将材料层施用至非金属基底表面的方法技术

本发明专利技术提供用于施用材料层(112)至非金属基底(116)的表面的方法以增强性能特性。该方法包括施用玻璃衬背(114)至非金属基底(116)以及冷喷雾云母或氮化硼(BN)颗粒(128)至玻璃衬背(114)的表面上。也提供通过所述方法形成的传导带。该传导带包括绝缘材料(114')的第一层，其中该第一层由衬背形成，所述衬背包括基于纤维的衬背或聚合物衬背(其具有弹性和柔性性能以用于以卷曲形式贮存)以及云母颗粒或氮化硼颗粒的层。该传导带还包括置于颗粒层上方以及由导电材料所形成的第二层(142')。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非金属基底，更具体地涉及用于施用材料至非金属基底表面的方法。该材料可以是电绝缘的，附加以改进导热性和/或附加以赋予非金属基底一定水平的导电性。本专利技术也涉及复合材料的制造，其中多个层一起放置以获得具有特定性能的最终产品。使用冷喷雾方法，可以使用不适于使用现有标准方法例如造纸和/或溶剂转移(solvent transfer)进行加工的材料来开发复合结构。
技术介绍
电绝缘材料在非金属基底上的应用是众所周知的，特别是用于位于相邻导体表面之间的非金属基底，例如发电机中的相邻绕组。然而，用于将电绝缘材料施用在非金属基底的方法可以变化。开发用于将电绝缘材料施用至非金属基底的新的和有用的方法将是有利的。附图说明在以下说明中利用参考附图对本专利技术进行说明，其中所述附图示出了:图1示出了根据本专利技术用于将电绝缘材料层施用至导体表面的冷喷雾系统的一示例性实施方式的示意图；图2示出了图1中所示出的施用至导体表面的电绝缘层的一示例性实施方式的示意图；·图3示出了图1中所示的施用至导体表面的另一电绝缘层的一示例性实施方式的示意图；图4示出了图1中所示的系统的喷雾速度对喷雾温度的图示以及用于各喷雾速度和喷雾温度的合格材料；图5示出了根据本专利技术用于将材料层施用至非金属基底表面的系统的一示例性实施方式的示意图；图6示出了图5中所示的施用至非金属基底表面的材料层的一示例性实施方式的示意图；图7示出了图5中所示的施用至非金属基底表面的导电或半导材料层的一示例性实施方式的示意图；以及图8示出了图5中所示的系统的喷雾速度对喷雾温度的图示以及用于各喷雾速度和喷雾温度的合格材料。专利技术详述本专利技术提供了用于将材料层施用至非金属基底表面以增强非金属基底性能特性的方法。所述方法的一实施方式涉及施用玻璃衬背(glass backing)至非金属基底，以及冷喷雾复数个云母颗粒至玻璃衬背的表面上。所述方法的另一实施方式涉及提供用于非金属基底的玻璃衬背，以及冷喷雾复数个氮化硼(BN)颗粒至玻璃衬背表面上。通过所述方法提供传导带(conductive tape),该传导带包括绝缘材料的第一层。该第一层由衬背形成，其中所述衬背包括基于纤维的衬背或聚合物衬背(其具有弹性和柔性性能以用于以卷曲形式贮存)以及云母颗粒或氮化硼颗粒的层。该传导带还包括置于颗粒层上方的第二层，其中所述第二层由电导体材料形成。现在将详细参考和本专利技术一致的实施方式，其实例在附图中进行说明。附图中所使用的相同参考数字指代相同或类似的部件。本专利技术的实施方式讨论“冷喷雾”过程。该过程包括颗粒以所选速度和/或所选温度在目标表面的方向上加速或推进。在常规系统中，涂层材料的颗粒以相对较高速度和较高温度向目标金属表面加速，所述目标金属表面较硬，以及可以经受住具有高速度和高温度的加速的颗粒，而不会被损坏(例如)。根据本专利技术的实施方式，非金属颗粒向金属基底或非金属基底(其在低于相应速度和温度阈值的所选速度和所选温度时具有较柔软、低温的特征)加速。这些基底具有如下特征:在室温时具有较柔软表面，例如具有延展性，从而使得颗粒碰撞通常是无弹性的，从而允许颗粒粘附至表面，而非从表面偏离。如果非金属颗粒是以超过速度和温度阈值的速度冷喷雾在目标表面，非金属颗粒不会粘附至目标基底表面，且可能损坏或穿透目标基底表面。例如，图1中所示的本专利技术实施方式描述了冷喷雾方法，其用于朝向导体或金属基底的表面加速非金属颗粒，以在导体表面上形成电绝缘层。在另一实例中，图5中所示的本专利技术实施方式描述了冷喷雾方法，其用于朝向非金属基底的表面加速非金属颗粒，以增强基底的性能特性。如上所述，本专利技术的实施方式中使用的金属基底和非金属基底具有较柔软、低温特征(即，在室温时具有较柔软表面，从而使得颗粒碰撞是无弹性的)。在一示例性实施方式中，如下所讨论的，以低于相应温度和速度阈值的温度和速度在基底处喷雾非金属颗粒，可以使用多种类型的非金属颗粒，且非金属颗粒以无弹性碰撞粘附至基底。但是，本专利技术实施方式中所讨论的冷喷雾方法不限于小于相应温度和速度阈值的温度和速度参数。图1不出了系统10的一不例性实施方式，所述系统10用于施用电绝缘材料层12至金属基底或导体16的表面14 。本专利技术实施方式可使用任一金属基底或导体，例如铜。另夕卜，虽然本专利技术实施方式讨论施用至导体16的表面14的层12，但可以施用多个层至相邻导体的各自表面，例如发电机中的绕组，例如以在相邻导体之间提供电绝缘。在一示例性实施方式中，导体16可以呈矩形，如图1中所示，例如水平堆叠设置在发电机转子绕组中的水平矩形导体。系统10包括高压供气装置20，其贮存高压气体，例如氦，例如以选择的压力。系统10还包括气体加热器22，将其连接以从高压供气装置20接收高压气体以及选择性地改变高压气体的温度。在一不例性实施方式中，气体加热器22不加热气体或仅相对少量加热气体。此外，系统10包括连接至高压供气装置20的粉末进料器24，其容纳非金属颗粒28，例如云母或氮化硼(BN)颗粒，例如，具有选择的颗粒体积和/或尺寸。过去，云母和BN颗粒(例如尺寸范围为5-10微米)未应用在绝缘领域。根据本专利技术的实施方式，通过合适的沉积过程，例如，冷喷雾方法，现在可以方便地施用这些材料以在需要增强绝缘性能的金属或绝缘表面上形成层。通过冷喷雾方法，沉积可沿非-均匀表面和多种几何形状(thedeposition can be had along non-uniform surfaces and numerous geometries),包括多种形状的线(wire)(例如圆形和矩形)而形成。供气装置20、气体加热器22和粉末进料器24 —起传送具有选择体积和尺寸的非金属颗粒28至具有喷嘴30的喷枪26。喷嘴30相应地在导体16的表面14的方向上以选择的喷雾速度32(图4)以选择的喷雾温度34(图4)驱使非金属颗粒28。非金属颗粒28，例如云母颗粒，例如从喷嘴30以选择的喷雾速度32以及选择的喷雾温度34被推出，基于从气体加热器22运送至喷枪26的压缩气体以及从粉末进料器24运送至喷枪26的非金属颗粒28。非金属颗粒28向导体16的表面14加速，在此和表面14碰撞，它们形变或嵌入基底(在织物类型材料的情况时)中以及形成涂层12。在本专利技术实施方式中，使用冷喷雾方法的一个优势在于在表面14上无需使用粘合剂，因为非金属颗粒28将无需使用粘合剂而粘附至表面14。然而，在本专利技术的一示例性实施方式中，粘合剂可以和非金属颗粒28混合以及例如可以在一个步骤中将混合物冷-喷雾在表面14处。控制器36连接至供气装置20、气体加热器22和粉末进料器24，且配置控制器36以确定被驱使朝向导体16的表面14的非金属颗粒28的喷雾速度和喷雾温度。在本专利技术的一示例性实施方式中，控制器36将控制变量例如气压和温度。但是，在非金属颗粒28放入粉末进料器24之前将确定/选择混合物中的非金属颗粒28的粒度和体积。在具体涂覆过程的资格鉴定阶段(qualification stage)期间,将确定非金属颗粒28的尺寸/体积以满足所需要求。如在图4的示例性实施方式中说明的，控制器36监测气压和/或喷雾温度34，而喷枪驱使非金属颗粒28至导体16的表面14，以保持喷雾速度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.08 US 12/832,1111.施用材料层至非金属基底表面以增强所述非金属基底的性能特性的方法，所述方法包括: 施用玻璃衬背至所述非金属基底；以及 冷喷雾复数个云母颗粒至所述玻璃衬背的表面上。2.权利要求1的方法，其中所述冷喷雾所述复数个云母颗粒包括: 将加压气体和所述复数个云母颗粒的混合物合并； 选择性改变所述加压气体的温度； 在所述玻璃衬背的表面的方向上加速所述混合物；以及 利用所述加速的云母颗粒碰撞所述玻璃衬背的表面。3.权利要求1的方法，其中所述冷喷雾基于小于相应最大阈值的所述复数个云母颗粒的至少一个喷雾参数进行，以将所述云母颗粒粘附至玻璃衬背而不损坏所述玻璃衬背表面。4.权利要求3的方法，其中所述冷喷雾基于以下参数进行:小于最大速度阈值的所述复数个云母颗粒的喷雾速度参数以及小于最大温度阈值的所述复数个云母颗粒的温度参数。5.权利要求1的方法，其中所述增强的性能特性是所述非金属基底的增强的高电压绝缘、增强的导热性和增强的导电性中的一个。6.权利要求1的方法，其还包括冷喷雾复数个粘合剂树脂颗粒至所述玻璃衬背的表面上以增强所述基底的高电 压绝缘特性。7.权利要求1的方法，其还包括冷喷雾导电性材料至所述玻璃衬背的表面上以增强所述玻璃衬背表面的导电性特性。8.权利要求1的方法，其还包括冷喷雾半导体材料在所述玻璃衬背的表面上以增强所述基底的导电性特性。9.施用材料层至非金...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·F·琼斯，Z·韩，R·S·加雷特，
申请(专利权)人：西门子能量股份有限公司，
类型：
国别省市：