DE69702576T2 - Verfahren zum Aufbringen einer thermisch aufgespritzten Beschichtung auf Metallsubstrate - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Technik des thermischen Aufspritzens von Metallbeschichtungen auf Metallsubstrate, und insbesondere mit Beschichtungen mit sowohl erhöhter Bearbeitbarkeit als auch erhöhter Verschleißfestigkeit, wenn sie an Leichtmetallen wie Aluminium haftend aufgebracht werden.
• Es ist bekannt, thermisch aufgespritzte Überzüge in Zylinderbohrungen von gegossenen Aluminium-Motorblöcken aufzutragen, um so die Verschleißfestigkeit der Aluminiumoberfläche zu erhöhen und damit (a) die Notwendigkeit des Einbaus von Gußeisen- Laufbüchsen zu vermeiden, die dem Gleitkontakt mit stählernen Kolbenringen standhalten sollen, bzw. (b) die Notwendigkeit des Einsatzes von Aluminiumlegierungen mit hohem Siliziumanteil zu vermeiden, die eine Behandlung erfordern, um harte Verschleißschutzpartikel auszufällen, die der Gleitreibung standhalten sollen. Die thermisch aufgespritzten Beschichtungen können in relativ dünner Stärke aufgetragen werden, z. B. 100-1000 Mikrometer (0,1-1,0 mm bzw. 0,0004-0,04 Zoll), um so Materialersparnis zu fördern und gleichzeitig den Leistungsanforderungen gerecht zu werden.
• Die Patentschrift der Vereinigten Staaten, Nr. 5,466,906, befaßt sich mit einem Verfahren zur Beschichtung der inneren Zylinderbohrungen eines gegossenen Aluminium-Motorblocks durch thermisches Aufspritzen einer einzelnen Schicht eines verschleißfesten Überzuges aus einer auf Eisen oder Stahl basierenden Legierung auf die Bohrungswände mittels Plasma-Sprühtechnik.
• Einer der Nachteile beim Einsatz von thermisch aufgespritzten Beschichtungen in Zylinderbohrungen ist, daß sie eine erhebliche Änderung des Endbearbeitungsverfahrens der beschichteten Oberfläche der Bohrung nach sich ziehen, und zwar z. T. wegen der erhöhten Oberflächenhärte. Eine derart erhöhte Härte führt zu kürzerer Standzeit des Werkzeuges während der Bearbeitung. Honwerkzeuge sind meistens selbstausrichtend und schwimmend gelagert, so daß sie der Geometrie der Beschichtung in der Zylinderbohrung folgen, statt Material um eine Achse unabhängig von der Beschichtungsoberfläche abzutragen. Ein derartiges Honen ist also unerwünscht, weil thermisch aufgespritzte Beschichtungen dazu neigen, in ihrer Stärke von einer Seite zur anderen sowie von der Oberkante zur Unterkante der Bohrungswand zu variieren. Ein solches Honverfahren kann dann ungleichmäßige Materialabnahme und Änderungen in der Schichtdicke entlang der Zylinderbohrungswand bewirken. Ist die fertig bearbeitete Oberfläche nicht genau fluchtend auf die Kurbelwellenbohrungsachse ausgerichtet, kann das Einpassen der Kolbeneinheit schwierig sein bzw. zu vorzeitigem Verschleiß führen. Es wäre deshalb wünschenswert und kostengünstig, wenn die thermisch aufgespritzte Beschichtung in einer Art und Weise aufgetragen würde, die ein direktes Honen oder eine direkte Bearbeitung des Raumes erlaubt, der auf die Achse der Kurbelwellenbohrung (Lagergehäuse) genau ausgerichtet ist, ohne die Gefahr eines Verzuges oder einer Beschädigung der Beschichtung.
• Die Erfindung ist ein Verfahren zum thermischen Aufspritzen einer Beschichtung auf die Innenfläche einer zylindrischen Oberfläche, wobei die Beschichtung abgestuft ist zwischen optimal erhöhter Bearbeitbarkeit und erhöhter Verschleißfestigkeit. Das Verfahren beinhaltet folgende Schritte: (a) Vorbereiten einer Zylinderbohrungsoberfläche aus einem fett- und ölfrei gereinigten und zum Abbau jeglicher darauf entstehenden Oxydschicht modifizieren Leichtmetallsubstrat; (b) thermisches Aufspritzen einer Ablagerung von Metalltröpfchen oder -Partikeln auf die so vorbereitete Bohrungsoberfläche unter Einsatz von handelsüblichem Metalldraht- oder Pulver-Zusatzwerkstoff und eines Primär- Zerstäubergases, das die Tröpfchen oder Partikel als Sprühstrahl ausstößt, wobei besagte Tröpfchen oder Partikel eine chemische Zusammensetzung aufweisen, die eine metallurgische Bindung mit dem Substratmetall eingehen kann, und wobei der Sprühstrahl so positioniert ist, daß er einen im wesentlichen gleichmäßigen Überzug solcher Tröpfchen oder Partikel ablagert; und (c) Ändern der chemischen Zusammensetzung des Zerstäubungsgases in zwei oder in mehreren Schritten derart, daß es von einem im wesentlichen Metalltröpfchen-Oxyd bildenden Gas in ein inertes bzw. nichtoxydierendes Gas in bezug auf die Tröpfchen oder Partikel übergeht. Der Metalldraht bzw. der pulverförmige Zusatzwerkstoff kann aus kohlenstoffarmem Stahl oder Edelstahl bestehen; das ein Metalloxyd bildende Gas kann Druckluft oder Sauerstoff sein; und das inerte bzw. nichtoxydierende Gas kann Stickstoff oder Argon sein. Das oxydbildende Gas fördert die Ablagerung der Metalltröpfchen oder -Partikel zunächst als Verbundschicht oder stufenweise Ablagerung von Eisen und Wüstit (FeO), das dann vorteilhaft zu einem Anteil von 10-30 Gew.-% des Überzuges vorliegt. Wenn das inerte oder nichtoxydierende Gas eingesetzt wird, liegt FeO zu einem Anteil von weit weniger als 10 Gew.-% vor und kann als oxydarm angesehen werden. Die darunter liegende Verbundschicht bildet die verschleißfeste Schicht, die nach dem Honen an der Zylinderwand verbleiben soll, während die oxydarme Deckschicht beim Honen als "Opferschicht" abgetragen wird und damit die Standzeit des Honwerkzeuges wesentlich erhöht.
• Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beispielartig näher erläutert werden, dabei zeigt:
• Fig. 1: ein Blockdiagramm der wesentlichen Schritte der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 2: ein Flußdiagramm der Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 3: eine vergrößerte schematische Darstellung eines Beispieles eines Sprühkopfgerätes, das zum thermischen Auftragen der Beschichtungen nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
• Fig. 4: eine schematische Darstellung eines dreischichtigen Beschichtungssystems nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 5: eine schematische Darstellung einer chemisch allmählich abgestuften Beschichtung, die nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung aufgetragen wurde;
• Fig. 6: eine Mikroskopaufnahme (100x) einer erfindungsgemäß aufgetragenen mehrlagigen Beschichtung im Querschnitt;
• Fig. 7: eine graphische Darstellung, welche einen Vergleich der Mikrohärte unterschiedlicher Bereiche der abgestuften bzw. mehrlagigen Beschichtung veranschaulicht; und
• Fig. 8: eine graphische Darstellung, welche einen Vergleich der Werkzeugverschleißwerte bei der Bearbeitung der unterschiedlichen Bereiche der abgestuften bzw. mehrlagigen Beschichtung veranschaulicht.
• Die wesentlichen Schritte des Verfahrens zur Herstellung einer abgestuften Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind allgemein in Fig. 1 dargestellt. Wie etwas eingehender in Fig. 2 gezeigt wird, wird eine Oberfläche 10 eines thermisch zu beschichtenden Bauteiles oder Substrates 9 durch Reinigung und/ oder Aufrauhen vorbereitet; die Oberfläche 10 ist dabei das Innere einer Zylinderbohrung eines gegossenen Leichtmetallblockes 11 (z. B. aus Aluminium oder Magnesium) eines Kraftfahrzeugmotors. Die Reinigung kann vorzugsweise in Dampfstrahl-Entfettung in einer Kammer 12 (siehe Schritt 1) oder Waschen in einer wäßrigen Lösung bestehen, so daß alles Fett und Öl entfernt wird, das aus den Gieß- und Bearbeitungsvorgängen vor der Oberflächen-Vorbereitung zurückgeblieben ist. Weitere Vorbereitungen können das Auftragen eines Flußmittels oder chemischen Beizmittels 13 auf die Oberfläche sein (siehe Schritt 2A), das bei Wärmeaktivierung jegliche Oberflächenoxyde abbaut, oder das Aufrauhen der Oberfläche 10 (siehe Schritt 2B) durch ein beliebiges Verfahren wie z. B. Sandstrahlen, Hochdruck-Wasserstrahlen oder eine Art von zerspanender Bearbeitung wie Schruppen oder grob Honen 14, um die Oberflächenfeinheit des Substrates so zu verändern, daß leichter eine mechanische Bindung mit dem gewünschten Überzug hergestellt werden kann, während gleichzeitig auch ein Teil der Oberflächenoxyde entfernt wird. Wichtig ist, daß alle Reste von aus dem Aufrauhen stammenden Verunreinigungen an der Oberfläche vor dem thermischen Spritzen entfernt werden.
• Ungeachtet der Art der Reinigung oder Vorbehandlung ist es wünschenswert, eine metallisierte Bindeschicht auf die Leichtmetalloberfläche 10 aufzutragen (siehe Schritt 3 in Fig. 2), um so die Oberflächenvorbehandlung abzuschließen. Dies beinhaltet das thermische Aufspritzen einer metallenen Bindelegierung 15, die in hohem Maße dazu neigt, eine metallurgische Bindung mit dem Leichtmetall der Oberfläche 10 einzugehen, z. B. eine Nickel- Aluminium-Legierung (95% Ni / 5% Al), oder Aluminiumbronze (90 Bronze / 10% Al) bei einem Aluminiumsubstrat. Die Bindeschicht wird vorzugsweise in einer gleichmäßigen Schichtdicke von ca. 25 -75 Mikrometern aufgetragen, z. B. durch Lichtbogen-Drahtspritzen, Plasma-Drahtspritzen oder Plasma-Pulverspritzen; dieser Stärkebereich wird von der Minimalschichtdicke bestimmt, die erforderlich ist, eine gleichmäßige Deckung durch die Bindeschicht zu erzielen.
• Die Oberfläche ist nun fertig für den abschließenden Auftrag der thermisch aufzuspritzenden schmelzflüssigen Tröpfchen oder Partikel 19 zur Erzeugung der gewünschten mehrlagigen oder chemisch abgestuften Oberschicht 16 (Schritt 4). Dies erfolgt unter Einsatz einer beliebigen Metallspritztechnik, bei welcher ein oder mehrere handelsübliche(r) Draht- oder Pulver-Zusatzwerkstoff(e) 17 zugeführt wird/ werden, sowie wenigstens ein Primär- Zerstäubungsgas 18 eingesetzt wird, das die Tröpfchen 19 oder Partikel auf die Oberfläche 10 schleudert. Der Zusatzwerkstoff ist vorzugsweise ein kohlenstoffarmer oder niedrig legierter Stahl mit 0,04-0,2 Gew.-% Kohlenstoff, 0,025-0,04% Silizium, 0,2-2,0% Mangan, 0,0-1,5% Chrom, 0,0-1,5% Molybdän, 0,0-4,0% Nickel, weniger als 0,5% Kupfer, und mit dem Restanteil Eisen. Edelstahl-Zusatzwerkstoffe der Klasse 300 oder 400 arbeiten mit Flußmitteln. Die thermisch aufgespritzte Oberschicht 16 hat vorzugsweise eine Schichtdicke von 200-500 Mikrometern (0,008-0,02 Zoll).
• In Schritt 4 wird die chemische Zusammensetzung des Zerstäubungs- bzw. Spritzgases in zwei oder mehr Schritten variiert bzw. verändert, so daß es von einem im wesentlichen oxydbildenden Gas in ein im wesentlichen inertes Gas in bezug auf die Tröpfchen oder Partikel übergeht. Dadurch wird eine mehrlagige oder allmählich gestufte Verbundschicht 16 mit weniger als 1- 10% FexO in ihrem freiliegenden Außenbereich und mit 10-30% FexO in ihrem inneren Bereich geschaffen. FexO bedeutet hier Wüstit. Diese mehrlagige bzw. allmählich gestufte Beschichtung ist deshalb wünschenswert, weil dann der äußere Bereich 32 (siehe Fig. 4) einen weichen, relativ oxydfreien und gut bearbeitbaren Außenbereich bildet, während der innere Bereich 31 eine härtere oxydhaltige Zusammensetzung aufweist, die nicht leicht bearbeitbar ist, dafür aber Verschleiß- und Kratzfestigkeit aufweist.
• Die mehrlagige bzw. abgestufte Beschichtung kann unter Einsatz einer thermischen Spritzpistole 33 aufgebracht werden, wie sie Fig. 3 darstellt. Die Spritzpistole kann aus einer Innen düse 40 bestehen, deren Brennpunkt auf eine Hitzequelle wie eine Brennerflamme oder einen Plasmastrahl 41 eingestellt ist. Der Plasmastrahl 41 wird dadurch erzeugt, daß die Elektronen aus dem Primärgas 42 abgezogen werden, wenn es zwischen der Anode 43 und der Kathode 44 hindurchströmt, woraus sich eine sehr heiße Ionenentladung bzw. Flamme ergibt. Die Wärmequelle bringt die Drahtspitze oder das Pulver 45 zum Abschmelzen, und die daraus entstehenden Tröpfchen 46 werden vom Primärgas 42 mit hoher Geschwindigkeit mitgerissen. Ein unter Druck stehendes Sekundärgas 47 kann zur weiteren Steuerung des Sprühmusters eingesetzt werden. Ein solches Sekundärgas kann durch zwischen der Kathode und dem Gehäuse 48 eingeformte Kanäle eingeleitet werden. Das Sekundärgas wird radial nach innen in bezug auf die Achse des Strahls geleitet. Das Aufschmelzen des Drahtes erfolgt durch Anschließen des Drahtes als Anode, wobei zwischen dieser und der Kathode ein Lichtbogen 49 überschlägt. Die so erzielte Beschichtung besteht dann aus Schichten von "Spritzern" oder Partikeln mit einem Eisenlegierungskern in einer dünnen Haut aus FexO. Die gleiche Beschichtungsstruktur kann auch mit Zwei-Draht-Lichtbogen-, Pulver-Plasma-Spritzen erzielt werden.
• Schließlich durchläuft die Beschichtung eine mittelfeine und eine Feinbearbeitung (siehe Schritt S in Fig. 2), so z. B. eine typische Bohrbearbeitung, bei der 125-500 Mikrometer (0,005- 0,02 Zoll) von der Oberbeschichtung abgetragen werden, so daß damit der Teil des äußeren Bereiches zerspant wird, der den geringsten Anteil an FexO enthält und damit leichter bearbeitbar ist. Die Bearbeitung erzeugt eine fertige Oberflächengüte Ra von 0,5-5,0 Mikrometern und eine fertige Oberflächenausrichtung, die mit der Mittellinie 23 der Kurbelwellen-Bohrungsachse im Motorblock zusammenfällt. Eine solche Bearbeitung kann mit herkömmlichen Karbid- oder hartbeschichteten Werkzeugen erfolgen. Der Verschleiß an solchen Werkzeugen ist dann aufgrund des geringeren Oxydanteils in der Oberschicht reduziert, und daher, daß nur sehr wenig der harten inneren Beschichtung von dem Werkzeug angegriffen wird.
• Ein bevorzugtes Verfahren zur Erzeugung einer mehrlagigen FexO-Verbundbeschichtung mit einer bearbeitbaren Oberschicht wird wie folgt durchgeführt. Es wird eine die Haftung der Beschichtung erhöhende Bindeschicht in einer Stärke von 25-75 Mikrometer (0,001-0,003 Zoll) aufgetragen, nachdem die Oberfläche wie oben beschrieben vorbehandelt wurde. Die bearbeitbare verschleißfeste Oberschicht wird in einem wenigstens zweistufigen Verfahren aufgetragen. Die mittelharte und verschleiß- und kratzfeste Fe/FexO-Beschichtung wird in einer Stärke von 100- 250 Mikrometern (0,004-0,010 Zoll) aufgetragen, indem Stahl- Zusatzmetall unter Einsatz von Luft als Primär-Zerstäubungsgas thermisch aufgespritzt wird, so daß eine Unterschicht aufgetragen wird. Danach wird eine bearbeitbare äußere Opferschicht aufgetragen, indem Stahl-Zusatzmetall unter Einsatz von Stickstoff oder Argon als Primär-Zerstäubungsgas thermisch aufgespritzt wird, so daß eine weiche, relativ oxydfreie, bearbeitbare Oberschicht gebildet wird. Die so gewonnene mehrlagige Beschichtung (veranschaulicht in Fig. 4 und 6) besteht nach Möglichkeit aus einer etwa 50 Mikrometer (0,002 Zoll) starken Bindeschicht 30, einer 250 Mikrometer (0,010 Zoll) starken Fe/FexO-Zwischenschicht 31 und einer 250 Mikrometer (0,010 Zoll) starken bearbeitbaren Oberschicht 32, wie sie schematisch in Fig. 4 dargestellt ist. Die verschleiß- und kratzfeste Zwischenschicht enthält einen Anteil von etwa 10-30 Vol.-% der FexO-Oxydphase, wohingegen die bearbeitbare Oberschicht von weniger als 1-10 Vol.-% der FexO- Oxydphase enthält. Für eine herkömmliche motortechnische Anwendung kann schwach kohlenstoffhaltiger und niedrig legierter Stahl-Zusatzwerkstoff verwendet werden, um eine solche mehrlagige Eisen/ Eisenoxyd-Verbundbeschichtung aufzutragen, die für eine Motorzylinderbohrung geeignet ist. Bei einer aggressiveren. Umgebung kann Edelstahl-Zusatzmetall der Klasse 300 und 400 verwendet werden, um eine mehrlagige Verbundbeschichtung aus FexCry/FexCryO&sub2; und FexCrYNi&sub2;FewCrx/NiyO&sub2; mit erhöhter Korrosionsbeständigkeit aufzutragen, zwecks größerer Flexibilität für einen Motor, der mit mehr als einem Kraftstoff betrieben wird, so z. B. mit Methanol-Äthanol-Gemischen und mit solchen, die hohe Schwefelanteile und/oder andere korrodierende Bestandteile aufweisen.
• Zum thermischen Aufspritzen einer chemisch abgestuften Beschichtung wird der gleiche Typ von Bindeschicht 30 aufgetragen. Danach wird der bearbeitbare verschleißfeste Verbundwerkstoff in einem einzigen Arbeitsgang aufgetragen. Die harte, verschleiß- und kratzfeste Fe/FexO-Schicht 34 mit bis zu 30% selbstschmierender FexO-Phase wird dadurch hergestellt, daß das Stahl-Zusatzmetall anfangs unter Verwendung von Druckluft als Primär-Zerstäubungsgas aufgetragen wird. Mit fortschreitendem Aufspritzen wird das Primärgas allmählich mit immer größeren Anteilen von Stickstoff und/oder Argon gemischt, so daß eine abgestufte Zusammensetzung geschaffen wird. Die Zusammensetzung des Gasgemisches ändert sich dann allmählich von 100% Luft auf 100% Stickstoff und/oder Argon. Mit mehreren Durchgängen der Spritzpistole 33, die bei gleichzeitiger Drehung auf- und abbewegt wird, wird der abgestufte thermisch aufgespritzte Überzug 34 kontinuierlich aufgetragen, während das Gas von 100% Luft auf 100% Stickstoff und/oder Argon übergeht. Die so entstehende Beschichtung (siehe Fig. 5) ist chemisch abgestuft, und zwar von einer gemischten Fe/FexO-Region 34 mit bis zu 30% FexO zu einem äußeren Bereich 36 mit weniger als 1% FexO. Diese chemisch abgestufte Beschichtung bietet dann im äußersten Bereich eine erhöhte Bearbeitbarkeit, während sie dennoch nach der Feinbearbeitung bzw. der Endbearbeitung durch Honen die verschleiß- und kratzfesten Eigenschaften bietet, die für die fertige Zylinderbohrung erwünscht sind.
• Fig. 7 zeigt den Unterschied in der Beschichtungshärte zwischen der bearbeitbaren äußeren Schicht mit verringertem Oxydgehalt und der verschleiß- und kratzfesten Beschichtung mit höherem Oxydgehalt. Wird die Beschichtung auf ein 319A1-Substrat in einer Zylinderbohrung aufgebracht, wird die ca. 250 um (0,010 Zoll) starke bearbeitbare obere Opferschicht bei der Bearbeitung zur Positionierung und Kalibrierung der Bohrung abgetragen.
• Fig. 8 zeigt den relativen Werkzeugverschleiß in Verbindung mit der Bearbeitung von thermisch aufgespritzten Stahlbeschichtungen, die unter Einsatz von Luft und von Stickstoff als Zerstäubungsgas aufgetragen wurden. Der Werkzeugverschleiß bei thermisch aufgespritzten Stahlbeschichtungen mit Stickstoff als Zerstäubungsgas ist dabei 6mal kleiner im Vergleich zu Beschichtungen, bei welchen Luft zur Zerstäubung eingesetzt wurde.

Claims (8)

1. Verfahren zum thermischen Aufspritzen von Beschichtungen auf die Innenwand einer zylindrischen Oberfläche, welche Beschichtung abgestuft ist zwischen erhöhter Bearbeitbarkeit und erhöhter Verschleißfestigkeit, folgendes beinhaltend:

(a) Vorbereiten einer Zylinderbohrungsoberfläche aus einem fett- und ölfrei gereinigten und zum Abbau jeglicher darauf entstehenden Oxydschicht modifizierten Leichtmetallsübstrat;

(b) thermisches Aufspritzen einer Ablagerung metallischer Tröpfchen oder Partikel auf besagte vorbereitete Bohrungsoberfläche unter Einsatz von (i) handelsüblichen Metalldraht- oder Pulver-Zusatzwerkstoffen, und (ii) einem Zerstäubungsgas, das die Tröpfchen oder Partikel als Strahl ausstößt, wobei besagte Tröpfchen oder Partikel fähig sind, eine metallurgische Bindung mit besagtem Leichtmetallsubstrat einzugehen, wobei besagter Strahl so positioniert wird, daß er einen im wesentlichen gleichförmigen Überzug solcher Tröpfchen oder Partikel aufträgt; und

(c) Verändern der chemischen Zusammensetzung des besagten Gases in zwei oder in mehreren Schritten, so daß die anfangs aufgespritzten Tröpfchen eine große Härte und hohe Verschleißfestigkeit aufweisen, die mit verminderter Bearbeitbarkeit einhergeht, während die späteren Lagen der aufgespritzten Tröpfchen oder Partikel eine geringere Härte aufweisen, die mit größerer Bearbeitbarkeit einhergeht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, welches außerdem einen Schritt (d) beinhaltet, in welchem die Materialabnahme an einem großen Teil der späteren Lagen der aufgespritzten Tröpfchen oder Partikel stattfindet, um die Bohrungen auszurichten, überschüssiges Material abzutragen und eine fertige Oberfläche zu erzeugen, die eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in welchem das Leichtmetallsubstrat ein Motorblock aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung ist, welcher eine Reihe von zu beschichtenden Zylinderbohrungsflächen aufweist.

4. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, in welchem die Zylinderbohrungsoberfläche im Rahmen der Vorbehandlung verändert wird, entweder (i) durch mechanisches Aufrauhen der Oberflächen durch Sandstrahlen, Wasserstrahlen oder zerspanende Bearbeitung zur Zerstörung jeglichen an der Oberfläche vorliegenden Oxydfilmes, oder (ii) durch chemisches Abbeizen jeglichen Oxydfilmes an besagter Zylinderbohrungsoberfläche, gefolgt von dem Auftrag einer metallischen Bindeschicht auf dieser Oberfläche.

5. Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, in welchem der Draht-Zusatzwerkstoff Stahldraht ist, und das Gas in zwei oder in mehreren Stufen derart geregelt wird, daß es von einem Eisenoxyd bildenden Gas in den ersten Stadien in ein im wesentlichen inertes Gas in den späteren Stadien übergeht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, in welchem das Eisenoxyd bildende Gas Luft ist, die, wenn sie mit den Stahltröpfchen bzw. - Partikeln in Kontakt kommt, etwa 10-30 Vol.-% FexO bildet, und worin das inerte Gas zwischen Stickstoff und Argon gewählt wird, um die Bildung von Oxyden in besagten Tröpfchen oder Partikeln auf unter 1-10 Vol.-% zu begrenzen.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, in welchem besagter Stahl unter (i) schwach kohlenstoffhaltigem Legierungsstahl, (ii) niedrig legierten Edelstählen und (iii) Edelstählen der Klasse 300 oder 400 ausgewählt wird.

8. Verfahren zum thermischen Aufspritzen von Beschichtungen auf die Innenwand einer zylindrischen Oberfläche, welche Beschichtung abgestuft ist zwischen erhöhter Bearbeitbarkeit und erhöhter Verschleißfestigkeit, folgendes beinhaltend:

(a) Vorbereiten einer Zylinderbohrungsoberfläche aus einem fett- und ölfrei gereinigten und zum Abbau jeglicher darauf entstehenden Oxydschicht modifizierten Leichtmetallsubstrat;

(b) thermisches Aufspritzen einer Bindeschicht aus einem Werkstoff, der eine metallurgische Affinität zu dem Substratmetall aufweist, wobei besagte Bindeschicht in einer Stärke von 25-75 Mikrometern (0,001-0,003 Zoll) aufgetragen und thermisch unter Einsatz eines inerten Zerstäubungsgases aufgespritzt wird;

(c) thermisches Aufspritzen einer Unterschicht eines äußeren Überzuges mittels Draht-Lichtbogen-Technik unter Einsatz von Luft als Zerstäubungsgas, wobei die Unterschicht in einer Stärke von ca. 100-250 um (0,004-0,010 Zoll) aufgetragen wird und 10-30 Vol.-% FexO enthält;

(d) thermisches Aufspritzen einer Außenschicht des äußeren Überzuges mittels Draht-Lichtbogen-Technik unter Einsatz eines inerten Gases als Zerstäubungsgas, wobei die Außenschicht eine Stärke im Bereich von 100-250 Mikrometern (0,004-0,010 zoll) und einen FexO-Gehalt von weniger als 1-10 Vol.-% aufweist, wobei besagtes thermisches Draht-Lichtbogen-Spritzen unter Einsatz von einem schwach kohlenstoffhaltigen Legierungsstahl als Zusatzwerkstoff erfolgt; und

(e) Abspanen eines großen Teils der Außenschicht, so daß eine fertige Oberfläche mit hochgradig verschleißfesten Eigenschaften geschaffen wird.