Metallteil und Verfahren zu seiner Herstellung Metal part and method for its production
Die Erfindung betrifft ein Metallteil, das eine Fläche besitzt, die im Gebrauch thermisch oder mechanisch höher als ihre Umgebung belastet ist, wobei diese Fläche zum Schutz gegen die thermischen oder mechanischen Belastungen zumindest abschnittsweise mit einer Glasur- oder The invention relates to a metal part, which has a surface which is thermally or mechanically higher in use than its environment is charged, said surface at least in sections with a glaze or to protect against thermal or mechanical stresses
Emailleschicht belegt ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Metallteil um ein aus einem metallischen Gusswerkstoff gegossenes Gussteil. Enamel layer is occupied. In particular, the metal part is a cast part cast from a metallic cast material.
Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen, eines Metallteils, insbesondere Gussteils, mit einer Likewise, the invention relates to a method for producing a metal part, in particular casting, with a
Fläche, die an mindestens einer Stelle, an denen sie im Gebrauch einer hohen thermischen Wechselbelastung Area that is at least one place where they are in use of a high thermal cycling
ausgesetzt ist, mit einer Emaille- oder Glasurschicht belegt ist. is exposed, is covered with an enamel or glaze layer.
Wie im Einzelnen im Artikel "Möglichkeiten und Grenzen der Emaillierung von Leichtmetallen" von Dr.-Ing. Wolfgang Kühn, erschienen in Oberflächen Polysurfaces No 2/09, As detailed in the article "Possibilities and Limitations of Enameling of Light Metals" by Dr.-Ing. Wolfgang Kühn, published in Surfaces Polysurfaces No 2/09,
Seiten 6 - 9, erläutert, gewinnt die Emaillierung von Pages 6 - 9, explains, wins the enameling of
Bauteilen, die aus Leichtwerkstoffen, wie Aluminium-, Components made of lightweight materials, such as aluminum,
Magnesium- und Titanwerkstoffen bestehen, zunehmend an Bedeutung. Hierbei stand bisher aus technischer Sicht der Schutz der Bauteiloberflächen vor korrosiven Angriffen im Vordergrund .
Wie im genannten Artikel weiter ausgeführt, handelt es sich bei Emaillebeschichtungen um Glasschichten, die vor allem hinsichtlich der Schmelztemperatur und der thermischen Ausdehnungskoeffizienten an die für sie vorgesehenen Magnesium and titanium materials are increasingly important. From a technical point of view, the protection of the component surfaces from corrosive attacks has been the focus of attention. As explained further in the cited article, enamel coatings are glass layers which, above all with regard to the melting temperature and the coefficients of thermal expansion, are provided for them
Trägerwerkstoffe angepasst wurden. Sie verbinden die Carrier materials were adjusted. They connect the
Eigenschaften einer Glasoberfläche mit den Material- und Verarbeitungseigenschaften von Metallen. Im Gegensatz zu anderen Beschichtungen verbindet sich beim Einbrand der jeweiligen Emaillebeschichtung ein Glas-Metall-Verbund, bei dem sich zwischen dem Glasmaterial und dem Metallsubstrat Zwischenschichten, so genannte intermetallische Phasen, bilden. Diese sichern eine besonders intensive Haftung der Beschichtung auf dem Metall. Zu diesem Zweck sind moderne Emaillen heute Mehrstoffgemische, die unter Nutzung ihres Eutektikums bei niedrigen Einbrenntemperaturen eine sehr gute mechanische Härte und chemische Beständigkeit Properties of a glass surface with the material and processing properties of metals. In contrast to other coatings, the bonding of the respective enamel coating combines a glass-metal composite, in which intermediate layers, so-called intermetallic phases, form between the glass material and the metal substrate. These ensure a particularly intense adhesion of the coating on the metal. For this purpose, modern enamels are today multicomponent mixtures which, using their eutectic at low stoving temperatures, have very good mechanical hardness and chemical resistance
erreichen. Dabei sind emaillierte Werkstücke zum Beispiel durch Biegen, Sägen oder Bohren bearbeitbar und können zusätzlich mit funktionellen, nanoskaligen Sol-Gel- Schichten versehen werden, um beispielsweise die harte, kratzfeste Emailleschicht um einen temperaturbeständigen Antihafteffekt zu ergänzen. to reach. For example, enameled workpieces can be machined by bending, sawing or drilling and can additionally be provided with functional nanoscale sol-gel layers, for example to supplement the hard, scratch-resistant enamel layer with a temperature-resistant non-stick effect.
Aus der DE 10 2010 025 286 AI ist es des Weiteren bekannt, dass sich die Innenflächen von Abgaskanälen von From DE 10 2010 025 286 AI it is further known that the inner surfaces of exhaust ducts of
Leichtmetallgussteilen, wie beispielsweise Zylinderköpfen, für Verbrennungsmotoren dadurch effektiv gegen eine Light metal castings, such as cylinder heads, for internal combustion engines thereby effectively against a
thermische Überbeanspruchung schützen lassen, dass sie zumindest abschnittsweise mit einer Beschichtung belegt werden, die aus einem Glasmaterial gebildet ist. Bei der praktischen Nutzung dieses Vorschlags ergibt sich eine besondere Herausforderung dadurch, dass die Beschichtung
einerseits den im Betrieb auftretenden mechanischen und thermischen Belastungen sicher standhalten muss und Protect thermal overload that they are at least partially covered with a coating that is formed from a glass material. In the practical use of this proposal, there is a particular challenge in that the coating on the one hand must safely withstand the mechanical and thermal stresses occurring during operation and
andererseits eine mechanische Bearbeitung von an den beschichteten Flächenabschnitt angrenzenden Abschnitten des jeweiligen Bauteils ohne die Gefahr eines Abplatzens der Beschichtung zulassen muss. on the other hand, a mechanical processing of adjacent to the coated surface portion sections of the respective component without the risk of spalling of the coating must allow.
Eine hinsichtlich ihrer mechanischen und thermischen One regarding their mechanical and thermal
Belastbarkeit weiter optimierte Emaillebeschichtung lässt sich mit dem in der DE 10 2013 108 428 AI und Resilience further optimized enamel coating can be with the in DE 10 2013 108 428 AI and
WO 2015/018795 AI vorgestellten Emaillepulver herstellen. Dessen Bestandteile sind so zusammengestellt, dass die daraus gebildete Emaillebeschichtung grundsätzlich eine höhere Druck- als Zugfestigkeit aufweist als andere aus dem Stand der Technik bekannte Beschichtungen dieser Art. Daher eignet sich dieses bekannte Emaillepulver besonders zur Erzeugung einer Emaillebeschichtung auf einem Produce WO 2015/018795 AI presented enamel powder. Its constituents are composed in such a way that the enamel coating formed therefrom generally has a higher compressive strength than other coatings of this type known from the prior art. Therefore, this known enamel powder is particularly suitable for producing an enamel coating on one
Metallgussteil, das aus Leichtmetall oder einer Metal casting made of light metal or a
Leichtmetalllegierung besteht. Alloy alloy exists.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass die in der Practical experiments have shown that in the
voranstehend erläuterten Weise zusammengesetzten und beschaffenen Emaille- oder Glasurbeschichtungen die an sich gestellten Erwartungen prinzipiell erfüllen. Es zeigt sich jedoch, dass dazu bei der Wärmebehandlung von Metallteilen, die mit solchen Beschichtungen versehen sind, eine previously explained manner assembled and obtained enamel or glaze coatings meet the expectations set in principle. It turns out, however, that in the heat treatment of metal parts, which are provided with such coatings, a
besonders sorgfältige und vorsichtige Temperaturführung erforderlich ist. particularly careful and careful temperature control is required.
Vor diesem Hintergrund ergab sich die Aufgabe, ein Against this background, the task arose
Metallteil der eingangs angegebenen Art vorzuschlagen, bei dem keine besonderen Einschränkungen bei der
Wärmebehandlung bestehen und bei dem dennoch ein optimaler Schutz der jeweils im Gebrauch hoch belasteten Flächen gewährleistet ist. To propose metal part of the type specified, in which no particular restrictions in the Heat treatment exist and in which, however, an optimal protection of each heavily used in use areas is guaranteed.
Ebenso sollte ein Verfahren genannt werden, das zur Likewise, a procedure should be mentioned which is for
Herstellung derartiger Metallteile geeignet ist. Production of such metal parts is suitable.
In Bezug auf das Metallteil hat die Erfindung diese Aufgabe _ durch ein mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen With respect to the metal part, the invention has this object _ by a with the features mentioned in claim 1
versehenes Metallteil gelöst. solved metal part solved.
Die betriebssichere Herstellung von Metallteilen der The reliable production of metal parts of the
erfindungsgemäßen Art lässt sich erfindungsgemäß durch das in Anspruch 14 angegebene Verfahren bewerkstelligen. According to the invention can be accomplished by the method specified in claim 14 according to the invention.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims and are explained below as the general inventive concept in detail.
Ein erfindungsgemäßes Metallteil für einen An inventive metal part for a
Verbrennungsmotor besitzt demnach eine im Gebrauch Accordingly, the internal combustion engine has one in use
thermisch oder mechanisch höher als ihre Umgebung belastete Fläche, die zumindest abschnittsweise mit einer Glasuroder Emailleschicht belegt ist. Erfindungsgemäß enthält nun die Glasur- oder Emailleschicht bezogen auf die zur Bildung der Emailleschicht eingesetzte Emaillefritte 2 - 35 Gew.-% einer Beimengung von Partikeln, die aus mindestens einem Material der Gruppe "Glas, organische Kunststoffe, thermally or mechanically higher than their environment charged area, which is at least partially covered with a glaze or enamel layer. According to the invention, the glaze or enamel layer contains, based on the enamel frit used to form the enamel layer, 2 to 35% by weight of an admixture of particles which consist of at least one material from the group "glass, organic plastics,
synthetisch erzeugte Oxide und Mischungen solcher Oxide, wobei die Erzeugung der Oxide optional über eine Schmelze erfolgt ist" bestehen, das jeweils einen thermischen Synthetically generated oxides and mixtures of such oxides, wherein the production of the oxides is optionally carried out via a melt consist ", each having a thermal
Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 50 x 10~7 K"1 und
eine Schmelztemperatur von mindestens 500 °C aufweist. Expansion coefficients of at most 50 x 10 ~ 7 K "1 and has a melting temperature of at least 500 ° C.
Unter den Begriff "Glasur- oder Emailleschicht" fallen nach dem Verständnis der Erfindung Schichten, die aus By the term "glaze or enamel layer", according to the understanding of the invention, layers consisting of
anorganischen Verbindungen gebildet sind, welche aus miteinander verschmolzenen Oxiden der Alkali- und inorganic compounds are formed, which consist of fused together oxides of alkali and
Erdalkaligruppe bestehen. Hierzu zählen Si02, A1203, B203, Li20, Na20, CaO, MgO und K20. Dabei können die Schichten zusätzlich anorganische oder organische Verbindungen in Form von Fasern, wie z. B. SiC- oder C-Fasern, sowie weitere emailletypische, dem Fachmann bekannte Zusätze enthalten. Bei der Herstellung der Glasur- oder Erdalkaligruppe exist. These include Si0 2 , A1 2 0 3 , B 2 0 3 , Li 2 0, Na 2 0, CaO, MgO and K 2 0. The layers may additionally inorganic or organic compounds in the form of fibers, such as. As SiC or C fibers, and other enamel typical, known in the art additives. In the production of the glaze or
Emailleschichten werden die vorgeschmolzenen, als Fritte eingesetzten Verbindungen mit Wasser aufgemahlen. Enamel layers are ground the premelted compounds used as frit with water.
Anschließend werden optional die Fasern zugemischt. Subsequently, the fibers are optionally added.
Erfindungsgemäß werden dem Schlicker nun, vorzugsweise nach dessen Herstellung, zusätzlich Partikel zugegeben, die einen minimierten Wärmeausdehnungskoeffizienten bei According to the present invention, particles are additionally added to the slip, preferably after its production, which contribute a minimized coefficient of thermal expansion
maximierter Schmelztemperatur aufweisen . Die_s_e._Par-t.i.ke.l- bestehen aus Werkstoffen, die der Gruppe "Glas, organische Kunststoffe, synthetisch erzeugte Oxide und Mischungen solcher Oxide, wobei die Erzeugung der Oxide optional über eine Schmelze erfolgt ist" angehören. Die betreffenden Werkstoffe zeichnen sich dadurch aus, dass sie einen sehr niedrigen maximalen Wärmeausdehnungskoeffizienten von höchstens 50 x 10~7 K"1 und eine hohe Schmelztemperatur von mindestens 500 °C besitzen. Dabei sind für die have maximized melting temperature. Die_s_e._Par-tike.l- consist of materials belonging to the group "glass, organic plastics, synthetically produced oxides and mixtures of such oxides, wherein the production of the oxides has optionally taken place via a melt" belong. The materials in question are characterized by having a very low maximum coefficient of thermal expansion of not more than 50 x 10 -7 K -1 and a high melting temperature of not less than 500 ° C
erfindungsgemäß vorgesehene Partikelbeimengung insbesondere solche Werkstoffe geeignet, die einen Particulate addition provided according to the invention is particularly suitable for materials which have a
Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 25 x 10~7 K"1, insbesondere höchstens 10 x 10~7 K-1, besitzen. Bei für das
Beimengungspulver geeigneten Materialien der hier in Rede stehenden Art liegt der Ausdehnungskoeffizient in der Expansion coefficients of at most 25 x 10 -7 K -1 , in particular at most 10 x 10 -7 K -1 Blending powder suitable materials of the type in question is the coefficient of expansion in the
Praxis typischerweise bei mindestens 0,5 x 10~7 K-1, wobei auch Mindestausdehnungskoeffizienten von mindestens 2 x 10" 7 K"1 oder mindestens 4 x 10~7 K"1 regelmäßig anzutreffen sind . Practice typically at least 0.5 x 10 ~ 7 K -1 , wherein also minimum expansion coefficients of at least 2 x 10 " 7 K " 1 or at least 4 x 10 ~ 7 K "1 are regularly encountered.
Für die erfindungsgemäßen Zwecke in Frage kommende Pulver müssen auch eine hohe Schmelztemperatur besitzen. Powders for the purposes of the invention must also have a high melting temperature.
Schmelztemperaturen von mindestens 900 °C haben sich hier als besonders geeignet erwiesen, wobei die Melting temperatures of at least 900 ° C have proven to be particularly suitable here, the
Schmelztemperatur optimalerweise im Bereich von Melting temperature optimally in the range of
1000 - 1400 °C liegt. 1000 - 1400 ° C is located.
Die Menge an erfindungsgemäß zugegebener Beimengung wird bezögen auf das Gewicht der Emaillefritte bestimmt, das zur Bildung der Emailleschicht vorgesehen wird. D.h., soll die Emaille- oder Glasurbeschichtung aus 100 Gramm The amount of admixture added according to the invention is determined by the weight of the enamel frit provided to form the enamel layer. That is, should the enamel or glaze coating of 100 grams
Emaillefritte werden erfindungsgemäß dem Schlicker Enamel frit according to the invention the slip
2 - 35 Gramm an pulverförmiger Beimengung aus Materialien zugegeben, die nach Maßgabe der Erfindung bestimmt sind. 2 - added 35 grams of powdered admixture of materials which are determined in accordance with the invention.
Der jeweils so erhaltene Schlicker wird auf den zu The slip thus obtained is added to the
schützenden Abschnitt der jeweiligen Fläche aufgebracht, dort getrocknet und zu der jeweiligen Glasur- oder applied protective portion of the respective surface, dried there and to the respective glaze or
Emailleschicht eingebrannt. Die Trocknung und das Enamel layer burned. The drying and the
Einbrennen können auf konventionelle Weise durchgeführt werden, indem das Metallteil jeweils insgesamt auf die erforderliche Temperatur gebracht wird. Sofern sich dies im Laufe der Bearbeitung des Metallteils ergibt, kann für das Trocknen und Einbrennen eine im jeweiligen Metallteil verfahrensbedingt vorhandene Hitze für das Trocknen genutzt
werden. Dies bietet sich beispielsweise bei Gussteilen an, bei denen das noch gießheiße Gussteil in erfindungsgemäßer Weise beschichtet wird. Ähnliche Möglichkeiten ergeben sich, wenn es sich bei dem Metallteil um ein warmgeformtes, insbesondere warmgeschmiedetes, Bauteil handelt. Auch kann das Trocknen und Einbrennen im Zuge einer Wärmebehandlung absolviert werden, die das Metallteil zur Einstellung seiner mechanischen und sonstigen Eigenschaften durchläuft. Baking can be carried out in a conventional manner by bringing the metal part in total to the required temperature. If this results in the course of processing of the metal part, can be used for drying and baking a process in the respective metal part due to existing heat for drying become. This is suitable, for example, for castings in which the cast part, which is still cast, is coated in accordance with the invention. Similar possibilities arise when the metal part is a thermoformed, in particular hot-forged, component. Also, the drying and baking can be completed in the course of a heat treatment, which passes through the metal part to adjust its mechanical and other properties.
Überraschend hat sich bei erfindungsgemäßen Metallteilen gezeigt, dass die dort vorgesehene Emaille- oder Surprisingly, metal parts according to the invention have shown that the enamel or enamel there provided
Glasurschicht in Folge der erfindungsgemäß zusätzlich zugegebenen Beimengungen von Partikeln aus Werkstoffen, bei denen ein besonders niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient mit einer hohen Schmelztemperatur kombiniert ist, auch dann unempfindlich gegen Temperaturwechsel ist, wenn diese Glaze layer as a result of addition according to the invention additionally admixtures of particles of materials, in which a particularly low coefficient of thermal expansion is combined with a high melting temperature, is also insensitive to temperature changes, if this
Temperaturwechsel mit hoher Geschwindigkeit stattfinden. Zu solchen extremen Temperaturwechseln kommt es beispielsweise beim Abschrecken von Metallteilen nach einer Temperature changes take place at high speed. Such extreme temperature changes occur, for example, when quenching metal parts after a
Wärmebehandlung, wenn die Metallteile mittels · eines Heat treatment, when the metal parts by means of a
Abschreckmittels, z.B. Wasser, Sprühnebel oder flüssigem Stickstoff, abgeschreckt werden. Hierbei werden Abkühlraten von mehr als 2 K/s, typischerweise mindestens 5 K/s Quenchant, e.g. Water, spray or liquid nitrogen, be quenched. Here, cooling rates of more than 2 K / s, typically at least 5 K / s
erzielt, wobei eine typische Obergrenze der durch achieved, with a typical upper limit of
Wasserabschreckung oder Wassersprühnebel erzielten Achieved water quenching or water spray
Abkühlraten bei 30 K/s liegt. Dabei zeigt sich, dass selbst bei dem mit einer solchen schnellen Abschreckung Cooling rates at 30 K / s is. It turns out that even with such a fast deterrent
einhergehenden Temperaturschock eine sichere Haftung der Beschichtung auf dem jeweiligen Metallsubstrat accompanying thermal shock secure adhesion of the coating on the respective metal substrate
gewährleistet ist. is guaranteed.
Risse, die in Folge eines schnellen und extremen
Temperaturwechsels auch in einer erfindungsgemäßen Cracks resulting in a fast and extreme Temperature change in an inventive
Beschichtung unvermeidbar entstehen können, heilen nach einem erneuten Erwärmen aus, sodass auch bei wiederholten Temperaturwechseln keine Verschlechterung der Schutz- und Haftungseigenschaften der Beschichtung gegenüber dem Coating inevitably arise, heal after reheating, so that even with repeated temperature changes no deterioration of the protective and adhesive properties of the coating over the
Ausgangszustand eintritt. Praktische Versuche haben hier gezeigt, dass erfindungsgemäß beschichtete Bauteile über die Abschreckung auf Raumtemperatur hinaus beispielsweise mit flüssigem Stickstoff auf eine Temperatur von bis zu -196 °C abgekühlt werden können, ohne dass eine Initial state occurs. Practical experiments have shown here that components coated according to the invention can be cooled beyond the quenching to room temperature, for example with liquid nitrogen, to a temperature of up to -196 ° C. without a
Schädigung entsteht, durch die die Schutzwirkung der Damage is caused by the protective effect of
Beschichtung nachhaltig beeinträchtigt wird. Coating is permanently impaired.
Die erfindungsgemäße Rezeptur einer Emaille- oder The recipe according to the invention of an enamel or
Glasurschicht erlaubt es somit, auf unterschiedlichen Glaze layer thus allows on different
Metallwerkstoffen derartige Beschichtungen zu erzeugen und dauerhaft sicher zu erhalten. Dementsprechend eignet sich die Erfindung zum Beschichten von Metallteilen, Metal materials such coatings to produce and permanently secure. Accordingly, the invention is suitable for coating metal parts,
insbesondere gegossenen Gussteilen, aus einem in particular castings, from one
Eisenwerkstoff genauso wie für_dle _es_chi.cht.ung_von—T-ei-len-,- die aus einem Leichtmetallgusswerkstoff, insbesondere einem Al-Gusswerkstoff, hergestellt sind. Dabei wird die Haftung der Beschichtung auf dem jeweiligen Metallsubstrat durch die Reaktivität zwischen Grundmaterial und der Emaille gewährleistet. Die erfindungsgemäß zusätzlich zugegebene Beimengung sichert dann die erforderliche Ferrous material as well as for_dle_es_chi.cht.ung_von-T-ei-len -, - which are made of a light metal casting material, in particular an Al-casting material. The adhesion of the coating to the respective metal substrate is ensured by the reactivity between the base material and the enamel. The additional addition according to the invention then ensures the required
Thermoschockbeständigkeit . Thermal shock resistance.
Besonders günstig wirkt sich die erfindungsgemäß Particularly favorable affects the invention
vorgesehene Beimengung aus, wenn ihr Gehalt bezogen auf das dem Schlicker zugegebene Gewicht an Emaillefritte provided admixture, if their content based on the added to the slip weight of enamel frit
mindestens 8 Gew.-%, insbesondere mindestens 10 Gew.-%
beträgt. Eine optimale Ausnutzung der Eigenschaften des erfindungsgemäß beigemengten Partikelpulvers ergibt sich dabei dann, wenn der auf das Gewicht der Emaillefritte bezogene Gehalt an Pulverpartikeln höchstens 30 Gew.-%, insbesondere höchstens 20 Gew.-%, beträgt. at least 8% by weight, in particular at least 10% by weight is. An optimal utilization of the properties of the particulate powder admixed according to the invention results when the content of powder particles based on the weight of the enamel frit is at most 30% by weight, in particular at most 20% by weight.
Hierbei hat es sich herausgestellt, dass sich eine optimale Verteilung der Partikel der Beimengung in dem auf den zu schützenden Flächenabschnitt aufzutragenden Schlicker und eine dementsprechend optimale Verteilung und Wirkung in der am Metallteil erzeugten Emaille- oder Glasurbeschichtung dann einstellt, wenn die Emaille- oder Glasurschicht bzw. der auf den zu schützenden Flächenabschnitt im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgetragene Schlicker It has been found that an optimal distribution of the particles of admixture in the applied to the surface area to be protected slip and a correspondingly optimal distribution and effect in the metal part produced enamel or glaze coating then sets if the enamel or glaze layer or The slip applied to the area to be protected in the context of the method according to the invention
vorgemahlene keramische Partikel als Beimengung enthält. Insbesondere wirken sich hier Partikel positiv in Bezug auf die Thermoschockbeständigkeit der Emaille- oder contains pre-ground ceramic particles as an admixture. In particular, here particles have a positive effect with respect to the thermal shock resistance of the enamel or
Glasurbeschichtung aus, die in einer Mahlfeinheit von Glaze coating consisting of a fineness of
5 - 150 μπι in der Beschichtung bzw. dem aufgetragenen 5 - 150 μπι in the coating or the applied
Schlicker vorhanden sind. Slip are present.
Ihre Schutzwirkung entfaltet eine Emaille- oder Their protective effect unfolds an enamel or
Glasurschicht dann besonders wirksam, wenn sie 50 - 1000 μπι dick ist, wobei sich eine optimale Wirkung bei gleichzeitig optimierter Beständigkeit der Schicht bei einer Glaze layer then particularly effective if it is 50-1000 μπι thick, with an optimal effect at the same time optimized durability of the layer at a
Schichtdicke von 300 - 500 μηα ergibt. Layer thickness of 300 - 500 μηα results.
Eine übermäßige Erwärmung des jeweils zu schützenden Excessive heating of each to be protected
Flächenabschnitts lässt sich dadurch gewährleisten, dass die erfindungsgemäß aufgebrachte Emaille- oder Surface section can be ensured that the invention applied enamel or
Glasurschicht eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als Glaze layer has a thermal conductivity of less than
10 x 10~7 K-1 besitzt, wobei sich Beschichtungen mit einer
Wärmeleitfähigkeit von weniger als 4 x 10~7 K"1 als in dieser Hinsicht besonders vorteilhaft herausgestellt haben. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Schichtdicken der erfindungsgemäßen Beschichtung im voranstehend erläuterten Bereich liegen. 10 x 10 ~ 7 K -1 , where coatings with a Thermal conductivity of less than 4.times.10.sup.-7 K.sup.- 1 have been found to be particularly advantageous in this respect, in particular if the layer thicknesses of the coating according to the invention are in the range explained above.
Die erfindungsgemäß als Beimengung zugegebenen Partikel können, müssen aber nicht aus einem sortenreinen Werkstoff bestehen. Vielmehr lassen sich auch Mischungen aus The particles added according to the invention as admixtures can, but do not have to consist of a material of pure sort. Rather, mixtures can also be used
derartigen Werkstoffen als Beimengungen verwenden, wenn diese Werkstoffe jeweils die erfindungsgemäß use such materials as admixtures, if these materials each according to the invention
vorgeschriebenen Anforderungen an ihre prescribed requirements for her
Wärmeausdehnungskoeffizienten und Schmelztemperaturen erfüllen . Meet thermal expansion coefficients and melting temperatures.
Als Werkstoff für die als Beimengung der erfindungsgemäßen Beschichtung zugegebenen Partikel eignen sich grundsätzlich Feuerfestwerkstoffe und insbesondere Werkstoff-Partikel aus der Gruppe der Magnesiumaluminiumsilikate, In principle, refractory materials and in particular material particles from the group of magnesium aluminum silicates are suitable as material for the particles added as admixture of the coating according to the invention.
Lithiumglaskeramiken, Quar_zgläs_er_,_ .ZirkojLaluminLums-ili-ka-te- oder Alumo-Silikate . Lithium glass ceramics, Quar_zgläs_er _, _ . ZirkojLaluminLums-ili-ka-te or alumo-silicates.
Zu den in Frage kommenden Werkstoffen des Systems MgO- Al203-Si02 (Magnesiumaluminiumsilikate) zählen insbesondere Cordierit (M2A2S5) , zu den Alumo-Silikaten insbesondere Mullit (A3S2) . Auch können Partikel, die aus Komponenten dieser Systeme bestehen, zum Einsatz kommen, insbesondere Partikel aus Si02 in amorpher oder kristalliner Struktur oder A1203 in Korundmodifikation. Among the candidate materials of the system MgO Al 2 0 3 -Si02 (magnesium aluminum silicates) include in particular cordierite (M2A2S5), to the alumino-silicates in particular mullite (A 3 S 2 ). Also, particles consist of components of these systems are used, in particular particles of Si0 2 in amorphous or crystalline structure or A1 2 0 3 in Korundmodifikation.
Von den Zirkonaluminiumsilikaten ( Zr02-Al203-Si02) sind hier insbesondere Zirkonmullit (ZSA3) oder Zirkonia (ZS) als für
die erfindungsgemäßen Zwecke besonders geeignete Werkstoffe zu nennen. Of the zirconium aluminum silicates (Zr0 2 -Al 2 0 3 -Si0 2 ) are in particular zirconium mullite (ZSA 3 ) or zirconia (ZS) as for to call the purposes of the invention particularly suitable materials.
Lithiumkeramiken oder technische Gläser, wie Quarzglas, weisen ebenfalls minimierte Ausdehnungskoeffizienten bei hohen Schmelztemperaturen auf und lassen sich in Lithium ceramics or technical glasses, such as quartz glass, also have minimized expansion coefficients at high melting temperatures and can be in
ausreichend zerkleinerter Form für die erfindungsgemäßen Zwecke der Emaille zugeben. sufficiently chopped form for the purposes of the invention add the enamel.
Selbstverständlich können auch Mischungen aus den Of course, mixtures of the
voranstehend genannten Werkstoffen mit anderen Materialien für die erfindungsgemäßen Zwecke eingesetzt werden, wenn sie die hinsichtlich ihres Ausdehnungskoeffizienten und ihrer Schmelztemperatur von der Erfindung formulierten Anforderungen erfüllen. Hierzu zählen beispielsweise above-mentioned materials are used with other materials for the purposes of the invention, if they meet the formulated in terms of their expansion coefficient and their melting temperature of the invention requirements. These include, for example
Porzellan-Materialen, die einen typischen Porcelain materials, which is a typical
Wärmeausdehnungskoeffizienten von höchstens 0,5 x 10"7 K"1 und eine besonders hohe Schmelztemperatur von mehr als 1600 °C aufweisen. Thermal expansion coefficient of at most 0.5 x 10 "7 K " 1 and have a particularly high melting temperature of more than 1600 ° C.
Bekannte Oxidkeramiken weisen einen typischen Known oxide ceramics have a typical
Ausdehnungskoeffizienten von 8 x 10~7 K"1 bei im Bereich von 900 °C liegenden Schmelztemperaturen auf. Expansion coefficients of 8 x 10 ~ 7 K "1 at lying in the range of 900 ° C melting temperatures.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen Beimengungen können in handelsüblicher Form zugegeben werden. Die zur Herstellung der als Beimengung in Frage kommenden, hier erläuterten Werkstoffe sind dem Fachmann genauso bekannt, wie die Verfahren zur geeigneten Zerkleinerung der betreffenden Werkstoffe (s. beispielsweise Gerald Routschka, Hartmut Wuthnow [Hrsg.] "Praxishandbuch Feuerfeste Werkstoffe", 5. Auflage, Vulkan Verlag, ISBN-13: 978-3802731617).
Die für die erfindungsgemäßen Zwecke in Frage kommenden organischen Kunststoffe sind beispielsweise im AVK - Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. "Handbuch Faserverbundkunststoffe: Grundlagen, Verarbeitung, The admixtures provided according to the invention can be added in commercially available form. The materials used to prepare the admixture which are suitable here are known to the person skilled in the art, as are the methods for suitable comminution of the relevant materials (see, for example, Gerald Routschka, Hartmut Wuthnow [Ed.] "Practical Guide Refractory Materials"), 5th edition , Vulkan Verlag, ISBN 13: 978-3802731617). The organic plastics which are suitable for the purposes according to the invention are described, for example, in the AVK - Industrievereinigung Reinforced Plastics Association "Handbuch Faserverbundkunststoffe: Grundlagen, Verarbeitung,
Anwendungen", Vieweg+Teubner Verlag; Auflage: 3., vollst. Überarb. Aufl. 2010 (27. Oktober 2009) erläutert. Applications ", Vieweg + Teubner Verlag, Edition: 3rd, Completely revised edition 2010 (October 27, 2009).
Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Beschichtung zum Schutz von solchen Flächen eines Metallteils, die im Einsatz thermisch durch ein sich in ihm bildendes oder ihn durchströmendes Gas thermisch belastet sind. Solche Flächen können in einem Raum oder Kanal des Metallteils vorhanden sein, in dem sich im Gebrauch entsprechend heißes Gas bildet oder der im Gebrauch von heißem Gas durchströmt wird. Derartige Verhältnisse ergeben sich beispielsweise bei Metallteilen, insbesondere Gussteilen, für The coating according to the invention is particularly suitable for protecting those surfaces of a metal part which are thermally stressed thermally during use by a gas forming or flowing through it. Such surfaces may be present in a space or channel of the metal part in which, in use, correspondingly hot gas forms or is flowed through in use of hot gas. Such conditions arise for example in metal parts, in particular castings, for
Verbrennungsmotoren im Bereich der Brennkammern und der Abgaskanäle, aber auch im Bereich von Turboladergehäusen, Kolben und anderen der Hitze eines Abgasstroms ausgesetztenInternal combustion engines in the field of combustion chambers and the exhaust ducts, but also in the range of turbocharger housings, pistons and other exposed to the heat of an exhaust gas stream
Teilen eines Verbrennung.smQ.to_r.s_ Dab..e.i_könn.en- beispielsweise die abgasführenden Krümmer des Abgassystems eines Verbrennungsmotors aus einem Blechmaterial geformt sein. Auch dort erweist sich eine erfindungsgemäß Parts of a Verbrennungs.smq.to_r.s_ Dab..e.i_könn.en- example, the exhaust gas-carrying manifolds of the exhaust system of an internal combustion engine be formed from a sheet metal material. There, too, proves to be an invention
beschaffene Emaille- oder Glasurschicht im Hinblick auf den Schutz vor übermäßiger lokaler Erwärmung sehr günstig. obtained enamel or glaze layer with regard to the protection against excessive local heating very low.
Es kann aber gerade auch bei solchen Bauteilen zweckmäßig sein, nicht nur die durch Heißgas belasteten innenliegenden Flächen durch eine erfindungsgemäße Beschichtung zu But it may just be appropriate for such components, not only the loaded by hot gas inner surfaces by a coating according to the invention
schützen. So kann es ebenso zweckmäßig sein, außenliegende Flächenabschnitte des jeweiligen Metallteils in protect. So it may also be appropriate outer surface portions of the respective metal part in
erfindungsgemäßer Weise zu beschichten, wenn dort besondere
mechanische oder thermische Belastungen auftreten. Auch kann die erfindungsgemäße Glasur- oder Emailleschicht einen Korrosionsschutz darstellen, der den Einsatz gegen ein chemisch aggressives flüssiges oder gasförmiges Medium schützt . coating according to the invention, if there special mechanical or thermal loads occur. Also, the glaze or enamel layer according to the invention can be a corrosion protection that protects the insert against a chemically aggressive liquid or gaseous medium.
Der für die Erfindung typische Anwendungsfall ist ein als Gussteil hergestellter Zylinderkopf für einen The typical application for the invention is a cylinder head produced as a casting for a
Verbrennungsmotor. Genauso eignet sich die Erfindung auch für ein Gehäuse für einen Turbolader, der im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors angeordnet ist und dessen von Abgas durchströmter Kanal in erfindungsgemäßer Weise beschichtet ist. Combustion engine. Likewise, the invention is also suitable for a housing for a turbocharger, which is arranged in the exhaust gas stream of an internal combustion engine and whose exhaust gas flowed through channel in accordance with the invention is coated.
Durch die erfindungsgemäße Beschichtung lässt sich die Leistung eines Verbrennungsmotors entscheidend erhöhen. Hierzu können die den Brennraum umgebenden Bereiche, wie Kolben, Block-Lauffläche sowie Zylinderkopf-Brennraumdach- Flächen in erfindungsgemäßer Weise beschichtet werden. The coating according to the invention makes it possible to decisively increase the power of an internal combustion engine. For this purpose, the areas surrounding the combustion chamber, such as pistons, block running surface and cylinder head combustion chamber roof surfaces can be coated in accordance with the invention.
Durch die auf diesem Wege erzielte Reduktion der Through the achieved in this way reduction of
Wärmeverluste kommt man dem Ziel eines „adiabaten Motors" einen Schritt näher. Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, die Einlasskanäle des Verbrennungsmotors zumindest Heat losses are one step closer to the goal of an "adiabatic engine." Furthermore, it may be expedient to have the intake ports of the internal combustion engine at least
abschnittweise erfindungsgemäß zu beschichten, so dass die einströmende Luft gegenüber der bei hoch aufgeladenen Motoren hohen Temperatur des den Einlasskanal jeweils umgebenden Gussmaterials abgeschirmt wird und so ein höherer Aufladungsgrad und eine damit einhergehend erhöhte Motoreffizienz erreicht wird. Auch kann eine to be coated according to the invention so that the incoming air is shielded from the high temperature of the casting material respectively surrounding the inlet duct in the case of highly charged engines, thus achieving a higher degree of charge and concomitantly increased engine efficiency. Also, one can
erfindungsgemäße Beschichtung zur Reduktion von coating according to the invention for the reduction of
Abstrahlverlusten von Motoren und anderen thermischen Anlagen durch die geringe Wärmeleitung beitragen.
Schließlich lassen sich durch die Erfindung die beim Radiation losses of engines and other thermal systems by the low heat conduction contribute. Finally, can be by the invention in the
Verbrennungsprozess entstehenden Reaktionsgase mit höherer thermischer Effizienz in die Nachfolgeprozesse leiten. Combustion process resulting reaction gases with higher thermal efficiency in the subsequent processes.
Soll die erfindungsgemäße Beschichtung als Emailleschicht ausgeführt werden, so eignet sich als Basis hierfür If the coating according to the invention is to be embodied as an enamel layer, then it is suitable as the basis for this
insbesondere eine Emaille, wie sie in der DE 10 2013 108 429 AI beschrieben ist, deren Inhalt hiermit in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird. Das in der betreffenden deutschen Patentanmeldung angegebene in particular an enamel, as described in DE 10 2013 108 429 AI, the content of which is hereby incorporated into the disclosure of the present application. The specified in the relevant German patent application
Emaillepulver ist zum Belegen von im Betrieb thermisch und mechanisch hoch belasteten metallischen Flächen besonders geeignet und liegt als Mischung vor, die 100 Teile eines Glaspulvers, optional 10 - 22 Teile grobe Glaskörner, die größer sind als die Partikel des Glaspulvers, 0,1 - 7,5 Teil keramische Fasern, Glasfasern oder Kohlefasern, sowie alternativ zueinander oder in Kombination miteinander 10 - 2 Teile einer pulverförmig vorliegenden oxidischen Verbindung eines Leichtmetalls oder 1 - 5 Teile eines Pulvers eines Enamel powder is particularly suitable for covering in operation thermally and mechanically highly loaded metallic surfaces and is present as a mixture containing 100 parts of a glass powder, optionally 10 - 22 parts of coarse glass grains, which are larger than the particles of the glass powder, 0.1 -. 7 , 5 parts of ceramic fibers, glass fibers or carbon fibers, and alternatively to each other or in combination with each other, 10-2 parts of a powdery oxidic compound of a light metal or 1-5 parts of a powder of a
Schwermetalls enthält. Indem„eiaem_aus dieser Mischung gebildeten Schlicker die erfindungsgemäß vorgesehene Contains heavy metal. By means of the slip formed from this mixture, the slip provided according to the invention
Beimengung zugegeben wird, wird eine Beschichtung erhalten, die auch höchste Anforderungen an ihre Schutzwirkung und Beständigkeit sicher erfüllt. Added admixture, a coating is obtained, which also meets the highest requirements for their protective effect and durability safely.
Wenn hier von "Teilen" als Dosiermaß die Rede ist, so wird darunter verstanden, dass die dem Emaillepulver zugegebene Menge an dem jeweiligen Bestandteil mithilfe eines für alle Bestandteile gleichen Einheitsmaßes abgemessen wird und die erfindungsgemäß für die einzelnen Bestandteile jeweils vorgesehenen "Teile" das jeweilige Vielfache dieses If here "parts" as Dosiermaß is mentioned, it is understood that the amount of the enamel powder added to the respective component is measured by means of a unit for all the same unit size and inventively provided for each component "parts" the respective Multiple this
Einheitsmaßes bezeichnen.
Den voranstehenden Erläuterungen entsprechend umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Denote unit size. In accordance with the above explanations, an inventive method for producing a
Metallteils, das eine im Gebrauch thermisch oder mechanisch höher als ihre Umgebung belastete Fläche besitzt, die Metal part, which has a surface in use thermally or mechanically higher than its surroundings, the
zumindest abschnittsweise mit einer Glasur- oder at least in sections with a glaze or
Emailleschicht ' belegt ist, folgende Arbeitsschritte: Enamel layer 'is occupied, following steps:
- Bereitstellen des Metallteils; - Providing the metal part;
- Bereitstellen eines Emaille- oder Glasurschiickers, der bezogen auf die zur Bildung der Emaille- oder Glasurschicht eingesetzten Emaillefritte 2,0 - 35 Gew.-% einer Beimengung von Partikeln enthält, die aus mindestens einem Material der Gruppe "Glas, synthetische Oxidmischungen oder - Providing an enamel or Glasurschiickers containing based on the enamel frit used to form the enamel or glaze 2.0 - 35 wt .-% of an admixture of particles consisting of at least one material of the group "glass, synthetic oxide mixtures or
Schmelzen, organische Kunststoffe" bestehen, das jeweils einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens Melting, organic plastics ", each having a thermal expansion coefficient of at most
50 x Ϊ0"7 K"1 und eine Schmelztemperatur von mindestens 50 x Ϊ0 "7 K " 1 and a melting temperature of at least
500 °C aufweist; 500 ° C;
- Auftragen des Emaille- oder Glasurschlickers auf den - applying the enamel or glaze slip on the
Abschnitt der jeweiligen Fläche des Metallteils; Section of the respective surface of the metal part;
- Trocknen und Einbrennen des aufgetragenen Emaille- oder Glasurschlickers ; - drying and baking the applied enamel or glaze slip;
- Wärmebehandeln des Metallteils, wobei die Wärmebehandlung optional eine Abkühlung mit einer Abkühlgeschwindigkeit umfasst, die höher ist als die Abkühlgeschwindigkeit, die bei einer Abkühlung an ruhender Luft, insbesondere bei einer Abkühlung an bewegter Luft, erreicht wird; Heat treating the metal part, wherein the heat treatment optionally comprises cooling at a cooling rate higher than the cooling rate achieved by cooling in still air, in particular cooling on agitated air;
- optionales mechanisches Bearbeiten der aus dem Emailleoder Glasurschlicker gebildeten Emaille- oder optional mechanical processing of the enamel or glaze slip formed from the enamel or glaze slip
Glasurschicht .
Die Unempfindlichkeit der erfindungsgemäß aufgebrachten Glaze layer. The insensitivity of the invention applied
Beschichtung erlaubt dabei eine weite Spanne an Coating allows a wide margin
Wärmebehandlungs- und sonstigen Verfahren, die zur Heat treatment and other processes associated with
Herstellung eines Bauteils mit optimalen Eigenschaften erforderlich sind. Beispielsweise lässt sich das Metallteil zum Einbrennen des aufgetragenen Emaille- oder Manufacture of a component with optimal properties are required. For example, the metal part for baking the applied enamel or
Glasurschlickers im Bereich der aufgetragenen Emaille- oder Glasurschlickerbeschichtung lokal erwärmen und außerhalb dieses Bereichs auf einer niedrigeren Temperatur halten, so dass es zu keiner Beeinträchtigung des Metallteilsubstrats durch die Einbrennbehandlung kommt. Auch kann die Heat glaze loops locally in the area of the applied enamel or glaze slurry coating and keep them outside of this range at a lower temperature so that the metal sub-substrate is not affected by the burn-in treatment. Also, the
erfindungsgemäße Beschichtung mechanisch, beispielsweise durch Schleifen, nachbearbeitet werden. Coating of the invention mechanically, for example by grinding, be post-processed.
Die Erfindung eignet sich dabei für beliebige Metallteile, die den voranstehend erörterten Einsatzbedingungen ausgesetzt sind. Hierzu zählen auf Blechbasis durch Umformen erzeuge Metallteile genauso wie Metallteile, die durch Anwendung eines Urformverfahrens, beispielsweise Gießen oder Schmieden, hergestellt sind. The invention is suitable for any metal parts that are exposed to the conditions of use discussed above. These include on metal base by forming produce metal parts as well as metal parts that are made by applying a primary molding process, such as casting or forging.
Mit der Erfindung stehen somit ein Metallteil und ein The invention thus provides a metal part and a
Verfahren zu seiner Herstellung zur Verfügung, die eine präzise Fertigung ermöglichen und dabei insbesondere die Beschichtung von Innenhohlräumen erlauben. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Beschichtung besteht dabei darin, dass sie hochwirksam gegen thermische, korrosive oder mechanische Belastungen schützt, ohne dass dazu zusätzliche Bauteile vorgesehen werden müssen. Toleranzprobleme, wie es bei eingegossenen Formteilen der Fall wäre, werden auf diese Weise vermieden.
Die durch die Erfindung möglichen minimierten Schichtdicken bei gleichzeitig optimierter Schutzfunktion erlauben eine im Hinblick auf Gewichtsersparnis optimierte Auslegung und Processes for its production are available, which allow a precise production, and in particular allow the coating of internal cavities. A particular advantage of the coating according to the invention consists in the fact that it protects highly effectively against thermal, corrosive or mechanical loads without the need for additional components. Tolerance problems, as would be the case with molded parts are avoided in this way. The possible by the invention minimized layer thickness while optimized protection function allow optimized in terms of weight savings interpretation and
Gestaltung des Metallteils auch in den Bereichen, in denen hohe Belastungen erwartet werden. Design of the metal part also in the areas where high loads are expected.
Das Einbrennen der Beschichtung kann auf besonders The baking of the coating can be particularly
wirtschaftliche Weise im Zuge eines economic way in the course of a
Wärmebehandlungsvorganges, insbesondere eines Heat treatment process, in particular a
Lösungsglühprozesses, absolviert werden, wie er üblicherweise bei der Herstellung von Gussteilen für Verbrennungsmotoren durchlaufen wird. Solution annealing process to be completed, as it is usually passed through in the production of castings for internal combustion engines.
In Folge des durch die erfindungsgemäße Beschichtung As a result of the coating according to the invention
gewährleisteten Schutzes können weniger hohe Anforderungen an die thermische, korrosive oder mechanische Beständigkeit des Metallwerkstoffs gestellt werden. Dies erlaubt es, guaranteed protection, less stringent requirements can be placed on the thermal, corrosive or mechanical resistance of the metal material. This allows
kostengünstigere und insgesamt niedriger belastbare lower cost and lower overall load capacity
Materialien einzusetzen. To use materials.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von The invention is based on
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Embodiments explained in more detail.
Beispiel 1 example 1
Ein aus einer konventionellen Al-Gusslegierung gegossener Zylinderkopf für einen hochverdichteten Dieselmotor wird bei 500 °C über eine Dauer von 30 Minuten geglüht und kühlt anschließend auf Raumtemperatur ab. A cylinder head cast from a conventional Al casting alloy for a high compression diesel engine is annealed at 500 ° C for 30 minutes and then cooled to room temperature.
Anschließend werden an den Flächenabschnitten, die mit einer Emaillebeschichtung versehen werden sollen, die
oxidischen Reaktionsprodukte, insbesondere Α1203, und die sonstigen im Zuge der Glühbehandlung entstandenen Subsequently, at the surface portions to be provided with an enamel coating, the oxide reaction products, in particular Α1 2 0 3 , and the other incurred in the course of annealing
Verunreinigungen beseitigt. Hierzu werden die betreffenden Flächen mit verdünnter Salpetersäure HN03 gebeizt. Eliminated impurities. For this purpose, the surfaces concerned are stained with dilute nitric acid HN0 3 .
Anschließend wird der Zylinderkopf zur Neutralisierung der zuvor gebeizten Oberfläche zunächst mit verdünnter Subsequently, the cylinder head to neutralize the previously pickled surface first with dilute
Alaklilauge und dann mit Wasser gespült. Nach dem Trocknen erfolgt der Auftrag eines Schlickers, der nach folgender Rezeptur gemischt worden ist: Alaklilauge and then rinsed with water. After drying, a slip is applied, which has been mixed according to the following recipe:
100 Teile Emaillefritte 100 parts of enamel frit
3 Teile Borsäure 3 parts of boric acid
3 Teile Kalilauge 3 parts potassium hydroxide solution
3 Teile Wasserglas 3 parts of water glass
55 Teile Wasser 55 parts water
Zur Bemessung der genannten "Teile" ist jeweils dasselbe Hohlmaß eingesetzt worden. D.h. es sind 100 For dimensioning of said "parts" each have the same amount of hollow used. That there are 100
Hohlmaßeinheiten Emaillefritte mit jeweils drei Hollow units of enamel frit, each with three
Hohlmaßeinheiten Borsäure, Kalilauge und Wasserglas sowie mit 55 Hohlmaßeinheiten Wasser vermischt worden. Dabei ist das Gesamtgewicht der zugegebenen Emaillefritte erfasst worden . Boron acid, potassium hydroxide and water glass and mixed with 55 units of water. The total weight of the added enamel frit has been recorded.
Diese Mischung ist in einer Porzellanmühle gemahlen worden. This mixture has been ground in a porcelain mill.
Nach dem Mahlvorgang sind der erhaltenen Mischung bezogen auf das Gewicht der in der Mischung enthaltenen After grinding, the resulting mixture, based on the weight of those contained in the mixture
Emaillefritte 20 Gew.-% Codierit in Pulverform zugegeben worden, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Enamel frit 20 wt .-% Codierit been added in powder form, which has a thermal expansion coefficient of
typischerweise 10 - 30 10"7 K"1 aufweist. Die so gebildete
Mischung ist anschließend nochmals gemahlen worden, bis eine Mischung mit gleichmäßiger Körnung vorlag. typically 10 - 30 10 "7 K " 1 . The thus formed Mixture was then ground again until a mixture with uniform grain was present.
Dann sind die Kanäle des Zylinderkopfes, deren Flächen mit der Emailleschicht belegt werden sollten, mit dem Schlicker gespült worden, um die betreffenden Flächenabschnitte mit dem Schlicker zu benetzen. Then, the channels of the cylinder head, whose surfaces should be covered with the enamel layer, have been flushed with the slurry to wet the respective surface sections with the slurry.
Nach einer Trocknung erfolgte ein Einbrennen, bei dem der Zylinderkopf über eine Dauer von 50 Minuten bei einer After drying, a burn-in, in which the cylinder head over a period of 50 minutes at a
Temperatur von 510 °C gehalten worden ist. Temperature of 510 ° C has been maintained.
Die so erhaltene Emailleschicht zeigte auch bei extremen Temperaturwechseln eine gute Anhaftung an dem Al- Gusssubstrat und eine hohe Unempfindlichkeit gegen The enamel layer thus obtained showed good adhesion to the Al casting substrate and high insensitivity even under extreme temperature changes
RissbildüngV RissbildüngV
Beispiel 2 Example 2
Ein ebenfalls aus einer Al-Gusslegierung gegossenes A cast also from an Al casting alloy
Turboladergehäuse für einen Verbrennungsmotor ist bei einer Temperatur von 500 °C für 30 Minuten geglüht und danach auf Raumtemperatur abgekühlt worden. Die mit einer Turbocharger housing for an internal combustion engine has been annealed at a temperature of 500 ° C for 30 minutes and then cooled to room temperature. The one with
Emailleschicht zu beschichtenden inneren Oberflächen des Turboladergehäuses sind daraufhin von oxidischen Enamel layer to be coated inner surfaces of the turbocharger housing are then oxidic
Anhaftungen und sonstigen Verunreinigungen mittels Buildup and other contaminants by means of
Sandstrahlen befreit worden. Sandblasting has been released.
Für die Beschichtung ist ein Schlicker bereitgestellt worden, der aus For the coating, a slip has been provided which is made
100 Teilen Emaillefritte, 100 parts enamel frit,
4 Teilen Borsäure,
4 Teilen Kalilauge, 4 parts of boric acid, 4 parts potassium hydroxide solution,
4 Teilen Wasserglas, 4 parts of water glass,
55 Teilen Wasser gemischt worden ist. 55 parts of water has been mixed.
Bei der Bemessung der genannten "Teile" ist wie im When dimensioning the said "parts" is as in
Zusammenhang mit dem Beispiel 1 erläutert vorgegangen worden. Das Gesamtgewicht der der Schlickermischung zugegebenen Emaillefritte ist auch hier erfasst worden. Explained in connection with Example 1 explained. The total weight of the enamel frit added to the slip mixture has also been recorded here.
Die aus den genannten Bestandteilen gebildete The formed from said components
Schlickermischung ist ebenfalls in einer Porzellanmühle bi zur gewünschten Mahlfeinheit gemahlen worden. Slip mixture has also been ground in a porcelain mill to the desired grinding fineness.
Nach dem Mahlvorgang sind der Mischung bezogen auf das Gewicht der in der Mischung enthaltenen Emaillefritte 17,5 Gew.-% Quarzglaspulver mit einem After grinding, the mixture is based on the weight of the enamel frit contained in the mixture 17.5 wt .-% quartz glass powder with a
Wärmeausdehnungskoeffizienten von typischerweise 5,4 10"7 K_1 zugegeben worden. Die so gebildete Mischung ist anschließend nochmals gemahlen worden, bis eine Mischung mit gleichmäßiger Körnung vorlag. Coefficient of thermal expansion of typically 5.4 was added 10 "7 K _1. The resulting mixture was then ground again until a mixture of uniform grain size was present.
Danach ist der erhaltene Schlicker in das Turboladergehäus gefüllt und durch Drehen des Gehäuses gleichmäßig auf den zu beschichtenden Flächen verteilt worden. Thereafter, the slip obtained is filled in the turbocharger housing and distributed by rotating the housing evenly on the surfaces to be coated.
Nach einer Trocknung erfolgte ein Einbrennen, bei dem das Turboladergehäuse über eine Dauer von 45 Minuten bei einer Temperatur von 525 °C gehalten worden ist. After drying, a burn-in, in which the turbocharger housing has been held over a period of 45 minutes at a temperature of 525 ° C.
Die so erhaltene Emailleschicht zeigte auch bei extremen Temperaturwechseln eine gute Anhaftung an dem AI-
Gusssubstrat und eine hohe Unempf indlichkeit gegen Rissbildung .
The enamel layer thus obtained showed a good adhesion to the AI even under extreme temperature changes. Cast substrate and a high insensitivity to cracking.