[发明专利]用于制造摩擦系统的涂层表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过电解在工件上制造耐磨表面的方法，在该方法中耐磨表面是通过等离子体电解氧化(PEO)或等离子体电解沉积(PED)制造的。然而，本发明也涉及用于制造耐磨表面的涂覆装置。

背景技术

例如，工件可以是发动机缸体，即由铝或铝合金制成的曲轴箱，该发动机缸体具有至少一个汽缸孔，具有活塞环的活塞在该汽缸孔中上下移动。当然，多个汽缸孔——也就是说例如两个、三个或四个汽缸孔或甚至更多的汽缸孔——也可以被提供。汽缸孔具有滑动表面，活塞的活塞环在该滑动表面上滑动。

铝曲轴箱需要对用于活塞的滑动表面的磨损和摩擦保护。一种实现这的已知做法是在铸造过程中嵌入灰铸铁汽缸套。虽然，由于存在的石墨片，灰铸铁材料在摩擦方面很适应于由活塞环施加的应力，但这样的汽缸套具有许多缺点。除增加的重量之外，问题随着灰铸铁材料和铝缸体材料的不同热膨胀而出现。因此，正逐渐地使用热喷涂涂层，例如，在专利文献DE 10 2007 023 297 A1中讨论的这些热喷涂涂层。然而，在这样的热喷涂涂层的情况下，执行昂贵的表面预处理以便获取功能涂层在铝基底上的充分粘附是必要的。或者滑动表面必须通过刚玉或水射流而粗糙化处理，或者具有切口的微表面通过车削主轴过程引入到表面中。具有大约300μm厚度的多孔喷涂钢层接着施加于以这种方式制备的表面并且随后通过珩磨向下机加工到80-150μm的剩下的最后层厚度。

然而，这种类型的热喷涂涂层具有许多技术和成本问题。例如，由于多孔层，在存在燃料，特别是乙醇/甲醇燃料的条件下，会有表面下腐蚀。另一方面，有在涂覆期间形成的许多过度喷涂，也就是说它是粉末，并且该过度喷涂必须取出或处理。该方法产生粗糙层，该粗糙层然后必须在昂贵的珩磨操作中移除直到获取适合于操作的表面。

基于氧化铝的薄的PEO涂层或基于氧化钛的PED涂层因此似乎更合适。这些不需要昂贵的表面预处理并且以功能涂层的非常高的粘附强度为特征。在与铝基底的界面上，形成薄的阻挡层，该阻挡层为材料提供免受腐蚀侵蚀的良好保护。在薄的光滑涂层的情况下，产生的废物的量是可以忽略的并且仅需要最终机加工的非常短暂的珩磨操作。

虽然整个发动机缸体，即所有的可用汽缸孔，也可以在处理槽中被涂覆，关于这种涂覆过程，不仅有更高的电力成本，而且有技术缺点。因此，由于使用的电解液通过孔的非均匀流动，在滑动表面内形成不同层厚度和不同孔隙率的区域。

专利文献CA 2,556,869 A1公开了使用“电喷射电镀”方法通过PEO工艺中的空心旋转主轴对着汽缸滑动表面的内侧喷涂电解液。在这种情况下，在主轴的下端部处有水平流出喷嘴。这个喷嘴围绕主轴以可调的转速旋转并且垂直地向后和向前移动直到整个表面已经被处理。在这个过程中，电解液可以流掉到电解液收集槽中。这个涂覆装置的缺点也可以被认为是发动机滑动表面在存在产生的蒸汽和喷涂雾的条件下不能被气密地密封的事实。

发明内容

本发明的根本目的是详细说明一种用于制造耐磨表面的改进方法，通过该方法可以在汽缸孔内制造均匀的层厚度。然而，本发明的根本目的也是说明一种涂覆装置，通过该涂覆装置可以在汽缸孔内制造均匀的层厚度。

当目的涉及到方法时，该部分目的是通过具有权利要求1的特征的方法来实现。当目的涉及装置时，该部分目的是通过具有权利要求10的特征的涂覆装置来实现。相应从属权利要求各自与本发明的有利实施例有关。

应该注意的是，在下面的描述中单独提出的特征和措施可以以任何技术上可行的方式结合并且引起本发明的更多实施例。描述特别是连同附图另外表征和详细说明本发明。在根据本发明的意义上，词语“大约”意味着与相应精确值的偏差近于+/-10％，优选地近于+/-5％，和/或在功能上不重要的变化形式的偏差。