搪瓷粉、具有搪瓷涂层表面区段的金属构件及其制造方法
搪瓷粉、具有搪瓷涂层表面区段的金属构件及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种搪瓷粉、具有表面区段的金属构件，该表面区段具有搪瓷涂层，和 制造该金属构件的方法。
【背景技术】
[0002] 如在 Dr. -Ing. Wolfgang K恤 η 博:t 在 Ob电 Γ 打旨.cheO. Poly surf aces (表面多重曲 面）第2/09号第6-9页发表的''M6;g.l.ichkeite.n.und Grenzen der Emaillierung von Leichtmetallen"(轻金属的涂搪的可能与限制）一文中详细阐述的，除了数世纪W来已知 的钢和铜制成的构件能够涂搪，上世纪中叶W来轻金属，如侣、儀、铁制成的构件的涂搪也 日益重要。运样从技术的角度来看，保护构件表面免于腐蚀的侵蚀十分重要。
[0003] 如该文中进一步阐述的，搪瓷涂层设及玻璃层，该玻璃层特别在烙融溫度和热膨 胀系数方面适应于为其提供的载体材料。其结合了玻璃表面的性能和金属的材料和加工性 能。与其他涂层不同，玻璃-金属组合物在各个搪瓷涂层的烧制中结合，所谓的金属间相形 成于玻璃材料和金属基材之间的中间层。运些中间层确保了运些涂层特别紧密地粘合到金 属上。为了运个目的，当今的现代搪瓷是多组分混合物，该混合物借助于其共晶系统在低的 烧制溫度下达到了非常良好的机械硬度和化学稳定性。因而已涂搪的工件能够例如通过弯 曲、银口或钻孔来加工并且可W额外地设置功能性的、纳米级的溶胶-凝胶层，从而例如对 硬的、耐刮的搪瓷层补充耐高溫的不粘的效果。
[0004] 从DE 10 2010 025 286 A1还已知，轻金属铸件，例如内燃机的气缸头的废气道的 内表面运样有效地防止过量的热应力，即至少一段段地涂覆由玻璃材料组成的涂层。实际 使用该方案时出现特别的挑战在于，涂层一方面必须确保承受操作过程中出现的机械和热 负荷并且另一方面，必须允许各个构件的与已涂层的表面区段邻接的区段的机械加工而没 有涂层剥落的危险。
【发明内容】
[0005] 在前述现有技术的背景下，本发明的目的在于制造一种允许在金属构件特别是轻 金属构件上产生涂层的涂层材料，该涂层也能够确保负载高的机械和热负载并且适用于机 械加工。除此之外，还给出在至少一个表面区段上具有相应产生的涂层的金属构件和用于 制造该金属构件的方法。
[0006] 对于涂层材料，根据本发明上述目的通过具有权利要求1中给出的组成部分的搪 瓷粉末来实现。
[0007] 对于金属构件，上述目的通过具有权利要求6给出的特征的金属构件来实现。
[000引对于方法，根据本发明上述目的最后通过在具有至少一个含搪瓷涂层的表面区段 的金属构件的生产中，进行权利要求12中列举的方法步骤来实现。
[0009]本发明有利的实施方式在从属权利要求中给出并且随后详细阐述一般的发明思 想。
[0010] 根据本发明的搪瓷粉w混合物存在，含有100份的玻璃粉，可选10-22份的大于玻 璃粉的颗粒的粗玻璃粒，0.1-7.5份的陶瓷纤维、玻璃纤维或者碳纤维，W及互相替代或互 相组合，10-21份的粉状的轻金属的氧化化合物或者1-5份的重金属粉末。
[0011] 当运里作为剂量单位提到"份"时，如在搪瓷技术中通常的那样，将"份"理解为由 对各个组分相同的统一单位来测量的各个组分加入搪瓷粉中的质量并且根据本发明的各 个组分分别具有的"份"表示该统一单位的各自的倍数。因此，运里使用的W "份"为单位的 数据就是质量数据（即，不是体积数据），该数据关于确定的、能够自由选择的重量单位，例 如g或kg。各个重量单位能够与各个所需的总质量相关地来选择。如果在根据本发明的搪瓷 粉的小于1千克的范围内仅需要少量，就选择用"克"作为参考单位。于是将lOOg的玻璃粉， 可选10-22g的大于玻璃粉的颗粒的粗玻璃粒，0.1g-7.5g的陶瓷纤维、玻璃纤维或者碳纤 维，W及互相替代或互相组合，l〇-21g的粉状的轻金属的氧化化合物或者l-5g的重金属粉 末混合成根据本发明的搪瓷。反之，如果需要500kg量级的质量，则将根据本发明的搪瓷粉- 配方的各个"份"配置为例如"5kg"的质量单位。于是根据本发明，将500kg的玻璃粉，可选 50-110kg的大于玻璃粉的颗粒的粗玻璃粒，0.5-37.化g的陶瓷纤维、玻璃纤维或者碳纤维， W及互相替代或互相组合，50-10化g的粉状的轻金属的氧化化合物或者5-25kg的重金属粉 末混合成根据本发明的搪瓷。
[0012] 根据本发明的搪瓷粉的各个组分具有下列意义：
[001引a)玻璃粉
[0014] 玻璃粉是根据本发明的搪瓷粉的基础并且形成了根据本发明构成的、在金属构件 的相应表面区段上产生的搪瓷涂层的基质，搪瓷粉的其他组分加入到该基质中。
[0015] 现有技术中通常使用的玻璃类别可W作为运里的玻璃粉。因此，具有比载体材料 低的膨胀率的玻璃的玻璃粉适用于本发明的，表面区段在该载体材料上，而应用根据本发 明的搪瓷粉形成的搪瓷涂层分别涂覆表面区段。为了在搪瓷涂层的烧制过程中避免相应金 属基板的损伤和变形，由运种玻璃制造的玻璃粉在低于相应载体材料的烙融溫度的溫度范 围的溫度下烙化。
[0016] 当用在轻金属构件的表面区段上时玻璃粉的烙融溫度通常在480至化50°C，特别是 540 到 580°C 或 510 到 540°C。
[0017] 在用在轻金属制造的构件的表面时，已发现，当相关构件在操作中在具有搪瓷涂 层的表面上暴露时的溫度大大高于轻金属材料的烙点和由根据本发明的搪瓷粉制成的涂 层自身，在运种玻璃粉的基础上制成的和根据本发明其他部分组成的搪瓷涂层确保承受热 和机械负载并且可靠地保护轻金属基板。运样，根据本发明的搪瓷粉特别适用于内燃机的 由轻金属、特别是侣材料制成的构件的表面的涂层，该涂层在使用中暴露于热的废气流。运 种构件在实践中通常由铸造技术制造。
[0018] 根据本发明的搪瓷粉不仅适合暴露于热气流的表面区段的涂层，也可W用于金属 构件的外侧上的面的涂层。在将构件加热到高溫的操作中，由根据本发明的搪瓷粉成型的 层可W用于降低热福射。
[0019] 同样地，用根据本发明的搪瓷粉涂覆在金属构件表面上，在涂覆后该表面会具有 非常平滑的外表面。运样的面能够例如设置在金属构件的液体流通管区域或者其他构件区 段上，运些区段在操作中暴露于沿着它们流动的液体。
[0020] 用根据本发明的搪瓷粉制成的涂层在挑战性的环境中也能够W目标方式保护分 别具有根据本发明制成的搪瓷-涂层的表面免于腐蚀。
[0021] 构成本发明的搪瓷粉的基础的玻璃粉的粒径(平均直径)通常为5-40皿，其中实践 表明具有平均25WI1的颗粒大小的玻璃粉特别合适。
[0022] b)粗玻璃粒
[0023] 可W可选地将10-22份的粗玻璃粒加入根据本发明的搪瓷粉，W给予根据本发明 的搪瓷粉制成的搪瓷涂层进一步改善的抗裂纹稳定性。将运些玻璃颗粒称之为"粗玻璃 粒"，大于构成了根据本发明的搪瓷粉的基础的玻璃粉的最大颗粒。运里通常将平均直径大 于40μπι的玻璃粒算作其中。因而粗玻璃粒的平均直径不超过500ym，W防止根据本发明的搪 瓷粉制成的涂层的过度粗化。
[0024] 由于其可比较的大体积，粗玻璃粒在般烧搪瓷涂层时并不完全烙化，而是保持其 基本结构。如果在实际使用中在搪瓷涂层中形成裂缝，根据本发明在搪瓷涂层中的粗玻璃 粒W屏障的形式抵抗裂缝进一步延伸，各个裂缝都不能越过该屏障。W运种方式有效地抵 消了裂缝的前进并且防止了涂层的进一步损伤。
[0025] 如同根据本发明的搪瓷粉组成的玻璃组分可W用作粗玻璃粒。W运种搪瓷粉制造 的粗玻璃粒因而具有对应于由根据本发明的搪瓷粉制成的涂层的组成和性能的组成和性 能。W运种方式确保了根据本发明制成的涂层尽管存在粗玻璃粒仍具有尽可能均匀的性质 和同样一致的行为。运些在制造根据本发明的搪瓷粉的过程中已经作为烙块加入的粗玻璃 粒被证明是特别适合于根据本发明的搪瓷粉。运些烧结的，即没有完全烙断的玻璃颗粒被 证明是在避免在通过根据本发明的搪瓷粉制成的搪瓷涂层中更大的裂缝形成方面特别地 有效。
[0026] 为了使粗玻璃粒的效果具有 所预期的可靠性，根据本发明的搪瓷粉具有10-22份 的运种玻璃粒，其中如果将至少15份的粗玻璃粒加入根据本发明的搪瓷粉中，产生最佳效 果。
[0027] C)陶瓷纤维、玻璃纤维或者碳纤维
[0028] 在根据本发明的搪瓷粉中纤维具有特别的意义。其保证了，由根据本发明的粉末 形成的搪瓷涂层在实际使用中产生的溫度波动和机械压力产生的高压下确保粘牢。
[0029] 为了实现运种功能，在根据本发明的搪瓷粉中具有0.1-7.5份，特别是至少2份或 者至少3.5-7.5份的陶瓷纤维、玻璃纤维或者碳纤维，其中陶瓷纤维、玻璃纤维和碳纤维能 够分别单独地或者也可W作为混合物加入。当在根据本发明的粉末中具有4-6份的纤维材 料时产生最佳效果。
[0030] 原则上对于根据本发明的搪瓷粉可W接受具有纤维长度为10-9000μπι的陶瓷纤 维、玻璃纤维或者碳纤维。大的纤维长度在由根据本发明的搪瓷粉形成的搪瓷涂层的粘牢 方面被证明是有利的，但是却会损伤加工性。少于10WI1的纤维长度使得强化效果太弱。具有 10-1000Μ1的长度的纤维被证明足够有效并且同时确保了良好的加工性。
[0031] 市售的纤维可用作碳纤维。陶瓷纤维和玻璃纤维同样如此，其中运里例如娃碳-纤 维或玻璃纤维是用来称呼不同的组成。
[0032] d)轻金属的氧化化合物或者重金属粉末
[0033] 轻金属的粉状的氧化化合物或者重金属粉末能够同时或者择一地存在于根据本 发明的搪瓷粉中，从而将由搪瓷粉形成的涂层的烙点推移到对各自使用目的并不关键的范 围中。
[0034] W运种方式在轻金属构件上生产搪瓷涂层，该涂层在各个轻金属材料的烙点溫度 方面产生了不关键的烧制条件，在实际使用中耐高溫，确保耐受所产生的最高溫度。
[0035] 为了达到运个效果，根据本发明的搪瓷粉含有10-21份，特别是12-17份的粉状的 轻金属的氧化化合物和/或1-5份，特别是2-4份的重金属粉末。
[0036] "轻金属"可W在本文中理解为具有小于5g/cm3的密度的金属。运里特别包括侣、 铁、儀。
[0037] 由于其大于2000°C的高烙点，运些轻金属的氧化物，特别是氧化侣适用于根据本 发明的搪瓷粉。然而特别在轻金属构件的涂层中还能够使用其他轻金属-氧化-粉末，如氧 化铁或者类似制成的粉末，其烙点分别总是高于l〇〇〇°C因而明显高于轻金属基体的烙融溫 度范围。
[0038] 当具有相对于由搪瓷粉形成的非结晶的涂层材料的质量为最高30%的质量的轻 金属氧化物时，各个轻金属氧化物能够最优地影响由根据本发明的搪瓷粉制成的搪瓷涂层 的性能。
[0039] 将运里所有具有至少5g/cm3的密度的金属及其合金视为"重金属"。运里所有的铁 基材料，特别是由合金钢制成的金属粉末都包含在内。
[0040] 由高级钢，例如已知为"V2心'和"V4心'标志的，W材料号1.4301和1.4401规格化的 X5化Nil8-10和X5化MM017-12-2钢组成的金属粉末已证明特别适合。运里同样证明了，当 各个金属粉末的烙点大于l〇〇〇°C是有利的，W使得金属粉在烧制过程中不发生性能改变。
[0041] 当重金属或者其合金的金属粉末具有相对于非结晶的涂层材料的质量为最高 10 %的质量时，金属粉末能够最优地影响由根据本发明的搪瓷粉制成的搪瓷涂层的性能。
[0042] 加入根据本发明的搪瓷粉的、各个金属粉末或者轻金属的各个粉末状氧化物颗粒 的平均直径通常在10-500WI1范围内。
[0043] e)其他组份
[0044] 除了上面阐述的组分外，在根据本发明的搪瓷粉中自然可选择具有其他辅助材 料，例如通常需要用于生产搪瓷层的辅助材料。运里包括例如棚酸、钟碱液、水玻璃或软化 水。
[0045] 根据本发明的搪瓷粉能够运样制造，即将单独的组分W给定的量混合并且共同研 磨，直到得到均匀的粉末。粗玻璃粒能够在之后加入研磨产品，运样粗玻璃粒直到研磨过程 的最后都没有完全磨碎，而在完成研磨的粉末中具有本发明所需的大小。同样可W在研磨 过程中之后的时间点才加入纤维，同样是为了让它不完全磨碎，而是在研磨过程结束时具 有所需的长度。
[0046] 还可W选择将根据本发明的搪瓷粉单独与各个预制了所需的粒径的组分混合。
[0047] 利用上面阐述的由根据本发明的搪瓷粉制成的搪瓷涂层的性能，根据本发明的金 属构件具有表面区段，该表面区段针对在实际使用中暴露于的热和机械负载进行保护，用 由根据本发明的搪瓷粉形成的搪瓷涂层涂覆该表面区段。本发明证明了特别有利于运样的 金属构件，其中各个根据本发明涂层的表面由于其流过热气，特别是内燃机的废气，必须耐 受高的热和机械负载。
[0048] 根据本发明制成的和组成的涂层设及到无机的、非金属的非晶体材料，该材料由 于其组分在变化的热和机械负载下具有高的耐受性。因而当在涂层中形成较小的裂缝时， 由于较粗的玻璃颗粒的存在，确保了不会发生较大的裂缝形成并且在各个表面区段上的涂 层保持粘着。同时根据本发明的搪瓷涂层中的纤维确保了搪瓷涂层在高压下也粘牢。
[0049] 根据本发明生产的搪瓷涂层由于其组分因而具有比拉伸强度高的抗压强度。因而 进一步最小化了裂缝形成和搪瓷涂层从各个W其涂覆的表面区段上剥落的倾向，在根据本 发明给出的限定范围内调节搪瓷粉的组成，使搪瓷涂层的膨胀系数低于在由搪瓷涂层涂覆 的表面区段中的金属构件的膨胀系数。
[0050] 特别适合的是，根据本发明的搪瓷粉用于制成在由轻金属或者轻金属合金制成的 金属构件上的搪瓷涂层。运特别适用于用铸造技术制造的金属构件。根据本发明的方式，轻 金属铸件、特别是侣铸件的特别是表面区段进行涂覆。本发明的搪瓷涂层从经济和技术视 角特别重要的应用是在轻金属铸件上的表面区段的涂层，该轻金属铸件确定用于内燃机的 构造。运里包括例如气缸头、满轮增压器壳和类似物的废气导入管的内表面。
[0051] 根据本发明的用于制造根据本发明的金属构件的方法一般包含下列加工步骤：
[0052] -准备金属构件，
[0053] -将使用根据本发明的搪瓷粉和泥介质构成的搪瓷泥涂覆到金属构件的待涂层的 表面区段上，并且
[0054] -通过低于制成金属构件的材料的烙点的溫度烧制搪瓷泥来制成所述搪瓷涂层。
[0055] 例如软化水适合用作泥介质。除此W外，搪瓷泥中还可W加入其他添加剂作为渗 杂物，例如氯化儀、硝酸钢、棚酸、钟碱液或水玻璃。
[0056] 通过例如喷射、渗滤或涂抹使泥涂覆到各个待涂层的表面上。对于搪瓷层在较窄 的通道、凹槽和孔的内表面上的涂覆，特别适合渗滤。例如适用于在内燃机的构件中找到的 窄的废气管。层厚可W根据各个情况调整。如有必要能够大于0.5mm，特别是在最高到1mm的 范围内。对于在实践中提出的要求，例如300-600WI1的层厚证明是足够的。在高的热或机械 负载方面有利的是，当设置较大的层厚时，足够保护各个金属基体免于流经的热气的影响。 运种情况下，大于0.6mm厚的、特别是最高到0.75mm，最高1mm，最高1.5mm或最高2mm厚的搪 瓷涂层是符合目的的。
[0057] 具有150ymW及更大的较大层厚的涂层能够通过两个或更多的层的涂覆来形成， 其中单个的层可W分别在一个过程中涂覆。由此可W成型一个层结构，其最上面的顶层由 根据本发明的搪瓷-粉末成型，而在顶层之间具有一个或多个层，运些层由为了此目的在现 有技术中已经使用的底部搪瓷组成。由根据本发明的搪瓷-粉末组成的顶层作为功能层构 成了整个涂层的外部封闭层。
[005引为了确保搪瓷涂层最优地粘合到金属构件的各个表面区段上，金属构件待用搪瓷 涂层涂覆的表面区段可W在搪瓷泥的涂覆之前进行表面处理，其中表面区段脱脂和纯化并 且在表面区段上的表面邻近的氧化层裂开。氧化层的裂开可W例如通过放射、机械粗糖和 类似方式进行。
[0059] 如果根据本发明的搪瓷涂层在轻金属构件上制成，烧制最优化地在潮湿的、未完 全干燥的搪瓷泥中进行。
[0060] 搪瓷涂层的烧制在分别低于制成待涂覆的表面区段的金属材料的烙点溫度的溫 度下进行。由侣制成的构件中，合适的烧制溫度通常是480-650°C范围，特 别是510-540°C。
[0061] 烧制可W作为单独的加工步骤来进行并且只需要占用很短的时间，因为涂覆了的 搪瓷涂层必须很快加热到烧制溫度，W使得玻璃结晶烙化并结合到金属基体中。
[0062] 烧制也可选择与热处理步骤结合，各个金属构件经过该热处理步骤W设置其机械 或者其他性能。在侣铸件或者其他轻金属铸件中提供了例如在许多情况下必需的固溶退 火，其中各个铸件保持在适合于烧制的溫度范围内。
[0063] 根据本发明制成的搪瓷涂层的特别的优势在于，运样涂层的金属构件在搪瓷泥的 烧制后在具有得到的搪瓷涂层的表面区段范围内能够进行机械加工，而不会毁坏搪瓷涂 层。
【附图说明】
[0064] 接下来借助示出了实施例的附图来详细阐述本发明。
[0065] 唯一的附图W气缸头的截面图示出了横向于气缸头的纵向延伸的区段。
【具体实施方式】
[0066] 汽油或柴油发动机的由通常用于运个目的的侣材料，例如侣娃11合金铸造的气缸 头1具有平的接触面2,该气缸头在使用中W该接触面通过如有必要插入其中、此处未示出 的气缸头垫片位于同样未示出的各个内燃机的发动机缸体上。内燃机具有按顺序设置的燃 烧室和上下运动的、运里同样未示出的活塞。
[0067] 在接触面2中，内燃机气缸的数量对应于许多圆顶形状的凹槽3成型，该凹槽在内 燃机的活塞的上升方向上构成了内燃机的燃烧室的上端盖。
[0068] 在凹槽3中分别通入一个从气缸头1的长边4 '延伸的进气口 5，通过该进气口在运 行中相应燃料-空气-混合物进入燃烧室。同时废气管6从各个凹槽3导出，废气管引到气缸 头1的相对的长边4"并通过长边将燃烧过程中积累的废气从内燃机的燃烧室排出。进气口 5 的口 7和废气管6的入口 8与燃烧过程的进行相关地W已知的方式分别通过闽口自由打开或 关闭，运里为了清楚起见未示出。
[0069] 为了在操作中将由于燃烧过程积累的热量排出，气缸头同样已知的方式通入 冷却管9,冷却剂通过冷却管在运行中流动。
[0070] 废气管6的包围废气管6的内表面10在运行中通过当进入口打开时W高的流动速 度流入废气管6的热的废气，特别在连接到其入口 8的区域，暴露于高的热和机械负载。
[0071] 为了针对运些负载进行保护，内表面10涂覆有薄的搪瓷涂层11，其厚度平均为400 μπι并且内表面10覆盖废气管6的全长。
[0072] 搪瓷涂层11对应于所期望的层厚在一个或多个操作中由一个或多个由搪瓷泥组 成的层的烧制而成型，通过废气管6的渗滤用搪瓷泥在具有180皿厚度的内表面上涂覆运些 层并且紧接着在仍然潮湿状态下在520°C的烧制溫度下烧成搪瓷涂层。运样得到的搪瓷层 于是具有例如大约120WI1的厚度。
[0073] 为了制造搪瓷泥，
[0074] 100.0份玻璃粉，其玻璃颗粒具有25WI1的平均直径，
[00巧]20.0份具有lOOwii的平均直径的粗玻璃粒，
[0076] 0.5份的具有300WI1的平均长度的碳纤维，
[0077] 15.0份的具有lOOwii的平均直径的氧化侣颗粒，
[0078] 3.0份的不诱钢V2A粉末，其中不诱钢粉末的颗粒的平均直径平均为50μπι，
[0079] 互相混合成搪瓷粉并且接着用38.0份的软化水加工成搪瓷泥。单独的组分例如一 起互相研磨，其中通过各个组分的添加的时间点的选择考虑到材料性能确定各个组分在研 磨结束时具有的粒径。
[0080] 通过渗滤进行的如此组成的搪瓷泥的涂覆之前进行表面处理，其中内表面11热或 化学脱脂，接着化学纯化并且其中额外地通过内表面11的目标粗糖化裂开氧化层，该氧化 层是由于气缸头1的侣-铸件材料与环境中的氧接触而形成的。
[0081] 附图标记说明
[0082] 1气缸头
[0083] 2接触面
[0084] 3燃烧室-凹槽
[0085] 4'，4"长边
[0086] 5 进气口
[0087] 6废气管
[008引 7进气口 5的口
[0089] 8废气管6的入口
[0090] 9冷却管
[0091] 10废气管6的内表面
[0092] 11搪瓷涂层
【主权项】
1. 一种用于制造搪瓷涂层(11)的搪瓷粉，其中所述搪瓷粉以混合物存在，含有： -100份的玻璃粉， -可选的10-22份的大于玻璃粉颗粒的粗玻璃粒， -0.1-7.5份的陶瓷纤维、玻璃纤维或者碳纤维， -以及互相替代或互相组合地， -10-21份的粉状的轻金属的氧化化合物或者， -1-5份的重金属粉末。2. 根据权利要求1所述的搪瓷粉，其特征在于，轻金属的氧化化合物是氧化铝。3. 根据之前权利要求中任一项所述的搪瓷粉，其特征在于，可选的粗玻璃粒由玻璃材 料组成，玻璃材料的组成和性能对应于由搪瓷粉制成的搪瓷涂层的组成和性能。4. 根据之前权利要求中任一项所述的搪瓷粉，其特征在于，可选的粗玻璃粒的平均直 径是40-500μπι。5. 根据之前权利要求中任一项所述的搪瓷粉，其特征在于，氧化化合物的熔点大于 1000。。。6. -种具有含搪瓷涂层的表面区段（10)的金属构件，其特征在于，所述金属构件在表 面区段上由根据权利要求1到5中任一项所述组成的搪瓷粉成型的搪瓷涂层(11)涂覆。7. 根据权利要求6所述的金属构件，其特征在于，所述搪瓷涂层（11)的膨胀系数低于在 由所述搪瓷涂层(11)涂覆的表面区段(10)中的金属构件的膨胀系数。8. 根据之前权利要求中任一项所述的金属构件，其特征在于，所述金属构件由轻金属 合金组成。9. 根据权利要求6到8中任一项所述的金属构件，其特征在于，具有所述搪瓷涂层（11) 的表面区段是废气管(6)的内表面(10)。10. 根据权利要求8和9所述的金属构件，其特征在于，所述金属构件是内燃机的气缸头 ⑴。11. 根据权利要求6到9中任一项所述的金属构件，其特征在于，具有所述搪瓷涂层（11) 的表面区段在金属构件的外侧。12. -种用于制造根据权利要求6到11中任一项成型的金属构件的方法，包含下列加工 步骤： -准备金属构件， -将使用根据权利要求1到5中任一项组成的搪瓷粉和泥介质构成的搪瓷泥涂覆到金属 构件的待涂层的表面区段上，并且 -通过在低于制成金属构件的材料的熔点的温度下烧制搪瓷泥制成所述搪瓷涂层 (11)〇13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在热处理过程中烧制搪瓷泥，所述金属 构件耐受该过程以设置其机械性能。14. 根据权利要求12或13中任一项所述的方法，其特征在于，在搪瓷泥的烧制后在具有 得到的所述搪瓷涂层(11)的表面区段区域对所述金属构件进行机械加工。15. 根据权利要求12到14中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属构件的待涂覆所 述搪瓷涂层（11)的表面区段在涂覆搪瓷泥之前进行表面处理，其中将表面区段脱脂和钝化 并且将在表面区段上的表面邻近的氧化层裂开。
【专利摘要】本发明涉及一种用于制造能够耐高机械和热应力并且同时容易加工的涂层的搪瓷粉，搪瓷粉以混合物存在，含有100份的玻璃粉，可选10-22份的大于玻璃粉末颗粒的粗玻璃粒、0.1-7.5份的陶瓷纤维、玻璃纤维或者碳纤维，以及互相替代或互相组合，10-21份的轻金属的粉状的氧化化合物或者1-5份的重金属粉末。具有根据本发明的搪瓷粉制成的涂层的金属构件可靠地耐受热气流。因而根据本发明的涂层特别适用于涂覆暴露于废气流的内燃机部件。此外，本发明提到了一种使这种金属构件具有搪瓷涂层的方法。
【IPC分类】C03C8/20, C03C8/18, C03C8/14
【公开号】CN105555728
【申请号】CN201480024110
【发明人】罗尔夫·戈施, 沃尔夫冈·屈恩, 安妮特·布雷特施奈德
【申请人】滕内多拉内马克有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年8月4日
【公告号】DE102013108428A1, DE202014010319U1, EP3030528A1, US20160130174, WO2015018795A1
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种搪瓷粉、具有表面区段的金属构件，该表面区段具有搪瓷涂层，和 制造该金属构件的方法。
【背景技术】
[0002] 如在 Dr. -Ing. Wolfgang K恤 η 博:t 在 Ob电 Γ 打旨.cheO. Poly surf aces (表面多重曲 面）第2/09号第6-9页发表的''M6;g.l.ichkeite.n.und Grenzen der Emaillierung von Leichtmetallen"(轻金属的涂搪的可能与限制）一文中详细阐述的，除了数世纪W来已知 的钢和铜制成的构件能够涂搪，上世纪中叶W来轻金属，如侣、儀、铁制成的构件的涂搪也 日益重要。运样从技术的角度来看，保护构件表面免于腐蚀的侵蚀十分重要。
[0003] 如该文中进一步阐述的，搪瓷涂层设及玻璃层，该玻璃层特别在烙融溫度和热膨 胀系数方面适应于为其提供的载体材料。其结合了玻璃表面的性能和金属的材料和加工性 能。与其他涂层不同，玻璃-金属组合物在各个搪瓷涂层的烧制中结合，所谓的金属间相形 成于玻璃材料和金属基材之间的中间层。运些中间层确保了运些涂层特别紧密地粘合到金 属上。为了运个目的，当今的现代搪瓷是多组分混合物，该混合物借助于其共晶系统在低的 烧制溫度下达到了非常良好的机械硬度和化学稳定性。因而已涂搪的工件能够例如通过弯 曲、银口或钻孔来加工并且可W额外地设置功能性的、纳米级的溶胶-凝胶层，从而例如对 硬的、耐刮的搪瓷层补充耐高溫的不粘的效果。
[0004] 从DE 10 2010 025 286 A1还已知，轻金属铸件，例如内燃机的气缸头的废气道的 内表面运样有效地防止过量的热应力，即至少一段段地涂覆由玻璃材料组成的涂层。实际 使用该方案时出现特别的挑战在于，涂层一方面必须确保承受操作过程中出现的机械和热 负荷并且另一方面，必须允许各个构件的与已涂层的表面区段邻接的区段的机械加工而没 有涂层剥落的危险。
【发明内容】
[0005] 在前述现有技术的背景下，本发明的目的在于制造一种允许在金属构件特别是轻 金属构件上产生涂层的涂层材料，该涂层也能够确保负载高的机械和热负载并且适用于机 械加工。除此之外，还给出在至少一个表面区段上具有相应产生的涂层的金属构件和用于 制造该金属构件的方法。
[0006] 对于涂层材料，根据本发明上述目的通过具有权利要求1中给出的组成部分的搪 瓷粉末来实现。
[0007] 对于金属构件，上述目的通过具有权利要求6给出的特征的金属构件来实现。
[000引对于方法，根据本发明上述目的最后通过在具有至少一个含搪瓷涂层的表面区段 的金属构件的生产中，进行权利要求12中列举的方法步骤来实现。
[0009]本发明有利的实施方式在从属权利要求中给出并且随后详细阐述一般的发明思 想。
[0010] 根据本发明的搪瓷粉w混合物存在，含有100份的玻璃粉，可选10-22份的大于玻 璃粉的颗粒的粗玻璃粒，0.1-7.5份的陶瓷纤维、玻璃纤维或者碳纤维，W及互相替代或互 相组合，10-21份的粉状的轻金属的氧化化合物或者1-5份的重金属粉末。
[0011] 当运里作为剂量单位提到"份"时，如在搪瓷技术中通常的那样，将"份"理解为由 对各个组分相同的统一单位来测量的各个组分加入搪瓷粉中的质量并且根据本发明的各 个组分分别具有的"份"表示该统一单位的各自的倍数。因此，运里使用的W "份"为单位的 数据就是质量数据（即，不是体积数据），该数据关于确定的、能够自由选择的重量单位，例 如g或kg。各个重量单位能够与各个所需的总质量相关地来选择。如果在根据本发明的搪瓷 粉的小于1千克的范围内仅需要少量，就选择用"克"作为参考单位。于是将lOOg的玻璃粉， 可选10-22g的大于玻璃粉的颗粒的粗玻璃粒，0.1g-7.5g的陶瓷纤维、玻璃纤维或者碳纤 维，W及互相替代或互相组合，l〇-21g的粉状的轻金属的氧化化合物或者l-5g的重金属粉 末混合成根据本发明的搪瓷。反之，如果需要500kg量级的质量，则将根据本发明的搪瓷粉- 配方的各个"份"配置为例如"5kg"的质量单位。于是根据本发明，将500kg的玻璃粉，可选 50-110kg的大于玻璃粉的颗粒的粗玻璃粒，0.5-37.化g的陶瓷纤维、玻璃纤维或者碳纤维， W及互相替代或互相组合，50-10化g的粉状的轻金属的氧化化合物或者5-25kg的重金属粉 末混合成根据本发明的搪瓷。
[0012] 根据本发明的搪瓷粉的各个组分具有下列意义：
[001引a)玻璃粉
[0014] 玻璃粉是根据本发明的搪瓷粉的基础并且形成了根据本发明构成的、在金属构件 的相应表面区段上产生的搪瓷涂层的基质，搪瓷粉的其他组分加入到该基质中。
[0015] 现有技术中通常使用的玻璃类别可W作为运里的玻璃粉。因此，具有比载体材料 低的膨胀率的玻璃的玻璃粉适用于本发明的，表面区段在该载体材料上，而应用根据本发 明的搪瓷粉形成的搪瓷涂层分别涂覆表面区段。为了在搪瓷涂层的烧制过程中避免相应金 属基板的损伤和变形，由运种玻璃制造的玻璃粉在低于相应载体材料的烙融溫度的溫度范 围的溫度下烙化。
[0016] 当用在轻金属构件的表面区段上时玻璃粉的烙融溫度通常在480至化50°C，特别是 540 到 580°C 或 510 到 540°C。
[0017] 在用在轻金属制造的构件的表面时，已发现，当相关构件在操作中在具有搪瓷涂 层的表面上暴露时的溫度大大高于轻金属材料的烙点和由根据本发明的搪瓷粉制成的涂 层自身，在运种玻璃粉的基础上制成的和根据本发明其他部分组成的搪瓷涂层确保承受热 和机械负载并且可靠地保护轻金属基板。运样，根据本发明的搪瓷粉特别适用于内燃机的 由轻金属、特别是侣材料制成的构件的表面的涂层，该涂层在使用中暴露于热的废气流。运 种构件在实践中通常由铸造技术制造。
[0018] 根据本发明的搪瓷粉不仅适合暴露于热气流的表面区段的涂层，也可W用于金属 构件的外侧上的面的涂层。在将构件加热到高溫的操作中，由根据本发明的搪瓷粉成型的 层可W用于降低热福射。
[0019] 同样地，用根据本发明的搪瓷粉涂覆在金属构件表面上，在涂覆后该表面会具有 非常平滑的外表面。运样的面能够例如设置在金属构件的液体流通管区域或者其他构件区 段上，运些区段在操作中暴露于沿着它们流动的液体。
[0020] 用根据本发明的搪瓷粉制成的涂层在挑战性的环境中也能够W目标方式保护分 别具有根据本发明制成的搪瓷-涂层的表面免于腐蚀。
[0021] 构成本发明的搪瓷粉的基础的玻璃粉的粒径(平均直径)通常为5-40皿，其中实践 表明具有平均25WI1的颗粒大小的玻璃粉特别合适。
[0022] b)粗玻璃粒
[0023] 可W可选地将10-22份的粗玻璃粒加入根据本发明的搪瓷粉，W给予根据本发明 的搪瓷粉制成的搪瓷涂层进一步改善的抗裂纹稳定性。将运些玻璃颗粒称之为"粗玻璃 粒"，大于构成了根据本发明的搪瓷粉的基础的玻璃粉的最大颗粒。运里通常将平均直径大 于40μπι的玻璃粒算作其中。因而粗玻璃粒的平均直径不超过500ym，W防止根据本发明的搪 瓷粉制成的涂层的过度粗化。
[0024] 由于其可比较的大体积，粗玻璃粒在般烧搪瓷涂层时并不完全烙化，而是保持其 基本结构。如果在实际使用中在搪瓷涂层中形成裂缝，根据本发明在搪瓷涂层中的粗玻璃 粒W屏障的形式抵抗裂缝进一步延伸，各个裂缝都不能越过该屏障。W运种方式有效地抵 消了裂缝的前进并且防止了涂层的进一步损伤。
[0025] 如同根据本发明的搪瓷粉组成的玻璃组分可W用作粗玻璃粒。W运种搪瓷粉制造 的粗玻璃粒因而具有对应于由根据本发明的搪瓷粉制成的涂层的组成和性能的组成和性 能。W运种方式确保了根据本发明制成的涂层尽管存在粗玻璃粒仍具有尽可能均匀的性质 和同样一致的行为。运些在制造根据本发明的搪瓷粉的过程中已经作为烙块加入的粗玻璃 粒被证明是特别适合于根据本发明的搪瓷粉。运些烧结的，即没有完全烙断的玻璃颗粒被 证明是在避免在通过根据本发明的搪瓷粉制成的搪瓷涂层中更大的裂缝形成方面特别地 有效。
[0026] 为了使粗玻璃粒的效果具有 所预期的可靠性，根据本发明的搪瓷粉具有10-22份 的运种玻璃粒，其中如果将至少15份的粗玻璃粒加入根据本发明的搪瓷粉中，产生最佳效 果。
[0027] C)陶瓷纤维、玻璃纤维或者碳纤维
[0028] 在根据本发明的搪瓷粉中纤维具有特别的意义。其保证了，由根据本发明的粉末 形成的搪瓷涂层在实际使用中产生的溫度波动和机械压力产生的高压下确保粘牢。
[0029] 为了实现运种功能，在根据本发明的搪瓷粉中具有0.1-7.5份，特别是至少2份或 者至少3.5-7.5份的陶瓷纤维、玻璃纤维或者碳纤维，其中陶瓷纤维、玻璃纤维和碳纤维能 够分别单独地或者也可W作为混合物加入。当在根据本发明的粉末中具有4-6份的纤维材 料时产生最佳效果。
[0030] 原则上对于根据本发明的搪瓷粉可W接受具有纤维长度为10-9000μπι的陶瓷纤 维、玻璃纤维或者碳纤维。大的纤维长度在由根据本发明的搪瓷粉形成的搪瓷涂层的粘牢 方面被证明是有利的，但是却会损伤加工性。少于10WI1的纤维长度使得强化效果太弱。具有 10-1000Μ1的长度的纤维被证明足够有效并且同时确保了良好的加工性。
[0031] 市售的纤维可用作碳纤维。陶瓷纤维和玻璃纤维同样如此，其中运里例如娃碳-纤 维或玻璃纤维是用来称呼不同的组成。
[0032] d)轻金属的氧化化合物或者重金属粉末
[0033] 轻金属的粉状的氧化化合物或者重金属粉末能够同时或者择一地存在于根据本 发明的搪瓷粉中，从而将由搪瓷粉形成的涂层的烙点推移到对各自使用目的并不关键的范 围中。
[0034] W运种方式在轻金属构件上生产搪瓷涂层，该涂层在各个轻金属材料的烙点溫度 方面产生了不关键的烧制条件，在实际使用中耐高溫，确保耐受所产生的最高溫度。
[0035] 为了达到运个效果，根据本发明的搪瓷粉含有10-21份，特别是12-17份的粉状的 轻金属的氧化化合物和/或1-5份，特别是2-4份的重金属粉末。
[0036] "轻金属"可W在本文中理解为具有小于5g/cm3的密度的金属。运里特别包括侣、 铁、儀。
[0037] 由于其大于2000°C的高烙点，运些轻金属的氧化物，特别是氧化侣适用于根据本 发明的搪瓷粉。然而特别在轻金属构件的涂层中还能够使用其他轻金属-氧化-粉末，如氧 化铁或者类似制成的粉末，其烙点分别总是高于l〇〇〇°C因而明显高于轻金属基体的烙融溫 度范围。
[0038] 当具有相对于由搪瓷粉形成的非结晶的涂层材料的质量为最高30%的质量的轻 金属氧化物时，各个轻金属氧化物能够最优地影响由根据本发明的搪瓷粉制成的搪瓷涂层 的性能。
[0039] 将运里所有具有至少5g/cm3的密度的金属及其合金视为"重金属"。运里所有的铁 基材料，特别是由合金钢制成的金属粉末都包含在内。
[0040] 由高级钢，例如已知为"V2心'和"V4心'标志的，W材料号1.4301和1.4401规格化的 X5化Nil8-10和X5化MM017-12-2钢组成的金属粉末已证明特别适合。运里同样证明了，当 各个金属粉末的烙点大于l〇〇〇°C是有利的，W使得金属粉在烧制过程中不发生性能改变。
[0041] 当重金属或者其合金的金属粉末具有相对于非结晶的涂层材料的质量为最高 10 %的质量时，金属粉末能够最优地影响由根据本发明的搪瓷粉制成的搪瓷涂层的性能。
[0042] 加入根据本发明的搪瓷粉的、各个金属粉末或者轻金属的各个粉末状氧化物颗粒 的平均直径通常在10-500WI1范围内。
[0043] e)其他组份
[0044] 除了上面阐述的组分外，在根据本发明的搪瓷粉中自然可选择具有其他辅助材 料，例如通常需要用于生产搪瓷层的辅助材料。运里包括例如棚酸、钟碱液、水玻璃或软化 水。
[0045] 根据本发明的搪瓷粉能够运样制造，即将单独的组分W给定的量混合并且共同研 磨，直到得到均匀的粉末。粗玻璃粒能够在之后加入研磨产品，运样粗玻璃粒直到研磨过程 的最后都没有完全磨碎，而在完成研磨的粉末中具有本发明所需的大小。同样可W在研磨 过程中之后的时间点才加入纤维，同样是为了让它不完全磨碎，而是在研磨过程结束时具 有所需的长度。
[0046] 还可W选择将根据本发明的搪瓷粉单独与各个预制了所需的粒径的组分混合。
[0047] 利用上面阐述的由根据本发明的搪瓷粉制成的搪瓷涂层的性能，根据本发明的金 属构件具有表面区段，该表面区段针对在实际使用中暴露于的热和机械负载进行保护，用 由根据本发明的搪瓷粉形成的搪瓷涂层涂覆该表面区段。本发明证明了特别有利于运样的 金属构件，其中各个根据本发明涂层的表面由于其流过热气，特别是内燃机的废气，必须耐 受高的热和机械负载。
[0048] 根据本发明制成的和组成的涂层设及到无机的、非金属的非晶体材料，该材料由 于其组分在变化的热和机械负载下具有高的耐受性。因而当在涂层中形成较小的裂缝时， 由于较粗的玻璃颗粒的存在，确保了不会发生较大的裂缝形成并且在各个表面区段上的涂 层保持粘着。同时根据本发明的搪瓷涂层中的纤维确保了搪瓷涂层在高压下也粘牢。
[0049] 根据本发明生产的搪瓷涂层由于其组分因而具有比拉伸强度高的抗压强度。因而 进一步最小化了裂缝形成和搪瓷涂层从各个W其涂覆的表面区段上剥落的倾向，在根据本 发明给出的限定范围内调节搪瓷粉的组成，使搪瓷涂层的膨胀系数低于在由搪瓷涂层涂覆 的表面区段中的金属构件的膨胀系数。
[0050] 特别适合的是，根据本发明的搪瓷粉用于制成在由轻金属或者轻金属合金制成的 金属构件上的搪瓷涂层。运特别适用于用铸造技术制造的金属构件。根据本发明的方式，轻 金属铸件、特别是侣铸件的特别是表面区段进行涂覆。本发明的搪瓷涂层从经济和技术视 角特别重要的应用是在轻金属铸件上的表面区段的涂层，该轻金属铸件确定用于内燃机的 构造。运里包括例如气缸头、满轮增压器壳和类似物的废气导入管的内表面。
[0051] 根据本发明的用于制造根据本发明的金属构件的方法一般包含下列加工步骤：
[0052] -准备金属构件，
[0053] -将使用根据本发明的搪瓷粉和泥介质构成的搪瓷泥涂覆到金属构件的待涂层的 表面区段上，并且
[0054] -通过低于制成金属构件的材料的烙点的溫度烧制搪瓷泥来制成所述搪瓷涂层。
[0055] 例如软化水适合用作泥介质。除此W外，搪瓷泥中还可W加入其他添加剂作为渗 杂物，例如氯化儀、硝酸钢、棚酸、钟碱液或水玻璃。
[0056] 通过例如喷射、渗滤或涂抹使泥涂覆到各个待涂层的表面上。对于搪瓷层在较窄 的通道、凹槽和孔的内表面上的涂覆，特别适合渗滤。例如适用于在内燃机的构件中找到的 窄的废气管。层厚可W根据各个情况调整。如有必要能够大于0.5mm，特别是在最高到1mm的 范围内。对于在实践中提出的要求，例如300-600WI1的层厚证明是足够的。在高的热或机械 负载方面有利的是，当设置较大的层厚时，足够保护各个金属基体免于流经的热气的影响。 运种情况下，大于0.6mm厚的、特别是最高到0.75mm，最高1mm，最高1.5mm或最高2mm厚的搪 瓷涂层是符合目的的。
[0057] 具有150ymW及更大的较大层厚的涂层能够通过两个或更多的层的涂覆来形成， 其中单个的层可W分别在一个过程中涂覆。由此可W成型一个层结构，其最上面的顶层由 根据本发明的搪瓷-粉末成型，而在顶层之间具有一个或多个层，运些层由为了此目的在现 有技术中已经使用的底部搪瓷组成。由根据本发明的搪瓷-粉末组成的顶层作为功能层构 成了整个涂层的外部封闭层。
[005引为了确保搪瓷涂层最优地粘合到金属构件的各个表面区段上，金属构件待用搪瓷 涂层涂覆的表面区段可W在搪瓷泥的涂覆之前进行表面处理，其中表面区段脱脂和纯化并 且在表面区段上的表面邻近的氧化层裂开。氧化层的裂开可W例如通过放射、机械粗糖和 类似方式进行。
[0059] 如果根据本发明的搪瓷涂层在轻金属构件上制成，烧制最优化地在潮湿的、未完 全干燥的搪瓷泥中进行。
[0060] 搪瓷涂层的烧制在分别低于制成待涂覆的表面区段的金属材料的烙点溫度的溫 度下进行。由侣制成的构件中，合适的烧制溫度通常是480-650°C范围，特 别是510-540°C。
[0061] 烧制可W作为单独的加工步骤来进行并且只需要占用很短的时间，因为涂覆了的 搪瓷涂层必须很快加热到烧制溫度，W使得玻璃结晶烙化并结合到金属基体中。
[0062] 烧制也可选择与热处理步骤结合，各个金属构件经过该热处理步骤W设置其机械 或者其他性能。在侣铸件或者其他轻金属铸件中提供了例如在许多情况下必需的固溶退 火，其中各个铸件保持在适合于烧制的溫度范围内。
[0063] 根据本发明制成的搪瓷涂层的特别的优势在于，运样涂层的金属构件在搪瓷泥的 烧制后在具有得到的搪瓷涂层的表面区段范围内能够进行机械加工，而不会毁坏搪瓷涂 层。
【附图说明】
[0064] 接下来借助示出了实施例的附图来详细阐述本发明。
[0065] 唯一的附图W气缸头的截面图示出了横向于气缸头的纵向延伸的区段。
【具体实施方式】
[0066] 汽油或柴油发动机的由通常用于运个目的的侣材料，例如侣娃11合金铸造的气缸 头1具有平的接触面2,该气缸头在使用中W该接触面通过如有必要插入其中、此处未示出 的气缸头垫片位于同样未示出的各个内燃机的发动机缸体上。内燃机具有按顺序设置的燃 烧室和上下运动的、运里同样未示出的活塞。
[0067] 在接触面2中，内燃机气缸的数量对应于许多圆顶形状的凹槽3成型，该凹槽在内 燃机的活塞的上升方向上构成了内燃机的燃烧室的上端盖。
[0068] 在凹槽3中分别通入一个从气缸头1的长边4 '延伸的进气口 5，通过该进气口在运 行中相应燃料-空气-混合物进入燃烧室。同时废气管6从各个凹槽3导出，废气管引到气缸 头1的相对的长边4"并通过长边将燃烧过程中积累的废气从内燃机的燃烧室排出。进气口 5 的口 7和废气管6的入口 8与燃烧过程的进行相关地W已知的方式分别通过闽口自由打开或 关闭，运里为了清楚起见未示出。
[0069] 为了在操作中将由于燃烧过程积累的热量排出，气缸头同样已知的方式通入 冷却管9,冷却剂通过冷却管在运行中流动。
[0070] 废气管6的包围废气管6的内表面10在运行中通过当进入口打开时W高的流动速 度流入废气管6的热的废气，特别在连接到其入口 8的区域，暴露于高的热和机械负载。
[0071] 为了针对运些负载进行保护，内表面10涂覆有薄的搪瓷涂层11，其厚度平均为400 μπι并且内表面10覆盖废气管6的全长。
[0072] 搪瓷涂层11对应于所期望的层厚在一个或多个操作中由一个或多个由搪瓷泥组 成的层的烧制而成型，通过废气管6的渗滤用搪瓷泥在具有180皿厚度的内表面上涂覆运些 层并且紧接着在仍然潮湿状态下在520°C的烧制溫度下烧成搪瓷涂层。运样得到的搪瓷层 于是具有例如大约120WI1的厚度。
[0073] 为了制造搪瓷泥，
[0074] 100.0份玻璃粉，其玻璃颗粒具有25WI1的平均直径，
[00巧]20.0份具有lOOwii的平均直径的粗玻璃粒，
[0076] 0.5份的具有300WI1的平均长度的碳纤维，
[0077] 15.0份的具有lOOwii的平均直径的氧化侣颗粒，
[0078] 3.0份的不诱钢V2A粉末，其中不诱钢粉末的颗粒的平均直径平均为50μπι，
[0079] 互相混合成搪瓷粉并且接着用38.0份的软化水加工成搪瓷泥。单独的组分例如一 起互相研磨，其中通过各个组分的添加的时间点的选择考虑到材料性能确定各个组分在研 磨结束时具有的粒径。
[0080] 通过渗滤进行的如此组成的搪瓷泥的涂覆之前进行表面处理，其中内表面11热或 化学脱脂，接着化学纯化并且其中额外地通过内表面11的目标粗糖化裂开氧化层，该氧化 层是由于气缸头1的侣-铸件材料与环境中的氧接触而形成的。
[0081] 附图标记说明
[0082] 1气缸头
[0083] 2接触面
[0084] 3燃烧室-凹槽
[0085] 4'，4"长边
[0086] 5 进气口
[0087] 6废气管
[008引 7进气口 5的口
[0089] 8废气管6的入口
[0090] 9冷却管
[0091] 10废气管6的内表面
[0092] 11搪瓷涂层
【主权项】
1. 一种用于制造搪瓷涂层(11)的搪瓷粉，其中所述搪瓷粉以混合物存在，含有： -100份的玻璃粉， -可选的10-22份的大于玻璃粉颗粒的粗玻璃粒， -0.1-7.5份的陶瓷纤维、玻璃纤维或者碳纤维， -以及互相替代或互相组合地， -10-21份的粉状的轻金属的氧化化合物或者， -1-5份的重金属粉末。2. 根据权利要求1所述的搪瓷粉，其特征在于，轻金属的氧化化合物是氧化铝。3. 根据之前权利要求中任一项所述的搪瓷粉，其特征在于，可选的粗玻璃粒由玻璃材 料组成，玻璃材料的组成和性能对应于由搪瓷粉制成的搪瓷涂层的组成和性能。4. 根据之前权利要求中任一项所述的搪瓷粉，其特征在于，可选的粗玻璃粒的平均直 径是40-500μπι。5. 根据之前权利要求中任一项所述的搪瓷粉，其特征在于，氧化化合物的熔点大于 1000。。。6. -种具有含搪瓷涂层的表面区段（10)的金属构件，其特征在于，所述金属构件在表 面区段上由根据权利要求1到5中任一项所述组成的搪瓷粉成型的搪瓷涂层(11)涂覆。7. 根据权利要求6所述的金属构件，其特征在于，所述搪瓷涂层（11)的膨胀系数低于在 由所述搪瓷涂层(11)涂覆的表面区段(10)中的金属构件的膨胀系数。8. 根据之前权利要求中任一项所述的金属构件，其特征在于，所述金属构件由轻金属 合金组成。9. 根据权利要求6到8中任一项所述的金属构件，其特征在于，具有所述搪瓷涂层（11) 的表面区段是废气管(6)的内表面(10)。10. 根据权利要求8和9所述的金属构件，其特征在于，所述金属构件是内燃机的气缸头 ⑴。11. 根据权利要求6到9中任一项所述的金属构件，其特征在于，具有所述搪瓷涂层（11) 的表面区段在金属构件的外侧。12. -种用于制造根据权利要求6到11中任一项成型的金属构件的方法，包含下列加工 步骤： -准备金属构件， -将使用根据权利要求1到5中任一项组成的搪瓷粉和泥介质构成的搪瓷泥涂覆到金属 构件的待涂层的表面区段上，并且 -通过在低于制成金属构件的材料的熔点的温度下烧制搪瓷泥制成所述搪瓷涂层 (11)〇13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在热处理过程中烧制搪瓷泥，所述金属 构件耐受该过程以设置其机械性能。14. 根据权利要求12或13中任一项所述的方法，其特征在于，在搪瓷泥的烧制后在具有 得到的所述搪瓷涂层(11)的表面区段区域对所述金属构件进行机械加工。15. 根据权利要求12到14中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属构件的待涂覆所 述搪瓷涂层（11)的表面区段在涂覆搪瓷泥之前进行表面处理，其中将表面区段脱脂和钝化 并且将在表面区段上的表面邻近的氧化层裂开。
【专利摘要】本发明涉及一种用于制造能够耐高机械和热应力并且同时容易加工的涂层的搪瓷粉，搪瓷粉以混合物存在，含有100份的玻璃粉，可选10-22份的大于玻璃粉末颗粒的粗玻璃粒、0.1-7.5份的陶瓷纤维、玻璃纤维或者碳纤维，以及互相替代或互相组合，10-21份的轻金属的粉状的氧化化合物或者1-5份的重金属粉末。具有根据本发明的搪瓷粉制成的涂层的金属构件可靠地耐受热气流。因而根据本发明的涂层特别适用于涂覆暴露于废气流的内燃机部件。此外，本发明提到了一种使这种金属构件具有搪瓷涂层的方法。
【IPC分类】C03C8/20, C03C8/18, C03C8/14
【公开号】CN105555728
【申请号】CN201480024110
【发明人】罗尔夫·戈施, 沃尔夫冈·屈恩, 安妮特·布雷特施奈德
【申请人】滕内多拉内马克有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年8月4日
【公告号】DE102013108428A1, DE202014010319U1, EP3030528A1, US20160130174, WO2015018795A1
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