BR102014025901A2

BR102014025901A2 - pistão de aço para um motor de combustão interna e processo para produção do mesmo

Info

Publication number: BR102014025901A2
Application number: BR102014025901A
Authority: BR
Inventors: Beno Widrig; Jürgen Ramm; Monika Lehnert; Reinhard Rose
Original assignee: Mahle Int Gmbh; Oerlikon Trading Ag Trübbach
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2015-09-22
Also published as: CN104564404A; PT2862958T; DE102013221102A1; JP2015078693A; JP6654797B2; EP2862958B1; EP2862958A2; CN104564404B; ES2692538T3; US9581104B2; EP2862958A3; HUE040593T2; US20150107544A1

Abstract

pistão de aço para um motor de combustão interna e processo para produção do mesmo. a presente invenção refere-se a um pistão de aço para um motor de combustão interna, que apresenta um fundo de pistão e uma camada de proteção aplicada sobre o fundo de pistão, sendo que a camada de proteção contém: a) uma camada adesiva de cr ou crn, que está presente sobre a superfície do fundo de pistão, e b) uma camada de função, que está presente sobre a camada adesiva, sendo que a camada de função apresenta, opcionalmente, uma ou mais camada(s) (a) de crn, bem como uma ou mais camada(s) de cron na forma de [(a)/(b)]a sendo que a é = 1 a 100. alternativamente, a camada de proteção contém: a) uma camada adesiva de cr ou crn, presente sobre a superfície do fundo de pistão, e b) uma camada de função, presente sobre a camada adesiva, sendo que a camada de função apresenta uma ou mais camada(s) (c) de alcro, bem como uma ou mais camada(s) (c') de alcro', que é ou são diferente(s) da(s) camada(s) (c), na forma de [(c)/(c')]a, sendo que a é = 1 a 100.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PISTÃO DE AÇO PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA E PROCESSO PARA PRODUÇÃO DO MESMO". [001] A presente invenção refere-se a um pistão de aço para um motor de combustão interna, particularmente, um pistão de aço para um motor de combustão interna, que apresenta um fundo de pistão e uma camada de proteção aplicada sobre o fundo de pistão. A invenção refere-se, além disso, a um processo para produção de um pistão de aço desse tipo. [002] Em pistões de aço para um motor de combustão interna, particularmente para motores a diesel, ocorre o problema de que a nuvem de combustível em combustão, inflamada depois da injeção, gera uma quantidade de calor muito grande. A cava da câmara de combustão, que está formada no fundo do pistão de aço, está sujeita, devido a isso, tipicamente, em regiões próximas a ou sobre a borda superior da cava de câmara de combustão, isto é, na região limite à maneira de lábios, entre a cava de câmara de combustão e a borda superior, plana, do fundo de pistão, isto é, a borda da cava, a uma forte oxidação. Nessa oxidação, o ferro no aço é oxidado até Fe202 e os óxidos resultantes não apresentam nenhuma aderência no material de aço do pistão não oxidado, situado por baixo. [003] Por processos de expansão/contração mecânicos, a camada oxidada formada é finalmente desprendida, sendo que são formados os chamados entalhes de iscas. Por esse processo, as regiões erodidas desse modo, ao longo do tempo tornam-se de tal modo grandes que elas ficam visíveis a olho nu. Por propagação desses entalhes de iscas até o material básico do pistão de aço, finalmente podem ocorrer gretas na cava, que no caso extremo podem levar a uma destruição do pistão. Além disso, devido aos entalhes de iscas, apresenta-se o problema de que pela modificação correspondente da forma da borda de cava, são causadas perturbações do processo de combustão e, desse modo, o comportamento de gás de escape do motor é deteriorado. [004] Em vista do problema descrito acima, é conhecido, por exemplo, um processo do documento 7,458,358 B2, no qual sobre o fundo de pistão de um pistão para um motor de combustão interna é aplicado um material de revestimento, que apresenta uma microestru-tura e uma porosidade, sendo que o revestimento é irradiado com um raio laser altamente energético, para aumentar a densidade do revestimento, enquanto a microestrutura é simultaneamente transformada e é gerada uma ligação de material entre o revestimento e a superfície do fundo de pistão, e uma parte do revestimento é recoberta, para impedir uma irradiação com o raio laser. [005] Do documento EP 1 217 095 A1 é conhecido um revestimento de proteção para um componente carregado termicamente, particularmente, um componente de turbina, para proteção contra corrosão e/ou oxidação e/ou erosão, sendo que o revestimento de proteção apesenta um revestimento de vedação de uma camada ou camadas múltiplas, de um material amorfo. [006] Além disso, do documento DE 197 41 800 A1 é conhecido um sistema de camadas para revestimento de substratos metálicos suscetíveis à corrosão, com pelo menos uma camada intermediária e pelo menos uma camada de função, sendo que a camada de função é um nitreto, carbonitreto e/ou oxinitreto de pelo menos um dos metais do 4o a 6o grupo secundário do sistema periódico e a camada intermediária está formada por um ou mais óxido(s) metálico(s). [007] Com os revestimentos e processos do estado da técnica, porém, a formação de entalhes de iscas citada acima e a danificação daí decorrente do pistão não podem ser impedidos de modo completamente satisfatório. [008] A presente invenção ocupa-se, por esse motivo, com o problema de aperfeiçoar adicionalmente um pistão de aço de um motor de combustão interna, em relação ao problema citado acima. [009] Esse problema é solucionado de acordo com a invenção pelos objetos das reivindicações independentes. Modalidades vantajosas são objeto das reivindicações dependentes. [0010] A presente invenção baseia-se na ideia geral de aplicar sobre o fundo do pistão de um pistão de aço uma camada de proteção, que contém uma camada adesiva e, aplicada sobre a mesma, uma camada de função, sendo que a camada de função contém uma pluralidade de camadas específicas de nitretos, óxidos ou oxinitretos metálicos, tal como está indicado nas reivindicações 1 e 5. [0011] Particularmente, a camada de proteção contém de acordo com uma primeira modalidade, a) uma camada adesiva de Cr ou CrN, que está presente sobre a superfície do fundo de pistão, e b) uma camada de função, que está presente sofre a camada adesiva, sendo que a camada de função apresenta, opcionalmente, uma ou mais ca-mada(s) (A) de CrN, bem como uma ou mais camada(s) (B) de CrON, na forma de [(A)/(B)]a , sendo que a é = 1 a 100. Em uma variação especial da segunda modalidade, a camada de função também pode apresentar apenas uma camada de CrON, isto é, a = 1 e (A) não está presente. [0012] O sistema de camadas de acordo com a primeira modalidade impede formação iscas nos fundos de pistão em motor de combustão interna atuais. O sistema de camadas tem a vantagem econômica e de técnica processual de que para o revestimento são necessárias apenas fontes de vaporização, que estão dotadas de targets [alvos] de Cr. Isso contribui para um alto rendimento em processos de revestimento e, com isso, a custos de produção mais baixos. [0013] De acordo com uma segunda modalidade, a camada de função contém, opcionalmente, uma ou mais camada(s) (C) de AlCrO, bem como uma ou mais camada(s) (C') de AlCrO, que se diferencia de (C) na forma [(C)/C')]a, sendo que a é = 1 a 100. Em uma variação especial da segunda modalidade, a camada de função também pode apresentar apenas uma camada de AlCrO, isto é, a = 1 e (C) não está presente. [0014] O material de camada AlCrO, que é usado de acordo com a segunda modalidade, sabidamente pode ser produzido como cristal misto em estrutura de corúndio, tal como está descrito no documento WO 08/043606 A1 e apresenta, adicionalmente ao efeito de acordo com a invenção como barreira contra oxidação, ainda uma estabilidade térmica mais alta, em comparação com o sistema de camadas de CrON de acordo com a primeira modalidade. Isso se mostra, sobretudo, no fato de que a estrutura cristalina da camada d AlCrO não se modifica, mesmo a temperaturas até 1000°, isto é, não ocorrem modificações de densidade importantes e, em consequência, não ocorrem instabilidades mecânicas da camada. O sistema de camadas de acordo com a segunda modalidade oferece, por esse motivo, uma proposta de solução, caso os fundos de pistão futuramente tenham de ser expostos a temperaturas da câmara de combustão ainda mais altas. [0015] Em cada modalidade dos sistemas de camadas, as transições entre a camada adesiva e a camada de função tanto podem ser configuradas de modo abrupto, como também contínuo, com referência ao teor de metal, bem como ao teor de nitrogênio e oxigênio. [0016] Foi constatado de acordo com a invenção que com a combinação de camadas específica citada acima, podem ser medidas eficientemente uma oxidação térmica e, com a mesma, uma formação de entalhes de iscas. Isso é obtido pela ação de calor na presença de oxigênio sobre a camada de função, incialmente de poros abertos, que desse modo se transforma em uma camada de poros fechados. Desse modo, uma oxidação do material básico de aço do pistão não pode mais ocorrer. [0017] Em um aprimoramento vantajosa a solução de acordo com a invenção, de acordo com a primeira a segunda modalidade, a é = 1, isto é, a camada de função consiste em uma camada (A) e uma camada (B) uma camada (C) e uma camada (C'), de modo que resulta uma estrutura da camada de proteção, que pode ser representada como camada adesiva/camada (A)/camada (B) ou camada adesi-va/camada (C)/camada (C'), Nesse caso, pode ser usado para a camada adesiva nas duas modalidades Cr ou CrN, de preferência, CrN. [0018] De acordo com um outro aprimoramento vantajoso da solução de acordo com a invenção, para o caso, no qual a = 1, a camada (B) ou (C) está presente como camada de gradiente, com crescente proporção de oxigênio, na direção da superfície, que está afastada da camada (A) ou (no caso da segunda modalidade), que está afastada da camada adesiva. Em relação a uma camada (B) ou (C'), cujo teor de oxigênio é constante sobre toda a espessura, isso tem a vantagem de que as propriedades mecânicas da camada de oxidação (B) ou (C') podem ser adaptadas mais vantajosamente à camada (A) ou (no caso da segunda modalidade), à camada adesiva. O aumento da proporção de oxigênio com crescente espessura de camada da camada (B) ou (C') pode ser obtido de modo em si conhecido por aumento sucessivo da proporção de oxigênio no deposição da camada (B) ou (C'). Com relação ao processo para deposição da camada de proteção, faz-se referência à descrição do processo de acordo com a invenção. [0019] De acordo com outro aprimoramento vantajoso da solução de acordo com a invenção, a = 2 a 50, de preferência, 10 a 40, especialmente, 15 a 30. A respectiva deposição de uma pluralidade de camadas (A) e (B) ou(C) e (C') em relação à deposição, em cada caso, de apenas uma camada (A) ou (B) ou (C) e (C') tem a vantagem de que com a mesma tensões de camada intrínsecas podem ser seletivamente controladas e a aderência do sistema de camadas sobre a superfície do pistão está otimizada para a carga de troca térmica. [0020] Convenientemente, a camada de proteção apresenta uma espessura e 1 μιτι a 15 μιτι, de preferência, de 2 μιτι a 12 μιτι, modo destacamento preferido, de 4 μιτι a 10 μιτι e, especialmente, de 5 μιτι a 8 μιτι. Quando a espessura da camada de proteção perfaz abaixo de 1 μηι, a ação de proteção, opcionalmente, pode não ser obtido de maneira suficiente. A razão disso, reside no fato de que de que no processo preferido por razões econômicas, da vaporização por faíscas catódico, reativo (PVD) podem ocorrer salpicos, que em camadas muito finas, não podem ser incorporadas suficientemente na camada. Um desvio para outros processos, tais como vaporização por faíscas cató-dica, filtrada, ou deposição por pulverização, eventualmente permitiría espessuras de camada menores, mas teria com consequência custos de produção mais altos, o que é de conhecimento do técnico. Quando a espessura da camada de proteção, por outro lado, perfaz mais de 15 μιτι, a mesma perde crescentemente sua capacidade de adaptar-se às modificações de forma do substrato. Ela fica mais quebradiça e, opcionalmente, pode chegar a um desprendimento da camada de proteção. [0021] De acordo com outro aprimoramento vantajoso da solução de acordo com a invenção, a superfície adesiva apresenta uma espessura de 0,1 a 5 μιτι, de preferência, de 1 μιτι a 5 μιτι, e especialmente, de 1,5 μιτι a 4,0 μιτι. O limite inferior da espessura de camada adesiva é determinado, sobretudo, pelo fato de que, também as superfícies de fundo do pistão, geometricamente acessíveis com mais dificuldade, devem apresentar uma camada adesiva contínua. Espessuras de camada de mais de 5 μιτι, de acordo com a experiência, não contribuem para nenhum aperfeiçoamento adicional da aderência da camada de proteção, mas prejudicam a eficiência econômica do processo de revestimento. [0022] Convenientemente, a camada de função apresenta uma espessura de 0,5 μιτι a 10 μιτι, de preferência, de 1 pm a 8 pm, de modo especialmente preferido, de 2 pm a 5 pm e, especialmente, de 3 pm a 4 pm. Nesse caso, as camadas (A) e (B) ou(C) e (C') da camada de função podem apresentar, independentemente, em cada caso, uma espessura de 0,04 pm a 0,25 pm. De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, as camadas (A) e (B) ou (C) e (C') da camada de função apresentam, em cada caso, a mesma espessura. [0023] De acordo com outro aprimoramento da solução de acordo com a invenção, a camada de proteção só está presente sobre a borda de cava do fundo de pistão. Como a formação de entalhes de iscas ocorre, particularmente, na região da borda da cava, pode ser obtida uma proteção eficiente do pistão de acordo com o presente aprimoramento, de modo especialmente econômico. [0024] A presente invenção põe à disposição, ainda, um processo para produção de um pistão de aço para um motor de combustão interna de acordo com a descrição acima, que apresenta os passos de: pôr à disposição um pistão de aço, que apresenta um fundo de pistão, e aplicar uma camada de proteção, tal como está definida acima, sobre o fundo de pistão, particularmente, apenas sobre a borda de cava do fundo de pistão, por meio de um processo de PVD. [0025] Como pistão de aço, que deve ser revestido com o processo de acordo com a invenção, pode ser usado, convenientemente, qualquer pistão de aço para um motor de combustão interna, que seja conhecido do técnico, de preferência, um pistão de aço para um motor a diesel. [0026] Como pistão de aço a ser revestido, é usado, particularmente, um pistão de aço, que é usado no âmbito de NKW (Heavy Du- ty, Médium Duty) ou no âmbito de diesel de PKW (HSD = High Speed Diesel).Os diâmetros de pistão de PKW típicos situam-se na faixa de 75 a 90 mm, enquanto no âmbito de MD/HD são usados diâmetros entre 105 mm e aproximadamente 160 mm. Os materiais básicos utilizados vêm da área dos materiais de AFP, por exemplo, 39MNVS6, ou outros aços resistentes a temperaturas mais altas, tal como, por exemplo, 42CrMo4. A formação da cava de pistão pode ser relativamente simples, com um raio definido e -dependendo do tipo de pistão ou condições marginais termodinâmicas existentes - subsequente rebaixamento, essa cava também pode estar formada como cava escalonada. [0027] Modalidades preferidas da invenção estão representadas nos desenhos e são explicadas mais detalhadamente na descrição subsequente. [0028] Nesse caso mostram, em cada caso, esquematicamente, Fig. 1 um revestimento aplicado de acordo com o Exemplo 1, no estado de deposição, Fig. 2 um aspecto de lamínula microscópico de uma superfície de corte por um pistão de aço revestido de acordo com a invenção, depois do teste de motor na região da borda de cava de acordo com o Exemplo 1 Fig. 3 um aspecto de lamínula microscópico de uma superfície de corte por um pistão de aço não revestido, depois do teste de motor de acordo com o exemplo comparativo, Fig.4 uma camada de proteção de acordo com a primeira modalidade sobre um substrato de metal duro, em uma ampliação de 25000x, e Fig. uma camada de proteção de acordo com a segunda modalidade sobre um substrato de metal duro, em uma ampliação de 50000x. [0029] A seguir, está descrito detalhadamente um exemplo para a aplicação da camada de proteção de acordo com a invenção sobre um fundo de pistão por meio de um processo de PVD conhecido. [0030] Como exemplo de um processo de PVD está descrito, a seguir, um processo de revestimento, que se baseia na vaporização por faíscas catódica, reativa. Mas, isso não deve ser entendido como limitação a apenas esse processo de PVD. Também outros processos de PVD, tais como, por exemplo, deposição por pulverização, vaporização por raios de elétrons ou ablação por laser, podem ser usados para revestimento, mas que apresentam uma eficiência econômica menor e requerem uma complexidade técnica maior no controle do processo de revestimento. [0031] Inicialmente, os substratos a ser revestidos (pistões) são inseridos em suportes rotativos previstos para esse fim de uma unidade de revestimento a vácuo. Subsequentemente, a unidade de revestimento a vácuo é bombeada para uma pressão de aproximadamente 10'4 mbar. [0032] Para ajuste da temperatura de processo, é feita a ignição por um plasma de arco voltaico de baixa voltagem (NVB) assistido por aquecimentos por radiação entre um catódio de ar quente e as peças a trabalhar comutadas anodicamente, em uma atmosfera de argônio-hidrogênio. [0033] Nesse processo foram ajustados os seguintes parâmetros: corrente de descarga NVB 110 A fluxo de argônio 50sccm fluxo de hidrogênio 300 sccm [0034] Sob essas condições ajusta-se uma pressão de processo de 1,4 c 10'2 . Os dispositivos de aquecimento e o NVB foram regulados de tal modo que foi mantida uma temperatura de substrato de < 230°C. A duração de passo de tratamento prévio perfez 100 min. [0035] Como passo de processo seguinte, dá-se a corrosão das superfícies de substrato, para liberar as superfícies de substrato de impurezas eventualmente presentes. Aqui pode ser aplicado um abastecimento de DC, um abastecimento de DC pulsado ou um abastecimento de MF ou RF operado com corrente alternada entre os substratos e a massa. Mas, de preferência, as peças a trabalhar são solicitadas com uma polarização negativa. [0036] Para esse passo de tratamento prévio foram ajustados os seguintes parâmetros de processo: fluxo de argônio 60 sccm corrente de descarga NVB150A tensão de polarização 60 V (DC) [0037] Sob essas condições ajusta-se uma pressão de processo de 2,4 x 10'3 mbar no sistema de revestimento. Os parâmetros de processo foram novamente selecionados de tal modo que as temperaturas de substrato de 230°C não foram excedidas. A duração desse tratamento prévio perfez 45 min. [0038] No passo de processos seguinte, dá-se o revestimento do substrato com a camada adesiva de CrN. Esse passo foi realizado com quatro targets [alvos] de Cr. No número de targets [alvos] são levados em consideração diversos aspectos. O tempo do revestimento pode ser reduzido, quando o número de targets [alvos] é aumentado, mas sendo que, nesse caso, a carga térmica dos substratos aumenta. No presente processo, no revestimento também não devem ser excedidos os 230°C na temperatura do substrato. Os parâmetros para o revestimento com a camada adesiva foram: fluxo de nitrogênio regulado para 3 Pa de pressão total corrente de cada target [alvo] de Cr 140 A tensão de polarização e substrato de DC U = -20V [0039] Com isso, puderam ser novamente garantidas temperaturas de substrato abaixo de 230°C. A duração do passo de processo para aplicação da camada adesiva perfez 60 min. [0040] Em seguida ao revestimento dos substratos com a camada adesiva, dá-se o revestimento com a camada de função. Tal como já descrito mais acima, a mesma é especialmente simples e econômica no caso da camada de camadas múltiplas de CrN-CrON. Os quatro targets (alvos} de Cr continuam a ser inalteradamente operados com, em cada caso, 140 A por target [alvo]. Para a primeira camada de CrON são depois introduzidos por 2 min 300 sccm de oxigênio no sistema de revestimento. Subsequentemente, o fluxo de oxigênio é novamente posto em zero por 2 min, portanto, desligado. Depois, ocorre a mesma sequência como descrita anteriormente: 2 min de adição de oxigênio de 300 sccm, 2 min desligamento do fluxo de oxigênio, com o que é obtido um revestimento de CrN. No presente processo, essa sequência foi realizada 18 vezes, isto é, resultaram, no total, 36 camadas individuais. Com a aplicação dessa camada de função, com isso, também foi concluída a aplicação da camada de proteção total. Depois de os substratos terem sido subsequentemente esfriados para aproximadamente 150°C, o sistema de revestimento foi ventilado para retirada do substrato. [0041] A Fig. 4 mostra uma camada de proteção desse tipo, no entanto sobre um substrato de metal duro, mas que no revestimento dos pistões de aço foi revestido conjuntamente sob as mesmas condições. A secção transversal de ruptura foi fotografada com um microscópio eletrônico de retícula, a uma ampliação de 25000 x. Pode ser vista a camada adesiva com espessura de aproximadamente 2,4 μιτι sobre o substrato, que consiste em CrN. Além disso, pode ser vista sobre a camada adesiva, a camada de função de CrN/CrON com espessura de aproximadamente 3,0 μιτι, como camada de camadas múltiplas. [0042] No processo descrito acima, a temperatura de revestimento foi limitada em 230°C. Essa limitação pode ser apropriada quando, por exemplo, os pistões de aço sofreram tratamentos prévios especiais, que são sensíveis à temperatura. Mas, caso os pistões de aço apresentam apenas aço, que permite temperaturas mais altas, é preferido selecionar temperaturas um pouco mais altas no revestimento, uma vez que, então, os passos de tratamento prévio tornam-se mais eficientes e cavidades pequenas no pistão podem ser mais bem limpadas por processos de gaseificação. Nesse caso, são preferidas temperaturas entre 300°C e 400°C. [0043] A Fig.5 mostra em analogia à Fig.4 uma camada de proteção, que consiste em uma camada adesiva de CrN e uma camada de função de AlCrO individual de acordo com a segunda modalidade. A secção transversal de camada observada no microscópio eletrônico de retícula (ampliação 50000x) mostra uma espessura de camada total de aproximadamente 3 pm, constituída de uma camada adesiva de CrN com espessura de 1,6 pm. Nesse caso trabalhou-se com targets [alvos] de Cr e targets [alvos] de AlCr no sistema de revestimento. Os passos de tratamento prévio corresponderam àqueles que já foram descritos mais acima. [0044] Outras características e vantagens importantes da invenção evidenciam-se das reivindicações secundárias, dos desenhos e da descrição das figuras correspondente por meio dos desenhos. [0045] Entende-se que as características citadas e explicadas no presente pedido não podem ser usadas apenas na combinação em cada caso indicada, mas também em outras combinações ou isoladamente, sem deixar o âmbito da presente invenção. EXEMPLO 1 [0046] A borda de cava do fundo e pistão de um pistão de aço foi revestido com o processo de PVD, tal como foi descrito detalhadamente acima, primeiramente com uma camada adesiva com 3,9 pm de espessura de CrN e, subsequentemente, com uma camada de função de 23 camadas de CrN e 23 camadas de CrON, que apresentaram, em cada caso, uma espessura de camada de aproximadamente 0,06 μιτι e foram aplicados alternadamente. A primeira camada da camada de função aplicada sobre a camada adesiva foi, nesse caso, uma camada de CrN. A espessura total da camada de função perfez aproximadamente 2,9 μιτι. A Fig. 1 mostra o revestimento obtido no estado de deposição, sendo que a Fig. 1(b) mostra um corte transversal pelo pistão revestido e as figuras 1(a) e 1(c) mostram, em cada caso, aspectos da lamínula microscópicos de superfícies de corte pelo pistão de aço de acordo com a Fig. 1(b). [0047] O pistão de aço revestido obtido foi montado em um motor e foi realizado um teste de funcionamento (motor a diesel de PKW), com pistão de aço, potência de 150 kW, 120 horas de teste de carga, temperatura na borda da cava, aproximadamente 600°C). Depois do teste de funcionamento, o pistão foi novamente desmontado (comp. a Fig. 2(a)) e foi preparado um aspecto de lamínula microscópico de uma superfície de corte pelo pistão de aço, na região da borda de cava, que está mostrado na Fig. 2(b). [0048] Tal como é visível da Fig. 2(b), a camada de proteção aplicada sobre a borda de cava está totalmente intacto e o material do pistão de aço não apresenta quaisquer entalhes de iscas. Isso mostra que o pistão de aço de acordo com a invenção apresenta uma resistência excepcional contra uma danificação por oxidação.

EXEMPLO COMPARATIVO [0049] Com o pistão de aço, tal como foi usado no Exemplo 1, mas sobre o qual não foi aplicada nenhuma camada de proteção, foi realizado o mesmo teste de funcionamento como no Exemplo 1. [0050] Tal como é visível das Figs. 3(a) e (b), o material do pistão de aço não revestido apresenta entalhes de isca, o que leva às desvantagens descritas acima.

Claims

1. Pistão de aço para um motor de combustão interna, que apresenta um fundo de pistão e uma camada de proteção aplicada sobre o fundo de pistão, caracterizado pelo fato de que a camada de proteção contém: a) uma camada adesiva de Cr ou CrN, que está presente sobre a superfície do fundo de pistão, e b) uma camada de função, que está presente sobre a camada adesiva, sendo que a camada de função apresenta, opcionalmente, uma ou mais camada(s) (A) de CrN, bem como uma ou mais camada(s) de CrON na forma de [(A)/(B)]a sendo que a é = 1 a 100.

2. Pistão de aço para um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que no mesmo a é = 1.

3. Pistão de aço para um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que (A) não está presente.

4. Pistão de aço para um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a camada (B) está presente como camada de gradiente, com crescente proporção de oxigênio na direção da superfície, que está afastada da camada (A).

5. Pistão de aço para um motor de combustão interna, com um fundo de pistão e uma camada de proteção aplicada sobre o fundo de pistão, caracterizado pelo fato de que a camada de proteção contém: a) uma camada adesiva de Cr ou CrN, que está presente sobre a superfície do fundo de pistão, e b) uma camada de função, que está presente sobre a camada adesiva, sendo que a camada de função apresenta uma ou mais camada(s) (C) de AlCrO, bem como uma ou mais camada(s) (C') de AiCrO', que é ou são diferente(s) da(s) camada(s) (C), na forma de [(C)/(C')]a, sendo que a é = 1 a 100.

6. Pistão de aço para um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que no mesmo a é = a 1.

7. Pistão de aço para um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que (C) não está presente.

8. Pistão de aço para um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que acamada (C) está presente como camada de gradiente, com crescente proporção de oxigênio na direção da superfície, que está afastada da camada adesiva.

9. Pistão de aço para um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1 ou 5, caracterizado pelo fato de que no mesmo a é = a 2 a 100.

10.Pistão de aço para um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a camada de proteção apresenta uma espessura de 1 μιτι a 15 μιτι.

11.Pistão de aço para um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a camada adesiva apresenta uma espessura de 0,5 μιτι a 5 μιτι.

12.Pistão de aço para um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a camada de função apresenta uma espessura de 0,5 μιτι a 10 μιτι.

13.Pistão de aço para um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que as camadas (A) e (B) ou (C) e (C') apresentam, independentemente, em cada caso, uma espessura de 0,04 prn a 0,25 pm.

14.Pistão de aço para um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que as camadas (A) e (B) ou (C) e (C') apresentam, em cada caso, a mesma espessura.

15.Pistão de aço para um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a camada de proteção apresenta uma espessura de 1 a 15 pm.

16.Processo para produção de um pistão de aço para um motor de combustão interna como definido em uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado por apresentar os passos de: pôr à disposição um pistão de aço, que apresenta um fundo de pistão, e aplicação de uma camada de proteção, tal como está definida em uma das reivindicações 1 a 15, sobre o fundo de pistão, particularmente apenas sobre a borda da cava do fundo de pistão, por meio de um processo de PVD.

17.Processo como definido na reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a temperatura de revestimento no processo de PVD perfaz 150°C a 550°C.