DE10308561A1

DE10308561A1 - Kolbenring mit im HVOF-Verfahren auftragbarer Spritzschicht

Info

Publication number: DE10308561A1
Application number: DE2003108561
Authority: DE
Inventors: Christian Herbst-Dederichs
Original assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: DE10308561B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschleißschutzbeschichtung für Kolben und Kolbenringe für Verbrennungskraftmotoren. Die erfindungsgemäße Verschleißschutzschicht weist zumindest eine Lage auf, die zu mindestens 50 Vol.-% aus einer Oxidkeramik besteht und mittels Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) auf den Kolben oder Kolbenring auftragbar ist. Die Verschleißschutzschicht kann gegebenenfalls weiterhin eine Haftvermittlerschicht aufweisen, die zwischen dem Kolben oder Kolbenring und der erfindungsgemäßen Verschleißschutzschicht angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verschleißschutzbeschichtungen, die im Hochgeschwindigkeits-Flammspritz (HVOF)-Verfahren auf Kolben oder Kolbenringe auftragbar sind. Die Verschleißschutzschicht besteht aus mindestens einer Schichtenlage, und sie kann gegebenenfalls weiterhin eine Haftvermittlerschicht aufweisen, die zwischen dem Kolben oder Kolbenring und der Verschleißschutzschicht angeordnet ist.
Zur Herstellung von hoch beanspruchten Teilen von Verbrennungskraftmotoren, wie beispielsweise Kolbenringen oder Kolben, werden gewöhnlich Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen oder Gusseisenwerkstoffe bzw. Gusseisenlegierungen verwendet. Die Aufgabe der Kolbenringe ist es, den zwischen Kolbenkopf und Zylinderwand vorhandenen Spalt gegenüber dem Brennraum abzudichten. Bei der Auf- und Abbewegung des Kolbens gleitet der Kolbenring einerseits mit seiner äußeren Umfangsfläche in ständiger federnder Anlage gegen die Zylinderwand, andererseits gleitet der Kolbenring, bedingt durch die Kippbewegungen des Kolbens, oszillierend in seiner Kolbenringnut, wobei seine Flanken, d.h. die Ober- und Unterseite des Kolbenringes, wechselnd an der oberen oder unteren Nutenflanke der Kolbenringnut anliegen.
In Abhängigkeit von den Materialeigenschaften der jeweils gegeneinander laufenden Gleitpartner tritt bei dem einen oder dem anderen der Gleitpartner ein mehr oder weniger starker Verschleiß auf, der bei einem Trockenlauf zu so genannten Fressern, Riefenbildung und schließlich zu einer Zerstörung des Motors führen kann. Um das Gleitverhalten von Kolbenringen gegenüber der Zylinderwand zu verbessern, wurden diese an deren Umfangsfläche mit Beschichtungen aus unterschiedlichen Materialien versehen.
Kolbenringe unterliegen durch ihren ständigen Eingriff an der Zylinderlaufbahn einem ständigen Gleitverschleiß, der sich durch abrasiven Abrieb der Kolbenringoberfläche bzw. seiner Beschichtung und durch teilweisen Übertrag von Material von der Zylinderlauffläche auf die Kolbenringlauffläche und umgekehrt äußert. Durch geeignete Beschichtungen ist es möglich, diese negativen Einflüsse zu verringern. Partikelverstärkte Hartchrombeschichtungen zeigen beispielsweise eine deutlich bessere Abriebfestigkeit als unbeschichtete oder nitrierte Ringe (siehe EP 0 217 126 B1 ), aber auch als konventionelle Hartchromschichten.
In der DE-OS 21 56 127 wird weiterhin ein elektrolytisches Aufbringen von Gleitschichten auf Kolbenringe und die Zylinderwandung offenbart, wobei die Abriebfestigkeit der Gleitschichten durch Einschluss harter, suspendierter Partikel erhöht wird. Die partikelförmigen Einlagerungen können hierbei aus Siliziumkarbid oder Diamant bestehen. Jüngere Entwicklungen nützen auch die Möglichkeit der Abscheidung dünner Schichten aus Plasma (Plasma-PVD oder CVD-Verfahren).
Thermische Spritztechniken repräsentieren eine weitere Möglichkeit, verschleißfeste Beschichtungen auf Werkstücken wie Kolbenringen oder Kolben mit bedeutend schnelleren Verarbeitungsgeschwindigkeiten als andere Beschichtungsverfahren, wie beispielsweise CVD oder PVD, aufzubringen. Eine thermische Spritztechnik stellt das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) dar, welches beispielsweise in US 5,019,429 beschrieben ist. Im HVOF-Verfahren werden Wärme und Moment auf einen Strom von Tröpfchen übertragen, die eine hohe Geschwindigkeit mit einem Hochdruckgas oder Kerosin als Transportmedium erhalten und sich durch plastische Deformation beim Auftreffen an dem zu beschichtenden Substrat finden. Ein weitere thermisches Spritzverfahren ist das Plasmaspritzen, wobei ein Plasmabogen zum Erhitzen von Gasen verwendet wird, die einen Tröpfchenstrom aufheizen und beschleunigen. Der Strom ist auf ein zu beschichtendes Substrat gerichtet, das sich um einen Plasmabrenner dreht.
Aufgrund der steigenden Druck- und Temperaturparameter in modernen Verbrennungsmotoren befinden sich die vorstehend erwähnten Beschichtungen allerdings in dem Grenzbereich ihrer Leistungsfähigkeit. Daher werden neue Beschichtungen erforderlich, die über noch geringeren Abrieb und höhere Adhäsionsfestigkeit gegenüber den heute existierenden verfügen. Keramiken sind als Werkstoffe prinzipiell geeignet, diese Aufgabe zu erfüllen.
Sie verfügen über eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit sowie aufgrund ihres nichtmetallischen Bindungscharakters über eine sehr geringe Adhäsionsneigung gegenüber Metalllegierungen.
Oxidkeramiken können gegenwärtig mittels eines Plasmastrahlverfahrens auf Kolbenringen direkt abgeschieden werden. In der DE 21 09 249 werden beispielsweise aus Eisenmetall bestehende Kompressionsringe und aus unlegiertem Stahl bestehende Gleitringe beschrieben, die mittels eines Plasmastrahls beschichtet werden, der ein Pulver enthält, das hauptsächlich aus Zirkonoxid oder einer Mischung aus Aluminiumoxid und Titanoxid besteht. Das Plasmaspritzen führt zu relativ hohen Auftragsleistungen, jedoch stehen diese Beschichtungen in der Regel unter Zugspannungen, wodurch sie riss- und ausbruchgefährdet sind. Derartige Schichten bröckeln schnell und machen somit einen motorischen Einsatz unmöglich.
Es besteht daher ein Bedarf an Verschleißschutzbeschichtungen für Werkstücke wie Kolben oder Kolbenringe, die den hohen Anforderungen von modernen Verbrennungsmotoren genügen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verschleißschutzbeschichtungen für Kolben oder Kolbenringe bereitzustellen, die kostengünstig, stabil, verschleiß- und brandspurfest sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verschleißschutzbeschichtung gemäß Anspruch 1, den Kolben gemäß Anspruch 19, den Kolbenring gemäß Anspruch 21 und das Verfahren gemäß Anspruch 22 gelöst.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung enthalten.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Verschleißschutzbeschichtung zur Verwendung auf mindestens einer Fläche eines Kolbens oder Kolbenrings bereit, wobei mindestens eine Lage der Verschleißschutzschicht zu mindestens 50 Vol.-% aus einer Oxidkeramik besteht. Eine Lage, die aus mindestens 50 Vol.-% Oxidkeramik besteht, wird nachstehend als Oxidkeramik-haltige Lage bezeichnet. Der Vorteil der Oxidkeramik ist, dass sie hoch thermisch stabil und billiger als die im Stand der Technik verwendeten Karbide ist. Weiterhin wird durch die Oxidkeramik eine höchstmögliche Brandspurfestigkeit erzielt, weil sie keine Reaktion mit Metall eingeht. Erfindungswesentlich ist, dass die Verschleißschutzschicht im Hochgeschwindigkeits- Flammspritz-Verfahren auf den Kolben oder Kolbenring auftragbar ist. Durch das Auftragen der erfindungsgemäßen Verschleißschutzschicht mittels HVOF wird eine Beschichtung mit einer möglichst geringen und feinen Porosität erzeugt.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verschleißschutzschicht mittels HVOF weist weiterhin den Vorteil auf, dass aufgrund der hohen Partikelkinetik beim Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) sehr hohe Schichthaftfestigkeiten erzielt und Schichten mit extrem niedrigen Oberflächenrauheiten abgeschieden werden, sodass die Schichten einerseits sehr kostengünstig nachbearbeitet werden können und andererseits eine, einem anderen Spritzverfahren überlegene, hohe Schichtfestigkeit erzielt wird. Das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verschleißschutzschichten kann nur unter Verwendung von Brenngas durchgeführt werden, dadurch wird eine hohe Prozesswirtschaftlichkeit erzeugt; würde als Brennstoff Kerosin verwendet werden, wie es im Stand der Technik beschrieben ist, so wären die Auftragswirkungsgrade wegen der deutlich geringeren Flammenenergie für die Beschichtung von Kolben- und Kolbenringen viel zu gering. Durch geeignete Einstellung der Prozessparameter können auch Druckspannungen erzeugt werden.
Hierbei müssen das Brenngasgemisch, die Pulvergrößenfraktion und der Spritzabstand genau so aufeinander abgestimmt werden, dass ein bestimmter Anteil des Pulverwerkstoffs im teigigen oder teilerstarrten Zustand auf die Kolben- oder Kolbenring-Fläche auftrifft. Durch die kinetische Energie können auf diese Weise auch mit einer Oxidkeramik Druckspannungen erzeugt werden.
l zeigt einen Querschliff durch eine solche Beschichtung im Vergleich mit einer Plasmabeschichtung gleicher Zusammensetzung und Prototyps.
Während die Plasmabeschichtung vollständig aufgeschmolzen ist, zeigt die HVOF gespritzte Keramik vorrangig die ursprüngliche Pulvermikrostruktur. In diesem Fall ist es gelungen, durch die Abstimmung der oben genannten Parameter sowohl Druckspannungen als auch eine extrem geringe und feine Porosität zu erzielen.
Ein weiterer Vorteil dieser Struktur ist, dass die unaufgeschmolzenen harten Oxidteilchen im Betrieb besonders vorteilhafte, niedrige Verschleißraten erzielen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße Verschleißschutzbeschichtung ausschließlich aus einer Lage, die mindestens 50 Vol.-% Oxidkeramik umfasst. Diese eine Schicht wird mittels HVOF direkt auf die Oberfläche des Kolbens oder Kolbenrings aufgebracht, welche aufgeraut ist.
Vorzugsweise weist die Verschleißschutzschicht eine Porosität unter 10 Vol-%, insbesondere unter 7 Vol-% auf. Noch bevorzugter liegt die Porosität zwischen 1 bis 4 Vol.-%. Mit einer derartig geringen Porosität wird ein möglichst hoher innerer Zusammenhalt der Beschichtung erzielt. Die Mehrzahl der Poren liegt im Bereich zwischen 3 und 20 um.
Eine Oxidkeramik-haltige Lage der Verschleißschutzschicht weist vorzugsweise vor der Endbearbeitung eine Dicke von 0,01 bis 1 mm und nach der Endbearbeitung eine Dicke im Bereich von 0,03 bis 0,35 mm auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Oxidkeramikhaltige Lage der Verschleißschutzschicht weiterhin radial begrenzt.
Die Oxidkeramik umfasst vorzugsweise Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Chromoxid, Siliziumoxid oder Titanoxid. Die Oxidkeramik kann weiterhin eine Mischung der vorstehenden Oxide sein, die oxidkeramische Phasen darstellen. Eine besonders bevorzugte Phasenzusammensetzung besteht aus mindestens 50 Gew.-% Aluminiumoxid und bis zu 50 Gew.-% Titanoxid. In einer weiteren bevorzugten Verschleißschutzschicht werden mindestens 50 Gew.-% Chromoxid und bis zu 50 Gew.-% Titanoxid als Oxidphasen eingesetzt. Weitere oxidkeramische Phasen der Lage bestehen aus mindestens 50 Gew.-% Aluminiumoxid und bis zu 50 Gew.-% einer Mischung aus Titanoxid und Chromoxid oder einer Mischung aus Titanoxid und Zirkonoxid. Oxidkeramische Phasen der Lage können weiterhin aus mindestens 50 Gew.-% Chromoxid und bis zu 50 Gew.-% einer Mischung aus Titanoxid und Siliziumoxid bestehen. Die vorstehenden oxidkeramischen Phasen können selbstverständlich noch weitere Zusätze enthalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden oxidkeramische Phasen durch Verspritzen von agglomeriert und nachfolgend gesinterten Pulvern hergestellt. Dadurch ist innerhalb der Phasen eine feine Partikelstruktur wirksam. Die keramischen Phasen im Ausgangspulver, d. h. vor der Beschichtung mittels HVOF, besitzen vorzugsweise einen Durchmesser von <10 μm. Die einzelnen Partikel weisen eine durchschnittliche Teilchengröße von unter 8 μm, vorzugsweise von unter 5 μm, noch bevorzugter von unter 2 μm auf. Mit einem solchen Pulvertyp sind die höchsten Verschleißwiderstände erreichbar.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die oxidkeramischen Phasen durch Verspritzen von geschmolzenen und gebrochenen Pulvern hergestellt. Dadurch entsteht eine einphasige Erscheinung der einzelnen Phasen. Diese Ausführungsform stellt ein besonders kostengünstiges Herstellungsverfahren der Verschleißschutzschichten dar.
Vorzugsweise umfasst die Oxidkeramik-haltige Lage weiterhin mindestens ein metallhaltiges Zusatzmittel. Durch die Zugabe wenigstens eines metallhaltigen Zusatzmittels, d. h. einer metallischen Phase, können die Druckspannungen in der Verschleißschutzschicht weiter erhöht werden. Weiterhin führt der Zusatz einer Metallphase zu einer Duktilisierung der Verschleißschutzschicht.
Der Anteil des metallhaltigen Zusatzmittels beträgt weniger als 50 Vol.-%, bevorzugt weniger als 30 Vol.-% und besonders bevorzugt weniger als 20 Vol.-%. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser des metallhaltigen Zusatzmittels beträgt wenige Mikrometer bis max. 70 μm.
Das metallhaltige Zusatzmittel ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Molybdän, Chrom, Wolfram, Nickel, Kobalt, Eisen und deren Mischungen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das metallhaltige Zusatzmittel weiterhin einen Hartphasenbildner auf, der in einem Gehalt von nicht mehr als 12 Vol.-%, insbesondere nicht mehr als 6 Vol.-%, basierend auf der Oxidkeramik, zugesetzt ist. Es können alle dem Fachmann bekannten Hartphasenbildner eingesetzt werden. Insbesondere werden die Hartphasenbildner B, Si und/oder C verwendet, die Karbide, Silizide und/oder Böride, vorzugsweise mit dem Element Cr, bilden.
Weiterhin ist es möglich, bei der erfindungsgemäßen Verschleißschutzbeschichtung auch Hartstoffpartikel aus der Gruppe Wolframkarbid, Chromkarbid, Siliziumkarbid, Borkarbid, Titancarbid und/oder Diamant einzuarbeiten.
Zum Zwecke der besseren Selbstschmierung kann die erfindungsgemäße Oxidkeramik-haltige Lage der Verschleißschutzschicht mindestens einen Zusatzstoff auf Basis von Sulfiden, Fluoriden, Nitriden oder Karbiden als Festschmierstoff aufweisen. Es können selbstverständlich auch Mischungen der vorstehend genannten Zusätze verwendet werden. Der Festschmierstoff kann beispielsweise Graphit, hexagonales Bornitrid, Polytetrafluorethylen, MoS₂, MnS, CaF₂ oder deren Mischungen sein. Im Falle der Zugabe eines Festschmiermittels zu der Oxidkeramikhaltigen Lage beträgt der Anteil an Festschmierstoff 30 Vol.-%, vorzugsweise 15 Vol.-% und noch bevorzugter 5 Vol.-%, basierend auf der Oxidkeramik.
Wenn der Oxidkeramik-haltigen Lage der Verschleißschutzschicht ein metallhaltiges Zusatzmittel, ein Hartphasenwandler und/oder ein Festschmierstoff zugesetzt wird, kann das beim Spritzen verwendete Ausgangspulver ebenfalls agglomeriert und nachfolgend gesintert sein. Das Ausgangspulver wird dazu im Allgemeinen durch Agglomeration zu so genannten Mikropellets hergestellt. Hierbei werden mikrofeine Ausgangspulver in einem Sprühtrocknungsprozess zu verarbeitungsfähigen, d.h. in erster Linie rieselfähigen Pulvern verarbeitet. Um die Festigkeit des Agglomerats zu erhöhen bzw. bestimmte Agglomeratsdichten zu erreichen, werden diese anschließend gesintert.
Nachteilig an der erforderlichen Sinterung ist, dass die Wirtschaftlichkeit der Pulver verringert wird und eine Sinterfähigkeit der Ausgangskomponenten erforderlich ist. Diese ist bei tribologischen Gesichtspunkten interessanten Kombination aus metallhaltigen Zusätzen und Oxidkeramiken nicht immer gegeben. Eine Lösung ist dann, eine Mischung aus agglomeriert/gesinterter Keramik und Metallzusatz zu verwenden.
Gegebenenfalls wird auch ein geschmolzenes und anschließend gebrochenes Ausgangspulver, das umfasst auch mechanisch gemischte Ausgangspulver, eingesetzt.
Bei einem Brech- und Mahlprozess an den Pulveroberflächen wird ständig die Dichte an Stapelfehlern, Fehlstellen und Versetzungen erhöht, während die Korngrößen bis auf spritzfähige Dimensionen reduziert werden können.
Zwischen dem Kolben und dem Kolbenring und der erfindungsgemäßen Verschleißschutzschicht kann weiterhin eine Haftvermittlerschicht als Zwischenschicht angeordnet sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Übergang von der Haftvermittlerschicht zu der Verschleißschutzschicht gradiert ausgeführt. Die Haftvermittlerschicht kann auf Basis von Nickel oder Molybdän mit Aluminium sein. In einer speziellen Ausführungsform kann die Haftvermittlerschicht zumindest aus einer Nickel-Aluminium- oder/und Eisen-Aluminium-Legierung mit einem Aluminiumanteil von 2 bis 6 Gew.-% gebildet sein. Eine weitere bevorzugte Haftvermittlerschicht stellt Ni20Cr dar.
Die erfindungsgemäße Verschleißschutzbeschichtung ist insbesondere als Schutzschicht für Werkstücke, insbesondere Kolben oder Kolbenringe in Verbrennungskraftmaschinen, geeignet. Die Verschleißschutzschicht wird auf mindestens eine Fläche der vorstehend genannten Werkstücke aufgebracht. Im Falle eines Kolbens wird die Verschleißschutzbeschichtung vorzugsweise auf der brennraumseitigen Fläche angeordnet. Bei einem Kolbenring handelt es sich vorzugsweise bei den Laufflächen und Flankenteilen um Auftragungsgebiete für die erfindungsgemäße Verschleißschutzschicht. Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Verschleißschutzbeschichtung auf allen Werkstücken aufgebracht werden, die Gusseisen, Stahl oder Leichtmetall, beispielsweise Aluminium oder Aluminiumlegierungen, umfassen.
Das Verfahren zur Herstellung einer Verschleißschutzbeschichtung auf mindestens einer Fläche eines Kolbens oder Kolbenrings ist das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF), bei dem das Ausgangspulver auf die zu beschichtende Fläche unter Verwendung von Brenngas aufgebracht wird. Als Brenngas können Propan, Propen, Ethylen, Acetylen und Wasserstoff verwendet werden. Durch dieses Verfahren werden dünne Schichten mit hoher Maßgenauigkeit erzeugt.
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, ohne sie jedoch darauf einzuschränken.
Beispiele
Beispiele 1 bis 11: Es wurden Verschleißschutzbeschichtungen hergestellt, die aus einer Oxidkeramik-haltigen Lage als Deckschicht und einer zwischen der Lage und dem Kolbenring angeordneten Ni20Cr-Haftvermittlerschicht bestehen. Die Zusammensetzungen der Oxidkeramik-haltigen Lagen sind in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben. Die Ausgangspulver für die erfindungsgemäßen Verschleißschutzbeschichtungen wurden als agglomeriert gesintertes Pulver (Bsp. 1, 5 bis 11) bzw. als geschmolzen gebrochenes Pulver (Bsp. 2, 3, 4) verwendet.
Die Verschleißschutzschicht der Beispiele 1 bis 11 wird mittels HVOF auf die auf dem Kolbenring angeordnete Haftvermittlerschicht aufgebracht. Die Arbeitsbedingungen für übliche HVOF-Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Tabelle 1
Beispiele 12 bis 14: Es wurden Verschleißschutzbeschichtungen hergestellt, die aus einer Oxidkeramik-haltigen Lage als Deckschicht und einer zwischen der Lage und dem Kolbenring angeordneten Ni20Cr-Haftvermittlerschicht bestehen. Die Verschleißschutzschicht der Beispiele 12 bis 14 wird mittels HVOF auf die auf dem Kolbenring angeordnete Haftvermittlerschicht aufgebracht. Die Arbeitsbedingungen für übliche HVOF-Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Die Zusammensetzungen der Lage sind in Tabelle 2 angegeben, dabei besteht
Phase 1 aus 50 Gew.-% Al₂O₃, 30 Gew.-% TiO₂, 20 Gew.-% Cr₂O₃;
Phase 2 aus 75 Gew.-% Cr₂O₃, 25 Gew.-% TiO₂;
Phase 3 aus 60 Gew.-% Cr₂O₃, 35 Gew.-% TiO₂, 5 Gew.-% SiO₂; und
Phase 4 aus 60 Gew.-% Al₂O₃, 40 Gew.-% TiO₂. Tabelle 2

Claims

Verschleißschutzbeschichtung zur Verwendung auf mindestens einer Fläche eines Kolbens oder Kolbenrings, wobei mindestens eine Lage der Verschleißschutzschicht zu mindestens 50 Vol.-% aus einer Oxidkeramik besteht und mittels Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) auftragbar ist.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Porosität der Verschleißschutzschicht unter 10 Vol.-%, bevorzugt unter 7 Vol.-%, noch bevorzugter unter 4 Vol.-% liegt.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 oder 2, bei der die Lage vor der Endbearbeitung eine Dicke von 0,01 bis 1 mm aufweist und nach der Endbearbeitung die Dicke im Bereich von 0,03 bis 0,35 mm liegt.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei die Oxidkeramik ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Chromoxid, Siliziumoxid, Titanoxid und deren Mischungen.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die Lage weiterhin mindestens ein metallhaltiges Zusatzmittel umfasst.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Anteil des mindestens einen metallhaltigen Zusatzmittels weniger als 50 Vol.-%, bevorzugt weniger als 30 Vol.-% und besonders bevorzugt weniger als 20 Vol.-% beträgt.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei das mindestens eine metallhaltige Zusatzmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Molybdän, Chrom, Wolfram, Nickel, Kobalt, Eisen und deren Mischungen.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 5 bis 6, wobei das mindestens eine metallhaltige Zusatzmittel weiterhin mindestens einen Hartphasenbildner aufweist.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Hartphasenbildner ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus B, Si, C und deren Mischungen.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei oxidkeramische Phasen der Lage mindestens 50 Gew.-% Aluminiumoxid oder Chromoxid und bis zu 50 Gew.-% Titanoxid umfassen.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei oxidkeramische Phasen der Lage mindestens 50 Gew.-% Aluminiumoxid und bis zu 50 Gew.-% einer Mischung aus Titanoxid und Chromoxid oder Titanoxid und Zirkonoxid umfassen.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei oxidkeramische Phasen der Lage mindestens 50 Gew.-% Chromoxid und bis zu 50 Gew.-% einer Mischung aus Titanoxid und Siliziumoxid umfassen.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 11 bis 13, wobei die oxidkeramischen Phasen durch Verspritzen von agglomeriert und nachfolgend gesinterten Pulvern hergestellt sind, wobei die Phasen eine feine Partikelstruktur aufweisen und die Partikel eine durchschnittliche Teilchengröße unter 8 um aufweisen.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 12, wobei die oxidkeramischen Phasen durch Verspritzen von geschmolzenen und gebrochenen Pulvern hergestellt sind.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 14, die weiterhin mindestens ein Festschmiermittel auf Basis von Sulfiden, Fluoriden, Nitriden oder Karbiden aufweist.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 14, die weiterhin eine an der Lage angeordnete Haftvermittlerschicht umfasst.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß Anspruch 16, wobei der Übergang von der Haftvermittlerschicht zu der Lage gradiert ausgeführt ist.
Verschleißschutzbeschichtung gemäß Anspruch 16 oder 17, bei der die Haftvermittlerschicht Ni₂₀Cr ist.
Kolben, der auf mindestens einer Fläche eine Verschleißschutzbeschichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 aufweist.
Kolben gemäß Anspruch 19, bei dem die Verschleißschutzbeschichtung auf der brennraumseitigen Fläche angeordnet ist.
Kolbenring, der auf mindestens einer Fläche eine Verschleißschutzbeschichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Verschleißschutzbeschichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 18 auf mindestens einer Fläche eines Kolbens oder Kolbenrings mittels Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) unter Verwendung von Brenngas.