特許 7599831 基板上に導電体を作るための方法及びシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-06

(45)【発行日】2024-12-16

(54)【発明の名称】基板上に導電体を作るための方法及びシステム

(51)【国際特許分類】

   C23C 24/04 20060101AFI20241209BHJP

【ＦＩ】

C23C24/04

【請求項の数】 6

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020041953

(22)【出願日】2020-03-11

(65)【公開番号】P2020186465

(43)【公開日】2020-11-19

【審査請求日】2023-02-15

(31)【優先権主張番号】16/409,999

(32)【優先日】2019-05-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100163522

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 晋平

(74)【代理人】

【識別番号】100154922

【弁理士】

【氏名又は名称】崔 允辰

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル・ジェイ・ブレイリー

(72)【発明者】

【氏名】ピーター・エー・ウィルソン

【審査官】隅川 佳星

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－０７１４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５１６８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５２２３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２２３２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１９４３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５３０３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１５２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１０８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２４０６０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０７０３２３３０（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０８４８６５６５（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｂ ７／１４

Ｃ２３Ｃ ２４／０４

Ｈ０１Ｂ １／０２ － １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コールドスプレーによって基板３０２上に導電体３０４を作るための方法（１００）であって、前記方法（１００）が、
供給量を調節して銅を供給するステップと、
供給量を調節して高配向熱分解グラファイトを供給するステップと、
前記銅及び前記高配向熱分解グラファイトを混合して、銅及び高配向熱分解グラファイトを含む固体粉末組成物を提供するステップと、
ガス噴射剤を加熱するステップ（１０２）と、
前記加熱されたガス噴射剤を使用して、臭素をインターカレートした高配向熱分解グラファイトを含む高配向熱分解グラファイトを含む前記固体粉末組成物を推進するステップ（１０４）と、
前記基板３０２上に前記導電体３０４を堆積させるために前記固体粉末組成物を塑性変形させて前記基板３０２に付着させるのに十分な速度で前記固体粉末組成物を前記基板３０２に向けるステップ（１０６）と
を含む、方法（１００）。

【請求項2】

固体粉末組成物を推進するステップが、銅の粒子及び高配向熱分解グラファイトのプレートレットを含む固体粉末組成物を推進するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法（１００）。

【請求項3】

固体粉末組成物を推進するステップが、５５～６５重量％の量の銅の粒子及び３５～４５重量％の量の高配向熱分解グラファイトのプレートレットを含む固体粉末組成物を推進するステップをさらに含む、請求項１または２に記載の方法（１００）。

【請求項4】

固体粉末組成物を推進するステップが、１５μｍから２５μｍの範囲の平均粒径を有する銅の粒子を含む固体粉末組成物を推進するステップをさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項5】

固体粉末組成物を推進するステップが、５μｍから２５μｍのプレートレット平均直径を有する高配向熱分解グラファイトのプレートレットを含む固体粉末組成物を推進するステップをさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項6】

コーティング材料３０３を基板３０２にスプレーするためのシステム２００であって、前記システムが、
前記基板３０２に塗布された前記コーティング材料３０３の厚さＴ_Ｃを監視するように配置された光学センサー２１６と、
前記光学センサー２１６と通信するコントローラー２１８であって、前記コントローラーが、前記厚さＴ_Ｃに少なくとも基づいて、加熱されるガス噴射剤の量に対応する第１のコマンド信号２５１、前記ガス噴射剤が加熱される温度に対応する第２のコマンド信号２６０、ノズル２１２内で加熱される前記ガス噴射剤と混合される固体粉末組成物の量に対応する第３のコマンド信号２５２、及び前記ノズル２１２と前記基板３０２との間の距離Ｍに対応する第４のコマンド信号２６２を生成する、コントローラー２１８と、
前記第１のコマンド信号２５１を受信し、前記第１のコマンド信号に対応する量のガス噴射剤を供給する第１の調節器２０４と、
前記第１の調節器から供給される前記量のガス噴射剤を受け取り、前記第２のコマンド信号２６０を受信し、前記ガス噴射剤を、前記第２のコマンド信号２６０に対応する前記温度に加熱する加熱器２０６と、
前記第３のコマンド信号２５２を受信し、前記第３のコマンド信号２５２に対応する量の固体粉末組成物を前記ノズル２１２に供給する第２の調節器２１０と、
前記第４のコマンド信号２６２を受信し、前記第４のコマンド信号２６２に対応する、前記ノズル２１２と前記基板３０２との間の距離Ｍで前記ノズル２１２を前記基板に沿って移動させるアクチュエーター２１４と
前記第２の調節器２１０によって供給されるように構成された固体粉末組成物を貯蔵するフィーダー２０８と、
を備え、
前記フィーダー２０８が、
銅の粒子を貯蔵する第１の材料フィーダー２２０と、
前記第１の材料フィーダー２２０からある量の銅粒子を供給する第３の調節器２２２と、
高配向熱分解グラファイトのプレートレットを貯蔵する第２の材料フィーダー２２４と、
前記第２の材料フィーダー２２４からある量の高配向熱分解グラファイトプレートレットを供給する第４の調節器２２６と、
前記第３の調節器２２２によって供給される前記銅の粒子及び前記第４の調節器２２６によって供給される前記高配向熱分解グラファイトのプレートレットを受け取って混合するミキサー２２８と
を備える、システム２００。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、基板上に導電体を作るための方法及びシステム、並びにそれから形成された製品に関する。

【背景技術】

【0002】

ほとんどの電気的相互接続部は、約９ｇ／ｃｍ^３の密度を有する、銅（６×１０^７Ｓ／ｍ）などの高導電性金属を使用して作られている。銅を、銅と同等以上の電気的性能を提供する一方で、密度がはるかに低い材料で置き換えることが望ましい。

【0003】

したがって、当業者は、導電体作製の分野で研究開発を続けている。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

一例では、コールドスプレーによって基板上に導電体を作るための開示されている方法は、ガス噴射剤を加熱するステップと、加熱されたガス噴射剤を使用して、銅及び高配向熱分解グラファイトを含む固体粉末組成物を推進するステップと、基板上に導電体を堆積させるために固体粉末組成物を塑性変形させて基板に付着させるのに十分な速度で固体粉末組成物を基板に向けるステップとを含む。

【0005】

一例では、コーティング材料を基板にスプレーするための開示されているシステムは、光学センサー、コントローラー、第１の調節器、加熱器、第２の調節器、及びアクチュエーターを含む。光学センサーは、基板に塗布されたコーティング材料の厚さを監視するように配置される。コントローラーは、光学センサーと通信し、測定された厚さに基づいて、加熱されるガス噴射剤の量に対応する第１のコマンド信号、ガス噴射剤が加熱される温度に対応する第２のコマンド信号、ノズル内で加熱ガスと混合される固体粉末組成物の量に対応する第３のコマンド信号、及びノズルと基板との間の距離に対応する第４のコマンド信号を生成する。第１の調節器は、第１のコマンド信号を受信し、第１のコマンド信号に対応する量のガス噴射剤を供給する。加熱器は、第１の調節器から供給される上記の量のガス噴射剤を受け取り、第２のコマンド信号を受信し、ガス噴射剤を、第２のコマンド信号に対応する温度に加熱する。第２の調節器は、第３のコマンド信号を受信し、第３のコマンド信号に対応する量の固体粉末組成物をノズルに供給する。アクチュエーターは、第４のコマンド信号を受信し、第４のコマンド信号に対応する、ノズルと基板との間の距離でノズルを基板に沿って移動させる。

【0006】

一例では、開示されているコールドスプレーコーティングされた製品は、基板と、コールドスプレーによって基板上に堆積された導電体とを含む。導電体は、銅マトリックスと、銅マトリックスに分散された高配向熱分解グラファイトプレートレットとを含む。

【0007】

開示されている方法、システム、及び製品の他の例は、以下の詳細な説明、添付の図面、及び添付の特許請求の範囲から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】基板上に導電体を作るための開示されている方法の一例を示すフローチャートである。

【図2】コーティング材料を基板にスプレーするための開示されているシステムの一例の概略図である。

【図3】開示されているコールドスプレーコーティングされた製品の一例の斜視図である。

【図4】航空機の製造及び保守点検方法のフロー図である。

【図5】航空機のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、コールドスプレーによって基板３０２（図３）上に導電体３０４（図３）を作るための開示されている方法１００の一例を示すフローチャートである。方法１００は、ガス噴射剤を加熱するステップ１０２と、加熱されたガス噴射剤を使用して、銅及び高配向熱分解グラファイト（ＨＯＰＧ：ｈｉｇｈｌｙ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ ｇｒａｐｈｉｔｅ）を含む固体粉末組成物を推進するステップ１０４と、基板３０２上に導電体３０４を堆積させるために固体粉末組成物を塑性変形させて基板３０２に付着させるのに十分な速度で固体粉末組成物を基板３０２に向けるステップ１０６とを含む。固体粉末組成物を推進するステップ１０４及びこれを基板３０２に向けるステップ１０６によって、方法１００は、銅及び高配向熱分解グラファイトからの導電体３０４を基板３０２上に堆積させる。

【0010】

ガス噴射剤を加熱するステップ１０２は、固体粉末組成物を十分な速度に推進するステップ１０４を容易にする。ガス噴射剤は、加熱されると膨張し、それにより、ガス噴射剤の加速度が増加し、その結果、固体粉末組成物の速度が増加する。さらに、ガス噴射剤を加熱すると、固体粉末組成物も加熱される。固体粉末組成物を加熱すると、基板３０２（図３）上に導電体３０４（図３）を堆積させるための、固体粉末組成物の塑性変形及び固体粉末組成物の、基板３０２への付着が容易になる。

【0011】

ガス噴射剤の加熱ステップ１０２は、任意の方法で実行され得る。一例では、ガス噴射剤は、ガス噴射剤を熱交換器に通すことによって適切な温度に加熱される。一例では、ガス噴射剤は、４５０から５３５℃の範囲の温度に加熱される。ガス噴射剤が５３５℃超に加熱された場合、固体粉末組成物は悪影響を受け得る。特に、高配向熱分解グラファイトの特性が劣化する。また、基板３０２（図３）が、その上への導電体３０４（図３）の堆積中に劣化し得る。ガス噴射剤が不十分に４５０℃未満に加熱された場合、ガス噴射剤の十分な速度が達成され得ず、固体粉末組成物は塑性変形せず、基板３０２に付着し得ない。

【0012】

ガス噴射剤を使用して、銅及び高配向熱分解グラファイトを含む固体粉末組成物を推進するステップ１０４は、任意の方法で実行され得る。一例では、ガス噴射剤は、高圧ガス状態、液体状態、又は固体状態などの高圧状態からガス噴射剤を放出することによって高速に加速される。ガス噴射剤の加速前、加速後、又は加速中に、ガス噴射剤は、固体粉末組成物を推進するために固体粉末組成物と混合される。

【0013】

基板３０２上に導電体３０４（図３）を堆積させるために固体粉末組成物を塑性変形させて基板３０２に付着させるのに十分な速度で固体粉末組成物を基板３０２（図３）に向けるステップ１０６は、任意の方法で実行され得る。一例では、固体粉末組成物は、ラバールノズルなどのノズルを使用して基板３０２に向けられる。塑性変形は、固体の永久変形が生じるプロセスである。塑性変形により、弾性限界を超える応力が加えられた結果、破砕することなく固体に永久的な変化が生じる。本説明において、固体粉末組成物は、導電体３０４を堆積させるために固体粉末組成物を塑性変形させて基板３０２に付着させるのに十分な速度で基板３０２に向けられる。著しい塑性変形を受けることによって、固体粉末組成物は、基板３０２に付着する。

【0014】

一例では、固体粉末組成物は、５００～１，０００ｍ／ｓの速度で基板３０２に向けられる。速度が５００ｍ／ｓ未満の場合、固体粉末組成物は、塑性変形を受け得ず、基板３０２（図３）に適切に付着し損ない得る。速度が１，０００ｍ／ｓを超える場合、基板３０２が、衝突時に損傷し得る。

【0015】

本開示によれば、固体粉末組成物は、銅及び高配向熱分解グラファイトを含む。銅は、純銅、銅基合金、又は銅を含む任意の合金を含み得る。銅を含むように固体粉末組成物を選択することによって、固体粉末組成物は、基板３０２（図３）との衝突時に塑性変形を受け得、基板３０２に付着し得る。さらに、銅は、基板３０２上に堆積された結果として得られる導電体３０４（図３）の高い導電率に寄与する。

【0016】

一例では、銅材料の電流密度は、１平方センチメートル当たり約５００アンペア（５００Ａ／ｃｍ^２）であり、これは、特に航空機の維持、航空機の修理、及び航空機の寿命監視の用途において、高導電性マトリックス材料の理想的な材料になる。

【0017】

高配向熱分解グラファイト（ＨＯＰＧ）は、合成グラファイトの非常に純粋な、規則性のある形態である。これは、微結晶のｃ軸の角度広がりが１度未満である熱分解グラファイトとして、国際純正応用化学連合（ＩＵＰＡＣ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｏｎ ｏｆ Ｐｕｒｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）の化学用語の一覧によって特徴付けられている。高配向熱分解グラファイトは、高い導電率を有する。高配向熱分解グラファイトを含むように固体粉末組成物を選択することによって、基板３０２上に堆積された、固体粉末組成物からの導電体３０４は、高い導電率を備える。

【0018】

一例では、高配向熱分解グラファイトは、臭素をインターカレートした高配向熱分解グラファイト（ｂｒｏｍｉｎｅ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ ｈｉｇｈｌｙ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ ｇｒａｐｈｉｔｅ）などのインターカレートした高配向熱分解グラファイト（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ ｈｉｇｈｌｙ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ ｇｒａｐｈｉｔｅ）を含む。グラファイトの層状形態により、異なる原子種又は分子種が、グラファイト層の間に挿入され得る。このようなドーパント種をグラファイトに挿入するプロセスは、インターカレーションと呼ばれる。高配向熱分解グラファイトのインターカレーションは、高配向熱分解グラファイトの特性を変化させるのに有効である。臭素をインターカレートした高配向熱分解グラファイトは、本開示の固体粉末組成物に含めるのに適していると判断された。これは、臭素をインターカレートした高配向熱分解グラファイトが、長期間にわたって安定性を保つためである。

【0019】

一例では、銅の粒子は、５５～６５重量％の量で含まれる。銅の粒子が５５重量％未満の量で含まれる場合、高配向熱分解グラファイトは、銅マトリックス３０６（図３）に完全には捕捉されず、導電体３０４の、基板３０２（図３）への付着性が低下する。銅の粒子が６５重量％よりも多い量で含まれる場合、導電体３０４（図３）の全体の導電率が低下し、導電体３０４の重量が増加する。

【0020】

一例では、銅の粒子は、１５μｍから２５μｍの範囲の平均粒径を有する。平均粒径が１５μｍ未満の場合、銅の粒子は、基板３０２（図３）に付着し得ない。平均粒径が２５μｍよりも大きい場合、基板３０２は、衝突時に損傷し得る。

【0021】

一例では、高配向熱分解グラファイトの複数のプレートレットが、３５～４５重量％の量で固体粉末組成物に含まれる。高配向熱分解グラファイトのプレートレットが、３５重量％未満の量で固体粉末組成物に含まれる場合、導電体３０４（図３）の全体の導電率が低下し、導電体３０４の重量が増加する。高配向熱分解グラファイトのプレートレットが、４５重量％よりも多い量で固体粉末組成物に含まれる場合、導電体３０４の、基板３０２（図３）への付着性が低下する。

【0022】

別の例では、高配向熱分解グラファイトのプレートレットは、５μｍから２５μｍの範囲のプレートレット平均直径を有する。この範囲は、導電体３０４の最大の付着性及び最大の導電率のために最適になるように決定されている。

【0023】

ガス噴射剤は、固体粉末組成物を推進するのに適した任意のガス噴射剤である。一例では、ガス噴射剤は、不活性ガス噴射剤である。ガス噴射剤を不活性ガス噴射剤として選択することによって、固体粉末組成物とガス噴射剤との間の化学反応が回避され得る。

【0024】

別の例では、不活性ガス噴射剤は、１７より大きい原子番号を有する。１７より大きい原子番号を有する不活性ガス噴射剤としてガス噴射剤を選択することによって、不活性ガスは、固体粉末組成物を推進するのに十分な適切な高い密度を備える。例として、不活性ガス噴射剤は、１７より大きい原子番号を有し、かつ清浄度の高い不活性ガスであるアルゴンを含み、この結果、ヘリウム又は窒素と比較して、基板３０２への固体粉末組成物の衝突時の酸化又は捕捉酸素が少なくなる。アルゴン、又は１７より大きい原子番号を有する他のガス噴射剤の使用はまた、異種金属の導入（例えば、金属基板への銅粒子の導入）による腐食の発生の可能性を低減し、酸化を回避することによって高配向熱分解グラファイトの導電率を最大化する。

【0025】

別の例では、導電体３０４（図３）は、１００～２００μｍの平均厚さＴ_Ｅを有する。平均厚さＴ_Ｅが１００μｍ未満の場合、導電体３０４（図３）の導電率は低下する。平均厚さＴ_Ｅが２００μｍより大きい場合、導電体３０４（図３）の重量が増加し、高配向熱分解グラファイトを含めることによる導電率の向上効果が低下し始める。

【0026】

図２は、図１に示されている方法１００を実施するために使用され得るシステム２００の一例の概略図である。

【0027】

図２に示されているように、システム２００は、光学センサー２１６、コントローラー２１８、第１の調節器２０４、加熱器２０６、第２の調節器２１０、及びアクチュエーター２１４を含む。システム２００は、第３の調節器２２２、第４の調節器２２６、及び第５の調節器２３０をさらに含み得る。本開示の範囲から逸脱することなく、システム２００には、追加の調節器などの追加の構成要素が含まれ得る。

【0028】

光学センサー２１６は、通信ライン２５０を介してコントローラー２１８と通信する。通信ライン２５０は、システム２００内のすべての通信ライン２５１、２５２、２５３、２５４、２５５、２６０、２６２と同様に、有線でも無線でもよい。光学センサー２１６は、基板３０２に塗布されたコーティング材料３０３の厚さＴ_Ｃを示すデータをコントローラー２１８に伝送し得る。基板３０２に塗布されたコーティング材料３０３の測定された厚さＴ_Ｃ及びオペレータ入力に少なくとも基づいて、コントローラー２１８は、加熱されるガス噴射剤の量、ガス噴射剤が加熱される温度、ノズル２１２内で加熱ガスと混合される固体粉末組成物の量、及びノズル２１２と基板３０２との間の距離Ｍを制御するコマンド信号を生成する。

【0029】

第１の調節器２０４は、通信ライン２５１を介してコントローラー２１８と通信する。第１の調節器２０４の制御により、加熱器２０６に供給されるガス噴射剤の量が制御され得る。

【0030】

加熱器２０６は、第１の調節器２０４によって供給されるガス噴射剤を受け取り、通信ライン２６０を介したコントローラー２１８の命令に従って、ガス噴射剤を必要な温度に加熱する。

【0031】

第２の調節器２１０は、通信ライン２５２を介してコントローラー２１８と通信する。第２の調節器２１０の制御により、ガス噴射剤に導入される固体粉末組成物の量が制御される。

【0032】

アクチュエーター２１４は、通信ライン２６２を介してコントローラー２１８と通信する。アクチュエーター２１４によって受信されるコントローラー２１８からのコマンド信号は、基板３０２に対してノズル２１２を移動させ得る。例えば、アクチュエーター２１４は、ノズル２１２と基板３０２との間の所望の距離Ｍを達成するようにノズル２１２を移動させ得る。

【0033】

したがって、システム２００は、一定の結果を提供するために方法１００をリアルタイムで制御し得る。

【0034】

システム２００は、第１の調節器２０４によって供給されるガス噴射剤を貯蔵するように構成されたタンク２０２をさらに含み得る。一実施態様では、タンク２０２は、不活性ガス噴射剤を供給する。例示的な実施態様では、タンク２０２は、１７より大きい原子番号を有する不活性ガス噴射剤（例えば、アルゴン）を貯蔵する。

【0035】

第１の調節器２０４は、流体の出力圧力又は流量を所望の値に制御する任意の圧力又は流量調節器を含む。例えば、第１の調節器２０４は、バルブを含む。第１の調節器２０４の出力圧力又は流量は、通信ライン２５１を介してコントローラー２１８から受信されるコマンド信号に基づいて調整され得る。

【0036】

加熱器２０６は、ガスを制御温度に加熱することができる任意の加熱器を含む。加熱器２０６の温度は、通信ライン２６０を介してコントローラー２１８から受信されるコマンド信号に基づいて調整され得る。一例では、加熱器２０６は、電気加熱器である。別の例では、加熱器２０６は、ガス燃焼加熱器である。

【0037】

システム２００は、フィーダー２０８をさらに含み得る。フィーダー２０８は、固体粉末組成物を貯蔵するための任意のデバイスとして規定される。一例では、フィーダー２０８は、上で説明した銅の粉末と高配向熱分解グラファイトのプレートレットとの混合物を貯蔵する。したがって、方法１００を実施するためには、固体粉末組成物を貯蔵するフィーダー２０８を含むシステム２００が採用され得る。しかしながら、代替的に、システム２００は、異なる方法を実施するためにシステム２００が採用され得るように、液体組成物を貯蔵するフィーダー２０８を含み得る。

【0038】

第２の調節器２１０は、流体の出力圧力若しくは流量又は固体粉末組成物の流れ量（ｆｌｏｗ ａｍｏｕｎｔ）を所望の値に制御する任意の圧力又は流量調節器を含む。一例では、第２の調節器２１０は、バルブ及び質量センサーを含む。質量センサーを用いて、第２の調節器２１０は、第２の調節器２１０を通過する固体粉末組成物の量を正確に測定し得る。第２の調節器２１０を通過する固体粉末組成物の量は、通信ライン２５２を介してコントローラー２１８から受信されるコマンド信号に基づいて調整され得る。

【0039】

システム２００は、ノズル２１２をさらに含む。ノズル２１２は、加熱器２０６からの加熱されたガス噴射剤を使用して、フィーダー２０８から供給される固体粉末組成物を基板３０２に放出するのに適した任意のデバイスを含み得る。一例では、ノズル２１２は、ラバールノズルであって、該ラバールノズルを通過する高温加圧ガスを超音速に加速するために使用されるラバールノズルを含む。

【0040】

アクチュエーター２１４は、基板３０２から所定の距離Ｍを置いて基板３０２に沿ってノズル２１２を移動させるのに適した任意の駆動デバイスを含み得る。一例では、アクチュエーター２１４は、６軸ロボットアクチュエーターアームなどのロボットアクチュエーターを含み得る。アクチュエーター２１４を使用してノズル２１２を移動させることにより、ノズル２１２と基板３０２との間の距離Ｍの制御を維持することが容易になる。例えば、ノズル２１２と基板３０２との間の距離Ｍは、典型的には、１から１００ｍｍ、好ましくは５から２０ｍｍの範囲にある。

【0041】

光学センサー２１６は、基板３０２に塗布されたコーティング材料３０３の厚さＴ_Ｃを監視し、（通信ライン２５０を介して）コントローラー２１８と通信することができる任意の光学センサーを含む。光学センサー２１６は、単独で又はコントローラー２１８との組み合わせで、基板３０２の表面のリアルタイムの視覚的材料厚さ測定を行う。特に、基板３０２の初期スキャン時に取得されたセンサー２１６と基板３０２との間の検出距離Ｌ_０から、その後のスキャン時の、基板３０２上に堆積されたコーティング材料３０３とセンサー２１６との間の検出距離Ｌ_Ｘを引くことによって、時間と共に基板３０２上に堆積されたコーティング材料３０３の厚さＴ_Ｃが測定され得る。例えば、初期スキャン時、コーティング材料３０３が基板３０２上にまだ堆積されていないため、初期距離Ｌ_０は、センサー２１６と基板３０２との間の距離を表す。その後のスキャンにおいて、距離Ｌ_Ｘは、センサー２１６とコーティング材料３０３の露出面３０５との間の距離を表す。スプレープロセス中にコーティング材料３０３の厚さＴ_Ｃが増加するにつれて、センサー２１６とコーティング材料３０３の露出面３０５との間の距離Ｌ_Ｘは比例的に減少することを理解されたい。

【0042】

例示的な光学センサー２１６は、光学センサーからコーティング材料３０３の露出面３０５までの距離Ｌ_Ｘを表す信号（コントローラー２１８に入力される）を生成するためにパルス光信号を使用する１つ以上の光学距離センサーであり得る。光学距離センサーは、ターゲット表面（最初は基板３０２の表面であり、その次はコーティング材料３０３の露出面３０５である）に光を当てるために発光ダイオード（ＬＥＤ）をパルス動作させ、反射信号の強度を測定することで動作する。ターゲット表面の反射率が異なると、同じ距離に関して、返される値は異なる。コーティング材料３０３が基板３０２に塗布されるとき、塗布されたコーティング材料の厚さＴ_Ｃが変化するにつれて距離Ｌ_Ｘは変化する。

【0043】

コントローラー２１８は、被制御デバイスから所望の結果を得るためにコマンド信号を生成及び伝送することができる任意の装置、システム、複数のシステム、又はこれらの組み合わせ（例えば、マイクロプロセッサ）であり得る。図２の点線で表されているように、コントローラー２１８は、光学センサー２１６、第１の調節器２０４、第２の調節器２１０、加熱器２０６、及びアクチュエーター２１４に通信可能に結合される。

【0044】

一例では、フィーダー２０８は、銅の粒子を貯蔵する第１の材料フィーダー２２０と、第１の材料フィーダー２２０からの銅粒子の量を制御する第３の調節器２２２と、高配向熱分解グラファイトのプレートレットを貯蔵する第２の材料フィーダー２２４と、第２の材料フィーダー２２４からの高配向熱分解グラファイトプレートレットの量を制御する第４の調節器２２６と、第３の調節器２２２によって供給される銅の粒子及び第４の調節器２２６によって供給される高配向熱分解グラファイトのプレートレットを受け取って混合するミキサー２２８とを含む。したがって、システム２００は、フィーダー２０８から提供される銅粒子及び高配向熱分解グラファイトのプレートレットの相対量を調節し得る。

【0045】

第１の材料フィーダー２２０は、銅の粒子を供給するのに適した任意のデバイスを含む。一例では、第１の材料フィーダー２２０は、重力粉末フィーダーである。

【0046】

第３の調節器２２２は、銅粒子の流れ量を所望の値に制御するのに適した任意の調節器を含む。一例では、第３の調節器２２２は、バルブ及び質量センサーを含む。質量センサーを用いて、第３の調節器２２２は、第３の調節器２２２を通過する銅粒子の流れ量を正確に測定し得る。

【0047】

第２の材料フィーダー２２４は、高配向熱分解グラファイトのプレートレットを貯蔵するのに適した任意のデバイスを含む。一例では、第２の材料フィーダー２２４は、重力粉末フィーダーである。

【0048】

第４の調節器２２６は、高配向熱分解グラファイトのプレートレットの流れ量を所望の値に制御するのに適した任意の調節器を含む。一例では、第４の調節器２２６は、バルブ及び質量センサーを含む。質量センサーを用いて、第４の調節器２２６は、第４の調節器２２６を通過する高配向熱分解グラファイトのプレートレットの流れ量を正確に測定し得る。

【0049】

ミキサー２２８は、第３の調節器２２２から通過する銅粒子と、第４の調節器２２６から通過する高配向熱分解グラファイトプレートレットとを混合するのに適した任意のデバイスを含む。一例では、ミキサー２２８は、円形ミキサーである。

【0050】

別の例では、タンク２０２から供給されるガス噴射剤の一部は、第５の調節器２３０（例えば、バルブ）を通過し、フィーダー２０８から供給される固体粉末組成物をノズル２１２に移送する。

【0051】

光学センサー２１６によって測定されたコーティング材料３０３の厚さＴ_Ｃに基づいてコントローラー２１８を使用してシステム２００の様々な機能を制御することによって、システム２００は、システム２００の以下の動作ステップに記載されているように方法１００を使用して、コールドスプレーコーティングされた製品３００を作るときに一定の結果を提供するためにプロセスをリアルタイムで制御し得る。

【0052】

コントローラー２１８によるシステム２００の動作方法は、光学センサー２１６を使用するなどして、基板３０２に塗布されたコーティング材料３０３の厚さＴ_Ｃを示す信号をコントローラー２１８に（通信ライン２５０を介して）伝送することを含む。数ある可能な要因の中でも、測定された厚さＴ_Ｃ及びオペレータ入力に基づいて、コントローラー２１８は、加熱されるガス噴射剤の量、ガス噴射剤が加熱される温度、ノズル２１２内で加熱ガスと混合される固体粉末組成物の量、及びノズル２１２とコーティング材料３０３の露出面３０５との間の距離Ｍを制御するコマンド信号を生成する。第１の調節器２０４は、コマンド信号を受信し、必要量のガス噴射剤を供給する。加熱器２０６は、第１の調節器から供給されるガス噴射剤を受け取り、ガス噴射剤を所望の温度に加熱する。第２の調節器２１０は、必要量の固体粉末組成物を供給する。アクチュエーター２１４は、基板３０２上にコーティング材料３０３を堆積させることを容易にするためにコントローラー２１８の命令に従ってノズル２１２を移動させる。

【0053】

例として、コントローラー２１８は、より一定の結果をシステム２００に提供するために、以下の関係のうちの１つ以上を採用し得る。

【0054】

【数1】

【0055】

Ｖ_ｇ－ノズル出口におけるガスの速度
Ｔ－ノズルに到達する前のガスの温度
Ｒ－理想ガス定数＝８．３１Ｊ／ｍｏｌ
Ｐ_ｅ－ノズル出口におけるガス圧力＝１／５（Ｐ_ｉ＊Ｖ_ｉ）／（Ｖ_ｅ）金属マトリックス炭素ベース複合材の最適条件
Ｖ_ｉ－ガス入口における体積
Ｖ_ｅ－ノズル出口における体積
Ｐ_ｉ－ガンに供給されるガス圧力（アルゴン／複合粒子の最適条件は１～３ＭＰａである）
Ｍ_ｇ－ガスの分子量
γ－Ｃ_ｐ／Ｃ_ｖ（等エントロピー膨張係数）
Ｃ_ｐ－一定圧力におけるガスの熱容量（アルゴンの場合、Ｃｐ＝．５２）
Ｃ_ｖ－一定体積におけるガスの熱容量（アルゴンの場合、Ｃｖ＝．３１２）

【0056】

【数2】

【0057】

Ｖ_ｐ－ノズル出口における粒子の速度
Ｃ_Ｄ－この式で１に等しいと仮定される定数
ρ_ｇ－ガスの密度
ρ_ｐ－粒子の平均密度
Ｄ_ｐ－粒子の平均直径
ｘ－ノズルから基板までの距離Ｍ
ρ_ｐ＝（％Ｗｔ_ｍ１＊ρ_ｍ１）＋［（１－（％Ｗｔ_ｍ１））＊ρ_ｍ２］
％Ｗｔ_ｍ１－使用される材料１の重量パーセント
ρ_ｍ１－材料１の粒子の平均密度
ρ_ｍ２－材料２の粒子の平均密度
Ｍ_ｆｐ＝（ρ_ｐ＊Ｖ_ｅ）／ｔ
Ｍ_ｆｐ－ノズル出口における粒子の質量流量
ｔ－時間
本説明で説明されているシステム２００に関して、これをすべてまとめると、以下の通りである。

【0058】

【数3】

【0059】

及び

【0060】

【数4】

【0061】

上記の式は、使用されるガス及び材料のルックアップテーブルを使用してコントローラー２１８によって利用され得、コントローラー２１８は、所望の出力パラメータを満たすためにシステム２００の構成要素をリアルタイムで最適化し得る。

【0062】

コールドスプレーされた製品を生産するためにシステム２００を動作させる例示的な特定の方法は、以下のように提供される。タンク２０２は、所定量の噴射剤ガス（例えば、アルゴン）で満たされ、フィーダー２０８は、１平方センチメートル当たり５００アンペアの電流密度を有する銅の粒子と、臭素をインターカレートした高配向熱分解グラファイトのプレートレットとの混合物を貯蔵する。

【0063】

オペレータは、様々な初期入力をコントローラー２１８に入力する。例えば、オペレータは、基板３０２の化学組成、及び基板３０２上に形成される導電体３０４（図３）の所望の厚さＴ_Ｅ（図３）と共に、第１の材料フィーダー２２０内の材料（例えば、銅）の化学組成及び第２の材料フィーダー２２４内の材料（例えば、高配向熱分解グラファイト）の化学組成をコントローラー２１８に入力する。

【0064】

システム２００を作動させると、光学センサー２１６は、基板３０２及び基板３０２に塗布されたコーティング材料３０３を監視し始める。リアルタイムで、光学センサー２１６は、基板３０２上のコーティング材料３０３（もしあれば）の厚さＴ_Ｃを示す信号を（通信ライン２５０を介して）コントローラー２１８に伝送する。

【0065】

基板３０２上のコーティング材料３０３のリアルタイムで測定された厚さＴ_Ｃ、及びオペレータによって入力された様々な初期入力に基づいて、コントローラー２１８は、所望の厚さＴ_Ｅ（図３）を有する導電体３０４（図３）を基板３０２上に形成させる様々なコマンド信号を生成する。コマンド信号は、（通信ライン２５１を介して）第１の調節器２０４に伝送され、（通信ライン２５２を介して）第２の調節器２１０に伝送され、（通信ライン２５３を介して）第３の調節器２２２に伝送され、（通信ライン２５４を介して）第４の調節器２２６に伝送され、（通信ライン２５５を介して）第５の調節器２３０に伝送され、（通信ライン２６０を介して）加熱器２０６に伝送され、（通信ライン２６２を介して）アクチュエーター２１４に伝送される。

【0066】

コントローラー２１８によって（通信ライン２５１を介して）第１の調節器２０４に伝送されるコマンド信号は、加熱器２０６によって加熱されるガス噴射剤（タンク２０２から供給される）の量を制御する。例えば、第１の調節器２０４によって受信されたコマンド信号は、第１の調節器２０４を部分的又は完全に開放させ、それにより、噴射剤ガス（例えば、アルゴン）が加熱器２０６に流れることを可能にし得る。

【0067】

コントローラー２１８によって第２の調節器２１０、第３の調節器２２２、第４の調節器２２６、及び第５調節器２３０に（それぞれ通信ライン２５２、２５３、２５４、２５５を介して）伝送されるコマンド信号は、噴射剤ガスと混合される固体粉末組成物の量及び固体粉末組成物の化学組成を制御する。例えば、フィーダー２０８では、オペレータによってコントローラー２１８に入力された材料比に基づいて、銅の粒子は、第１の材料フィーダー２２０からミキサー２２８に供給され、高配向熱分解グラファイトのプレートレットは、第２の材料フィーダー２２４からミキサー２２８に供給される。一例として、オペレータは、５５～６５重量％の銅及び３５～４５重量％の高配向熱分解グラファイトを有する導体３０４（図３）を作ることを望み得る。オペレータ入力に応じて、コントローラー２１８は、コマンド信号を（通信ライン２５３を介して）第３の調節器２２２に送信し、コマンド信号を（通信ライン２５４を介して）第４の調節器２２６に送信する。コマンド信号（通信ライン２５３、２５４を介して送信された）は、銅の粒子（第１の材料フィーダー２２０内の）及び高配向熱分解グラファイトのプレートレット（第２の材料フィーダー２２４内の）の両方の望ましい量がミキサー２２８に供給されることを保証するように、第３の調節器２２２及び第４の調節器２２６をそれぞれ動作させるよう機能する。第２の調節器２１０及び第５の調節器２３０が少なくとも部分的に開放されているとき、Ｃｕ／ＨＯＰＧ金属マトリックス複合材料は、噴射剤ガス（例えば、アルゴン）に合流し、ノズル２１２に供給される。

【0068】

コマンド信号（通信ライン２５２を介して送信された）は、銅の粒子と高配向熱分解グラファイトのプレートレットとの混合物の適切な量が、第５の調節器２３０を通過する噴射剤ガス（例えば、アルゴン）と混合され、ノズル２１２に移送されることを保証するように、第２の調節器２１０を動作させるよう機能する。ノズル２１２で、銅の粒子と高配向熱分解グラファイトのプレートレットとの移送された混合物は、加熱器２０６からの加熱された噴射剤ガスと混合され、これにより、銅の粒子と高配向熱分解グラファイトのプレートレットとの混合物は、５００～１，０００ｍ／ｓの速度に加速される。したがって、銅の粒子と高配向熱分解グラファイトのプレートレットとの混合物は、加熱されたガス噴射剤を使用して推進され、基板３０２上に導電体３０４を堆積させるために固体粉末組成物を塑性変形させて基板３０２に付着させるのに十分な速度で、ノズル２１２によって基板３０２に向けられる。

【0069】

したがって、ノズル２１２に移動する材料の移送及び組成は、コマンド信号を第１の調節器２０４、第２の調節器２１０、第３の調節器２２２、第４の調節器２２６、及び第５調節器２３０に伝送することにより、コントローラー２１８によって制御され得る。

【0070】

コントローラー２１８によって加熱器２０６に（通信ライン２６０を介して）伝送されるコマンド信号は、ガス噴射剤が加熱される温度を制御する。例えば、コントローラー２１８は、４５０から５３５℃の範囲の温度に加熱するように加熱器２０６に命令し得る。したがって、加熱器２０６は、噴射剤ガス（例えば、アルゴン）を４５０から５３５℃の範囲の温度に加熱し、加熱された噴射剤ガスが、ノズル２１２に入る。

【0071】

コントローラー２１８によってアクチュエーター２１４に（通信ライン２６２を介して）伝送されるコマンド信号は、ノズル２１２と基板３０２との間の距離Ｍを制御する。

【0072】

したがって、コントローラー２１８は、基板３０２上のコーティング材料３０３の厚さＴ_Ｃを示すリアルタイムデータを光学センサー２１６から受信し、数ある可能なものの中でも、調節器２０４、２１０、２２２、２２６、２３０、加熱器２０６、及びアクチュエーター２１４を制御する。結果として、基板３０２上に堆積された導電体３０４を含む、図３のコールドスプレーコーティングされた製品３００が形成される。基板３０２上の導電体３０４は、所望の化学組成と共に所望の厚さＴ_Ｅ（図３）を有する。例えば、導電体３０４は、銅マトリックス３０６と、銅マトリックス３０６に分散された高配向熱分解グラファイトプレートレット３０８とを含む。

【0073】

図３は、開示されているコールドスプレーコーティングされた製品３００の一例の斜視図である。コールドスプレーコーティングされた製品３００は、基板３０２と、システム２００を使用する方法１００などによって基板３０２上に堆積された導電体３０４とを含む。

【0074】

基板３０２は、任意の金属基板又は任意の非金属基板を含み得る。好ましくは、基板３０２は、コールドスプレープロセスによって加えられる熱及び衝撃に耐えるのに適した材料から選択される。一例では、基板３０２は、金属基板である。別の例では、基板３０２は、アルミニウム、チタン、又は鋼を含む。さらに他の例では、基板３０２は、アルミニウム合金７０７５又はアルミニウム合金７０５０から形成され得る。

【0075】

導電体３０４は、銅マトリックス３０６と、銅マトリックス３０６に分散された高配向熱分解グラファイトプレートレット３０８とを含む。したがって、導電体３０４は、銅よりも優れた電気的性能を有し、より密度が低い、従来の銅の適切な代替品を提供する。

【0076】

銅マトリックス３０６は、純銅、銅基合金、又は銅を含む任意の合金を含む。マトリックスを銅マトリックス３０６として選択することによって、銅マトリックス３０６は、導電体３０４の高い導電率に寄与する。

【0077】

一例では、銅マトリックス３０６の電流密度は、１平方センチメートル当たり約５００アンペア（５００Ａ／ｃｍ^２）であり、これは、特に航空機の維持、航空機の修理、及び航空機の寿命監視の用途において、高導電性マトリックス材料の理想的な材料になる。

【0078】

一例では、銅マトリックス３０６は、５５～６５重量％の量で導電体３０４に含まれる。銅マトリックス３０６が５５重量％未満の量で含まれる場合、高配向熱分解グラファイトは、銅マトリックス３０６（図３）に完全には捕捉されず、導電体３０４の、基板３０２（図３）への付着性が低下する。銅マトリックス３０６が６５重量％よりも多い量で含まれる場合、導電体３０４（図３）の全体の導電率が低下し、導電体３０４の重量が増加する。

【0079】

一例では、高配向熱分解グラファイトプレートレット３０８は、３５～４５重量％の量で導電体３０４に含まれる。高配向熱分解グラファイトプレートレット３０８が、３５重量％未満の量で導電体３０４に含まれる場合、導電体３０４（図３）の全体の導電率が低下し、導電体３０４の重量が増加する。高配向熱分解グラファイトプレートレット３０８が、４５重量％よりも多い量で導電体３０４に含まれる場合、導電体３０４の、基板３０２（図３）への付着性が低下する。

【0080】

一例では、高配向熱分解グラファイトプレートレット３０８は、臭素をインターカレートした高配向熱分解グラファイトなどのインターカレートした高配向熱分解グラファイトを含む。グラファイトの層状形態により、異なる原子種又は分子種が、グラファイト層の間に挿入され得る。このようなドーパント種をグラファイトに挿入するプロセスは、インターカレーションと呼ばれる。高配向熱分解グラファイトのインターカレーションは、高配向熱分解グラファイトの特性を変化させるのに有効である。臭素をインターカレートした高配向熱分解グラファイトは、本開示の固体粉末組成物に含めるのに適していると判断された。

【0081】

別の例では、導電体３０４は、１００～２００μｍの平均厚さＴ_Ｅを有する。平均厚さＴ_Ｅが１００μｍ未満の場合、導電体３０４の導電率は低下する。平均厚さＴ_Ｅが２００μｍより大きい場合、導電体３０４の重量が増加し、高配向熱分解グラファイトを含めることによる導電率の向上効果が低下し始める。

【0082】

一例では、導電体３０４は、７×１０^７～Ｓ／ｃｍ^３を超える、好ましくは１×１０^８～Ｓ／ｃｍ^３を超える、より好ましくは１．４×１０^８～Ｓ／ｃｍ^３を超える導電率を有する。別の例では、導電体３０４は、１．０から８．０ｇ／ｃｍ^３の範囲、好ましくは２．０から６．０ｇ／ｃｍ^３の範囲、より好ましくは３．０から４．０ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する。したがって、導電体３０４は、純銅に比べてはるかに高い導電率及びはるかに低い密度を提供し得る。

【0083】

本開示の例は、図４に示されているような、航空機の製造及び保守点検方法１０００及び図５に示されているような航空機１００２との関連で説明され得る。試作の間に、航空機の製造及び保守点検方法１０００は、航空機１００２の仕様及び設計１００４並びに材料調達１００６を含み得る。生産の間に、航空機１００２の、構成要素／部分組立品の製造１００８並びにシステム統合１０１０が行われる。その後、航空機１００２は、就航１０１４させるために認証及び搬送１０１２を経得る。顧客による就航中に、航空機１００２は、修正、再構成、及び改修なども含み得る定期的な整備及び保守点検１０１６をスケジュールされる。

【0084】

方法１０００の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば、顧客）によって実行又は遂行され得る。この説明のために、システムインテグレータは、任意の数の航空機の製造業者及び主要システムの下請業者を含み得るが、これらに限定されず、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み得るが、これらに限定されず、オペレータは、航空会社、リース会社、軍隊、及び保守点検業者などであり得る。

【0085】

本開示の方法、システム、及び製品は、航空機１００２の仕様及び設計１００４、材料調達１００６、構成要素／部分組立品の製造１００８、システム統合１０１０、認証及び搬送１０１２、航空機の就航１０１４、並びに定期的な整備及び保守点検１０１６を含む、航空機の製造及び保守点検方法１０００の任意の１つ以上の段階の間に採用され得る。

【0086】

図５に示されているように、例示的な方法１０００によって生産される航空機１００２は、複数のシステム１０２０及び内部１０２２と共に機体１０１８を含み得る。複数のシステム１０２０の例は、推進システム１０２４、電気システム１０２６、油圧システム１０２８、及び環境システム１０３０のうちの１つ以上を含み得る。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。本開示の方法、システム、及び製品は、航空機１００２のシステムのいずれにも採用され得る。

【0087】

さらに、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。

【0088】

条項１．コールドスプレーによって基板３０２上に導電体３０４を作るための方法であって、該方法が、
ガス噴射剤を加熱するステップと、
加熱されたガス噴射剤を使用して、銅及び高配向熱分解グラファイトを含む固体粉末組成物を推進するステップと、
基板３０２上に導電体３０４を堆積させるために固体粉末組成物を塑性変形させて基板３０２に付着させるのに十分な速度で固体粉末組成物を基板３０２に向けるステップと
を含む、方法。

【0089】

条項２．銅の電流密度が、１平方センチメートル当たり約５００アンペア（５００Ａ／ｃｍ^２）である、条項１に記載の方法。

【0090】

条項３．高配向熱分解グラファイトが、臭素をインターカレートした高配向熱分解グラファイトを含む、条項１に記載の方法。

【0091】

条項４．固体粉末組成物が、銅の粒子及び高配向熱分解グラファイトのプレートレットを含む、条項１に記載の方法。

【0092】

条項５．銅の粒子が、５５～６５重量％の量で固体粉末組成物に含まれる、条項４に記載の方法。

【0093】

条項６．高配向熱分解グラファイトのプレートレットが、３５～４５重量％の量で固体粉末組成物に含まれる、条項４に記載の方法。

【0094】

条項７．銅の粒子が、１５μｍから２５μｍの範囲の平均粒径を有する、条項４に記載の方法。

【0095】

条項８．高配向熱分解グラファイトのプレートレットが、５μｍから２５μｍのプレートレット平均直径を有する、条項４に記載の方法。

【0096】

条項９．ガス噴射剤が、不活性ガス噴射剤である、条項１に記載の方法。

【0097】

条項１０．不活性ガス噴射剤が、１７より大きい原子番号を有する、条項９に記載の方法。

【0098】

条項１１．不活性ガス噴射剤が、アルゴンを含む、条項９に記載の方法。

【0099】

条項１２．ガス噴射剤が、４５０から５３５℃の範囲の温度に加熱される、条項１に記載の方法。

【0100】

条項１３．導電体３０４が、１００～２００μｍの平均厚さＴ_Ｅを有する、条項１に記載の方法。

【0101】

条項１４．固体粉末組成物が、５００～１，０００ｍ／ｓの速度で基板３０２に向けられる、条項１に記載の方法。

【0102】

条項１５．コーティング材料３０３を基板３０２にスプレーするためのシステム２００であって、該システムが、
基板３０２に塗布されたコーティング材料３０３の厚さＴ_Ｃを監視するように配置された光学センサー２１６と、
光学センサー２１６と通信するコントローラー２１８であって、コントローラーが、厚さＴ_Ｃに少なくとも基づいて、加熱されるガス噴射剤の量に対応する第１のコマンド信号２５１、ガス噴射剤が加熱される温度に対応する第２のコマンド信号２６０、ノズル２１２内で加熱ガスと混合される固体粉末組成物の量に対応する第３のコマンド信号２５２、及びノズル２１２と基板３０２との間の距離Ｍに対応する第４のコマンド信号２６２を生成する、コントローラー２１８と、
第１のコマンド信号２５１を受信し、第１のコマンド信号に対応する量のガス噴射剤を供給する第１の調節器２０４と、
第１の調節器から供給される量のガス噴射剤を受け取り、第２のコマンド信号２６０を受信し、ガス噴射剤を、第２のコマンド信号２６０に対応する温度に加熱する加熱器２０６と、
第３のコマンド信号２５２を受信し、第３のコマンド信号２５２に対応する量の固体粉末組成物をノズル２１２に供給する第２の調節器２１０と、
第４のコマンド信号２６２を受信し、第４のコマンド信号２６２に対応する、ノズル２１２と基板３０２との間の距離Ｍでノズル２１２を基板に沿って移動させるアクチュエーター２１４と
を備える、システム２００。

【0103】

条項１６．第１の調節器２０４によって供給されるガス噴射剤を貯蔵するように構成されたタンク２０２をさらに備える、条項１５に記載のシステム。

【0104】

条項１７．タンク２０２が、不活性ガス噴射剤を供給する、条項１６に記載のシステム。

【0105】

条項１８．タンク２０２が、１７より大きい原子番号を有する不活性ガス噴射剤を供給する、条項１６に記載のシステム。

【0106】

条項１９．タンク２０２が、アルゴンを供給する、条項１６に記載のシステム。

【0107】

条項２０．第１の調節器２０４が、バルブを備える、条項１５に記載のシステム。

【0108】

条項２１．第２の調節器２１０が、バルブ及び質量センサーを備える、条項１５に記載のシステム。

【0109】

条項２２．第２の調節器２１０によって供給される固体粉末組成物を貯蔵するように構成されたフィーダー２０８をさらに備える、条項１５に記載のシステム。

【0110】

条項２３．フィーダー２０８が、銅の粒子と高配向熱分解グラファイトのプレートレットとの混合物を貯蔵する、条項２２に記載のシステム。

【0111】

条項２４．フィーダー２０８が、
銅の粒子を貯蔵する第１の材料フィーダー２２０と、
第１の材料フィーダー２２０からある量の銅粒子を供給する第３の調節器２２２と、
高配向熱分解グラファイトのプレートレットを貯蔵する第２の材料フィーダー２２４と、
第２の材料フィーダー２２４からある量の高配向熱分解グラファイトプレートレットを供給する第４の調節器２２６と、
第３の調節器２２２によって供給される銅の粒子及び第４の調節器２２６によって供給される高配向熱分解グラファイトのプレートレットを受け取って混合するミキサー２２８と
を備える、条項２３に記載のシステム。

【0112】

条項２５．第３の調節器２２２が、バルブ及び質量センサーを備える、条項２４に記載のシステム。

【0113】

条項２６．第４の調節器２２６が、バルブ及び質量センサーを備える、条項２４に記載のシステム。

【0114】

条項２７．タンク２０２からのガス噴射剤の一部が、第５の調節器２３０を通過し、第２の調節器２１０から供給される固体粉末組成物をノズル２１２に移送する、条項１５に記載のシステム。

【0115】

条項２８．コールドスプレーコーティングされた製品３００であって、
基板３０２と、
コールドスプレーによって基板３０２上に堆積された導電体３０４であって、導電体３０４が、銅マトリックス３０６と、銅マトリックス３０６に分散された高配向熱分解グラファイトプレートレット３０８とを含む、導電体３０４と
を備える、製品３００。

【0116】

条項２９．基板３０２が、金属基板である、条項２８に記載の製品。

【0117】

条項３０．基板３０２が、アルミニウム、チタン、又は鋼を含む、条項２８に記載の製品。

【0118】

条項３１．銅マトリックス３０６の電流密度が、１平方センチメートル当たり約５００アンペアである、条項２８に記載の製品。

【0119】

条項３２．銅マトリックス３０６が、５５～６５重量％の量で導電体３０４に含まれる、条項２８に記載の製品。

【0120】

条項３３．高配向熱分解グラファイトプレートレット３０８が、臭素をインターカレートした高配向熱分解グラファイトのプレートレットを含む、条項２８に記載の製品。

【0121】

条項３４．高配向熱分解グラファイトプレートレット３０８が、３５～４５重量％の量で導電体３０４に含まれる、条項２８に記載の製品。

【0122】

条項３５．導電体３０４が、１００～２００μｍの平均厚さＴ_Ｅを有する、条項２８に記載の方法。

【0123】

条項３６．導電体３０４が、３．０から４．０ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する、条項２８に記載の製品。

【0124】

条項３７．導電体３０４が、１．４×１０^８～Ｓ／ｃｍ^３を超える導電率を有する、条項２８に記載の製品。

【0125】

開示されている方法、システム、及び製品の様々な例が示され説明されたが、本明細書を読むことで、当業者は修正例に想到し得る。本出願は、このような修正例を含み、特許請求の範囲によってのみ限定される。

【符号の説明】

【0126】

２００ システム
２０２ タンク
２０４ 第１の調節器
２０６ 加熱器
２０８ フィーダー
２１０ 第２の調節器
２１２ ノズル
２１４ アクチュエーター
２１６ 光学センサー
２１８ コントローラー
２２０ 第１の材料フィーダー
２２２ 第３の調節器
２２４ 第２の材料フィーダー
２２６ 第４の調節器
２２８ ミキサー
２３０ 第５の調節器
２５０ 通信ライン
２５１ 通信ライン、第１のコマンド信号
２５２ 通信ライン、第３のコマンド信号
２５３ 通信ライン
２５４ 通信ライン
２５５ 通信ライン
２６０ 通信ライン、第２のコマンド信号
２６２ 通信ライン、第４のコマンド信号
３００ コールドスプレーコーティングされた製品
３０２ 基板
３０３ コーティング材料
３０４ 導電体、導体
３０５ 露出面
３０６ 銅マトリックス
３０８ 高配向熱分解グラファイトプレートレット
１０００ 保守点検方法
１００２ 航空機
１００４ 仕様及び設計
１００６ 材料調達
１００８ 構成要素／部分組立品の製造
１０１０ システム統合
１０１２ 認証及び搬送
１０１４ 航空機の就航
１０１６ 定期的な整備及び保守点検
１０１８ 機体
１０２０ 複数のシステム
１０２２ 内部
１０２４ 推進システム
１０２６ 電気システム
１０２８ 油圧システム
１０３０ 環境システム
Ｌ_０ センサーと基板との間の検出距離
Ｌ_Ｘ 基板上に堆積されたコーティング材料とセンサーとの間の検出距離
Ｍ ノズルと基板との間の距離
Ｔ_Ｃ 基板に塗布されたコーティング材料の厚さ
Ｔ_Ｅ 平均厚さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】