[发明专利]制造内燃机的气缸体曲轴箱的喷涂的气缸工作表面的方法和这种气缸体曲轴箱

说明书

本发明涉及一种用于制造内燃机的气缸体曲轴箱的气缸工作表面的方法，其中，通过热学喷涂在铸造的气缸体曲轴箱的气缸内壁上制造涂层，并且其中，使用惰性气体作为雾化气体，以及本发明还涉及一种用于内燃机的气缸体曲轴箱，具有气缸工作表面，借助这种方法通过对气缸内壁的热学喷涂制造所述气缸工作表面。

用于通过热学喷涂在气缸体曲轴箱的气缸内壁上涂覆作为气缸工作表面的涂层的不同方法是已知的。在制造气缸工作表面时尤其使用等离子喷涂和电弧喷涂作为喷涂方法，其中，在电弧喷涂时在两个线材形状的喷涂材料之间点燃电弧，通过电弧喷涂线材在大约4000℃下熔化并且借助雾化气体喷涂在预制的工件表面上，同时在等离子喷涂时在燃烧器内通过细小间隙分离阳极和至少一个阴极，并且施加的直流电压在阳极和阴极之间产生电弧。气体流过燃烧器，该气体通过电弧导电并且在此被离子化，由此产生高温加热的导电气体，该导电气体用作等离子流，在等离子流内喷入5至120μm粒度的粉末，其通过较高等离子温度被熔化。等离子流拖动粉末微粒，并且加速涂层材料的所有或部分熔化的颗粒至待涂层的气缸内壁。

由此，在文献DE69702576T2中公开了一种通过热学喷涂在气缸内壁涂层的方法，其中，首先熔化的粉末或熔化的低于0.3％的碳含量的低碳钢或不锈钢的线材借助气流被抛向气缸内壁，由此产生具有较高氧化物比例的底层。这种涂层是很硬的。接下来涂覆另外的涂层，其中，惰性气体作用雾化气体，使得涂层中的氧化物比例明显下降。随后为了产生具有所希望的表面质量的表面去除较软的涂层，从而保留较硬的耐磨的底层作为工作表面。

由文献DE19934991A1已知一种等离子喷涂工艺，其中，在制造气缸工作表面时使用氮气作为雾化气体。为了不再必须使用真空腔室，由氮气作为位于雾化气流两边的第二气流。由此，可调整涂层的氧化物比例。

问题是，然而在这种涂层中会出现腐蚀，其在具有较高的氧化物比例的涂层中被很快地腐蚀，并且在具有较低氧化物比例的涂层中较慢地被腐蚀。腐蚀导致气缸工作表面的较高的磨损。此外，已知的热学喷涂工艺非常的昂贵，因为为了避免腐蚀而使用不锈钢或者至少低碳的钢材。

因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种制造内燃机的气缸体曲轴箱的喷涂的气缸工作表面的方法以及一种气缸体曲轴箱，其中，即便在使用低合金的含碳钢时气缸工作表面仍具有较高的耐腐蚀性，从而可以在低成本的制造中可具有较高的耐久性。

所述技术问题通过按照权利要求1的技术特征的用于制造内燃机的气缸体曲轴箱的气缸工作表面的方法以及按照权利要求12的技术特征的气缸体曲轴箱解决。

由此，替代通常的4至7kg/h，在热学喷涂时涂层材料的通过量是8至22.5kg/h，当在涂层中的颗粒尺寸增大时会降低了颗粒速度。按照本发明制造用于内燃机的气缸体曲轴箱，其中，已喷涂的涂层具有4.5％至25％的涂层孔隙度和0.5％至5％的氧化物占比。较低的氧化物比例也通过使用惰性气体实现，由此较低的氧化物实现较低的郁氏体相(Wüstitphase)，由此涂层的氧化速度明显降低，从而降低了腐蚀。附加地产生较大的开放的孔隙比例，由此提供了气缸工作表面上的较大的油留存容积，从而同样在涂层的表面上产生较高的耐腐蚀性。通过使用惰性气体，附加地避免在颗粒表面上的放热反应，其中，线材的碳在使用含碳的涂层材料时燃烧。由此，减少了氧化并降低了颗粒温度。

有利的是，在热学喷涂时雾化气体流量是900至1500l/min。通过这种气体流量，以简单的方式制造具有较高孔隙度的耐腐蚀的保护层。

在特别优选的方法的实施方式中，在热学喷涂时雾化气体流量降低到300至900l/min。这使得在喷嘴上的涂层材料的速度和温度被降低，由此较低的能量被传递到涂层材料的颗粒上。由此通过流量的升高产生附加的增强的效果，使得实现更高的孔隙度。

有利的是，使用氮气或者氩气作为惰性气体。通过这种气体可以以廉价的方式制造低氧化性的涂层。

特别有利的是，使用低合金的碳钢作为所述涂层材料，因为这可以明显低成本的制造。通过特别选择的工艺温度避免通过提前的氧化提前燃尽碳，从而实现足够的耐腐蚀性。钢被较好地处理并且在喷涂时构成用于必要的涂层硬度的重要的马氏体。

在优选实施方式中，通过等离子喷涂或者电弧喷涂、尤其通过等离子电弧喷涂工艺(RTWA-Spritzen)或者旋转单束喷涂工艺(Rotating-Single-Wire-Spritzen,RSW-Spritzen)制造所述涂层。这种工艺以特别的方式适用于制造多孔的低氧化物的涂层。