本发明专利技术涉及一种活塞(1)，特别是内燃机的钢制活塞，所述活塞具有是燃烧室(3)的部分的活塞底(2)，其中至少活塞底(2)具有氧化保护层；以及涉及一种产生氧化保护层的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】产生内燃机中使用的活塞的氧化保护层的方法和具有氧化 保护层的活塞 本专利技术设及根据独立权利要求的各个上位概念设及产生用于至少内燃机的钢制 活塞的活塞底的区域的氧化保护层的方法，W及具有氧化保护层的活塞。 例如在DE10311150A1中公开了锻造的活塞。在此文献中描述了由第一管件和圆 柱形的第二管件构成的活塞，其中第一管件具有至少一个平坦的端面，该端面由耐氧化的 钢构成，W及第二管件具有至少一个平坦的端面，所述端面由可热锻造的钢构成。运两个管 件通过锻造成型为活塞毛巧。制成的活塞因此在活塞头部的区域直至第一活塞环形槽中由 耐氧化的钢构成。 现有技术公开了耐氧化的钢用于活塞的燃烧室区域的用途。 本专利技术的任务是确保钢制活塞的燃烧室区域在氧化过程之前的保护或至少明显 改善所述保护。该任务通过根据具有独立权利要求的特征的方法和活塞来解决。 通过根据本专利技术的氧化保护层实现了避免发动机运行中的氧化过程和改善了耐 热冲击性。形式近似整体的活塞。 氧化保护层例如通过从气相物理沉积涂层材料（物理气相沉积PVD)产生。在此 情况下，涂层材料通过物理方法转变为气相，稍后所述涂层材料从气相沉积到基底上。在根 据PVD技术将氧化保护层沉积在内燃机的活塞的表面上的方法中，涂层材料通常W固态形 式并且任选地通过热输送蒸发，而在CVD技术中在气相中进行输送。 可替代地或补充地，作为将氧化保护层沉积到活塞的表面上的方法可W使用化学 气相沉积烟iemicalVapourD巧osition-CVD)。在表面涂层技术的方法中，涂层材料借 助化学方法被转变为汽相，随后将该涂层材料从汽相沉积到基底上。作为基底的燃烧室区 域的涂层例如可W事先利用无连接层的气体氮化或等离子氮化来实现。在此情况下追求 3到20ym的层厚度，优选追求5ym的层厚度。此外，可W使用层材料M-化-Ti氮化物 (侣-铭-铁氮化物）或碳化物，其具有高的耐热冲击性。通过从气相或汽相将涂层材料沉 积到活塞表面上可W产生均匀限定的氧化保护层。 氧化保护层在活塞表面上的沉积可替代地也可W借助脉冲激光沉积（PLD-Pulsed LaserDeposition)来进行。在该方法中，使用高能的且短波的（UV)光，W便将初始材料 (固态祀标）置于气相中并且由此W层的形式施加到要涂层的活塞表面（基底）上。激光 沉积也算作物理气相涂覆法（PVD方法）的类别。 将氧化保护层施加到活塞表面上可替代地也可W通过Plasmaimpax?方法进行。 该方法使用高能粒子和高压脉冲技术对表面进行立维改性和涂覆。Plasmaimpax方法能够 实现在真空中经由等离子体源从气相进行层沉积。在此，其为由等离子体激活的低溫CVD 和离子注入构成的混合技术。为了提高表面硬度W及耐磨损性和耐腐蚀性，可W用此种环 保的技术实施离子注入过程W及离子辅助的涂覆过程。在此，已较低的涂覆溫度足W成功 地实施层沉积和表面改性。 利用Plasmaimpax技术可W施加基于类金刚石的碳值LC-DiamondLikeCarbon) 的保护层，而另一方面也可W通过等离子体注入实施表面改性，用W提高表面硬度。类金刚 石的碳层具有高的化学耐受性（耐腐蚀性）。 氧化保护层沉积在活塞表面上可替代地也可W通过等离子体辅助的化学气相沉 积（PECVD或PACVD-PlasmaAssisted(Enhanced)physicalVapourD巧osition(等离子体 辅助（增强）物理气相沉积））来进行。例如，为了产生碳涂层可W输送乙烘（C2H2)，或为 了产生含娃的层可W输送HMDSO(六甲基二硅氧烷），其在等离子体中被裂解并且由此被提 供用于涂覆。在PACVD技术中，低的加工溫度是可能的。 在本申请的范围内，下述的在内燃机的活塞的表面上产生氧化保护层的方法概述 为从气相沉积涂层材料的物理方法（PhysicalVapourDeposition-PVD),典型的是PVDW 及脉冲激光沉积（PLD-PulsedLaserD巧osition)。 在本申请的范围内，下述的在内燃机的活塞的表面上产生氧化保护层的方法概述 为化学汽相沉积的方法烟iemicalVapourDeposition-CVD) ,Plasmaimpax?;方法和等离 子体辅助化学气相沉积。 可替代地或补充地，使用具有儀、儀基合金、铭、铭基合金、抗氧化性的化基合金 (铁基合金）或鹤合金和钢合金的电锻涂层构建氧化保护层。在电锻涂层中，在基底上沉积 5-100Jim的层厚度，优选5-20Jim的厚度。 利用在内燃机的活塞的表面上产生氧化保护层的电锻技术的方法，将金属沉积物 (覆盖物）电化学地沉积到基底（对象）上，在活塞或活塞表面上形成电锻涂层。电锻技术 的方法属于电化学金属沉积巧CD-ElectrochemicalDeposition)的方法。ECD方法可替代 地适用于在内燃机的活塞表面上产生氧化保护层。通过电化学金属沉积可W在活塞表面上 产生工艺安全的金属层作为氧化保护层。电锻方法由于设备成本相对低而适于构建氧化保 护层。 可替代地或补充地，锻覆方法可W用于在内燃机的活塞的表面上产生氧化保护层 的方法。在锻覆时，通过在压力下塑性形变将至少两种材料连接。至少一种材料在活塞表 面上形成氧化保护层。 可替代地或补充地，氧化保护层通过借助热喷涂（等离子体工艺、HVOF工艺、火焰 喷涂工艺）涂覆层将氧化保护层构建在基底上，该氧化保护层根据需要（粘附性、气密性） 借助电子束、WIG方法来致密地并且冶金地接合（类似电锻涂层的材料组）。具有高的铭、 娃和侣含量（Cr-、Si-和M-含量）的钢形成非常致密的氧化物层，其保护材料免受进一步 氧化。 热喷涂的方法可替代地可W用于在内燃机的活塞的表面上产生氧化保护层。 热喷涂是通用的表面涂覆方法，其中将通常为粉末状或丝线状的涂层材料W高的 热能和/或动能离屯、涂布到部件表面上并且在那里构建层。利用多种可供使用的工艺变型 方案，可W将宽范围的材料如金属和陶瓷，W及高性能聚合物加工成工程涂层。层厚度从大 约30ym到数毫米。 热喷涂包括下述的在内燃机的活塞的表面上产生氧化保护层的方法：丝线或杆火 焰喷涂、粉末火焰喷涂、塑料火焰喷涂、高速火焰喷涂（HVOF-Hi曲VelocityOxygen化el)、 爆炸喷涂或火焰振动喷涂、等离子体喷涂、激光喷涂、光弧喷涂、冷气喷涂和等离子体涂覆 焊接（PTA-PlasmahansferArc)。 热喷涂的方法可W使用不同的涂层材料，使得可W短时使活塞底上的氧化保护层 变化，满足相应的要求。 在丝线喷涂或杆喷涂中，喷涂添加材料在乙烘氧气火焰的中屯、连续地被烙融。借 助雾化气体例如压缩空气或氮气从烙融区域中分离小液滴状的喷涂颗粒并且被涂布到预 备的活塞表面上。 在粉末火焰喷涂中，粉末状的喷涂添加物在乙烘氧气火焰中烙化或烙融，并且借 助膨胀的燃烧气体涂布到预备的活塞表面上。 如果需要，也还可W使用附加的气体例如氣气或氮气来涂布粉末颗粒。各种喷涂 添加材料在远远超过100种材料的粉末的情况下分布非常广。粉末被区分为自流动的和自粘附的粉末。自流动的粉末通常附加地需要热后处 理。通常利用乙烘氧气燃烧器进行此种"烙化"。只要进本文档来自技高网...
【技术保护点】
生产活塞(1)特别是内燃机的钢制活塞的方法，其特征在于，通过从气相沉积涂层材料的物理方法(Physical Vapour Deposition‑PVD(物理气相沉积))至少在活塞(1)的活塞底(2)上产生氧化保护层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·缪丁，T·斯戴芬丝，L·施拉姆，
申请(专利权)人：KS科尔本施密特有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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