钉上。或者，接触部件可为任何其它合适种类。在要被涂敷的物体为较大 物体的情况下，如处理设备，例如化学反应器，可能需要使用相对牢固 的夹持装置，例如包括一个或多个管和/或一个或多个杆。在这些情况 下，夹持装置可包括外层具有所需腐蚀性的多层结构，例如带涂层的结 构(例如具有钽涂层的钢丝)。在这种情况下，该外层的至少部分可形 成夹持装置的接触部分，即在多层结构的外层和物体之间构成接触区 域。在涂敷物体后，通常以多层结构的至少部分外层形成物体涂层一部 分的方式折断或切断多层结构。在多层结构以多层结构的"非外层"部 分连接到物体上的方式被折断或切断的情况下，这些部分可随后被除 去，例如，按上面所述。但是，在这个例子中，通过蚀刻除去这类部分 将是有利的，因为这类部分通常具有与被涂敷物体的腐蚀性大大不同的 腐蚀性。定位物体的步骤可包括焊接夹持装置的接触部件到物体上。如上所 述，在接触部件包括一个或多个要被定位在物体中一个或多个相应孔中 的线的情况下，线可被焊接到孔内。或者， 一个或多个线可被直接焊接 到物体的一个或多个表面上。另外，在接触部件包括一个或多个钉的情 况下，这些钉也可被直接焊接到物体上，以便确保物体在涂敷过程中不 移动，而不管物体形状如何。应注意到，当接触部件被焊接到物体上时， 被涂敷物体将在接触部件位置周围区域中具有"球形物"。因此，这种 物体是可识别的。或者，定位物体的步骤可包括钎焊夹持装置的接触部件到物体上。 上述评述在这种情况下同样适用。或者，可以以任何其它合适的方式进行定位物体的步骤，例如以机 械方式，如使用螺丝、螺钉和/或柔性带，以热方式，如通过焊接和/或 利用各种材料的热膨胀系数，以化学方式，如使用胶水，以摩擦或能量 方式，如使用磁力等。只要物体能以在涂敷过程中保持物体稳定的方式 -故定位，物体如何一皮定位就不怎么重要。涂层材料优选为金属或合金。因此，在优选实施方案中，涂层材料 为钽或钽合金。由于钽非常耐腐蚀，因此按照本发明施加的钽或钽合金
的涂层将有效保护物体免于腐蚀。另外，众所周知，钽为组织相容性材 料，具有钽或钽合金致密涂层的物体因此非常适合用作植入物。或者，涂层材料可为铂、铌、钨、金、钛、铬、钴或钼，或它可为 这些材料任意的合金。或者，涂层材料可为任何其它合适类型的金属或 合金。通常，在腐蚀速度于打算使用所得物体的环境中比钢低的材料中 选择涂层材料。或者，涂层材料可为任何其它合适类型的材料。例如，接触部件可 为一个或多个尼龙绳或线，涂层材料可为环氧树脂材料。物体可由一种或多种金属和/或一种或多种合金制造。因此，物体 例如可由上述材料的任何一种来制造。根据本发明的第二个方面，通过提供具有使用根据本发明第 一 方面 的方法提供的涂层的物体来实现上述和其它目的。应注意到，结合本发明第 一方面描述的任何特征都可同样与本发明 第二方面结合，反之亦然。物体可适合被植入到哺乳动物体内。哺乳动物可有利地为人类，但 它可替代地为其它哺乳动物，例如宠物，如狗、猫、马等。因此，物体 可为或形成人造骨结构的一部分，人造骨结构如人造髋、人造膝盖、或 任何其它合适种类的骨结构。物体可为或形成适合位于或靠近身体组织 或体液如内部器官、肌肉、脂肪、皮肤、血液、唾液等的部件的一部分。 或者，物体可为或形成人造牙齿的一部分。如上所述，已按照本发明的 方法涂敷的物体非常适合用作植入物，因为充分完整涂层都由于良好的 腐蚀性而提供提高的生物相容性。物体可为或形成面临腐蚀风险的结构的一部分。如上所述，这种物体可为植入物。或者，这种物体可为电容器，例如钽或铌基电容器。在 这种情况下，当电容器接触电解质时，充分完整涂层都提供改善的腐蚀 性。或者，物体可为或形成电极的一部分，在这种情况下，电流流过物 体和涂层。在这种情况下，充分完整涂层降低了物体选择性腐蚀的风 险。或者，物体可为或形成化学工艺设备或测量设备例如温度测量设备 的一部分，其适合用在相对恶劣环境中。在这种情况下，充分完整涂层 降低了物体在接触一种或多种化学物质时的腐蚀风险。或者，物体可为 或形成适合接触化学物质的设备的一部分，例如用于这类物质的运输、 调节、生产、加工或储存设备。如上所述，充分完整的涂层降低了物体
由于接触化学物质被腐蚀的风险。因此，在这种情况下，涂层优选具有 防止腐蚀物质进入物体表面的功能。或者或另外地，物体可为或形成面临化学污染风险的结构的一部 分。这种物体例如可为或形成炉设备的一部分。例如，如果炉设备用于 钽物体的热处理，则物体不被炉设备污染是重要的。这可通过为炉设备 提供致密的钽涂层来避免。或者，物体可为或形成电容器制造设备的一 部分。在这种情况下，充分完整的涂层降低了制造的电容器的污染风 险。因此，在这种情况下，涂层优选具有防止物体上的物质或材料离开 物体以免导致位于物体附近的 一 个或多个零件污染的功能。附图
简述现在将参考附图进一步描述本发明，其中图la显示了物体和位于物体孔中的线形式的接触部件，图lb显示了施加有涂层的图la的物体，图2a显示了物体和位于物体通孔中的线形式的接触部件，图2b显示了施加有涂层的图2a的物体，图3a显示了物体和已被焊接到物体上的线形式的接触部件，图3b显示了施加有涂层的图3a的物体，图4a显示了物体和支撑物体下部的钉形式的接触部件，图4b显示了施加有涂层的图4a的物体，图5a显示了位于支架中的四个物体，和图5b显示了施加有涂层的图5a的物体。附图详述图la显示了通过其中形成有孔2的物体1的横截面。线3可位于孔 2中。线3为或形成支架接触部件的一部分。因此，与位于孔2中的端 相对的线3的端可被固定到发生涂敷的至少基本封闭的室的内壁上。从 而物体1将在涂敷过程中悬挂在室中。图lb显示图la的物体1。但是，在图lb中，物体1已被提供有涂 层4。可看出，涂层材料完全填充孔2。涂层材料还覆盖线3。从而线3 形成涂层4的一部分，并且涂层4因而覆盖物体1的整个表面。线3由 具有与涂层材料至少基本相同的腐蚀性质的材料制成。因而得到的涂层4将在整个被涂敷物体1的表面上具有至少基本一致的耐腐蚀性。在施加涂层4后，可切断或折断线3以便由于线3引起的被涂敷表面上的突 起减少。这可用虛线5图示。因此，在仅仅一个涂敷步骤中为物体1提 供了充分完整的涂层。图2a显示了其中形成有通孔6的物体1的横截面。线3位于通孔6 中，并且线3为或形成支架接触部件的一部分。这非常类似于上面参考 图la所述的情况，并且关于这一点的评述在这里同样适用。图2b显示了图2a的物体，但具有涂层4。可看出涂层材料完全填 充了通孔6，并且它还覆盖了线3。从而线3形成涂层4的一部分，并 且涂层4因而覆盖了物体1的整个表面。或者，涂层材料可只填充最靠 近物体1表面的通孔6的部分，从而在通孔6中留下一个或多个"气泡"。 但是，在这种情况下仍能得到致密涂层4，因为最靠近物体l表面的通 孔6的部分被涂层材料填充。如上所述，线3由腐蚀性质与涂层材料的 腐蚀性质至少基本相同的材料制成，并且关于这一点的上述评述在这里 同样适用。如上所述，参考图lb,线3可随后被切断或折断以便将物体 1 (包括线3的接触部件)与支架的剩余部分分开。这用虚线5图示。图3a显示了通过物体1的横截面。两个线3已被焊接到物体1的外 部部分上。焊接造成焊接材料在连接线3的区域中的球状物7。如参考 图la和2a所述，线3为或形成支架接触部件的一部分。关于这一点的 上述评述在这里同样适用。图3b显示了图3a的物体，但已施加有涂层4。可看出，涂层材料 覆盖球状物7和线3,并且线3因此形成涂层4的一部分。如上面参考 图lb和2b所述，线3由腐蚀性质与涂层材料的腐蚀性质至少基本相同 的材料制成，并且关于这一点的上述评述在这里同样适用。如上面参考 图lb和2b所述，线3可随后被切断或折断，如虚线5所指示。图4a显示了通过搁置在一对钉8上的物体1的横截面。钉8为或形 成支架接触部件的一部分。因此，钉8又可搁置在支架上，或它们可直 接搁置在涂敷设备的底盘部分上。图4b显示了图4a的物体1，但具有施加到其上的涂层4。可看出， 涂层材料完全覆盖钉8。从而钉8形成涂层4的一部分。钉8由腐蚀性 质与涂层材料的腐蚀性质至少基本相同的材料制成。从而得到的被涂敷 物体1将在被涂敷物体1的整个表面上具有至少基本一致的耐腐蚀性。
钉8可随后被切断或折断，从而将钉8 (或钉8的至少部分)与支架的 剩余部分分开。这用虚线5图示。图5a显示了通过位于支架9中的四个物体1的横截面。每个物体1 都接触四个接触部件10连接到支架9上。支架9和四个物体1可位于 合适的涂敷设备中，例如基本密封的室中。这可按照已知的方式来进 行，只要确保支架9/物体1部分和设备之间的任何接触点位于支架9上 面即可。从而在支架9上可能出现针孔时避免物体1上的针孔。但是， 这不是关键性的，因为物体1在被投入使用前一般要从支架9上取下， 得到的物体1因此是无针孔的。图5b显示图5a的物体1和支架9,但具有施加到其上的涂层4。可 看出，涂层4覆盖物体1的外面部分、支架9和接触部件10。接触部件 10因而形成涂层4的一部分。接触部件10由腐蚀性质与涂层材料的腐 蚀性质至少基本相同的材料制成。物体1可以以图中所示的方式被输送 到最终用户，即四个物体1仍通过接触部件10连接到支架9上。但是， 在最终用户将物体9投入使用前，这些物体应被从支架9上取下。这可 通过以至少部分接触部件保留在物体1上作为涂层4的一部分的方式折 断或切断接触部件10来有利地进行。从而，为物体l提供了较耐腐蚀 的致密涂层4。
权利要求
1. 一种涂敷物体(1 )的方法，方法包括步骤- 提供在涂敷过程中夹持物体(1 )的夹持装置，夹持装置包括 在涂敷过程中与物体(1 )接触的一个或多个部件(3， 8， 10),- 定位物体(1 )接触夹持装置，- 以接触部件(3, 8, 10)形成涂层(4) 一部分的方式提供涂 层(4)到物体(1 ),其中至少夹持装置的接触部件(3, 8， 10)由腐蚀性质与涂层材料 腐蚀性质至少基本相同的材料制成。
2. 根据权利要求l的方法，还包括步骤-以至少接触部件(3, 8, 10)随后形成物体(1) 一部分的方式 分开被涂敷物体(1 )和夹持装置，接触部件(3, 8, IO)从而与夹持 装置的其余部分分开。
3. 根据权利要求1或2的方法，其中夹持装置的至少接触部件(3, 8, 10)由与涂层材料相同的材料制成。
4. 根据权利要求1-3中任何一项的方法，其中夹持装置的接触部件 包括至少一个线(3)。
5. 根据权利要求4的方法，其中定位物体(1 )的步骤包括在物体(1 ) 中钻至少一个孔(2, 6)和在所述孔(2, 6)中定位线(3),和其中 提供涂层(4)的步骤包括用涂层材料填充线(3)和孔(2， 6)内壁之 间的间隙。
6. 根据权利要求1-3中任何一项的方法，其中夹持装置的接触部件 包括适合支撑物体(1 )下部的至少一个钉(8 )。
7. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其中定位物体(l)的步骤 包括焊接夹持装置的接触部件(3， 8, 10)到物体(1)上。
8. 根据权利要求1-6中任何一项的方法，其中定位物体(1 )的步骤 包括钎焊夹持装置的接触部件(3， 8, 10)到物体(1)上。
9. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其中涂层材料为金属或合金。
10. 根据权利要求9的方法，其中涂层材料为钽或钽合金。
11. 根据前述权利要求中任何一项的方法，其中物体(l)由一种或 多种金属和/或一种或多种合金制成。
12. —种物体(1 ),具有使用根据权利要求1-10中任何一项的方法提供的涂层(4)。
13. 根据权利要求12的物体(1 ),其中物体(1 )适合被植入到哺 乳动物体内。
14. 根据权利要求13的物体(1 ),其中物体(1 )为或形成人造骨 结构的一部分。
15. 根据权利要求13的物体(1 ),其中物体(1 )为或形成人造牙 齿的一部分。
16. 根据权利要求12-15中任何一项的物体(1 ),其中物体(1 )为 或形成面临腐蚀风险的结构的一部分。
17. 根据权利要求12-16中任何一项的物体(1 )，其中物体(1 )为 或形成面临化学污染风险的结构的 一 部分。
全文摘要
一种涂敷物体(1)的方法。定位物体(1)接触夹持装置，并以夹持装置的接触部件(3，8，10)形成涂层(4)的一部分的方式施加涂层(4)。接触部件(3，8，10)由腐蚀性质与涂层材料腐蚀性质至少基本相同的材料优选相同材料制成。从而接触部件(3)可形成所得涂层(4)的自然的一部分。接触部件(3，8，10)随后可与夹持装置分开，并保持连接到物体(1)上作为涂层(4)的一部分。在一个涂敷步骤中为物体(1)提供充分完整的涂层(4)。避免或减少了与涂层中针孔有关的问题。以及具有使用该方法提供的涂层(4)的物体(1)。
文档编号C25D17/06GK101146935SQ200680009527
公开日2008年3月19日 申请日期2006年1月24日 优先权日2005年1月24日
发明者B·吉尔斯伯格 申请人:丹福斯有限公司