含碳覆层在保护无源电气构件免受氨侵蚀中的应用和包括得到了免受氨侵蚀保护的无源电气构件的设施制造技术

本发明专利技术涉及含碳覆层在保护无源电气构件免受氨侵蚀中的一种应用，其中所述含碳覆层是溶胶凝胶覆层或等离子体聚合物覆层。所述含碳覆层包括特定的碳份额。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含碳覆层在保护无源电气构件免受氨侵蚀中的应用和包括得到了免受氨侵蚀保护的无源电气构件的设施
本专利技术涉及含碳覆层在保护无源电气构件免受氨侵蚀中的应用，其中所述含碳覆层是溶胶-凝胶覆层或等离子体聚合物覆层。所述含碳覆层包括特定的碳份额。本专利技术还涉及一种设置用于与氨或含氨介质进行接触的设施，所述设施包括具有设置用于根据本专利技术的应用的含碳覆层的无源电气构件。
技术介绍
为了例如在冷藏柜、冷库或冷藏集装箱中进行冷却而使用冷却机组，所述冷却机组借助合成制冷剂来运行。关于新的环境法规和欧盟规定，许多在当前的组合物中目前所使用的介质(例如R134a，R404A，R407C和R410A)由于归因于所述介质的“全球变暖趋势”(二氧化碳当量)将来不再允许使用(自2030年起)。这些物质应由替选的气候中性的或自然的制冷剂替代，例如二氧化碳、丙烷、丁烷或者还有氨(NH3)(也“DieneueF-Gase-Verordnung–Ziele,Inhalte,Konsequenzen”，BTGA-Almanach2015,第92-94页)。通常，所述制冷剂在与冷却设施中的典型的温度变化曲线(例如在-40℃至+80℃的温度波动下每天多次冷却和除霜)的组合中会引起高的热应力和化学材料应力。尤其是在氨的情况下，在此重要的是绝缘材料和与所述物质接触的所有其它材料的足够的耐化学性。在此，仅非常少的聚合物提供所要求的耐性(PA，POM，PE，PP，PETP或者还有PTFE，所述聚合物此外分别限制于不同的温度范围)。此外，所述聚合物关于相应的材料成本和呈薄的电绝缘层形式的相关的可用性仅受限地可用。如果制冷剂也应直接在冷却机组中用于冷却，以便通过节省热交换器来减少能耗，那么在电马达/压缩机中尤其重要的是在该处使用的构件的耐化学腐蚀和耐热的电绝缘能力。对于这种应用，不能使用通常由铜制成的构件(例如在压缩机的电马达(线圈)中)，因为所述构件会受到氨的严重侵蚀。由铝制成的相应的构件在此由于其相对于氨的较大的耐化学性可能是对于至今为止常用的铜材料的替选方案。此外，氨还广泛应用于制药行业、化肥行业、炸药行业和钢铁行业、化学行业、造纸和塑料行业，应用于清洁行业和烟道气清洁以及应用于使用或制造氨水的所有领域中。在所有已提及的工业领域中，关于铜和有色金属的使用，通常在与氨接触时存在与上述相同的问题。在至今为止的冷却设施中，大部分仍使用合成的制冷剂，或者使用分离的冷却回路(初级回路和次级回路，其中压缩机和冷却侧分离)。在这种情况下，除了由于至今为止的制冷剂引起的环境危害以外，在两个冷却回路之间存在泄漏时还存在设施失效的风险。在冷却回路中存在替选的制冷剂氨的情况下，在这种泄露的情况下，安装在压缩机回路中的电动马达/压缩机驱动器的电绝缘受到侵蚀并且可能被损坏。这将引起系统的失效并且需要耗费且高成本的拆卸或替换线圈或者甚至整个电动马达/压缩机。因此，目前在替选的制冷剂即氨的情况下，需注意在冷却回路中使用的材料不含有铜，因为氨会增强地侵蚀含铜的材料。此外，分离的冷却回路具有对于热交换器已知的借助来自次级回路的冷来冷却驱动器的损耗潜能。对于在上文中提到的所有其它领域类似地存在相同的问题，在所述领域中借助氨或含氨的溶液/化合物，例如氨水进行加工。
技术实现思路
在现有技术和变化的法律规定的背景下，本专利技术的目的是，提出一种用于保护构件免受氨或含氨的介质影响的改进的解决方案。在此期望的是，不仅相对于液态氨或液态的含氨介质保护构件，而且也相对于气氨存在尽可能好的保护。附加地，优选也应在尽可能宽的温度范围内存在良好的保护特性。在此要考虑的是，许多材料相对于液态氨或液态的含氨介质和气态氨表现不同。因此，本专利技术的一个优选的目的是，提出一种可能性，借助该可能性在长的时间段内和/或在宽的温度范围内相对于液态氨或液态的含氨介质和气态氨提供对构件的保护。此外，应尽可能避免含卤素的材料。所提出的目的通过使用碳状覆层来保护无源电气构件免受氨的侵蚀来实现，其中所述含碳覆层是(i)溶胶凝胶覆层或(ii)等离子体聚合物覆层，并且分别借助于XPS测量，并且分别借助于XPS测量以及按借助于XPS所检测到的原子计，分别包括在距覆层的背离构件的一侧80nm的深度处测量为50至100原子％，优选50至90原子％的碳份额，或者包括2至50原子％的碳份额作为金属有机覆层。如果在本文的范围中提及术语“氨”，那么将其理解为——除非另做说明——纯氨和稀释的氨(“含氨的介质”)。在此需考虑的是，“氨”既能够以液态形式存在也能够以气态形式存在。就本专利技术而言，在有疑问的情况下优选的是，如果提及“氨”，那么存在气态氨。在此需考虑的是，液态氨或液态的含氨介质相对于气态氨在化学上明显不同地表现。液态氨，尤其在与含水介质的组合中，与碱相同地表现，这在气态氨中不是这种情况。就本文而言，“溶胶凝胶覆层”是可通过溶胶凝胶方法制造的或优选已制造的层。根据本专利技术要使用的覆层的一部分是金属有机覆层。就本申请而言，借助于XPS测量并且按借助于XPS所检测到的原子计，金属有机覆层包含≥10原子％的金属份额。就本专利技术而言，通过定义，硅明确地属于金属。根据本专利技术要使用的覆层具有≥50原子％的碳份额，并且在这种情况下包括≤10原子％的金属连同硅，或者就上述定义而言所述覆层是金属有机层。优选的金属有机层包含10至40原子％的硅。作为溶胶凝胶覆层的替选方案，根据本专利技术甚至优选使用等离子体聚合物覆层。等离子体聚合物覆层的产生或等离子体聚合本身对于本领域技术人员是已知的。等离子体聚合是化学气相沉积(PE-CVD)的一种特定的等离子体辅助的变型形式。在等离子体聚合时，首先通过等离子体活化处理室中的蒸汽态的有机前体化合物(前体单体)。通过活化产生离子化的分子，激发态或自由基，并且在气相中部分地形成前体的分子片段。所述片段随后在衬底表面上的缩合于是在衬底温度、电子轰击和离子轰击的影响下引起聚合，进而形成闭合的层。所产生的等离子体聚合物的结构是高度交联的，并且它们形成很大程度上统计学上的共价网络。因此，通过等离子体聚合无法沉积呈单晶或多晶形式的链状聚合物。所使用的前体在PE-CVD条件下仅通过在等离子体过程中的激发才转化为反应性物质。因此，本领域技术人员将等离子体聚合与其它沉积方法，例如，原子层沉积(ALD方法)区分开来。ALD方法是通过两个或更多个循环执行的自限界的表面反应来大程度改变的CVD方法，由此所述层通常含有多晶或非晶的结构。根据本专利技术优选使用的等离子体聚合是化学气相沉积(PE-CVD)的特定的等离子体活化的变型形式。就本专利技术而言，无源电气构件优选是线圈、电容器、电阻器和/或所述无源电气构件包含绕组。尤其地，无源电气构件是线圈。优选的是，无源电气构件是功率构件，即将一种能量形式转换为另一种能量形式的构件，例如变压器。类似于在变压器中的使用，可以考虑用于无源的电气构件，尤其是线圈的其他可行的使用领域，例如在马达、发电机中或者作为扼流线圈。令本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含碳覆层在保护无源电气构件免受氨侵蚀中的一种应用，其中所述含碳覆层(i)是溶胶凝胶覆层或(ii)等离子体聚合物覆层，并且，分别借助于XPS测量并且按借助XPS所检测到的原子计，所述含碳覆层在距所述覆层的背离构件的一侧80nm的深度中测量分别包括50至100原子％，优选50至90原子％的碳份额，或者包括2至50原子％的碳份额作为金属有机覆层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171023 DE 102017124692.4;20180202 DE 102018102411.含碳覆层在保护无源电气构件免受氨侵蚀中的一种应用，其中所述含碳覆层(i)是溶胶凝胶覆层或(ii)等离子体聚合物覆层，并且，分别借助于XPS测量并且按借助XPS所检测到的原子计，所述含碳覆层在距所述覆层的背离构件的一侧80nm的深度中测量分别包括50至100原子％，优选50至90原子％的碳份额，或者包括2至50原子％的碳份额作为金属有机覆层。


2.根据权利要求1所述的应用，其中按借助于XPS在所述覆层的背离构件的一侧的表面上测量到的总的碳份额计，在所述表面上测量，所述含碳覆层包含(i)用于溶胶凝胶覆层的≤15原子％的碳，或者包含(ii)用于等离子体聚合物覆层的≤10原子％的碳作为可皂化基团的成分。


3.根据权利要求1或2所述的应用，其中所述含碳覆层是aCH覆层或有机硅覆层。


4.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中在所述电气构件和所述含碳覆层之间设置有中间层。


5.根据权利要求4所述的应用，其中所述中间层选自陶瓷层，优选基于TiO2，SiO2，Al2O3，TixNy或BN，更优选基于铝电解氧化层。


6.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中所述构件的表面由铜、铝或包含铜和/或铝的合金构成。


7.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中所述构件是线圈、电阻器或电容器。


8.根据上...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪尔克·扎尔茨，安德烈亚斯·斯特克，马尔特·伯查特，弗朗茨约瑟夫·韦斯特曼，斯特凡·迪克霍夫，克里斯托夫·雷古拉，克里斯托弗·德勒，拉尔夫·维尔肯，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE