DE10334701A1 - Thermally sprayed cylinder liner for internal combustion engines is made from an iron-based alloy containing dispersed friction- and wear-reducing particles made from a metal alloy of aluminum, copper, zinc, tin and/or molybdenum - Google Patents

Thermally sprayed cylinder liner for internal combustion engines is made from an iron-based alloy containing dispersed friction- and wear-reducing particles made from a metal alloy of aluminum, copper, zinc, tin and/or molybdenum Download PDF

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Abstract

Thermally sprayed cylinder liner is made from an iron-based alloy containing dispersed friction- and wear-reducing particles made from a metal alloy of two of the following elements: aluminum, copper, zinc, tin and molybdenum. An independent claim is also included for electric arc spraying process for depositing a friction-reducing layer onto a metal substrate.

Description

Die Erfindung betrifft Schichten auf der Basis von Eisenlegierungen mit dispergierten reibungsvermindernden Partikeln zur Reduktion der Reibung auf Zylinderlaufbuchsen, wobei die Schichten mittels thermischer Spritzverfahren, insbesondere dem Zweidraht-Lichtbogendrahtspritzen hergestellt werden.The The invention relates to layers based on iron alloys with dispersed friction reducing particles for reduction Friction on cylinder liners, whereby the layers by means of thermal Spray method, in particular the two-wire arc wire spraying getting produced.

Die Erfindung befasst sich mit der Reduktion der Reibleistung, bzw. des Reibverschleißes von Zylinderlaufbuchsen, auch als Zylinderlaufbahn bezeichnet, was die für die Weiterentwicklung von Kolbenmotoren, insbesondere Otto- und Dieselmotoren für Kraftfahrzeuge, erforderlich ist. An diese Zylinderlaufbuchsen werden sehr hohe Anforderungen an die selbstschmierenden, korrosionshemmenden und verschleißreduzierenden Eigenschaften gestellt. Durch die Erfüllung dieser Anforderungen sind u. a. eine Reduktion von Kraftstoffverbrauch und Emission absehbar. In diesem Zusammenhang spielt auch die lokale Anpassung der Schichteigenschaften an die entsprechenden motorisch geforderten Einsatzbedingungen im Zylinder eine wichtige Rolle.The Invention deals with the reduction of the friction power, or of fretting of cylinder liners, also called cylinder liner, what the for the further development of piston engines, in particular Otto and Diesel engines for Motor vehicles, is required. At these cylinder liners are very high demands on the self-lubricating, corrosion-inhibiting and wear-reducing Properties provided. By meeting these requirements are u. a. a reduction of fuel consumption and emissions foreseeable. In this context also plays the local adaptation of the layer properties to the corresponding motor required operating conditions in Cylinders an important role.

In der Regel werden die Laufbuchsen in kostenintensiven und komplexen Verfahren in die Zylinderbohrungen eingepresst oder eingegossen. So ist beispielsweise der Einsatz von Gusseisen- Laufbuchsen für Aluminiummotorblöcke der seit längerem aus der US 1,347,476 bekannt. Dabei läuft eine Stahlkolbenringpackung geschmiert in Kontakt mit der Gusseisen-Zylinderbohrungswand. Für die Schmierung des Kontaktes sind die tribologischen Eigenschaften von Grauguss bestimmend. Verschleißfestigkeit und Abriebfestigkeit von Grauguss sind insbesondere auf die Anwesenheit von Graphit zurückzuführen, der als selbstschmierende Phase in einer verschleißfesten Matrix aus alpha-Fe und Eisencarbid auftritt.As a rule, the liners are pressed or cast in costly and complex processes in the cylinder bores. For example, the use of cast iron liners for aluminum engine blocks has long been out of the US 1,347,476 known. In doing so, a steel piston ring packing lubricates in contact with the cast iron cylinder bore wall. For the lubrication of the contact, the tribological properties of gray cast iron are decisive. The wear resistance and abrasion resistance of gray cast iron are particularly due to the presence of graphite, which occurs as a self-lubricating phase in a wear-resistant matrix of alpha-Fe and iron carbide.

Eine weitere Methode zum Aufbau der Zylinderlaufbuchsen ist die Ni-Plattierung von Zylinderbohrungswänden, um die Eisensubstrate Korrosion widerstandsfähig zu machen, wie sie beispielsweise in der US 991,404 beschrieben ist. Diese Schichten zeigen jedoch noch nicht die gewünschte Duktilität beziehungsweise hinreichende Schmiereigenschaften.Another method of constructing the cylinder liners is the Ni plating of cylinder bore walls to make the iron substrates resistant to corrosion, such as in the US 991,404 is described. However, these layers do not yet show the desired ductility or adequate lubricating properties.

Moderne Zylinderlaufbuchsen sollten dagegen aus Gründen der Kostenreduktion und der Flexibilität ihres Eigenschaftsprofils durch thermische Spritzverfahren als reibungsreduzierende Schicht auf den Grundwerkstoff aufgetragen werden. In der Regel werden hier die konventionellen Plasma- oder Flamm-Spritzverfahren eingesetzt.modern Cylinder liners should, however, for the sake of cost reduction and the flexibility their property profile by thermal spraying as friction-reducing Layer are applied to the base material. Usually Here are the conventional plasma or flame spraying process used.

Aus der EP 0 716 158 B1 ist beispielsweise ein Verfahren zum Beschichten von Zylinderbohrungswänden eines Motorblocks aus Aluminium bekannt. Dieses Verfahren umfasst folgende Schritte. Gießen eines Motorblocks aus einer Aluminiumlegierung. Oberflächenbehandlung der gegossenen Zylinderwände, um Verunreinigungen zu entfernen und eine gereinigte Oberfläche bereitzustellen. Bloßlegen frischen Metalls auf der gereinigten Oberfläche, um eine Oberfläche zur Verbindung bereitzustellen. Abscheiden einer plasmagespritzten Beschichtung auf der bloßgelegten frischen Metalloberfläche aus einem Pulvergemisch, das Feststoffschmierpartikel enthält.From the EP 0 716 158 B1 For example, a method of coating cylinder bore walls of an aluminum engine block is known. This procedure comprises the following steps. Casting an aluminum alloy engine block. Surface treatment of the cast cylinder walls to remove contaminants and provide a cleaned surface. Exposing fresh metal to the cleaned surface to provide a surface for connection. Depositing a plasma sprayed coating on the exposed fresh metal surface from a powder mixture containing solid lubricant particles.

Eine weitere Variante ist beispielsweise aus der DE 196 37 737 A1 bekannt. Hier wird eine Beschichtung auf Leichtmetall-Substraten auf der Basis von niedrig legiertem Stahl, der dispergierte Partikel aus Eisenoxid enthält, aufgetragen. Dabei wird als Herstellungsverfahren das Lichtbogendrahtspritzen mit niedrig legiertem Stahldraht mit geringem Kohlenstoffgehalt gewählt, wobei dem Treibgas der Spritzvorrichtung gezielt Sauerstoff zugesetzt wird, der einen Teil des Fe des Drahts in Eisenoxid aufoxidiert. Das Eisenoxid wirkt dabei als reibungsmindernder Zusatz. Das Eigenschaftsprofil dieser Schichten kann die höchsten Ansprüche an Reib- und Verschleißminderung von Zylinderlaufbuchsen noch nicht erfüllen.Another variant is for example from the DE 196 37 737 A1 known. Here, a coating is applied to light alloy substrates based on low alloy steel containing dispersed particles of iron oxide. In this case, as the manufacturing method, the arc wire spraying is selected with low-alloyed steel wire with low carbon content, wherein the propellant gas of the spray device targeted oxygen is added, which oxidizes a portion of the Fe of the wire in iron oxide. The iron oxide acts as a friction-reducing additive. The property profile of these layers can not yet meet the highest demands on friction and wear reduction of cylinder liners.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein kostengünstiges thermisches Abscheideverfahren für die Herstellung von reibvermindernden und verschleißreduzierenden Beschichtungen auf metallischen Substraten, insbesondere Zylinderlaufbuchsen, bereitzustellen, dass eine höchstmögliche Flexibilität hinsichtlich lokaler geometrischer Ausgestaltung und Eigenschaftsprofil aufweist.It is therefore an object of the invention is a cost-effective thermal deposition for the Production of friction-reducing and wear-reducing coatings on metallic substrates, in particular cylinder liners, provide that offers the highest possible flexibility having local geometric design and property profile.

Die Aufgabe wird gelöst durch thermisch gespritzte Zylinderlaufbuchsen für Verbrennungsmotoren, die eine Schichtzusammensetzung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 aufweisen, sowie durch ein Lichtbogendrahtspritzverfahren zur Abscheidung dieser Zylinderlaufbuchse mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.The Task is solved by thermally sprayed cylinder liners for internal combustion engines, the a layer composition according to the features of claim 1, and by an arc wire spraying method for the separation of this cylinder liner with the features of the claim 9. The subclaims describe preferred embodiments.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Beschichtung aus einem thermisch gespritzten Verbundwerkstoff aus einer Matrix aus einer Eisenbasislegierung und metallischer oder keramischer disperser Phase aufgebaut ist. Die disperse Phase ist dabei entweder homogen über die gesamte Schicht verteilt, oder weist einen Konzentrationsgradienten auf.According to the invention, it is provided that the coating of a thermally sprayed composite material from a matrix of an iron-based alloy and metallic or ceramic disperse phase is constructed. The disperse phase is either homogeneous over the entire layer distributed, or has a concentration gradient on.

Die disperse Phase besteht dabei erfindungsgemäß aus reib- und verschleißmindernden metallischen und/oder keramischen Partikeln.The disperse phase is invented according to the invention from friction and wear-reducing metallic and / or ceramic particles.

Zu den erfindungsgemäß verwendeten Eisenbasislegierungen zählen insbesondere Gusseisen, Stahl und Edelstahl, bevorzugt mit den Legierungsbestandteilen Cr, Mo und/oder Ni.To the invention used Count iron-based alloys in particular cast iron, steel and stainless steel, preferably with the alloy components Cr, Mo and / or Ni.

In einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind die reibmindernden Partikel überwiegend metallisch. Die metallischen Partikel enthalten erfindungsgemäß eine Metalllegierung mindestens zweier Elemente der Gruppe Mg, Al, Si, Cu, Zn, Sn, Pb oder Mo. Bevorzugt sind dabei Legierungen aus den Systemen Cu/Zn, Cu/Zn/Sn, Cu/Sn, Cu/Pb oder Cu/Mg, wobei hierbei der Cu-Gehalt innerhalb der Partikel oberhalb 20 Gew%, bevorzugt oberhalb 50 Gew% liegt.In a first embodiment of the invention the friction-reducing particles are predominantly metallic. The Metallic particles according to the invention contain a metal alloy of at least two Elements of the group Mg, Al, Si, Cu, Zn, Sn, Pb or Mo. Preferred are alloys of the systems Cu / Zn, Cu / Zn / Sn, Cu / Sn, Cu / Pb or Cu / Mg, in which case the Cu content within the particles above 20% by weight, preferably above 50% by weight.

Weitere bevorzugte Zusammensetzungen der metallischen Partikel sind Al-Legierungen, die 10 bis 25% Si enthalten, sowie die Systeme Al/Sn oder Al/Zn.Further preferred compositions of the metallic particles are Al alloys, containing 10 to 25% Si, and the systems Al / Sn or Al / Zn.

Zusätzlich zu den aufgeführten metallischen Partikeln können auch intermetallische oder keramische Komponenten als Nebenbestandteil der dispersen Phase auftreten. Dabei handelt es sich bevorzugt um Graphit, BN, TiO2 und/oder MoS2. Deren Anteil liegt bevorzugt unterhalb 30 Gew% der dispersen Phase.In addition to the metallic particles listed, intermetallic or ceramic components may also occur as a minor constituent of the disperse phase. These are preferably graphite, BN, TiO 2 and / or MoS 2 . Their proportion is preferably below 30% by weight of the disperse phase.

Eine bevorzugte thermisch gespritze Zylinderlaufbuchse wird durch eine Matrix auf der Basis einer Fe-Legierung, die B und/oder Mo enthält und keramischen Partikeln gebildet.A preferred thermally sprayed cylinder liner is replaced by a Matrix based on a Fe alloy containing B and / or Mo and ceramic Particles formed.

Der Gesamtgehalt der dispersen Phase liegt in der Regel im Bereich von 2 bis 60 Gew% der thermisch abgeschiedenen Schicht und bevorzugt im Bereich von 2 bis 12 Gew%.Of the Total content of the disperse phase is usually in the range of 2 to 60% by weight of the thermally deposited layer and preferred in the range of 2 to 12% by weight.

Weist die Schichtzusammensetzung einen Gradienten auf, der parallel zur Flächennormalen der Schicht läuft, so liegt der Gehalt der dispersen Phase in der Schicht-Oberfläche bevorzugt oberhalb 60 Gew%.has the layer composition has a gradient parallel to the surface normal the shift is running, Thus, the content of the disperse phase in the layer surface is preferred above 60% by weight.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind die reibmindernden Partikel überwiegend keramisch. Die keramischen Partikel enthalten erfindungsgemäß mindestens je ein metallisches und ein nichtmetallisches Element der Gruppe B, Al, Ti, Mo, C, N, O, oder S. Kohlenstoff kann hierbei auch elementar, bevorzugt als Graphit auftreten.In a further embodiment of the invention The friction-reducing particles are predominantly ceramic. The ceramic According to the invention, particles contain at least one metallic and one nonmetallic element of the group B, Al, Ti, Mo, C, N, O or S. Carbon can also be elemental, preferably occur as graphite.

Bevorzugt sind dabei die entsprechenden Oxide und Nitride, insbesondere TiO2, BN, AlN, sowie B4C oder MoS2. Zusätzlich zu den aufgeführten keramischen Partikeln können auch metallische Komponenten als Nebenbestandteil der dispersen Phase auftreten. Dabei handelt es sich bevorzugt um Cu-, oder Al-Legierungen. Deren Anteil liegt bevorzugt unterhalb 30 Gew% der dispersen Phase.Preferred are the corresponding oxides and nitrides, in particular TiO 2 , BN, AlN, and also B 4 C or MoS 2 . In addition to the cited ceramic particles, metallic components can also occur as a minor constituent of the disperse phase. These are preferably Cu or Al alloys. Their proportion is preferably below 30% by weight of the disperse phase.

Die Partikelgröße der erfindungsgemäßen metallischen und/oder keramischen Partikel der dispersen Phase beträgt im allgemeinen 1 bis 200 μm und bevorzugt 5 bis 75 μm.The Particle size of the metallic invention and / or ceramic particles of the disperse phase is in general 1 to 200 μm and preferably 5 to 75 microns.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Laufbahn ist es, dass die Feststoff-Schmiermittel, die durch die metallischen oder keramischen Partikel gebildet werden, über die metallische Matrix aus Fe-Basislegierung gleichmäßig verteilt und durch diese fest eingebunden sind, wodurch die Partikel ihre selbstschmierenden Eigenschaften für die Zylinderlaufbuchse optimal entwickeln können.One Advantage of the career of the invention is it that the solid lubricant that passes through the metallic or ceramic particles are formed over the metallic matrix evenly distributed from Fe base alloy and are firmly bound by them, whereby the particles their self-lubricating properties for the cylinder liner optimal can develop.

Zu den erfindungsgemäßen Schichten, insbesondere für die Zylinderlaufbuchsen, gehören auch Gradientenwerkstoffe, bei denen sich die Schichtzusammensetzung entlang einer ihrer Raumrichtungen kontinuierlich ändert. So kann es von Vorteil sein, die Funktionalität der Fläche gezielt lokal durch einen hohen oder niedrigeren Gehalt an disperser Phase zu verändern. Bevorzugt weist die Zylinderlaufbuchse senkrecht zur Oberfläche einen Gradienten des Fe-Gehaltes auf, wobei der Fe-Gehalt vom Substratwerkstoff zur Oberfläche der Laufbahn hin abnimmt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine Zwischenschicht erzeugt, die an einen Grundwerkstoff aus einer Eisenbasislegierung oder einem Stahl angepasst ist.To the layers according to the invention, especially for the cylinder liners also belong Gradient materials in which the layer composition continuously changes along one of their spatial directions. So It may be beneficial to target the functionality of the area locally by one to change high or lower content of disperse phase. Prefers the cylinder liner has a gradient perpendicular to the surface of the Fe content, wherein the Fe content of the substrate material for surface the career path decreases. This will be advantageous produces an intermediate layer, which is made of a base material from a Iron-based alloy or a steel is adjusted.

Die Dicke der abgeschiedenen Zylinderlaufbuchse liegt typischerweise unterhalb 10 mm. Besonders bevorzugt sind Schichtdicken um 50 bis 500 μm. Es ist ein Charakteristikum des erfindungsgemäßen LDS-Verfahrens, dass sich vergleichsweise große Schichtdicken in guter Qualität abscheiden lassen, die auch deutlich oberhalb von 10 mm liegen können.The Thickness of the deposited cylinder liner is typically below 10 mm. Layer thicknesses of about 50 to are particularly preferred 500 μm. It is a characteristic of the LDS method according to the invention that comparatively large Layer thicknesses in good quality can be deposited, which can be well above 10 mm.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf das Herstellungsverfahren der Beschichtungen, insbesondere der Zylinderlaufbuchsen, mittels eines thermischen Spritzverfahrens.One Another aspect of the invention relates to the manufacturing process the coatings, in particular the cylinder liners, by means of a thermal spraying process.

Je nach Zusammensetzung der Schicht können viele der gängigen thermischen Spritzverfahren zur Herstellung der Schicht genutzt wereden. Hierzu zählen beispielsweise das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen oder das atmosphärische Plasmaspritzen.ever After composition of the layer, many of the common thermal Spray method used to make the layer. These include, for example high velocity flame spraying or atmospheric plasma spraying.

Das besonders bevorzugte thermischen Spritzverfahren zur Herstellung einer Schicht aus metallischer Matrix und einer dispersen Phase aus metallischen und/oder keramischen Partikeln ist das Lichtbogen-Drahtspritzverfahren (LDS) mit mindestens einem Compositedraht. Die Compositedrähte umfassen dabei sowohl die Eisenbasislegierung als auch die Partikel der zu bildenden dispersen Phase. Das LDS-Verfahren wird bevorzugt mit zwei Drähten, insbesondere zwei gleich aufgebauten Drähten durchgeführt.The particularly preferred thermal spray method for producing a layer of metallic matrix and a disperse phase of metallic and / or ceramic particles is the Arc wire spraying (LDS) with at least one composite wire. The composite wires include both the iron-based alloy and the particles of the disperse phase to be formed. The LDS method is preferably carried out with two wires, in particular two identically constructed wires.

Durch das erfindungsgemäße LDS-Verfahren ist eine sehr große Materialvielfalt, das heißt insbesondere eine Variation der Schichteigenschaften gewährleistet.By the LDS method according to the invention is a very big one Material diversity, that is in particular ensures a variation of the layer properties.

Das thermische Spritzverfahren wird erfindungsgemäß mit hohen Abscheideraten, beziehungsweise hohen Geschwindigkeiten des Gas- oder Plasmastrahls geführt, so dass eine lange Kontaktzeit der einzelnen Komponenten der abzuscheidenden Schicht bei hohen Temperaturen und/oder in der flüssigen Phase verhindert wird. Hierdurch wird die Reaktion bzw. Auflegierung zwischen metallischer Schmelze aus der Eisenbasislegierung und den zu dispergierenden Partikeln, beziehungsweise deren Schmelzetröpfchen im wesentlichen unterbunden. Erst damit lassen sich auch Ungleichgewichts-Phasen erhalten, wie sie beispielsweise durch eine schmelzmetallurgische Herstellung kaum erhältlich wären, da hier eine lange Kontaktzeit zwischen den Komponenten der dispersen Phase und der Schmelze der Matrix besteht, in der sich das Phasengleichgewicht (thermodynamisches Gleichgewicht) einstellen kann.The thermal spraying method according to the invention with high deposition rates, or high speeds of the gas or plasma jet guided, allowing a long contact time of the individual components of the deposited Layer at high temperatures and / or in the liquid phase is prevented. As a result, the reaction or alloying between metallic melt of the iron-based alloy and the to be dispersed Particles, or their melt droplets substantially prevented. Only then can you get unbalance phases, as for example would hardly be obtainable by a melt metallurgical production since here a long contact time between the components of the disperse Phase and the melt of the matrix exists, in which the phase equilibrium (thermodynamic equilibrium) can adjust.

Dies bewirkt eine schnelle Abkühlung der Spritzpartikel und dass die Verweilzeit der die disperse Phase bildenden Partikel in der Schmelzphase der Matrix gering ist. Somit werden chemische Reaktionen und strukturelle Umwandlungen dieser Partikel auf ein Minimum reduziert.This causes a quick cooling the spray particles and that the residence time of the disperse phase forming particles in the melt phase of the matrix is low. Consequently become chemical reactions and structural transformations of these Particles reduced to a minimum.

Beim LDS-Verfahren ist vorgesehen mindestens einen Compositedraht zu verwenden. Dabei ist unter Compositedraht ein aus mehreren Materialien aufgebauter Draht zu verstehen, der insbesondere auch Fülldrähte umfasst.At the LDS method is provided for at least one composite wire use. In this case, one of several materials is constructed under composite wire To understand wire, which in particular also includes cored wires.

Besonders bevorzugt weist der mindestens ein Compositedraht einen Metallmantel (wird im folgenden als Fülldraht bezeichnet) oder eine durchgängige Metallphase aus einer Fe-Basislegierung mit einem Anteil von 20 bis 80 Vol% des Drahtes auf.Especially Preferably, the at least one composite wire has a metal sheath (hereinafter referred to as cored wire referred to) or a continuous Metal phase of an Fe-based alloy with a share of 20 to 80% by volume of the wire.

Der Metallmantel oder die durchgängige Metallphase geben dem Draht dabei die benötigte mechanische Stabilität. Bevorzugt umschließt der Metallmantel oder die durchgängige Metallphase alle der wesentlichen Komponenten der dispersen Phase des abzuscheidenden Materials nahezu vollständig.Of the Metal shell or the continuous Metal phase gives the wire the required mechanical stability. Prefers surrounds the metal shell or the continuous Metal phase all of the essential components of the disperse phase of the material to be deposited almost completely.

Der Metallmantel oder die Metallphase des Compositedrahtes ist bevorzugt aus Gusseisen, Stahl, oder Edelstahl aufgebaut.Of the Metal sheath or the metal phase of the composite wire is preferred made of cast iron, steel, or stainless steel.

Die Komponenten der dispersen Phase werden durch Partikel oder Pulver gebildet, die vom Mantel des Fülldrahtes oder der Matrix des Compositedrahtes umschlossen sind.The Components of the disperse phase are made by particles or powder formed by the sheath of the cored wire or the matrix of the composite wire are enclosed.

Werden andere thermische Spritzverfahren angewendet, die Pulver als Ausgangsstoffe verwenden, so sind der späteren Schichtzusammensetzung entsprechende Pulvermischungen zu wählen.Become Other thermal spraying methods used the powders as starting materials use, so are the later ones Layer composition corresponding powder mixtures to choose.

Die Komponenten der keramischen Partikel der dispersen Phase enthalten erfindungsgemäß mindestens je ein metallisches und ein nichtmetallisches Element der Gruppe B, Al, Ti, Mo, C, N, O, oder S, sowie elementares C. Die metallischen Partikel der dispersen Phase enthalten mindestens eine Metall oder eine Metalllegierung aus einem Element der Gruppe Mg, Al, Si, Cu, Zn, Sn oder Mo.The Contain components of the ceramic particles of the disperse phase at least according to the invention one metallic and one nonmetallic element of the group B, Al, Ti, Mo, C, N, O, or S, as well as elemental C. The metallic Particles of the disperse phase contain at least one metal or a metal alloy of an element of the group Mg, Al, Si, Cu, Zn, Sn or Mo.

Bevorzugt bestehen die Partikel dabei aus Legierungen der Systeme Cu/Zn, Cu/Sn oder Cu/Mg, sowie TiO2, BN, AlN, oder MoS2.The particles preferably consist of alloys of the systems Cu / Zn, Cu / Sn or Cu / Mg, as well as TiO 2 , BN, AlN, or MoS 2 .

Werden Metalllegierungen für die disperse Phase vorgesehen, so reicht es mitunter aus, im Compositedraht nicht die Legierungspulver sondern nur deren einzelne Komponenten in Pulverform vorzugeben. Insbesondere die niedrig schmelzenden Komponenten aus Cu oder Sn können in heißen Phase des LDS-Prozesses zu den jeweiligen Legierungen zusammenschmelzen.Become Metal alloys for provided the disperse phase, it is sometimes sufficient, in the composite wire not the alloy powder but only their individual components to specify in powder form. In particular, the low-melting components made of Cu or Sn in hot Phase of the LDS process melt together to the respective alloys.

Die verwendeten Pulverpartikel weisen typischerweise Größen im Bereich von 0,5 bis 100 μm auf.The used powder particles typically have sizes in the range from 0.5 to 100 microns.

Im Falle metallischer Komponenten der dispersen Phase kann es auch von Vorteil sein statt Pulvern, Späne oder der Drähte zu verwenden.in the It also can trap metallic components of the disperse phase be beneficial instead of using powders, chips or wires.

Eine Methode, die für das bevorzugte LDS-Verfahren geeigneten Fülldrähte aufzubauen, geht von Metall-Folien, oder Metall-Bändern aus. Das Metall-Band wird mit den pulvrigen Komponenten beaufschlagt, parallel zur Längsachse zusammengerollt, umgekrimmt und zum Fülldraht ausgezogen. In analoger Weise lassen sich auch Metall-Rohre mit den weiteren Komponenten füllen und zu Drähten ausziehen. Eine weitere Variante sieht vor, die gefüllten Rohre zu Bändern auszuwalzen und diese zu mehr oder weniger abgeflachten Drähten zu zerteilen. Dieses Verfahren führt beispielsweise zu den ausgeführten Compositedrähten.A Method for The preferred LDS process to build suitable cored wires, goes from metal foils, or metal bands. The Metal tape is loaded with the powdery components, in parallel to the longitudinal axis rolled up, umgekrimmt and pulled out to the cored wire. In analog You can also use metal pipes with the other components to fill and to wires take off. Another variant provides, the filled tubes to tapes to roll out and this to more or less flattened wires too divide. This procedure leads for example, to the executed Composite wires.

Die erfindungsgemäße Zylinderlaufbuchse weist auch bei höchsten Spitzendrücken oberhalb ca. 200 bar eine überlege Fresssicherheit auf.The inventive cylinder liner has even at the highest peak pressures Above approx. 200 bar a deliberate Eating security.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Abbildungen 1 bis 3 dargestellt.Exemplary embodiments of the invention are shown in the figures 1 to 3 shown.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 Das Schliffbild einer mittels LDS-Verfahren thermisch gespritzten Zylinderlaufbuchse mit Matrixwerkstoff aus Stahl (1), reibmindernden Partikeln aus Keramikwerkstoff (2) und reibmindernden Partikeln aus Metallwerkstoff (3) 1 The micrograph of a cylinder liner thermally sprayed by LDS method with matrix material made of steel ( 1 ), friction-reducing particles of ceramic material ( 2 ) and friction-reducing particles of metal material ( 3 )

2 Das Schliffbild einer mittels LDS-Verfahren thermisch gespritzten Zylinderlaufbuchse mit Matrixwerkstoff aus Stahl (1) und reibmindernden Partikeln aus Metallwerkstoff (3) 2 The micrograph of a cylinder liner thermally sprayed by LDS method with matrix material made of steel ( 1 ) and friction-reducing particles of metal material ( 3 )

3 Einen Fülldraht aus Stahlmantel (4) und Füllmaterial (5) aus metallischen und keramischen Partikeln, sowie eine herstellungsbedingte Walznaht 3 A cored wire made of steel casing ( 4 ) and filling material ( 5 ) of metallic and ceramic particles, as well as a production-related rolling seam

Claims (13)

Thermisch gespritzte Zylinderlaufbuchse für Verbrennungsmotoren dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus einer Eisenbasislegierung und hierin dispergierten reib- und verschleißmindernden Partikeln aufgebaut ist, wobei die Partikel aus einer Metalllegierung mindestens zweier Elemente der Gruppe Al, Cu, Zn, Sn oder Mo aufgebaut sind.A thermally sprayed cylinder liner for internal combustion engines, characterized in that it is composed essentially of an iron-based alloy and frictional and wear-reducing particles dispersed therein, wherein the particles are composed of a metal alloy of at least two elements of the group Al, Cu, Zn, Sn or Mo. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel aus Legierungen auf der Basis der Systeme Cu/Zn, Cu/Sn, Cu/Pb, Cu/Mg, Al/Sn oder Al/Zn bestehen.Cylinder liner according to claim 1, characterized that the particles of alloys based on the systems Cu / Zn, Cu / Sn, Cu / Pb, Cu / Mg, Al / Sn or Al / Zn. Thermisch gespritzte Zylinderlaufbuchse für Verbrennungsmotoren dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus einer Eisenbasislegierung und hierin dispergierten reib- und verschleißmindernden Partikeln, aus einer Keramik mindestens zweier Elemente der Gruppe B, Al, Ti, Mo, C, N, O, oder S aufgebaut ist.Thermally sprayed cylinder liner for internal combustion engines characterized in that it consists essentially of an iron-based alloy and friction and wear reducing particles dispersed therein a ceramic of at least two elements of group B, Al, Ti, Mo, C, N, O, or S is constructed. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel im wesentlichen aus TiO2, BN, AlN, C, oder MoS2 bestehen.Cylinder liner according to claim 3, characterized in that the particles consist essentially of TiO 2 , BN, AlN, C, or MoS 2 . Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die in der Eisenbasislegierung dispergierten Partikel einen Anteil von 2 bis 60 Gew% besitzen.Cylinder liner according to claim 1 to 5 characterized characterized in that those dispersed in the iron-based alloy Particles have a proportion of 2 to 60% by weight. Zylinderlaufbuchse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn einen Gradienten des Fe-Gehaltes aufweist, wobei der Fe-Gehalt vom Grund der gespritzten Schicht zur Oberfläche hin abnimmt.Cylinder liner according to one of the preceding Claims, characterized in that the raceway has a gradient of Fe content wherein the Fe content is from the bottom of the sprayed layer to the surface decreases. Verwendung von thermisch gespritzen Zylinderlaufbuchsen nach einem der vorangegangenen Ansprüche in Verbrennungsmotoren aus Eisenlegierungen, Stahl oder Edelstahl, sowie Leichtmetall auf der Basis von Al, Ti und/oder Mg.Use of thermally sprayed cylinder liners according to one of the preceding claims in internal combustion engines made of iron alloys, steel or stainless steel, as well as light metal on the Base of Al, Ti and / or Mg. Verwendung von thermisch gespritzen Zylinderlaufbuchsen nach einem der vorangegangenen Ansprüche bei Zylinder-Drücken über 200 bar.Use of thermally sprayed cylinder liners according to one of the preceding claims at cylinder pressures over 200 bar. Lichtbogendrahtspritzverfahren zur Abscheidung einer reibmindernden Schicht aus Eisenbasislegierung mit dispergierten Partikeln auf einem Metallsubstrat dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Compositedraht Verwendung findet, der einen Mantel oder eine Oberfläche aus Eisen-Basislegierung und eine Seele oder eine Füllung aus Metall- und/oder Keramik-Partikeln umfasst.Arc wire spraying method for depositing a friction-reducing layer of iron-based alloy with dispersed Particles on a metal substrate characterized in that at least one composite wire is used, which has a sheath or a surface made of iron-based alloy and a soul or a filling comprising metal and / or ceramic particles. Lichtbogendrahtspritzverfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit und/oder Prozesstemperatur der Spritzpartikel in der Gasphase so kurz oder niedrig gewählt werden, dass die Partikel der Seele oder Füllung des Compositedrahtes im wesentlichen unverändert abgeschieden werden.Arc wire spraying method according to claim 9 characterized characterized in that the residence time and / or process temperature the spray particles in the gas phase are chosen to be so short or low that the particles of the soul or filling of the composite wire are deposited substantially unchanged. Lichtbogendrahtspritzverfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Zusammensetzung und/oder die kristallographische Phase der dispergierten Partikel im wesentlichen derjenigen, der im Compositedraht enthaltenen Partikel entspricht.Arc wire spraying method according to claim 10 characterized in that the chemical composition and / or the crystallographic phase of the dispersed particles substantially the one corresponding to the particles contained in the composite wire. Lichtbogendrahtspritzverfahren nach Anspruch 9 ddadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Compositedrähte mit Mantel aus Eisenbasislegierung und mit Seele aus Al, Cu-, Sn- und/oder Zn-Metall oder -Legierungen verwendet werden.An arc wire spraying method according to claim 9 thereby characterized in that one or more composite wires with Sheath of iron-based alloy and with a core of Al, Cu, Sn and / or Zn metal or alloys are used. Lichtbogendrahtspritzverfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Compositedrähte mit Mantel aus Eisenbasislegierung und mit Seele oder Füllung aus B4C, BN, AlN, MoS2, C und/oder TiO2 verwendet werden.Arc wire spraying method according to claim 9, characterized in that one or more composite wires with coat of iron-based alloy and with soul or filling of B 4 C, BN, AlN, MoS 2 , C and / or TiO 2 are used.
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