EP0903422B1

Coating parent bore metal of engine blocks

Abstract

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EP0903422B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 4

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Expired 31 December 2017, 8.7 years ago.

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8 claims: 8 independent, 0 dependent

  1. 1
    A method of coating adjacent cylinder bore surfaces of an aluminium engine block, the surfaces having a bridge wall separating the bore surfaces and having a preconditioned surface roughness of less than 50 microns Ra, comprising:(a) washing said surfaces with an aqueous solution of non-etching alkaline cleaning agent comprising borate, carboxylic acid and sodium gluconate, said agent being effective to increase and make homogeneous the surface energy of said preconditioned surface,(b) after drying said surfaces, electro-statically applying a dry dehumidified non-corrosive brazing flux that clings to said wash surfaces in a uniform coating thickness in the range 5-100 micrometers,(c) thermally spraying said adjacent bore surfaces at the same time with a bonding metal to simultaneously (i) thermally activate said electrostatically deposited dry flux to strip said surfaces of oxides, and (ii) metallurgically adhere said bonding metal to the stripped surfaces,(d) thermally spraying a top metal coat over said bonding metal in each bore to metallurgically adhere thereto said thermal spraying utilising propulsion and atomising air that is pumped through said bores to cool said block and avoid excessive engine block heating particularly at the bridge walls between said adjacent bores, and(e) removing a portion of said top coat to finish said coated surface to 0.1-0.4 micrometers Ra. Ein Verfahren der Beschichtung aneinander angrenzender Zylinderbohrungs-Oberflächen eines Aluminium-Motorblocks, wobei die Oberflächen eine die Bohrungsoberflächen trennende Brückenwand und eine vorbehandelte Oberflächenrauhigkeit von weniger als 50 Mikron Ra aufweisen, und welches umfaßt: (a) Waschen dieser Oberflächen mit einer wäßrigen Lösung eines nichtätzenden, alkalischen Reinigungsmittels, das Borat, Carboxylsäure und Natriumgluconat umfaßt;wobei dieses Mittel wirkungsvoll ist um die Oberflächenenergie der vorbehandelten Oberflächen zu steigern und homogen zu machen;(b) nach Trocknung dieser Oberflächen, elektrostatische Aufbringung eines trockenen, entfeuchteten, nicht korrosiven Löt-Flußmittels, das an dieser gewaschenen Oberfläche in einer einheitlichen Beschichtungsstärke von etwa 5-100 Mikrometer haftet;(c) thermisches Sprühen dieser aneinander angrenzenden Bohrungsoberflächen zur gleichen Zeit mit einem Haftmetall, um gleichzeitig (i) dieses elektrostatisch abgelagerte, trockene Flußmittel zu aktivieren, um diese Oberflächen von Oxiden zu befreien, und (ii) dieses Haftmetall metallurgisch an die gereinigten Oberflächen zu heften;(d) thermisches Sprühen einer Deckmetall-Beschichtung über diesem Haftmetall in jeder Bohrung, um metallurgisch daran zu haften, wobei dieses thermische Sprühen antreibende und zerstäubende Luft verwendet, die durch diese Bohrungen gepumpt wird um diesen Block zu kühlen und eine übermäßige Motorblock-Erhitzung - speziell an den Brückenwänden zwischen diesen aneinander angrenzenden Bohrungen - zu vermeiden;und(e) Entfernen eines Teils dieser Deckbeschichtung, um diese beschichtete Oberfläche auf 0,1-0,4 Mikrometer Ra fertig zu bearbeiten. Procédé de revêtement des surfaces des alésages des cylindres adjacents d'un bloc moteur en aluminium, les surfaces comportant une paroi de jonction séparant les surfaces des alésages et présentant une rugosité Ra des surfaces préconditionnées de moins de 50 micromètres, comprenant : (a) le lavage desdites surfaces avec une solution aqueuse d'agents de nettoyage alcalin non agressifs comprenant un borate, un acide carboxylique et du gluconate de sodium, ledit agent étant efficace pour augmenter et rendre homogène l'énergie de surface de ladite surface préconditionnée,(b) après le séchage desdites surfaces, l'application électrostatique d'un flux de brasage non corrosif déshumidifié sec qui s'accroche auxdites surfaces de lavage suivant une épaisseur de revêtement uniforme dans la plage de 5 à 100 micromètres,(c) la pulvérisation à chaud, simultanée, d'un métal de liaison sur lesdites surfaces des alésages adjacents, afin de simultanément (i) activer thermiquement ledit flux sec déposé par voie électrostatique pour débarrasser lesdites surfaces des oxydés, et (ii) coller de façon métallurgique ledit métal de liaison aux surfaces dénudées,(d) la pulvérisation à chaud d'un revêtement supérieur de métal au-dessus dudit métal de liaison dans chaque alésage afin de coller de façon métallurgique sur celui-ci, ladite pulvérisation à chaud utilisant de l'air de propulsion et d'atomisation qui est pompé au travers desdits alésages afin de refroidir ledit bloc et d'éviter un chauffage excessif du bloc moteur, en particulier au niveau des parois de jonction entre lesdits alésages adjacents, et(e) l'élimination d'une partie de ladite couche supérieure afin de finir ladite surface revêtue à une rugosité Ra de 0,1 à 0,4 micromètre.
  2. 2
    A method as claimed in claim 1, in which step (b) is carried out to electrostatically spray the dry flux at a flow pressure of about 1.7 x 104Nm-2 (2.5 psi) (atomising pressure of 2.08 x 104Nm-2 (3 psi) accompanied by an exit charge of 1-50 Tesla. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, in welchem Schritt (b) ausgeführt wird um das trockene Flußmittel elektrostatisch bei einem Fließdruck von ungefähr 1,7 x 104 Nm-2 (2,5 psi) (Zerstäubungsdruck von 2,08 x 104 Nm-2 (3 psi)) zu sprühen, begleitet von einer Austrittsladung von 1-50 Tesla. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape (b) est exécutée afin de pulvériser par voie électrostatique le flux sec à une pression d'écoulement d'environ 1,7 × 104 Mm-2 (2,5 psi (livres par pouce carré)), une pression d'atomisation de 2,08×104 Nm-2 (3 psi), accompagnée par une charge de sortie de 1 à 50 Tesla.
  3. 3
    A method as claimed in either claim 1 or claim 2, in which the bonding metal is selected from the group of nickel-aluminium, aluminium-bronze, and silicon bronze. Ein Verfahren gemäß entweder Anspruch 1 oder Anspruch 2, in welchem das Haftmetall aus der Gruppe aus Nickel-Aluminium, Aluminiumbronze oder Siliziumbronze gewählt ist. Procédé selon l'une ou l'autre de la revendication 1 ou de la revendication 2, dans lequel le métal de liaison est choisi parmi le groupe constitué de nickel-aluminium, d'aluminium-bronze et de bronze au silicium.
  4. 4
    A method as claimed in any one of the preceding claims, in which said thermal spraying of the bonding metal is carried out by the use of wire arc, high velocity oxy-fuel, or powder plasma thermal spraying to provide superheated metal droplets at a temperature in excess of 1000°C. Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in welchem dieses thermische Sprühen des Haftmetalls durch thermisches Sprühen unter Verwendung eines Drahtbogens, Hochgeschwindigkeits-Oxykraftstoffs oder Pulverplasmas ausgeführt wird, um überhitzte Metalltröpfchen bei einer Temperatur oberhalb von 1000°C bereitzustellen. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite pulvérisation à chaud du métal de liaison est exécutée grâce à l'utilisation d'une pulvérisation à chaud par arc à fil nu, par oxygaz à grande vitesse ou d'une pulvérisation à chaud de poudre par plasma pour fournir des gouttelettes de métal surchauffées à une température dépassant 1 000 °C.
  5. 5
    A method as claimed in claim 4, in which said wire arc spraying is carried out utilising a spray gun having voltage of 80-220 volts and a current of 60-100 amps. Ein Verfahren gemäß Anspruch 4, in welchem dieses Drahtbogen-Sprühen unter Verwendung einer Sprühpistole ausgeführt wird, die eine Spannung von 80-220 Volt und einen Strom von 60-100 Ampere verwendet. Procédé selon la revendication 4, dans lequel ladite pulvérisation par arc à fil nu est exécutée en utilisant un canon de pulvérisation présentant une tension de 80 à 220 volts et une intensité de 60 à 100 ampères.
  6. 6
    A method as claimed in any preceding claim, in which, step (a) is carried out in stages, using said solution pressurised sequentially at about 1.38 - 6.9 x 105Nn-2 (20 - 100 psi), 6.9 x 106Nm-2 (1000 psi), and 1.38 - 6.9 x 105Nm-2 (20 - 100 psi). Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in welchem Schritt (a) in Stufen ausgeführt wird, und diese Lösung aufeinander folgend mit Druck von ungefähr 1,38-6,9 x 105 Nm-2 (20-100 psi), 6,9 x 106 Nm2 (1000 psi) und 1,38-6,9 x 105 Nm-2 (20-100 psi), verwendet. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape (a) est exécutée par stades, en utilisant ladite solution séquentiellement mise sous pression à environ 1,38 à 6,9 × 105 Nm-2 (20 à 100 psi), 6,9 × 106 Nm-2 (1 000 psi) et 1,38 à 6,9 × 105 Nm-2 (20 à 100 psi).
  7. 7
    A method as claimed in any preceding claim, in which the thickness of said bonding metal which is sprayed on to the bore surfaces is in the range of 30-70 microns, and said bonding metal is applied by thermal guns synchronised to rotate in the same direction. Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in welchem die Stärke dieses Haftmetalls, welches auf die Bohrungsoberflächen aufgesprüht wird, im Bereich von 30-70 Mikron liegt, und dieses Haftmetall durch thermische Pistolen aufgebracht wird, die synchronisiert sind um sich in die selbe Richtung zu drehen. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'épaisseur dudit métal de liaison qui est pulvérisé sur les surfaces des alésages se situe dans la plage de 30 à 70 micromètres, et ledit métal de liaison est appliqué par des canons thermiques synchronisés pour tourner dans le même sens.
  8. 8
    A method as claimed in any preceding claim, in which step (e) is carried out to remove a portion of the top coat so that the thickness of the total coating is about 150 micrometers. Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in welchem Schritt (e) ausgeführt wird um einen Teil der Deckbeschichtung zu entfernen, so daß die Stärke der Gesamtbeschichtung ungefähr 150 Mikrometer beträgt. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape (e) est exécutée en vue d'éliminer une partie du revêtement supérieur de sorte que l'épaisseur du revêtement total soit d'environ 150 micromètres.