現(xiàn)代工業(yè)對裝備零部件表面的要求越來越高,高溫、高壓、高速、重載以及腐蝕介質(zhì)等苛刻條件使得零部件往往從表面開始被破壞,而表面的破壞常導(dǎo)致整個(gè)零部件失效,從而造成重大損失。表面工程通過在零部件表面制備性能優(yōu)于本體材料的功能薄層,能夠以較為合理的成本大幅提高零部件表面性能。
熱噴涂是一種重要的表面工程技術(shù),通過火焰、電弧或等離子體等熱源,將絲狀、棒狀或粉末材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài),并加速形成高速熔滴,噴向基體在其上形成涂層,可以對基體表面性能進(jìn)行強(qiáng)化或再生,有時(shí)還可以賦予基體表面熱學(xué)、光學(xué)或電學(xué)等特殊性能。
熱噴涂技術(shù)自上世紀(jì)后期進(jìn)入我國以來,得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。專利信息作為一種承載了技術(shù)信息、法律信息和市場信息的重要信息,是學(xué)術(shù)文獻(xiàn)以外的重要技術(shù)資料,本文針對中國熱噴涂領(lǐng)域與相關(guān)專利做簡要分析,以供相關(guān)人員參考。
熱噴涂技術(shù)按照噴涂工藝分類,主要包括(超音速)火焰噴涂、電弧噴涂、(低壓)等離子噴涂以及爆炸噴涂等,近年來還出現(xiàn)了冷噴涂、等離子噴涂物理氣相沉積以及液料熱噴涂等新工藝。按照熱噴涂制備的涂層功能分類,主要有耐磨、耐蝕、熱障和可磨耗封嚴(yán)涂層等。通過CNIPR專利數(shù)據(jù)庫,筆者共檢索到熱噴涂相關(guān)的中國專利申請5400余件。
從專利申請趨勢來看,熱噴涂中國專利申請可以分為3個(gè)階段:1985年至2001年為萌芽期,每年的申請量都在50件以下,增長非常緩慢;2002年至2010年為發(fā)展期,申請量呈現(xiàn)逐年增長趨勢,相對于2001年的申請量平均增長率約為11.1%;2011年至2014年為快速增長期,相對于2010年的申請量平均增長率約為23.5%。
從專利申請人地域來看,中國申請人占比約為80.3%,其中申請量居前三的省份分別為北京(約占申請總量的12.9%)、江蘇(約12.1%)和上海(約6.3%);申請量居前三的外國申請人分別來自美國(約7.8%)、德國(約3.8%)和日本(約3.0%)。
申請量前十的申請人分別為西安交通大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、北京礦冶研究總院、中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所、通用電氣公司、中國人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院、北京科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、中國科學(xué)院金屬研究所和蕪湖鼎瀚再制造技術(shù)有限公司,以高校和科研機(jī)構(gòu)為主,國內(nèi)企業(yè)較少。申請量前十的發(fā)明人分別為程敬卿、薛衛(wèi)昌、于月光、李長久、賀定勇、劉芳、任先京、楊冠軍、邢士波和黃莉,均為業(yè)內(nèi)較為知名的技術(shù)專家或企業(yè)家。
從專利申請類型來看,發(fā)明專利申請約占83.0%,具有絕對優(yōu)勢。申請量前三的國際專利分類(IPC)小類分別為C23C4(熔融態(tài)覆層材料噴鍍法,約26.7%)、C23C24(自無機(jī)粉末起始的鍍覆,約3.0%)和C04B35(以成分為特征的陶瓷成型制品,約2.4%)。從中可以看出,熱噴涂專利申請涉及到的工藝和材料較多,涉及設(shè)備和裝置的較少,這也是發(fā)明專利申請占比較高的重要原因。
綜上,熱噴涂技術(shù)在中國呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢,近幾年專利申請量快速增長;技術(shù)來源以國內(nèi)為主,美國、德國和日本是主要的外國技術(shù)來源;國內(nèi)研究開發(fā)單位以高校和研究機(jī)構(gòu)為主,企業(yè)需要加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)投入或者加大產(chǎn)學(xué)研合作力度;技術(shù)領(lǐng)域涉及工藝和材料較多,涉及設(shè)備和裝置較少。