WO2018197338A1 - Kolben für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2018197338A1
WO2018197338A1 PCT/EP2018/060086 EP2018060086W WO2018197338A1 WO 2018197338 A1 WO2018197338 A1 WO 2018197338A1 EP 2018060086 W EP2018060086 W EP 2018060086W WO 2018197338 A1 WO2018197338 A1 WO 2018197338A1
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barrier coating
thermal barrier
inorganic
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PCT/EP2018/060086
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Ulrich Bischofberger
Alois LECKER
Reinhard Rose
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Mahle International GmbH
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Mahle International GmbH
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/10—Pistons  having surface coverings
    • F02F3/12—Pistons  having surface coverings on piston heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/10—Pistons  having surface coverings
    • F02F3/12—Pistons  having surface coverings on piston heads
    • F02F3/14—Pistons  having surface coverings on piston heads within combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2251/00—Material properties
    • F05C2251/04—Thermal properties
    • F05C2251/048—Heat transfer

Definitions

  • the invention relates to a piston for an internal combustion engine and an internal combustion engine with such a piston.
  • DE 195 42 944 A1 discloses an internal combustion engine with combustion and in particular heat-stressed parts. Furthermore, a method of applying a porous thermal barrier coating to these parts will be described.
  • the heat-insulating layer formed from externally interconnected grains and / or fibers is at least partially made of a heat-resistant, temperature-shock resistant and abrasion-resistant insulating material.
  • the thermal barrier coating has a low heat input on. This means that also the thermal conductivity, the heat capacity and the density of said thermal barrier coating are low. In this way it is achieved that the thermal barrier coating receives only a relatively small amount of heat and delivers to the actual piston material of the piston.
  • the basic idea of the invention is accordingly to provide a thermal barrier coating and a cover layer disposed on the thermal barrier coating on the surface of a piston for an internal combustion engine.
  • the heat-insulating layer in combination with the cover layer serves to prevent penetration of heat or even heat from the combustion chamber of the internal combustion engine into the material of the piston as far as possible.
  • thermal barrier coating with a low heat input, which is usually accompanied by low thermal conductivity, low heat capacity and low density.
  • the thermal barrier coating of an inventive In accordance with the piston an inorganic-oxidic matrix material, in which a plurality of hollow balls is embedded.
  • the cover layer arranged on the thermal barrier coating according to the invention serves to reflect heat radiation generated in the combustion chamber of the internal combustion engine as far as possible, ie to throw it back into the combustion chamber, so that as little heat as possible hits the thermal barrier coating in the first place.
  • the cover layer also comprises an inorganic-oxidic matrix material in which a plurality of platelet-like particles, in particular of mica, are embedded.
  • the said particles as the main constituent of the cover layer follow the principle of action of tiny mirrors which have the desired reflection properties.
  • an inorganic-oxidic matrix material has a low thermal conductivity, which also has an advantageous effect on the thermal insulation to be achieved by means of the thermal barrier coating.
  • the platelets can also cause a mechanical stabilization of the cover layer, so that in particular the formation of cracks is avoided.
  • An inventive piston for an internal combustion engine comprises a base body on which a thermal barrier coating is applied.
  • the thermal barrier coating comprises an inorganic-oxidic matrix material in which a plurality of hollow spheres is embedded.
  • a cover layer is applied on the thermal barrier coating.
  • the cover layer also comprises an inorganic oxide matrix material in which a plurality of platelet-like particles is embedded.
  • the inorganic-oxidic matrix material comprises an inorganic metal-oxide, preferably an inorganic silica-based or polyphosphate-based, matrix material.
  • the inorganic-oxidic matrix material is formed by: silicone resin, water glass, sodium silicate, potassium silicate, sodium potassium silicate, alumino silicate, soda-lime glass, silanes, or siloxanes.
  • the material of the hollow spheres may be a glass or comprise a glass.
  • the material of the hollow spheres may be a metal oxide or comprise a metal oxide.
  • the hollow spheres SiO 2 are formed from at least one of the following materials: SiO 2 , ZnO 2 , CaO, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , alumino silicate, MgO, BaO, TiO 2 , ZrO 2 , MnO, Fe 2 O 3 , PbO, B 2 O 3 .
  • the platelet-like particles preferably consist of mica, stainless steel, glass or aluminum.
  • the platelet-like particles are at least partially formed as micro-platelets, which have a measured along a longitudinal direction of the particle platelet length of at most 40 ⁇ , more preferably from 10 to 40 ⁇ .
  • the proportion of hollow spheres in the thermal barrier coating is 40-80% by volume. Particularly preferably, the proportion is about 50 Vol .-%.
  • the weight of the SiO 2 hollow spheres in the heat-insulating layer is between 15% by weight and 20% by weight, preferably substantially 18% by weight, most preferably approximately 18.75% by weight, the weight of the inorganic-oxidic matrix material in the thermal barrier coating. This measure also leads to a reduction of the thermal conductivity.
  • the thermal barrier coating comprises a plurality of platelet-like particles, preferably of mica or glass or stainless steel or aluminum, whose weight is between 20 wt .-% and 30 wt .-%, of the weight of the inorganic-oxidic matrix material in the thermal barrier coating is.
  • a value of essentially 25% by weight is found to be particularly advantageous for the weight of the particles.
  • At least 70%, preferably at least 90%, most preferably at least 95%, of the platelet-like particles are each arranged substantially planar to a surface of the base body.
  • at least one hollow sphere has a diameter d K of between 30 ⁇ m and 55 ⁇ m. This is especially preferred for all hollow spheres present in the thermal barrier coating. This diameter range ensures a particularly low heat capacity of the thermal barrier coating.
  • this contains a plurality of metal pigments arranged in the inorganic-oxidic matrix material, which are preferably designed as stainless-steel pigments. Said metal pigments counteract the formation of cracks in the thermal barrier coating to a considerable extent.
  • the weight of the metal pigments in the thermal barrier coating is between 2% by weight and 3% by weight of the weight of the inorganic-oxidic matrix material in the thermal barrier coating. Particularly preferred is a value of substantially 2.5% by weight.
  • the thermal barrier coating has a layer thickness between 150 ⁇ and 400 ⁇ .
  • a thermal barrier coating with a layer thickness in this layer thickness interval is technically particularly easy to produce.
  • the heat-insulating layer can be provided with a heat penetration number of at most 0.15 J / K m s, preferably of at most 0.03 J / K m s. In this way it is ensured that only a small amount of heat can penetrate the thermal barrier coating and penetrate into the actual piston material.
  • the cover layer may comprise a plurality of metal pigments arranged in the inorganic-oxidic matrix material, which are preferably formed as pigments from stainless steel.
  • metal pigments By means of such Metal pigments, the thermal and physical flexibility of the top layer is significantly improved.
  • the weight of the metal pigments in the cover layer is between 2% by weight and 3% by weight, preferably substantially 2.5% by weight, of the weight of the silicone resin in the cover layer.
  • the cover layer contains a plurality of platelet-like particles, preferably of mica or glass or stainless steel or aluminum, whose weight is between 35% by weight and 40% by weight, preferably substantially 37.5% by weight. , the weight of the silicone resin in the topcoat is. Said platelet-like particles counteract the formation of cracks in the cover layer - caused by high thermal loads.
  • the cover layer may have a layer thickness d D s between 20 ⁇ and 100 ⁇ own.
  • a layer thickness range is accompanied by particularly good reflection properties of the cover layer.
  • an adhesion-promoting layer between the thermal barrier coating and the main body, which contains the inorganic-oxidic matrix material in which a plurality of flake-like particles are embedded.
  • the flake-like particles may consist of a metal.
  • the metal is aluminum or titanium.
  • at least one flake-like particle may have a particle diameter D A i between 13 ⁇ m and 19 ⁇ m. This applies particularly preferably to all particles present in the adhesion-promoting layer.
  • the adhesion-promoting layer preferably contains an adhesion-increasing binder. This measure additionally improves the adhesion properties of the adhesion-promoting layer.
  • the adhesion-promoting layer contains a plurality of platelet-like particles, preferably of mica or stainless steel or glass or aluminum, whose weight is between 20% by weight and 30% by weight, preferably substantially 25% by weight Weight of the inorganic-oxide matrix material in the adhesion-promoting layer is.
  • the platelet-like particles improve the crack resistance of the primer layer.
  • the heat-insulating layer and / or the cover layer contains in each case preferably between 15% by volume and 45% by volume, preferably approximately 40% by volume or 17.5% by volume of xylene.
  • the formulation of the optional adhesion-promoting layer may contain about 40% by volume or about 17.5% by volume of xylene. In this case, the xylene promotes a better curability of the formulation as a solvent and thus easier training of the thermal barrier coating.
  • the invention further relates to an internal combustion engine with cylinders, in each of which a previously presented piston is adjustably arranged.
  • the advantages of the above-explained piston are therefore also transferred to the internal combustion engine according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic partial representation of the structure of a piston 1 according to the invention.
  • This comprises a basic body 2 which is only roughly illustrated in FIG. 1.
  • a porous thermal barrier coating 3 is applied to the base body 2 and comprises an inorganic-oxidic matrix material indicated only schematically in FIG.
  • the inorganic oxide matrix material may in particular be an inorganic metal oxide, preferably an inorganic silicon dioxide-based or polyphosphate-based matrix material.
  • said matrix material is a silicone resin 10.
  • Possible alternative materials are: silicone resin, water glass, sodium silicate, potassium silicate, sodium potassium silicate, alumino silicate, soda lime glass, silanes, or siloxanes.
  • the thermal barrier coating 3 may have a layer thickness d W Ds between 150 ⁇ and 400 ⁇ .
  • a plurality of SiO 2 hollow spheres 1 1 are embedded, which are also indicated in Figure 1 only schematically.
  • the SiO 2 hollow spheres 1 1 each have a diameter between 30 ⁇ and 55 ⁇ and are thus formed as micro-hollow spheres.
  • SiO 2 - can be used as a material for the hollow spheres, another metal oxide.
  • glass as a material for the hollow spheres is conceivable. In particular, the following materials can be used:
  • a cover layer 4 which also comprises an inorganic-oxidic matrix material.
  • the inorganic-oxidic matrix material may in particular be an inorganic metal-oxide, preferably an inorganic silicon dioxide-based or polyphosphate-based.
  • the matrix material is a silicone resin 12.
  • a plurality of platelet-like particles 13 made of mica are embedded. Instead of mica can be used as a particle material and stainless steel, glass or aluminum.
  • the platelet-like particles are formed as micro-platelets, which are measured along a longitudinal direction of the particle platelet length of 10 to 40 ⁇ .
  • the proportion of SiO 2 hollow spheres in the thermal barrier coating is 40-80 vol%, preferably about 50 vol%.
  • the weight of the SiO 2 hollow spheres 1 1 in the thermal barrier coating 3 is between 15 wt .-% and 20 wt .-%, preferably substantially 18 wt .-%, most preferably about 18.75 wt .-% of the weight of in the thermal barrier coating 3 existing silicone resin 10th
  • the thermal barrier coating 3 may comprise a plurality of particles 13 of mica, the weight of which is between 20% by weight and 30% by weight of the weight of the silicone resin 10 present in the thermal barrier coating 3. Particularly preferred is a value of substantially 25 wt .-%. Instead of mica comes as an alternative material and glass, stainless steel and aluminum into consideration.
  • At least 70% of the platelet-like particles 13 made of mica are each arranged substantially planar to a surface 6 of the base body 2.
  • a value of at least 90% is preferred, a value of at least 95% being particularly preferred.
  • the thermal barrier coating 3 may comprise a plurality of metal pigments 14 disposed in the silicone resin 10.
  • the metal pigments 14 are stainless steel pigments.
  • the weight of the metal pigments 14 in the thermal barrier coating 3 may be between 2% by weight and 3% by weight of the weight of the silicone resin 10 in the thermal barrier coating 3. Particularly preferred is a value of substantially 2.5% by weight.
  • the thermal barrier coating 3 can have a heat input of at most 0.15
  • the cover layer 4 has a layer thickness d D s between 20 ⁇ and 100 ⁇ .
  • the cover layer 4 also comprises a plurality of metal pigments 15 arranged in the silicone resin 12.
  • the metal pigments are preferably stainless-steel pigments.
  • the weight of the metal pigments 15 in the cover layer 4 is between 2% by weight and 3% by weight of the silicone resin 12 in the cover layer 4. A value of essentially 2.5% by weight proves to be particularly advantageous. ,
  • the cover layer 4 may contain a plurality of platelet-like particles 16 - preferably made of mica, glass, stainless steel or aluminum - whose weight is between 35 wt .-% and 40 wt .-% of the weight of the silicone resin 12 in the cover layer 4. Preference is given to a value of essentially 37.5% by weight.
  • an adhesion-promoting layer 5 may be formed, which also contains silicone resin 17.
  • silicone resin 17 of the adhesion-promoting layer 5 a plurality of flake-like particles 18 of aluminum may be embedded in a matrix-like manner.
  • aluminum comes as a material and other suitable metal, such as titanium, into consideration.
  • the flake-like particles 18 preferably have a particle diameter Da between 13 ⁇ and 19 ⁇ . In this case, the maximum possible distance between two arbitrary points on the surface of an Al particle 18 is defined as the diameter D A i.
  • the adhesion-promoting layer 5 may contain an adhesion-increasing binder not further illustrated in FIG.
  • the adhesion-promoting layer 5 can be dispensed with.
  • the adhesion-promoting layer 5 also contains a multiplicity of platelet-like particles 19 of mica, the weight of which is between 20% by weight and 30% by weight, of the weight of the silicone resin 17 in the adhesion-promoting layer. simply 5. Particularly advantageous is a value of substantially 25 wt .-%. Instead of mica comes as a material and stainless steel, glass or aluminum into consideration.
  • the formulations of the thermal barrier coating 3 and the cover layer 4 each contain, preferably between 15% vol .-% and 45 vol .-% xylene. Particularly preferred are a value of about 40 vol .-% for the thermal barrier coating 3 and a value of about 17.5 vol .-% for the cover layer 4.
  • the adhesion-promoting layer 5 may contain xylene. A value of about 40% by volume or about 17.5% by volume of xylene proves to be particularly advantageous for the adhesion-promoting layer 5. In this case, the xylene promotes improved curability of the formulation as a solvent and thus easier formation of the thermal barrier coating, but is preferably contained in the cured layer only in small quantities or not at all.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolben (1) für eine Brennkraftmaschine, -mit einem Grundkörper (2), -mit einer aufdem Grundkörper (2) aufgebrachten, porösen Wärmedämmschicht (3), die ein anorganisch-oxidisches Matrixmaterial umfasst, in welches eine Mehrzahl von Hohlkugeln (11) eingebettet ist, -mit einer auf der Wärmedämmschicht (3) angeordneten Deckschicht (4), die ein anorganisch-oxidisches Matrixmaterial (12) umfasst, in welches eine Mehrzahl von plättchenartig ausgebildeten Teilchen (13) eingebettet ist.

Description

Kolben für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Kolben.
Sowohl der Kolbenboden als auch die Kolbenmulde von Kolben moderner Brennkraftmaschinen wird im Betrieb erheblichen thermischen Belastungen ausgesetzt. Die in den Kolben eindringende Wärme kann dabei das Material des Kolbens schwächen, die Bildung von Ölkohle im Kühlkanal des Kolbens fördern sowie einen höheren Kühlöl-Durchsatz erfordern. Zudem mindert die dem Brennraum entzogene Wärme den im Brennraum vorhandenen Gasdruck, so dass weniger nutzbare mechanische Arbeit erzeugt werden kann. Dass im Gegenzug im Ansaugtakt der Brennkraftmaschine Wärme aus dem heißen Kolben an die Luft abgegeben wird, ist aus thermodynamischen Gründen ebenfalls von Nachteil.
Um dem entgegenzuwirken, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, den eigentlichen Kolben mit einer Beschichtung auszustatten, mittels welcher der Kolben höheren thermischen und mechanischen Belastungen standzuhalten vermag.
Vor diesem Hintergrund offenbart die DE 195 42 944 A1 eine Brennkraftmaschine mit verbrennungs- und insbesondere wärmebeaufschlagten Teilen. Weiterhin wird ein Verfahren zum Aufbringen einer porösen Wärmedämmschicht auf diese Teile beschrieben. Die aus außenseitig miteinander verbundenen Körnern und/oder Fasern gebildete Wärmedämmschicht ist zumindest teilweise aus einem hitzebeständigen, temperaturschockstabilen und abriebfesten Dämmmaterial gefertigt. Die Wärmedämmschicht weist eine geringe Wärmeeindringzahl auf. Dies bedeutet, dass auch die Wärmeleitfähigkeit, die Wärmekapazität und die Dichte besagter Wärmedämmschicht gering sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Wärmedämmschicht nur eine relativ geringe Wärmemenge aufnimmt und an das eigentliche Kolbenmaterial des Kolbens abgibt.
Die DE 10 2012 025 283 A1 offenbart eine Wärmedämmung aus einem Schaumaterial.
Die US 4,852,542 beschreibt eine keramische Wärmeschutzschicht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Be- schichtungen von Kolben, um deren thermische und/oder mechanische Eigenschaften zu verbessern, neue Wege aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Grundgedanke der Erfindung ist demnach, auf der Oberfläche eines Kolbens für eine Brennkraftmaschine eine Wärmedämmschicht und eine auf der Wärmedämmschicht angeordnete Deckschicht vorzusehen. Die Wärmedämmschicht in Kombination mit der Deckschicht dient dazu, ein Eindringen von Wärme oder sogar Hitze aus dem Brennraum der Brennkraftmaschine in das Material des Kolbens soweit wie möglich zu unterbinden.
Dies gelingt durch Ausbildung besagter Wärmedämmschicht mit einer geringen Wärmeeindringzahl, womit üblicherweise auch eine geringe Wärmeleitfähigkeit, eine geringe Wärmekapazität und eine geringe Dichte einhergehen. Zur Erzielung dieser Eigenschaften umfasst die Wärmedämmschicht eines erfindungs- gemäßen Kolbens ein anorganisch-oxidisches Matrixmaterial, in welches eine Mehrzahl von Hohlkugeln eingebettet ist.
Die auf der Wärmedämmschicht erfindungsgemäß angeordnete Deckschicht dient dazu, im Brennraum der Brennkraftmaschine erzeugte Wärmestrahlung soweit wie möglich zu reflektieren, also wieder in den Brennraum zurückzuwerfen, so dass eine möglichst geringe Menge an Wärme überhaupt erst auf die Wärmedämmschicht trifft.
Um dies zu erreichen, umfasst auch die Deckschicht ein anorganisch-oxidisches Matrixmaterial, in welches eine Mehrzahl von plättchenartig ausgebildeten Teilchen, insbesondere aus Glimmer, eingebettet ist. Die besagten Teilchen als Hauptbestandteil der Deckschicht folgen dem Wirkprinzip winziger Spiegel, welche die gewünschten Reflexionseigenschaften besitzen. In Kombination mit der Wärmedämmschicht gelingt es daher, das Eindringen von Wärme in das eigentliche Kolbenmaterial gegenüber herkömmlichen Kolben ohne Wärmedämmschicht und ohne Deckschicht deutlich zu reduzieren. Auf diese Weise kann den eingangs erwähnten Nachteilen entgegengewirkt werden. Darüber hinaus besitzt ein anorganisch-oxidisches Matrixmaterial eine geringe Wärmeleitfähigkeit, was sich ebenfalls vorteilhaft auf die zu erzielende Wärmedämmung mittels der Wärmedämmschicht auswirkt. Die Plättchen können auch eine mechanische Stabilisierung der Deckschicht bewirken, so dass insbesondere die Bildung von Rissen vermieden wird.
Ein erfindungsgemäßer Kolben für eine Brennkraftmaschine umfasst einen Grundkörper, auf welchem eine Wärmedämmschicht aufgebracht ist. Die Wärmedämmschicht umfasst ein anorganisch-oxidisches Matrixmaterial, in welches eine Mehrzahl von Hohlkugeln eingebettet ist. Auf der Wärmedämmschicht ist eine Deckschicht aufgebracht. Auch die Deckschicht umfasst ein anorganisch- oxidisches Matrixmaterial, in welches eine Mehrzahl von plättchenartig ausgebildeten Teilchen eingebettet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das anorganisch-oxidische Matrixmaterial ein anorganisches metall-oxidisches, vorzugsweise ein anorganisches Siliziumdioxid-basiertes oder Polyphosphat-basiertes, Matrixmaterial.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist das anorganisch-oxidische Matrixmaterial gebildet durch: Silikonharz, Wasserglas, Natrium-Silikat, Kalium-Silikat, Natrium-Kalium-Silikat, Alumo-Silikat, Natron-Kalk-Glas, Silane, oder Siloxane.
Zweckmäßig kann das Material der Hohlkugeln ein Glas sein oder ein Glas umfassen. Alternativ dazu kann das Material der Hohlkugeln ein Metalloxid sein oder ein Metalloxid umfassen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Hohlkugeln, SiO2 aus wenigstens einem der folgenden Materialien gebildet: SiO2, ZnO2, CaO, AI2O3, Cr2O3, Alumo-Silikat, MgO, BaO, TiO2, ZrO2, MnO, Fe2O3, PbO, B2O3.
Bevorzugt bestehen die plättchenartig ausgebildeten Teilchen aus Glimmer, Edelstahl, Glas oder Aluminium.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind die plättchenartig ausgebildeten Teilchen zumindest teilweise als Mikro-Plättchen ausgebildet sind, die eine entlang einer Längsrichtung des Teilchens gemessene Plättchen-Länge von höchstens 40 μιτι, besonders bevorzugt von 10 bis 40 μιτι aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil an Hohlkugeln in der Wärmedämmschicht 40-80 Vol-%. Besonders bevorzugt beträgt der Anteil ca. 50 Vol.-%. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass auf diese Weise eine Wärmedämmschicht mit der gewünschten, geringen Wärmeleitzahl geschaffen werden kann.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt das Gewicht der SiO2- Hohlkugeln in der Wärmedämmschicht zwischen 15 Gew.-% und 20 Gew.-%, vorzugsweise im Wesentlichen 18 Gew.-%, höchst vorzugsweise ca. 18,75 Gew.-%, des Gewichts des anorganisch-oxidischen Matrixmaterials in der Wärmedämmschicht. Auch diese Maßnahme führt zu einer Reduzierung der Wärmeleitzahl.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Wärmedämmschicht eine Mehrzahl von plättchenartig ausgebildeten Teilchen, vorzugsweise aus Glimmer oder Glas oder Edelstahl oder Aluminium, deren Gewicht zwischen 20 Gew.-% und 30 Gew.-%, des Gewichts des anorganisch-oxidischen Matrixmaterials in der Wärmedämmschicht beträgt. Als besonders vorteilhaft erweist sich für das Gewicht der Teilchen ein Wert von im Wesentlichen 25 Gew.-%. Mittels der plättchenartig ausgebildeten Teilchen können die Reflexionseigenschaften auch der Wärmedämmschicht signifikant erhöht werden, so dass auch in dieser durch die Deckschicht hindurchgetretene und in die Wärmedämmschicht eindringende Wärmestrahlung zumindest teilweise reflektiert wird.
Besonders bevorzugt sind wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 90%, höchst vorzugsweise wenigstens 95%, der plättchenartig ausgebildeten Teilchen jeweils im Wesentlichen planar zu einer Oberfläche des Grundkörpers angeordnet. Mittels einer derartigen, planaren Ausrichtung der plättchenartig ausgebildeten Teilchen kann in diesen ein besonders hoher Wirkungsquerschnitt erzielt werden. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besitzt zumindest eine Hohlkugel jeweils einen Durchmesser dK zwischen 30 μιτι und 55 μιτι. Besonders bevorzugt gilt dies für alle in der Wärmedämmschicht vorhandenen Hohlkugeln. Dieser Durchmesserbereich sorgt für eine besonders geringe Wärmekapazität der Wärmedämmschicht.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Wärmedämmschicht enthält diese eine Mehrzahl von in dem anorganisch-oxidischen Matrixmaterial angeordneten Metall-Pigmenten, die vorzugsweise als Edelstahl-Pigmente ausgebildet sind. Besagte Metall-Pigmente wirken der Rissbildung in der Wärmedämmschicht in nicht unerheblichem Maße entgegen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung beträgt das Gewicht der Metall-Pigmente in der Wärmedämmschicht zwischen 2 Gew.-% und 3 Gew.-% des Gewichts des anorganisch-oxidischen Matrixmaterials in der Wärmedämmschicht. Besonders bevorzugt ist ein Wert von im Wesentlichen 2,5 Gew.-%.
Besonders zweckmäßig besitzt die Wärmedämmschicht eine Schichtdicke zwischen 150 μιτι und 400 μιτι. Eine Wärmedämmschicht mit einer Schichtdicke in diesem Schichtdicken-Intervall ist technisch besonders einfach herzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann die Wärmedämmschicht mit einer Wärmeeindring- zahl von höchstens 0,15 J/K m s , vorzugsweise von höchstens 0,03 J/K m s , versehen werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nur eine geringe Wärmemenge die Wärmedämmschicht durchdringen und in das eigentliche Kolbenmaterial eindringen kann.
Besonders zweckmäßig kann die Deckschicht eine Mehrzahl von in dem anorganisch-oxidischen Matrixmaterial angeordneten Metall-Pigmenten umfassen, die vorzugsweise als Pigmente aus Edelstahl ausgebildet sind. Mittels solcher Metall-Pigmente wird die thermische und physikalische Flexibilität der Deckschicht maßgeblich verbessert.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung beträgt das Gewicht der Metall-Pigmente in der Deckschicht zwischen 2 Gew.-% und 3 Gew.-%, vorzugsweise im Wesentlichen 2,5 Gew.-%, des Gewichts des Silikonharzes in der Deckschicht.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung enthält die Deckschicht eine Mehrzahl von plattchenartig ausgebildeten Teilchen, vorzugsweise aus Glimmer oder Glas oder Edelstahl oder Aluminium, deren Gewicht zwischen 35 Gew.-% und 40 Gew.-%, vorzugsweise im Wesentlichen 37,5 Gew.-%, des Gewichts des Silikonharzes in der Deckschicht beträgt. Besagte, plättchenartig ausgebildete Teilchen wirken der Bildung von Rissen in der Deckschicht - verursacht durch hohe thermische Belastungen - entgegen.
Zweckmäßig kann die Deckschicht eine Schichtdicke dDs zwischen 20 μιτι und 100 μιτι besitzen. Mit einem solchen Schichtdicken-Bereich gehen besonders guten Reflexionseigenschaften der Deckschicht einher.
Zweckmäßig kann zwischen der Wärmedämmschicht und dem Grundkörper eine Haftvermittlungsschicht ausgebildet sein, die das anorganisch-oxidische Matrixmaterial enthält, in welches eine Mehrzahl von flockenartig ausgebildeten - Teilchen eingebettet ist. Mittels einer solchen Haftvermittlungsschicht kann eine dauerhafte Haftung der Wärmedämmschicht und somit auch der Deckschicht gewährleistet werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung können die flockenartig ausgebildeten Teilchen aus einem Metall bestehen. Besonders bevorzugt ist das Metall Aluminium oder Titan. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann zumindest ein flockenartig ausgebildetes Teilchen einen Teilchendurchmesser DAi zwischen 13 μηη und 19 μηη besitzen. Besonders bevorzugt gilt dies für alle in der Haftvermittlungsschicht vorhandenen Teilchen.
Bevorzugt enthält die Haftvermittlungsschicht ein haftungssteigerndes Bindemittel. Diese Maßnahme verbessert die Haftungseigenschaften der Haftvermittlungsschicht zusätzlich.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Haftvermittlungsschicht eine Mehrzahl von plättchenartig ausgebildeten Teilchen, vorzugsweise aus Glimmer oder Edelstahl oder Glas oder Aluminium, deren Gewicht zwischen 20 Gew.-% und 30 Gew.-%, vorzugsweise im Wesentlichen 25 Gew.-%, des Gewichts des anorganisch-oxidischen Matrixmaterials in der Haftvermittlungsschicht beträgt. Die plättchenartig ausgebildeten Teilchen verbessern die Rissbeständigkeit der Haftvermittlungsschicht.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Wärmedämmschicht und/oder der Deckschicht jeweils, vorzugsweise zwischen 15% Vol.-% und 45 Vol.-%, vorzugsweise ca. 40 Vol.-% oder 17,5 Vol.-% Xylol. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Rezeptur der optionalen Haftvermittlungsschicht, falls vorhanden, ca. 40 Vol.-% oder ca. 17,5 Vol.-% Xylol enthalten. Hierbei fördert das Xylol als Lösungsmittel eine verbesserte Aushärtbarkeit der Rezeptur und somit leichtere Ausbildung der Wärmedämmschicht.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit Zylindern, in welchen jeweils ein vorangehend vorgestellter Kolben verstellbar angeordnet ist. Die Vorteile des vorangehend erläuterten Kolbens übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Die einzige Figur 1 zeigt in schematischer Teildarstellung den Aufbau eines erfindungsgemäßen Kolbens 1 . Dieser umfasst einen in Figur 1 nur grobschema- tisch dargestellten Grundkörper 2. Auf dem Grundkörper 2 ist eine poröse Wärmedämmschicht 3 aufgebracht, die ein in der Figur 1 nur schematisch angedeutetes anorganisch-oxidisches Matrixmaterial umfasst. Das anorganisch- oxidische Matrixmaterial kann insbesondere ein anorganisches metall- oxidisches, vorzugsweise ein anorganisches Siliziumdioxid-basiertes oder Poly- phosphat-basiertes Matrixmaterial sein. Im Beispielszenario ist besagtes Matrixmaterial ein Silikonharz 10. Dazu mögliche alternative Materialien sind: Silikonharz, Wasserglas, Natrium-Silikat, Kalium-Silikat, Natrium-Kalium-Silikat, Alumo-Silikat, Natron-Kalk-Glas, Silane, oder Siloxane. Die Wärmedämmschicht 3 kann eine Schichtdicke dWDs zwischen 150 μηη und 400 μηη aufweisen. In das Silikonharz 10 ist eine Mehrzahl von SiO2-Hohlkugeln 1 1 eingebettet, die in Figur 1 ebenfalls nur schematisch angedeutet sind. Die SiO2-Hohlkugeln 1 1 besitzen jeweils einen Durchmesser zwischen 30 μιτι und 55 μιτι und sind somit als Mikro-Hohlkugeln ausgebildet. Anstelle von SiO2- kann als Material für die Hohlkugeln auch ein anderes Metalloxid verwendet werden. Auch die Verwendung von Glas als Material für die Hohlkugeln ist denkbar. Insbesondere können folgende Materialien verwendet werden:
SiO2,ZnO2,CaO,Al2O3,Cr2O3,Alumosilikat,MgO,BaO,TiO2,ZrO2,MnO,Fe2O3,PbO,B 2O3.
Auf der Wärmedämmschicht 3 ist eine Deckschicht 4 aufgebracht, die ebenfalls ein anorganisch-oxidisches Matrixmaterial umfasst. Das anorganisch-oxidische Matrixmaterial kann insbesondere ein anorganisches metall-oxidisches, vorzugsweise ein anorganisches Siliziumdioxid-basiertes oder Polyphosphat- basiertes sein. Im Beispielszenario ist das Matrixmaterial ein Silikonharz 12. In das Silkonharz 12 der Deckschicht 4 ist eine Mehrzahl von plättchenartig ausgebildeten Teilchen 13 aus Glimmer eingebettet. Anstelle von Glimmer kann als Teilchen-Material auch Edelstahl, Glas oder Aluminium verwendet werden. Die plättchenartig ausgebildeten Teilchen sind als Mikro-Plättchen ausgebildet, die eine entlang einer Längsrichtung des Teilchens gemessene Plättchen-Länge von 10 bis 40 μιτι.
Der Anteil an SiO2-Hohlkugeln in der Wärmedämmschicht beträgt 40-80 Vol-%, vorzugsweise ca. 50 Vol.-%. Das Gewicht der SiO2-Hohlkugeln 1 1 in der Wärmedämmschicht 3 beträgt zwischen 15 Gew.-% und 20 Gew.-%, vorzugsweise im Wesentlichen 18 Gew.-%, höchst vorzugsweise ca. 18,75 Gew.-% des Gewichts des in der Wärmedämmschicht 3 vorhandenen Silikonharzes 10. Die Wärmedämmschicht 3 kann eine Mehrzahl von Teilchen 13 aus Glimmer enthalten, deren Gewicht zwischen 20 Gew.-% und 30 Gew.-% des Gewichts des in der Wärmedämmschicht 3 vorhandenen Silikonharzes 10 beträgt. Besonders bevorzugt ist ein Wert von im Wesentlichen 25 Gew.-%. Anstelle von Glimmer kommt als alternatives Material auch Glas, Edelstahl sowie Aluminium in Betracht.
Wenigstens 70% der plättchen-artig ausgebildeten Teilchen 13 aus Glimmer sind jeweils im Wesentlichen planar zu einer Oberfläche 6 des Grundkörpers 2 angeordnet. Bevorzugt ist ein Wert von wenigstens 90%, besonders bevorzugt ist ein Wert von wenigstens 95%.
Die Wärmedämmschicht 3 kann eine Mehrzahl von in dem Silikonharz 10 angeordneten Metall-Pigmenten 14 umfassen. Bevorzugt handelt es sich bei den Metall-Pigmenten 14 um Edelstahl-Pigmente. Das Gewicht der Metall-Pigmente 14 in der Wärmedämmschicht 3 kann zwischen 2 Gew.-% und 3 Gew.-% des Gewichts des Silikonharzes 10 in der Wärmedämmschicht 3 betragen. Besonders bevorzugt ist ein Wert von im Wesentlichen 2,5 Gew.-%.
Die Wärmedämmschicht 3 kann eine Wärmeeindringzahl von höchstens 0,15
J/K m s , vorzugsweise von höchstens 0,03 J/K m s , aufweisen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nur eine geringe Wärmemenge die Wärmedämmschicht durchdringen und in das eigentliche Kolbenmaterial eindringen kann.
Die Deckschicht 4 besitzt eine Schichtdicke dDs zwischen 20 μιτι und 100 μιτι. Auch die Deckschicht 4 umfasst eine Mehrzahl von in dem Silikonharz 12 angeordneten Metall-Pigmenten 15. Bevorzugt handelt es sich bei den Metall- Pigmenten um Edelstahl-Pigmente. Das Gewicht der Metall-Pigmente 15 in der Deckschicht 4 beträgt zwischen 2 Gew.-% und 3 Gew.-%, des Silikonharzes 12 in der Deckschicht 4. Als besonders vorteilhaft erweist sich ein Wert von im Wesentlichen 2,5 Gew.-%.
Auch die Deckschicht 4 kann eine Mehrzahl von plättchenartig ausgebildeten Teilchen 16 - bevorzugt aus Glimmer, Glas, Edelstahl oder Aluminium - enthalten, deren Gewicht zwischen 35 Gew.-% und 40 Gew.-% des Gewichts des Silikonharzes 12 in der Deckschicht 4 beträgt. Bevorzugt ist ein Wert von im Wesentlichen 37,5 Gew.-%.
Zwischen der Wärmedämmschicht 3 und dem Grundkörper 2 kann eine Haftvermittlungsschicht 5 ausgebildet sein, die ebenfalls Silikonharz 17 enthält. In das Silikonharz 17 der Haftvermittlungsschicht 5 kann matrixartig eine Mehrzahl von flockenartig ausgebildeten Teilchen 18 aus Aluminium eingebettet sein. Anstelle von Aluminium kommt als Material auch ein anderes geeignetes Metall, beispielsweise Titan, in Betracht. Die flockenartig ausgebildeten Teilchen 18 besitzen bevorzugt einen Teilchendurchmesser Da zwischen 13 μιτι und 19 μιτι. Als Durchmesser DAi ist dabei der maximale mögliche Abstand zweier beliebiger Punkte auf der Oberfläche eines AI-Teilchens 18 definiert. Die Haftvermittlungsschicht 5 kann ein in Figur 1 nicht näher dargestelltes, haftungssteigerndes Bindemittel enthalten.
In einer vereinfachten Variante des Kolbens 1 kann auf die Haftvermittlungsschicht 5 verzichtet werden.
Auch die Haftvermittlungsschicht 5 enthält eine Mehrzahl von plättchenartig ausgebildeten Teilchen 19 aus Glimmer, deren Gewicht zwischen 20 Gew.-% und 30 Gew.-%, des Gewichts des Silikonharzes 17 in der Haftvermittlungs- schlicht 5 beträgt. Als besonders vorteilhaft erweist sich ein Wert von im Wesentlichen 25 Gew.-%. Anstelle von Glimmer kommt als Material auch Edelstahl, Glas oder Aluminium in Betracht.
Die Rezepturen der Wärmedämmschicht 3 und der Deckschicht 4 enthalten jeweils, vorzugsweise zwischen 15% Vol.-% und 45 Vol.-% Xylol. Besonders bevorzugt sind ein Wert von ca. 40 Vol.-% für die Wärmedämmschicht 3 und ein Wert von ca. 17,5 Vol.-% für die Deckschicht 4. Auch die Haftvermittlungsschicht 5 kann Xylol enthalten. Als besonders vorteilhaft für die Haftvermittlungsschicht 5 erweist sich ein Wert von ca. 40 Vol.-% oder von ca. 17,5 Vol.-% Xylol. Hierbei fördert das Xylol als Lösungsmittel eine verbesserte Aushärtbarkeit der Rezeptur und somit eine leichtere Ausbildung der Wärmedämmschicht, ist jedoch in der ausgehärteten Schicht vorzugsweise nur noch in geringen Mengen oder gar nicht mehr enthalten.

Claims

Ansprüche
1 . Kolben (1 ) für eine Brennkraftmaschine,
mit einem Grundkörper (2),
mit einer auf dem Grundkörper (2) aufgebrachten, porösen Wärmedämmschicht (3), die ein anorganisch-oxidisches Matrixmaterial umfasst, in welches eine Mehrzahl von Hohlkugeln (1 1 ) eingebettet ist,
mit einer auf der Wärmedämmschicht (3) angeordneten Deckschicht (4), die ein anorganisch-oxidisches Matrixmaterial (12) umfasst, in welches eine Mehrzahl von plättchenartig ausgebildeten Teilchen (13) eingebettet ist.
2. Kolben nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das anorganisch-oxidische Matrixmaterial ein anorganisches metall- oxidisches, vorzugsweise ein anorganisches Siliziunndioxid-basiertes oder Polyphosphat-basiertes, Matrixmaterial ist oder umfasst.
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das anorganisch-oxidische Matrixmaterial ist oder umfasst:
Silikonharz (10), Wasserglas, Natrium-Silikat, Kalium-Silikat, Natrium- Kalium-Silikat, Alumo-Silikat, Natron-Kalk-Glas, Silane, Siloxane.
4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Material der Hohlkugeln (1 1 ) ein Glas ist oder umfasst, und/oder dass das Material der Hohlkugeln (1 1 ) ein Metalloxid ist oder umfasst.
5. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hohlkugeln (1 1 ) aus wenigstens einem der folgenden Materialien gebildet sind: SiO2, ZnO2, CaO, AI2O3, Cr2O3, Alumo-Silikat, MgO, BaO, TiO2, ZrO2, MnO, Fe2O3, PbO, B2O3.
6. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die plattchenartig ausgebildeten Teilchen (13) aus Glimmer, Edelstahl, Glas oder Aluminium bestehen.
7. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die plattchenartig ausgebildeten Teilchen (13) zumindest teilweise als Mikro- Plättchen ausgebildet sind, die eine entlang einer Längsrichtung des jeweiligen Teilchens (13) gemessene Plättchen-Länge von höchstens 40 μιτι aufweisen.
8. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Anteil an Hohlkugeln (1 1 ) in der Wärmedämmschicht (3) 40-80 Vol-%, vorzugsweise ca. 50 Vol.-%, beträgt.
9. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gewicht der Hohlkugeln (1 1 ) in der Wärmedämmschicht (3)
zwischen 15 Gew.-% und 20 Gew.-%, vorzugsweise im Wesentlichen 18 Gew.-%, höchst vorzugsweise ca. 18,75 Gew.-%, des Gewichts des anorganisch-oxidischen Matrixmaterials in der Wärmedämmschicht (3) beträgt.
10. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmedämmschicht (3) eine Mehrzahl von plättchenartig ausgebildeten Teilchen (13), vorzugsweise aus Glimmer oder Glas oder Edelstahl oder Aluminium, enthält, deren Gewicht zwischen 20 Gew.-% und 30 Gew.-%, vorzugsweise im Wesentlichen 25 Gew.-%, des Gewichts des anorganisch- oxidischen Matrixmaterials (10) in der Wärmedämmschicht (3) beträgt.
1 1 . Kolben nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 90%, höchst vorzugsweise wenigstens 95%, der plättchenartig ausgebildeten Teilchen (13) jeweils im Wesentlichen planar zu einer Oberfläche (6) des Grundkörpers (2) angeordnet sind.
12. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest Hohlkugel (1 1 ), vorzugsweise alle in der Wärmedämmschicht (3) vorhandenen Hohlkugeln (1 1 ) als Mikro-Hohlkugeln ausgebildet sind und jeweils einen Durchmesser (dK) zwischen 30 μιτι und 55 μιτι besitzen.
13. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmedämmschicht (3) eine Mehrzahl von in dem anorganisch- oxidischen Matrixmaterial (10) angeordneten Metall-Pigmenten (14), die vorzugsweise als Edelstahl-Pigmente ausgebildet sind, umfasst.
14. Kolben nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gewicht der Metall-Pigmente (14) in der Wärmedämmschicht (3) zwischen 2 Gew.-% und 3 Gew.-%, vorzugsweise im Wesentlichen 2,5 Gew.-%, des Gewichts des anorganisch-oxidischen Matrixmaterials (10) in der Wärmedämmschicht (3) beträgt.
15. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmedämmschicht (3) eine Schichtdicke (dWDs) zwischen 150 μιτι und 400 μιτι aufweist, und/oder dass
die Wärmedämmschicht (3) eine Wärmeeindringzahl (b) von höchstens 0,15
J/K m s , vorzugsweise von höchstens 0,03 J/K m s , aufweist.
16. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deckschicht (4) eine Mehrzahl von in dem anorganisch-oxidischen Matrixmaterial (12) angeordneten Metall-Pigmenten (15) umfasst, die vorzugsweise als Pigmente aus Edelstahl ausgebildet sind.
17. Kolben nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gewicht der Metall-Pigmente (15) in der Deckschicht zwischen 2 Gew.- % und 3 Gew.-%, vorzugsweise im Wesentlichen 2,5 Gew.-%, des Gewichts des Silikonharzes (12) in der Deckschicht (4) beträgt.
18. Kolben nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deckschicht (4) eine Mehrzahl von plättchenartig ausgebildeten Teilchen (16), vorzugsweise aus Glimmer oder Glas oder Edelstahl oder Aluminium, enthält, deren Gewicht zwischen 35 Gew.-% und 40 Gew.-%, vorzugsweise im Wesentlichen 37,5 Gew.-%, des Gewichts des anorganisch-oxidischen Matrixmaterial (12) in der Deckschicht (4) beträgt.
19. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deckschicht (4) eine Schichtdicke (dDs) zwischen 20 μιτι und 100 μιτι besitzt.
20. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Wärmedämmschicht (3) und dem Grundkörper (2) eine Haftvermittlungsschicht (5) ausgebildet ist, die das anorganisch-oxidische Matrixmaterial (17) enthält, in welches eine Mehrzahl von flockenartig ausgebildeten Teilchen (18) eingebettet ist.
21 . Kolben nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, dass
die flockenartig ausgebildeten Teilchen (18) aus einem Metall bestehen, wobei das Metall vorzugsweise Aluminium oder Titan ist.
22. Kolben nach Anspruch 20 oder 21 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein flockenartig ausgebildetes Teilchen (18), vorzugsweise alle flockenartig ausgebildeten (18), einen Teilchendurchmesser (DAi) zwischen 13 μιτι und 19 μιτι besitzen.
23. Kolben nach einem der Ansprüche 20 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Haftvermittlungsschicht (5) ein haftungssteigerndes Bindemittel enthält.
24. Kolben nach eine der Ansprüche 20 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Haftvermittlungsschicht (5) eine Mehrzahl von plattchenartig ausgebildeten Teilchen (19), vorzugsweise aus Glimmer oder Edelstahl oder Glas oder Aluminium, enthält, deren Gewicht zwischen 20 Gew.-% und 30 Gew.-%, vorzugsweise im Wesentlichen 25 Gew.-%, des Gewichts des Silikonharzes (17) in der Haftvermittlungsschicht (5) beträgt.
25. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmedämmschicht (3) und/oder der Deckschicht (4) jeweils, vorzugsweise zwischen 15% Vol.-% und 45 Vol.-%, vorzugsweise ca. 40 Vol.-% o- der ca. 17,5 Vol.-% Xylol enthalten, und/oder dass
die Haftvermittlungsschicht (5) ca. 40 Vol.-% oder ca. 17,5 Vol.-% Xylol enthält.
26. Brennkraftmaschine mit Zylindern, in welchen jeweils ein Kolben (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche verstellbar angeordnet ist.
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