DE102016209505B4

DE102016209505B4 - Verfahren zur beschichtung der oberfläche einermotorzylinderbohrung sowie verfahren zum bilden einerschnittstelle zwischen einem kolben und einer oberfläche einermotorzylinderbohrung

Info

Publication number: DE102016209505B4
Application number: DE102016209505.6A
Authority: DE
Inventors: Ronald J. Petrus; Martin S. Kramer
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2036-06-01
Also published as: CN106245028B; CN106245028A; DE102016209505A1; US20160356242A1

Abstract

Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche einer Motorzylinderbohrung (110), bestehend aus:Aktivieren der Oberfläche der Motorzylinderbohrung (110);Aufbringen einer Bindungsbeschichtung (300), die Titandioxid umfassendes Keramikoxid umfasst, auf die Oberfläche der Motorzylinderbohrung (110) durch Galvanisieren, sodass eine Gesamtheit des inneren Umfangs der Oberfläche der Motorzylinderbohrung (110), der einem Kolbenlaufweg entspricht, mit der Bindungsbeschichtung (300) abgedeckt ist; undAufbringen einer thermischen Sprühbeschichtung (400) auf die Bindungsbeschichtung (300), die sich auf der bindungsbeschichteten Oberfläche befindet,wobei die Bindungsbeschichtung (300) mit einer Dicke von weniger als 20 Mikrometer aufgebracht wird; undwobei die thermische Sprühbeschichtung (400) mindestens eine Schicht aus einem Eisenbasierten Material enthält und wobei die thermische Sprühbeschichtung (400) eine Verschleißbeschichtung ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche einer Motorzylinderbohrung.
Die Zylinderwände eines Verbrennungsmotors sind nach anspruchsvollen Standards mit engen Toleranzen zwischen ihnen und den Hubkolben des Motors hergestellt, um die Effizienz des Motorbetriebs zu fördern. Das Erreichen von mehr Leistung aus höheren Drehzahlen und heißeren, vollständigeren Verbrennungsprozessen setzt den Motor zusätzlichen Lasten auf, was sich negativ auf die Motorhaltbarkeit auswirken kann, insbesondere bei Motorkonfigurationen, die leichtere Materialien einsetzen, die nicht so robust sind wie ihre eisenbasierten Pendants. Nirgendwo sind diese Fragen von größerer Bedeutung als bei den erhöhten Wärme- und Reibungsbelastungen der Zylinderwände des Motorblocks, die - zusammen mit den Kolben und Funkenmechanismen - die Brennkammer dieser fortgeschrittenen Motorkonstruktionen bilden.
Eine herkömmlicher Weise, die Zylinderbohrungen aus Motorleichtlegierungen zu schützen, ist die Verwendung einer separaten Zylinderlaufbuchse. In einer herkömmlichen Form ist die Buchse aus einem Material auf Eisenbasis hergestellt. Derartige Hülsen sind zwar für den beabsichtigten Zweck nützlich, bedeuten aber auch erhebliches Mehrgewicht für den Motor (beispielsweise bis zu 5 Pfund für einen Vierzylindermotor). Da es sich zudem um separate Bauteile handelt, die so konstruiert sind, dass sie in die zuvor genannten genauen Abmessungen der Zylinderbohrung passen, erfordern sie präzise Abmessungen um sicherzustellen, dass sie sicher und dauerhaft angeordnet sind. Abgesehen vom Mehrgewicht stellen separate Buchsen also auch noch einen zusätzlichen Kostenfaktor dar, weil sie Herstellungs- und Lagerkosten erhöhen.
Thermische Spritztechniken sind nachweislich effektiv, um Schutzschichten - wie Wärmedämmschichten, Verschleißbeschichtungen, Anti-Korrosions-Beschichtungen oder dergleichen auf einem Werkstück anzubringen. Durch die hohen Aufdampfraten sind diese Beschichtungsansätze für Großserienfertigungen geeignet, wie die, die mit der Herstellung der vorgenannten Zylinderbohrungen und der Kolben, die sich in ihnen hin- und herbewegen, verbunden ist. Beispiele für bekannte thermische Spritztechniken beinhalten Plasmaauftragsschweißen (PTWA), Rotating Single Wire (RSW), Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF), das Pulverplasma-Doppellichtbogenschweißen (TWA). Die Erfinder haben zuvor Wege untersucht, thermische Spritzschichten zu verwenden, um Zylinderhülsen zu vermeiden, haben aber herausgefunden, dass solche Beschichtungen Haltbarkeitsprobleme haben im Hinblick auf die Unfähigkeit der Beschichtung, an der Wand der Zylinderbohrung haften zu bleiben, was zum Großteil an thermisch bedingten Spannungen und gleichzeitigem Cracken liegt.
Die Haftung einer thermischen Spritzschutzbeschichtung auf einem Substrat ist eine sehr wichtige Metrik, um die Eignung der Beschichtung für eine bestimmte Anwendung zu bestimmen. Traditionell wurden die Oberflächen durch verschiedene Vorbehandlungsschritte aktiviert, um Verbesserungen in der Beschichtungshaftung am Substrat zu erzielen, einschließlich von Ansätzen wie Granulatstrahlen mit Keramikpartikeln, Hochdruck-Wasserstrahlen und mechanische Verriegelung (beispielsweise durch Verzahnung oder verwandte Hinterschneidungen). Diese Verfahren sind zwar für den beabsichtigten Zweck wirksam, erhöhen aber Komplexität und Kosten des Herstellungsprozesses des beschichteten Bauteils. Zum Beispiel verursachen Ansätze mit mechanischer Verriegelung hohe Werkzeugkosten; diese Kosten werden durch kurze Standzeiten und umfangreiche Reinigungs- und Inspektionskosten noch zusätzlich erhöht. Ebenso sind mit dem Hochdruckwasserstrahl-Ansatz sehr hohe Kapitalkosten verbunden, während der Granulatstrahlansatz Probleme mit Kontamination durch Sand verursacht und zudem (abgesehen von der oben erwähnten mechanischen Verriegelung) erhebliche Reinigungsanforderungen stellt. Bei einigen dieser Reinigungsanforderungen (sowie die Substratvorbehandlung) können auch flüchtige organische Verbindungen verwendet werden, deren Verwendung wegen ihrer möglichen negativen Auswirkungen auf die Umwelt immer schärfer kontrolliert werden muss.
Eine Alternative zu den herkömmlichen Oberflächenvorbereitungstechniken (wie die oben erwähnten Wasserstrahlen, Sandstrahlen oder mechanische Verriegelung) ist, die Eloxierung einer Beschichtung (beispielsweise Aluminiumoxid (Al₂O₃) in einer Elektrolytlösung direkt auf das Substrat. Leider erzeugt ein solcher Ansatz eine relativ poröse Oberfläche, die schlechte tribologische Eigenschaften zwischen der Zylinderbohrung und dem Kolben, der sich in ihm hin- und herbewegt, verursacht (d. h. Verschleiß). Zum Beispiel neigen solche Beschichtungen dazu, ziemlich dick zu sein (oft zwischen etwa 20 - 50 µm), und weisen eine hohe Rauheit (oft mehr als etwa 5,0 µm) und Härte (oft etwa 800 - 1400 Hv) auf. Darüber hinaus neigen sie dazu, unter einer unzureichenden Verschleißfestigkeit und damit verbundenen unzureichenden Robustheit zu leiden. Daher besteht ein Bedarf für eine Alternative zu diesen bekannten Ansätzen zur Verbesserung der Haftung von Schutzbeschichtungen auf Substraten im Allgemeinen und an den Wänden der Motorzylinderbohrungen im Besonderen.
Herkömmliche Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche einer Motorzylinderbohrung sind in den Druckschriften DE 26 02 335 A1 , DE 10 2013 211 887 A1 , DE 102 12 299 A1 und US 4 044 217 A beschrieben.
Weiterer Stand der Technik findet sich in den Druckschriften CN 1 01 048 277 , DE 196 10 055 C1 und CN 101 048 277 A .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche einer Motorzylinderbohrung umfasst die Schritte des Anspruchs 1.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bilden einer Schnittstelle zwischen einem Kolben und einer Oberfläche einer Motorzylinderbohrung umfasst die Merkmale des Anspruchs 6.
Figurenliste
Die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist am verständlichsten, wenn sie zusammen mit den folgenden Zeichnungen gelesen wird, in welchen gleiche Strukturen mit gleichen Referenzzahlen bezeichnet werden und deren verschiedene Bestandteile nicht notwendigerweise maßstabsgerecht dargestellt sind:

1 zeigt eine Ansicht eines theoretischen Motorblocks mit vier Zylinder-Bohrungen, auf die eine Bindungs- und eine Schutzbeschichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden kann;
2 zeigt eine vereinfachte Ansicht des Auftrags einer Bindungsbeschichtung auf die Wand einer Motorzylinderbohrung des Motorblocks aus 1;
3A und 3B zeigen zwei plattierte Bindungsbeschichtungen mit jeweils einer dünnen und einer mittleren Schicht und die entsprechenden Zunahmen im Grad der Rauheit, Porengröße und Porendichte;
4 zeigt die kooperative Platzierung eines thermischen Spritzgeräts mit der Wand einer Motorzylinderbohrung des Motorblocks aus 1; und
5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Zusammenwirkens von der Wand einer Motorzylinderbohrung, der aufgebrachten Bindungsbeschichtung und einer Schutzbeschichtung, die mit den Geräten aus 2 und 4 aufgebracht wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zunächst mit Bezug auf 1 und 2 ist eine vereinfachte Ansicht des Motorblocks eines Vierzylinder-KFZ-Verbrennungsmotors 100 mit einem theoretischen galvanischen Bad 200, das auf einer der Zylinderbohrungen 110 angebracht ist, dargestellt. Zusätzlich zur Bohrung 110 und abhängig von der Motorkonfiguration beinhaltet der Block 100 - unter anderem - Teile für Kurbelgehäuse, Kurbelwellenlager, Nockenwellenlager (die hier nicht dargestellt werden), Kühlmittel- oder Schmiermitteldurchläufe 120, Steckverbinder für Leistungsabnahme 130, Fahrzeug-Integrations-/Befestigungshardware 140, Wasserkühlmäntel 150 und Kopfmontage-Hardware 160. Wie oben erwähnt, beinhalteten diese Bohrungen 110 traditionell einen separaten, schweren, gusseisernen Einsatz oder eine Buchse (in der Regel ca. 2 - 2,5 mm dick), deren Größe so bemessen war, dass sie sicher in der Bohrung saß. In der Tat wurde bei Motorkonfigurationen, in welchen der Block 100 aus einem leichten Material, wie Aluminium und einer Aluminiumlegierung (z. B. A380, A319 oder A356) oder Magnesium oder Magnesiumlegierungen, gegossen wurde, das Hinzufügen dieser Art Buchsen traditionell als notwendig erachtet, um zusätzliche Wärme- und Verschleißfestigkeit zu schaffen. Im Gegensatz dazu ist die kombinierte Dicke der Bindungs- und Thermosprüh-Beschichtung der vorliegenden Erfindung, die verwendet werden kann, um die Notwendigkeit derartiger Buchsen zu vermeiden, erheblich dünner (z. B. mindestens eine Größenordnung).
Das Bad 200, das eine wässrige Lösung enthält (nicht gezeigt, hierin auch als Galvanisierbad bezeichnet) ist die Grundlage für eine Galvanisierungstechnik, um eine chemische Bindung zwischen der Legierung, an der inneren Wand der Zylinderbohrung 110 und einer Bindungsbeschichtung 300 entsteht. Bindungen dieser Art bilden eine festere, robustere Verbindung zwischen beiden, als es durch die bloße Verklebung einer Beschichtung, die auf ein Substrat aus Aluminium oder ein anderes Leichtmatallsubstrat aufgetragen wird, möglich wäre. Im gegenwärtigen Kontext ist der Hinweis auf das Substrat, die Oberfläche, die Innenwand, die umlaufende Fläche oder ähnliche Begriffe so auszulegen, dass er die Innenwand eines gegossenen Zylinderblocks 100 beinhaltet, der durch die vorliegende Beschichtung nicht mit einer separaten zylindrisch geformten Buchse oder Einsatz oder einem ähnlichen Teil ausgestattet werden muss, das in die Bohrung 110 passt.
Traditionell galt es als schwierig, eine galvanische Beschichtung von reaktiven Metallen (z. B. Titan) mit einem wässrigen Medium herzustellen, aufgrund des großen negativen Reduktion-Oxidations-Potenzials (Redox-Potenzial) im Verhältnis zum Wasserstoff; in einer solchen Konfiguration kann der Wasserstoff reduziert werden, sodass viel (wenn nicht das gesamte) Titan nicht reagiert. Diese Schwierigkeiten sind besonders gravierend in Lösungen, die nicht die säurehaltigsten sind (wo z. B. der pH-Wert größer als circa 1 ist). Aktuelle Verbesserungen haben jedoch gezeigt, dass entsprechend veränderte wässrige Lösungen verwendet werden können; solche Lösungen beinhalten (zusätzlich zu dem Titan-haltigen Ion, das in einer Form ein wasserlösliches Titan-Salz, wie Titanchlorid oder Titantetrachlorid, sein kann) ein Salpetersäureion (z. B. Salpetersäure, Ammoniumnitrat, Kaliumnitrat, Natriumnitrat oder ähnliches), ein Peroxid (z. B. Wasserstoffperoxid, Peroxoacid, Peroxocarbonate, Peroxophosphate, Peroxoborate oder ähnliches) und einen Komplexbildner (z. B. ein Salz auf EDTA-Basis, Zitronensäuresalz, Nitrotriacetate, Cyclohexanediaminetetraacetic-Säure oder ähnliches) mit einem bestimmten pH-Wert im Bereich von ca. 3,0 - 9,0 und insbesondere Werte zwischen ca. 5.0 - 8.0. Beispiele einer solchen Lösung finden sich in der japanischen Anmeldung JP H11 158 691 A .
Obwohl zu Zwecken der Vereinfachung nur die Anwendung auf eine der vier Zylinderbohrungen 110 des Blocks 100 dargestellt wird, um die Erfindung zu beschreiben, werden Fachleute schnell erkennen, dass eine Volltauchversion des Bads 200 ebenfalls eingesetzt werden kann. Dennoch ist in einer bevorzugten Form eine gezielte Beschichtung vorzuziehen, da dadurch vermieden wird, eine äußere Beschichtung auf Orte aufzutragen, wo sie nicht benötigt wird. In einer Form wird die Galvanisierlösung 230 kontinuierlich dem Bad 200 zugeführt und durch entsprechende Einlässe 210 und Auslässe 220 wieder aus dem Bad entfernt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Galvanisierlösung 230 eine bekannte Elektrolytkonzentration beibehält. In einer beispielhaften Form kann eine Pumpe (nicht abgebildet) verwendet werden, um frische Galvanisierlösung 230 in das Bad 200 einzuführen, während der Auslass 220 die Form von eines oben angebrachten Ablaufs 220 haben kann, um überschüssige Galvanisierlösung 230 abzuleiten. In einer bevorzugten Form erfolgt der Plattierungsvorgang in etwa 1 - 5 Minuten, bei relativ niedrigen Temperaturen (z. B. zwischen ca. 15,6° C (60° F) und 48,9° C (120° F)) und beinhaltet die Anwendung von Strom durch bekannte potentiodynamische, potentiostatische, galvanodynamische oder galvanostatische Medien (wie etwa 300 V_DC und 450 V_DC).
Mit besonderem Hinweis auf 2 können nicht leitfähige Isolatoren 240 (derzeit gezeigt in Form von O-Ringen, Dichtungen oder Ähnlichem) zwischen dem Bad 200 und Ober- und Unterseite jeder Bohrung 110 innerhalb des Motorblocks 100 angebracht werden, um die in der Bohrung verwendete Lösung flüssigkeitsdicht zu machen. Sobald diese Flüssigkeitsdichtheit gewährleistet ist, kann die Galvanisierlösung 230 eingeführt werden, um den Galvanisierungsvorgang zu starten. Eine Titan-basierte Kathode 250 , die in das Volumen passt, das durch die Zylinderbohrung 110 definiert wird, wird in die Galvanisierlösung 230 getaucht, sodass sie zusammen mit der Bohrung 110, die die Anode bildet und der Galvanisierlösung 230 und der Kathode 250 die elektrolytische Kupplung bildet. Die Kathode 250 kann ein länglicher Stab sein. Eine Stromquelle 260 (z. B. ein Generator, eine Batterie oder Ähnliches) wird selektiv an die Anode (in Form der Zylinderbohrung 110) und die Kathode 250 angeschlossen, um das elektrische Potential für einen Stromfluss zu liefern. Je nach der gewünschten Dicke von der gebildeten Bindungsbeschichtung 300 dauert der Plattierungsprozess vorzugsweise nicht mehr als ca. 5 Minuten und im Idealfall nicht mehr als etwa 60 Sekunden.
Wegen der Anwesenheit von Agenzien (z. B. Säuren, Cyaniden, pH-Wert-Ausgleichern oder Ähnlichem) innerhalb der Galvanisierlösung 230, ist es möglicherweise vorzuziehen, einige Aktivierungsschritte durchzuführen, sobald die Bindungsbeschichtung 300 aufgebracht ist, um bessere strukturelle und entsprechende mechanische Eigenschaften der danach angewendeten Thermospraybeschichtung 400 zu fördern (die im Folgenden näher besprochen wird). In einer bestimmten Form kann die mit einer Bindungsbeschichtung versehene Zylinderbohrung 110 (zusammen mit dem restlichen Motorblock 100 in solchen Konfigurationen, in welchen ein Volltauchbad 200 angewendet wird) aus dem galvanischen Bad 200 entfernt und dann mindestens einer Reinigungsmaßnahme unterzogen werden (hier nicht dargestellt), einschließlich Entfetten, Spülen, Deiniosierung, Oxidentfernung, Mikro-Aufrauen der Textur oder Ähnliches. Das Mikro-Aufrauen kann auch vor dem Galvanisierungsvorgang auf die Zylinderbohrung 110 angewendet werden. In einer Form kann das Aufrauen Teil des Vorgangs sein, bei dem die Bohrung 110 per maschineller Bearbeitung auf ihre endgültigen Maße gebracht wird. In einer Form beträgt die Haftung, die durch die vorliegende Erfindung erreicht wird, mindestens ca. 40 MPa oder mehr.
Als Nächstes mit Bezug auf 3A und 3B zeigen Mikroaufnahmen das Plattieren einer TiO₂-Bindungsbeschichtung 300 auf eine Zylinderbohrung 110 laut einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. 3A zeigt insbesondere eine Beschichtung 300A, die für Anwendungen mit leichter Abnutzung ausgelegt ist; diese Beschichtung hat eine Dicke von ca. 5 - 6 µm, wobei die Rauheit durch die Vorbearbeitung der Bohrung 110 vor den oben genannten Beschichtungsaktivitäten gesteuert werden kann. In einer anderen Form (nicht abgebildet) kann die Beschichtung 300A möglicherweise noch dünner sein, in der Größenordnung von etwa 3 µm. Ebenso zeigt 3B eine glatte Beschichtung 300B, entwickelt für leichte Abnutzungsanwendungen mit einer Dicke von ca. 10 µm - 12 µm und mit einer Härte von ca. 300 Hv - ca. 800 Hv. In einer anderen Form (nicht abgebildet) kann die Beschichtung 300B möglicherweise noch dünner sein, in der Größenordnung von etwa 6 µm und etwa 10 µm. So liegt eine vorzuziehende Gesamtdicke der Bindungsbeschichtung 300 in einem Bereich von zwischen etwa 3 µm und ca. 50 µm, während die der nachfolgend angewendeten thermischen Sprühbeschichtung 400 mindestens 100 µm beträgt. Bezeichnenderweise sind hohe Porositäten in beiden Beschichtungen - 300A und 300B- evident. Dies bedeutet, dass eine erhebliche chemische Bindung (und damit verbundenen Haftung) stattgefunden hat, da es die erhöhte Oberflächenstruktur, die durch die Porosität entsteht, möglich macht, dass die thermische Sprühbeschichtung 400 an weiteren Stellen greifen kann. Obwohl es also im Allgemeinen nicht wünschenswert ist, eine Schicht mit einem derart hohen Porositätsgrad exponiert zu lassen (z. B. der Beschichtungen 300A und 300B), ist es wünschenswert, sie als Bindungsbeschichtung 300 für eine später aufzubringende Schicht der thermischen Sprühbeschichtung 400 zu verwenden. Unabhängig davon sollte der Durchmesser der Porosität der Bindungsbeschichtung 300 vorzugsweise weniger als ca. 0,5 mm betragen.
Als Nächstes mit Bezug auf 4 und 5: sobald die Bindungsbeschichtung 300 auf die Innenwand der Zylinderbohrung 110 plattiert ist, kann ein Verfahren herangezogen werden, um die äußere Schicht der thermischen Sprühbeschichtung 400 aufzubringen. In einer bevorzugten Form hat die thermische Sprühbeschichtung 400 die Form einer Verschleißbeschichtung. In einer bevorzugten Form ist die thermische Sprühbeschichtung Eisen-basiert, wie z. B. durch eine Kohlenstoff-Stahl-Legierungs-Leiter. Das zum Aufbringen der Beschichtung verwendete Gerät hat vorzugsweise die Form einer Plasma-Spray-Pistole oder einfach eines Plasma-Gewehrs) 500, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Einzelheiten im Zusammenhang mit der Plasma-Spritzpistole 500 finden sich in der Druckschrift US 2016 / 0 130 691 A1 . Ein Stiel (der sich möglicherweise drehen kann) in Form eines unter Druck stehenden Anker-Flüssigkeitsrohrs 510 kann als sichere Montageplattform für die Pistole 500 verwendet werden. Informationen über das Zusammenwirken zwischen dem rotierenden Anker-Flüssigkeitsrohr 510 und seiner Verwendung in der Zylinderbohrung 110 finden sich in der Druckschrift US 2016 / 0 018 315 A1 . Besonders mit Bezug auf 5: es handelt sich um die Mikroaufnahme eines Teils der Wand der Zylinderbohrung 110, der mit der Bindungsbeschichtung 300 und der thermischen Sprühbeschichtung 400 behandelt wurde. Die gesamte Schutzbeschichtung ist etwa 100 µm dick, davon beträgt die Bindungsbeschichtung 300 etwa 10 µm.
Es wird angemerkt, dass Begriffe, wie „bevorzugt“, „im Allgemeinen“, „normalerweise“ oder „typischerweise“, hier nicht verwendet werden, um den Umfang der beanspruchten Erfindung zu beschränken oder zu implizieren, dass bestimmte Merkmale kritisch, wesentlich oder auch nur wichtig sind für die Struktur oder Funktion der beanspruchten Erfindung. Stattdessen werden diese Begriffe verwendet, um lediglich alternative oder zusätzliche Merkmale hervorzuheben, die in einer bestimmten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können aber nicht müssen.
Zum Zweck der Beschreibung und der Definition der vorliegenden Erfindung, sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnungen „im Wesentlichen“ und „ungefähr“ und ihre Varianten hierin verwendet werden, um den entsprechenden Grad von Ungewissheit darzustellen, der jedem quantitativen Vergleich, Wert, Maß oder anderer Darstellung zugeschrieben werden kann. Der Begriff „im Wesentlichen“ wird hier auch verwendet, um den Grad darzustellen, mit dem eine quantitative Darstellung von einer angegebenen Referenz abweichen kann, ohne die grundlegende Funktion der behandelten Materie zu ändern.

Claims

Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche einer Motorzylinderbohrung (110), bestehend aus: Aktivieren der Oberfläche der Motorzylinderbohrung (110); Aufbringen einer Bindungsbeschichtung (300), die Titandioxid umfassendes Keramikoxid umfasst, auf die Oberfläche der Motorzylinderbohrung (110) durch Galvanisieren, sodass eine Gesamtheit des inneren Umfangs der Oberfläche der Motorzylinderbohrung (110), der einem Kolbenlaufweg entspricht, mit der Bindungsbeschichtung (300) abgedeckt ist; und Aufbringen einer thermischen Sprühbeschichtung (400) auf die Bindungsbeschichtung (300), die sich auf der bindungsbeschichteten Oberfläche befindet, wobei die Bindungsbeschichtung (300) mit einer Dicke von weniger als 20 Mikrometer aufgebracht wird; und wobei die thermische Sprühbeschichtung (400) mindestens eine Schicht aus einem Eisenbasierten Material enthält und wobei die thermische Sprühbeschichtung (400) eine Verschleißbeschichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Material, aus welchem die Motorzylinderbohrung (110) besteht, aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Aluminium-basierten Material, einem Magnesium-basierten Material und Kombinationen davon besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Material, aus welchem die Bindungsbeschichtung (300) besteht, anders ist als ein Material, aus welchem die Motorzylinderbohrung (110) besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Aufrauen der Oberfläche der Bindungsbeschichtung (300) vor dem Aufbringen der thermischen Sprühbeschichtung (400).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bindungsbeschichtung (300) und die thermische Sprühbeschichtung (400) zusammen eine Dicke von weniger als 150 Mikrometer haben, wenn sie auf der Motorzylinderbohrung (110) gebildet werden.
Verfahren zum Bilden einer Schnittstelle zwischen einem Kolben und einer Oberfläche einer Motorzylinderbohrung (110), wobei letztere aus einem Material gefertigt ist, das aus der Gruppe gewählt wird, die aus einem Aluminium-basierten, einem Magnesium-basierten und Kombinationen davon besteht, die Methode umfassend: Aktivieren der Oberfläche der Motorzylinderbohrung (110); Definieren der aktivierten Oberfläche der Motorzylinderbohrung (110) als Anode; Platzieren eines Galvanisierungsbades (200) in flüssiger Kommunikation mit der Anode; Platzieren eines Titan-basierten Metallartikels als eine Kathode (250) in flüssiger Kommunikation mit dem Galvanisierungsbad (200); Anwenden eines elektrischen Stroms zwischen der aktivierten Oberfläche der Motorzylinderbohrung (110) und dem Metallartikel durch das Galvanisierungsbad (200), sodass eine Bindungsbeschichtung (300), die Titandioxid umfassendes Keramikoxid umfasst, auf der aktivierten Oberfläche der Motorzylinderbohrung (110) mit einer Dicke von weniger als 20 Mikrometer gebildet wird; Aufbringen einer thermischen Sprühbeschichtung (400) auf die Bindungsbeschichtung (300), wobei die thermische Sprühbeschichtung (400) mindestens eine Schicht aus einem Eisenbasierten Material enthält und wobei die thermische Sprühbeschichtung (400) eine Verschleißbeschichtung ist; und Platzieren des Kolbens innerhalb der Motorzylinderbohrung (110), sodass bei Betrieb eines Motors (100), der die Motorzylinderbohrung (110) und den Kolben enthält, sich der Kolben darin entlang eines Laufwegs hin- und herbewegt, der mit der Bindungsbeschichtung (300) und der thermischen Sprühbeschichtung (400) bedeckt ist.