DE69812101T2

DE69812101T2 - Verfahren zur herstellung eines zylinderkopfes mit integrierten ventilsitze und der zylinderkopf

Info

Publication number: DE69812101T2
Application number: DE69812101T
Authority: DE
Inventors: Adel Ben Abdallah; Philippe Cachot
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2018-06-13
Also published as: EP0995027B1; FR2765915B1; WO1999002839A1; DE69812101D1; ES2194329T3; EP0995027A1; FR2765915A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes mit integrierten Ventilsitzen und insbesondere einen Zylinderkopf aus einer Aluminiumlegierung für einen Verbrennungsmotor.
Noch genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von in einen Zylinderkopf integrierten Ventilsitzen mittels Plasmaabscheidung mit Bogenauftrag einer Legierungsschicht für die Beschichtung der Bereiche der Ventilsitze eines Rohlings eines Zylinderkopfes, der insbesondere aus einer Aluminiumlegierung besteht.
Die derzeitige Technologie der Ausbildung von Ventilsitzen eines Zylinderkopfes für einen Motor besteht darin, aus Stahl gegossene oder gesinterte zugeführte Sitze (Einsätze) durch Frettieren in zu diesem Zweck im Zylinderkopf vorgesehene Aussparungen einzubauen. Diese Technik erfordert eine hohe Präzision der Bearbeitung der Aussparungen zur Aufnahme der Einsätze sowie eine relativ dicke Wand zwischen der Verbrennungskammer und dem Kühlkreislauf im Zylinderkopf. Der Einbau von Einsätzen zur Ausbildung von Ventilsitzen führt ausserdem dazu, dass eine Luftschicht zwischen dem Einsatz und dem Zylinderkopf verbleibt, wodurch eine thermische Barriere entsteht, der sich nachteilig auf den Wärmeübergang zwischen der Verbrennungskammer und den Zylinderkopf auswirkt.
Ein auf Sintern beruhender Einsetzvorgang führt zu Spannungen im Zylinderkopf, insbesondere im Brückenbereich zwischen den Sitzen. Thermische Zyklen während des Betriebes des Motors bewirken ferner erhebliche thermomechanische Belastungen des Bauteil-Paars aus Einsatz und Zylinderkopf. Diese thermomechanischen Belastungen können zu Rissbildungen im Zylinderkopf führen und zwar im Bereich zwischen den Sitzen und im Brückenbereich sowie zum Ablösen des zugeführten Sitzes. Neben dem Zylinderkopf ist das Ventil das am meisten beanspruchte Bauteil bei dieser Ausgestaltung, da dieses einen grossen Teil der Wärme abführen muss. Aus diesem Grund muss auf seine Herstellung grosse Sorgfalt verwendet werden, wie zum Beispiel die Verwendung einer Vielzahl von Materialien und das Verschweissen mit Stellit.
Es hat sich demzufolge als wünschenswert erwiesen, über ein Verfahren zu verfügen zur Herstellung von Ventilsitzen für einen Zylinderkopf mit dem die oben erwähnten Nachteile im Zusammenhang mit den einsetzbaren Ventilsitzen vermieden werden können.
Es wurde bereits in der JP-A-61-76742 vorgeschlagen, integrierte Ventilsitze auszubilden. Der in dieser Veröffentlichung beschriebene Weg dahin besteht darin, eine Abscheidung mittels Laserstrahlen von Beschichtungen aus besonderen Legierungen an den Bereichen der Ventilsitze im Zylinderkopf vorzunehmen.
Eine Abscheidung mittels Laserstrahlen ist hinsichtlich der hohen Geschwindigkeiten der Abkühlung und der Energieverwaltung des Verfahrens zur Herstellung von Ventilsitzen vorteilhaft. Dieses Verfahren ermöglicht eine Abscheidung mit verringerter Verteilung und den Erhalt einer Mikrostruktur, die für eine schnelle Abkühlung typisch ist.
Inbesondere beschreibt die Veröffentlichung JP-A-61-76742 ein Verfahren zur Herstellung von in einen Zylinderkopf aus einer Leichtmetalllegierung integrierten Ventilsitzen, gemäss dem der Bereich der Sitze im Zylinderkopf durch Fasern aus Keramik während des Giessvorgangs des Zylinderkopfes verstärkt wird, wobei es darin besteht, eine Schicht aus einem der Abnutzung widerstehenden Material mittels eines Laserstrahles aufzubringen.
In der Praxis erfolgt dies dadurch, dass das Material für die Beschichtung in Form einer Paste auf die Stellen der auszubildenden Ventilsitze aufgebracht, mittels eines Laserstrahles geschmolzen und schliesslich mit Luft schnell abgekühlt wird.
Die Materialien für die Beschichtung sind ganz besondere Legierungen mit den folgenden Zusammensetzungen:
Das in der Veröffentlichung JP-A-61 74742 beschriebene Verfahren weist jedoch noch mehrere Nachteile auf.
Zum einen führt der Einsatz von Verstärkungen aus Fasern in der Legierung für den Zylinderkopf an den Stellen für die Ventilsitze zu einem erheblichen Mehraufwand für das Verfahren. Es muss nämlich während des Giessvorgangs eine vorab ausgebildete Form aus den Fasern eingebracht werden mit all den damit verbundenen Nachteilen hinsichtlich der Benetzbarkeit. Zum anderen weist der damit ausgebildete integrierte Sitz einen Raumbedarf auf, der gleich demjenigen des eingesetzten Sitzes ist. Die Verwendung eines Laserstrahles als Energiequelle bedingt, dass die Oberfläche des Bereiches für den auszubildenden Sitz, auf dem die Abscheidung erfolgt, homogen ist, das heisst, keine Unregelmässigkeiten in der Oberfläche aufweist, die eine unkontrollierte Streuung des Laserstrahles bewirken, um dergestalt eine gleichmässige Aufheizung an allen Stellen des Bereiches für den Sitz zu erhalten. Dazu ist ein Polierschritt des Bereiches für den Sitz des Zylinderkopfes erforderlich. Schliesslich ist auch der Durchmesser des geschmolzenen Bades, das durch den Laserstrahl erzeugt wird unvereinbar mit einem hohen Wirkungsgrad da das gesamte Pulver ausserhalb des Bades nichts zur Ausbildung der Beschichtung beiträgt.
Der vorliegenden Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes mit integrierten Ventilsitzen zu schaffen, bei dem die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden werden können und bei dem vor allem keine aus Fasern bestehende Verstärkungen in den Bereichen für die auszubildenden Sitze erforderlich sind.
Aussdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes mit integrierten Ventilsitzen, bei dem kein Bearbeitungsschritt für die Bereiche der Sitze im Zylinderkopf, insbesondere kein Polierschritt, erforderlich ist.
Schliesslich liegt der Erfindung auch noch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes mit integrierten Ventilsitzen zu schaffen, bei dem die Nachteile im Zusammenhang mit einer Abscheidung durch · Laserstrahlen vermieden werden können.
Erfindungsgemäss werden alle diese Ziele erreicht mittels eines Verfahrens zur Herstellung eines Zylinderkopfes aus einer Leichtmetalllegierung, vorzugsweise einer Aluminiumlegierung, mit integrierten Ventilsitzen, das die folgenden Schritte aufweist:
- Herstellung eines Rohlings durch ein Giessverfahren eines Zylinderkopfes aus einer Leichtmetalllegierung, der Bereiche für die Ventilsitze aufweist
- Aufbringen einer Schicht mittels einer Plasmaabscheidung mit Bogenauftrag auf den Bereichen für die Sitze aus einer Legierung, die die folgende Zusammensetzung aufweist, in Gewichtsprozent:
Ni 13-20
Mo 2-8
Co 0-10
Fe 2-8
Si 2-4
B 1-3
Cu Rest; und
- Bearbeitung der aufgebrachten Schicht um die erwünschte Geometrie und den erwünschten Oberflächenzustand für die integrierten Ventilsitze zu erzielen.
Eine bevorzugte Legierung gemäss der Erfindung ist die Legierung mit der folgenden Zusammensetzung, in Gewichtsprozent:
Ni 18
Mo 6
Co 6
Fe 6
Si 3
B 1
Cu Rest.
Das Verfahren nach der Erfindung kann ausserden vor dem Schritt des Abscheidens der aufgebrachten Schicht, die den Sitz für die Ventile bildet, noch den Schritt einer Reinigung der Bereiche für die Ventilsitze im Zylinderkopf aufweisen, zum Beispiel mittels einer für einen Lötvorgang auf Aluminium geeigneten Beize, wie sie zum Beispiel unter der Bezeichnung Castolin C 190 im Handel angeboten wird für den Fall eines Zylinderkopfes aus einer Aluminiumlegierung. Dieser Schritt des Beizens verbessert die metallurgische Bindung zwischen der aufgebrachten Schicht und den Bereichen für die Sitze in dem Zylinderkopf und ermöglicht eine Entfernung von Verunreinigungen, wie zum Beispiel Oxyde und verbleibende Fettspuren.
Das Aufbringen einer Beschichtung mittels Plasmaabscheidung mit Bogenauftrag ist eine an und für sich bekannte Beschichtungstechnik.
Kurz gesagt wird dazu ein Plasmabrenner mit Bogenauftrag verwendet, wie er zum Beispiel unter der Bezeichnung Castolin GAP-E52 erhältlich ist.
Das Schutzgas und das Trägergas sind im allgemeinen Helium, während das das Plasma erzeugende Gas im allgemeinen Argon ist.
Das die gewünschte Zusammensetzung zum Erhalt der Beschichtung aufweisende Pulver wird mittels des Brenners am Auftreffpunkt des Bogens eingeblasen.
Der Zyklus der Abscheidung weist dabei drei Phasen auf. Eine Phase der Zündung des Bogens, eine Phase der Abscheidung der aufzubringenden Schicht auf der Stelle für den Sitz und eine Phase des Erlöschens des Bogens unter Vermeidung einer Kraterausbildung. Die Dauer des Zyklus hängt natürlich von der erwünschten Dicke der Beschichtung, der Zusammensetzung des Pulvers und der Bedingungen für die Ausbildung des Plasmas ab. Üblicherweise dauert ein vollständiger Zyklus 20 Sekunden für den Erhalt einer aufgebrachten Schicht mit einer Dicke von 0,5 bis 1,2 mm.
Während der Phase der Zündung nach Beginn der Gaszufuhr wird zuerst der Pilotbogen zwischen der Kathode und der Düse des Brenners gezündet und anschliessend der Arbeitsbogen zwischen der Kathode und dem Zylinderkopf. Danach wird das Pulver für die Beschichtungslegierung eingeblasen und eine Verschiebung des Brenners über die zu beschichtenden Bereiche für die Sitze durchgeführt mit einer radialen Oszillationsbewegung.
Die Phase der Abscheidung besteht im wesentlichen darin, die Verschiebung des Brenners über den zu beschichtenden Bereich durchzuführen entsprechend den in der Phase der Zündung eingestellten Bedingungen bis zur vollständigen Ausbildung der aufzubringenden Schicht. Während dieser Phase wird ein abnehmendes Intensitätsprofil für den Bogen über diem gesamte Dauer der Phase durchgeführt.
Die letzte Phase des Zyklus ist die Phase der Abschaltung in der der Bogen erlöscht, wonach die Zufuhr des Legierungspulvers unterbrochen wird und die Verschiebung des Brenners beendet wird. Danach wird die Gaszufuhr ebenfalls unterbrochen. Die Phase der Abschaltung dient dazu, die Ausbildung von Kratern in der aufgebrachten Schicht zu verhindern.
Während des Schrittes der Plasmaabscheidung mit Bogenauftrag bildet das am Fusspunkt des Bogens eingeblasene Legierungspulver ein Schmelzbad auf der Oberfläche des Bereiches für den Sitz im Zylinderkopf. Auf Grund der hohen thermischen Leitfähigkeit des Materials aus dem der Zylinderkopf besteht, das zum Beispiel eine Leichtmetalllegierung ist, insbesondere eine Aluminiumlegierung, wie sie unter der Bezeichnung AS 5U3 erhältlich ist, erhält man eine schnelle Abkühlung der Anordnung aus Schicht und Zylinderkopf. Dadurch wird eine sehr feine Mikrostruktur für die aufgebrachte Schicht erhalten, wodurch die mechanische und chemische Festigkeit dieser aufgebrachten Schicht verbessert wird.
In Fig. 1 ist in schematischer Weise eine auf einem Bereich für einen Sitz in einem Zylinderkopf aufgebrachte Schicht gemäss der Erfindung vor der weiteren Bearbeitung dargestellt.
Wie die Figur erkennen lässt besteht eine Grenzschicht 3 zwischen der aufgebrachten Schicht 2 und dem Zylinderkopf 1, welche die metallurgische Verbindung zwischen der Legierung der aufgebrachten Schicht 2 und der Legierung des Zylinderkopfes 1 bewirkt. Diese Grenzschicht, die aus einer Diffusionsschicht der Legierung der Schicht 2 in diejenige des Zylinderkopfes 1 besteht, garantiert die Haltbarkeit der den Sitz bildenden auf den Zylinderkopf 1 aufgebrachten Schicht, insbesondere durch die Wahl der intermetallischen Komponenten (Art, Menge und Verteilung). Ganz allgemein gesagt weist diese Grenzschicht eine Dicke in der Grössenordnung von 100 um auf und einen Verteilungsgrad der Legierung der aufgebrachten Schicht in der Legierung des Zylinderkopfes im Bereich der Grenzschicht, der weniger als 10% beträgt und sogar weniger als 5% des Volumens betragen kann.
Die gemäss der Erfindung aufgebrachten Schichten weisen eine besondere Komposit-Mikrostruktur auf, die sich in situ während des Abscheidens auf dem Zylinderkopf ausbildet. Die Schichten bestehen aus einer Matritze 5 in Gestalt einer festen Lösung, deren genaue Zusammensetzung von den Bestandteilen der Beschichtung abhängt, in der die festen Teilchen 6 dispergiert sind.
Wie aus Fig. 1 weiter hervorgeht erzeugt die Plasmaabscheidung mit Bogenauftrag in der Legierung des Zylinderkopfes 1 eine thermisch beeinflusste Zone 4 mit einer Tiefe von ungefähr 0,5 bis 1 mm, in der die Mikrostruktur der Legierung des Zylinderkopfes gefeint ist verglichen mit dem Rest des Zylinderkopfes 1. Dies beruht auf der allgemein höheren thermischen Leitfähigkeit der für den Zylinderkopf verwendeten Legierungen, insbesondere Leichtmetalllegierungen und ganz besonders Aluminiumlegierungen. Für den Fall der Leichtmetalllegierung mit der Bezeichnung AS5U3 wurde eine Härte HV0,5 von 120 bis 150 in der thermisch betroffenen Zone gemessen, während in den nicht durch das erfindungsgemässe Verfahren thermisch betroffenen Zonen die Härte HV0,5 ungefähr 80 betrug.
Die die Ventilsitze nach der Erfindung bildenden Beschichtungen weisen im allgemeinen eine Dicke von 0,5 bis 1,2 mm vor der Bearbeitung auf, wodurch sie selbsttragend bezüglich des Zylinderkopfes ausgebildet werden können im Hinblick auf ihre Festigkeit gegen mechanische Beanspruchungen. Sie weisen sehr hohe mechanische und thermische Merkmale auf, wie zum Beispiel eine Härte HV0,5, die von 200 bis 500 reicht, eine thermische Leitfähigkeit von mehr als 30 W/m.K und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr 18.10&supmin;&sup6; K&supmin;¹ bei einer Temperatur von 400 bis 600ºC (womit sie kompatibel sind mit den Legierungen des Zylinderkopfes, insbesondere mit den Leichtmetalllegierungen wie der Legierung mit der Bezeichnung AS5U3).
Ausserdem besitzen sie einen hohen Widerstand gegen Abnutzung durch Erosion, Abrasion und Adhäsion, gegen chemische und thermische Korrosion sowie eine hohe thermische Stabilität, insbesondere im Hinblick auf Aluminiumlegierungen.
Wie oben ausgeführt, wird die aufgebrachte Schicht bearbeitet um die erforderliche Geometrie und den erwünschten Zustand der Oberfläche des Ventilsitzes zu erhalten. Dieser Bearbeitungsschritt kann während der Bearbeitung der Ventilführung oder der Aufnahme für die Ventilführung durchgeführt werden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung weist zahlreiche Vorteile gegenüber dem stand der Technik auf.
Es ermöglicht, auf die Verwendung von Einsätzen zu verzichten und vermeidet die Schritte der Bearbeitung der Bereiche für die Sitze und das Frettieren des Zylinderkopfes.
Es ermöglicht eine Verringerung des Raumbedarfs des Zylinderkopfes.
Damit kann die Giessform neu gestaltet werden, sodass kein Material an den Bereichen für die Sitze mehr vorgesehen werden muss. Durch die Verkleinerung des Raumbedarfs der Sitze kann, bei gleichbleibender Leistung, die Abmessung des Motors verringert werden oder seine Leistung vergrössert werden bei gleichbleibendem Raumbedarf durch einer Vergrösserung des nutzbaren Durchmessers der Sitze. Es ist auch möglich, die Dicke der Wandung der Verbrennungskammer/des Kühlkreislaufs zu verkleinern, wodurch der Wärmeaustausch zwischen der Verbrennungskammer und dem Kühlkreislauf verbessert wird. Durch eine Erhöhung der Wärmeübertragung in Richtung Zylinderkopf wird die Gesamttemperatur des Ventils verringert sowie die thermischen Gradienten, die normalerweise zwischen der Lagerfläche und dem Stössel auftreten. Diese Homogenisierung des Temperaturverlaufs der Kammer zusammen mit der Vermeidung der heissen Stellen führt zu einem verringerten Verbrauch an Kraftstoff des Motors, insbesondere bei hohen Drehzahlen. Die Reduzierung der thermomechanischen Belastungen des Ventils kann zu einer Vereinfachung dessen Bearbeitung führen.
Das Verfahren nach der Erfindung führt auch zu einer Verstärkung des Brückenbereiches zwischen den Sitzen durch Verringerung der thermomechanischen Belastungen verglichen mit denjenigen, die durch das Frettieren sowie durch den Unterschied der Ausdehnungskoeffizienten zwischen einem Einsatz und dem Zylinderkopf bedingt sind. Es ist auch denkbar, auf den Verstärkungseinsatz des Brückenbereiches zu verzichten.
Die metallurgische Verbindung schliesslich und die verwendeten Materialien zur Ausbildung der integrierten Sitze eignen sich auch für Motorvarianten, die für einen Betrieb mit Flüssiggas ausgelegt sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Zylinderkopf, insbesondere einen Zylinderkopf aus einer Aluminiumlegierung, mit integrierten Ventilsitzen, bestehend aus einer aufgebrachten Schicht aus einer Legierung, deren Zusammensetzung weiter oben im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren beschrieben worden ist.
Als Beispiel sei erwähnt, dass eine Abscheidung durchgeführt wurde, die zu einer aufgebrachten Legierungsschicht führte mit der Zusammensetzung Ni18-Mo6-Co6-Fe6-Si3-B1-Cu und zwar auf den Bereichen für die Sitze eines Zylinderkopfrohlings aus einer Aluminiumlegierung mit der Bezeichnung AS5U3.
Die Bereiche für die Sitze können vorab gebeizt werden mit einer Beizlösung für Aluminium (wie Castolin C 190), die auf die Bereiche für die Sitze aufgebracht wird.
Danach erfolgt das Aufbringen der Legierungsschicht durch Ablagerung auf den Bereichen für die Sitze mittels einer Plasmaabscheidung mit Bogenauftrag, zum Beispiel mit einem Castolin Plasmabrenner vom Typ GAP-E52 unter den folgenden Bedingungen:
Phase 1 - Zündung und Bogenauftrag
Plasmagas: Argon mit 4 bis 6 l/min
Schutzgas: Helium mit 20 bis 40 l/min
Trägergas: Helium mit 6 bis 101/min.
Nach Öffnung der Zufuhrleitungen für die Gase wird der Pilotbogen gezündet (zwischen Kathode und Düse), wonach der Arbeitsbogen gezündet wird zum Materialauftrag (zwischen Kathode und Zylinderkopf). Die Stromstärke des Arbeitsbogens beträgt dabei ungefähr 70 Ampere bei der Zündung. Das Legierungspulver wird eingeblasen und eine Bewegung des Brenners relativ zum Werkstück eingeleitet zugleich mit einer radialen Oszillationsbewegung des Brenners.
Im vorliegenden Beispiel wird der Zylinderkopf festgehalten und der Brenner an einem Werkzeugroboter mit 5 Achsen angeordnet. Der Brenner führt eine kreisförmige Bewegung aus entsprechend dem Bereich für den Sitz zusammen mit einer oszillierenden Bewegung senkrecht zu seiner Hauptverschieberichtung. Ausserdem dreht sich der Brenner um sich selbst um eine Beibehaltung der Ausrichtung der Einspritzdüse für das Pulver relativ zur Verschiebung zu gewährleisten. Die Geschwindigkeit der Bewegung in Kreisrichtung des Brenners beträgt zwischen 200 und 450 mm/min. während die Oszillation mit einer Frequenz von 2 bis 3 Hz über eine Breite von ungefähr 3 mm erfolgt. Es ist auch möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem der Zylinderkopf gedreht wird (das heisst relativ zur Achse des Sitzes rotiert) und der Brenner nur eine Oszillationsbewegung ausführt.
Phase 2 - Hauptzyklus der Abscheidung.
Die Abscheidung der aufgebrachten Schicht erfolgt unter Beibehaltung der kinematischen Parameter der Phase 1. Es wird jedoch über diese gesamte Phase die Stromstärke des Arbeitsbogens verringert, zum Beispiel von 70 auf 60 Ampere um gleiche Bedingungen über den gesamten Umfang des Sitzes beizubehalten.
Die Dauer dieser Phase der Abscheidung beträgt im allgemeinen zwischen 15 und 20 Sekunden.
Phase 3 - Erlöschen des Bogens.
Zum Erlöschen des Bogens wird die Zufuhr an Legierungspulver unterbrochen und die Bewegung angehalten. Schliesslich wird die Gaszufuhr beendet.
Während der Behandlung befindet sich der Zylinderkopf auf der Temperatur der Umgebung. Der Anstieg der Temperatur des Aluminiums ist auf eine Zone in der Nähe der Oberfläche begrenzt (unterhalb des Auftreffpunktes des Bogens mit einer Schmelztiefe von weniger als 1 mm), da die thermische Leitfähigkeit erhöht und die Masse des Zylinderkopfes erheblich ist.
Anschliessend wird die Bearbeitung der Ventilsizue durchgeführt.
Dieser Schritt gehört bereits zum Aufgabengebiet der Bearbeitung von Motoren mit grossem Hubraum, wobei eine perfekte Ausrichtung zwischen dem Sitz und der Ventilführung angestrebt wird. Die Bedingungen für das Zurichten sind in jeder Weise herkömmlich, da das Material der Beschichtung eine sehr gute Bearbeitbarkeit aufweist.
Der erhaltene Sitz weist eine besondere Mikrostruktur auf, durch die er seine Eigenschaften der mechanischen, thermischen und chemischen Festigkeit erhält. Die dichte Struktur ohne Poren der Beschichtung führt dazu, dass nach der Bearbeitung des Sitzes die erforderliche Geometrie und der erforderliche Oberflächenzustand erhalten werden. Die metallurgische Verbindung zwischen dem Wulst der Beschichtung und dem Zylinderkopf trägt zur Wärmeübertragung in Richtung Zylinderkopf bei. Die thermodynamische Stabilität des Bauteil- Paars Wulst der Beschichtung -Aluminium garantiert einen hohen Widerstand gegen eine thermomechanische Ermüdung.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes aus einer Leichtmetalllegierung mit integrierten Ventilsitzen, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte aufweist:

- Erhalt eines gegossenen Zylinderkopfrohlings aus einer Leichtmetalllegierung mit Bereichen für Ventilsitze;

- Plasmaabscheidung mit Bogenauftrag auf den Bereichen für die Sitze einer aufzubringenden Schicht aus einer

- Legierung, die die folgende Zusammensetzung aufweist, in Gewichtsprozent:

Ni 17-30

Mo 2-8

Co 0-10

Fe 2-8

Si 2-4

B 1-3

Cu Rest, und

- Bearbeitung der aufgebrachten Schicht um die erwünschte Geometrie und den erwünschten Oberflächenzustand der integrierten Ventilsitze zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung der aufgebrachten Schicht die folgende Zusammensetzung aufweist, in Gewichtsprozent:

Ni 18

Mo 6

Co 6

Fe 6

Si 3

B 1

Cu Rest.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ausserdem vor dem Schritt des Abscheidens der aufzubringenden Schicht einen Schritt des Beizens der Bereiche für die Sitze aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Plasmaabscheidung mit Bogenauftrag eine Phase der Zündung des Bogens, eine Phase der Abscheidung und eine Phase des Erlöschens des Bogens aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase der Abscheidung mit abnehmender Bogenintensität durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase des Erlöschens des Bogens unter Verhinderung der Ausbildung eines Kraters beim Erlöschen durchgeführt wird, danach die Zufuhr des Legierungspulvers für die Beschichtung unterbrochen wird, anschliessend die Relativverschiebung des Plasmabrenners für die Abscheidung bezüglich der Bereiche der Ventilsitze beendet wird und schliesslich die Zufuhr der Gase für die Plasmaabscheidung unterbrochen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgebrachte Schicht eine Dicke von 0,5 bis 1,2 mm aufweist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf aus einer Aluminiumlegierung besteht.

9. Zylinderkopf aus einer Leichtmetalllegierung mit integrierten Ventilsitzen, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierten Ventilsitze aus einer aufgebrachten Schicht einer Legierung bestehen mit der folgenden Zusammensetzung, in Gewichtsprozent:

Ni 13-20

Mo 2-8

Co 0-10

Fe 2-8

Si 2-4

B 1-3

Cu Rest.

10. Zylinderkopf aus Leichtmetalllegierung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung der aufgebrachten Schicht die folgende Zusammensetzung aufweist, in Gewichtsprozent:

Ni 18

Mo 6

Co 6

Fe 6

Si 3

B 1

Cu Rest.

11. Zylinderkopf aus Leichtmetalllegierung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung der aufgebrachten Schicht eine Härte HV0,5 von 200 bis 500, eine thermische Leitfähigkeit von mehr als 30 W/m.K und einen Ausdehnungskoeffizienten von 18.10&supmin;&sup6; K&supmin;¹ bei einer Temperatur von 400 bis 600ºC aufweist.

12. Zylinderkopf aus Leichtmetalllegierung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtmetalllegierung eine Aluminiumlegierung ist.