JP2016089275A

JP2016089275A - シリンダボアの溶射被覆のためのプラズマ噴射による表面活性化

Info

Publication number: JP2016089275A
Application number: JP2015219453A
Authority: JP
Inventors: ユーコン・ワン; Yucong Wang
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2016-05-23
Also published as: DE102015118580A1; US20160130691A1; CN105648381A

Abstract

【課題】アルミニウム系の基材の表面を活性化する方法を提供すること。
【解決手段】本方法は、プラズマ噴霧装置により作り出された空気プラズマ噴射が表面に向かって加速され、その結果、残存するいかなる酸化物および他の表面汚染物質も取り除く、または、分解するように、基材表面を洗浄するステップと、プラズマ噴霧装置を作動するステップとを含む。１つの形態では、処理される表面は、内燃エンジンブロックのシリンダボアの一部を形成する。基材に保護被覆が後に施される特定の形態では、第１の、好ましくは簡易な装置は、活性化または前処理作業を実行するために使用され、第２の、より包括的な装置は、前処理された表面上に保護層を堆積するために使用され得るように、一連のプラズマ噴霧装置が使用され得る。
【選択図】図３

Description

[0001]本発明は、概して、溶射された保護被覆と対象基材との間のより良好な接着を達成することに関し、詳細には、保護被覆を施す前に空気プラズマ噴霧を用いて基材を前処理することに関する。

[0002]溶射技術は、遮熱被覆、摩耗被覆、耐食被覆などの保護被覆を、被加工物へ堆積する効果的な方法であるということが示されている。堆積速度が速いので、かかる被覆手法は、エンジンシリンダボア、およびそれらの中で往復運動するように設計されたピストンの生産に関連するものなど、大量生産に適する。基材への保護被覆の接着は、特別な応用分野（内燃エンジンシリンダボアの燃焼室内部に作り出される過酷な環境など）に対するその被覆の適正を判断するうえでの重要な基準である。従来、シリンダボアの基材への被覆接着の改良は、セラミック粒子を用いるグリッドブラスト、高圧水噴射ブラスト、および機械的粗面化／固定（ｌｏｃｋｉｎｇ）などの手法を含む、表面を活性化する様々な前処理のステップを通じて達成されてきた。それらは意図された目的にとっては効果的だが、被覆構成要素の製造プロセスの複雑性およびコストを著しく増加させてしまう。例えば、機械的粗面化／固定をベースとする手法では、工具コストが高くなり、工具寿命の短さ、および広範囲にわたる清掃が必要なことにより、これらのコストが増大する傾向にある。同様に、高圧水噴射ブラスト手法においては、資本コストが非常に高くなり、グリッドブラスト手法においては、砂による汚染の問題があり、また、（上述の機械的粗面化に加えて）大がかりな清掃が必要となる。これらの必要とされる清掃の一部は（基材の前処理と同様に）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ：ＶｏｌａｔｉｌｅＯｒｇａｎｉｃＣｏｍｐｏｕｎｄ）を使用する場合もあり、それらは環境へ悪影響を及ぼす恐れがあるため、その使用はこれまで以上に厳しく監視される。別個に接合する被覆の堆積を含む他の試みも、日常的に使用される。上述の基材を活性化する前処理と同様に、これは、複雑性および関連コストを著しく増加させてしまう。

[0003]価値の高い溶射被覆の形態は、プラズマ噴霧を通じたものであり、プラズマ噴霧では、多数の保護被覆を作り上げる成分が、イオン化された不活性ガス流に曝される。堆積速度が速いのに加え、プラズマ噴霧は、ガスが化学的に不活性であり、同時に被加工基材が、比較的低温に保たれ得るとういう点で有利であり、これらの要因により、高温または化学的に活性化された他のプロセスでは不可能な方法で、衝突する被覆材に対する損傷も、基材に対する損傷も避けることが可能となる。プラズマ噴霧では、砲弾形状のカソードを取り囲む、円筒状のアノードの形をとる反対極性に帯電した電極が、放出端部で管先を画定する流路を形成する。直流（ＤＣ：ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）電源が電極に印加されると、電極間の環状の空間に不活性ガスが導入されたときに、イオン化され、噴流として管先から出射するプラズマを形成する。別個の被覆材挿入経路（通常は、管形状）が、保護被覆材料前駆物質（通常は、粉末形状）を、管先内で発達するプラズマの噴射内に注入する。電流パルスがアノードとカソードとの間に導入されると、装置（通常は、ガンと呼ばれる）が作動し、ガスを通り、これらの電極間の間隙にわたるアークを生成する。アークの形成は、それらの原子から奪われ、アノードに向かって加速されたガス内の電子に一致し、原子はカソードに向かって加速される。電流を安定して供給することは、管先の出口に向かってアークが押され、それにより、ガス流内の他の原子または分子をイオン化することに役立ち、結果として、ガンから出射するときに、適切な被加工基材上に衝突するように導かれ得る高速プラズマが生じる。

[0004]プラズマ噴霧のより詳細な形態は、プラズマ移行型ワイヤアーク（ＰＴＷＡ：ＰｌａｓｍａＴｒａｎｓｆｅｒｒｅｄＷｉｒｅＡｒｃ）溶射として知られている。ＰＴＷＡは、粉系供給原料とは異なる、ガンにより作り出されたプラズマ噴射に曝されると溶解する中実のワイヤを使用する。概して、プラズマ噴霧（より詳細には、ＰＴＷＡ）は、前述のエンジンシリンダボアを被覆することに特に好適であるが、保護被覆と基材との間に日常的に発現する弱接合を改善する方法として基材を活性化するためには使用されてこなかった。代わりに、これまでは、別個に接合する被覆、または上述の基材を活性化する前処理のうちの１つまたは複数のいずれかに依存してきた。より簡易的で、高価でなく、また、環境に悪い外部性を低減する手法が求められる。

[0005]本発明は、保護被覆を施す前に基材を活性化することで前処理をするために、プラズマ噴霧機から作り出された空気プラズマ噴射を利用することを必要とする。この方法では、酸化物層は、保護被覆の堆積直前に、この、または別のプラズマ噴霧機を用いて取り除かれ得る、エッチング除去され得る、または溶解もしくは融解により分解され得る。本明細書の文脈では、空気プラズマ噴射（本明細書では、空気プラズマとも呼ばれる）という用語は、従来の保護被覆材料前駆物質などのいかなる添加剤もほぼ含まないという点で、従来のプラズマ噴霧とは異なる。本発明の態様によれば、アルミニウム系のエンジンシリンダボアの基材の表面を活性化する方法は、表面を洗浄し、その上に形成された酸化物の少なくとも一部分を取り除くステップと、プラズマ噴霧装置を作動させ、それにより作り出された空気プラズマ噴射が、表面に向かって加速され、その結果、そうしなければ、表面、および後に施される保護被覆が互いに接着する性能に影響を与えるおそれがある、残存するいかなる酸化物および他の汚染物質も分解する、または、取り除くステップとを含む。好ましい形態では、洗浄およびプラズマ噴射に曝される基材は、エンジンシリンダボアである。別の好ましい形態では、プラズマ噴霧装置は、エンジンシリンダボア上に後続の保護被覆を堆積するために使用されるプラズマ噴霧装置とは別個の前処理用プラズマ噴霧装置であり、かかる構成では、前処理用プラズマ噴霧装置は簡易化される。前処理用プラズマ噴霧装置が簡易化される１つの重要な方法は、そうしなければ必要となる出力よりも低い出力設定で作動することができるように、いかなる保護被覆材料前駆物質の受け入れ機構もなくすことであるが、別の形態では、保護被覆材料前駆物質の受け入れ機構が使用不能にされた従来式のプラズマ噴霧装置により達成され得、いずれの変形体も本発明の範囲内であるとみなされる。別の好ましい実施形態では、基材の活性化は、（本開示の背景技術において上述したような）別個の機械的活性化ステップにかけられることなく行われる。本明細書の文脈では、「活性化」および「前処理」という用語は、後に施される保護被覆（炭素が０．１〜０．８ｗｔ％などの低炭素鋼および高炭素鋼の耐摩耗被覆、ならびに、腐食および磨耗防止用の他の合金元素（Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕなど）を含む鋼の被覆など）の長期間の接着が改良されるように、空気プラズマ噴射を用いて対象基材の表面特性を改良するプロセスを説明するために互換的に使用される。別の好ましい形態では、本発明により達成される表面活性化は、上述したような従来式の機械的活性化手法に頼ることなく行われる。

[0006]本発明の別の態様によれば、アルミニウム系の基材の表面を被覆する方法が開示される。この方法は、表面を洗浄し、その上に形成された酸化物の少なくとも一部分を取り除くステップと、第１のプラズマ噴霧装置を作動させ、第１の装置により作り出されたプラズマ噴射が、洗浄された表面上に衝突するステップと、その後に、第２のプラズマ噴霧装置を作動させ、その中に導入された保護被覆材料前駆物質が、第１のプラズマ噴霧装置からのプラズマ噴射を用いて前処理された、洗浄された表面上に衝突するステップとを含む。この方法では、それらの表面は、第１および第２のプラズマ噴霧装置に順次曝される。

[0007]本発明のさらに別の態様によれば、エンジンブロックのシリンダボアを被覆する方法が開示される。この方法は、カリウムおよびフッ素のうちの少なくとも１つを含む溶液を用いて表面を洗浄するステップと、第１のプラズマ噴霧装置を作動させ、第１の装置により作り出された前処理用空気プラズマ噴射が、洗浄された表面上に衝突するステップと、第２のプラズマ噴霧装置を作動させ、第２の装置内で生成されたプラズマ噴射内に導入された保護被覆材料前駆物質が、前処理された表面上に衝突するステップとを含む。

[0008]以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明は、以下の図面とあわせて読むことで最も良く理解することができ、図面では、同様の構造は、同様の参照符号で示されており、図面の様々な構成要素は、必ずしも寸法どおりではない。

本発明の態様による保護被覆を受けることができる４つのシリンダボアが中に形成された、概念的なエンジンブロックの等角投影図である。本発明とあわせて使用され得るプラズマ噴霧ガンを示す図である。ガンが、壁部を前処理するために使用され得る、または壁部上に保護被覆を堆積し得るように協同的に配置された、図２のプラズマ噴霧ガンとエンジンシリンダボアの壁部を示す図である。

[0009]先ず始めに図１を参照すると、自動車用の４気筒内燃エンジンブロック１００の簡易図が示される。ブロック１００は、とりわけ、クランクケース１１０、クランク軸受１２０、カム軸受１３０（頭上弁と押し棒とを備えるエンジンの場合）、水冷ジャケット１４０、はずみ車室１５０、およびシリンダボア１６０のための部分を含む。これらのボア１６０は、各ボア１６０の基材と一体的に形成された、または、内部に確実に嵌合するよう寸法設定された別個の挿入部品（ｉｎｓｅｒｔ）もしくはスリーブとして、合金系表面層（図示せず）を含むことができる。１つの形態では、かかる合金系表面層は、ボア１６０の耐食性、耐摩耗性、または耐熱性を強化するために使用され得る。事実、ブロック１００が、アルミニウムおよびその合金（Ａ３８０、Ａ３１９、またはＡ３５６など）などの軽量の材料から鋳造されたエンジンの構成では、かかる表面層の追加は、これまで、耐熱性および耐摩耗性を追加的に加える方法として必要なものであるとみなされていた。１つの形態では、この合金系表面層は、大型鋳鉄または関連材料から作られる。

[0010]続いて図２を参照すると、プラズマ噴霧プロセスは、イオン化された不活性ガス（プラズマ）の潜熱が、熱源を生成するのに使用されることを必要とする。本発明の一部として使用され得るプラズマ噴霧装置（本明細書では、プラズマ噴霧ガン、または、より簡単にプラズマガンとも呼ばれる）３００が、部分破断図で示される。ガン３００は、中に冷媒通路３２０が形成された筺体３１０と、プラズマガス注入口３３０と、保護被覆材料前駆物質注入口３４０とを含む。以下でより詳細に説明されるように、１つの好ましい実施形態では、ガン３００が、空気プラズマ噴射を使用する表面活性／前処理作業用の独立型の装置として作用するように構成されており、保護被覆の堆積もする方法として作用するようには構成されていない場合、保護被覆材料前駆物質注入口３４０は、取り外されてもよい、または使用不能とされてもよい。外部ＤＣ電流源は、砲弾形状のカソード３５０に接続され、筺体３１０の周縁部分は、アノード３６０を形成する。１つの形態では、カソード３５０は、トリエーテッドタングステンから作られ、アノード３６０は、同心に形作られた銅から作られる。

[0011]プラズマを生成するために使用される最も一般的なガスはアルゴンであり、このガスは１次ガスと呼ばれ、電極と管先３９０との間に流される。高周波または高電圧の交流アークが、ガス流をイオン化するために管先３９０とアノード３６０との間に形成される。アーク電流を上げることにより、アークは太くなり、イオン化度が上がる。これは、出力を高め、また、ガスの膨張に起因し、ガス流の速度が速くなる効果を有する。アークプラズマ炎として使用されるガスが、ほぼ純粋なアルゴンの場合、従来式のプラズマ噴霧作業で使用される噴霧保護被覆の前駆物質材料の大部分を溶解するのに十分な出力を生成するためには、非常に大きなアーク電流が必要とされる。このレベルのアーク電流では、ガスの速度が速すぎて、多くの耐火材料を溶解することができないおそれがある。この問題を克服するため、ガン３００の出力レベルが、かかる耐火材料（セラミックでさえも）を溶解するために十分高められるように、２次ガス（水素など）が、ガス流の熱的および電気的性質を変えるために加えられ得る。噴霧される材料に対する適切なガス流が達成されると、プラズマ噴霧プロセスにおいて堆積される材料の供給原料（ワイヤまたは粉状の噴霧材料）が、ガス流内に注入される。

[0012]空気プラズマは、上記と同様の原理で生成され得るが、必要な出力は、はるかに小さい。したがって、保護被覆材料前駆物質の充分な注入能力に関連する、より高い出力要件が必要とされないガン（本明細書に示され、記載されるガン３００など）は、別個の空気プラズマ噴霧装置として、空気プラズマ噴射を通じた表面活性化のために使用され得る。よって、このガンは、別個の前処理装置と、プラズマ溶射被覆装置とを有する、より包括的なプロトコル（ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の一部として使用され得、かかる構成は、システム全体の資本コスト（および運用コスト）を抑えるために使用され得る。したがって、１つの好ましい実施形態では、本発明の一部として使用されるガン３００は、内燃エンジン一般、特にシリンダブロックに形成される壁部またはボアの生産ライン式の製造に結合され得る。ガン３００は、ボア１６０の内部をピストン走行方向に沿って動く軸を中心に駆動され得、その結果、シリンダの壁部に沿って周方向に回転しながら、ボア１６０の内面周辺部のほぼ全体を被覆する。（アーク３７０を生成するために）ＤＣ電流およびスイッチパルスが印加されると、所望する表面を前処理するために、比較的凝集性のあるプラズマ噴射３８０が、管先３９０から排出される。図２に示すように、ガン３００が、プラズマ噴霧被覆（前駆物質ワイヤ、または保護被覆材料前駆物質注入口３４０を通って導入される粉末を用いて作成される被覆など）を施すことが可能な構成では、プラズマ噴射３８０は、溶解された材料の液滴３８５を含むか、さもなければ、プラズマ噴射３８０は、かかる液滴３８５が存在しない空気プラズマの変形体である。

[0013]上述の包括的なプロトコルの１つの形態では、（保護被覆材料前駆物質注入口３４０を含む）第１のガン３００、または（ＰＴＷＡを通るような）プラズマワイヤアーク被覆システムが使用され得、そのどちらも本発明の空気プラズマによる前処理と適合するとみなされる。別の形態では、ガン３００は、空気プラズマによる前処理および保護被覆の堆積作業の両方を実行するように構成され、この構成では、保護被覆材料前駆物質貫通口３４０は、そこを通って保護被覆材料前駆物質を導入する前に、保護被覆材料前駆物質を導入せずにプラズマ噴射３８０が起動され、実際のプラズマ被覆プロセスが開始される前にプラズマ噴射３８０のみによる対象基材のプラズマボンバード処理を促進するように、存在する。

[0014]以下でより詳細に説明されるように、１つの実施形態では、ガン３００は、保護被覆の堆積に使用され得、好ましい実施形態では、その中に保護被覆材料前駆物質を導入する装備を含まないガン３００の簡易バージョンは、保護被覆材料前駆物質貫通口３４０を含む、より包括的なガン３００と連携して利用され得、よって、簡易バージョンは前処理作業にのみ使用され、（図２に示すような）より包括的なバージョンは、被覆堆積作業専用に使用される。かかる構成では、前処理に使用されるガン（空気プラズマ噴射のみ分注するため本明細書では空気プラズマガンとも呼ばれる）は、第１のプラズマ噴霧装置を構成し、保護被覆の堆積に使用されるガンは、第２のプラズマ噴霧装置を構成する。

[0015]重要なことに、本発明のプラズマ噴射による表面活性化は、基材の充分な濡れ性を促進しながらも、有機およびシリコーン系材料を使用することに関連する問題を回避する。プラズマガンの不活性ガス（例えば、アルゴンおよび水素の混合物）によって、（上述の）従来式の機械的粗面化およびＶＯＣ系の洗浄プロセスを置き換えることにより、資本コスト、および結果として起こる環境への影響が低減される。プラズマ噴射３８０のガス温度および速度分布は、管先３９０の設計、出力レベル、およびガスの組成を含む多くの要因によって広範囲にわたる。上述のように、プラズマガスは、好ましくは、不活性ガスである。好適なプラズマガスの１つの形態はアルゴンであり、多くの場合、水素、または他の２次もしくは補助ガスを伴う。アルゴン単独では、絶縁破壊および熱容量に関して比較的低エネルギーのプラズマを生成し、窒素などの他の不活性ガスは、比較的熱いプラズマガスを作り出し、あるガスに対する別のガスの使用は、他の材料と反応する性質などの他の要因により規定され得る。ヘリウムなどの他の添加剤が、混合物（例えば、ヘリウムが約２０〜５０体積パーセントのＡｒ／Ｈｅ混合物）を形成するのに使用されてもよく、この添加は、プラズマ混合物の熱伝導率を向上させ、プラズマの熱容量を増加させるのに役立つことができる。同様に、水素の低質量に関連する水素の二原子構造および大きい衝突断面積に起因した、アルゴン単独またはアルゴン／ヘリウム混合物よりも高められた噴射温度（すなわちエンタルピー）を提供するために、アルゴン／水素混合物（例えば、水素が約５〜１５体積パーセント）も使用される。

[0016]上述のように、１つの形態では、既存のプラズマ噴霧被覆システムのガン３００（これは、保護被覆材料前駆物質注入口３４０、または関連した材料導入機を含む）が使用されてもよく、他の形態では、必要な出力が小さく、プラズマ加工流体（ｐｌａｓｍａｗｏｒｋｉｎｇｆｌｕｉｄ）として空気のみを使用し、別個の保護被覆材料前駆物質貫通口３４０を含まない、別個（すなわち専用または独立型）のガンが、ガン３００と組み合わせて使用され得、かかる専用のガンの一例が、イリノイ州のＰｌａｓｍａｔｒｅａｔＮｏｒｔｈＡｍｅｒｉｃａｏｆＥｌｇｉｎから市販されている。前処理用の別個のガンと、保護被覆堆積用の別個のガンを有する１つの有益性は、従来のＤＣアークプラズマガンにより利用される高出力密度（４０〜１５０ｋＷ）が、電極浸食速度を高め、より多くのシステムメンテナンスが必要と成り得ることにある。その上、ガンの構成要素に対するより多くの熱的および電気的保護が必要となり得る。これにより、高圧（例えば、１ＭＰａより高圧）の水冷および高流量（３〜１２リットル／分）が必要とされる、よりしっかりとした冷却システムが必要となり得、これらは、ガンの内側に高圧封止および経路を必要とするため、（銅製の管先が比較的頻繁な交換率を有し、寿命は２から３００時間と報告されており、１０時間が平均である）ガンのコストだけでなく、単独のガンが両方の作業に使用される場合は、付属機器のコストもひどく高価に成り得る。

[0017]シリンダボア１６０が所望のサイズに穿設されると、それらの表面は、０．５Ｍフッ化カリウム浴に浸すことで洗浄され、この溶液は、ボア１６０の表面上に生じる酸化物層をエッチング除去し、露出するアルミニウムと反応し、Ｋ_３ＡｌＦ_６およびＫＡｌＦ_４のフラックスを形成する。プラズマガン３００からの噴射は、フラックス表面上へ衝突させられ、フラックスを熱的に活性化させ、これは、塩分を溶解し、残存するいかなる表面酸化物も融解する効果がある。フッ化カリウム浴に対する代替的な手法では、シリンダボア１６０は、浸漬洗浄により整えられ、その後、酸浸漬が行われる。１つの形態では、浸漬に使用される酸性溶液は、（５０％までの）硝酸であり、この浸漬液は、フッ化水素酸またはフッ化物塩のいずれかから少量のフッ化物を含んでもよい。過度のエッチングは、部品を損傷し、孔食の原因となるおそれがあるので、基材をかかる浸漬液に浸すのは、約１〜１０分の範囲が好ましい。酸浸漬へ曝す度に、充分なすすぎが必要とされる。

[0018]続いて図３を参照すると、エンジンシリンダボアの内壁を前処理するために使用され得るガン３００の使用が示される。ガンはラインで直接使用され得、コンベアベルトおよびロボット応用も可能である。分速４０メートルまでの高速プラズマ噴射処理が達成され得る。本発明の方法は、内燃エンジン一般、特にシリンダブロック１００に形成される壁部またはボアの生産ライン式の製造の一部として使用されるのが好ましい。良好な被覆接着のために溶射被覆を必要とする、エンジン以外の部品を加工するためにも使用され得る。ガン３００を回転する柄に取り付けることで、壁部またはボアにより画定される円周面の完璧な前処理を提供することが可能となる。よって、本発明の手法は、壁部の表面処理、および後続の被覆処理中に、大きな（したがって扱いにくい）被覆される構成要素が動かされる必要性を回避する。

[0019]エンジンブロック１００のシリンダボア１６０は、円周状の内壁１６０Ａにより画定される。上述のように、加圧型の軸状流体導管２００の形をとる柄は、ガン３００用の安定した取り付け台として使用され得る（ここでは簡易化されて示される）。柄は回転され得る。回転する軸状流体導管２００との連携、およびシリンダボア１６０内での使用の詳細は、本発明の譲受人が所有し、参照により全体的に本明細書に組み込まれる、「ＮＯＮ−ＤＥＳＴＲＵＣＴＩＶＥＡＤＨＥＳＩＯＮＴＥＳＴＩＮＧＯＦＣＯＡＴＩＮＧＴＯＥＮＧＩＮＥＣＹＬＩＮＤＥＲＢＯＲＥ」という名称の同時係属中の米国特許出願第１４／３３５，９７４号にて確認できるであろう。

[0020]「好ましくは」、「概して」、および「通常は」のような用語は、本明細書において、特許請求されている本発明の範囲を制限するために利用されるものではなく、または、ある特徴が、特許請求されている本発明の構造または機能に対して重要、本質的、または主要であるということを暗に意味するものではないということに留意する。むしろ、これらの用語は、本発明の特定の実施形態において利用され得る、または利用され得ない、代替的なまたは追加的な特徴を強調する意図を持つだけである。

[0021]本発明を説明および定義する目的で、「ほぼ」および「約」という用語、ならびにそれらの変形が、任意の定量的比較、値、測定値、または他の表現に帰せられ得る固有の不確実性の程度を表すために、本明細書において利用されるということに留意する。「ほぼ」という用語は、定量的表現が、問題の主題の基本的な機能を変化させることなく、記載された基準値から変化し得る程度を表すためにも、本明細書において利用される。

[0022]本発明について詳細に、特定の実施形態を参照し説明してきたが、添付の特許請求の範囲で規定された本発明の範囲から逸脱することなく、修正や変更が可能であることは言うまでもなく明らかである。特に、本発明の範囲は、記載された好ましい態様、および例示的な実施形態に必ずしも限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲により決定されるべきであるということが考えられる。
（項目１）
アルミニウム系のエンジンシリンダボアの表面の基材を活性化する方法であって、後に施される保護被覆と前記基材との間に、より良好な接着を達成するため、方法において、
前記表面を洗浄し、その上に形成された酸化物の少なくとも一部分を取り除くステップと、
プラズマ噴霧装置を作動させ、それにより作り出された空気プラズマ噴射が、前記表面上に衝突するステップと
を含む方法。
（項目２）
前記プラズマ噴霧装置が、前記表面上に保護被覆を堆積するために使用されるプラズマ噴霧装置とは別個の、前処理用プラズマ噴霧装置を画定する、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記前処理用プラズマ噴霧装置が、その中に保護被覆材料前駆物質を受け入れることができないように構成される、項目２に記載の方法。
（項目４）
前記表面が別個の機械的活性化ステップにかけられることなく、前記活性化が行われる、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記洗浄するステップが、カリウム、アルミニウム、およびフッ素を含む少なくとも１つの化合物が、前記表面上に形成されるように、前記表面をフッ化カリウム溶液に曝すステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記カリウム、アルミニウム、およびフッ素を含む少なくとも１つの化合物が、Ｋ_３ＡｌＦ_６、およびＫＡｌＦ_４のうちの少なくとも１つを含む、項目５に記載の方法。
（項目７）
前記洗浄するステップが、前記表面を酸性溶液に曝すステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目８）
前記酸性溶液が、硝酸を含む、項目７に記載の方法。
（項目９）
前記硝酸溶液が、フッ化水素酸、およびフッ化物塩のうちの少なくとも１つをさらに含む、項目８に記載の方法。
（項目１０）
前記硝酸溶液に曝す度に前記表面をすすぐステップをさらに含む、項目９に記載の方法。
（項目１１）
前記活性化が実質的に完了した後で、保護被覆材料前駆物質を前記表面上に堆積するステップをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目１２）
保護被覆材料前駆物質を前記表面上に堆積する前記ステップが、プラズマ噴霧により実行される、項目１１に記載の方法。
（項目１３）
アルミニウム系の基材の表面を被覆する方法において、
前記表面を洗浄し、その上に形成された酸化物の少なくとも一部分を取り除くステップと、
第１のプラズマ噴霧装置を作動させ、それにより作り出された空気プラズマ噴射が、洗浄された前記表面上に衝突するステップと、
第２のプラズマ噴霧装置を作動させ、その中に導入された保護被覆材料前駆物質が、前記空気プラズマ噴射を用いて前処理された、洗浄された前記表面上に衝突するステップと
を含む方法。
（項目１４）
前記表面が、エンジンシリンダボアを画定する、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
前記第１のプラズマ噴霧装置が、その中に保護被覆材料前駆物質を導入しないで作動するように構成される、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
第１のプラズマ噴霧装置を作動する前記ステップが、第２のプラズマ噴霧装置を作動する前記ステップよりも低い出力設定で行われる、項目１３に記載の方法。
（項目１７）
エンジンブロックのシリンダボアを被覆する方法において、
カリウムおよびフッ素のうちの少なくとも１つを含む溶液を用いて表面を洗浄するステップと、
第１のプラズマ噴霧装置を作動させ、それにより作り出された前処理用プラズマ噴射が、洗浄された前記表面上に衝突するステップと、
第２のプラズマ噴霧装置を作動させ、その中に導入された保護被覆材料前駆物質が、前処理された前記表面上に衝突するステップと
を含む方法。
（項目１８）
前記第１のプラズマ噴霧装置により作り出された前記前処理用プラズマ噴射が、空気プラズマであり、前記第２のプラズマ噴霧装置により作り出された前記プラズマ被覆が、アルゴン、水素、およびヘリウムのうちの少なくとも１つを含む、項目１７に記載の方法。

１００エンジンブロック
１１０クランクケース
１２０クランク軸受
１３０カム軸受
１４０水冷ジャケット
１５０はずみ車室
１６０シリンダボア
１６０Ａ内壁
２００軸状流体導管
３００ガン
３１０筺体
３２０冷媒通路
３３０プラズマガス注入口
３４０保護被覆材料前駆物質注入口、保護被覆材料前駆物質貫通口
３５０カソード
３６０アノード
３７０アーク
３８０プラズマ噴射
３８５液滴
３９０管先

Claims

アルミニウム系のエンジンシリンダボアの表面の基材を活性化する方法であって、後に施される保護被覆と前記基材との間に、より良好な接着を達成するため、方法において、
前記表面を洗浄し、その上に形成された酸化物の少なくとも一部分を取り除くステップと、
プラズマ噴霧装置を作動させ、それにより作り出された空気プラズマ噴射が、前記表面上に衝突するステップと
を含む方法。
前記プラズマ噴霧装置が、前記表面上に保護被覆を堆積するために使用されるプラズマ噴霧装置とは別個の、前処理用プラズマ噴霧装置を画定する、請求項１に記載の方法。
前記表面が別個の機械的活性化ステップにかけられることなく、前記活性化が行われる、請求項１に記載の方法。
前記洗浄するステップが、カリウム、アルミニウム、およびフッ素を含む少なくとも１つの化合物が、前記表面上に形成されるように、前記表面をフッ化カリウム溶液に曝すステップを含む、請求項１に記載の方法。
前記洗浄するステップが、前記表面を酸性溶液に曝すステップを含む、請求項１に記載の方法。
前記活性化が実質的に完了した後で、保護被覆材料前駆物質を前記表面上に堆積するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
保護被覆材料前駆物質を前記表面上に堆積する前記ステップが、プラズマ噴霧により実行される、請求項６に記載の方法。
アルミニウム系の基材の表面を被覆する方法において、
前記表面を洗浄し、その上に形成された酸化物の少なくとも一部分を取り除くステップと、
第１のプラズマ噴霧装置を作動させ、それにより作り出された空気プラズマ噴射が、洗浄された前記表面上に衝突するステップと、
第２のプラズマ噴霧装置を作動させ、その中に導入された保護被覆材料前駆物質が、前記空気プラズマ噴射を用いて前処理された、洗浄された前記表面上に衝突するステップと
を含む方法。
エンジンブロックのシリンダボアを被覆する方法において、
カリウムおよびフッ素のうちの少なくとも１つを含む溶液を用いて表面を洗浄するステップと、
第１のプラズマ噴霧装置を作動させ、それにより作り出された前処理用プラズマ噴射が、洗浄された前記表面上に衝突するステップと、
第２のプラズマ噴霧装置を作動させ、その中に導入された保護被覆材料前駆物質が、前処理された前記表面上に衝突するステップと
を含む方法。
前記第１のプラズマ噴霧装置により作り出された前記前処理用プラズマ噴射が、空気プラズマであり、前記第２のプラズマ噴霧装置により作り出された前記プラズマ被覆が、アルゴン、水素、およびヘリウムのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の方法。