丝状喷涂材料、可由其产生的功能层和利用喷涂材料给基材涂层的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于电弧线材金属喷涂的铁基的丝状喷涂材料（4）以及一种由此可以在基材（1）上产生的功能层（2）。功能层（2）对高硫含量的柴油具有良好的耐腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】丝状喷涂材料、可由其产生的功能层和利用喷涂材料给基材涂层的方法
本专利技术涉及一种特别是用于电弧线材金属喷涂的成本低廉的丝状喷涂材料，在丝中主要包括含12～20％Cr的铁铬合金，还涉及可由其产生的耐腐蚀的、紧密的具有足够高硬度和摩擦学上有利的特性的功能层，该层中含有至少10％的Cr。本专利技术还涉及一种用于给基材涂层的方法，其中使丝状喷涂材料在电弧中熔化并且在基材上沉积成功能层。通过使用氮作为过程气体使氮渗入层中，其一方面通过间隙硬化引起附加的强度，另一方面形成减少磨损和降低摩擦的氮化物。
技术介绍
出于能效和减少排放的原因在制造内燃机时追求尽可能低的摩擦以及尽可能高的耐磨和耐磨损强度。为此发动机结构部件，例如气缸孔或其壁部具有工作面层或在气缸孔内嵌入有具有工作面层的气缸套。这种工作面层的施加大多借助热喷涂、例如电弧线材金属喷涂进行。在电弧线材金属喷涂时，在两个丝状的喷涂材料之间通过施加电压产生电弧。在此情况下丝尖熔掉并且例如借助雾化气体被输送待涂层的表面、例如气缸壁上并且在此沉积。DE102007010698A1公开了一种用于借助电弧线材金属喷涂制造涂层的方法，其中输送0.5～8％(重量)碳化硼的铁合金。该铁合金具有下列成分：0.1～0.7％(重量)的碳；10～18％(重量)的铬；0.8～2％(重量)的钼；最多2％(重量)的锰和最多1％(重量)的硅。其他铁基丝状喷涂材料由DE102008034548B3以及DE102008034550B3和DE102008034551B3公开。碳化硼的输入实现了硼化铁的形成从而提高了层硬度。但这一点增加了工艺成本并使可切削性变差。公知的是，基于低合金度(niedriglegierten)的铁碳材料合金的传统层系统类似于铸铁表面易受腐蚀。另一方面，迄今为止研究的含铬层仅通过例如附加渗入硬料微粒例如像碳化硼取得所需的硬度。这一点还需要独立于丝输送装置地借助粉末输送装置复杂地输送粉末。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种特别是用于电弧线材金属喷涂的、得到改进的丝状喷涂材料。在此除了良好的喷涂性能外，目标还包括有针对性的层特性和良好的可加工性。层特性包括足够的耐腐蚀性以及应处于400～850HV0.1范围内的足够硬度。具有这些特性的层应在无需附加输送装置的情况下实现。依据本专利技术该目的通过降低摩擦功率的经电弧线材金属喷涂的功能层得以实现，该功能层由用于电弧线材金属喷涂的丝状喷涂材料制成，喷涂材料至少利用碳作为微量合金这样形成，使得在喷涂材料凝固时，产生降低摩擦功率的功能层，其中，喷涂材料包括分别相对于总重量的下列合金成分：-碳0.7％(重量)～1.2％(重量)，-铬12％(重量)～20％(重量)，-锰0.8％(重量)～2％(重量)，-钼0.4％(重量)～1.3％(重量)，-镍0.01％(重量)～1％(重量)，-硫0.01％(重量)～0.035％(重量)，-铜0.01％(重量)～0.4％(重量)以及可选的选择成分如硅、钒、磷和铝，其中必要时包括分别相对于总重量的下列合金成分：0.01％(重量)～1％(重量)的硅，0.01％(重量)～0.3％(重量)的钒，0.01％(重量)～0.045％(重量)的磷，最多0.01％(重量)的铝，其余是铁和不可避免的杂质；其中，使用氮作为过程气体使所述喷涂材料在电弧中熔化并且在基材上沉积成所述功能层；其中，丝状喷涂材料在至少9000W的熔化功率下在电弧中熔化；以最大12m/s的速度输送丝状喷涂材料并以最大20m/s的速度抽走被熔化的微粒的射流；通过在加热炉中的调温处理或通过局部的感应加热在功能层中产生压力内应力；其中，所述功能层包括分别相对于总重量的下列合金成分：-碳0.45％(重量)～0.8％(重量)，-锰0.8～2％(重量)，-钼0.4～1.3％(重量)，-铬≥10％(重量)，-镍0.01％(重量)～1％(重量)，-硫0.01％(重量)～0.035％(重量)，-铜0.01％(重量)～0.35％(重量)，以及可选的选择成分如硅、钒、磷和铝，其中必要时包括分别相对于总重量的下列合金成分：0.01％(重量)～1％(重量)的硅，0.01％(重量)～0.3％(重量)的钒，0.01％(重量)～0.045％(重量)的磷，最多0.01％(重量)的铝，其余是铁和不可避免的杂质；其中,功能层还具有间隙固溶的铁氮化物和铬氮化物，其中，合金的氮成分相对于总重量的份额为0.01％(重量)～2％(重量)，该功能层具有处于400～850HV0.1范围内的硬度。特别是用于电弧线材金属喷涂的依据本专利技术的丝状喷涂材料主要包括铁铬合金。所追求的耐腐蚀层需要最低含量为10％(重量)的Cr，以及0.7％(重量)的C。为此喷涂丝中的Cr成分和C成分必须这样选择，以在工艺过程期间满足这两种元素的汽化。研究表明，喷涂丝合金成分的规定必须考虑丝中的直到2％(重量)的Cr含量以及直到25％的碳含量的汽化。例如，无腐蚀层中Cr的10％的最低浓度对应于丝中12～20％(重量)的Cr的初始浓度。例如，层中0.9％的C需要丝中最低1.2％(重量)的(C)浓度。在现场通过从过程气体中加入氮对喷涂基材进行合金化，提供了用于实现所希望的层特性的附加值。这样便产生了含有间隙固溶的(interstitiellgeloestem)氮以及埋入的氮化物的区域，该氮化物在涂层过程期间由过程气体N2与熔化的合金滴区域的反应形成。这两个合金过程都明显有利于提高层硬度和耐磨强度。同时所形成的氮化物利于降低摩擦。通过有针对性的调整过程气体的体积流量，可以在层中实现FeO<0.5％的铁氧化物含量。由此产生紧凑少孔的层，其与被氧化的层相比更不易层离的。附图说明下面借助附图对本专利技术的实施例进行详细说明。其中：图1示出具有通过电弧线材金属喷涂沉积的层的基材。具体实施方式图1示出具有通过电弧线材金属喷涂(LDS)沉积的层2的基材1。在电弧线材金属喷涂时，向涂层头3输送两个丝状喷涂材料4。在丝状喷涂材料4之间点燃一电弧5。与此情况下，丝状喷涂材料4熔化并借助载气有针对性地被施加到待覆层的基材1上，并在那里冷却、凝固、形成层2。丝状喷涂材料4主要包括铁铬合金。喷涂材料至少利用碳作为微量合金(元素)这样形成，使得在喷涂材料冷却时便已经形成主要/大部分的马氏体。此外在合金中含有用于形成耐磨相和用于降低摩擦的合金成分，例如氮化铬(铬氮化物)、碳化物。在所述丝中具有下列合金成分：-碳0.7％(重量)～1.2％(重量)，-铬12％(重量)～20％(重量)，-锰0.8％(重量)～2％(重量)，-钼0.4％(重量)～1.3％(重量)，-镍0.01％(重量)～1％(重量)，-硫0.01％(重量)～0.035％(重量)，-铜0.01％(重量)～0.4％(重量)。依据本专利技术的丝合金的使得能够形成锰硫化物和钼硫化物的硫含量，与现有技术的丝合金相比尤其具有优点。锰硫化物在可切削性方面改善经热喷涂的功能层的产品特性，而钼硫化物起固体润滑材料的作用。特别优选的是，所述丝中附加地含有下列合金成分中的一种或多种：-份额为0.01％(重量)～1％(重量)的硅，-份额为0.01％(重量)～0.3％(重量)的钒，-份额为0.01％(重量)～0.045％(重量)的磷，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.22 DE 102010021300.41.降低摩擦功率的经电弧线材金属喷涂的功能层(2)，该功能层由用于电弧线材金属喷涂的丝状喷涂材料(4)制成，喷涂材料(4)至少利用碳作为微量合金这样形成，使得在喷涂材料凝固时，产生降低摩擦功率的功能层(2)，其中，喷涂材料包括分别相对于总重量的下列合金成分：-碳0.7％(重量)～1.2％(重量)，-铬12％(重量)～20％(重量)，-锰0.8％(重量)～2％(重量)，-钼0.4％(重量)～1.3％(重量)，-镍0.01％(重量)～1％(重量)，-硫0.01％(重量)～0.035％(重量)，-铜0.01％(重量)～0.4％(重量)以及可选的选择成分如硅、钒、磷和铝，其余是铁和不可避免的杂质；其中，使用氮作为过程气体使所述喷涂材料(4)在电弧(5)中熔化并且在基材(1)上沉积成所述功能层(2)；其中，丝状喷涂材料(4)在至少9000W的熔化功率下在电弧中熔化；以最大12m/s的速度输送丝状喷涂材料(4)并以最大20m/s的速度抽走被熔化的微粒的射流；通过在加热炉中的调温处理或通过局部的感应加热在功能层(2)中产生压力内应力；其中，所述功能层(2)包括分别相对于总重量的下列合金成分：-碳0.4...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·伊兹奎尔多，R·竹斯，T·卢克斯，E·A·奥兹丹尼兹，
申请(专利权)人：戴姆勒股份公司，
类型：
国别省市：