[发明专利]用于热喷涂层的表面修整

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于使金属表面粗糙以改善热喷涂层在所述金属表面上的附着的方法，尤其涉及在汽缸孔内侧的热涂覆中制备表面和具有适合于热喷涂层沉积的变粗糙的表面的机动车辆金属构件。

背景技术

如果在金属基材上沉积热喷涂层，那么通常由于喷涂层和基材之间的大的温差而出现对涂层附着有不良影响的高的机械应力。在常见的热喷涂方法例如等离子体喷涂、火焰喷涂、高速火焰喷涂或线材电弧喷涂中，熔液状态的喷涂颗粒在冷的基材上沉积并且以高的冷却速度被淬火。

同样，涂层和基材的不同的机械和热性能特别是在高的机械或热交变载荷作用下对涂层的附着有不利的影响。通用的耐磨涂层可以含有陶瓷材料例如Al₂O₃、SiC、TiC或WC，该陶瓷材料和基材金属的物理兼容性很小。

所述纯金属涂层通常作为活塞工作面涂层用于内燃机中，但在内燃机中存在的极端条件下易于脱落。

例如内燃机中的汽缸工作面对附着强度提出极高的要求。

为了改善热喷涂层的附着，通常需要使基材表面变粗糙。由此增加基材材料和涂层材料之间的接触表面，以及产生一定程度的物理夹紧(Verklammerung)。

作为粗糙化/打毛的方法，尤其是喷砂、磨削、精车或切削起重要作用。

由DE 195 08 687 C2已知一种喷射方法。其中公开了一种热喷涂方法，在该热喷涂方法中，为了对由浇铸铝合金形成的汽缸孔内侧进行预处理，涉及使用冷铁屑或其它适当的研磨材料例如氧化铝进行喷射。

出版物“INDUSTRIE-Anzeiger”34、35/97，“Hartdrehen stattFeinschleifen”第48页，“Maschine und Werkzeug”6/95，“Hartdrehenüberholt Feinschleifen”，第57至61页以及Pfeiffer，F.“ ”在:“Maschinenmarkt”，Würzburg 101(1995)，第2页、46-49均描述了通过车铣加工或硬车削对工件表面进行最终加工的方法，亦即描述了品质特别高的表面的加工。在此所述的方法用于代替磨削，或者替代能获得Rz值很小的特别光滑的表面的方法。

DE 198 401 17 C2公开了一种用于对汽缸孔内侧进行表面处理的方法，该表面处理用作涂覆热喷涂层的准备，其中通过不使用润滑剂的干切削加工去除形成内侧的部分材料，并且形成具有限定结构的表面和/或Rz值为25至65um的质量。所述机械加工可通过切削(Ausspindeln)、刷(Bürsten)、滚花、圆盘铣削或由一种或多种上述方法的组合来实现。

WO 02/40850A1公开了一种用于制备汽缸孔表面的方法。通过两次切削加工使表面变粗糙。在此产生粗糙的槽纹结构或波浪结构，并在这些结构中加工出较精细的槽纹结构或波浪结构。

用于对表面进行预处理或修整的已知方法还不足以在热交变载荷和机械应力的条件下得到具有足够附着强度的热喷涂层。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于对金属表面进行修整的方法，以改善沉积在所述金属表面上的热喷涂层的附着能力，以及提供涂层附着性高的涂覆构件。

根据本发明，所述目的通过一种具有权利要求1所述特征的用于使金属表面变粗糙以改善热喷涂层在所述金属表面上的附着的方法来实现，其中在第一工步中以材料切削或材料去除的处理在表面中加工出凹部或凹陷(2)，使得所述表面的突起的金属形成突出的微结构(3)，尤其是凸起、槽纹、外翻或隆起；所述目的还通过一种具有权利要求13所述特征的带有变粗糙的表面的机动车辆金属构件来实现，该表面适合于沉积热喷涂层；以及所述目的通过一种具有权利要求15所述特征的带有热喷涂摩擦层或耐磨涂层的机动车辆金属构件来实现。

因此，根据本发明提供了一种用于表面处理的多工步的方法。在第一工步中，以材料切削或材料去除的处理在表面中加工凹部或者凹陷。由此该表面的突起金属形成突出的微结构，尤其是凸起、槽纹、外翻或隆起。根据本发明，随后进行至少另一工步，该工步形成侧凹/底切的结构。在第二工步中，以变形和/或折断的方法对突出的微结构进行再加工，使得大部分结构相对于表面形成侧凹。第二工步也可以包括材料去除，但是该材料切除与第一工步相比较少。