用于为气缸曲轴箱的气缸工作面涂层的方法、具有被涂层的气缸工作面的气缸曲轴箱以及发动机技术

本发明专利技术涉及一种用于为气缸曲轴箱的气缸工作面涂层的方法。所规定的是，所述方法包括步骤a：提供粉末状的基础材料和粉末状的粘合剂，其中，所述粘合剂包括由钼(Mo)和含铝合金(A(X)Al)组成的混合物，和b：借助热涂层方法，要么通过敷设由粘合剂和基础材料组成的粉末混合物的层(3)，要么通过敷设包括粘合剂的第一层(5)并且随后将包括基础材料的第二层(6)敷设在第一层(5)上，来将基础材料和粘合剂敷设在气缸曲轴箱(10)的气缸工作面(1)上。此外，本发明专利技术还涉及一种具有气缸工作面(1)的气缸曲轴箱(10)，所述气缸工作面具有涂层(2)，其中规定，所述涂层(2)具有布置在气缸工作面(1)的表面上的层(3、5)，所述层包括基础材料和/或由钼(Mo)和含铝合金(A(X)Al)组成的粘合剂，并且当第一层既包括基础材料又包括粘合剂时，所述涂层(2)还具有布置在层(5)上的另一层(6)，所述另一层(6)包括基础材料而不包括粘合剂。

A method for coating a cylinder working face for a cylinder crankcase, cylinder crankcase with a coated cylinder working face, and an engine

The present invention relates to a method for coating the working face of cylinder for cylinder crankcase. The rule is, the method includes the steps of: providing a adhesive powder basic material and powder, the binder is composed of molybdenum (Mo) and aluminum alloy (A (X) Al) mixture, and B using thermal coating method, powder mixture composed of either by laying adhesive and the base material layer (3), or by laying comprises a first layer of adhesive (5) and then consists of second layers of base material (6) laid in the first layer (5), to a base material and adhesive laying in the cylinder crankcase (10) of the cylinder working surface (1). In addition, the invention also relates to a cylinder working surface (1) of the cylinder crankcase (10), the cylinder working surface has the coating (2), which stipulates that the coating (2) is arranged in the cylinder working surface (1) on the surface of the layer (3, 5), the the base layer comprises a material and / or by Mo (Mo) and aluminum alloy (A (X) Al) composed of adhesive, and when the first layer includes a base material and comprises a binder, wherein the coating (2) is arranged in the layer (5) on another layer (6). The other layer (6) comprises a base material without including adhesive.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于为气缸曲轴箱的气缸工作面涂层的方法、具有被涂层的气缸工作面的气缸曲轴箱以及发动机本专利技术涉及一种用于为气缸曲轴箱的气缸工作面进行涂层的方法、一种气缸曲轴箱以及一种发动机。为了对工件进行涂层，目前通常使用热喷涂工艺，例如等离子喷涂；高速火焰喷涂(HVOF)，电弧喷涂和电弧线材喷涂。利用这些方法能够在工件上形成层，其中，工件可以例如是金属的，并且涂层可以是金属涂层、陶瓷涂层或甚至二者的混合。涂层通常包括多个单层，所述多个单层相叠布置并且通常具有不同功能。这样例如已知耐热保护层(TBC)、抗腐蚀保护层、抗侵蚀保护层或甚至滑动层，所述滑动层简化了相对工作体的相互滑动。在此一个应用实例是用具有良好的润滑和摩擦性质的层涂覆内燃机中的气缸工作面，由此改善了活塞在气缸中的运转性能。在车辆制造和尤其气缸曲轴箱(ZKG)的制备中越来越多地采用轻质构造。为此使用铝制气缸曲轴箱，其在气缸工作面的区域中具有涂层。涂层的效果除了增加工作面的牢固性之外还在于在活塞组的区域中明显降低的摩擦和由此带来的CO2排放的降低，以及相对于腐蚀性介质的有利效果。通常的热涂层方法是：粉末等离子喷涂；线材喷涂方法(Drahtspritzverfahren)，例如线材等离子电弧喷涂(PTWA)和电弧线材喷涂(LDS)；或高速火焰喷涂。在对由铝和甚至由灰铸铁制成的曲轴箱中的气缸孔进行热涂层之前，在表面中需要粗糙化处理以夹紧所述涂层。粗糙化处理通过借助金刚砂或水(中压-/高压-水射束)的喷射过程、激光射束粗糙化或利用规定了几何形状的切割件的粗糙化来实施。然而所述方法具有的弊端在于，必须耗费地处理喷射介质，此外还必须通过额外的且全面的分析方法监控所述过程，并且必须去除或处置大量的粉尘、切屑和泥污。此外，还必须为建立这些粗糙化过程而进行高额投资。此外不利的是，切割件在机械式粗糙化过程中所使用的乳状液清洗通常不够高效，从而使总是又有切屑保留在粗糙化形廓中，并且在涂层过程中对层结构和层品质造成不利影响。同样地针对在水-或激光射束粗糙化过程中制造的表面，所述表面呈现出剧烈的凹陷和凸起-/尖端状隆起。此外，必须为建立这些粗糙化过程而进行高额投资。本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种用于对金属工件、尤其气缸曲轴箱的气缸工作面进行涂层的方法，在所述方法中，对表面的预处理、尤其粗糙化处理不是必不可少的。所述技术问题通过具有第一独立权利要求的技术特征解决。由此，本专利技术的第一方面涉及一种用于对气缸曲轴箱的气缸工作面进行涂层的方法，所述方法包括：在步骤(a)中提供粉末状的基础材料和粉末状的粘合剂，其中，粘合剂包括由钼和含铝合金组成的混合物，所述含铝合金例如为NiAl，尤其Ni(95％)Al(5％)，或CuAl，尤其Cu(90％)Al(10％)。特别优选地，在此使用Ni(95％)Al(5％)作为用于粘合剂的含铝合金。此外，根据本专利技术的方法还包括，在步骤(b)中借助热涂层方法将基础材料和粘合剂敷设在气缸曲轴箱的气缸工作面上，其中，要么将由粘合剂和基础材料组成的粉末混合物的层布置在气缸工作面上，要么将包括粘合剂的第一层布置在气缸工作面上，并且随后将包括基础材料的第二层布置在第一层上。热涂层方法是粉末等离子喷涂；线材喷涂方法，例如线材等离子电弧喷涂(PTWA)和电弧线材喷涂(LDS)；或高速火焰喷涂。令人惊喜地确认，由钼和含铝合金组成的混合物针对用于降低磨损的涂层以这样的方式发挥粘合剂的作用，从而不需要预处理气缸工作面。对于根据专利技术的涂层来说表面质量甚至是无关紧要的，并且由此不要求最小表面粗糙度。因此，通过本专利技术的方法可以大幅简化对经涂层的气缸曲轴箱的处理。所述粘合剂部分地导致了例如在NiAl的情况下通过组分相互间的放热反应、尤其与钼相结合地形成非常好的粘合，其中，尤其Ni(95％)Al(5％)已被证明是合适的。然而在涂层的过程中，本专利技术没有任何实施方式实现层与气缸工作面的自连生(Selbstverwachsung)或自焊接，因此也未形成金属间化合物。尤其地，连接在对工件的涂层之前的用于预处理的工艺步骤是没有必要的或可以节省。所述节省带来经济上、尤其财政上的优点，因为总体上降低了工艺时间。预处理涉及材料的粗糙化，从而此外还省去对在粗糙化过程所使用的材料的耗费处置。通过使用根据本专利技术的方法还额外地实现了工件的品质提升，因为完全避免了可能通过预处理、尤其表面的粗糙化造成的在工件表面上的误差。由此利用根据本专利技术的方法还可以无品质缺陷地涂覆精车(feingespindelte)的表面。利用本专利技术的方法所形成的涂层作为保护层用于气缸曲轴箱的气缸工作面。优选地，通过保护层提高了耐磨性。保护层的性质在此主要通过基础材料确定。根据本专利技术，粘合剂要么与基础材料一起被布置在金属工件表面(气缸工作面)上，并且随后与基础材料一起以混合层位于工件表面上，从而构成了集成在混合层中的附着基面。作为备选或补充，根据本专利技术的方法规定，粘合剂在没有基础材料的单独的层中作为附着基面布置在工件表面上，并且随后将保护层布置在附着基面上，所述保护层优选仅具有基础材料，但是至少没有粘合剂。粘合剂和基础粉末作为物理混合物存在，也就是说不形成化合物或合金。粘合剂和基础材料分成两个层提供了多种优点。一方面能够提高粘合剂的作用，并且由此改善涂层在工件表面上的粘附强度(Haftzugwerte)，另一方面在分开敷设各个层的情况下粘合剂不会与工件的周围环境接触。由此避免粘合剂与工件周围环境的交互作用。优选地，所有上述层的涂层都通过相同的热涂层方法实施。由此可以不考虑额外的涂层步骤的弊端，尤其是当涉及特殊预防措施时，例如使用具有用于粉末提供的双粉末输送器的等离子燃烧器时更是如此，以便将额外的涂层步骤的额外费用保持得尽可能低。这样可以在制备例如整桶附着基面和整桶基础材料时顺利地实现两种粉末之间的更换，其中，有利地不需要供料管路的清洁或更换等。根据显示，根据本专利技术的方法特别有利地应用在这样的工件中，所述工件具有轻质金属表面、尤其含铝合金、例如AlSi17、AlSi9等，或尤其具有灰铸铁表面，其中，灰铸铁表面是特别有利的，因为相应的气缸工作面被证明特别耐用。粘合剂的含铝合金优选涉及镍铝合金(镍基合金)、铜铝合金(有时还带有铁)、钴铝合金、硅铝合金、镁钴铝合金、银铝合金、以钴铬为基础的硬质合金或铝-青铜。当相对于粘合剂，钼以20至80重量％的范围存在和/或含铝合金以20至80重量％的范围存在时，实现了特别好的结果、尤其是基础材料的涂层的优良的粘附强度。该数据优选针对制备好的粉末状材料。优选地，粘合剂除了钼和含铝合金的铝之外不具有其他组分，以至于钼和含铝合金的百分含量相加优选为100％。作为备选，粘合剂具有0至60％的待涂覆在粘合剂上的基础材料，所述基础材料则与钼和含铝合金相加为100％。此外优选的是，0.2至5％的硼加入粘合剂中，用于增强附着效果。利用硅铝合金同样实现有利的结果，在此硅含量优选为8至25重量％，基于粘合剂。实现良好粘附性质的另一可能性在于使用优选以钴铬为基础的硬质合金，其中，合金优选由26至29重量％的铬、4.5至6重量％的钼、0.2至0.35重量％的碳、2至3重量％的镍和高达67重量％的钴和较小范围内的其他组分、例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于为气缸曲轴箱(10)的气缸工作面(1)涂层的方法，所述方法包括步骤a：提供粉末状的基础材料和粉末状的粘合剂，其中，所述粘合剂包括由钼(Mo)和含铝合金(A(X)Al)组成的混合物，和b：借助热涂层方法，要么‑通过敷设由粘合剂和基础材料组成的粉末混合物的层(3)，要么‑通过敷设包括粘合剂的第一层(5)并且随后将包括基础材料的第二层(6)敷设在第一层(5)上，来将基础材料和粘合剂敷设在气缸曲轴箱(10)的气缸工作面(1)上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.23 DE 102015213896.81.一种用于为气缸曲轴箱(10)的气缸工作面(1)涂层的方法，所述方法包括步骤a：提供粉末状的基础材料和粉末状的粘合剂，其中，所述粘合剂包括由钼(Mo)和含铝合金(A(X)Al)组成的混合物，和b：借助热涂层方法，要么-通过敷设由粘合剂和基础材料组成的粉末混合物的层(3)，要么-通过敷设包括粘合剂的第一层(5)并且随后将包括基础材料的第二层(6)敷设在第一层(5)上，来将基础材料和粘合剂敷设在气缸曲轴箱(10)的气缸工作面(1)上。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，含铝合金除了铝之外还包含镍(Ni)、铜(Cu)、钴(Co)、银(Ag)和/或硼(B)。3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于粘合剂，Mo以20至80重量％的范围存在，和/或含铝合金以20至80重量％的范围存在。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基础材料包括铁或铁合金、尤其钢。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，粘合剂和基础材料以10/90、20/80、30/70、40/60或50/50的重量比例存在于粉末混合物中。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括其他步骤(c)，在所述步骤(c)中将基础材料的层(4)借助热涂层方法敷设到在步骤(b)中形...

【专利技术属性】
技术研发人员：KS克利梅克，S里克特，J维普，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE