Im Rahmen des BMBF-Programms "Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft - WING" verfolgte das Verbundforschungsprojekt "NanoFerro - Motorblöcke für Hochlastanwendungen" das Ziel, die Zylinder von Aluminium-Kurbelgehäusen mit nano-kristallinem, elektrolytisch abgeschiedenem Eisen zu beschichten und deren funktionale Eigenschaften zu untersuchen. Schwerpunkte waren die Ermittlung der für die optimale Schichtzusammensetzung notwendigen Abscheidebedingungen durch Pulsplating sowie die grundlegende werkstoffwissenschaftliche Charakterisierung der galvanisch aufgebrachten dünnen Eisenschicht. Eine galvanisch aufgebrachte Schicht auf der Basis nano-kristallinen Eisens ist für eine Anwendung in modernen Hochleistungsmotoren geeignet: Sie bietet gegenüber AlSi17Cu4Mg-Zylinderlaufbahnen deutliche Reibungs- und Verschleißvorteile für die Kolbengruppe. Mit dem Einsatz einer auf die Schicht optimierten Honung kann zusätzlich der Ölverbrauch des Motors verringert werden. Die Blow-by-Werte lagen innerhalb des Streubandes der Serienmotoren mit AlSi17Cu4- Zylinderlaufbahnen, und es konnte ein robustes tribologisches Verhalten bei Kaltstarts sowie mit alternativen Kraftstoffen nachgewiesen werden. Durch die Entwicklung der FeZnNi-Sandwichschicht konnte die Korrosionsbeständigkeit der inzwischen als FERROSIL etablierten Beschichtung spürbar verbessert werden. Die vorgestellte Schicht kann ein weiteres Downsizing der Verbrennungsmotoren zur Verbesserung des mechanischen und des thermodynamischen Wirkungsgrades und damit letztendlich einen Beitrag zur weiteren Verringerung von Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen liefern.
Within the BMBF-program "Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft - WING" cluster-project "NanoFerro - Motorblöcke für Hochlastanwendungen" pursued the aim to apply a functional coating of nanocrystalline iron in cylinder liners of aluminum crankcases with an electrolytic deposition method as well as to analyze their functional properties. Key aspects were the development of optimal terms of deposition by pulse-plating as well as a substantial characterization of the electro-plated thin iron layer with regard to material scientific aspects. Furthermore tribological analyses were carried out in a ring/cylinder tribo-tester, in a single-cylinder engine and in a complete engine.
Untersuchungen an Zylinderlaufbahnen mit neuer galvanisch aufgebrachter Eisenbeschichtung
2014
11 Seiten, Bilder, 6 Quellen
Conference paper
German
Untersuchungen an Zylinderlaufbahnen mit galvanisch aufgebrachter Eisenbeschichtung
Automotive engineering | 2012
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