由日本专利应用看热喷涂技术在钢铁业中的发展趋势
Y. Namba，K. Tani，Akashi/J
热喷涂技术
摘 要：从日本专利局20 年（FY1990~FY2009）来申请的专利情况，可以看出日本钢铁领域热喷涂技术的发展趋势。以C23C4/00 为分类号进行国际专利检索（IPC 检索关键词：喷涂熔融态涂层材料），对 8 家专利局（日本，美国，欧洲，中国，韩国，俄罗斯，巴西和印度）共 15,082 篇专利进行检索，各局提交的专利申请比例如下：日本（39％）、美国（22％）、欧洲（17％）、中国（9％）、韩国（6％）、俄罗斯（3％）、巴西（3％）和印度（1％），本文中所引用的数据来自商业数据库。日本关于热喷涂技术申请的专利数量 4,369 篇（C23C4/00）。根据日本主要钢铁公司提供的数据，钢铁行业的专利比例占所有工业领域的 13％。这些专利分为以下几类：（1）涂层在钢铁生产线中的应用；（2）涂层能达到的性能和作用；（3）涂层材料。本文讨论了热喷涂技术在日本钢铁业的现状和未来的发展趋势。
关键词：申请专利；热喷涂http://www.sunspraying.com/kepuyuandi/repentu/20120914/1347588345484.html；钢铁行业
自 1919 年，日本 Kenjiro Ezawa 从国外引入热喷涂以来，该技术已经得到长足发展。随着热喷涂设备的发展，涂层材料和喷涂应用已经扩展至很多领域，比如工业机械、半导体制造、钢铁、能源、电力和汽车工业等[1]，这些应用我们不但可以从学术期刊和出版文献中找到，还可以从其他途径得到这些信息。专利文献有利于我们分析热喷涂的发展趋势。在日本专利局 IPC 数据库中检索C23C4分类[2]，研究热喷涂在工业应用方面的发展前景。
同时，Nakahira 研究了日本去年热喷涂应用和涂层服务的市场情况[3]。他指出，钢铁行业应用的市场规模位居第三，仅次于工业机械和半导体/LCD业。他认为热喷涂技术为推动钢铁行业的发展作出了重要贡献。
本文分析了热喷涂技术在日本钢铁业现状和未来趋势，根据日本各大钢铁公司申请的专利进行分类如下：（1） 涂层在钢铁生产线中的应用；（2）涂层能达到的性能和作用；（3）涂层材料。
1专利申请的检索方法
专利申请的内容分类依据国际专利分类（IPC）。 本 研 究 中 ， 对 日 本 专 利 局 20 年（FY1990~FY2009）来申请的专利进行检索和总结，国际专利检索的分类号为C23C4/00（IPC 检索关键词：喷涂熔融态涂层材料）。文中所引用的数据来自商业数据库。
2 过去20 年里日本与国际热喷涂专利发展趋势的比较
2.1 8 家专利局专利申请的数量
以 C23C4/00 为分类号进行检索，统计 8 家专利局 20 年（FY1990~FY2009）来的专利申请数量和所占比例（日本、美国、欧洲、中国、韩国、俄罗斯、巴西和印度），如表1 和图 1 所示。申请专利的总数为15,082份。申请专利比例最多的三个国家分别是：日本（39％）、美国（22％）、欧洲（17％）。
2.2 在日本专利局提交申请专利的数量
日本专利局提交申请的专利数量和其他国家相比如表 2 所示。除日本外，其他国家专利局提交申请的专利比例如图 2。专利申请总数为 4,372 份，而大部分来自日本。在其他国家提交的专利申请中，美国所占比例超过 50％。
2.3 按行业分类的申请专利数量
专利申请按行业分类为钢铁、重工业、电力机械、汽车、涂层服务和粉末制造。过去 20 年的专利数，按每五年一组进行统计，排在前列的20 家公司其分布的主要行业如图 3 所示。在重工业和电力机械行业专利数量有所增加，而在钢铁行业有所下降。
图 4（a）及（b）显示了这一比例变化的趋势。从图 4 中可以看出，其他国家专利局（a）和日本专利局（b）显示了相同的趋势。钢铁行业专利数量减少的潜在因素如下：（1） 钢铁业已成为非常成熟的产业，其技术几乎完整，如果在热喷涂钢板的应用方面缺乏新颖性和技术发明，申请专利是非常困难的；（2）更多申请专利被认为是保护技术秘密，确保商业垄断，而不是为了丰富专业技术内容。
3日本钢铁业中热喷涂技术的发展趋势
在这一章中，对 6 家（目前已合并成 5 家）主要钢铁生产企业，过去 20 年已提交的专利进行检索和分析，检索号为C23C4/00。
 
3.1 专利申请分类
调查的专利申请数量是 634 份，被分为 5 个类别，如表 3 所示。第 5 类文章的数量是 510 份（占80%）（涂层在工业领域中的应用）。通过分析每一项内容，第1 类热喷涂设备，第 2 类喷涂方法和第 3 类涂层材料是涂层服务和粉末制造者专利申请的主要领域，而第5 类（涂层在工业领域中的应用）几乎是钢铁生产企业专利申请唯一的领域。从中看出，钢铁生产企业认为涂层应用在钢铁生产中是可行的。
  
3.2 热喷涂设备
关于热喷涂设备申请专利的数量如表 4。前三类的是：（1）喷枪设备；（2）大气等离子喷涂；（3）杂项。在喷枪设备类别里，大部分的专利是关于等离子体的结构和机理的。
3.3 喷涂的方法
关于喷涂方法申请专利的数量如表 5。前三类的是：（1）喷涂方法；（2）杂项；（3）密封处理。举个喷涂方法这类的例子，比如为了提高结合强度进行打底层的喷涂，全自动喷涂等。
3.4 涂层材料
涂层材料申请专利的数量如表 6。前三类的是：（1）陶瓷材料；（2）金属陶瓷材料；（3）金属材料。针对各类别举个主要的例子，陶瓷材料用于熔炉修复，金属材料用于锅炉修复，金属陶瓷用于钢厂的轧辊修复。
3.5 钢厂的制造工艺
钢厂中各制造工艺专利申请的数量如表 7。前三类的是：（1）产品（38％）；（2）其它（16％）；（3）冷轧（15％）。各制造工艺中，在轧辊上的应用占专利总量的 31％。这说明，热喷涂已经广泛应用于钢厂的各种轧辊中。
3.6 热喷涂涂层材料的作用和性能
如 4.5 节描述的制造工艺，并以作用和性能分类检索。热喷涂涂层的作用和性能的相关专利数量如表7。如表 8 所示。总数量远超过 510 篇，是 1357篇。因为一个涂层存在两个以上的作用和性能。前3 类是：1.耐磨性（16％）；2.改善质量（15％）；3.提高工作效率和耐腐蚀性（13％）。另一方面，涂层用在隔热和抗热震方面的专利数量比其他的少。如表 7所述，在炼铁和炼钢工艺中没有太多的涂层应用，但在这一工艺里需要耐热性和抗热震。从这些结果中可以看出，热喷涂涂层的耐热性和抗热震性会扩大热喷涂在钢厂的应用。
4 结论
本文研究了过去 20 年里，国际和日本的热喷涂专利申请的发展趋势。在钢铁行业专利申请的比例比其他工业有所降低。从涂层的性能和作用来看，钢厂也有许多耐磨、改善质量和耐腐蚀性的要求。另一方面，在炼铁和炼钢工艺中没有太多的涂层应用，但在这一工艺里需要耐热性和抗热震。在将来，热喷涂涂层的耐热性和抗热震将成为新的发展方向。
参考文献略
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