用于形成陶瓷的复合层的方法

申请号 CN200910170727.3 申请日 2009-09-09 公开(公告)号 CN101671199A 公开(公告)日 2010-03-17
申请人 罗伯特.博世有限公司; 发明人 W·布科夫斯基; J·奥伯尔; U·德赖尔; S·利默斯多夫;
摘要 本 发明 涉及一种用于形成陶瓷的复合层的方法,尤其用于炽热头引火塞的陶瓷的炽热头。该陶瓷的复合层包括陶瓷的基体(16)以及至少一个陶瓷的保护层(28),该保护层借助于热喷射涂敷到陶瓷的基体(16)的表面(27)上。所述陶瓷的基体(16)的表面(27)在对所述陶瓷的保护层(28)进行热喷射之前借助于 激光束 (30)进行结构化以及打毛。
权利要求

1.用于形成陶瓷的复合层的方法,该复合层包括陶瓷的基体(16) 以及至少一个陶瓷的保护层(28),该保护层借助于热喷射至少涂敷 到所述陶瓷的基体(16)的表面(27)的一部分上,其特征在于,所 述陶瓷的基体(16)的表面(27)在进行热喷射之前借助于激光束(30) 进行结构化。
2.按权利要求1所述的方法,其特征在于,为了将所述陶瓷的 基体(16)的表面(27)进行结构化,使用脉冲的激光束(30)。
3.按权利要求1所述的方法,其特征在于,借助于所述激光束 (30)进行的结构化在所述陶瓷的基体(16)的表面(27)上产生材 料毛边(34),该材料毛边在后来借助于热喷射进行涂层时得以熔化, 使得所述保护层(28)的材料和所述陶瓷的基体(16)的材料在所述 表面(27)上至少在材料毛边(34)的区域中熔化以便进行化学连接。
4.按权利要求2所述的方法,其特征在于,所述脉冲的激光束 (30)在所述陶瓷的基体(16)的表面(27)上产生激光点(37), 所述激光点具有70%到99%的重叠。
5.按权利要求4所述的方法,其特征在于,所述激光点(37) 具有80%的重叠。
6.按上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,使用莫 来石作为用于所述陶瓷的保护层(28)的材料。
7.将按上述权利要求中任一项所述的方法用于在炽热头引火塞 的构造成陶瓷的基体(16)的炽热头上形成陶瓷的保护层(28)。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于形成陶瓷的 复合层的方法。

背景技术

在陶瓷的电阻元件、如具有陶瓷的作为炽热头的加热元件的炽热 头引火塞中,加热元件的陶瓷的基体设有保护层。对此,例如从DE 101 04 121 C2中公开了用静电涂敷的干釉对炽热头引火塞的加热元 件的陶瓷的基体进行涂层。
此外,在德国专利申请DE 10 2008 002 436.8中提出了借助于悬 浮等离子喷射将催化活性的陶瓷的防腐层涂敷到陶瓷的基体上。
因为借助于热喷射涂敷的保护层不与陶瓷的基体一起进行烧结, 所以在陶瓷的基体和涂敷的保护层之间出现附着问题。

发明内容

本发明的任务是改善所述陶瓷的基体和借助于热喷射涂敷的保 护层之间的连接。
本发明的任务用权利要求1的特征部分的特征得到解决。通过借 助于激光束对陶瓷的基体的表面进行结构化,能够在表面上实现陶瓷 的基体的干净以及按规定的打毛,从而更好地附着随后借助于热喷射 涂敷的保护层。此外,这种方法是可重复的,并且排除了可能的污物、 例如在通过喷砂进行准备时产生的污物。用于高温用途的陶瓷的加热 元件的可能的损坏通过借助于激光束的打毛显著小于通过喷砂和其 引入的机械能所引起的损坏。
本发明的有利的改进方案通过从属权利要求的措施实现。特别有 利的是使用脉冲的激光束,该激光束在激光点重叠70%到90%优选 重叠80%的情况下在陶瓷的基体的表面上形成材料毛边,该材料毛 边在后来借助于热喷射进行涂层时得以熔化,使得陶瓷的保护层的材 料和陶瓷的基体的材料在表面上至少在材料毛边的区域中熔化以便 进行化学连接。用于保护层的合适的材料是莫来石(Al6Si2O3)。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例并且在下面的描述中进行详细 解释。
其中:
图1是炽热头引火塞的构造成炽热头的陶瓷的加热元件的纵剖 图,
图2是借助于激光束使陶瓷结构化的原理图,
图3是用于对陶瓷基体进行表面处理的工序的示意图,以及
图4是两个激光点重叠50%的示意图。

具体实施方式

在图1中示出了炽热头引火塞,该炽热头引火塞在远离燃烧室的 端部上具有电触点2,该电触点通过密封件3与金属的壳体4电绝缘 地隔开并且与接触销5连接。通过间隔开的金属环7和电绝缘的陶瓷 套8将接触销5固定在壳体4中。该接触销5通过接触栓10和合适的 接触元件12与陶瓷的加热元件14接触,该加热元件作为炽热头从壳 体4伸入内燃机的燃烧室中。该炽热头引火塞的内部借助于密封填料 9相对于燃烧室进行密封。
所述陶瓷的加热元件14具有由电绝缘的陶瓷材料例如Si3N4制成 的基体16。将带有陶瓷的引线20、21的陶瓷的热导体18嵌入所述陶 瓷的基体16中,其中并排延伸的引线20、21在基体16内部相互间电 隔离。这两个引线20、21具有比热导体18更大的横截面,该热导体 布置在引线20、21的燃烧室侧的端部上。所述热导体18和引线20、 21能够具有任意的形状。陶瓷的热导体18和陶瓷的引线20、21基本 上由WC制成,其中可以通过混入Si3N4调节电阻。
在示出的实施方式中,所述热导体18放置在炽热头的喷射器上。 然而也可以考虑将热导体18布置在其它位置上,其中所述热导体18 应该适宜地位于必须实现最大加热作用的位置上。
如此选择所述热导体18的材料,使得所述热导体18的绝对电阻 大于所述引线20、21的绝对电阻。为了避免所述基体16的导电的陶 瓷和电绝缘的陶瓷的组件之间的横向电流,所述基体16的材料的电阻 显著大于热导体18和引线20、21的电阻。
所述引线20、21在远离燃烧室的端部上通到基体16的表面上并 且在那里构造接触位置25、26。一个接触位置25在侧面位于基体16 的表面上并且与壳体4接触。另一接触位置26位于基体16的端面上 并且与接触元件12接触。
构造成炽热头的陶瓷的加热元件14的从壳体4伸出的部分在图1 的实施例中例如在整个外表面27上设有保护层28,其中构造成炽热 头的陶瓷的加热元件14在没有陶瓷的保护层28的情况下形成了陶瓷 的基体16。在此,该陶瓷的保护层28适宜地由莫来石(Al6Si2O3)制 成。该陶瓷的保护层28保护炽热头的伸入内燃机燃烧室的部分尤其防 止废气的腐蚀
在炽热头的炽热阶段中具有1200℃以及在发动机关闭时具有外部 环境温度,由于这种大的温度变化,保护层28在陶瓷的基体16上的 良好的附着强度是十分必要的。为此,为了改善陶瓷的保护层28的附 着性,将陶瓷的基体16的表面27至少在有待施加的保护层28的区域 中打毛。
此外根据图2,借助于脉冲的激光束30轰击陶瓷的基体16的表 面27,由此在陶瓷的基体16的表面27上产生具有材料毛边34的弹 坑状的凹处32。在此,指向陶瓷的基体16的表面27的脉冲的激光束 30的激光点37具有70%到99%的重叠,优选80%的重叠。作为例子, 在图4中示出了两个激光点37重叠了50%。
从图3中获知用于形成结构化以及随后的涂层的方法。在此,在 图3a中示出了没有结构化并且没有涂层的陶瓷的基体16。图3b示出 了陶瓷的基体16在借助于激光束30进行结构化后的表面27,其中能 够明显看出作为尖端可见的材料毛边34。在图3c中示出了还没完成 的保护层28的材料组成部分36。
所述陶瓷的保护层28通过热喷射、例如通过等离子喷射进行涂 敷,由此在基体16的表面27上出现超过1600℃的温度。该温度足以 熔化基体16的结构化的或者说打毛的表面27的尖端或者说材料毛边 34。因为在等离子喷射中使用的材料在撞击到陶瓷的基体的表面上时 具有显著高的温度,所以至少所述基体16的尖端或者说材料毛边34 和后来的保护层28的材料36熔化从而进行化学连接。由此,所述保 护层28在陶瓷的基体16上形成比在纯粹机械附着在表面上时能够实 现的附着强度显著更大的附着强度。
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