DE102016210822A1

DE102016210822A1 - Phosphatierung und Anodisierung zur verbesserten Anbindung einer thermisch gespritzten Beschichtung auf Motorzylinderbohrungen

Info

Publication number: DE102016210822A1
Application number: DE102016210822.0A
Authority: DE
Inventors: Yucong Wang; Dale A. Gerard
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2016-12-29
Also published as: CN106282881A; US20160376690A1; CN106282881B

Abstract

Eine Zylinderbohrung des Motors mit einer anodisierten oder einer phosphatierten Bindungsbeschichtung und einem Verfahren der Oberflächenbeschichtung einer Zylinderbohrung des Motors mit einer anodisierten oder einer phosphatierten Bindungsbeschichtung vor dem Abscheiden einer Thermospray-Schutzschicht. Reinigungsverfahren oder verwandte Vorbehandlungsoperationen können ebenfalls eingesetzt werden. In einer bevorzugten Form besteht die Zylinderbohrung aus einer aluminiumbasierten Legierung oder einer magnesiumbasierten Legierung, während die Bindungsbeschichtung eine poröse Schnittstelle zwischen der Zylinderbohrung und der äußersten Schutzschicht enthält. Zusatzstoffe können der Anodisier- oder Phosphatierlösung hinzugefügt werden, um die Haftung und Korrosionsbeständigkeit zu fördern.

Description

Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf das Erzielen einer besseren Haftung zwischen einer Thermospray-Schutzschicht und einem darunterliegenden Substrat, und insbesondere auf das Phosphatieren und Anodisieren der Oberfläche einer Zylinderbohrung des Motors zur Verbesserung der Haftung zwischen dieser und der thermisch gespritzten Beschichtung, sodass eine separate Bohrungsbuchse nicht erforderlich ist, um die Bohrung während des Motorbetriebs zu schützen.
Die Zylinderwände eines Verbrennungsmotors (ICE) sind nach anspruchsvollen Standards mit engen Toleranzen zwischen ihnen und den Hubkolben des Motors hergestellt, um die Effizienz des Motorbetriebs zu fördern. Das Erzielen einer erhöhten Leistungsfähigkeit aufgrund höherer Drehzahlen und heißerer, vollständigerer Verbrennungsprozesse setzt den Motor zusätzlichen Lasten aus, die seine Lebensdauer negativ beeinträchtigen können, insbesondere bei Motorkonfigurationen, die leichtgewichtigere Werkstoffe einsetzen, die im Vergleich zu ihren Gegenstücken auf Eisenbasis unterschiedliche Leistungsmerkmale aufweisen. Nirgendwo sind diese Fragen von größerer Bedeutung als hinsichtlich der erhöhten Wärme- und Reibungsbelastungen der Zylinderwände des Motorblocks, die zusammen mit den Kolben und Funkenmechanismen die Brennkammer dieser fortgeschrittenen Motorkonstruktionen bilden.
Eine herkömmliche Weise, auf die die Zylinderbohrungen aus Motorleichtlegierungen geschützt werden können, ist die Verwendung einer separaten Zylinderlaufbuchse (die auch als Bohrungsbuchse bezeichnet wird). Die Buchse wird auf herkömmliche Weise aus einem Material auf Eisenbasis hergestellt und während die Buchsen für ihren beabsichtigten Zweck von Nutzen sind, tragen sie zu einer erheblichen Gewichtszunahme des Motors bei. Da es sich zudem um separate Bauteile handelt, die so konstruiert sind, dass sie in die zuvor genannten genauen Abmessungen der Zylinderbohrung passen, müssen auch sie passgenau hergestellt werden, um ein sicheres und dauerhaftes Platzieren sicherzustellen, das unerwünschterweise sowohl die Komplexität als auch die damit einhergehenden Kosten erhöht.
Thermische Spritztechniken sind nachweislich effektiv, um Schutzschichten, wie Wärmedämmschichten, Verschleiß- und Fressschutzbeschichtungen, Anti-Korrosions-Beschichtungen, Beschichtungen mit Schmierstoffhalteeigenschaften oder dergleichen, auf einem Werkstück anzubringen. Die hohen Abscheideraten machen derartige Beschichtungsansätze für die großtechnische Fertigung zugänglich und beinhalten beispielsweise Spritzverfahren, wie das Plasmalichtbogendrahtspritzen (Plasma Transferred Wire Arc, PTWA), das Rotating Single Wire Spritzen (RSW), das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (High Velocity Oxygen Fuel, HVOF), das Pulverplasma- und Lichtbogen-Drahtspritz-Beschichtungsverfahren (Twin Wire Arc, TWA). Die Erfinder haben zuvor Wege untersucht, um thermisch gespritzte Beschichtungen zu verwenden, um Zylinderhülsen an Zylinderbohrungen eines Motorblocks zu vermeiden, sind jedoch zum Ergebnis gekommen, dass derartige Beschichtungen mit Haltbarkeitsproblemen verbunden sind, die die Unfähigkeit der Beschichtung betreffen, an der Wand der Zylinderbohrung haften zu bleiben.
Die Haftung einer thermischen Spritzschutzbeschichtung auf einem Substrat ist eine sehr wichtige Messgröße zur Bestimmung der Eignung der Beschichtung für eine bestimmte Anwendung. Traditionell wurden Verbesserungen in der Beschichtungshaftung am Substrat erzielt, indem Oberflächen durch unterschiedliche Vorbehandlungsschritte aktiviert wurden. Hierzu gehören unter anderem auch Ansätze, wie Granulatbestrahlung mit Keramikpartikeln, Hochdruck-Wasserbestrahlung und mechanische Aufrauung oder eine verwandte Verzahnung oder Verriegelung. Diese Verfahren sind zwar für den beabsichtigten Zweck wirksam, erhöhen aber die Komplexität und Kosten des Herstellungsprozesses des beschichteten Bauteils. Mechanische aufrauungs-/verriegelungsbasierte Ansätze beinhalten hohe Werkzeugkosten (teilweise zumindest aufgrund der kurzen Lebensdauer des Werkzeugs) und umfangreiche Reinigungsanforderungen. Der Hochdruckwasserstrahl-Ansatz ist ebenfalls mit sehr hohen Kapitalkosten verbunden, während der Granulatstrahlansatz Probleme mit Kontamination durch Sand verursacht und zudem (neben der oben erwähnten mechanischen Aufrauung) mit erheblichen Reinigungsanforderungen verbunden ist. Bei einigen dieser Reinigungsanforderungen (sowie der Substratvorbehandlung) können auch flüchtige organische Verbindungen (VOCs) verwendet werden, deren Verwendung aufgrund ihrer möglichen negativen Auswirkungen auf die Umwelt immer schärfer kontrolliert werden muss.
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. Gleichermaßen kann es zu Umständen kommen, in denen die oben erwähnten Oberflächenaktivierung Vorbehandlungsschritte nötig sein können; in einem derartigen Fall besteht weiterhin ein Bedarf für das wirksame und einfache Entfernen etwaiger Rückstände oder damit verwandter Verunreinigungen, die sich aufgrund einer derartigen Vorbehandlung ergeben können. Des Weiteren besteht weiterhin ein Bedarf für das Auftragen einer porösen Beschichtung, um die Anbindung einer nachfolgend angewendeten thermisch gespitzten Beschichtung zu verbessern, und zwar unabhängig davon, ob die herkömmliche Granulatbestrahlung, die Wasserspiegelbestrahlung oder die mechanische Aufrauung angewendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines aluminiumbasierten Substrats der Zylinderbohrung des Motors das Reinigen der Oberfläche zur weitgehenden Entfernung einer oder mehrerer Verunreinigungen, das Aktivieren der Oberfläche durch entweder das Anodisieren oder das Phosphatieren und dann das Ausbilden einer thermisch gespritzten Beschichtung auf der aktivierten Oberfläche. Als solche verbessern das Phosphatieren und das Anodisieren die Anbindung einer nachfolgend auf die Oberfläche der Zylinderbohrungen aufgetragenen thermisch gespritzten Beschichtung. Während die vorliegende Vorgehensweise in einer bevorzugten Form als Ersatz für die oben genannte Granulatbestrahlung, Wasserspiegelbestrahlung oder die mechanische Aufrauung fungiert, kann sie in einer anderen als Verfahren zur Ergänzung dieser Methoden angewendet werden kann, um die Anbindungshaftung der Beschichtung noch weiter zu verbessern.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Aufbereiten der Oberfläche der Zylinderbohrung des Motors für die nachfolgend aufgetragene thermisch gespritzte Beschichtung das Reinigen der Oberfläche zur weitgehenden Entfernung einer sich gegebenenfalls darauf befindlichen Verschmutzung; und das Aktivieren der Oberfläche anhand entweder einer Anodisierung oder einer Phosphatisierung.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bauteil eines Verbrennungsmotors offenbart, das aus einem Motorblock besteht, der mehrere sich darin befindliche Zylinderbohrungen definiert. Es entsteht eine Bindungsbeschichtung auf einer Oberfläche, die anhand der Zylinderbohrungen definiert wird, wobei die Bindungsbeschichtung mittels der aus dem Phosphatieren und dem Anodisieren bestehenden Gruppe ausgebildet wird; und durch eine auf der Bindungsbeschichtung abgeschiedenen thermisch gespritzten Beschichtung definiert wird. Während die Zylinderbohrungen in einer bevorzugten Form aus einem aluminiumbasierten Material bestehen, besteht die Bindungsbeschichtung aus einem Aluminiumoxid und die thermisch gespitzte Beschichtung der aus einer Eisenlegierung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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 darin gebildeten Zylinder-Bohrungen, auf die eine Oberflächenaktivierung und eine thermisch gespritzte Beschichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden könnten;
2 zeigt eine theoretische Oberfläche einer Zylinderbohrung des Motors aus 1, die mittels einer mechanischen Aufrauung vorbehandelt wurde;
3 zeigt eine theoretische Oberfläche einer Zylinderbohrung des Motors aus 1 die mittels eines Hochdruck-Wassersprühstrahls vorbehandelt wurde;
4 zeigt eine theoretische Oberfläche einer Zylinderbohrung des Motors aus 1 die mittels einer Granulatbestrahlung vorbehandelt wurde;
5 veranschaulicht eine Schnittbildansicht einer Zylinderbohrung des Motors aus 1 mit dem Abscheiden einer Schutzschicht mittels eines thermischen Spritzgeräts gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
6 veranschaulicht eine Schnittbildansicht eines Zusammenwirkens zwischen einem Kolben, der Wand der Zylinderbohrung des Motors und einer gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung abgeschiedenen Schutzschicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine vereinfachte Ansicht eines Vierzylinder-Verbrennungsmotorblocks eines Kraftfahrzeugs 100 mit Zylinderbohrungen (im Folgenden auch als „Motorbohrungen” oder noch einfacher als „Bohrungen” bezeichnet) 110 dargestellt. Zusätzlich zur Bohrung 110 und abhängig von der Motorkonfiguration beinhaltet der Block 100 – unter anderem – Teile für das Kurbelgehäuse und seine Lager 120, Nockenwellenlager (die hier nicht dargestellt werden), Steckverbinder für Leistungsabnahme 130, Wasserkühlmäntel 140, Getriebe-Befestigungshardware 150 und Kühlmittel- oder Schmiermitteldurchläufe 160 (wie insbesondere in 5 ersichtlich). Wie oben erwähnt, beinhalteten diese Bohrungen 110 in der Regel einen separaten, schweren, gusseisernen Einsatz oder eine Buchse (in der Regel ca. 2 bis 3 mm dick), deren Größe so bemessen ist, dass sie gemäß Sicherheitsvorgaben in der Bohrung hineinpasst. In der Tat wurde bei Motorkonfigurationen, in welchen der Block 100 aus einem leichten Material, wie Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung (z. B. A380, A319 oder A356) oder Magnesium bzw. einer Magnesiumlegierung, gegossen ist, das Hinzufügen dieser Art von Buchsen traditionell als notwendig erachtet, um eine Verschleißfestigkeit zu erzielen. Die Erfinder haben entschieden, dass wenn der Block 100 aus einer normalerweise schwierig zu gießenden Legierung, wie z. B. einer Al/Cu Legierungsklasse, hypereutektischen Legierungen (wie z. B. 390) oder dergleichen, gegossen wird, die Anwendung von thermisch gespitzten Beschichtungen durch das Anodisieren und Phosphatieren gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung den Schutz der Bohrung 110 ermöglicht ohne derartige Buchsen einsetzen zu müssen. Während sowohl herkömmliche hypereutektische Legierungen (wie z. B. 319 und 356), die der Anmelder der vorliegenden Offenbarung derzeit für Motorblöcke verwendet, als auch fast eutektische oder eutektische Legierungen (wie z. B. 380) in Verbindung mit den hier offenbarten Verfahren nutzbringend verwendet werden können, gehen die Erfinder in der Tat davon aus, dass mit derartigen Konfigurationen „bloßer Bohrungen” (d. h. bei denen keine separaten eisenbasierten Zylinderbuchsen oder andere Einsätze erforderlich wären) insbesondere dann zu rechnen ist, wenn der hierin diskutierte Prozess in Verbindung mit den vorgenannten hypereutektischen Legierungen, Al/Cu und verwandten schwer zu gießenden Legierungen verwendet werden.
Unter anschließender Bezugnahme auf die 2, 3 und 4 werden Schliffbilder der Oberflächen der Zylinderbohrung 110 dargestellt, die bereits mittels einer mechanischen Aufrauung, die durch geometrische Hinterschneidungen unlösbare Verbindungen herstellt (2), Hochdruckwasserstrahlen (3) und Granulatstrahlen (4) behandelt worden sind. Man erkennt, dass ein derartiges Aufrauen die Typografie an der Oberfläche der Zylinderbohrung 110 verändert und somit einen formschlüssigen Sitz zwischen der Beschichtung und dem Substrat begünstigt. Unter besonderer Bezugnahme auf die 2 und 3 definiert die Oberfläche eine Rauheit, die im Allgemeinen dazu neigt, die Porosität, die durch das Phosphatieren und das Anodisieren von Bindungsbeschichtungen entsteht, nachzuahmen (im Allgemeinen als 300 und genauer als 300A für die phosphatisierte Version und als 300B für die anodisierte Version bezeichnet) und im Folgenden wird näher darauf eingegangen. Ohne sich an eine Theorie zu binden, gehen die Erfinder davon aus, dass die Rauheit und die damit in Beziehung stehende Oberflächenporosität ein wesentlicher Bestandteil beim Erreichen eines hohen Anbindungsgrads sowohl zwischen der Zylinderbohrung 110 und der Bindungsbeschichtung 300, als auch zwischen der Bindungsbeschichtung 300 und der thermisch gespitzten Beschichtung 400 ist.
Unter anschließender Bezugnahme auf die 5 und 6 können bespritzungsbasierte Anwendungen dazu verwendet werden, um sowohl die Bindungsbeschichtung 300 als auch die thermisch gespitzte Beschichtung 400 auf das Substrat in Form einer inneren Wand, die über die Zylinderbohrung 110 definiert ist, anzubringen. Im gegenwärtigen Kontext ist ein Verweis 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 einem zylindrisch geformten Einsatz oder einem ähnlichen in der Bohrung 110 passenden Teils ausgestattet werden muss. Während das derzeit vorgeschlagene Verfahren in einer Form als Ersatz für jegliche der oben genannten Verfahren (Granulatbestrahlung, Hochdruckwassersprühbestrahlung, oder das mechanische Aufrauen) für das Auftragen der Bindungsbeschichtung 300, wie in den Figuren dargestellt, dienen kann, kann es in einer anderen Form als Add-On-Prozess angewendet werden, um die Anbindungshaftung der Beschichtung noch weiter zu verbessern. In einer bevorzugten Form beträgt die kombinierte Dicke t der anodisierten oder der phosphatierten Bindungsbeschichtung 300 in Verbindung mit der thermisch gespritzten Beschichtung 400 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung höchstens 300 µm, und verfügt daher über ein wesentlich geringeres Gewicht als die einsetzbaren Buchsen der bekannten Technik.
In einer exemplarischen Form besteht die thermisch gespritzte Beschichtung 400 aus einer eisenbasierten Verschleißbeschichtung, während die für ihr Abscheiden verwendete bespritzungsbasierte Methode mittels eines Drahts aus legiertem Karbonstahl durchgeführt werden kann. Das Gerät für das Auftragen der Bindungsbeschichtung 300 wird bevorzugt in Form einer Spritzpistole 500 verwendet. Ein Stiel (der sich möglicherweise drehen kann) in Form einer unter Druck stehenden axialen Fluidleitung 510 kann als sichere Montageplattform für die Pistole 500 verwendet werden. Informationen über das Zusammenwirken zwischen der rotierenden axialen Fluidleitung 510 und ihrer Verwendung in der Zylinderbohrung 110 finden sich in der ebenfalls angemeldeten US-Anwendung 14/335.974 mit dem Titel NON-DESTRUCTIVE ADHESION TESTING OF COATING TO ENGINE CYLINDER BORE, die sich im Besitz des Anmelders der vorliegenden Erfindung befindet und hierin durch Bezugnahme in vollem Umfang einbezogen wird. In einer bevorzugten Form beträgt die Gesamtdicke der Schutzschicht der Zylinderbohrungswand 110, die mit der Bindungsbeschichtung 300 und der thermisch gespitzten Beschichtung 400 behandelt wurde, ungefähr 100 bis 200 µm, wobei 5 bis 15 µm davon der Bindungsbeschichtung 300 zuzuordnen sind und zwar unabhängig davon, ob diese phosphatiert oder anodisiert wurde. Die Haftung, die darüber hinaus mittels des Anbringens der Bindungsbeschichtung 300 erzeugt wird, beträgt gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung mindestens 40 MPa. Obwohl die in 5 gezeigte bespritzungsbasierte Methode innerhalb des Phosphatierungskontexts dargestellt wird, kann sie mittels einer geeigneten Substitution der im Spritzmaterial verwendeten chemischen Lösungen auch für das Anodisieren verwendet werden.
PHOSPHATIERUNG
Geeignete Phosphatbeschichtungen, die in Verbindung mit den 5 und 6 verwendet werden können, beinhalten Zinkphosphat, Eisenphosphat und Manganphosphat. Das Phosphatierungsverfahren beinhaltet auch die Prozesse vor und nach der Phosphatierung. Hierzu gehören die Reinigung der Bohrung 110, die Sprüh- oder Eintauchspülung nach der Reinigung, das wiederholte Spülen nach der Phosphatierung und die Chromsäurespülung nach der Post-Phosphatierungsspülung. Sobald die Phosphatsbindungsbeschichtungen 300A aufgetragen wurden, werden sie als Grundierung für nachfolgende Beschichtungen (wie z. B. die oben erwähnten thermisch gespitzten Beschichtungen 400) verwendet. Ein bevorzugtes Vorprodukt beinhaltet die Verwendung einer verdünnten Phosphorsäurelösung zur chemischen Reaktion mit der Zylinderbohrung 110 zur Ausbildung einer aus unlösbaren, kristallinen Phosphaten bestehenden Bindungsbeschichtung 300A (auch Phosphatskonversionsbeschichtungen genannt). In einer bevorzugten Form basieren die so entstandenen Phosphatbeschichtungen auf Mangan-, Eisen-, und Zinkverbindungen. Während die manganbasierten Phosphate nur durch Eintauchen aufgetragen werden, werden die eisenbasierten und zinkbasierten Phosphate entweder durch Eintauchen oder Bespritzen aufgetragen. Von den drei Verbindungen sind die eisenbasierten und die zinkbasierten Phosphate den manganbasierten Phosphaten als Grundierung für die Beschichtung vorzuziehen. Obwohl die Spritzpistole 500 in 5 der Einfachheit halber als einzelnes Gerät dargestellt ist, besteht sie in Wirklichkeit in der Regel aus zwei unterschiedlichen Spritzgeräten, da die Systemanforderungen und die Spritzdynamik der eisenbasierten Schutzschicht 400 und der phosphatbasierten Bindungsbeschichtung 300 sich voneinander unterscheiden.
Das Anbringen von phosphathaltigen Beschichtungen erfordert die Verwendung von Phosphorsäure und profitiert von der geringen Löslichkeit der Phosphate in Lösungen mit einem mittleren oder einem hohen pH-Wert. Eisen-, Zink-, oder Manganphosphat-Salze werden in einer Phosphorsäurelösung aufgelöst. Wenn die Teile in Phosphorsäure gelegt werden, findet eine Reaktion zwischen der Säure und dem Metall unter der Verwendung eines hohen Anteils an Hydronium-(H₃O⁺)-Ionen statt, die den pH-Wert der Lösung anhebt und somit dazu führt, dass das aufgelöste Salz in der Lösung ausfällt und sich gleichmäßig an der Oberfläche der Motorbohrung 110 verteilt. Die Reaktion zwischen der Säure und dem Metall erzeugt auch Wasserstoffgas in Form kleiner Bläschen, die an der Oberfläche des Metalls haften bleiben und dadurch verhindern, dass die Säure mit der Metalloberfläche in Kontakt tritt; dies führt ebenfalls zu einer Verlangsamung der Reaktion. Um diesem Phänomen entgegenzuwirken, wird Natriumnitrit, das die Funktion eines Oxidationsmittels zu übernehmen soll, der Lösung hinzugegeben, um unter Bildung von Wasser eine Reaktion mit dem Wasserstoff einzugehen. Dies wiederum verhindert, dass der Wasserstoff eine Passivierungsschicht an der Oberfläche bildet. Die bevorzugten Schritte bei der Vorbereitung einer Oberfläche durch Phosphatierung (aber auch durch Anonymisierung, auf die im Folgenden näher eingegangen wird), die mit einer nachfolgend angebrachten thermisch gespitzten Beschichtung behandelt werden soll, beinhaltet (1) das Reinigen der Oberfläche (z. B. die Oberfläche der Zylinderbohrung), (2) das Ausspülen, (3) das Aktivieren der Oberfläche, (4) das Phosphatieren, (5) das Ausspülen, (6) die optionale Neutralisierungsspülung, und (7) das Trocknen, nach denen die thermisch gespitzte Beschichtung aufgetragen wird.
Des Weiteren haben die Erfinder festgestellt, dass obwohl entweder Eintauch- oder spritzbasierte Verfahren sowohl für das Phosphatieren als auch das Anodisieren verwendet werden können, spritzbasierte Verfahren für das Behandeln in der spezifischen den Motorzylinderbohrungen zugehörigen Umgebung, vorzuziehen sind. Aufgrund der starken chemischen Reaktion durch Kinetik nimmt insbesondere das spritzbasierte Verfahren für jede Zylinderbohrbehandlung viel weniger Zeit in Anspruch. Nichtsdestotrotz kann die Möglichkeit mehrere Zylinderbohrungen zur selben Zeit im Rahmen eines diskontinuierlichen Verfahrens (als auch die langfristig damit verbundenen Investitionskosten) zu behandeln, dazu führen, dass eintauchbasierte Verfahren unter bestimmten Umständen vorzuziehen sind.
Die Leistung der phosphatbasierten Bindungsbeschichtung 300A hängt maßgeblich von sowohl der Kristallstruktur als auch der Beschichtungsdicke ab. Eine großkörnige Struktur ist beispielsweise die wünschenswerteste für die Haftung der nachfolgenden thermisch gespritzten Beschichtung 400. Die Grobkörnigkeit kann durch die Auswahl einer geeigneten Phosphatlösung, die Verwendung unterschiedlicher Zusatzstoffe und die Steuerung der Badtemperatur, Konzentration und Phosphatierungszeit gesteuert werden. Für das Aktivieren der Oberfläche kann ein Zusatzstoff in das vor der Phosphatierung durchgeführte Spülbad hinzugegeben werden, um die Oberfläche mit winzigen Metallsalzpartikeln (bevorzugt Titan) zu benetzen.
Eine aus Aluminium bestehende Oberfläche einer Zylinderbohrung wird beispielsweise durch das Besprühen mit einer Zinkphosphatlösung mit einer Fluoridkonzentration von 200 bis 600 mg/l auf einer Basis, die in eine HF-Konzentration umgerechnet wird, verarbeitet. Falls die Fluoridkonzentration weniger als 200 mg/l beträgt, ist die aktive Fluorkonzentration zu niedrig, was dazu führt, dass es schwierig ist einen einheitlichen Zinkphosphat-Beschichtungsfilm auf einer aluminiumbasierten Metalloberfläche anzubringen. Falls die Konzentration hingegen zu hoch ausfällt, fällt auch die Menge an ausgefällten Aluminiumionen zu hoch aus, was wiederum dazu führt, dass sich im Phosphatbad unerwünschterweise ein Präzipitat bildet. Die Fluoride können in Form von HF, NaF, KF, NH₄F, NaHF₂, KHF₂, und NH₄NF₂, und verwandten Verbindungen vorkommen.
Unter besonderer Bezugnahme auf die oben genannten Zinkphosphate kann die Phosphatierlösung als eine Möglichkeit der Anpassung an die aktive Fluorkonzentration innerhalb der Lösung auch Na₃AlF₆, H₂SiF₆, HBF₄ oder verwandte fluorierte Verbindungen enthalten. Zur Steuerung der aktiven Fluorkonzentration kann ein Wert, der von einem mit einer Silikonelektrode verbundenen Messgerät ermittelt wurde, als Standardwert verwendet werden, wobei das mit der Silikonelektrode verbundene Messgerät sowohl über eine hohe Empfindlichkeit in einem sauren pH-Bereich verfügt als auch eine charakteristische Eigenschaft aufweist, aufgrund der ein angegebener Wert im Verhältnis zur aktiven Fluorkonzentration aufgebläht wird. Ein derart angezeigter Wert sollte sich bevorzugt zwischen 15 und 130 μA bewegen, wobei ein besonders bevorzugter Bereich zwischen 40 und 110 μA liegt. Die Erfinder haben entschieden, dass falls der angegebene Wert weniger als 15 μA beträgt, die aktive Flurkonzentration zu niedrig ist, sodass eine nicht uniforme Bindungsbeschichtung 300A gebildet wird. Gleichermaßen fällt die aktive Fluorkonzentration zu hoch aus, falls der angegebene Wert 130 μA überschreitet, was zu Präzipitationsproblemen führen kann.
Darüber hinaus haben die Erfinder entschieden, dass falls die Zinkionenkonzentration unter als 0,1 g/l liegt, es schwierig ist eine einheitliche Zinkphosphatversion der Bindungsbeschichtung 300A auf der Metalloberfläche der Motorbohrung 110 auszubilden. Falls die Zinkionenkonzentration hingegen 2,0 g/l überschreitet, bildet sich ein uniformer Zinkphosphatbeschichtungsfilm, aber der Beschichtungsfilm löst sich in einer alkalischen Umgebung (insbesondere in einer alkalischen Atmosphäre) schnell auf. Falls die Phosphationenkonzentration darüber hinaus weniger als 5 g/l beträgt, werden die Bedingungen für die Ausbildung eines nicht uniformen Beschichtungsfilms begünstigt und falls der Wert von 40 g/l überschritten wird, sind mehrere ausgleichende Verbindungen erforderlich; während derartige Verbindungen die Leistung der Bindungsbeschichtung 300 normalerweise nicht beeinträchtigen, führt ihre Anwendung zu höheren Phosphatlösungskosten.
Die Phosphatlösung kann auch NaOH enthalten. Die freie Säure (FS) wird durch eine in Milliliter (ml) angegebene Menge einer 0,1 N-NaOH-Lösung definiert, die unter Verwendung von Bromophenolblau als Indikator benötigt wird, um 10 ml der Phosphatlösung zu neutralisieren. Falls die FS-Konzentration unterhalb von 0,5 liegt, bildet sich kein einheitlicher Zinkphosphatbeschichtungsfilm auf einer aluminiumbasierten Oberfläche, wie die der Motorbohrung 110, und falls sie oberhalb von 2,0 liegt, bildet sich auf einer aluminiumbasierten Oberfläche ein Zinkphosphatbeschichtungsfilm, der eine Na₃AlF₆ Verbindung enthält und die Korrosionsbeständigkeit lässt nach.
Die Phosphatlösung kann ggf. sowohl Nickel- als auch Manganionen bzw. beide Ionenarten gleichzeitig enthalten. bevorzugt weisen die Manganionen (bevorzugt in Form von Mn⁺²) eine Konzentration von ungefähr 0,1 g/ml bis ungefähr 3 g/l und besonders bevorzugt eine Konzentration zwischen 0,6 g/l und ungefähr 3 g/l auf. Konzentrationen unterhalb dieser Werte erschweren die Haftung des Zinks, das sich in der Lösung der Motorbohrung 110, befindet, während Konzentrationen oberhalb von 3 g/l dazu neigen, die Korrosionsbeständigkeit herabzusenken. Gleichermaßen liegt der bevorzugte Bereich für Nickelionen (in Form von Ni⁺²) zwischen ungefähr 0,1 g/l und ungefähr 4 g/l und besonders bevorzugt zwischen ungefähr 0,1 g/l und ungefähr 2 g/l; außerhalb dieser Bereiche nimmt die Korrosionsbeständigkeit ab. Ohne sich an eine Theorie zu binden, gehen die Erfinder davon aus, dass die Gegenwart von Ni⁺² Ionen in dem Phosphatierungsbad, neben der Beschleunigung der Oberflächenreaktionen während der Phosphatierung, auch die Korrosionsbeständigkeit am Porengrund verbessert. Gleichfalls verbessert die Zugabe von Mn⁺² Ionen die Korrosionsbeständigkeit und vermindert die Porosität durch die Ausbildung einer dichten und feinen Mikrostruktur.
In einem exemplarischen Phosphatierungsverfahren wird die Zylinderoberfläche der Motorbohrung 110 zuerst mittels mindestens einem Bespritzen oder einem Eintauchen bei einer Temperatur von 20 bis 60° C für die Dauer von 2 Minuten mit einem basischen Entfettungsmittel behandelt. Danach wird sie mit Leitungswasser gereinigt. Die Motorbohrung 110 wird dann auf dem Pfad eines Spritzmechanismus (wie z. B. einer Spritzpistole 500 aus 5) positioniert, sodass eine Zinkphosphatierlösung auf die Motorbohrung 110 (bei einer Temperatur von 20 bis 70° C) aufgespritzt wird, um die sich darauf befindliche Bindungsbeschichtung 300A auszubilden; diese Bespritzung wird bevorzugt für die Dauer von mehr als 15 Sekunden durchgeführt und besonders bevorzugt für die Dauer von 30 bis 120 Sekunden nachdem sie mindestens mit Leitungswasser oder deionisiertem Wasser oder beidem abgespült wurde.
ANODISIERUNG
Im gegenwärtigen Kontext ist das Anodisieren ein elektrolytisches Passivierungsverfahren, das verwendet wird, um die Dicke der natürlichen Oxidschicht, die sich auf der zu behandelnden Oberfläche bildet (insbesondere auf der Zylinderbohrung 110), zu vergrößern; Als solche ist sie der Teil der Bohrung 110, der die Anode eines elektrischen Stromkreises bildet. Das überlegene auf das Anodisieren zurückzuführende Haftvermögen der nachfolgend aufgetragenen thermisch gespritzten Beschichtung 400 ist zum Teil auf die Reinheit und die Porosität der sich daraus ergebenden anodischen Filme zurückzuführen. In Situationen, in denen die Zylinderbohrung 110 aus einem Aluminium-basierten Material hergestellt ist, besteht die entstandene Schicht vorherrschend (wenn nicht ganz und gar) aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) sofern sie unter neutralen oder basischen mikroelektrolytischen Bedingungen oxidiert wird. Das Anodisieren ändert die mikroskopische Beschaffenheit der Oberfläche und die Kristallstruktur der Zylinderbohrung 110 in der Nähe der Oberfläche und erzeugt in der Regel eine viel robustere und besser haftende Schicht als die nachfolgend angewendete thermisch gespritzte Beschichtung 400. Die poröse Beschaffenheit der anodisierten Bindungsbeschichtung 300B definiert eine aufgeraute Topographie, die einen formschlüssigen Sitz zwischen ihr und der thermisch gespritzten Beschichtung begünstigt 400. Die Erfinder gehen davon aus, dass die rauere auf die Porosität zurückzuführende Oberflächenbeschaffenheit auf eine starke an der Zylinderbohrung 110 stattfindende chemische Bindung (und damit einhergehende Haftung) schließen lässt. Obwohl es also im Allgemeinen nicht wünschenswert ist, eine (äußerste) Schicht mit einem derart hohen Porositätsgrad exponiert zu lassen, ist es wünschenswert, sie als Bindungsbeschichtung 300B für eine später mittels der thermischen Sprühbeschichtung 400 aufzutragenden Schicht zu verwenden. Im gegenwärtigen Kontext gehen die Erfinder davon aus, dass die Oberflächenporen der Bindungsbeschichtung 300B bevorzugt über einen Durchmesser von allerhöchstens 10 bis 100 Mikrometer verfügen sollten. In einer Form ist die Porosität der anodisierten Bindungsbeschichtung 300B so beschaffen, dass sie der später aufzutragenden thermisch gespritzten Beschichtung ein ausreichendes Haftungsvermögen bereitstellt.
Die anodisierte Bindungsbeschichtung 300B wird erzeugt, indem man einen Gleichstrom durch eine elektrolytische Lösung fließen lässt, während die Motorbohrung 110 als Anode fungiert (d. h. die positive Elektrode). Der Strom setzt Wasserstoff an der Kathode und Sauerstoff an der Oberfläche der Motorbohrung 110 frei und führt zu einer Ansammlung von Al₂O₃. Wechselstrom oder pulsförmiger Strom kann auch anstelle von Gleichstrom verwendet werden. Die für die unterschiedlichen Lösungen erforderliche Spannung kann zwischen 1 bis 300 V DC schwanken und bewegt sich in der Regel im Bereich zwischen 15 bis 21 V. Höhere Spannungen sind in der Regel für dickere Beschichtungen, die mithilfe von Schwefelsäure erzeugt werden, erforderlich. Die Stärke des Anodisierungsstroms hängt vom zu anonymisieren Aluminiumbereich ab und schwankt in der Regel zwischen 30 bis 300 A/m². Das Anodisieren des Aluminiums wird normalerweise in einer Säurelösung durchgeführt, die das Al₂O₃ langsam auflöst. Die Wirkung der Säure steht im Gleichgewicht zur Oxidationsrate, um Poren in die Bindungsbeschichtung 300B entstehen zu lassen. Im Wesentlichen ermöglichen diese Poren der Elektrolytlösung und dem Strom das Aluminiumsubstrat der Motorbohrung 110 zu erreichen und die Bindungsbeschichtung 300B solange weiterwachsen zu lassen, bis diese die gewünschte Dicke erreicht hat.
Bedingungen, wie z. B. die Konzentration des Elektrolyts, der Säuregehalt, die Temperatur der Lösung und die Stromstärke müssen gesteuert werden, um die Entstehung einer Oxidschicht der Bindungsbeschichtung 300B von gleichbleibend hoher Qualität zu gewährleisten. Härtere und dickere Filme werden eher mittels stärker verdünnter Lösungen bei niedrigen Temperaturen mit hohen Spannungen und Stromstärken erzeugt. Im gegenwärtigen Kontext ist es möglich Bindungsbeschichtungen 300B mit einer Dicke zwischen 1 µm und über 100 µm herzustellen. Eine Bindungsbeschichtung 300B kann über ein Dicke zwischen 5 µm und 15 µm verfügen. In einer anderen Form (nicht dargestellt) kann die Bindungsbeschichtung 300B möglicherweise noch dünner sein, in der Größenordnung von etwa 3 µm. Während eine vorzuziehende Gesamtdicke der Bindungsbeschichtung 300B in einer bevorzugten Ausführungsform zwischen etwa 3 µm und ca. 50 µm beträgt, beträgt die Dicke der nachfolgend aufgetragenen thermischen Sprühbeschichtung 400 mindestens 100 µm. Genauso wie die Porosität und Beschichtungsdicke werden auch Rauheit und Härte bevorzugt gesteuert, um den Bedürfnissen der sich aus dem Kolben 200 und der Monitorbohrung 110 zusammensetzenden Kombination zu entsprechen.
In einem exemplarischen Anodisierungsverfahren wird die Oberfläche der Motorbohrung 110 in der Regel vorbehandelt, obwohl eine Vorbehandlung in manchen Situationen optional ist. Eine derartige Vorbehandlung beinhaltet die Reinigung der Oberfläche mit Wasser und ein 2 Minuten lang andauerndes Bespritzen mit einer 10 Gewichtsprozent NaOH enthaltenden wässrigen Lösung bei 50° C. Die Oberfläche wird dann ein oder mehrere Male in Wasser gespült.
Danach wird sie mittels eines Sprays mit einer Lösung, die 60 Vol.-% an Salpetersäure und 20 Vol.-% an Flusssäure enthält, bei 40° C für die Dauer von 0,5 bis 2 Minuten chemisch poliert. Anschließend wird sie für die Dauer von 2 Minuten in Wasser gespült. Danach folgt das Anodisieren, das entweder mittels Eintauchen oder eines Spritzvorgangs durchgeführt werden kann. Details im Zusammenhang mit einer Version des Galvanisierungsverfahrens des Konzepts auf der Basis des Eintauchens finden sich in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung 14/733,121, die am 8. Juni, 2015 mit dem Titel TIO₂ APPLICATION AS BONDCOAT FOR CYLINDER BORE THERMAL SPRAY eingereicht wurde und deren Inhaber der Anmelder der gegenwärtigen Erfindung ist, und deren Offenbarung hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist. Es versteht sich in Fachkreisen von selbst, dass es sich beim Galvanisieren, beim Phosphatieren und beim Anodisieren im Allgemeinen um ähnliche chemische Prozesse handelt. Trotz ihrer jeweiligen spezifischen Bedürfnisse werden Ausrüstungen dafür verwendet, die über erhebliche Überschneidungen verfügen, von denen ein Großteil in Anmeldung ‘121 dargestellt werden. Zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung werden weiter unten spezifischere exemplarische Formen von Anodisierverfahren und Elektrolyten beschrieben, die sich für das Anodisieren von Aluminiumlegierungssubstraten eigenen.
In einem ersten Elektrolyt wird eine wässrige Schwefelsäurelösung, in der Schwefelsäure in einer Menge von 100–200 g/l enthalten ist, bei einer Temperatur zwischen 10° C und 15° C aufrechterhalten. Die Stromdichte liegt dabei für die Dauer von ungefähr 1–60 Minuten bevorzugt zwischen ungefähr 1 und 3 A/dm².
In einem zweiten Elektrolyt wird eine wässrige Oxalsäurelösung verwendet, in der Oxalsäure in einer Menge von 400–100 g/l enthalten ist. Die Elektrolyttemperatur wird bei zwischen 15° C und 25° C aufrechterhalten und die Stromdichte liegt dabei für die Dauer von ungefähr 1–60 Minuten bevorzugt zwischen ungefähr 2 A/dm² und 3,5 A/dm².
In einem dritten Elektrolyt wird eine wässrige Mischung aus Schwefelsäure, Oxalsäure und Weinsäurelösung verwendet, in der Schwefelsäure in einer Menge von 175 bis 205 g/l, Oxalsäure in einer Menge von 10 bis 20 g/l und Weinsäure in einer Menge von 10 bis 20 g/l enthalten sind. Die Elektrolyttemperatur wird bevorzugt bei zwischen 10° C und 20° C aufrechterhalten und die angewendete Stromdichte beträgt dabei zwischen ungefähr 1 und 3 A/dm². Die Dauer beträgt (wie oben) zwischen 1 und 60 Minuten.
In einem vierten Elektrolytenbad wird eine wässrige Chromsäurelösung verwendet, in der Chromsäure in einer Menge von 40 bis 50 g/l enthalten ist. Die Elektrolyttemperatur wird bevorzugt bei zwischen 30 und 35° C aufrechterhalten und die angewendete Stromdichte beträgt dabei für die Dauer von ungefähr 1–60 Minuten zwischen ungefähr 1 und 4 A/dm².
Im Fall von Al₂O₃ weist das Oxid der anodisierten Bindungsbeschichtung 300B eine sehr viel geringere Wärmeleitfähigkeit und einen sehr viel geringeren linearen Ausdehnungskoeffizienten als das zugrunde liegende Aluminium, aus dem es gebildet ist, auf. Infolgedessen neigt die Bindungsbeschichtung 300B zur Rissbildung, wenn sie einer thermischen Beanspruchung von über 80° C ausgesetzt wird; eine derartige Rissbildung führt jedoch vorteilhafterweise nicht zu einem Abschälen. Darüber hinaus liegt der extrem hohe Schmelzpunkt von Al₂O₃ bei 2050° C und liegt somit wesentlich höher als der von purem Aluminium, der bei 658° C liegt. Das Prinzip auf dem die Aluminium-Anodisierbehandlung aufgebaut ist, bewirkt, dass das Al₂O₃ in gleicher Menge sowohl in Richtung der Oberfläche der Motorbohrung 110 hinein als auch aus ihr heraus wächst. Das hängt insbesondere damit zusammen, dass, da es sich beim Anodisieren um einen chemischen Umwandlungsprozess handelt, dessen Ausgangsoxid ein viel größeres Volumen als dessen Aluminiumvorprodukt beansprucht, ungefähr die Hälfte der umgewandelten Oxide aus der Oberfläche herauswächst, während die andere Hälfte in die ursprüngliche Oberfläche hineinwächst. Als solches vergrößert das Anodisieren die Dimensionen des Teils auf jeder Oberfläche um die Hälfte des Oxidvolumens. Obwohl es sich bei dem Phosphatieren (welches bereits weiter oben besprochen wurde) im Vergleich dazu, ebenfalls um einen chemischen Umwandlungsprozess handelt, bewirkt das Prinzip auf dem dieses Verfahren beruht, dass das Oxid fast ausschließlich aus der Oberfläche herauswächst.
Die Erfinder haben entschieden, dass drei Anodisierungsarten besonders nützlich sind, um die Bindungsbeschichtung 300B herzustellen. Diese beinhalten die Chromsäure-Anodisierung und zwei Arten an Schwefelsäure-Anodisierungen. Die Chromsäure trägt mittels der Chromsäure-Anodisierung dazu bei, dass dünnere (0,5μm–18μm) und blickdichtere Filme hergestellt werden, die geschmeidiger und biegsamer sind. Im Vergleich zum Verfahren der Filmbildung, bei dem Schwefelsäure verwendet wird, wird die Spannung hierbei während des Prozesszyklus, in dem die Chromsäure verwendet wird, angehoben. Während mithilfe der ersten Art an Schwefelsäure-Anodisierung Bindungsbeschichtungen 300B einer mittleren Dicke (2μm–25μm) hergestellt werden können (diese werden im nordamerikanischen Raum oft als Typ II Beschichtungen bezeichnet), können mithilfe der zweiten Art an Schwefelsäure-Anodisierung, Bindungsbeschichtungen 300B von mindestens 25 μm hergestellt werden (die unter der Bezeichnung Typ III Beschichtungen bekannt sind). Die dickeren unter diesen Beschichtungen erfordern eine erhöhte Prozesssteuerung und werden bevorzugt in gekühlten Tanks nahe dem Gefrierpunkt von Wasser und unter höheren Spannungen als dünnere Beschichtungen gebildet. Die Erfinder haben darüber hinaus entschieden, dass das Anodisieren auch unter der Verwendung von Phosphorsäure hergestellt werden kann. Gleichermaßen kann die elektrolytische Plasmaoxidation in Verbindung mit höheren Spannungspegeln verwendet werden: Die dabei entstehenden Funken erzeugen kristall-/keramikartigere Beschichtungen (sofern derartige Beschichtungen erwünscht sind).
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 für die Struktur oder Funktion der beanspruchten Erfindung sind. 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.
Nachdem die Erfindung detailliert und mit Bezug zu spezifischen Ausführungen beschrieben wurde, wird es dennoch offensichtlich sein, dass Modifikationen und Variationen möglich sind, ohne den erfindungsgemäßen Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise auf angegebene bevorzugte Aspekte und beispielhafte Ausführungsformen beschränkt ist, sondern durch die angefügten Ansprüche geregelt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 14/335974 [0020]

Claims

Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche einer Motorzylinderbohrung, bestehend aus: dem Reinigen der genannten Oberfläche zur weitgehenden Entfernung einer sich darauf befindlichen Verschmutzung; dem Aktivieren der besagten Oberfläche mittels entweder dem Anodisierungs- oder dem Phosphatierungsverfahren; und dem Erzeugen einer thermisch gespitzten Beschichtung auf der besagten aktivierten Oberfläche.
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die besagten Verunreinigungen aufgrund einer Vorbehandlung entstehen, die im Wesentlichen zu der folgenden Gruppe an Verfahren gehören: Granulatbestrahlung, Wassersprühbestrahlung unter Hochdruck, Laserätzung oder mechanische Aufrauung, weswegen das besagte Reinigen nach der besagten Vorbehandlung stattfindet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die besagte Aktivierung statt einer Vorbehandlung durchgeführt wird, die im Wesentlichen zu der folgenden Gruppe an Verfahren gehört: Granulatbestrahlung, Wassersprühbestrahlung unter Hochdruck, Laserätzung oder mechanische Aufrauung.
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das besagte Anodisieren oder Phosphatieren eine poröse Beschichtung, die Bindungsbeschichtung, entstehen lässt, worin: die besagte Bindungsbeschichtung Oxidkeramik umfasst, und die besagte Oxidkeramik Aluminiumoxid umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 4, worin die besagte poröse Beschichtung eine Porosität von weniger als 0,5 mm in im Durchmesser definiert.
Verfahren nach Anspruch 1, worin ein Material, aus welchem die genannte Zylinderbohrung besteht, aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Aluminium-basierten Material, einem Magnesium-basierten Material und Kombinationen davon.
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das besagte Aktivieren mittels einer spritzbasierten Methode durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das besagte Aktivieren mittels einer eintauchbasierten Methode durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das besagte Phosphatieren das Bespritzen der besagten Oberfläche mit einer Phosphatierlösung umfasst, deren Flouridkonzentration zwischen ungefähr 200 bis 600 mg/l beträgt und, die besagte Phosphatierlösung enthält mindestens ein Manganion, dessen Konzentration zwischen ungefähr 0,1 g/l und 3 g/l beträgt oder ein Nickelion, dessen Konzentration zwischen ungefähr 0,1 g/l und 4 g/l beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die genannte thermische Sprühbeschichtung mindestens eine Schicht aus einem Eisen-basierten Material enthält.