劉健

摘 要：本文對(duì)冷噴涂技術(shù)的主要申請(qǐng)人、專利申請(qǐng)態(tài)勢(shì)分布、分類號(hào)分布、法律狀態(tài)及引文分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)對(duì)冷噴涂技術(shù)的技術(shù)背景和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展作出了較為系統(tǒng)的介紹。

關(guān)鍵詞：表面強(qiáng)化;超音速;冷噴涂;冷氣體動(dòng)力噴涂;專利

傳統(tǒng)的熱噴涂技術(shù)在保持噴涂原材料的成分與結(jié)構(gòu)方面遇到了困難，冷噴涂技術(shù)可有效地解決熱噴涂技術(shù)的這一難題，由于冷噴涂的熱源溫度相對(duì)較低，遠(yuǎn)低于材料的熔點(diǎn)，噴涂時(shí)材料只是軟化，避免了氧化、分解與相變等問題。20世紀(jì)90年代以來(lái)，冷噴涂技術(shù)在世界范圍得到了很大的發(fā)展。例如美國(guó)、歐洲分別于1994年、1995年出現(xiàn)了冷噴涂專利，俄羅斯科學(xué)院理論及應(yīng)用力學(xué)研究所、Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、賓夕法尼亞大學(xué)、ASB公司等研究機(jī)構(gòu)都進(jìn)行了有關(guān)研究，目前研究集中在噴涂中的氣體動(dòng)力學(xué)、高速碰撞的物理模型、噴涂材料以及工藝研究?jī)?yōu)化等。國(guó)內(nèi)，大連理工大學(xué)、西安交通大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)金屬研究所相繼研制冷噴涂設(shè)備。

1 專利申請(qǐng)量分析

從國(guó)外數(shù)據(jù)來(lái)看，冷噴涂技術(shù)領(lǐng)域2005年前屬于崛起期，專利申請(qǐng)量不斷增長(zhǎng)，而2005-2013年期間屬于波動(dòng)增長(zhǎng)期，專利申請(qǐng)量呈現(xiàn)波動(dòng)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，2013年達(dá)到頂峰后則開始大幅下滑。從國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)來(lái)看，冷噴涂技術(shù)起步比國(guó)外要晚，專利申請(qǐng)量在近20年間呈現(xiàn)平緩增長(zhǎng)的趨勢(shì)，并且在目前國(guó)外申請(qǐng)量大幅下滑的情況下仍繼續(xù)保持較高的增長(zhǎng)速度，由此看出該技術(shù)在國(guó)內(nèi)受到了廣泛的關(guān)注和重視。

2 IPC分類號(hào)分布分析

基于IPC分類的技術(shù)構(gòu)成分析是檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)展熱點(diǎn)的重要方法。從小類角度來(lái)看，該技術(shù)領(lǐng)域該技術(shù)領(lǐng)域雖然將近95%的申請(qǐng)均落入C23C，但仍有5%的申請(qǐng)落入B05B。可見，冷噴涂技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠婕暗募夹g(shù)要點(diǎn)除了集中于對(duì)金屬材料的鍍覆，冷噴涂設(shè)備對(duì)于冷噴涂技術(shù)的發(fā)展也是相當(dāng)重要的。

更具體的來(lái)說(shuō)，專利申請(qǐng)的前五個(gè)分類號(hào)是C23C24/04（顆粒的沖擊或動(dòng)力沉積）、C23C24/08（加熱法或加壓加熱法的（C23C24/04優(yōu)先））、C23C4/12（以噴鍍方法為特征的）、C23C24/00（自無(wú)機(jī)粉末起始的鍍覆（熔融態(tài)覆層材料的噴鍍?nèi)隒23C4/00;固滲入C23C8/00至C23C12/00;金屬粉末燒結(jié)法制造復(fù)合層、工件或制品入B22F7/00;摩擦焊入B23K20/12））、C23C28/00（用不包含在C23C 2/00至C23C 26/00各大組中單一組的方法，或用包含在C23C小類的方法與C25D小類中方法的組合以獲得至少二層疊加層的鍍覆）。排名第一的分類號(hào)是C23C24/04就是冷噴涂技術(shù)的沉積原理本身，由此可見，對(duì)于冷噴涂沉積原理的更深入的理解是冷噴涂技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

3 專利申請(qǐng)人分析

統(tǒng)計(jì)歷年來(lái)國(guó)外各申請(qǐng)人的申請(qǐng)總量并進(jìn)行排序，名列前十的領(lǐng)域核心申請(qǐng)人分別為聯(lián)合技術(shù)公司（如CN1782127A[1]）、日本鋼鐵株式會(huì)社如（CN101479046B[2]）、日產(chǎn)汽車、浦項(xiàng)制鐵、日立公司、通用電氣、川崎鋼鐵株式會(huì)社、住友金屬工業(yè)、TECH、三菱重工業(yè)株式會(huì)社?？梢妵?guó)外核心申請(qǐng)人主要集中在美國(guó)以及日本，其中聯(lián)合技術(shù)公司是全球多元化制造企業(yè)之一，主要為全球航空航天和建筑業(yè)提供高科技產(chǎn)品和服務(wù)。其制造領(lǐng)域涵蓋航空發(fā)動(dòng)機(jī)、直升機(jī)、商用航空設(shè)備和系統(tǒng)、電梯、扶梯和自動(dòng)人行道、暖通空調(diào)和制冷系統(tǒng)等。

統(tǒng)計(jì)歷年來(lái)國(guó)內(nèi)各申請(qǐng)人的申請(qǐng)總量并進(jìn)行排序，名列前八的領(lǐng)域核心申請(qǐng)人分別為西安交通大學(xué)（CN101032633A[3]）、中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所（CN101116849B[4]）、中國(guó)科學(xué)院金屬研究所、寶山鋼鐵股份有限公司、北京科技大學(xué)、中國(guó)兵器科學(xué)研究院寧波分院、九江學(xué)院以及美的電熱電器制造有限公司。可見，國(guó)內(nèi)前八位的核心申請(qǐng)人中六位為科研單位，兩位為企業(yè)。此外，位列第一的西安交通大學(xué)相較于其他申請(qǐng)人在專利申請(qǐng)數(shù)量上占有較大優(yōu)勢(shì)，可見其在冷噴涂技術(shù)領(lǐng)域的重視程度。

對(duì)上述國(guó)內(nèi)核心申請(qǐng)人專利申請(qǐng)的法律狀態(tài)進(jìn)行分析，從授權(quán)情況來(lái)看，前兩位分別是美的電熱電器制造有限公司以及寶山鋼鐵股份有限公司，授權(quán)率分別為88%和86%，但是授權(quán)率最高的美的電熱電器制造有限公司的申請(qǐng)量卻排在最后。此外，申請(qǐng)量排名第一的西安交通大學(xué)的授權(quán)率僅為29%，需要更加重視專利申請(qǐng)質(zhì)量。

4 冷噴涂技術(shù)展望

隨著技術(shù)的進(jìn)步，預(yù)計(jì)冷噴涂應(yīng)用將繼續(xù)擴(kuò)展到更多的非傳統(tǒng)應(yīng)用中，例如光電、風(fēng)能、醫(yī)療和建筑領(lǐng)域。如在醫(yī)療領(lǐng)域，冷噴涂已經(jīng)可以將一種有名的生物相容材料羥磷灰石（HAP）有效地噴涂到大量的基板上，但同時(shí)不會(huì)影響HAP的完整性。建筑師可以利用冷噴涂在任何金屬或陶瓷基板上創(chuàng)造無(wú)限美觀的金屬圖案。[5]由于沉積溫度低，冷噴涂可以在表面嵌入微傳感器及其功能涂層，以形成智能結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)可以提供與材料性能或環(huán)境條件相關(guān)的實(shí)時(shí)信息。許多新興企業(yè)正聚焦于為橋梁、電網(wǎng)、風(fēng)力渦輪機(jī)、飛機(jī)、汽車、輪船、管道和施工設(shè)備提供感應(yīng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理和預(yù)分析解決方案。冷噴涂的未來(lái)有賴于將高級(jí)材料沉積到各種基板的同時(shí)將熱量損失和成本將至最低。

目前，冷噴涂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造已經(jīng)商品化，國(guó)外許多大公司已經(jīng)開始使用冷噴涂進(jìn)行生產(chǎn)，涉及一般工業(yè)到軍事應(yīng)用。為此，冷噴涂的開發(fā)將在航空航天、石油化工、能源、汽車、電子、軍事和其他工業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。展望冷噴涂技術(shù)，必將會(huì)開創(chuàng)功能涂層制備技術(shù)的新時(shí)代。特別是在我國(guó)，對(duì)于這項(xiàng)新技術(shù)的研究、開發(fā)與國(guó)際先進(jìn)水平還有很大差距，需要科研機(jī)構(gòu)和工業(yè)部門之間通力合作，加大投入力度，爭(zhēng)取早日使這項(xiàng)新技術(shù)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]J·D·海恩斯，D·A·霍布斯.真空冷噴涂工藝[P].中國(guó)，CN1782127A，2006-06-07.

[2]織田剛.加速噴嘴及噴射噴嘴裝置[P].中國(guó)，CN10147 9046B，2012-06-27.

[3]孫繼鋒，憨勇，崔凱.一種利用冷噴涂和真空燒結(jié)制備多孔鈦涂層的復(fù)合工藝[P].中國(guó)，CN101032633A，2007-09-12.

[4]黃國(guó)勝，王洪仁.一種冷噴涂用的拉閥爾噴嘴[P].中國(guó)，CN101116849B，2010-05-19.

[5]李長(zhǎng)久教授談冷噴涂技術(shù)的發(fā)展與展望[J].中國(guó)表面工程，2004，Vol.17，No.3，48.