CN111094616A - 用于涂覆构件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于涂覆构件、尤其是发动机构件的方法，其包括以下步骤：——通过用于第一种涂覆方法的材料的熔化、熔断和/或熔融或在用于第一种涂覆方法的材料熔化、熔断和/或熔融时制造涂层材料；——至少部分地将所述涂层材料用于第二种涂覆方法。

Description

用于涂覆构件的方法

本发明涉及一种用于涂覆构件的方法、一种涂覆方法的应用以及一种涂层材料。

所说明的构件或结构组合件尤其是内燃机的气缸盖。为了例如防止阀埋入到气缸盖中，经常设置有所谓的阀座环，该阀座环例如由烧结材料制成。此外也已知，用于阀的阀座借助于合适的涂覆方法直接构造在气缸盖上，参见例如DE19960884A1。就此而言，此外已知热喷涂法，如高速火焰喷涂(HVOF)或激光堆焊。在此，已知的方法的共同点是，可惜它们都要求高的资源使用。

因此，本发明的任务是，给出一种用于涂覆构件的方法、一种涂覆方法的应用以及一种涂层材料，它们的特征尤其是在于低的资源使用。

所述任务通过一种根据权利要求1的方法、通过一种根据权利要求10的应用以及通过一种根据权利要求11的涂层材料来解决。其它优点和特征由从属权利要求以及说明书得出。

按照本发明，用于涂覆构件、尤其是发动机构件的方法包括以下步骤：

——通过用于第一种涂覆方法的材料熔化、熔断和/或熔融或在用于第一种涂覆方法的材料熔化、熔断和/或熔融时制造涂层材料；

——至少部分地将所述涂层材料用于第二种涂覆方法。

以这种方式可以实现成本特别低廉的并且特别保护资源的涂覆方法。第二种涂覆方法有利地是与第一种涂覆方法不同的方法。因此，优点尤其是在于，涂层材料在一定程度上作为第一种涂覆方法的副产物产生并且进一步被用于或能够进一步被用于第二种涂覆方法。

优选地，该方法包括以下步骤：熔化、熔断和/或熔融用于第一种涂覆方法的线材材料。线材材料可理解为任何导电的线形的材料。在该方法中，替代地也可以熔化、熔断和/或熔融粉末状的、线状的、绳状的和/或棒状的材料。例如电弧、等离子束、燃料-氧气火焰、燃料-氧气-高速火焰、快速预热的气体或激光束用作用于熔化、熔断和/或熔融的能量载体。

根据一种优选的实施形式，第二种涂覆方法是冷气喷涂。冷气喷涂是如下的涂覆方法，在所述涂覆方法中以粉末形式的涂层材料以非常高的速度被施加到载体材料上。为此，根据一种实施形式，将加热到几百摄氏度(℃)的工艺气体(氮气或氦气)通过在拉瓦尔喷嘴中膨胀而加速到超音速并且随后将涂层材料注射到气体射流中。在此，将所注射的涂层材料加速到这样高的速度，使得其在碰撞到基底上时形成紧密的且牢固附着的层。通过冷处理还实现，涂层材料的组成部分未熔化。优选的工艺压力在当前情况中为大约20巴至80巴(bar)、优选为大约45巴。当从涂覆枪中出来时，速度被设定为大约750m/s至1700m/s、优选为大约1000m/s至1250m/s。

在此，出乎意料地已被证明，尤其是在线材材料熔断时产生或能够产生尤其是对于冷气喷涂而言非常良好地适合的粉末或涂层材料。

根据一种优选的实施形式，第一种涂覆方法是热喷涂法、尤其是电弧线材喷涂。在此，在相同类型或不同类型的两种线状的喷涂材料之间点燃电弧。线材尖端在大约4000℃的温度下熔断并且借助于雾化气体被吹到准备好的工件表面上。在使用氮气或氩气替代空气作为雾化气体时，材料的氧化减少。第二种涂覆方法优选被用于形成或成形或涂覆内燃机的气缸盖的阀座。结果，该方法恰好因此是特别有利的，因为电弧线材喷涂或者第一种涂覆方法优选地用作气缸工作面的涂覆方法。因此，能够实现非常精细的并且保护资源的制造过程。

根据一种实施形式，该方法包括以下步骤：

——在实施第一种涂覆方法时制造涂层材料；

——在实施第一种涂覆方法时或在实施第一种涂覆方法之后收集涂层材料。

换句话说，即在当前情况中根据一种实施形式，利用电弧线材喷涂实施第一涂层，其中，间接地通过在此实施的线材材料的熔断形成/产生涂层材料。已被证实的是，在线材材料熔断时，如在热喷涂方法(例如电弧线材喷涂)中实施的那样，形成尤其是用于冷气喷涂的理想结构的涂层材料。

根据一种实施形式，该方法包括以下步骤：

——在惰性气氛中、无氧的环境中或至少含氧量少的环境中实施第一种涂覆方法。

因此，涂层材料的氧化可以有利地被避免或者至少保持得很小。

根据一种实施形式，该方法包括以下步骤：

——处理用于第二种涂覆方法的涂层材料。

所述处理例如包括涂层材料的清洗、过滤、筛分、分离和/或混合。有利地，可以采用纯机械的处理措施，所述处理措施使得不需要使用化学物质或类似物。

根据一种实施形式，该方法(尤其是涉及前述处理)包括以下步骤：

——以限定的尺寸筛分；

——在惰性气氛中或在无氧的或含氧量少的环境中打包。

根据一种实施形式，该方法包括以下步骤：

——在抽吸室中实施第一种涂覆方法；

——抽吸和存放或储存尤其是过量的涂层材料。

上述方法步骤表明，对于该方法有利地不需要耗费的设备、装置以及类似物。

根据一种实施形式，该方法包括以下步骤：

——提供气缸盖和曲轴箱；

——用第一种涂覆方法涂覆曲轴箱、尤其是曲轴箱的气缸工作面；

——用第二种涂覆方法涂覆气缸盖、尤其是气缸盖的至少一个阀座。

适宜地，该方法包括以下步骤：

——将第一种涂覆方法和第二种涂覆方法在时间上和/或在地点上分开。

这有利地允许在使用该方法时最高的灵活性。

本发明还涉及第一种涂覆方法的用于制造与第一种涂覆方法不同的第二种涂覆方法用的涂层材料的应用。

结合所述方法提及的优点类似地或相应地适用于该应用。

根据一种实施形式，该方法如下地实施：

将第一涂层和第二涂层施加到结构组合件上，其中，第一涂层通过第一种涂覆方法制成，并且第二涂层由来自第一种涂覆方法的涂层材料制成。第一种涂覆方法和第二种涂覆方法彼此不同。根据一种优选的实施形式，结构组合件包括气缸盖和曲轴箱，其中，气缸盖具有至少一个阀座，所述至少一个阀座具有第二涂层，并且曲轴箱具有至少一个圆柱面，所述至少一个圆柱面具有第一涂层。因此，结构组合件尤其是包括气缸盖和曲轴箱的发动机，其中，借助热喷涂方法、尤其是电弧线材喷涂来涂覆曲轴箱的工作面，并且在此产生的、过量的涂层材料被用于涂覆气缸盖的阀座。

根据一种实施形式，第二涂层的厚度在大约50μm至400μm的范围内、尤其是在大约200μm至300μm的范围内。根据期望的总厚度，涂层可以以多个层施加，例如每层约50μm。

根据一种实施形式，至少一个阀座是入口阀座并且至少一个阀座是出口阀座，其中，在入口和出口处的第一涂层的厚度和/或成分不同地构造。根据该方法实施方案非常简单的是，通过不同的方法实施方案考虑对涂层的不同要求。不同的方法实施方案例如可以在匹配用于冷气喷涂的涂层材料的成分时示出或者在不同的设计方案中例如在涂层的厚度方面示出。

根据一种实施形式，该方法包括以下步骤：

——在第二种涂覆方法中将表面温度限定到大约150℃。

由于在冷气喷涂期间在待涂覆的表面上、在当前情况中尤其是在气缸盖的阀座上没有出现高的热负荷或机械负荷，所以阀座也不必单独地适配或加强。由此，冷却通道可以更靠近燃烧室并且靠近一个或多个阀，由此可以更好地冷却发动机。此外，由于气缸盖所设计的机械负荷和热负荷较小，所以可以降低气缸盖的重量。

本发明还涉及一种按照本发明的方法制造的涂层材料，其中，该涂层材料是粉末状的、尤其是球形的。

有利地，粉末直径或颗粒直径在大约5μm至150μm的范围内、特别优选地在大约20μm至50μm的范围内。

根据一种实施形式，所述涂层材料是具有至少94％的Fe含量的Fe基粉末。其它成分例如是C、Si、Mn、Cr、Ni和Cu。替代地，使用具有在至少约68％范围内的Fe含量的粉末，其中，Cu含量多达约14％。其它组分例如是C、Co、Mo、Ni、Cr、Mn和S。

与所述方法或与所述应用相关提到的优点类似地并且相应地或相反地并且相互间适用于所述涂层材料。

Claims (14)

1.用于涂覆构件、尤其是发动机构件的方法，其包括以下步骤：

——通过用于第一种涂覆方法的材料的熔化、熔断和/或熔融或在用于第一种涂覆方法的材料熔化、熔断和/或熔融时制造涂层材料；

——至少部分地将所述涂层材料用于第二种涂覆方法。

2.根据权利要求1所述的方法，其包括以下步骤：

——熔化、熔断和/或熔融线材材料。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二种涂覆方法是冷气喷涂。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一种涂覆方法是热喷涂法、尤其是电弧线材喷涂。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其包括以下步骤：

——在实施第一种涂覆方法时制造涂层材料；

——在实施第一种涂覆方法时或之后收集涂层材料。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其包括以下步骤：

——在无氧的或至少含氧量少的环境中实施第一种涂覆方法。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其包括以下步骤：

——在抽吸室中实施第一种涂覆方法；

——抽吸和储存尤其是过量的涂层材料。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其包括以下步骤：

——提供气缸盖和曲轴箱；

——用第一种涂覆方法涂覆曲轴箱；

——用第二种涂覆方法涂覆气缸盖。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其包括以下步骤：

——将第一种涂覆方法和第二种涂覆方法在地点上和/或在时间上分开。

10.第一种涂覆方法用于制造第二种涂覆方法用的涂层材料的应用。

11.涂层材料，该涂层材料通过根据权利要求1-9中任一项所述的方法来制造，其中，该涂层材料是粉末状的、尤其是球形的。

12.根据权利要求11所述的涂层材料，其中，大部分微粒/颗粒具有5μm至150μm、尤其是15μm至80μm的直径。

13.根据权利要求11或12所述的涂层材料，该涂层材料具有至少94％的Fe含量。

14.根据权利要求11或12所述的涂层材料，该涂层材料具有至少68％的Fe含量和多达14％的Cu含量。