JPH1096072A - 撥水性並びに耐腐食−、耐エロージョン−、および防水特性を有するガラス状炭素コーテイング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撥水性でありそして耐腐食−、耐エロージョ
ン−、および防水特性を有するのガラス状炭素コーテイ
ングを、種々の製品上の種々の表面に形成する。 【解決手段】 基質を形成し、そして該基質にガラス状
炭素コーテイングを適用するためのエネルギーを使用す
る段階を含む、基質のコーテイング方法。それにより製
造されるコートは腐食、エロージョン、水および高熱に
対する障壁を与える。このようにしてコーテイングされ
た基質は意義ある変性を示すことなく極端な環境である
高熱、低温、湿潤、乾燥、または表面接触に露呈するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撥水性でありそし
て耐腐食−、耐エロージョン−、および防水特性を有す
るコーテイングに関する。より特に、本発明は撥水性並
びに耐腐食−、耐エロージョン−、および防水性を種々
の製品上の種々の表面に与えるためのガラス状炭素コー
テイングの使用に関する。

【０００２】

【従来の技術】腐食の直接的な損害金額は先進国におけ
る国民総生産（ＧＮＰ）の約３〜４％であると推定され
る。別の報告は、米国における腐食による年間損害は１
９７７年における７００億ドルに対して１９８２年では
１４３０億ドルであると推定される事実を含んでいる。
他の国々における同様な損害は英国での１９７５年にお
ける２０億ドルおよび１９８２年における５０億オース
トラリアドルであった。これらの推定値は、装置の運転
停止、効率、製品および工程中の物質、貯蔵、輸送並び
に製品汚染により生ずる損害を計数しない、直接的な損
害に関するものである。

【０００３】腐食は特にある種の産業に対して他のもの
より大きな悪影響を有する。船舶の最近の調査は一般的
な腐食、ピッチング、および割れ腐食が数種の船舶エン
ジンおよび排気システム中に持続的に偏在すると結論が
出されたことを報告している。典型的な問題となる部分
には、エンジン排気多岐管、排気管、マフラー、および
排気システムが包含される。これらの部分は、より苛酷
な環境、例えば高温に露呈され、そこではコーテイング
がしばしば剥がれてしまう。比較的高い接着性および高
温安定性を有する比較的耐性の大きいコーテイングを開
発する必要がある。

【０００４】金属で覆われた船舶は費用のかかる腐食に
対して特に敏感である。米国海軍はフジツボおよび腐食
による燃費減少並びに乾ドック処理に毎年約２００万ド
ルを費やしている。世界的な商業用船舶産業はそれ以上
を費やしている。最近のＤＯＤＳＢＩＲの企画案は、
「船舶会社により経験された多くの腐食問題は作動中ま
たは配置時の塩空気／噴霧への露呈により引き起こされ
る。船舶は典型的には世界中にあり、上陸用舟艇の空気
クッション（ＬＣＡＣ）および船のウェルデッキ上で遭
遇すると考えられる全ての環境において使用されてい
る。例えば、攻撃用水陸両用艇の如きシステムはエンジ
ン、トランスミッション、電気／伝達システム、および
事実上全ての連結されているかまたは付随しているギア
の中で見られる許容できない腐食水準を有する。」と指
摘した。一般的には、腐食は装置の寿命サイクルを速
め、操作性を減少させ、そして操作性を維持するための
人力の必要性並びに休止時間費用を増加させる。

【０００５】他のＤＯＤＳＢＩＲの企画案は、ローター
ブレードエロージョンが海軍および他の軍隊にとって長
年にわたり慢性的な問題であることを示している。ブレ
ード案内端部および表面上での砂および雨の衝突に付随
する問題は大きな損害をもたらし、そしてブレードを交
換し、補修し且つ維持するためにかかる費用はかなりの
ものである。砂のエロージョン問題のひどさは最近の砂
漠防御／砂漠嵐作戦中に中東において示された。ロータ
ーブレード用の最適なエロージョンシステムは、雨およ
び砂環境の両者において有効なデザインを要求する。現
在までに行われた試験は、金属（硬質）エロージョンシ
ステムが雨では最良に機能し、そして非金属（軟質／弾
力性）物質が砂では最良に機能することを示している。
砂および雨の両方において長期にわたり機能しうる許容
可能な保護デザイン折衷案はまだ出ていない。

【０００６】自動車会社は構造および摩擦工学部品用の
炭素および炭素繊維タイプの物質の使用を開発中であ
る。彼らが直面する重大問題は、炭素繊維および基部を
結合させるために使用されるエポキシが高い操作温度に
耐えられないことである。

【０００７】これらの問題の全てが費用のかかる維持、
補修、休止時間、製品汚染、漏れによる損害などをもた
らすため、それは特に使用環境が例えば非常に高いまた
は非常に低い温度、高い腐食、エロージョン、および応
力の環境のように苛酷である時には多くの用途にとって
物質選択における最も重要な要素の一つである。国民総
生産（ＧＮＰ）の３％〜４％のような莫大な費用のため
に、多くの研究が腐食耐性技術の開発に対して行われて
いる。腐食基準および調節工程は例えば石油、ガス、自
動車、パイプライン、電話、船舶、核動力、化学、非鉄
金属、鉄および鋼などの如き一部の産業用には制定され
ている（が、それらは期待されるほど有効ではない）。

【０００８】これらの問題に対処するために使用される
手段は以下の範疇：（１）電池腐食を最少にするための
陽極または陰極保護を含む電気化学的手段、（２）腐食
性媒体中へ、物質の組成物中へ、またはその表面上へ少
量成分を加える不活性化方法、並びに（３）無機および
有機物質の両者を塩素化されたゴム、ポリウレタン、フ
ェノール系、エポキシ、および油樹脂中に含む腐食−耐
性がより大きい保護層で物質をコーテイングすることに
よる単離：に分類することができ、そして相対的ハイテ
クＰＶＤまたはＣＶＤコーテイングが至るところで見ら
れる。

【０００９】しかしながら、上記の有機ペイントの全て
は低温でのみ機能でき、シリコーンをベースとしたペイ
ントに関する最高使用温度は約５００℃にすぎない。オ
キシド類（例えばアルミナ、酸化クロム）のコーテイン
グおよびアルミニド類（例えば、ニッケル、鉄、および
チタン）は高温の酸化耐性用途に有効であることはしば
しば見いだされているが、高温の海水を含む船舶エンジ
ン用途に関する有効な保護コーテイングは開発中であ
る。他方では、新規なＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏをベースにした
合金がステンレス鋼および他の金属並びに合金が不適で
あった用途において高温下で適切な強度および腐食耐性
を与えると言われている。しかしながら、それらは一般
的に非常に高価である。

【００１０】さらに、新たなステンレス鋼、高強度の低
合金鋼、超合金、プラスチック、セラミックおよび複合
体が最近の１０年間ほどにわたりかなり開発されてい
る。エネルギー節約および形態保存の概念が航空機、自
動車、および船舶産業において例えばアルミニウム、ベ
リリウム、リチウム、マグネシウム、プラスチック、お
よび複合体の如き軽量物質の使用増加をもたらした。こ
の傾向は増進しておりそしてより強く且つより腐食耐性
の大きいコーテイングの開発を引き続き増進させるであ
ろう。

【００１１】腐食および表面エロージョンは本質的に表
面に特異的な現象である。実際には、腐食は表面コーテ
イング上で表面反応として始まり、そして処理が腐食調
節においてかなりの改良をもたらしうる。従って、特に
高温操作用の腐食耐性コーテイングの開発は非常に興味
がもたれた。使用されたコーテイング技術には物理的お
よび化学的蒸着（ＰＶＤおよびＣＶＤ）の両者が包含さ
れる。他の表面処理手段、例えばイオン注入、も使用さ
れた。新規な物質、例えば金属−およびセラミック−マ
トリックス複合体、もこの用途用に開発されている。し
かしながら、特に熱腐食耐性用途用には常に貴金属（白
金および白金／ロジウム）改質アルミニドコーテイング
を含む金属性の複合コーテイング、並びにクロム、チタ
ンおよび珪素コーテイングに対して焦点が当てられてい
た。船舶ガスタービンの熱区域タービンブレードを保護
するために使用されるコーテイングはしばしばコバル
ト、クロム、アルミニウム、およびイットリウムの混合
物である。貴金属改質は腐食および酸化に対する耐性に
関してアルミニドコーテイングの性能を改良することが
見いだされている。他方、イットリウムで安定化された
ジルコニアがしばしば熱遮断コーテイング用で見られ
る。金属上の重合体システムは低温腐食耐性に関して有
効であることが証されているが、重合体は高温において
は安定でない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】まとめると、腐食調節
ではかなりの研究および進歩がなされている。しかしな
がら、腐食、エロージョンおよび摩耗は多くの産業にお
いて、特に高温、苛酷な環境、例えば船舶エンジンおよ
び排気部品に関して、大きな問題のままである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】従って本発明の目的は種
々の環境における種々の物質に対する腐食を安全に且つ
効果的に防止するための改良されたコーテイングを提供
することにより既知のコーテイングに伴う欠点を克服す
ることである。

【００１４】本発明の他の目的は種々の物質に容易に適
用できるコーテイングを提供することである。

【００１５】本発明のさらに他の目的は費用が安く且つ
事実上保守が必要ないそのようなコーテイングを提供す
ることである。

【００１６】本発明のさらに他の目的は高温環境で操作
される部品およびシステム用のそのようなコーテイング
を提供することである。

【００１７】さらに別の目的は金属、非金属、または金
属合金からなる種々の基質に容易に適用できるそのよう
なコーテイングを提供することである。

【００１８】本発明の他の目的は基質に向けたプラズマ
により形成できるそのようなコーテイングを提供するこ
とである。

【００１９】本発明の他の目的は最初に基質を重合体溶
液の中に浸漬しそして次に浸漬した対象物を１つもしく
はそれ以上のレーザーに露呈することにより適用できる
そのようなコーテイングを提供することである。

【００２０】これらのおよび他の目的はガラス状炭素コ
ーテイングを基質上に与えることにより達成される。ガ
ラス状炭素コーテイングはイオン化された炭素に富んだ
プラズマを基質に分配するためのプラズマ銃の使用によ
り形成できる。プラズマ態様では、粉末状炭素または別
の重合可能物質を基質への適用のためのイオン化された
気体流の中に加える。本発明の別の態様によると、基質
を浸漬しそして重合可能物質でコーテイングしそしてコ
ーテイングされた基質を例えば１つもしくはそれ以上の
レーザーの如きエネルギー源に露呈して、コーテイング
をガラス状炭素コートに変換させる。

【００２１】例えば熱気体分配およびスパッタリングの
如き別の方法を使用してガラス状炭素コートを基質に分
配することができる。

【００２２】本発明のいずれかの適用方法により製造さ
れるコートは腐食、エロージョン、摩耗および高熱に対
する障壁を提供する。このようにしてコーテイングされ
た基質は意義ある変性なしに高熱、低温、湿潤もしくは
乾燥条件、または表面接触の如き極端な環境に露呈する
ことができる。

【００２３】本発明の別の目的および利点は図面を参照
しながらの以下の好適な態様の詳細な記述を読むことに
より明らかになるであろう。

【００２４】

【発明の実施の形態】高度に橋かけ結合されそして不規
則化された構造を有する本質的に純粋な炭素物質は主要
な物理的および化学的性質においてダイヤモンド様炭素
（ＤＬＣ）と同様に行動する。それは硬く且つ酸、塩
基、および塩（並びに多くの塩様金属およびセラミック
融解物）を含む多くの典型的な化学物質に対して不活性
であり、高温（真空中もしくは保護気体中での３０００
℃および空気中での８００℃）において安定であり、腐
食、熱衝撃、摩耗および湿潤に対して耐性があり、疎水
性であり且つ無毒であり、そして気体および液体に対し
て不透過性である。それは生体相容性であり、従って人
間の身体にとって安全である。

【００２５】１.物質 ａ.ガラス状炭素−一般的 本発明によると、ガラス状炭素コーテイングが種々の基
質のいずれかの上に形成される。ガラス状炭素は実質的
に純粋な物質（水素および窒素の両者が駆除されてい
る）の高度に橋かけ結合された重合体である。その特性
はダイヤモンドまたはダイヤモンド様炭素のものとほぼ
同じである。

【００２６】他の純粋な炭素物質（ダイヤモンド、グラ
ファイトおよび非晶質炭素を含む）と比べて、ガラス状
炭素およびフラーレン類は比較的新しい物質である。非
常に多くの研究がフラーレン類に対してそれらの構造
（分子および結晶）性質並びに可能な用途に関して行わ
れてきたが、ガラス状炭素に関しては以下の表に簡単に
まとめられているようにその典型的な物理的性質以外に
は非常にわずかしか理解されていない。

【表１】

【００２７】ガラス状炭素は重量が軽く、非多孔性であ
り、そして高温において安定である。それは化学的攻撃
および腐食に対して高度に耐性がある。実際に、それは
酸、アルカリ性試薬および溶融物により引き起こされる
ひどい腐食下で非常に安定である。構造に関すると、限
られた研究は小規模の規則的区域を有する広い範囲の不
規則性を示している。不規則的区域は２．５〜３．５オ
ングストロームの間の結合距離を有する４および５員環
を含む。規則的領域は３．４０±０．１５オングストロ
ームの空間を有する原子列を含む種々のトポグラフィー
特徴により特徴づけられている。ダイアモンド型および
グラファイト構造の両者が観察された。さらに、約１．
８オングストロームの空間を有する未知の四角い格子も
発見された。Ｂｒｏｗｎ他により行われた別のＳＴＭ研
究も約１０ｎｍまで規模拡大されたフィブリルおよび顆
粒特徴を解明した。電子顕微鏡、Ｘ線光電子分光法、Ｘ
線回折、ラマン分光法も使用してガラス状炭素を同定し
ている。それらは基本的には同じ結論となり、すなわち
ガラス状炭素は非晶質炭素マトリックス中に結晶性領域
を含有している。最近では、冷プラズマ処理を用いる表
面改質の研究がＴ．Ｏｈｔｅ他により行われた。彼らは
ガラス状炭素の水による表面湿潤性質が調節プラズマ処
理により変化しうることを見いだした。接触角度は彼ら
の弗素−含有プラズマ処理によると１３４℃程度まで増
加させることができる。これは撥水用途の将来性を増加
させる。

【００２８】全体として、ガラス状炭素は高度に橋かけ
結合されそして不規則化された構造を有する純粋な炭素
物質である。それは重合体を高温において熱分解するこ
とにより製造されるため、それは高温において安定であ
りそして高出力用途に使用できる。純粋な炭素性質のた
めに、ガラス状炭素は酸、塩基、および塩（並びに多く
の塩様金属およびセラミック溶融物）を含む化学物質に
対して不活性である。その疎水性および無毒性のため
に、それは（血液および組織の両者に対する）良好な相
容性物質である。その高い橋かけ結合のために、それは
重量が軽く、機械的に硬く且つ強い。その高い不規則的
構造のために、それは物理的および機械的に等方性であ
り、化学的には挿入化合物を形成できない。それは基本
的に気体および液体に対して不透過性である。実際に、
最小の安定物質であるヘリウムを用いる真空小滴法によ
る透過性試験は１０^-11ｃｍ²／ｓしか示さなかった。

【００２９】上記の性質の結果として、ガラス状炭素は
腐食および摩耗に対して耐性がある。それは人間の身体
に入ったり、蓄積したりしないため、生物学的に不活性
である。それは多くの他の物質とは異なりオゾン層に被
害を与えず、他の環境問題も引き起こさないため、それ
は「きれいな」物質である。 ｂ.粉末形態のガラス状炭素

【００３０】多種の商業用等級のガラス状炭素粉末を主
要出発物質の１つとして利用できる。１つのそのような
粉末はアルファからＡＳＥＡＲ（商標）として市販され
ている。別の成分、例えば珪素または金属成分、をガラ
ス状炭素コーテイング中に加えて酸化耐性を改良しても
よい。この必要性はもちろん認識された対象の環境に依
存するであろう。

【００３１】ｃ.プラズマ法における使用のための重合
体前駆体 ガラス状炭素粉末を出発物質として使用する代わりに、
三次元的に橋かけ結合された重合体前駆体を使用しても
よい。そのような重合体にはフェノール系もしくはフル
フリル系樹脂、ＰＭＭＡ、またはポリアミドのいずれか
が包含される。さらに、他の重合体も良く適しており、
そしてこのリストは説明用であり限定用のものではな
い。

【００３２】ガラス状炭素は不活性気体（例えばアルゴ
ン雰囲気）中でまたは真空中で高度に三次元的に橋かけ
結合された重合体、例えばポリフェニレン類、ポリイミ
ド類、芳香族エポキシ調合物並びにフェノール系および
フラン樹脂、を熱分解硬化することにより製造できるこ
とは知られている。従って、ガラス状炭素またはＤＬＣ
をアルゴンプラズマ噴霧法で生成することが予測され
る。 ｄ.レーザー法における使用のための重合体前駆体

【００３３】上記のように、レーザー法を以上で論じら
れたプラズマ噴霧法の代わりに使用してもよい。この状
況では、基質を重合体溶液の中に浸漬しそしてその後に
照射により生じた熱に露呈して溶液をガラス状炭素コー
テイングに変換させる。この適用に適する重合体にはＰ
ＭＭＡ、ポリアミド、ポリ−フルフリルアルコールおよ
びフェノール系またはフルフリル系樹脂が包含される
が、それらに限定されない。

【００３４】２.コーテイング方法 ガラス状炭素コーテイングは多くの方法により本発明に
従い適用できる。これらには、噴霧操作（例えば熱また
はプラズマ噴霧）並びにレーザー適用が包含される。ス
パッタリングを含む他の沈着方法も使用できる。以下に
２つの主要システムを示すが、これらは説明用でありそ
して限定用ではない。

【００３５】ａ.プラズマ噴霧による適用 炭素コーテイングをプラズマ噴霧により本発明の第一の
方法に従い適用できる。この方法によると、噴霧操作室
は一般的なプラズマ噴霧操作に対して要求されている必
要な安全規則に従うように構成されている。

【００３６】一般的には、プラズマはイオン化された気
体流である。気体が電気アークの中を通過すると、それ
はイオン化される。この方法は３０,０００Ｆまでの温
度を与えるため、プラズマ炎の使用により例えば炭素の
如き非常に高融点物質の沈着が可能になる。

【００３７】図１を参照すると、一般的には１０として
示されているプラズマ銃が断面で示されている。銃１０
は例えばナイロンの如き絶縁物質から製造されたケーシ
ング１２を含む。ケーシング１２の一端には出口１３が
形成されている。ねじのついた口１４がケーシング１２
の他端に形成されており、電極調節部１８のねじのつい
た部分１６をねじ式に受容する。調節部１８はぎざぎざ
のついた握り２０を含む。

【００３８】調節部１８の一端には電極２２が形成され
ている。電極２２はケーシング１２内に軸方向に配置さ
れており、そして握り２０の回転によりケーシング１２
内を軸方向に移動可能である。気体空洞２４がケーシン
グ１２内の中央に形成されている。第一の動力管２６が
動力供給部２８を第一の金属片３０と連結させながら、
第二の動力管３２が動力供給部２８を第二の金属片３４
と連結させている。気体口３６がケーシング１２の壁の
中に形成されており空洞２４をプラズマガス源３８と流
体的に連結させている。

【００３９】気体のイオン化は銃１０の中で行われる。
イオン化された気体はノズルに向けられるため、ケーシ
ング１２の壁の中に形成された口４０に入る粉末のガラ
ス状炭素と一緒になる。口４０は分配管４２を介して動
力源４４と連結されている。粉末はそれが金属化処理ト
ーチに分配される際に既知の方法で計量される。

【００４０】金属化処理されたプラズマガスはノズル１
３を出てそして基質４６に向けられてガラス状炭素コー
テイング４８を形成する。

【００４１】例えばコーテイング速度、形態、均一性、
結晶性、およびコーテイングの性能の如き噴霧操作パラ
メーターは基質の与えられる適用条件に応じて調節され
る。必要に応じて決定しなければならない他の変数に
は、電流、電圧、担体気体のタイプおよび流速、基質と
噴霧ノズルとの間の距離、ノズルの幾何学的形状、噴霧
距離および角度、基質温度、並びに基質傾斜が包含され
る。

【００４２】適する噴霧システムの一例はメトコ／パー
キンエルマーにより供給されるものである。

【００４３】図２は本発明のプラズマ噴霧技術に従うプ
ラズマ噴霧炭素コーテイングの適用に含まれる段階を示
すフローチャートを図示する。段階５０は当技術で既知
の噴霧操作室の形成段階である。基質が選択されそして
上記のパラメーターの全てが設定されたら、基質の表面
は基質の組成によって必要な適切なクリーニングおよび
表面−エッチング溶液を使用する随意段階５２の準備が
なされる。場合により、必要なら基質予備処理物質を適
用して接着特性を改良してもよい。

【００４４】その後に、気体および粉末の両者を銃１０
または他のガラス状炭素コーテイング分配装置に分配し
てイオン化された炭素に富んだプラズマを段階５４にお
いて作成する。その後に、清浄化され、準備され、そし
て可能なら予備処理された対象物を次に段階５６におい
てコーテイングする。場合により、ガラス状炭素でコー
テイングされた対象物を最大性能のために必要なら種々
の物質で後処理してもよい。

【００４５】ガラス状炭素コーテイングの適用をプラズ
マ銃に関して記載してきたが、基質上でガラス状炭素を
合成および適用することができるいずれの方法でもその
代わりに使用可能であることは理解すべきである。

【００４６】ｂ.レーザーによる適用 プラズマ噴霧技術の代替法として、重合体状物質中への
浸漬およびガラス状炭素コーテイングを形成するための
その後のレーザー照射により、浸漬したコーテイングの
改質を使用してガラス状炭素コーテイングを形成しても
よい。

【００４７】特に、ガラス状炭素は不活性雰囲気中で高
温において高度に橋かけ結合された重合体状物質を用い
て製造できることが知られている。図３に示されている
ように、一般的には６０として示されているレーザー配
置、すなわち１つもしくはそれ以上のレーザー６２、６
２′、６２′′、を一般的には６４として示されている
コーテイングされた基質の周りに配列することができ
る。レーザー６２、６２′、６２′′はＣＯ₂ 、Ｎｄ−
ＹＡＧ、またはエキシマレーザーの１つもしくはそれ以
上であってよい。示されているように、レーザー６２、
６２′、６２′′はそれらの生成した光線が基質６４の
表面近くまたはその上の点に概略収斂するように一般的
に配置される。このシステムを使用して所望するエネル
ギーを生じてコーテイングからその所望するガラス状炭
素形態への変換を行う。

【００４８】図４は重合体状コーテイングの適用および
適用された重合体状コーテイングからガラス状炭素コー
テイングへの変換に含まれる段階を示すフローチャート
である。随意段階７０において、基質がプラズマコーテ
イングに関する以上の方法で示されている段階５０で採
用された工程に沿って製造される。ここでも、必要に応
じて接着性を改良するために予備処理表面を適用しても
よい。

【００４９】製造されそしてできれば予備処理された対
象を次に段階７２において重合体溶液中に浸漬して重合
体コーテイングの層を適用する。その後に、コーテイン
グされた対象に段階７４において（図３に示されている
ような）１つもしくはそれ以上のレーザーを例えばヘリ
ウム、アルゴン、または窒素の如き不活性雰囲気下で照
射する。重合体コーテイングをレーザー照射下でガラス
状炭素コーテイングに変換してもよい。場合により、表
面コーテイングをガラス状炭素コーテイング上に適用し
て追加の基質−保護特性を与えてもよい。 ｃ.コーテイングされた製品

【００５０】図５は本発明のいずれかの方法に従いコー
テイングされた製品の部分的断面図を示す。示されてい
るように、基質８０は上部に形成されたガラス状炭素コ
ーテイング８２を含む。場合により、コーテイング８４
を適用して基質８０に対するガラス炭素コーテイング８
２の接着性を改良してもよい。さらに、上部コート（示
されていない）を必要に応じてガラス状炭素コーテイン
グ８２に適用して基質８０に対する保護を最大にしても
よい。

【００５１】３.コーテイング用途 ガラス状炭素コーテイングは種々の環境に露呈される種
々の基質上で用途を有する。一般的には、ガラス状炭素
は高温、湿潤、食塩性、腐食性またはエロージョン性の
環境において使用できる。コーテイングは絶縁物質とし
てまたは耐火物質が必要な場所で、または熱および機械
的衝撃に対する耐性が重要である環境において使用でき
る。それは超潤滑が要求される状況のための滑らかな表
面を与える。ガラス状炭素コーテイングは鏡のような仕
上げも与える。

【００５２】より特に、ガラス状炭素の優れた性質（例
えば、摩耗、破壊および化学的耐性、低い摩擦係数、耐
熱性、膨張性並びに撥水性）により本発明のコーテイン
グ方法は沖合石油施設、パイプ、化学プラント、熱交換
器、自動車産業、およびトラック製造業者にとって有用
である。高精密タービンエンジン、ディーゼルエンジ
ン、および空気コンプレッサー製造業者も利益を受け
る。他の用途には例えば陶器、加熱管および板、並びに
高周波数連結器の如き加熱部品のコーテイングが包含さ
れる。本発明のコーテイングは真空部品への適用も見い
だされた。

【００５３】一般的には、高度の腐食および摩擦耐性、
低い摩擦係数または撥水性、膨張性を必要とする用途が
この技術から利点を得るであろう。

【００５４】その生体相容性および摩耗耐性並びに食塩
性環境に対する腐食耐性のために、本発明に従い適用さ
れる炭素コーテイングは医学用手術器具および補綴具の
製作において非常に価値があるであろう。さらに、本発
明に従うガラス状炭素コーテイングを使用して人工心臓
弁をコーテイングすると、患者が彼らの余生のために血
液薄め剤を使用する必要性を排除することができるであ
ろう。

【００５５】その腐食耐性と組み合わされたその撥水特
性のために、本発明に従う炭素コーテイングはスポーツ
産業（一般的には水に露呈されるスポーツ装置用）並び
に船舶産業における用途も有しており、そこではガラス
状炭素コーテイングがその下にある鋼を塩水腐食から保
護するであろう。

【００５６】さらに、炭素コーテイングは水がコーテイ
ング表面へ付着するのを抑制しそして雪および水が装置
上に蓄積するのを防止できると思われている。船体に適
用されるなら、コーテイングはいかりを減量し、速度お
よび燃費を改良し、そしてフジツボの成長を遅らせるこ
とができる。優れた撥水物質としてのガラス状炭素は船
舶装置、沖合石油施設、パイプ、水中装置、スポーツ装
置、屋外電信装置、建物並びに腐食耐性および撥水性能
を必要とする場所において有用であるはずである。

【００５７】上記のように、自動車会社は構造および摩
擦工学部品として炭素および炭素繊維タイプの物質の使
用を開発中である。彼らが直面する重要な問題は、炭素
繊維および基部を結合させるために使用されるエポキシ
が高い操作温度に耐えられないことである。ガラス状炭
素は織物、結合および物質合成用のこの開発に寄与する
であろう。ガラス状炭素コーテイングの基部への直接的
な噴霧または工程中にガラス状炭素に変換できるガラス
状炭素前駆体の噴霧による或いは後コーテイング処理、
例えば真空加熱、による本発明に従うガラス状炭素コー
テイングの適用がこれらの難点を克服するであろう。例
えば噴霧パターンおよび時間の如きコーテイングパラメ
ーターを調節することにより織物を製造できる。

【００５８】例えばヘリコプタープロペラブレードの如
き軍事装置用に適用して上記の摩耗問題を解決すること
もできる。

【００５９】本発明のコーテイングを適用して包装品に
対する遮断コーテイングを与えることもできる。図６に
示されているように、一般的には９０として示されてい
るパッケージをガラス状炭素コーテイング９２の中に入
れる。包装品９０は種々のタイプであることができ、そ
してそれらにはプラスチック、ボール紙、または他の包
装用物質が包含される。ガラス状コーテイング９２は二
酸化炭素が包装品９０から漏れるのをまたは酸素が包装
用９０に入るのを防止する。広範囲の可能な用途範囲で
は、本発明の炭素コーテイング方法を金属、合金、いわ
ゆるニッケルをベースとした超合金（これら最近船舶タ
ービンの中で使用されている）、および多くの重合され
た物質を含む種々の基質に適用することができる。

【００６０】当技術の専門家は以上の記述から本発明の
広い技術は種々の形態で実施されることがわかるであろ
う。従って、本発明をその特定例に関して記述してきた
が、図面、明細書、および特許請求の範囲の考察で他の
改変が専門的実施者にとって明らかになるであろうため
に、本発明の真の範囲はそのように限定されるべきでは
ない。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
撥水性でありそして耐腐食−、耐エロージョン−、およ
び防水特性を有するのガラス状炭素コーテイングを、種
々の製品上の種々の表面に形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はコーテイングされる基質に関連する本
発明の１つのコーテイング技術によりプラズマ噴霧を分
配するために使用されるプラズマ銃の断面図である。

【図２】 図２は本発明の１つのコーテイング技術によ
るプラズマ噴霧炭素コーテイングの適用に含まれる段階
を示すフローチャートである。

【図３】 図３は本発明の別のコーテイング技術により
重合体溶液の適用されたコーテイングをガラス状炭素コ
ーテイングに変換するために使用されるレーザー配列の
透視図である。

【図４】 図４は重合体コーテイングの適用並びに適用
された重合体コーテイングのガラス状炭素コーテイング
への変換に含まれる段階を示すフローチャートである。

【図５】 図５は本発明の方法によりコーテイングされ
た基質を示す断面図である。

【図６】 図６は本発明によるガラス状炭素コーテイン
グでコーテイングされたパッケージの例示図である。

【符号の説明】

１０ プラズマ銃 １２ ケーシング １８ 電極調節部 ２２ 電極 ２４ 気体空洞 ２８ 動力供給部 ３６ 気体口 ３８ プラズマガス源 ４２ 分配管 ４４ 動力源 ４６ 基質 ４８ ガラス状炭素コーテイング

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基質を形成し、そして該基質にガラス状
   炭素コーテイングを適用するためのエネルギーを使用す
   る段階を含む基質のコーテイング方法。
2. 【請求項２】 粉末状炭素をプラズマ銃に投入し、該粉
   末状炭素をプラズマを生成するための銃により生じたプ
   ラズマ中で溶融し、そして金属化処理されたプラズマガ
   スを基質に適用する段階を含む請求項１の基質のコーテ
   イング方法。
3. 【請求項３】 噴霧操作室を形成する段階を含む請求項
   １の基質のコーテイング方法。
4. 【請求項４】 基質を予備処理する段階を含む請求項１
   の基質のコーテイング方法。
5. 【請求項５】 保護層をガラス状炭素コーテイング上に
   適用する段階を含む請求項４の基質のコーテイング方
   法。
6. 【請求項６】 請求項２の方法により製造される生成
   物。
7. 【請求項７】 基質を重合体浴の中に浸漬して該基質を
   実質的にコーテイングする段階を含む、請求項１の基質
   のコーテイング方法。
8. 【請求項８】 浸漬されそしてコーテイングされた基質
   にレーザーエネルギーを適用する段階を含む請求項７の
   基質のコーテイング方法。
9. 【請求項９】 複数のレーザーを使用して該レーザーエ
   ネルギーを生ずる段階を含む請求項８の基質のコーテイ
   ング方法。
10. 【請求項１０】 請求項８の方法により製造される製
    品。