[发明专利]用于糙化和涂敷表面的方法

说明书

本发明涉及一种根据权利要求1的前序所述的用于糙化和涂敷表面、尤其是内燃发动机的汽缸工作表面的方法，以及用这种方法生产的工件。

在汽缸工作表面是通过热涂敷工艺制造的情况下，大部分留油体积由珩磨期间暴露的孔隙所引起。众所周知，分布在汽缸工作表面上的不同的孔隙度可以改善发动机运转中的摩擦性能。因此，需要的留油体积在汽缸工作表面的长度上不一致。因此，在活塞运动反转的点所需要的留油体积比在这两点之间稍多。尤其是在上反转点，例如高热和机械负载之类的影响意味着有油膜断开的风险。

FR2924365A1号专利文献公开了通过热喷涂工艺以下述方式进行涂敷，即，在汽缸工作表面产生不同孔隙度，其喷涂参数，例如持续时间和/或喷涂操作的速率、预热温度或喷涂材料的组成，在喷涂过程中变化。不利的是其不能进行不变的喷涂工艺，恰恰相反，不得不适当地设置喷涂参数以对应喷头各自的位置。

本发明的目的在于提供一种方法，所述方法中汽缸工作表面上的涂层的孔隙度和其他属性的变化可以以简单的方式实现，尤其是不改变喷涂参数。

这个目的通过权利要求1的特征实现。

在糙化期间将不同的糙化轮廓引入到表面容许涂敷或喷涂工艺在随后热涂敷期间以实质上不变的喷涂参数实施。涂层的不同属性，例如硬度、孔隙度、氧化、机械加工性、化学成分和附着力，仅基于不同糙化的表面获得。

出乎预料地发现，根据选取的糙化轮廓，涂层的属性，尤其是孔隙度，发生了改变。如果改变第一糙化轮廓，使得很小的高台，例如尖顶，和/或形变在第二糙化轮廓中产生，喷涂的层或涂层就不同地建立在两个糙化轮廓上。尖顶和/或形变具有特定引入点的效果，在这些点例如氧化物优先生长。这在汽缸工作表面中出现有尖顶或形变的糙化轮廓的位置形成较高的层孔隙度，因而导致更大的留油体积。同时，糙化轮廓不需要完全不同；糙化轮廓的宏观结构可以保持相同，而仅仅是糙化轮廓加了进一步有尖顶或形变的微观结构，所述尖顶或形变相较于糙化轮廓不变的层形成改变了层形成。

在沿着气缸的相应区域特定地改变糙化结构容许层形成，并且由此使在相同的喷涂参数下孔隙度受到影响。也就是说，不同的孔隙度，以及由此造成的不同的留油体积，可以在所需位置产生而不需要在汽缸涂敷期间重设或改变涂敷工艺。

优选地，糙化轮廓包含基础轮廓。此基础轮廓或宏观结构可以对于整个表面，尤其是汽缸工作表面是相同的，例如在表面区域中引入不变的车制槽。不同的糙化轮廓之后通过微观结构的方式获得，例如通过将额外的形变特定地引入到基础轮廓中。表面也可以具有不同的基础轮廓，例如改变基础轮廓的样式、高度、宽度和/或间距，使得在汽缸工作表面上看，使用了不同的基础轮廓。

基础轮廓优选地配置为楔形榫头轮廓、矩形轮廓、梯形轮廓或锯齿轮廓。这些轮廓可以直接用于涂敷，但是也可以很容易地改变，以便产生规定的微观结构。基础轮廓的样式不限于这些轮廓，而是可能产生任何其它类型的基础轮廓，其在已经有基础轮廓的表面和/或通过进一步加工提供需要的切口。基础轮廓可以通过各种工艺形成，例如通过铣削、车削、激光等方式。

优选地，糙化轮廓通过引入或应用到基础轮廓的一个或多个次级轮廓产生。这可以在第一操作步骤中实施，即在产生基础轮廓时实施，例如使用有细微不同的切削刃的车刀。或者也可以单独地引入，其中，在产生基础轮廓的同时或在第二操作步骤中，在所述糙化轮廓的区域中使用随后由基础轮廓形成次级轮廓的工具。这种工具可以是滚轴，其随后使基础轮廓变形。或者也可以通过一个或多个小刀片发生，所述小刀片在糙化轮廓的区域中接合基础轮廓并相应地由基础轮廓切出次级轮廓。

在一种优选的配置中，次级轮廓形成为锯齿轮廓。然后，一个或多个锯齿轮廓形成基础轮廓。这样一方面容许切口的产生，所述切口有利于涂层的附着。另一方面，产生了在喷涂的层上引起氧化物形成并且因此导致更多孔的涂层的尖顶。

优选地，糙化轮廓是通过基础轮廓和/或进一步成形的次级轮廓至少在某些部分以塑性形变或消除的方式产生。这可以通过滚花、激光刻蚀、锤式刷、高压水冲、喷砂打磨或类似工艺实现。例如，基础轮廓可以以脉冲激光光束的方式形成凹痕，借以产生与基础轮廓不同的糙化轮廓。

优选地，本方法用于内燃发动机的汽缸缸体，表面是汽缸工作表面。在涂敷前将不同的糙化轮廓简单地引入到表面容许在完成的、涂敷的汽缸工作表面以简单的方式产生不同需求的孔隙度。