EP3619337A1 - Thermally insulating coating for an aluminum piston - Google Patents

Thermally insulating coating for an aluminum piston

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EP3619337A1
EP3619337A1 EP18727684.5A EP18727684A EP3619337A1 EP 3619337 A1 EP3619337 A1 EP 3619337A1 EP 18727684 A EP18727684 A EP 18727684A EP 3619337 A1 EP3619337 A1 EP 3619337A1
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EP
European Patent Office
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polysilazane
layer
polysiloxane
piston
oxide layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18727684.5A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfram Cromme
Margrit Dannenfeldt
Monika BLÜMM
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Federal Mogul Nuernberg GmbH
Original Assignee
Federal Mogul Nuernberg GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F2200/00Manufacturing

Definitions

  • Solvents such as butyl acetate, be dissolved. These solutions may optionally contain other organic admixtures. Examples of suitable organic polysilazanes are HTT 1800 (Merck KGaA) and HTA 1500 (KiON Defense
  • the glass powders are preferably selected so that their coefficient of thermal expansion corresponds approximately to that of the aluminum piston.
  • the average size of the glass particles is preferably in the range of 3 to 10 ⁇ m. suitable

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Abstract

The invention relates to a coated aluminum piston, in particular an aluminum piston for an internal combustion engine, and to a method for coating the piston. An area of the piston comprises a plasma oxide layer which is sealed with a coating that comprises a polysilazane-based, a water glass-based or polysiloxane-based polymer.

Description

Thermisch isolierende Beschichtung für einen Aluminiumkolben  Thermally insulating coating for an aluminum piston
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aluminiumkolben, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, mit einer The present invention relates to an aluminum piston, in particular for an internal combustion engine, with a
Beschichtung, die eine Plasma-Oxidschicht und eine Coating, which has a plasma oxide layer and a
Versiegelungsschicht umfasst, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Sealant layer comprises, as well as a process for its preparation.
Stand der Technik State of the art
Der Verbrennungsprozess in einem Hubkolbenmotor ist sehr komplex. Durch eine thermische Isolierung des The combustion process in a reciprocating engine is very complex. By a thermal insulation of the
Verbrennungsraums lässt sich die Effizienz des Combustion chamber, the efficiency of the
Verbrennungsmotors steigern und somit der Kraftstoffverbrauch reduzieren . Im Stand der Technik sind Verfahren zur thermischen  Increase internal combustion engine and thus reduce fuel consumption. The prior art discloses methods for thermal
Isolierung von Kolben bekannt. Isolation of pistons known.
Beispielsweise werden durch thermisches Spritzen aufgebrachte Schichten eingesetzt. Dieses Verfahren ermöglicht zwar das Aufbringen unterschiedlicher Werkstoffe, jedoch ist die For example, applied by thermal spraying layers are used. Although this method allows the application of different materials, but is the
Haftung der erzeugten Schicht auf dem Kolbenboden im Bereich des Hinterschnitts der Verbrennungsmulde eines Dieselmotors nicht zufriedenstellend. Zudem ist eine mechanische  Adhesion of the layer produced on the piston crown in the region of the undercut of the combustion bowl of a diesel engine unsatisfactory. In addition, a mechanical
Bearbeitung der Schicht notwendig, um eine konstante Processing the layer necessary to maintain a constant
Schichtdicke zu erreichen. Ferner werden durch Anodisieren hergestellte Beschichtungen eingesetzt. Die so hergestellten Schichten weisen jedoch offene Poren auf, so dass ihre Isolierwirkung unzureichend ist . Layer thickness to achieve. Furthermore, coatings produced by anodization are used. However, the layers thus produced have open pores, so that their insulating effect is insufficient.
Es besteht daher das Bedürfnis eine Beschichtung für There is therefore a need for a coating for
Aluminiumkolben bereitzustellen, die bei geeigneter Dicke eine gute thermische Isolationswirkung aufweist und sich einfach herstellen lässt. To provide aluminum piston, which has a good thermal insulation effect at a suitable thickness and can be easily produced.
Diese Aufgabe wird überraschenderweise durch eine This task is surprisingly by a
Beschichtung, die eine Plasma-Oxidschicht und eine Coating, which has a plasma oxide layer and a
Versiegelung auf Polysilazan- , Wasserglas- oder Polysiloxan- Basis umfasst, gelöst. Polysilazane, waterglass or polysiloxane-based sealant dissolved.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention
Die Erfindung betrifft einen Aluminiumkolben, insbesondere einen Aluminiumkolben für einen Verbrennungsmotor, wobei ein Bereich des Kolbens eine Plasma-Oxidschicht umfasst, die mit einer Beschichtung, die ein Polymer auf Polysilazan-, The invention relates to an aluminum piston, in particular an aluminum piston for an internal combustion engine, wherein a region of the piston comprises a plasma oxide layer having a coating which is a polymer on polysilazane,
Wasserglas- oder Polysiloxan-Basis beinhaltet, versiegelt ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Water glass or polysiloxane-based sealed. Furthermore, the present invention relates to a
Verfahren zur Beschichtung eines Kolbens in einem Process for coating a piston in one
Verbrennungsmotor, in dem eine Plasma-Oxidschicht auf einem Bereich des Kolbens erzeugt wird und auf diese Plasma- Oxidschicht eine Beschichtung, die ein Polymer auf Internal combustion engine, in which a plasma oxide layer is produced on a region of the piston and on this plasma oxide layer, a coating comprising a polymer
Polysilazan-, Wasserglas- oder Polysiloxan-Basis umfasst, aufgebracht wird. Polysilazane, water glass or polysiloxane base is applied.
Auf vorteilhafte Weisen lässt sich im Rahmen der Erfindung bevorzugt der gesamte Kolbenboden inklusive der In advantageous ways can be within the scope of the invention, preferably the entire piston crown including the
Verbrennungsmulde mit der Beschichtung zur thermischen Combustion tray with the coating for thermal
Isolation versehen. In einer besonders bevorzugten Provided insulation. In a particularly preferred
Ausführungsform wird nur der äußere Bereich des Kolbenbodens ohne die Mulde beschichtet. Mittels der Erfindung lassen sich insbesondere Kolben aus Aluminiumlegierungen beschichten, die für den Schwerkraftguss von Motorkolben eingesetzt werden. Diese besitzen in der Regel einen Siliziumgehalt von 8 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt 8,5°Gew.-% bis 13 Gew.-%. Günstig ist ferner ein niedriger Kupfergehalt von bis zu 5,4 Gew.-%, bevorzugt Embodiment, only the outer portion of the piston crown is coated without the trough. By means of the invention, in particular pistons of aluminum alloys can be coated, which are used for the gravity casting of engine pistons. These usually have a silicon content of 8 wt .-% to 20 wt .-%, preferably 8.5 ° wt .-% to 13 wt .-%. Also favorable is a low copper content of up to 5.4% by weight, preferably
4 Gew.-% oder weniger, da sich ein hoher Kupfergehalt negativ auf die Plasmaoxidation auswirken kann. 4 wt .-% or less, since a high copper content can have a negative effect on the plasma oxidation.
Erfindungsgemäß wird auf die Plasma-Oxidschicht eine According to the invention, a plasma oxide layer on the
Versiegelungsschicht aufgebracht, die ein Polymer auf Sealing layer applied to a polymer
Polysilazan-, Wasserglas- oder Polysiloxan-Basis umfasst (im Folgenden auch jeweils als Schicht auf Polysilazan-, Polysilazane, water glass or polysiloxane base comprises (hereinafter also as a layer on polysilazane,
Wasserglas- oder Polysiloxan-Basis bezeichnet) . Bevorzugt ist eine Schicht auf Polysilazan-Basis . Waterglass or polysiloxane base). Preferred is a polysilazane-based layer.
Bei der Schicht auf Polysilazan-, Wasserglas- oder In the case of polysilazane, waterglass or
Polysiloxan-Basis kann es sich um ein Mehrschichtsystem handeln, wobei für die einzelnen Schichten unterschiedliche Basismaterialien und/oder Zusatzstoffe eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Doppelschicht eingesetzt werden, die aus einer unteren, bevorzugt dünnen, Schicht aus Polysiloxane-based may be a multi-layer system, wherein for the individual layers different base materials and / or additives are used. For example, a double layer can be used, which consists of a lower, preferably thin, layer
anorganischem Polysilazan und einer oberen Schicht aus organischem Polysilazan, die mit Additiven modifiziert wurde, besteht . inorganic polysilazane and a top layer of organic polysilazane modified with additives.
a. Beschichtung auf Polysilazan-Basis a. Polysilazane-based coating
Als Basis kann sowohl anorganisches als auch ein organisches Polysilazan eingesetzt werden. Das erfindungsgemäß As a base, both inorganic and an organic polysilazane can be used. The invention
eingesetzte anorganische Polysilazan bildet ein amorphes Netzwerk aus Si- und N-Atomen, das Bausteine der Formel used inorganic polysilazane forms an amorphous network of Si and N atoms, the building blocks of the formula
- (H2Si-NH) n- aufweist und auch als Perhydropolysilazan bezeichnet wird. Bei den organischen Polysilazanen ist das Netzwerk durch organische Gruppen modifiziert, so dass sich Bausteine der Formel - (R1R2Si-NH) - ergeben. - (H 2 Si-NH) n - and is also referred to as Perhydropolysilazan. In the case of organic polysilazanes, this is Network modified by organic groups, so that blocks of the formula - (R 1 R 2 Si-NH) - result.
Selbstverständlich können auch Polymere eingesetzt werden, die nur eine organische Gruppe pro Monomer enthalten.  Of course, it is also possible to use polymers which contain only one organic group per monomer.
Beschichtungen auf Polysilazan-Basis werden herkömmlich für Elektronikbauteile verwendet. Die dafür kommerziell Polysilazane-based coatings are conventionally used for electronic components. The commercial for it
erhältlichen Produkte können im Rahmen der Erfindung available products may be within the scope of the invention
eingesetzt werden. be used.
Zur Bildung von anorganischem Polysilazan werden Lösungen von Perhydropolysilazan in Lösungsmitteln eingesetzt. Zum To form inorganic polysilazane, solutions of perhydropolysilazane are used in solvents. To the
Beispiel kann 20%iges Perhydropolysilazan in Dibutylether (z.B. von Merck) eingesetzt werden. For example, 20% perhydropolysilazane can be used in dibutyl ether (e.g., from Merck).
Die organischen Polysilazane können unterschiedliche Reste R1 und R2 aufweisen, z.B. ist ein mit Vinylgruppen modifiziertes Polysilazan einsetzbar. Sie können in unterschiedlichen The organic polysilazanes may have different radicals R 1 and R 2 , for example a polysilazane modified with vinyl groups can be used. You can in different
Lösungsmitteln, wie zum Beispiel Butylacetat, gelöst sein. Diese Lösungen können ggf. weitere organische Beimischungen enthalten. Beispiele für geeignete organische Polysilazane sind HTT 1800 (Merck KGaA) sowie HTA 1500 (KiON Defense Solvents, such as butyl acetate, be dissolved. These solutions may optionally contain other organic admixtures. Examples of suitable organic polysilazanes are HTT 1800 (Merck KGaA) and HTA 1500 (KiON Defense
Technologies) . Durch die Reaktion des Polysilazans mit Luftfeuchte, Wasser oder Alkohol bildet sich eine Polysiloxan-Schicht , bei der es sich im Falle des anorganischen Polysilazans um eine amorphe Quarzglasschicht handelt. Technologies). The reaction of the polysilazane with atmospheric moisture, water or alcohol forms a polysiloxane layer, which in the case of the inorganic polysilazane is an amorphous quartz glass layer.
b. Beschichtung auf Wasserglas-Basis b. Waterglass-based coating
Als Basis kann Natrium-, Kali- oder Lithiumwasserglas eingesetzt werden, wobei Kaliwasserglas bevorzugt wird. c. Beschichtung auf Polysiloxan-Basis As a basis, sodium, potassium or lithium water glass can be used, with potassium silicate is preferred. c. Polysiloxane-based coating
Die Basis der Beschichtung auf Polysiloxan-Basis können The basis of the polysiloxane-based coating can
Polysiloxane der folgenden Formel sein: Polysiloxanes of the following formula:
worin R1 entweder H oder eine Alkylgruppe ist, bevorzugt H oder Ci-Cio Alkylgruppe, noch bevorzugter H oder C1-C5 wherein R 1 is either H or an alkyl group, preferably H or Ci-Cio alkyl group, more preferably H or C1-C5
Alkylgruppe; und alkyl group; and
R2 und R3 sind jeweils unabhängig voneinander entweder H oder eine Alkylgruppe, bevorzugt H oder C1-C10 Alkylgruppe, noch bevorzugter H oder C1-C5 Alkylgruppe. R 2 and R 3 are each independently H or an alkyl group, preferably H or C 1 -C 10 alkyl group, more preferably H or C 1 -C 5 alkyl group.
Bevorzugt ist ein Polysiloxan, in dem wenn R2 H ist, R3 eine Alkylgruppe darstellt, und wenn R3 H ist, R2 eine Alkylgruppe darstellt . Preferred is a polysiloxane in which when R 2 is H, R 3 is an alkyl group, and when R 3 is H, R 2 is an alkyl group.
Die Alkylgruppe von R1, R2 und R3 ist entweder eine verzweigte oder unverzweigte Kohlenwasserstoffkette . Des Weiteren können die Alkylgruppen mit Halogenen wie F, Cl, Br oder I The alkyl group of R 1 , R 2 and R 3 is either a branched or unbranched hydrocarbon chain. Furthermore, the alkyl groups may be substituted with halogens such as F, Cl, Br or I
substituiert sein, vorzugsweise mit F. be substituted, preferably with F.
Bevorzugt wird ein hochtemperaturbeständiges Polysiloxan eingesetzt . Preferably, a high temperature resistant polysiloxane is used.
d. Plasma-Oxidschicht d. Plasma oxide layer
Ein erfindungsgemäßer Kolben hat zumindest einen Bereich, der eine Plasma-Oxidschicht umfasst. Beispielsweise kann ein Bereich des Kolbenbodens, vorzugsweise der gesamte A piston according to the invention has at least one region which comprises a plasma oxide layer. For example, a region of the piston crown, preferably the entire
Kolbenboden inklusive Muldenbereich eine Plasma-Oxidschicht aufweisen. Besonders bevorzugt ist nur der äußere Bereich des Kolbenbodens ohne die Mulde mit einer Plasma-Oxidschicht bedeckt . Include piston head including well region a plasma oxide layer. Particularly preferred is only the outer region of the Piston bottom without the trough covered with a plasma oxide layer.
Die Plasma-Oxidschicht kann auf bekannte Weise, The plasma oxide layer can, in a known manner,
beispielsweise mittels plasmaelektrolytischer Oxidation (PEO) erzeugt werden. Beispielsweise werden solche Schichten hergestellt von Keronite (Produktname: Keronite) , Henkel (ECC oder EC2) und AHC (Kepla-Coat) . Die so erhaltenen Schichten sind porös. For example, be produced by means of plasma electrolytic oxidation (PEO). For example, such layers are made by Keronite (product name: Keronite), Henkel (ECC or EC2) and AHC (Kepla coat). The layers thus obtained are porous.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Plasma-Oxid- Schicht A1203 und/oder Ti02. In a preferred embodiment, the plasma oxide layer A1 comprises 2 0 3 and / or Ti0 2 .
Höhere Schichtdicken führen zu einer besseren thermischen Isolierung. Bevorzugt sind daher Schichtdicken der Higher layer thicknesses lead to better thermal insulation. Therefore, layer thicknesses are preferred
Plasmaoxidschicht im Bereich von über 40 ym, besonders bevorzugt von 70 bis 130ym.  Plasma oxide layer in the range of over 40 ym, more preferably from 70 to 130ym.
e. Versiegelungsschicht e. sealing layer
Das Versiegeln der Plasma-Oxidschicht erfolgt durch The sealing of the plasma oxide layer is carried out by
Auftragung einer Beschichtung auf die Plasma-Oxidschicht, die ein Polymer auf Polysilazan- , Wasserglas- oder Polysiloxan- Basis beinhaltet. Die Polymere dringen dabei in die Poren der Oxidschicht ein und versiegeln diese. Plating a coating on the plasma oxide layer containing a polysilazane, water glass or polysiloxane based polymer. The polymers penetrate into the pores of the oxide layer and seal them.
Die Dicke der Beschichtung auf Polysilazan-, Wasserglas- oder Polysiloxan-Basis beträgt oberhalb der Plasma-Oxidschicht bevorzugt 0,2 ym bis 40 ym, wobei hohe Schichtdicken in der Regel nur mittels organischen Polysilazanen hergestellt werden können. Bevorzugt beträgt die Dicke der Beschichtung auf Polysilazan-, Wasserglas- oder Polysiloxan-Basis, insbesondere bei Einsatz von anorganischem Polysilazan, 0,2 ym bis 10 ym und besonders bevorzugt 0,5 ym bis 2 ym. Die Gesamtdicke der Schicht bestehend aus Oxid und Polysilazan, Wasserglas oder Polysiloxan entspricht somit der Summe aus der Dicke der Plasma-Oxidschicht und der deckenden The thickness of the coating based on polysilazane, waterglass or polysiloxane is above the plasma oxide layer preferably 0.2 ym to 40 ym, with high layer thicknesses can usually be prepared only by means of organic polysilazanes. The thickness of the coating is preferably based on polysilazane, waterglass or polysiloxane, in particular when using inorganic polysilazane, 0.2 μm to 10 μm and particularly preferably 0.5 μm to 2 μm. The total thickness of the layer consisting of oxide and polysilazane, Water glass or polysiloxane thus corresponds to the sum of the thickness of the plasma oxide layer and the opaque
Polymerschicht . Es ist möglich die Schicht auf Polysilazan-, Polysiloxan- oder Wasserglas-Basis durch Zugabe von Additiven zu Polymer layer. It is possible the polysilazane, polysiloxane or waterglass-based layer by adding additives
modifizieren, beispielsweise durch die Zugabe von modify, for example by the addition of
Zirkonoxidpulver, BN, Emailleglaspulver, Glashohlkugeln, Korundpulver, T1O2 o.a. Diese Pulver haben vorteilhafterweise eine Partikelgröße von 0,1 ym bis 25 ym. Auf diese Weise lassen sich dickere Schichten erzeugen. Zirconia powder, BN, enamel glass powder, glass hollow spheres, corundum powder, T1O 2 oa These powders advantageously have a particle size of 0.1 .mu.m to 25 ym. In this way, thicker layers can be produced.
Mittels organischer Polysilazane lassen sich Schichtdicken bis zu 100 ym erzielen, wenn ein Füllstoff, beispielsweise ZrC>2, Glaspulver (Hohlglaskugeln) und/oder T1O2, zugesetzt wird. Auf diese Weise kann, wenn nötig, eine Schicht mit besonders guter thermischer Isolierwirkung erzeugt werden. By means of organic polysilazanes, layer thicknesses of up to 100 μm can be achieved if a filler, for example ZrC> 2 , glass powder (hollow glass spheres) and / or TIO 2 , is added. In this way, if necessary, a layer with particularly good thermal insulation effect can be generated.
Dabei werden die Glaspulver bevorzugt so ausgewählt, dass ihr Wärmeausdehnungskoeffizient ungefähr dem des Aluminiumkolbens entspricht. Die durchschnittliche Größe der Glaspartikel liegt bevorzugt im Bereich von 3 bis 10 ym. Geeignete In this case, the glass powders are preferably selected so that their coefficient of thermal expansion corresponds approximately to that of the aluminum piston. The average size of the glass particles is preferably in the range of 3 to 10 μm. suitable
Glassysteme sind z.B. 8472 (Blei-Borat-Glas), 8470 Glass systems are e.g. 8472 (lead borate glass), 8470
(Borosilikatglas) , G018-198 (bleifreies Passivierungsglas ) und G018-311 (Bariumsilikatglas) von Schott. (Borosilicate glass), G018-198 (lead-free passivation glass) and G018-311 (barium silicate glass) from Schott.
Als ZrC>2 können beispielsweise Pulver mit einer As ZrC> 2 , for example, powder with a
durchschnittlichen Partikelgröße von 0,3 bis 4 ym verwendet werden . average particle size of 0.3 to 4 ym.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Schicht und deren Verwendung als thermische Isolationsschicht des Kolbens in einem Verbrennungsmotor. Diese Verfahren umfassen die Oxidation des Kolbens und das Aufbringen der oben beschriebenen Schicht auf Polysilazan, Polysiloxan- oder Wasserglas-Basis auf die Plasma- Oxidschicht . Furthermore, the present invention relates to a method for producing the layer and its use as a thermal insulation layer of the piston in an internal combustion engine. These methods include the oxidation of the flask and the application of the above-described layer to polysilazane, Polysiloxane or water glass base on the plasma oxide layer.
Die Schicht auf Polysilazan, Polysiloxan- oder Wasserglas- Basis kann bei Raumtemperatur in einer dem Fachmann bekannten Weise, z.B. durch Wischen, Sprühen, Tauchen oder Pinseln aufgetragen werden. The polysilazane, polysiloxane or waterglass-based layer may be cured at room temperature in a manner known to those skilled in the art, e.g. be applied by wiping, spraying, dipping or brushing.
Die so aufgebrachte Zusammensetzung wird zur Vernetzung vorzugsweise auf eine Temperatur von 15°C bis 255°C erwärmt. The composition thus applied is preferably heated to a temperature of 15 ° C to 255 ° C for crosslinking.
Die Beschichtung auf Polysilazan-Basis wandelt sich in den folgenden Tagen unter Einwirkung von Luftfeuchte, Wasser oder Alkohol in eine Beschichtung auf Si02-Basis um. In allen drei Fällen bilden sich somit Si02~Netzwerke, die eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen. The polysilazane-based coating converts to a Si0 2 -based coating in the following days under the action of atmospheric moisture, water or alcohol. In all three cases Si0 2 ~ networks are formed which have a very low thermal conductivity.
Die hergestellte Versiegelungsschicht auf Polysilazan-, The prepared sealant layer on polysilazane,
Polysiloxan- oder Wasserglas-Basis ist entgegen denen im Stand der Technik bekannten Schichten, die mittels eines Sol- Gel-Prozesses hergestellt werden, nicht porös und daher gasdicht. Aus diesem Grund kann sich die Schicht nicht mit Kraftstoff vollsaugen, so dass die Beschichtung keinen negativen Einfluss auf die Verbrennung hat. Polysiloxane or water glass base is, contrary to those known in the art, which are produced by means of a sol-gel process, non-porous and therefore gas-tight. For this reason, the layer can not be soaked with fuel, so that the coating has no negative impact on the combustion.
Des Weiteren ist aufgrund der Verbindung zwischen dem Oxid und den Si-O-Gruppen der Versiegelungsschicht eine Further, due to the bond between the oxide and the Si-O groups of the sealant layer, a
hervorragende Haftung der Versiegelungsschicht auf der excellent adhesion of the sealing layer on the
Plasma-Oxidschicht gewährleistet . Plasma oxide layer ensured.
Aufgrund der Eigenschaften der Beschichtung auf Polysilazan-, Wasserglas- oder Polysiloxan-Basis lassen sich auf puren Metalloberflächen keine großen Schichtdicken erzeugen. Durch Auftragen der Versiegelungsschicht auf die Plasma-Oxidschicht ist es möglich, die wärmeisolierende Wirkung der Plasma- Oxidschicht mit der sehr gering wärmeleitenden, gasundurchlässigen Versiegelungsschicht zu kombinieren um eine effiziente, thermisch isolierende Schicht herzustellen. Zudem ist es durch die niedrige Wärmeleitfähigkeit der Oxid- Si02-Verbundschicht möglich, die Verbrennungstemperatur zu erhöhen und damit die Effizienz der Verbrennung zu steigern. Due to the properties of the polysilazane, water glass or polysiloxane-based coating, it is not possible to produce large layer thicknesses on pure metal surfaces. By applying the sealing layer to the plasma oxide layer, it is possible, the heat-insulating effect of the plasma oxide layer with the very low thermal conductivity, gas impermeable sealing layer to produce an efficient, thermally insulating layer. In addition, it is possible by the low thermal conductivity of the oxide Si0 2 composite layer to increase the combustion temperature and thus to increase the efficiency of the combustion.

Claims

Patentansprüche claims
1. Aluminiumkolben, insbesondere Aluminiumkolben für einen Verbrennungsmotor, wobei auf einen Bereich des Kolbens eine Plasma-Oxidschicht aufgebracht ist, die mit einer Schicht auf Polysilazan- , Wasserglas- oder Polysiloxan-Basis versiegelt ist . An aluminum piston, in particular aluminum piston for an internal combustion engine, wherein a plasma oxide layer is applied to a region of the piston, which is sealed with a polysilazane, water glass or polysiloxane-based layer.
2. Aluminiumkolben nach Anspruch 1, wobei ein Bereich des Kolbenbodens beschichtet ist. 2. Aluminum piston according to claim 1, wherein a portion of the piston crown is coated.
3. Aluminiumkolben nach Anspruch 1 oder 2, wobei der gesamte Kolbenboden, bevorzugt der äußeren Bereich des 3. Aluminum piston according to claim 1 or 2, wherein the entire piston crown, preferably the outer region of the
Kolbenbodens ohne die Mulde, beschichtet ist.  Piston bottom without the trough, coated.
4. Aluminiumkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenn eine Schicht auf Polysilazan-Basis eingesetzt wird, anorganisches oder organisches Polysilazan, bevorzugt 4. Aluminum piston according to one of claims 1 to 3, wherein when a polysilazane-based layer is used, inorganic or organic polysilazane, preferably
anorganisches Polysilazan, eingesetzt wird; inorganic polysilazane is used;
wenn eine Schicht auf Polysiloxan-Basis eingesetzt wird, ein hochtemperaturbeständiges Polysiloxan eingesetzt wird; und wenn eine Schicht auf Wasserglas-Basis eingesetzt wird, Kaliwasserglas eingesetzt wird. when a polysiloxane-based layer is used, a high-temperature resistant polysiloxane is used; and when a waterglass-based layer is used, potassium water glass is used.
5. Aluminiumkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Schicht auf Polysilazan-Basis eingesetzt wird. 5. Aluminum piston according to one of claims 1 to 4, wherein a polysilazane-based layer is used.
6. Aluminiumkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schicht auf Polysilazan-, Wasserglas- oder Polysiloxan- Basis ZrÜ2, Glashohlkugeln und/oder T1O2 enthält. 6. Aluminum piston according to one of claims 1 to 5, wherein the layer based on polysilazane, water glass or polysiloxane ZrÜ 2 , hollow glass spheres and / or T1O 2 contains.
7. Aluminiumkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Plasma-Oxid-Schicht AI2O3 und/oder T1O2 umfasst. 7. Aluminum piston according to one of claims 1 to 6, wherein the plasma oxide layer comprises AI 2 O 3 and / or T1O 2 .
8. Aluminiumkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Plasma-Oxidschicht Poren aufweist. 8. Aluminum piston according to one of claims 1 to 7, wherein the plasma oxide layer has pores.
9. Verfahren zur Beschichtung eines Aluminiumkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend 9. A method of coating an aluminum piston according to any one of claims 1 to 8, comprising
das Erzeugen einer Plasma-Oxidschicht auf einem Bereich des Kolbens, und  generating a plasma oxide layer on a portion of the piston, and
die Versiegelung der erzeugten Plasma-Oxidschicht mit einer Beschichtung, die ein Polymer auf Polysilazan- ,  the sealing of the generated plasma oxide layer with a coating comprising a polymer on polysilazane,
Wasserglas oder Polysiloxan-Basis beinhaltet. Water glass or polysiloxane-based includes.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Plasma- Oxidschicht durch plasmaelektrolytische Oxidation erzeugt wird . 10. The method of claim 9, wherein the plasma oxide layer is produced by plasma electrolytic oxidation.
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