的气体温度在约120°C至约 200°C的范围中。冲击基板306的金属粉末的温度可取决于气体温度、行进速度和基板306的 尺寸。
[0041] 在一个实施例中，涂层粉末116具有某种流动性。在一个示例中，粒子可具有在约1 微米至约200微米的范围中的直径。在一个示例中，粒子可具有在约1微米至约50微米的范 围中的直径。
[0042]当推动金属粉末316的悬浮物的载气318从喷嘴314中的开口进入沉积腔室302时， 金属粉末316被推向基板306。在一个实施例中，载气318经加压，使得以约100米/秒至约 1500米/秒的速度将涂层粉末316推向基板306。例如，能以约300米/秒至约800米/秒的速率 将涂层粉末推向基板。
[0043] 在一个实施例中，喷嘴314被形成为是耐磨的。由于涂层粉末316以高速度运动穿 过喷嘴314,因此喷嘴314可能快速地磨损并降级。然而，喷嘴314可形成为形状且由材料形 成，使得最小化或减少磨损，和/或喷嘴可被制作为消耗品零件。在一个实施例中，喷嘴直径 可以在约1毫米(mm)至约15毫米的范围中。在一个示例中，喷嘴直径可以在约3毫米至约12 毫米的范围中。例如，用于铝粉的喷嘴直径可以是约6.3毫米。在一个实施例中，喷嘴间距 (即，从喷嘴314至基板306的距离)可以在约5毫米至约200毫米的范围中。例如，喷嘴间距可 以在约10毫米至约50毫米的范围中。
[0044] 在冲击基板306之后，金属粉末316的粒子由于动能而破裂并变形以产生附着至基 板306的锚层(anchor layer)。当继续进行金属粉末316的施加时，这些粒子通过粘合至自 身而成为冷喷涂层或膜。基板306上的冷喷涂层通过涂层粉末316的粒子在基板306上的连 续的碰撞而继续生长。换言之，粒子以高速度彼此间以及与基板机械碰撞，以便裂解为更小 的片来形成致密的层。显著的是，利用冷喷涂，粒子可不熔化和回流。
[0045] 在一个实施例中，在对基板306的施加之后，保持金属粉末316的粒子的粒子晶体 结构。在一个实施例中，当动能由于粒子在冲击基板306之后裂解为更小片而转化为热能 时，可能发生部分熔化。这些粒子可能变得致密地粘合。如文中所提及，金属粉末在基板306 上的温度可取决于气体温度、行进速度以及基板306的尺寸(例如，热质量）。
[0046] 在一个实施例中，涂层沉积速率可以在约1克/分钟至约50克/分钟的范围中。例 如，用于铝粉的涂层沉积速率可以在约1克/分钟至约20克/分钟的范围中。可通过更慢的馈 料和更快的光栅（即，行进速度)来获得更致密的涂层。在一个实施例中，效率在约10%至约 90%的范围中。例如，效率可以在约30%至约70%的范围中。较高的温度和较高气压可导致 较高的效率。
[0047] 在一个实施例中，涂层的平均表面粗糙度可增大（例如，通过珠粒喷击或打磨)或 可降低（例如，通过喷砂或抛光）以实现约2微英寸至约300微英寸范围中的平均表面粗糙 度，在一特定实施例中，表面粗糙度为约120微英寸。例如，可利用直径在约20微米至约300 微米的范围中的AI2O3粒子对涂层进行珠粒喷击。在一个示例中，粒子可具有约100微米至约 150微米范围中的直径。在一个实施例中，在调整平均表面粗糙度期间，可去除约10%与约 50%之间的涂层。然而，制品的平均表面粗糙度可能已是适合的，因此，平均表面粗糙度调 整可以是任选的。
[0048] 与经由等离子体喷涂(此等离子体喷涂是在升高的温度下执行的热技术）的涂层 施加不同，可在室温下或近似室温下执行经由一个实施例的冷喷涂层的施加。例如，取决于 气体温度、行进速度和部件的尺寸，冷喷涂层的施加可在约15°C至约100°C下执行。在冷喷 涂沉积的情况下，可不加热基板，并且施加工艺不显著地增加经涂覆的基板的温度。
[0049] 此外，根据实施例的涂层由于凝固收缩而可具有极少或没有氧化物夹杂以及低孔 隙度。
[0050] 在一个实施例中，冷喷涂层可以是非常密集的，例如，大于约99 %密度。此外，冷喷 涂层可在没有夹层的情况下具有对基板的良好附着，例如，对于铝涂层为约4500Psi。
[0051] 典型地，在粉末与冷喷涂层之间几乎没有或没有热诱发差异。换言之，粉末中的热 诱发差异等于涂层中热诱发差异。同样典型地，在冷喷涂覆期间，对基板或部件的微结构几 乎没有或没有损害。此外，冷喷涂层总体上展现高硬度和冷加工微结构。延性涂层材料的重 度塑性形变而导致大量的冷加工发生，这产生对于涂层的机械特性和腐蚀特性有益的非常 精细的晶粒结构。
[0052]冷喷涂层一般处于压缩模式中，此压缩模式有助于减少涂层分层、或涂层中的宏 观或微观开裂。
[0053]在一个实施例中，可使用梯度沉积物以获得具有所需的机械特性和腐蚀特性的复 合层。例如，首先沉积铝层，并且在此铝层的顶部上沉积铜层。
[0054]在一个实施例中，经涂覆的基板306可经受涂覆后工艺。清洁后工艺可以是热处 理，此热处理可进一步控制涂层与基板之间的涂层界面以改善附着和/或产生阻挡层或反 应区。在一个实施例中，可将经涂覆的基板加热至约200°C至约1450°C范围中的温度达大于 约30分钟。例如，可将Y层加热至约750 °C以将Y层的表面氧化成Y2〇3，从而改良耐腐蚀性。
[0055]在一个实施例中，涂层与基板之间的阻挡层或反应区的形成阻止渗透涂层的工艺 化学品与位于下方的基板的反应。这可使分层的发生最小化。反应区可增加陶瓷涂层的附 着强度，并且可使剥落最小化。例如，阻挡层可以是在两种材料之间形成的金属间化合物或 固溶体区域，诸如，A1层与Ti层之间的AlTi金属间化合物或固溶体。
[0056] 反应区以取决于温度和时间的速率生长。随着温度升高以及热处理持续时间增 加，反应区的厚度也增加。相应地，用于对部件进行热处理的一个或更多个温度以及持续时 间应当选择为形成厚度不超过约5微米的反应区。在一个实施例中，选择温度和持续时间以 使约0.1微米至约5微米的反应区形成。在一个实施例中，反应区具有足以在处理期间防止 气体与陶瓷基板反应的最小厚度(例如，约0.1微米）。在一个实施例中，阻挡层具有1至2微 米的目标厚度。
[0057]图4图示根据一个实施例的、用于阳极化制品403以由冷喷涂层409形成阳极化层 411的工艺400。例如，制品403可以是图1的基板102。阳极化改变制品403的表面的微观纹 理。相应地，图4仅用作说明目的，并且可能不是按比例的。在阳极化工艺之前，可在硝酸浴 中清洁制品403。在阳极化之前，清洁可执行脱氧。
[0058] 将具有冷喷涂层409的制品403连同阴极主体405-起浸没在阳极化浴401中。阳极 化浴可包括酸溶液。用于阳极化铝涂层的阴极主体的示例包括铝合金（诸如，A16061和 A13003)以及碳主体。通过经由电流供应器407使电流经过电解溶液或酸溶液(其中制品403 是阳极(正电极））而由制品403上的冷喷涂层409生长阳极化层411。电流供应器407可以是 电池或其他电力供应器。电流在阴极主体405(负电极)处释放氢气，并且在冷喷涂层409的 表面处释放氧气，以便在冷喷涂层409上方形成阳极化层411。在铝冷喷涂层409的情况下， 阳极化层是氧化铝。在一个实施例中，使用各种溶液实现阳极化的电压可在1伏特至300伏 特的范围中。在一个实施例中，电压范围为15伏特至21伏特。阳极化电流随经阳极化的铝主 体405的面积而改变，并且阳极化电流的范围可从30安培/平方米至300安培/平方米(2.8安 培/平方英尺至28安培/平方英尺）。
[0059] 酸溶液溶解（即，消耗或转化)冷喷涂层409的表面以形成孔隙层(例如，柱状纳米 孔隙）。阳极化层411继续由此纳米孔隙层生长。纳米孔隙可具有约10纳米至约50纳米范围 中的直径。在一个实施例中，纳米孔隙具有约30纳米的平均直径。