DE102008048109B4 - Method for producing a metallic component and use of a cylinder part as basic body for carrying out the method - Google Patents

Method for producing a metallic component and use of a cylinder part as basic body for carrying out the method Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils, bei dem ein Grundkörper mit einer Aluminiumbeschichtung versehen und der beschichtete Grundkörper mit einer Aluminiumlegierung umgossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Grundkörper zunächst galvanisch eine Nickelbeschichtung aufgebracht wird und anschließend die Aluminiumbeschichtung galvanisch auf den Grundkörper aufgebracht wird.A method for producing a metallic component, in which a base body provided with an aluminum coating and the coated base body is encapsulated with an aluminum alloy, characterized in that on the base body firstly a nickel plating is applied and then the aluminum coating is applied galvanically to the base body.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils, bei dem ein Grundkörper mit einer Aluminiumbeschichtung versehen und der beschichtete Grundkörper mit einer Aluminiumlegierung umgossen wird. Weiterhin ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbares Bauteil Gegenstand der Erfindung.The invention relates to a method for producing a metallic component, in which a base body provided with an aluminum coating and the coated base body is encapsulated with an aluminum alloy. Furthermore, a producible by the process according to the invention component is the subject of the invention.

Im Stand der Technik sind Verfahren zur Herstellung von metallischen Bauteilen wie beispielsweise Zylinderlaufbuchsen bekannt. Bei diesen wird eine Zylinderlaufbuchse, die beispielsweise aus einer Eisenbasislegierung wie lamellarem Grauguss bestehen kann, mit einer Aluminiumbeschichtung versehen oder durch Flamm- oder Plasmaspritzverfahren mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung beschichtet wird. Ein dem Fachmann zum Beschichten geläufiges Verfahren ist das Alfinieren. Anschließend wird die so beschichtete Zylinderlaufbuchse mit einer Aluminiumlegierung umgossen.In the prior art methods for the production of metallic components such as cylinder liners are known. In these, a cylinder liner, which may for example consist of an iron-based alloy such as lamellar gray cast iron, provided with an aluminum coating or by flame or plasma spraying with aluminum or an aluminum alloy is coated. A method familiar to a person skilled in the art for coating is alfinishing. Subsequently, the thus coated cylinder liner is encapsulated with an aluminum alloy.

Bei dem bekannten Verfahren wird als nachteilig angesehen, dass bei dem hergestellten Bauteil zwischen der Aluminiumbeschichtung und dem beschichteten Bauteil keine metallurgische Bindung erzeugt wird, sondern lediglich eine mechanische Verklammerung besteht.In the known method is considered disadvantageous that in the manufactured component between the aluminum coating and the coated component no metallurgical bond is generated, but only a mechanical clamping consists.

Des Weiteren ist es aus der JP 5741875 A bekannt, einen metallischen Körper zunächst mit einer galvanisch aufgebrachten Nickelkupferschicht zu versehen. Anschließend wird im Alfinverfahren eine Aluminiumschicht auf den Körper aufgebracht. Daraufhin wird das Bauteil zur Erzeugung einer dritten Schicht in ein Zinkbad getaucht, bevor der Körper mit einer Aluminiumlegierung umgossen wird.Furthermore, it is from the JP 5741875 A known to provide a metallic body first with a galvanically deposited nickel-copper layer. Subsequently, an aluminum layer is applied to the body in the Alfin process. Thereafter, the device is immersed in a zinc bath to form a third layer before the body is encapsulated with an aluminum alloy.

Zusätzlich wird in der EP 1 688 517 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer metallischen Haftvermittlerschicht offenbart, bei dem auf einer Zylinderbuchse aus Grauguss zunächst Aluminium galvanisch abgeschieden wird. Anschließend wird die Buchse geglüht und mit Aluminium umgossen.In addition, in the EP 1 688 517 A1 discloses a method for producing a metallic adhesion promoter layer, in which aluminum is first electrodeposited on a cylinder liner made of gray cast iron. Then the bush is annealed and cast with aluminum.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine starke metallurgische Bindung zwischen der Aluminiumbeschichtung und der Aluminiumgusslegierung erhalten wird.It is therefore an object of the present invention to provide a method of the type mentioned, in which a strong metallurgical bond between the aluminum coating and the aluminum casting alloy is obtained.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zunächst auf den Grundkörper vor dem galvanischen Aufbringen der Aluminiumbeschichtung galvanisch eine Nickelbeschichtung aufgebracht wird und anschließend die Aluminiumbeschichtung galvanisch auf den Grundkörper aufgebracht wird. Hierdurch wird erreicht, dass die auf dem Grundkörper abgeschiedene Aluminiumbeschichtung mit der Aluminiumgusslegierung eine starke metallurgische Bindung eingeht.This object is achieved in that first applied to the main body before the galvanic application of the aluminum plating a nickel plating and then the aluminum plating is applied galvanically to the body. This ensures that the deposited on the body aluminum coating with the aluminum casting alloy enters into a strong metallurgical bond.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, die Aluminiumbeschichtung mit einer Dicke im Bereich von 5 bis 100 μm, bevorzugt von 10 bis 60 μm und insbesondere von 20 bis 40 μm aufzubringen.According to a first embodiment of the invention, it is provided to apply the aluminum coating with a thickness in the range from 5 to 100 μm, preferably from 10 to 60 μm and in particular from 20 to 40 μm.

Ein weiterer signifikanter Vorteil der galvanischen Schichtabscheidung gegenüber Spritzverfahren liegt darin, dass Hinterschnittstrukturen gleichmäßig und vollständig beschichtet werden können, zum Beispiel Grundkörper mit Verklammerungsstrukturen oder Rauhgussbuchsen.Another significant advantage of the galvanic layer deposition over injection molding methods is that undercut structures can be uniformly and completely coated, for example base bodies with interlocking structures or roughcast sockets.

Es ist ebenfalls möglich einen Grundkörper aus einer Eisenbasislegierung zu verwenden. Besonders bevorzugt ist hier ein Grundkörper aus einem lamellaren Grauguss (GGL).It is also possible to use a base made of an iron-based alloy. Particularly preferred here is a base body made of a lamellar gray cast iron (GGL).

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der beschichtete Grundkörper mit einer AlSi9Cu3-Legierung umgegossen wird.In a further development of the invention, it is provided that the coated base body is recast with an AlSi9Cu3 alloy.

Vorteilhafterweise kann der Grundkörper auch vor dem galvanischen Aufbringen der Aluminiumbeschichtung auf den Grundkörper gereinigt werden. Dies kann mechanisch, insbesondere durch Strahlen und/oder chemisch insbesondere durch Auftragen eines Flussmittels erfolgen.Advantageously, the base body can also be cleaned before the galvanic application of the aluminum coating to the base body. This can be done mechanically, in particular by blasting and / or chemically, in particular by applying a flux.

Insbesondere kann die Nickelbeschichtung mit einer Dicke im Bereich zwischen 1 bis 2 μm auf den Grundkörper aufgebracht werden.In particular, the nickel coating with a thickness in the range between 1 to 2 microns can be applied to the body.

Als Grundkörper kann ein Teil eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors, insbesondere eine Zylinderlaufbuchse, verwendet werden.As a base body, a part of a crankcase of an internal combustion engine, in particular a cylinder liner can be used.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Bauteil, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist.Another aspect of the invention relates to a component which can be produced by the method according to the invention.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels im Detail erläutert.The invention will be explained below with reference to an embodiment in detail.

Eine Zylinderlaufbuchse aus lamellarem Grauguss wird zunächst mechanisch durch Strahlen und anschließend chemisch durch Auftragen eines Flussmittels gereinigt. Anschließend wird eine Aluminiumbeschichtung mit einer Dicke im Bereich zwischen 50 und 100 μm, bevorzugt von 10 bis 60 μm und insbesondere von 20 bis 40 μm galvanisch auf die Zylinderlaufbuchse aufgebracht. Die so beschichtete Zylinderlaufbuchse wird dann mit einer AISi9Cu3-Legierung umgossen.A cylinder liner made of lamellar gray cast iron is first cleaned mechanically by blasting and then chemically by applying a flux. Subsequently, an aluminum coating with a thickness in the range between 50 and 100 .mu.m, preferably from 10 to 60 .mu.m and in particular from 20 to 40 microns is applied galvanically to the cylinder liner. The thus coated cylinder liner is then encapsulated with an AISi9Cu3 alloy.

Während des Gießprozesses bildet sich eine starke metallurgische Bindung zwischen der Aluminiumbeschichtung und der Aluminiumgusslegierung aus.During the casting process, a strong metallurgical bond is formed between the aluminum coating and the aluminum casting alloy.

Alternativ kann vor dem galvanischen Aufbringen der Aluminiumbeschichtung galvanisch eine Nickelbeschichtung insbesondere mit einer Dicke von 1 bis 2 μm auf dem Grundkörper aufgebracht werden.Alternatively, a nickel coating, in particular with a thickness of 1 to 2 μm, can be galvanically applied to the base body prior to the galvanic application of the aluminum coating.

Claims (9)

Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils, bei dem ein Grundkörper mit einer Aluminiumbeschichtung versehen und der beschichtete Grundkörper mit einer Aluminiumlegierung umgossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Grundkörper zunächst galvanisch eine Nickelbeschichtung aufgebracht wird und anschließend die Aluminiumbeschichtung galvanisch auf den Grundkörper aufgebracht wird.A method for producing a metallic component, in which a base body provided with an aluminum coating and the coated base body is encapsulated with an aluminum alloy, characterized in that on the base body firstly a nickel plating is applied and then the aluminum coating is applied galvanically to the base body. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumbeschichtung mit einer Dicke im Bereich von 5 bis 100 μm, bevorzugt von 10 bis 60 μm und insbesondere von 20 bis 40 μm aufgebracht wird.A method according to claim 1, characterized in that the aluminum coating is applied with a thickness in the range of 5 to 100 .mu.m, preferably from 10 to 60 .mu.m and in particular from 20 to 40 microns. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grundkörper aus einer Eisenbasislegierung, insbesondere aus lamellarem Grauguss (GGL), verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a base body of an iron-based alloy, in particular of lamellar gray cast iron (GGL), is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der beschichtete Grundkörper mit einer Aluminiumbasislegierung umgegossen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coated base body is recast with an aluminum-based alloy. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grundkörper aus der Eisenbasislegierung verwendet wird, dessen Oberfläche eine Verklammerungsstruktur mit starker Profilierung oder Hinterschnitten aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a base body of the iron-based alloy is used, the surface of which has a clamping structure with high profiling or undercuts. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper vor dem galvanischen Aufbringen der Aluminiumbeschichtung auf den Grundkörper gereinigt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the base body is cleaned before the galvanic application of the aluminum coating on the base body. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper mechanisch insbesondere durch Strahlen und/oder chemisch insbesondere durch Auftragen eines Flussmittels gereinigt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the basic body is mechanically cleaned, in particular by blasting and / or chemically, in particular by applying a flux. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickelbeschichtung mit einer Dicke im Bereich zwischen 1 bis 2 μm auf den Grundkörper aufgebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the nickel coating is applied to the base body with a thickness in the range between 1 to 2 microns. Verwendung eines Teils eines Zylinders eines Verbrennungsmotors, insbesondere einer Zylinderlaufbuchse, als Grundkörper zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Use of a part of a cylinder of an internal combustion engine, in particular a cylinder liner, as a basic body for carrying out a method according to one of the preceding claims.
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