本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)多孔成形主體的方法。當(dāng)開(kāi)發(fā)一種新型發(fā)動(dòng)機(jī)或者甚至當(dāng)小型化發(fā)動(dòng)機(jī)以及增加功率濃度時(shí)，關(guān)注的核心問(wèn)題是延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命，同時(shí)降低釋放，因此降低燃料消耗。在耐久性、高溫完整性以及耐磨性方面，為了實(shí)現(xiàn)這些目的施加于各個(gè)電動(dòng)機(jī)部件的需求通常比以前更嚴(yán)格。一個(gè)例子是修改材料以降低氣缸內(nèi)部的磨損，降低活塞圈和氣缸運(yùn)行表面之間的摩擦。呈現(xiàn)的系統(tǒng)最終是一個(gè)由各個(gè)部件構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，各個(gè)部件在摩擦學(xué)上彼此相互作用，諸如活塞圈/氣缸壁及活塞圈/氣缸。
背景技術(shù)：
：在內(nèi)燃機(jī)中，出于能量效率的原因要最小化移動(dòng)質(zhì)量：首先，鑒于它們需要不斷加速以及制動(dòng)，它們耗盡一部分發(fā)動(dòng)機(jī)功率，因此從負(fù)面意義上看進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的能量平衡，其次，通過(guò)它們的質(zhì)量，它們施加較大負(fù)荷在其他部件上，諸如安裝部分。鑒于此，顯而易見(jiàn)的是，設(shè)計(jì)移動(dòng)部件的構(gòu)造，使得它們具有最小質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)此的一種方式是使用具有低密度的材料，例如al合金。但是，公知的是該組材料擁有低硬度、高傳熱性、由于它們的熔化特性擁有限制的服務(wù)溫度、較低強(qiáng)度以及接觸其他材料諸如鋼的低磨損阻力。然而，al合金在開(kāi)發(fā)以及實(shí)現(xiàn)新型發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中具有重要作用，相當(dāng)重要的是作為用于內(nèi)燃機(jī)的活塞的材料。由于增加功率密度以及嚴(yán)重影響內(nèi)燃機(jī)的操作條件(例如氣缸中的燃燒壓力)，臨界操作狀態(tài)出現(xiàn)，并且反映為增加的磨損以及特定部件的更短壽命。因此，需要確?；钊疾鄄槐辉黾拥呢?fù)荷過(guò)早磨損，從而不損害“密封”特性，因此不損害發(fā)動(dòng)機(jī)的總體效率。公知于現(xiàn)有技術(shù)并且被al活塞采用以降低活塞圈和活塞之間磨損的一個(gè)方法是鑲鑄由耐蝕鎳鑄鐵材料組成的鑄造圈。但是，鑲鑄并不是沒(méi)有它的問(wèn)題，這是由于活塞圈滑架需要在鑄造之前預(yù)處理以實(shí)現(xiàn)有效連接至al活塞。然而，在服務(wù)中al合金和耐蝕ni活塞圈滑架之間的界面是關(guān)鍵的，這是由于從al材料轉(zhuǎn)換為鑄造部件是突然的，溫度梯度導(dǎo)致熱引發(fā)的應(yīng)力，這能夠引起破壞。而且，討論的材料具有的密度為大約7.4g/cm3，當(dāng)用相同尺寸構(gòu)建時(shí)該密度增加了al活塞的質(zhì)量。為了降低部件密度的目的，現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了生產(chǎn)具有尤其低部件密度的多孔部件。根據(jù)de202009004082u1，作為蜂窩主體的產(chǎn)品的一部分，生產(chǎn)了一種多孔部件，其具有尤其高多孔性以及因此具有低部件密度。起點(diǎn)是存在一種由純金屬–例如鐵、鎳、鉻，銅或者鋁–組成的金屬泡沫，純金屬被處理以形成抗氧化及耐腐蝕的合金。de102004014076b3描述了生產(chǎn)細(xì)節(jié)。具有開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的金屬泡沫主體由開(kāi)孔結(jié)構(gòu)形成，所述開(kāi)孔結(jié)構(gòu)由純金屬通過(guò)應(yīng)用粉末涂層以及燒結(jié)組成，修改材料的成分，使得其要求特定氧化以及腐蝕屬性。以該方式生產(chǎn)的多孔部件獲得了大約90％的多孔性。de102012020829a1描述了一種用于生產(chǎn)燒結(jié)多孔部件的方法。通過(guò)使用由球形或者規(guī)則部件以及板狀部件組成的粉末混合物，能夠剪裁部件中的多孔性。改良的混合物帶來(lái)不同振實(shí)密度和體積密度，在燒結(jié)產(chǎn)品中不同振實(shí)密度和體積密度導(dǎo)致不同的孔類型以及孔含量。通過(guò)適當(dāng)?shù)慕M合至少兩個(gè)部件，–獨(dú)立于材料和/或其材料密度–能夠獲得生坯的體積密度為20％至70％td(td：部件密度與材料密度的比率％，對(duì)應(yīng)于理論材料密度)。因此，在燒結(jié)部件中，獲得30％至80％td的相對(duì)密度。能夠通過(guò)磨粉技術(shù)的公知方法處理這種類型的粉末混合物，諸如壓縮模制、薄膜鑄造、噴射鑄造。de102013215020a1描述了一種用于鑄造內(nèi)燃機(jī)的al活塞的插入部件，該部件經(jīng)得起滲透，意味著其具有開(kāi)放多孔性。起點(diǎn)是存在一種鐵基粉末混合物，其各個(gè)粒子尤其粗糙。具體地要求不多于4％粒子質(zhì)量的混合物具有的平均直徑為75μm。進(jìn)一步公開(kāi)了使用粘合劑作為用于粉末粒子的涂層，尤其使用樹(shù)脂，據(jù)說(shuō)樹(shù)脂能夠在鑄造中帶來(lái)足夠生坯強(qiáng)度，并且能夠在燒結(jié)期間再次燒盡。據(jù)說(shuō)根據(jù)該發(fā)明制造的插入部件能夠在燒結(jié)之后獲得2.5至4.7g/cm3的密度和/或80至50vol％或者大約32％至60％td的多孔性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是示出開(kāi)發(fā)用于生產(chǎn)多孔成形主體的方法的新方式。該目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。因此，本發(fā)明的基本構(gòu)思是：依靠砂心吹射、換句話說(shuō)通過(guò)流體動(dòng)態(tài)操作用混合物形成多孔成形主體，所述混合物由金屬、陶瓷和/或合金粉末與樹(shù)脂/催化劑系統(tǒng)組成。通過(guò)混合物的適當(dāng)成分以及樹(shù)脂/催化劑系統(tǒng)的適當(dāng)選擇，本發(fā)明的方法能夠用來(lái)生產(chǎn)能夠適于特定應(yīng)用的介質(zhì)可滲透功能部件。在此處提出的本發(fā)明的用于生產(chǎn)多孔成形主體的方法的第一步驟a)，將由金屬和/或金屬合金和/或陶瓷構(gòu)成的粉末與樹(shù)脂/催化劑混合物進(jìn)行混合。得到的混合物必須是可燒結(jié)的。這意味著熱處理在相鄰粒子之間產(chǎn)生熔化連接。在第二步驟b)，通過(guò)砂心吹射將混合物引入設(shè)計(jì)在成型刀具中的腔室。在第三步驟c)，通過(guò)活性物質(zhì)(例如氣體)的作用將成型刀具中的混合物凝固為成形主體。在第四步驟d)，加溫或者加熱成形主體以移除存在于成形主體有機(jī)中的有機(jī)物和/或存在于成形主體中的氣體。在第五步驟e)，最終，燒結(jié)以及因此凝固成形主體。以上描述的方法允許生產(chǎn)具有幾乎任何不確定幾何形狀的多孔成形主體。因此能夠利用該方法生產(chǎn)非常多種類的部件中的任何一種部件，尤其，使用在車輛構(gòu)造中的部件。例如，能夠想到的是生產(chǎn)氣缸襯套或者過(guò)濾器件的部件。鑒于在混合物和/或成形主體上的較低流體壓力作用，通過(guò)與其他方法(諸如壓縮模制或者噴射模制)比較，例如能夠生產(chǎn)具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)以及還具有較大外部尺寸的部件。本發(fā)明的方法的另一優(yōu)勢(shì)是，步驟a)中同質(zhì)混合物的成分能夠幾乎無(wú)限地變化，不會(huì)發(fā)生通常導(dǎo)致材料改變的粉末分離。例如，金屬能夠與合金以及陶瓷混合。此外，當(dāng)使用金屬粉末時(shí)，在步驟e)的燒結(jié)期間，僅在接觸表面能夠產(chǎn)生連接，而無(wú)任何區(qū)域連接。以該方式能夠生產(chǎn)具有尤其高多孔性的成形主體。因此，還能夠想到，由具有具體粒子形態(tài)的粒子、擁有較大板及較小球體的混合物的粒子生產(chǎn)成形主體。在該系統(tǒng)中，在燒結(jié)期間，較小球體移動(dòng)至較大板的接觸面，其效應(yīng)是：首先，由于較小球體的較大表面積，在板之間能夠具有更好連接，其次，區(qū)域中的較大真空，可以說(shuō)，球體從該區(qū)域“遷移”。還能夠想到，對(duì)于要提供在同質(zhì)混合物中的第二部件，該部件根據(jù)步驟d)在加溫/加熱時(shí)蒸發(fā)，因而形成額外真空，因此形成有意的多孔性。想到的用于這種第二部件的例子包括在加熱時(shí)進(jìn)入氣相的石蠟粒子或者聚乙烯粒子。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在步驟a)提供的樹(shù)脂/催化劑混合物具有的重量在混合物總體重量的0.5wt％和5wt％之間。這允許在較寬范圍中設(shè)定期望的多孔性，而不會(huì)出現(xiàn)任何隨附的不想要地降低成形主體的強(qiáng)度。步驟b)的引入是使用加壓氣體流體動(dòng)態(tài)地有效發(fā)生。用于將混合物引入成型刀具的加壓氣體經(jīng)受的尤其有用的氣體壓力為10bar和100bar之間的壓力。尤其優(yōu)選，加壓氣體是壓縮空氣或者氮或者氬，或者包括壓縮空氣和/或氮和/或氬。依靠這種“流體化”能夠生產(chǎn)具有期望高多孔性的成形主體。在步驟c)通過(guò)將至少一個(gè)活性氣體引入成型刀具而優(yōu)選發(fā)生凝固?；钚詺怏w初始化化學(xué)反應(yīng)，結(jié)果是粉末與腔室中的樹(shù)脂/催化劑的樹(shù)脂粘合。在一個(gè)變型中，凝固還能夠通過(guò)將成形主體留在成型刀具中預(yù)定時(shí)間而發(fā)生，因而不引入活性氣體。但是，利用該變型，上述粘合的形成發(fā)生地比在利用活性氣體的變型的情形中更慢。尤其優(yōu)選，活性氣體能夠包括氨基化合物或者是氨基化合物。實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)表明，當(dāng)氨基化合物用作活性氣體時(shí)，粉末和樹(shù)脂/催化劑混合物之間能夠產(chǎn)生尤其良好的連接。尤其優(yōu)選，在步驟d)將成形主體加溫/加熱至25℃至700℃之間的溫度。將成形主體加溫/加熱至所述溫度范圍內(nèi)的溫度是移除所述有機(jī)物和/或氣體的一種尤其有效的方式。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，加溫/加熱發(fā)生在中性、氧化或者還原氣氛中。以該方式，能夠避免在除氣期間成形主體上不想要的化學(xué)反應(yīng)。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，步驟e)的燒結(jié)操作發(fā)生在還原、碳化或者中性氣氛中。以該方式能夠?qū)崿F(xiàn)用于成形主體的彎曲強(qiáng)度在5mpa和1000mpa之間，成形主體具有的總體多孔性在20％和80％之間。在另一有利發(fā)展中，在步驟c)的凝固期間或者在根據(jù)步驟c)的凝固之后，當(dāng)成形主體形成時(shí)沒(méi)有機(jī)械壓力施加在成形主體上。以該方式，能夠確保用于成形主體的高多孔性。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種依靠上述方法生產(chǎn)的多孔成形主體。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，將成形主體設(shè)計(jì)為過(guò)濾器件的部件或者設(shè)計(jì)為氣缸襯套。應(yīng)當(dāng)理解的是，上文識(shí)別的特征以及下文將繼續(xù)闡述的特征不僅能夠使用在指出的具體組合中，而且能夠使用在其他組合中或者能夠單獨(dú)使用，這并不超出本發(fā)明的范圍。在以下說(shuō)明書(shū)中更詳細(xì)地闡述了本發(fā)明的優(yōu)選作業(yè)例子。具體實(shí)施方式下文參考第一例子討論本發(fā)明的方法。在步驟a)選擇金屬原始粉末，金屬原始粉末允許在最終產(chǎn)品中尤其期望的功能屬性，諸如孔尺寸以及機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)表格ab1.1，兩種金屬粉末混合物樣本a和樣本b符合這些標(biāo)準(zhǔn)。表格ab1.1金屬混合物[ab1]的成分然后，在步驟a)將表格ab1.1的兩種金屬粉末混合物中的每種與樹(shù)脂/催化劑混合物混合。根據(jù)步驟b)，隨后通過(guò)砂心吹射將混合物吹射入外部尺寸為180×24×24mm3的腔室，在每個(gè)情況下利用不同的吹射壓力–例如4、6、8和10bar，在此之后，在步驟c)在活性氣體的作用下固化10秒，在示例方案中，活性氣體是“dmpa706”。得到的成形主體擁有的密度為3.5g/cm3，3點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為1.4mpa(樣本a)和1.9mpa(樣本b)。更高壓力會(huì)導(dǎo)致成形主體的模制缺陷；低水平的樹(shù)脂/催化劑減小了彎曲強(qiáng)度和邊緣阻力。更高水平的樹(shù)脂和/或催化劑對(duì)成形主體的脫模性有害。在稱為初步燒結(jié)的熱操作中，根據(jù)步驟d)通過(guò)在n2-h2氣氛中以2k/min的速率將成形主體加熱至700℃來(lái)從成形主體移除樹(shù)脂。在步驟e)通過(guò)在n2-h2氣氛中從700℃以5k/min加熱至燒結(jié)溫度tsinter而發(fā)生凝固，凝固以彎曲強(qiáng)度形式進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于樣本a，僅存在彎曲強(qiáng)度的稍微增加(見(jiàn)表格ab1.3)。包含石墨的粉末混合物(樣本b)獲得更高強(qiáng)度，最大值大約為9mpa。表格ab1.3示出了燒結(jié)的結(jié)果。t燒結(jié)4.1(樣本a)4.2(樣本b)11154.77.411204.76.9911354.67.9811454.58.611754.99.02表格ab1.3：在不同溫度燒結(jié)的樣本3點(diǎn)彎曲強(qiáng)度，單位[mpa]如果壓縮空氣用作傳遞介質(zhì)，準(zhǔn)備好吹射的粉末混合物在它們的可使用性上具有時(shí)間限制。這能夠通過(guò)隨著作業(yè)時(shí)間減小的“生坯”部件的彎曲強(qiáng)度證明。如果采用氮作為處理氣體，可延長(zhǎng)用于作業(yè)的周期。在以下內(nèi)容中，進(jìn)一步參考第二例子討論本發(fā)明的方法。為了生產(chǎn)金屬部件，該部件適合于過(guò)濾應(yīng)用并且由具有較大孔的自支撐結(jié)構(gòu)以及具有較小孔的過(guò)濾介質(zhì)組成，采用類似于上述第一作業(yè)例子的程序。利用第二例子，與第一例子對(duì)比，根據(jù)步驟b)，在砂心吹射之前將金屬過(guò)濾織物尤其以平面方式插入工具的腔室，金屬過(guò)濾織物例如具有的厚度大約0.2mm以及具有的孔尺寸/網(wǎng)眼尺寸為35μm。在這之后，執(zhí)行第一作業(yè)例子中描述的方法步驟：換句話說(shuō)，執(zhí)行填充、砂心吹射、脫脂以及燒結(jié)步驟。結(jié)果，能夠再次生產(chǎn)出平面金屬精細(xì)過(guò)濾部件，這是通過(guò)具有較大孔(孔尺寸約200μm)的結(jié)構(gòu)執(zhí)行的，憑借“燒結(jié)”膜了獲取精細(xì)的過(guò)濾性能?？商鎿Q地，還能夠使用具有不同網(wǎng)眼尺寸的過(guò)濾織物。下文參考第三例子討論本發(fā)明的方法。類似于第二作業(yè)例子，還存在使用“生坯”中間物用于插入腔室的可能性。在該情況下系統(tǒng)是金屬/陶瓷粉末層系統(tǒng)，其包括約200μm厚的粗糙金屬粉末層以及約30μm厚的陶瓷粉末層。粉末嵌入到有機(jī)基質(zhì)中。不同于第一和第二作業(yè)例子，選擇要通過(guò)砂心吹射應(yīng)用的粉末混合物，使得在熱處理期間存在顯著收縮。設(shè)定該收縮以便非常好地適應(yīng)生坯中間物的收縮行為，并且在燒結(jié)之后生產(chǎn)預(yù)定的定向應(yīng)用的多孔性。這種部件適合于大約10nm至20μm的過(guò)濾粒子。經(jīng)由在頂層選擇陶瓷粉末以及通過(guò)燒結(jié)條件來(lái)設(shè)定對(duì)應(yīng)孔尺寸。在以下內(nèi)容，參考第四例子討論本發(fā)明的方法。對(duì)于魯棒性技術(shù)應(yīng)用，這種應(yīng)用中與在以上描述的第三作業(yè)例子一樣不選擇對(duì)破裂敏感的陶瓷頂層用于過(guò)濾，還能夠用易于還原的氧化物顆粒來(lái)替換該層。結(jié)果，在還原這些氧化物粒子以及燒結(jié)整個(gè)成形主體之后，在魯棒性載體結(jié)構(gòu)上形成了可容忍破壞及具有精細(xì)多孔性的金屬頂層，具有可調(diào)節(jié)的多孔性。在以下內(nèi)容，參考第五例子討論本發(fā)明的方法：關(guān)于第一例子，能夠想到，除了通常生產(chǎn)的鐵粉末或者銅粉末，還可使用通過(guò)公知工藝處理由精細(xì)的商用陶瓷或者金屬原始材料(0.01至大約25μm)已經(jīng)形成的原始材料的一種或多種細(xì)粒(10至500μm)，公知工藝處理的例子包括技術(shù)人員公知的處理，諸如噴射干燥、流化床制粒、制丸以及脫粒。該程序生產(chǎn)成形主體，其在燒結(jié)時(shí)實(shí)現(xiàn)局部高密度，即在細(xì)粒中，其在空隙方面、換句話說(shuō)在由細(xì)粒顆粒的接觸點(diǎn)所形成的孔體積方面允許經(jīng)由細(xì)粒尺寸能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)的高多孔性。另一不同之處在于，這種成形主體在給定燒結(jié)溫度進(jìn)行燒結(jié)之后獲得更高強(qiáng)度。這是由于對(duì)于細(xì)粒使用尤其具有燒結(jié)活性的精細(xì)的原始粉末，并且確保了細(xì)粒顆粒比第一例子中的常規(guī)原始粉末在接觸區(qū)域彼此形成更穩(wěn)定的接觸，例如在第一例子中，增加燒結(jié)溫度僅產(chǎn)生小的強(qiáng)度增加。本文中的金屬原始粉末不僅包括由純金屬組成的粉末，而且包括由不同的金屬、半金屬(即，半導(dǎo)體金屬)或者準(zhǔn)金屬即合金、金屬間化合物、固體溶液或者納米晶體和/或無(wú)定型狀態(tài)材料形成的粉末。當(dāng)前第1頁(yè)12