[发明专利]等离子体喷射方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过热喷射尤其是通过等离子体喷射制造涂层的方法，其中，利用合金优选利用铁合金对组件、尤其是例如由轻金属制成的内燃发动机的孔(缸孔)进行涂覆，其中，将等离子体气体和输送气体供给等离子体喷嘴，所述等离子体喷嘴围绕丝线旋转并能够沿着孔的纵轴线移动，从而如从内部看到的，孔被全方位地涂覆且沿孔的轴向被涂覆。

背景技术

根据EP1967601A2已知的是，通过实施电弧丝喷射利用铁合金来涂覆例如铝发动机缸体，尤其是其气缸轴承表面。在此，EP1967601A2建议使用铁合金，其主要包含525重量％至25重量％的铬。在EP1967601A2中重要的是，还给熔融的铁中提供附加粉末，具体为碳化硼。EP1967601A2的电弧丝喷射方法是所谓的TWAS方法，其中，双丝以如下方式供给喷射头，即，将电流传递至丝上。如果双丝接触，则通过持久短路形成电弧，电弧可熔融丝。在喷嘴的下游存在一个喷嘴，压缩空气或惰性气体如氮气从此喷嘴流出。该气流使熔融的铁合金雾化，并且将它与熔融的碳化硼粉末一起供给到待涂层的表面上。

DE4411296A1和DE4447514A1涉及到借助于等离子体喷射提供的涂层，然而，金属粉末或填料丝被熔化，并且利用金属氮化合物向材料混合物供给氮气，以使涂层硬化。

EP0858518B1涉及到通过热喷射由钢和钼制成的涂层，在轻金属体上制造滑动面的方法，其中，利用等离子体喷射施加磨损层。然而，EP0858518B1指出使用钢粉末与钼粉末的混合物。

EP1340834B1描述了用于制造气缸工作表面层的方法。在此，应用旋转等离子体喷射装置，因此，待涂覆的发动机缸体在涂层期间可以静止。孔隙的比例会根据例如涂层粉末的颗粒尺寸以目标的方式受到影响。

FR2924365A1涉及到内壁的等离子体喷射，其中，同样应用另外的喷射粉末。涂层中孔的容量应当是不同的，这应当是可通过等离子体喷射参数例如金属微粒或金属粉末的尺寸、硬度、速度和预热温度的变化来实现的。

目前的内燃发动机或其发动机缸体可以由金属或由轻金属例如铝或镁铸造，其中，尤其是轻金属缸体在其气缸孔上具有铁或金属层。金属层可以通过热方法来喷射。上述方法被称作热喷射方法。

本发明与现有技术相关之处是所谓的PTWA内部涂层方法，即，等离子体转移丝电弧(PTWA：Plasma Transferred Wire Are)。在该方法中可以利用丝状喷射添加材料从内部涂覆孔(气缸孔)，其中，喷嘴在孔内部围绕丝线旋转并且沿着孔轴线移动。这样，在环顾且沿轴向观察时，内壁完全被涂覆。PTWA方法的重要之处是，没有喷溅金属粉末，而是熔融均质的丝并且其熔滴被输送至待涂覆的内壁并在此撞击内壁，从而构成涂层。在这里仅供给唯一的丝状喷射添加材料。等离子体撞击预热的丝状喷射添加材料。等离子体气体在大多数情况下是氩氢混合物。在PTWA方法中，将空气或压缩空气用作为输送气体或吹散气体。利用此方法制造的涂层特征在于孔隙率较低。PTWA内部涂层方法目前在气缸孔尤其是轻金属缸体的内部涂层情况下被证实是有效的。

涂层通常具有孔，这些孔降低活塞环和气缸工作表面之间的摩擦，这是因为孔中会积聚润滑剂。EP1340834B1、EP0858518B1和FR2924365A1讲述了涂层中孔带来的影响。

发明内容

从下列事实出发：涂层中的孔对活塞环和气缸工作表面之间的摩擦阻力起决定性作用，本发明任务在于说明一种前述类型的方法，利用所述方法可以制造在此方面得以改进的涂层。

根据本发明，该目的通过具有独立权利要求的特征的方法来实现。本发明的其他尤其有利的实施方式在从属权利要求中公开。

要指出的是，在以下说明中单独描述的特征能够以任何技术上有意义的方式相互组合并且公开了本发明的其它实施方式。

本发明提议一种通过热喷射尤其是通过等离子体喷射优选利用PTWA内部涂层方法制造涂层的方法，其中，利用合金优选利用铁合金对组件、尤其是例如由轻金属制成的内燃发动机的孔进行涂覆，其中，将等离子体气体和输送气体供给等离子体喷嘴，所述等离子体喷嘴围绕丝线旋转并能够沿着孔的纵轴线移动，从而如从内部看到的，孔被全方位地涂覆且沿孔的轴向被涂覆，其中，输送气体和/或等离子体气体的可变气流或者说可变流率能够在待涂覆的孔的轴向长度上设定(或调节)。