[发明专利]特别是滑动轴承的热喷涂方法

说明书

本发明涉及权利要求1前序部分所述的一种涂层的一种制作方法。

在热喷涂、特别是等离子喷涂时，喷涂材料、特别是一种粉状或棒状金属被送到一种火焰，在火焰中熔融并沉积在一种基体上。此时涂层材料的一部分可能发生氧化，氧化物夹杂在涂层中。这种氧化物一方面影响涂层的显微硬度，另一方面在涂层中形成孔隙。这种孔隙一部分是有用的，例如用于滑动轴承中或工作面上结合一层油膜，另一方面由于孔隙而可导致涂层的坚固性太小。孔隙率可通过涂层材料的选择来控制，也可由其粒度或颗粒形状来控制。氧化物的形成一般是由于周围空气的含氧量所致。只有在真空中作业，氧气才被抽走并在一种保护气氛中作业。因此在真空中进行等离子喷涂可大大地避免氧化。

但在喷涂内腔时，例如在喷涂气缸工作面、特别是喷涂连杆孔时，过程变化的可能性受到严重限制，因为内腔一般都相当窄，所以过程自由度相当小。特别是在制造连杆时还存在许多其他问题。这里不适宜在真空中喷涂，何况这种方法费用太高。

目前所用的连杆，特别是内燃机用的连杆都做成所谓的切开连杆或破开连杆。这里是指环抱曲轴的大连杆孔进行切开或破开。小连杆孔一般都不用打开，因为它通过一根直的螺栓与活塞连接。

连杆孔根据轴承负荷配备不同的轴瓦(滑动轴承)。作为轴瓦可用支承轴瓦材料，按德国工业标准DIN 17210或按美国汽车工程师学会标准SAE 1010，轴瓦材料一般用C10号钢。根据结构和使用不同，轴瓦可冷作硬化。在这种支承轴瓦材料上可涂覆一层滑动轴承实际的摩擦层，例如白合金、铅青铜、轻金属、喷涂层等，视轴承负荷而定。轴瓦可做成三元合金轴瓦、二元合金轴瓦、整体轴瓦或别的形式。为了轴瓦在安装后达到良好的配合，轴瓦应以一定的预应力进行安装。

轴瓦不只是一个材料的价格因素，它还包括生产费用和误差来源。所以例如在安装时忘掉嵌入轴瓦或半边轴瓦，就可能造成发动机的严重损坏。

在喷涂一般直径为几毫米至几厘米(＜8厘米、特别是＜6厘米)范围的连杆孔时，用热喷涂存在相当严重的氧化物形成的问题，视所用的材料而定，所以轴承涂层的总孔隙率可超过3％，从而损害轴承的坚固性。但在摩擦面内存在小的孔隙率以其可增加储油容积，原则上是受欢迎的。

本发明的目的在于实施一种热喷涂方法，在不用保护气氛的情况下可减少氧化物形成，这个方法适用于内喷涂，特别是气缸摩擦面和连杆孔的喷涂。

这个目的是按具有权利要求1所述措施的方法来实现的。

各个优选实施例可从各项从属权利要求得知。

根据本发明，内表面的喷涂方法用一个喷枪进行，喷枪的等离子火焰在待喷涂的内表面上方运动。特别是通过喷枪的旋转来实现等离子火焰的运动，这时内表面最好也构成旋转对称结构。在供给等离子气体的情况下，通过电引燃电弧形成等离子火焰。其中，等离子气体最好为氩或氩的混合物、氦、氮和氢。在这种情况下，燃烧温度可超过10000℃，例如15000℃～30000℃。喷涂材料例如通过供粉或呈棒状引入火焰中，在这种情况下，喷涂材料被加热、加速到例如400～600米/秒并沉积在内表面上而形成涂层。这时，喷涂材料产生部分氧化，氧化的程度，视操作条件和所用的喷涂材料而定。火焰由一股不可燃的气流(非燃烧气体)护送，这股气流最好操纵或调整火焰。如果火焰运动得相当快，则是特别有利的，例如在旋转火焰喷涂时就是这种情况。典型的旋转速度为10～500转/分，特别是50～300转/分。同时气流也可用来冷却喷枪头。根据本发明，在这种情况下不是用一般的空气，而是用一种减少了含氧量的气流，其中氧气含量低于18％。氧气含量也可下降到零。这种气流最好用氮，但也可用其他稀有气体例如氩。原则上，各种惰性气体都可使用。通过降低含氧量达到了涂层中涂层材料氧化物影响很小的目的，从而同时降低了涂层的总的孔隙率。

本发明的方法特别适用于连杆孔的喷涂。

根据本发明，在一个连杆孔中，这里特别是指在大的连杆孔中，必要时也指在两个连杆孔中，最好不再是嵌入轴瓦，而是通过热喷涂直接将轴承涂层喷涂到连杆孔上。作为热喷涂最好用等离子喷涂。连杆是内燃机的特别部件。为了增加轴承涂层的附着抗拉强度，可将连杆孔的被喷涂的材料表面打毛，最好用具有不同筛分曲线的砂子进行喷砂打毛。为了增加轴承涂层上的剩余油量，轴承涂层可具有一个槽和/或微孔。