專利名稱：探查物體涂布表面的方法
技術領域：
本發明涉及一種探查物體涂布表面的方法，以確定涂布表面是否致密， 具體地為了確定涂布表面是否包含小孔。更具體地，本發明涉及一種容易并 且可視的確定物體涂布表面是否存在小孔的方法。本發明的方法特別適用于 探查具有鉭或鉭合金涂層的物體。
背景技術：
對于某些應用，向物體提供耐腐蝕涂層是合乎需要的，該物體預定用于 相對有害和/或腐蝕環境。即，例如物體用作植入物的情況。為此目的，耐熔 金屬例如鈮或鉭的涂層經常用于由鋼或其它金屬或合金制成的物體上。因為 如上所述涂層通常具有高于涂層下面基底材料的腐蝕電位，所以如果涂層是 致密的，涂層將單獨消除腐蝕。如果情況不是這樣的，例如因為涂層包含小 孔，則存在點蝕的風險。因此，為了利用該涂層獲得所需耐腐蝕性能，必須 保證得到的涂層是至少基本上致密的，即它不包含任何小孔。在這方面的一 個問題是小孔通常非常小，因此很難或甚至不可能目視檢測它們。
之前，已經研究涂布表面，以通過將物體插入包含電源和安培表的電^各 中檢測可能的小孔。如果可以在安培表上獲得讀數，則涂布表面是導電的， 因此是不致密的。該方法相對費時又費錢，因為每次希望探查物體涂層是否 致密都需要使用電源和安培表。
JP 57132045公開了一種探查涂布表面的方法，以目視檢測可能存在的 小孔。JP 57132045公開的方法中，將作為相對于陽極的陰極的金屬材料的 涂布表面放置在包含溶液型電致變色材料例如紫羅堿染料的電解質中。施加 電壓至陰極，因此，導致紫羅堿染料從無色二價陽離子I電解還原為不溶的 一價陽離子基團II。該不溶的一價陽離子II以紅色或紅紫色沉積在小孔部分 中。用電流表檢測是否存在小孑L。同時，包含小孔的位置呈現紅色或紅紫色， 因此其位置明顯可知。該顏色即使在除去電壓后也保持一段時間，并且當檢 查后施加反向電壓時，可以恢復至初始狀態。
因而，JP 57132045公開的方法中，由于溶解在電解質中的染料沉積于 小孔中，使可能的小孔獲得顏色。因此，產生的顏色改變將僅對小孔的實際 區域起作用。因為小孔本來非常小，所以即使通過染料的沉積使它們的目視 性增強，也難以僅通過目視4企測它們。此外，仍然需要利用電流表測量，以 檢測存在小孔，目視檢查僅使得容易確定目前采用的電流表測量已知的小孔 位置。因此JP 57132045的方法中沒有避免上述方法的缺陷。此外，因為顏 色改變是通過染料在小孔中的沉積獲得的，所以存在某些小孔不會被染料標 記的風險，因此產生隨后的目視檢查中這些小孔未被發現的風險。這是非常 不合乎需要的。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種以可靠的方式目視檢測物體的涂布表面 中可能的小孔的方法。
本發明的另一個目的是提供一種探查物體的涂布表面的方法，該方法中 可以以纟見覺方式可靠地^r測可能的小孔。
本發明的又一個目的是提供一種探查涂布表面的方法，其中如果涂層是 致密或不致密的，提供明顯的視覺效果。
本發明的再一個目的是提供一種涂布物體，其允許最終用戶立即確定涂 層是否為至少基本上致密的。
根據本發明，通過提供一種探查物體的涂布表面的方法實現上述和其它 目的，涂層材料包含金屬或合金，該方法包括下列步驟
-向物體施加增加的電位，直至獲得所需電流值，或直至已經達到最高 電位，
-目禍j全查物體，
-在涂層顏色在至少物體大部分上已改變的情況下，確定該涂層是至少 基本上致密的，和
致密的。
因為如果涂層是至少基本上致密的，至少物體大部分上的涂層顏色改 變，所以獲得相對明顯的視覺效果。因此通過目視檢查非常容易立即確定涂 層是否致密。這甚至對于物體的最終用戶是可行的。此外，明顯的效果提供
非常可靠的檢查涂層是否致密。最后，小孔的檢查完全是可視的，因此不需 附加設備。
所得到的物體可以有利地用于致密涂層具有重要性的應用中。如上所 述，即，例如在物體要用于腐蝕性很強的環境中的情況。該物體的實例是植 入物。
以下列方式提供顏色改變或顏色未改變。當向物體施加增加的電位時， 將試圖獲得所需的電流值。如果涂層是至少基本上致密的，因為致密涂層是 非導電的，所以不可能傳導足夠電流值的電流。
因此，施加的電位將持續增加，直至達到最高電位。由此向物體施加的 相對高電位將導致顏色改變，由此表明涂層是至少基本上致密的。另一方面， 如果涂層是不致密的，例如如果涂層包含一個或多個小孔，則施加的電位將 導致小孔(一個或多個)的區域(一個或多個)中產生局部腐蝕。因此，可以傳 導預定電流值的電流。當其發生時，電位增加將停止，向物體施加的電位因 此不足以導致顏色改變。
所需電流值將取決于物體的總表面積。然而，所需電流的電流密度優選
為0.0001毫安/平方厘米(mA/cm"至0.1毫安/平方厘米，優選為0.001毫安/
平方厘米至0.01毫安/平方厘米。
最高電位優選為10V至30V,例如15V至25V,例如16V或24V。 優選在將物體放置在液體介質中的同時進行施加增加的電位的步驟。液
體介質可以是任何這樣的介質，在其中涂層材料耐腐蝕(即腐蝕速率小于50
mpy(密耳/年)，優選小于2mpy),并且其電導率為至少10Sxm2,優選為至
少100S.cm2。
一個實驗中，在室溫下，將總表面積800平方厘米的鉭涂布的物體放置 在1%硫酸測試溶液中。該物體連接到能夠提供最高電位16V或24V的電源。 施加的電位從OV增加以讓電壓在0.005毫安/平方厘米的固定電流密度，相 應于電流值4毫安下穩定。如果這是不可能的，則使施加的電位增加到最大 值，即16V或24V。觀察到下列現象。對于致密涂層和16V最高電位，5分 鐘后物體變為褐色。對于致密涂層和24V最高電位，5分鐘后物體變為藍色。 對于包含一個小孔或三個小孔的非致密涂層，30分鐘后觀察到顏色沒有改
變
優選在0。C至120。C溫度內，例如為1(TC至90。C,優選在室溫，即大約 2crc下進行該方法。
可以這樣的方式進行向物體施加增加的電位的步驟，即如果涂層是至少 基本上致密的，由于高的最高電位，涂層至少部分極化，因此導致涂層顏色 改變。如上所述，當發生極化時，施加的最高電位應該足以產生預定的顏色 改變。然而，在涂層中存在一個或多個小孔的情況下，下面的基底材料將發 生選擇性腐蝕，導致涂層變得導電。因此，不可能獲得足夠超電壓/電位，以 獲得顏色改變，因而物體的顏色將保持物體的初始顏色，即涂層材料的自然 色。因此，施加增加的電位時，所得到的物體顏色成為涂層是否致密的標志。
作為選^t奪或另外地，向物體施加增加的電位的步驟可以導致涂層上自然
存在的金屬氧化物層厚度增加，如果涂層是至少基本上致密的，所述厚度增 加依次使涂層顏色改變。 一個實施方式中，可以由如上所述涂層的極化導致 厚度增加。作為選擇，由于溫度作用或由于物體放置在氧化介質中，可以導 致厚度增加。此外，在最后涂層穿孔的情況下，金屬氧化物層的厚度增加是 有利的，因為該氧化層具有絕緣效果并且防止涂布表面上的電化學半反應。 因此，基底材料的電流(加速的)腐蝕是不可能的。因此，如果如上所述用電 化學方法已經獲得顏色改變，則即使涂層不再是完全致密的，與未涂布的物 體的腐蝕速率相比，其腐蝕速率也將降低。這是巨大的優點。此外，厚度增
加的氧化層可以為物體提供改善的耐磨性和/或改善的潤滑(tribilogical)性能。
涂層材料可以是或包含耐熔金屬或耐熔金屬的合金，例如鉭或鉭的合 金。作為選擇，涂層材料可以是或包含任何其它合適的耐熔金屬，例如鈮、 鉬、鋯、鴒或者一種或多種這些金屬的合金。作為選擇，涂層材料可以是或 包含任何其它合適的金屬或合金，例如鈦，只要涂層是導電的，并且只要可 以通過向物體施加增加的電位來改變涂層材料的顏色。在涂層材料是或包含 鉭或鉭的合金的情況下，如果涂層是至少基本上致密的，在大多數情況下顏 色改變將是這樣的，即所得到的物體獲得顯著的藍色。
可以利用恒電流儀進行向物體施加增加的電位的步驟。因為恒電流儀適 用于特定電流(與特定電壓相對)，所以在如上所述需要預定值的電流的情況 下，這是非常合適的。
優選地，在涂層是至少基本上致密的情況下，顏色改變以至少基本上永 久方式進行。在本文中，術語'至少基本上永久'應該理解為效果保持相對 長時間，優選直至外層物理脫落。基本上永久的效果是例如當由于涂層材料 的極化而使顏色改變時得到的。當改變的顏色至少基本上永久地保持時，最 終用戶可以立即確定涂層是否為至少基本上致密的。至于邊界效應，當顏色 變成至少基本上永久的時候，導致顏色改變的涂層改變可能也將是至少基本 上永久的。該改變將通常對由此改善的物體的腐蝕性能具有有益效果。
本發明進一步涉及具有涂層的物體，利用上述方法提供涂層的顏色。因 為該物體顏色揭示了涂層是否致密，最終用戶將能立即看到，由此確定所述
物體是否具有所需的耐腐蝕性能。此外，如上所述，在最后涂層穿孔的情況 下，物體可以進一步至少部分免于腐蝕。
現在將進一步參考附圖描述本發明，其中
圖1為向物體施加增加的電位之前，放置在電解質中的物體的示意圖，
和
圖2是已經向物體施加增加的電位之后，圖1的物體的示意圖。 附圖詳細說明
圖1是放置在電解質2中的物體1的示意圖。用包含金屬或合金的涂層 材料涂布物體l，根據本發明，需要探查涂層是否致密。物體l串聯至恒電 流儀形式的電源3，其依次串聯至盛有電解質的容器的壁4。當電源3接通 時，向物體1施加增加的電位以試圖獲得所需電流值。如果涂層是至少基本 上致密的，涂層不會導電，因此不可能獲得所需電流值。電位因此將繼續增 加，直至達到最高電位。該高電位導致涂層極化，因而涂層的顏色將改變。
圖2是圖l的物體l的示意圖。然而，在電源3預先接通的情況下，因 為物體1的涂層是至少基本上致密的，所以如上所述，涂層的顏色改變。另 一方面，如果物體1的涂層不是至少基本上致密的，如前面所說明的，涂層 是導電的，因此可以所需電流值傳導電流。當其發生時，電位增加將停止， 向物體1施加的電位因此不足以導致顏色改變。
在物體1的涂層包含鉭或鉭合金的情況下，涂層的顏色從灰色變至藍 色。從而，物體1的最終用戶非常容易確定涂層是否為至少基本上致密的。 如果物體l呈現藍色，則涂層是至少基本上致密的；并且如果物體l呈現灰 色，則涂層是不致密的。
權利要求
1.一種探查物體的涂布表面的方法，該涂層材料包含金屬或合金，該方法包含下列步驟-向物體施加增加的電位，直至獲得所需的電流值，或者直至已經達到最高電位，-目視檢查物體，-在涂層顏色在物體的至少大部分上已改變的情況下，確定該涂層是至少基本上致密的，和-在涂層顏色在物體的至少大部分上沒有改變的情況下，確定該涂層是不致密的。
2. 權利要求1的方法，其中向該物體施加增加的電位的步驟以這樣的 方式進行，即如果涂層是至少基本上致密的，則涂層至少部分極化，從而導 致涂層顏色改變。
3. 權利要求1或2的方法，其中向該物體施加增加的電位的步驟導致 涂層上自然存在的金屬氧化物層的厚度增加，如果涂層是至少基本上致密 的，所述厚度增加依次使涂層顏色改變。
4. 前述權利要求中任一項的方法，其中該涂層材料包含耐熔金屬或耐 熔金屬的合金。
5. 權利要求4的方法，其中該涂層材料包含鉭或鉭的合金。
6. 前述權利要求中任一項的方法，其中向該物體施加增加的電位的步 驟利用恒電流儀進行。
7. 前述權利要求中任一項的方法，其中，在涂層是至少基本上致密的 情況下，顏色改變以至少基本上永久的方式實現。
8. —種具有涂層的物體，利用權利要求1至7中任一項的方法提供涂 層的顏色。
全文摘要
一種目視探查物體的涂布表面的方法，以確定涂層是否致密，其中涂層包含金屬或合金。向物體施加增加的電位，直至獲得需要電流值，或者直至已經達到最高電位。在涂層致密的情況下，這會導致涂層顏色改變。這可能是由于涂層材料的極化和/或由于自然存在的金屬氧化物層厚度增加。在涂層致密的情況下，不能獲得所需電流值，電位增加到最高值，導致顏色改變。在存在小孔的情況下，可以獲得所需的電流值，在電位高到足以導致顏色改變之前，電位的增加停止。提供顯著視覺效果，使得可以立即確定是否存在小孔。不需要附加設備來確定是否存在小孔。在涂層材料是或包含鉭或鉭合金的情況下，顏色變成明顯的藍色。
文檔編號G01N17/02GK101175985SQ200680016996
公開日2008年5月7日 申請日期2006年5月18日 優先權日2005年5月20日
發明者博·吉勒斯伯格 申請人:丹佛斯公司