出)，并且此后应用内涂层110a。在其他情况下，可取的是直接应用内涂层IlOa至环100的外表面108。一般来说，热喷涂操作导致具有相同应用的涂层110a，即一般厚度相同。而且，内层IlOa的所述相同厚度甚至在应用涂层材料至相对较厚的层IlOa时一般可行。
[0034]—大批可能的磨损涂层可用作内涂层100a。可能的磨损涂层的典型例子包括但不限于以下:
[0035]钼系
[0036]镍系
[0037]铬系
[0038]钨系
[0039]铁系
[0040]钴系
[0041]铜系
[0042]碳化物(包括铬，钨，钛，钒等)
[0043]氧化物(包括铬，铝，钛等)
[0044]氮化物(包括铬，铝，钛等)
[0045]而且，可能的粘合涂层的典型例子可包括但不限于以下:
[0046]钼系
[0047]镍系
[0048]铬系
[0049]钨系
[0050]铁系
[0051]钴系
[0052]铜系
[0053]可使用的任何其他类型的磨损涂层都便利。此外，可使用的任何其他类型的粘合涂层都便利。
[0054]如上所述，环100 —般可堆叠以促进示范性内涂层和外涂层应用至多重活塞环。一般来说，涂层材料可用固定装置(未示出)应用，该固定装置关于由环100限定的旋转轴旋转。例如，马达(未示出)可驱动轴(未示出)，以致环堆100a，10b (例如图2B所示)关于环100限定的某条轴转动。喷涂枪(未示出)震动以提供活塞环100a，10b前后的喷涂运动，因此促进应用的内涂层I 1a有相对较同样的厚度。
[0055]如今转向图5，示出制造有两层涂层110的示范性活塞环100的示范性处理500。如上所述，示范性环100的外层IlOb上的微细破裂的缺失和其他不足，在下面的示范性处理500中生产，与以前混合涂层的努力形成对比。
[0056]示范性处理500可始于阻塞502，内涂层应用于该阻塞502。例如，如上所述的内涂层IlOa可为应用HVOF的涂层110a。可使用的任何涂层都便利，尽管内涂层IlOa可在一些示范性途径中与外层IlOb相比相对较稠密，这样是有利的。相比之下，等离子体喷涂的内涂层IlOa在一些应用中不可提供精确浓度的内层110a。
[0057]另外，内涂层IlOa —般可为无孔的，这同样是有利的。在一例子中，内层IlOa的最大有孔性为5%。然而在另一例子中，内层IlOa的最大有孔性为1%。过多的有孔性可导致外层IlOb的分离，例如当外层IlOb为PVD层时。
[0058]继续到阻塞504，在一些示范性途径中，内层IlOa可清洁，例如通过音波清洁处理。然后示范性处理可继续到阻塞506。
[0059]在阻塞506，内层IlOa —般可粗糙化。在一示范性例证中，使用相对较轻的喷砂操作。示范性粗糙化处理一般可触发内层110a，并且可使内层IlOa上形成的氧化膜破碎，例如在HVOF应用处理中。可控制与喷砂处理相关的时间，压力和距离参数以防止内层IlOa最外表面的侵蚀。内层IlOa喷砂的完成一般可通过内层IlOa无光泽的外观证实。相比之下，内层IlOa最外表面可在最初应用内层IlOa至活塞环100时有光泽。在一示范性例证中，喷砂处理在距离12毫米约为5巴的压力下使用最大尺寸约为180微米(mm)的氧化铝(Al2O3)颗粒3分钟。此外，在这个示范性例证中，环100可置于旋转固定装置(未示出)上，该旋转固定装置约以每分钟100转(RPM)的速度旋转过孔，喷砂颗粒由该孔离开相邻的旋转固定装置以接触环100，即沿着内层110a。
[0060]继续到阻塞508，外涂层可应用至环。例如，如上所述示范性涂层IlOb可应用至内层IlOa的上方。此外，在一示范性途径中，外层IlOb可通过气相沉积处理，例如物理气相沉积(PVD)应用。外涂层IlOb可因此与内层IlOa相比在结构和/或应用上区别。
[0061]因此，包括内层IlOa和外层IlOb双层或双涂层110可有效应用至活塞环100，避免以前在内涂层上覆盖的环外涂层的分离问题，破裂，或其他不足。示范性环100可因此有极好的插入特性，例如典型的与气相沉积涂层相关，然而也有极好的长期耐久性和磨损特性，例如典型的与热喷涂或HVOF涂层相关。这样可导致改良的环面耐久性和相关活塞和发动机改良的使用寿命。
[0062]示范性例证不限于以前所述的例子。相反的，可有大量的变化和改进，该变化和改进也使用示范性例证的想法并且因此落入保护范围内。因此，需要理解的是上述描述意为说明性而非限制性。
[0063]关于在这里描述的处理，系统，方法，试探等等，尽管描述的所述处理的步骤等等根据某些有序的顺序发生，需要理解的是所述处理可为描述的步骤按顺序进行实践而非按这里描述的顺序。进一步需要理解的是某些步骤可同时进行，可增加其他步骤，或者在这里描述的某些步骤可省略。换句话说，在这里的处理的描述提供的目的是说明某些实施方式，并且绝不可被解释以限制申请权利要求的本发明。
[0064]因此，需要理解的是上述描述意为说明性而非限制性。阅读上述描述时需提供许多实施方式和应用而不是例子。本发明的范围不应关于上述描述确定，反而应关于所附权利要求确定，所述权利要求享有该范围和其对等物的全部范围。预料到和意味着的是在这里讨论的工艺会发生进一步的发展，并且揭露的系统和方法将并入所述未来的实施方式。总而言之，需要理解的是本发明可以改进和变化并且仅受以下权利要求限制。
[0065]权利要求中使用的所有术语在被本领域技术人员理解时意为其最宽广且合理的解释和其平常的意思，除非在这里给出明确指示反面。特别地，单个冠词例如“一个”，“这”，“这”等的使用应读出以列举一个或更多指示的元件，除非权利要求对反面列举明确的限制。
【主权项】
1.形成活塞环的方法，包括: 提供由金属材料形成的基部； 应用内层至所述基部的外表面，并且 在所述内层上方应用外层。2.根据权利要求1所述的方法，其中应用所述内层包括应用超音速含氧燃料层。3.根据权利要求2所述的方法，其中应用所述外层包括应用气相沉积层。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述超音速含氧燃料喷涂层包括至少一层铬系和氣系涂层。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述超音速含氧燃料喷涂层包括约在25到300微米之间的厚度。6.根据权利要求3所述的方法，其中所述气相沉积涂层包括至少一层铬系和氮系涂层。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述气相沉积涂层包括约在5到40微米之间的层厚度。8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在应用所述外层之前令所述内层粗糙化。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述内层沿着所述内层的外部粗糙化。10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在应用所述外层之前清洁所述内层。11.一种形成活塞环的方法，包括: 提供由金属材料形成的基部； 应用内层至所述基部的外表面； 粗糙化所述内层的外部；并且 在所述内层的上方应用外层，其中所述内层的所述外部在应用所述外层之前粗糙化。12.根据权利要求11所述的方法，其中应用所述内层包括应用超音速含氧燃料层，并且应用所述外层包括应用气相沉积层。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述超音速含氧燃料喷涂层包括约在25到300微米之间的厚度，并且所述气相沉积涂层包括约在5到40微米的层厚度。14.活塞环，包括: 由金属材料形成的基部； 在所述活塞环对立的两侧之间延伸的外接触表面；并且 应用至所述外接触表面的涂层，所述涂层包括内层和外层。15.根据权利要求14所述的活塞环，其中所述内层包括超音速含氧燃料(HVOF)喷涂材料。16.根据权利要求15所述的活塞环，其中所述超音速含氧燃料涂层包括至少一层铬系和氮系材料层。17.根据权利要求15所述的活塞环，其中应用的所述超音速含氧燃料层厚度约为25到300微米。18.根据权利要求14所述的活塞环，其中所述外层在气相沉积过程中应用。19.根据权利要求18所述的活塞环，其中所述气相沉积涂层包括至少一层铬系和氮系材料层。20.根据权利要求18所述的活塞环，其中所述气相沉积涂层厚度约为5到40微米。
【专利摘要】揭露示范性的活塞环，包括：由金属材料形成的基部，和在活塞环的对立两侧之间延伸的外接触表面，活塞环可包括应用至外接触表面的涂层，该涂层包括内层和外层。同样揭露制作活塞环的示范性方法，包括提供由金属材料形成的基部，应用内层至基部的外表面，并且在内层上方应用外层。
【IPC分类】C23C14/06, F16J9/26, C23C14/02, C23C4/06, C23C4/18
【公开号】CN105190127
【申请号】CN201380068263
【发明人】托马斯·J.·史密斯, 贾森·比内曼
【申请人】马勒国际有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2013年12月30日
【公告号】DE112013006316T5, US20140217677, WO2014106175A1