DE2436478A1

DE2436478A1 - Zylinder aus einer aluminiumlegierung

Info

Publication number: DE2436478A1
Application number: DE2436478A
Authority: DE
Inventors: Torao Kobayashi; Chikato Ninagawa
Original assignee: Kioritz Corp
Current assignee: Kioritz Corp
Priority date: 1974-05-21
Filing date: 1974-07-29
Publication date: 1975-12-04
Also published as: FR2272271B1; SE7414984L; FR2272271A1; IT1019127B; GB1457703A; US3896009A; JPS50148236A

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinder, insbessndere für Verbrennungskraftmaschinen, mit einer Gleitfläche aus einer hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-System.

Bis jetzt sind bei- den Gleitflächen von Zylindern aus einer hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-System auf Scheuerwirkungen und Freßerscheinungen zurückzuführende Materialverluste an den Gleitflächen zu beobachten, insbesondere dann, wenn ein solcher Zylinder mehrere an seiner Gleitfläche mündende Öffnungen besitzt und zu einem Zweitaktmotor oder einem Motor von großen Abmessungen gehört, bei dem hohe Belastungen auftreten, so daß während
der Einlaufzeit des Motors mit einer thermischen Verformung des Zylinders zu rechnen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motorzylinder zu schaffen, der eine lange Lebensdauer erreicht,
und bei dem keine Materialverluste als Folge von Scheueroder Freßerscheinungen auftreten, und zwar sowohl während der Einlaufperiode des Motors als auch beim Betrieb bei niedriger Temperatur und während der Zeit, die zwischen dem Zeitpunkt der erstmaligen I_nbetriebsetzung und dem Zeitpunkt vergeht, in dem sich der Kolben dem Zylinder auf optimale Weise angepaßt hat. Gemäß der Erfindung wird hierbei von einem

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Zylinder bekannter Art aus einer hypereutektisehen Aluminiumlegxerung mit einem Aluminium-Silizium-System ausgegangen, da ein solcher Zylinder eine hervorragende Verschleißfestigkeit aufweist und sich unter Anwendung des Spritzgußverfahrens oder des Kokillengießverfahrens herstellen läßt.

Bei einem luftgekühlten Zweitaktmotorzylinder, der durch dem Kraftstoff beigemischtes Öl geschmiert wird und aus einer solchen Aluminiumlegierung besteht, ergibt sich während des betriebs eine ungleichmäßige Temperaturverteilung; dies ist auf das Vorhandensein einer großen Anzahl von Öffnungen (Einlaß, Auslaß und SpülÖffnungen) zurückzuführen, die an der Gleitfläche eines solchen Zylinders münden und zu einer thermischen Verformung der Gleitfläche führen» Dies hat zur Folge, daß die Gleitfläche örtlich sehr hohen Drücken ausgesetzt wird, was wiederum zu Materialverlusten führt, die ihre Ursache in Scheuer- und Freßerscheinungen haben.

Diese Erscheinungen lassen sich auch dann nicht vermeiden, wenn der Motorzylinder aus einer Aluminiumlegierung von hoher Wärmeleitfähigkeit besteht und die Luftkühlrippen am Umfang des Zylinders bezüglich ihrer Form, Anzahl und Anordnung auf optimale Weise ausgebildet sind.

Insbesondere bei Zylindern von großen luftgekühlten Zweitaktmotoren, die hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind, ist es schwierig, während der Einlaufzeit für eine einwandfreie Schmierung aller Teile der Gleitfläche zu sorgen, so daß die Gleitfläche durch Scheuer- oder Freßvorgänge beschädigt wird und eine thermische Verformung in einem erheblichen Ausmaß eintritt_o

Bei Zylindern aus einer hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-System ist das Auftreten von Scheuer- und Freßerscheinungen während der Einlaufperiode auf verschiedene Gründe zurückzuführenο Der Hauptgrund besteht darin, daß im Feingefüge der hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-System eine eutektische feste Aluminiumlösung vorhanden ist, die weich ist und einen niedrigen Schmelzpunkt hat. Wenn eine

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solche eutektische feste Aluminium].ösung an einem l'eil der Gleitfläche vorhanden ist, der einer starken örtlichen Er* hitzung ausgesetzt ist, da an der betreffenden Stelle ein hoher örtlicher ^ruck wirksam ist, besteht die Gefahr, daß die feste Aluminiumlösung an dem Bauteil haftet, das mit der Gleitfläche zusammenarbeitet. Infolgedessen treten an der Gleitfläche Materialverluste als Falge von Scheuer- und Freßerscheinungen auf. Wenn die eutektische feste Aluminiumlösung in dem metallischen Werkstoff des mit der Gleitfläche zusammenarbeitenden Bauteils bei einer hohen Temperatur in einem erheblichen Ausmaß löslich ist, nimmt die Gaf&hr des F'esthaftens der festen Lösung an dem Bauteil zu_o

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Darstellungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Lichtbild, welches das äußere Aussehen eines Zylindiers für.einen Zweitaktmotor erkennen läßt, der mit einer erfindungsgemäßen Gleitfläche versehen ist;

Fig. 2 eine Mikrophotographie mit 100-facher Vergrößerung, welche die Gleitfläche eines Zylinders nach einem A_rbeitsschritt zum Fertighonen zeigt;

Figo 3 eine 100-fach vergrößerte Mikrophotographie der Gleitfläche eines Zylinders, bei dem die Gleitfläche nach Fig«, 2 gemäß der Erfindung auf galvanischem Wege mit Blei plattiert worden ist;

Figo 4 eine 100-fach vergrößerte Mikrophotographie der Gleitfläche eines Zylinders, bei dem die Gleitfläche des Zylinders nach Fig. 2 auf galvanischem Wege mit Eisen plattiert worden ist;

Fig. 5 eine 100-fach vergrößerte Mikrophotographie eines Querschnitts der galvanisch plattierten Gleitfläche nach Fig. 4, wobei der Schnitt im rechten Winkel zu der Gleitfläche verläuftο

Fig. 6 eine Abtastkurve, welche die Oberflächenrauhigkeit eines Zylinders aus einer hypereutektischen Aluminium-

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legierung mit einem Aluminium-ßilizium-System erkennen läßt, bei dem der Arbeitsschritt zum iertighonen durchgeführt worden ist, bei dem jedoch die aus Blei bestehende Gleitfläche nach Figo 3 noch nicht auf galvanischem Wege aufgebracht wurde;

Fig. 7 eine Abtastkurve, welche die Oberflächenrauhigkeit der Gleitfläche eines Zylinders erkennen läßt, bei dem die Gleitfläche, für die Fig. 6 gilt, durch Beizen aktiviert worden ist, um die eutektische feste Aluminiumlösung zu entfernen;

Fig. 8 eine Abtastkurve, welche die Oberflächenrauhigkeit der Gleitfläche eines Zylinders erkennen läßt, für die Fig. 7 gilt, und auf die Blei im Wege des Elektroplattierens aufgebracht worden ist;

Fig. 9 eine Abtastkurve, welche die Oberflächenrauhigkeit der Gleitfläche eines Zylinders nach Fig« 4- und 5 aus einer hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-System veranschaulicht, bei welcher der Arbeitsschritt zum Fertighonen durchgeführt wurde, wobei jedoch der überzug aus Eisen noch nicht im Wege des Elektroplattierens aufgebracht worden ist;

Figo 10 eine Abtastkurve, welche die Oberflächenrauhigkeit der Gleitfläche eines Zylinders für den Fall veranschaulicht, daß die Gleitfläche, für die Fig. 9 gilt, gemäß der Erfindung durch Beizen aktiviert worden ist, um die feste Aluminiumlösung zu entfernen; und

Fig. 11 eine Abtastkurve, welche die Oberflächenrauhigkeit der Gleitfläche für den Fall erkennen läßt, daß entsprechend Fig_o 4 auf die Gleitfläche, für die Figo 10 gilt, ein Überzug aus Eisen im Wege des Elektroplattierens aufgebracht worden ist»

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß bei einem Zylinder aus einer hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-System die Gleitfläche oder Bohrung gebeizt wird, um sie von der festen Lösung aus

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eutektischem Aluminium bis zu einer vorbestimmten Tiefe zu befreien, und daß die hierdurch an der Gleitfläche entstehenden Vertiefungen mit anderen Metallen dadurch gefüllt werden, daß im Wege des Elektroplattieren eine Schicht aus dem betreffenden Metall aufgebracht wird, wodurch die Gleiteigenschaften der Zylinderbohrung verbessert werden. Zu den Metallen, die zum Aufbringen im Wege des Elektroplattieren geeignet sind, gehören Blei, Zinn, Kupfer, Zink, Eisen, Nickel, Silber und Legierungen aus diesen Metallen. In der Praxis richtet sich die Wahl der zu verwendenden Metalle bzw. Legierungen nach dem Werkstoff und der Form desjenigen Bauteils, welches mit der Gleitfläche oder Bohrung zusammenarbeitet, sowie nach den in Präge kommenden Betriebsbedingungen.

Als Metall für die Gleitfläche eines Zylinders soll hier jeweils ein Metall gewählt werden, an dem das verwendete Schmieröl gut haftet, das hervorragende Selbstschmierungseigenschaften besitzt, und das geeignet ist, gut mit dem gleitend bewegbaren Bauteil zusammenzuarbeiten.

Auf der Gleitfläche, die gebeizt worden ist, um die eutektische feste Aluminiumlösung zu entfernen, bleibt nur das primäre kristallinische Silizium in Form von Körnern zurück, die sämtlich vorher an ihrer freiliegenden Oberfläche der beschriebenen Fertigbearbeitung unterzogen und hierdurch abgeflacht worden sind. Da diese Siliziumkörner komplizierte Begrenzungsflächen haben, die verschiedene kleine Vertiefungen abgrenzen, ist es mit Hilfe eines Elektroplattierverfahren bekannter Art möglich, eine aufplattierte Schicht zu erzeugen, die außerordentlich fest an der Unterlage haftet und einem Abblättern einen sehr großen Widerstand entgegensetzt.

Auf diese Weise erhält man einen Motorzylinder aus einer hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-rSystem, bei dem selbst während der Einlaufperiode und beim Betrieb bei niedriger Temperatur keine Materialverluste als Folge von Scheuer- und Freßerscheinungen auftreten.»

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Gemäß der Erfindung wird zum Elektroplattieren der -lauffläche des Zylinders ein Metall gewählt, das hervorragende Gleiteigenschaften besitzt und sich dem damit zusammenarbeitenden kolben gut anpaßt, so daß dann, wenn zum Elektroplattieren ein luaterial von geringer Scherfestigkeit verwendet wird, nicht die Notwendigkeit besteht, die aufplattierte Gleitschicht einer genauen Fertigbearbeitung zu unterziehen, denn die aufplattierte Schicht kann unmittelbar als Gleitschicht benutzt werden«. Da die Härte des galvanisch niedergeschlagenen Metalls bzw. der Legierung im Vergleich zur Härte der primären Siliziumkristallkörner relativ gering ist, lassen sich vorspringende l'eile der Gleitfläche, die durch die galvanisch aufgebrachte Schicht gebildet wird, leicht so in die Gleitfläche hineindrücken, daß sie im wesentlichen zur Fluchtung mit den anfänglich maschinell bearbeiteten Flächen der primären Siliziumkristallkörner gebracht werden·

Im folgenden wird eine nähere Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Elektroplattieren eines Zylinders gegeben, der aus einer hypereutektisehen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-System besteht₀

Vor dem Galvanisieren eines Zylinders wird die Gleitfläche oder Bohrung durch Honen in der "weise fertigbearbeitet, daß die primären Siliziumkristallkörner an der Oberfläche deutlich sichtbar werden»

Die galvanische Behandlung umfaßt die folgenden nacheinander durchgeführten Schritte:

Entfetten mit "Triclene", elektrolytisches Entfetten, Abspulen mit Wasser, Beizen zur Aktivierung, Abspulen mit Wasser, Behandlung durch Eintauchen in Zink, Abspülen mit Wasser, Aufbringen einer dünnan Kupfer schicht., Abspülen mit Wasser, Galvanisieren mit dem gewählten Metall bzw. der Legierung, Abspülen mit V/asser, Trockne η ₀

Alle diese Arbeitsschritte sind als solche bekannte

Im folgenden werden Ausführungsbeispiel näher beschrieben, bei denen die Gleitfläche eines Zylinders aus einer

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hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-rSystem aus Silizium und Blei oder aus Silizium und Eisen besteht.

Der in Fig. 1 gezeigte Motorzylinder ist nach dem Kokillengießverfahren aus einer hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-System hersgestellt. Er ist für einen luftgekühlten Zweizylinder-Zweitaktmotor bestimmt, der insgesamt ein Hubvolumen von 440 cnr hat; bei einer Bohrung von 66 mm beträgt der Hub 64 mm. Fig. 1 läßt nur die Außenform des Zylinders erkennen. Die Bohrung wird nach ihrer Vorbearbeitung vorgehont und danach fertiggehont ο Nach dieser Bearbeitung sind an der Gleitfläche des Zylinders primäre Siliziumkristallkörner deutlich zu erkennen«.

Als erstes Ausführungsbeispiel wird im folgenden ein Zylinder aus einer hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-System beschrieben, der mit einer Gleitfläche aus Silizium und Blei versehen ist«, Fig. 6 zeigt eine Abtastkurve, welche die Oberflächenrauhigkeit der Gleitfläche im oberen Teil der Gleitfläche im Bereich einer Spülöffnung des Zylinders vor der erfindungsgemäßen Behandlung veranschaulicht.

Die Zylinderbohrurig wurde mit "Triclene" entfettet, elektrolytisch entfettet, mit Wasser abgespült und dann zur Aktivierung einer Beizbehandluüg bei 80° G in einer Lösung unterzogen, die 70 Gewichtsteile Orthophosphorsäure (H^₂ 20 Gewichtsteile Schwefelsäure und 20 Gewichtsteile Salpetersäure enthielte Fig. 7 zeigt die Oberflächenrauhigkeit im oberen Bereich nahe einer Spülöffnung nach dieser Behandlung.

Die so behandelte Gleitfläche wurde mit Wasser abgespült und dann bei 20° C in eine zinkhaltige Flüssigkeit eingetaucht, die 20 g/l Zinkoxid! enthielt, ferner 120 g/l Atznatron, 2 g/l Chloreisen (FeCl₅.6H₃O), 50 g/l Rochellesalz (KNaC₄H^O₆) und 1 g/l Salpetersaures Natron (NaNOO.

Hierauf wurde die Gleitfläche mit Wasser abgespült und dann bei 25° C mit der Schnellverkupferungsflüssigkeit behandelt, die 15 g/l Kupferpyrophosphat (Cu₂PoOo) enthielt,

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ferner 120 g/l Kaliumpyrophosphat (K₄P₂Or₇) und 10 g/l Kaliumoxalat (K₂C₂O^.H₂O).

Hierauf wurde die Gleitfläche mit Wasser abgespült und dann bei 25° C bis zu einer vorbestimmten Dicke galvanisch mit Blei überzogen; hierbei wurde ein Bleiborfluoridbad benutzt, das JOO g/l Bleiborfluorid (Pb(BF₄)2) enthielt, ferner 30 g/l Borfluorsäure (HBF₄), 40 g/l Borsäure (H₅BO₅) und 0,2 g/l Leim; auf diese Weise wurde der Zylinder mit einer Gleitfläche versehen, die aus Silizium und Blei .besteht; hiermit war die galvanische Behandlung nach der Erfindung abgeschlossen. Fig. 8 zeigt die Rauhigkeit der fertigen Gleitfläche im oberen Bereich einer Spülöffnung des Zylinders.

Fig. 2 zeigt eine 100-fach vergrößerte Mikrophotographie der Gleitfläche vor dem Galvanisieren, d.h. nach dem Abschluß der maschinellen Bearbeitung. Bei den in Fig» 2 sichtbaren grauen, gewinkelten Kristallen handelt es sich um die primären Siliziumkristallkörner <, Die freiliegenden Flächen dieser primären Siliziumkristallkörner sind durch das Fertighonen so geglättet worden, daß die Kristalle relativ große Flächen aufweisen. Bei der Matrix, die die primären Siliziumkristallkörner umgibt, handelt es sich um eine eutektische Kristallmasse, die aus Silizium und Aluminium in Form einer festen Lösung besteht und eine Phase bildet, die unterschiedliche, jedoch kleine Mengen an intermetallischen Verbindungen enthält*

Figo 3 zeigt eine 100-fach vergrößerte Mikrophotographie der afcs Silizium und Blei bestehenden Gleitfläche, wie sie nach dem erfindungsgemäßen Galvanisieren vorhanden ist. Bei den in Fig_e 3 sichtbaren weißen gewinkelten Kristallen handelt es sich um die primären Siliziumkristallkörner. Die freiliegenden Flächen dieser primären Siliziumkristallkörner sind beim Fertighonen vor dem Galvanisieren geglättet worden und liegen an der Gleitfläche freie Die schwarze Matrix, die die primären Soliziumkristallkörner umgibt, wird durch galvanisch aufgebrachte Bleischichten gebildet« Da diese galvanisch aufgebrachten Bleischichten weich sind und sich nur schwer polieren lassen, war es gemäß Fig. 3 nicht möglich,

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ein einwandfreies Schliffbild zu erzielen. Der Aufbau des Querschnitts der Lauffläche lä£t sich jedoch bei einem zweiten Ausführungsbeispiel erkennen, bei dem im wesentlichen in der gleichen !"eise vorgegangen wurde. Zwischen den Querschnitten der Laufflächen bei der ersten und der zweiten Ausführungsform bestehen keine wesentlichen unterschiede» Im folgenden wird anhand von Pig. 4, 5 und 9 bis 11 ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. In diesem Fall wurde die feste Aluminiumlösung an der Lauffläche eines Zylinders aus einer hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-System durch Eisen ersetzt, um eine aus Silizium und Eisen bestehende Lauffläche zu erzeugen. Die Dicke der galvanisch aufgebrachten Eisenschicht beträgt etwa 10 Mikron.

Fig. 9 zeigt eine Abtastkurve, die die Oberflächenrauhigkeit der Zylinderbohrung nahe dem oberen Teil einer Spülöffnung eines Zylinders veranschaulicht, der vor der galvanischen Behandlung gemäß dem hier beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel maschinell bearbeitet worden war«,

Nach dem Spülen mit "Triclene", dem elektrolytischen Entfetten und dem Abspülen mit Wasser wurde die Lauffläche gebeizt, danach durch Beizen aktiviert und zu diesem Zweck bei 80° C mit einer Lösung behancät, die 70 Teile Orthophosphorsäure, 20 Teile Schwefelsäure und 20 Teile Salpetersäure enthielt. Fig. 10 zeigt eine Abtastkurve, die die Oberflächenräuhigkeit der lauffläche nahe dem oberen T_eii einer Spülöffnung nach dem Abspülen mit Wasser veranschaulicht. Nach diesen Arbeitsschritten wurde die Lauffläche mit einer zinkhaltigen Flüssigkeit beh'andelt, die die gleiche Zusammensetzung hatte wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, und deren Temperatur auf 20° gehalten wurde. Die zinkhaltige Flüssigkeit enthielt wie bei dem ersten Ausführung sbeispiel 20 g/l Zinkoxid, 120 g/l Ätznatron, 2 g/l Ghloreisen (FeCl₃.6H₂O), 50 g/l Rochellesalz und 1 g/l Natriumnitrat (NaNO,).

Nach der Behandlung mit der zinkhaltigen Flüssigkeit wurde die lauffläche mit Wasser abgespült und dann bei 25° C

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mit der Schnellverkupferungsflüssigkeit behandelt, die 15 g/l Kupferpyrophosphat enthielt, ferner 120 g/l Kaliumpyrophosphat und 10 g/l iialiumoxalat; schließlich wurde die Lauffläche mit V/asser abgespült.

Sowohl die Behandlung mit der zinkhaltigen Flüssigkeit als auch die Behandlung mit der Schnellverkupferungsflüssigkeit stellen vorbereitende Arbeitsschritte dar, die ein einwandfreies Festhaften der galvanisch aufgebrachten Schicht gewährleisten sollen.

Schließlich wurde die Lauffläche durch Galvanisieren mit einem Überzug aus Biesen versehen. Zu diesem Zweck wurde die Lauffläche bei 25° C mit einer Galvanisierflüssigkeit zum Aufbringen von Eisen behandelt, die 250 g/l Eisensulfat (FeSO..7HpO) enthielt, ferner 120 g/l Ammoniumsulfat und mehrere cm^/1 eines oberflächenaktiven Mittels, und auf diese '"eise wurde die -Lauffläche mit einer galvanisch aufgebrachten Eisenschicht mit einer vorbestimmten Dicke versehen, um eine aus Silizium und Eisen bestehende Lauffläche zu erzeugen. Das galvanische Aufbringen von Eisen diente zum Ausfüllen der Vertiefungen, die in der Lauffläche dadurch entstanden waren, daß von der Lauffläche die feste Aluminiumlösung während des Beizens und der Beiz- und Aktivierungsbehandlung entfernt worden war; hierbei entstand eine aus Eisen bestehende Schicht, deren Oberfläche in Fluchtung mit den freiliegenden Flächen der primären Siliziumkristallkörner steht, welche bei der beschriebenen Behandlung unversehrt geblieben und keiner Korrosion ausgesetzt waren_o

Figo 11 zeigt eine Abtastkurve, die die Oberflächenrauhigkeit der Lauffläche eines Zylinders nahe dem oberen Teil einer Spülöffnung nach dem galvanischen Aufbringen von Eiesen veranschaulicht«

Eine Mikrophotographie der aus Silizium und Eisen bestehenden Lauffläche, für die Figo 11 gilt, ist in Figo 4 wiedergegeben; Fig. 5 zeigt in einer Mikrophotographie einen Querschnitt der Lauffläche, der im rechten Winkel zu der Ebene von Fig. 4 verläuft; Fig. 4 und 5 zeigen das Gefüge

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jeweils bei 100-facher "Vergrößerung,, In Fig. 4 stellen die weißen, gewinkelten Flächen die primären Siliziumkristallkörner dar, deren freiliegende Flächen durch das Fertighonen geglättet worden sind, während die siese Körner umgebende Matrix galvanisch aufgebracht worden ist, wobei es sich um eine Eisenphase handelt, der sehr kleine, weiße, eutektische Siliziumkristallkörner beigemischt sind. In Fig_o 5 erkennt man die galvanisch aufgebrachte Kupferschicht 1, die eine erhebliche Dicke erhielt, um die Herstellung einerdfeutlichen Mikrophotogaphie bzw. eines Schliffbildes zu ermöglichen, aus dem die gemäß der Erfindung galvanisch aufgebrachte Schicht ersichtlich sein sollte. Ferner zeigt Fig. 5 die Gleit- oder Lauffläche 2 des Zylinders sowie einen Querschnitt 3 der galvanisch aufgebrachten Eiesenschicht«, U_m das galvanische Aufbringen der Eisenschicht zu ermöglichen, wird durch einen Beizvorgang eine gewisse Menge der festen AIuminiumlösung entfernt, welche die Gleitfähigkeit eines Kolbens beeinträchtigt, der aus einer Leichtmetallegierung besteht und mit einem Zylinder aus einer hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-System zusammenarbeitet; nach dem Beizen wird das Eisen galvanisch aufgebracht, um die vorher beseitigte feste Aluminiumlösung zu ersetzen; hierdurch werden die Gleiteigenschaften der Lauffläche verbesserte· Bei dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht diese Schicht aus Blei, doch kann man das Blei unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen der gleitend zusammenarbeitenden Bauteile auch durch ein anderes Metall ersetzen, z.B. durch Nickel oder Kupfer oder eine Kupfer-Zinn-Legierung oder dergleichen, die nicht dazu neigt, am Werkstoff des Kolbens zu haften, der mit der Lauffläche zusammenarbeitete Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel könnte man die Eisenschicht durch eine Schicht aus anderen Metallen ersetzen, die nicht am Werkstoff des Kolbens haften und unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen und des Kolbenwerkstoffs zu besseren Gleiteigenschaften führen. Die Dicke der aufgebrachten Schicht kann nach Bedarf gewählt werden, In Fig. 5 erkennt man die primären Siliziumkristallkörner 4, die an der Gleitfläche freiliegen, und deren Außenflächen

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durch, das Fertighonen abgeflacht worden sind; somit sind diese Außenflächen während der vorangegangenen Arbeitsschritte vor dem Galvanisieren und auch nach dem Galvanisieren unversehrt geblieben, und ihre Größe hat sich nicht in einem erheblichen Ausmaß geänderte Die primären Siliziumkristallkörner haben eine große Härte und sind in hohem Maße verschleißfest.

In Fig. 5 ist eine eutektische Matrix 5 zu erkennen, die aus einer festen Silizium- und Aluminiumlösung besteht und die primären Siliziumkristallkorner 4 umgibt; die Matrix enthält gewöhnlich eine kleine Menge intermetallischer Verbindungen. Ferner erkennt man in Fig, 5 die primären Siliziumkristallkorner 6, die sich unter der Gleit- oder Lauffläche befinden, bei der beschriebenen Behandlung der Leuffläche unbeeinflußt bleiben und von der eutektischen Kristallmatrix 5 umschlossen sind.

Gemäß der vorstehdenden Beschreibung ist durch die Erfindung ein Verbrennungsmotorzylinder geschaffen worden, der eine verbesserte Lauffläche mit guten Gleiteigenschaften aufweist; um dies zu erreichen, wird von den Merkmalen einer hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-System Gebrauch gemacht, d.h. dem hohen Wärmeabstrahlungsvermögen, dem geringen Gewicht, der geringen Wärmedehnung, der hohen Festigkeit sowie der hohen Verschleißfestigkeit der sehr harten primären Siliziumkristallkorner, die in reichlicher Menge in der hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-System enthalten sind.

Die durch die Erfindung gebotenen Vorteile werden bei einem solchen Zylinder dadurch erreicht, daß die Lauffläche in einen Zustand gebracht wird, in dem sie besser mit dem zugehörigen Kolben zusammenarbeitet, daß der Gleitfläche eine Selbstschmierfähigkeit verliehen wird, daß für ein besseres Festhaften des Schmieröls zwischen dem Zylinder und dem Kolben gesorgt ist, daß sich die Lauffläche besser dem K_olben anpassen kann, und daß ein gegenseitiges Anhaften metallischer Bestandteile des Zylinders und des Kolbens vermieden wird»

Allgemein gesprochen wird gemäß der Erfindung bei einer hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-

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Silizium-System die eutektische feste Aluminiumlösung, welche die primären Siliziumkristallkörner umgibt, an der Oberfläche durch Beizen bis zu einer vorbestimmten Tiefe entfernt, und dann wird auf galvanischem Wege ein Metall oder eine Legierung zum Verbessern der Gleiteigenschaften der Lauffläche so aufgebracht, daß sie die an der Lauffläche durch das Entfernen der eutektiswhen festen Aluminiumlösung entstandenen Vertiefungen ausfüllt, um schließlich eine Schicht zu bilden, deren Oberfläche im wesentlichen in Fluchtung mit den geglätteten freiliegenden Flächen der primären Siliziumkristallkörner steht, welche bei der beschriebenen Behandlung nur geglättet, jedoch nicht chemisch angegriffen werden, so daß man einen Zylinder erhält, dessen Lauffläche oder Bohrung sehr gute Gleiteigenschaften besitzt, einen störungsfreien Betrieb gewährleistet und das Erreichen einer langen Lebensdauer ermöglicht.

Ansprüche:

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Claims

ANSPRÜCHE

^j) Zylinder, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine, aus einer hypereutektischen Aluminiumlegierung mit einem Aluminium-Silizium-System, dadurch gekennzeichnet , daß die Gleit- oder Lauffläche bzw« die Bohrung des Zylinders einer maschinellen Vor- und Fertigbearbeitung bis auf eine vorbestimmte Abmessung derart unterzogen worden ist, daß deutlich sichtbare bearbeitete primäre Siliziumkristallkörner an der Gleitfläche vorhanden sind, daß die so bearbeitete Gleitfläche gebeizt und aktiviert worden ist, um die eutektische feste Aluminiumlösung, welche die primären Siliziumkristallkörner umgibt, bis zu einer vorbestimmten Tiefe derart zu entfernen, daß die primären Siliziumkristallkörner im wesentlichen nicht korrodiert worden und unversehrt geblieben sind, und daß auf die gebeizte und aktivierte Gleitfläche auf galvanischem Wege ein Metall oder eine Legierung aufgebracht worden ist, die geeignet ist, die Gleiteigenschaften der Gleitfläche gegenüber der damit zusammenarbeitenden Fläche eines anderen Bauteils zu verbessern, so daß die Oberfläche des galvanisch aufgebrachten Metalls zusammen mit den freiliegenden bearbeiteten Flächen der primären Siliziumkristallkörner die gewünschte Gleitfläche bildet.
2. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder eine gleitfläche besitzt, bei der das auf galvanischem Wege aufgebrachte Metall Blei ist.
3. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder eine Gleitfläche aufweist, bei der das auf galvanischem hege aufgebrachte Metall Kupfer ist.
4. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Zylinder eine Gleitfläche aufweist,

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"bei der das auf galvanischem Bege aufgebrachte Metall Zink ist.
5. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder eine Gleitfläche aufweist, bei der das auf galvanischem Wege aufgebrachte Metall Eisen ist,
60 Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder eine Gleitfläche aufweist, bei der das auf galvanischem Wege aufgebrachte Metall Silber ist.
7. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder eine Gleitfläche aufweist, bei der das auf galvanischem Wege aufgebrachte Metall Nickel ist.
8. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder eine Gleitfläche aufweist, bei der das auf galvanischem Wege aufgebrachte Metall Zinn ist.
9. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder eine Gleitfläche aufweist, auf die auf galvanxschem Wege eine aus einem Metall und Molybdändisulfid bestehende Legierung aufgebracht worden ist.

1Oo Zylinder nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η - . zeichnet, daß der Zylinder eine Gleitfläche aufweist, auf die auf galvanxschem Wege eine aus einem Metall und G_raphit bestehende Legierung aufgebracht worden ist»

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