CN101068999A - 发动机气门的表面改性用夹具及使用该夹具的表面改性方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机气门的表面改性用夹具及使用该夹具的表面改性方法。所述发动机气门的表面改性用夹具(10)包括：大体为圆形的圆环部(24)，所述圆环部(24)用于夹持发动机气门(12)的气门头部(14)；头夹持部(28)，其直径从所述圆环部(24)的内周侧向下逐渐减小；以及杆夹持部(30)，所述杆夹持部(30)以基本一致的直径形成在所述头夹持部(28)的下方。当进行等离子体渗氮处理时，气门头部(14)与圆环部(24)呈环状线接触，同时，气门头部(14)被头夹持部(28)夹持，并与头夹持部(28)呈环状面接触，气门杆(16)被杆夹持部(30)夹持，并与杆夹持部(30)呈环状面接触。

Description

发动机气门的表面改性用夹具及使用该夹具的表面改性方法

技术领域

本发明涉及发动机气门的表面改性用夹具，所述表面改性用夹具用于对内燃机的发动机气门实施表面改性处理。本发明还涉及使用该夹具的表面改性方法。

背景技术

内燃机具有用于开启和关闭进气口和排气口的发动机气门。该发动机气门包括用于关闭所述进气口或排气口的圆形头部，和与所述头部相连且被所述内燃机的气缸盖夹持的轴状杆部。所述发动机气门的杆部相对于气缸盖迅速滑动，以开启或关闭进气口和排气口。因此，为了改善其耐磨性，需对发动机气门进行表面改性处理，如渗氮处理等。

公知的发动机气门的渗氮处理包括：气体渗氮法，其中将所述发动机气门在氨气气氛中加热；盐浴渗氮法(塔夫盐)，其中将发动机气门在含有氰酸钠或氰酸钾的混合盐中盐浴；以及等离子体渗氮(离子渗氮)法，其中用等离子体连续辐射发动机气门。

例如，对由铁族类合金制成的发动机气门进行等离子体渗氮处理时，首先将所述发动机气门设置在作为表面改性用夹具的试样架的格子部上。此外，由于所述发动机气门表面有一层自发生成的钝化膜(氧化膜)，该钝化膜阻碍渗氮处理的进行。因此，在所述渗氮处理前，通过氢溅射法去除该钝化膜。然后通过进行连续的等离子体渗氮处理，从而在发动机气门表面形成硬化层(参见例如专利文献1)。

专利文献1：日本专利第3553549号公报

在根据专利文献1所述的现有技术中，试样架由具有近似矩形格子部的框架构成。在这种情况中，当发动机气门被设置在所述格子部上时，所述发动机气门的圆形头部与近似矩形格子部的接触部位呈点状分散在所述格子部。即，头部与格子部之间形成点对点接触。因此，当对发动机气门进行等离子体渗氮处理时，由于接触面积小，所述头部与格子部的接触部位产生局部的过电压，并且由于所述过电压，在所述头部的接触部位上会不希望地发生放电表面粗糙。类似地，在试样架上，由于该过电压，与头部的接触部位会不希望地出现熔化造成的损害等。

另外，当在试样架与发动机气门没有接触的状态下进行等离子体渗氮处理时，在所述试样架和发动机气门上以重叠的方式发生辉光放电。因此，在发生重叠放电的部位上会出现放电表面粗糙和熔化损害等。

在这种情况中，发动机气门表面由于熔解、剥离等原因而变得不平整，并且所述发动机气门表面上形成的硬化层的厚度变得不均匀。

发明内容

本发明的一般的目的是提供一种发动机气门的表面改性用夹具，所述表面改性用夹具用于对发动机气门实施表面改性处理。

本发明的主要目的是提供一种发动机气门的表面改性用夹具，其中，可以对发动机气门实施渗氮处理等以在其上形成厚度均匀的硬化层。

本发明的另一个目的是提供一种表面改性方法，其中，该方法可对发动机气门稳定地实施表面改性处理。

本发明的再另一个目的是提供一种表面改性方法，其中，可以在发动机气门上形成厚度均匀的硬化层。

本发明的一个实施方案提供发动机气门的表面改性方法，所述表面改性方法包括以下步骤：

将铁族类合金制成的发动机气门装载在表面改性用夹具上，从而使所述发动机气门的头部和杆部中的至少一个部位与所述表面改性用夹具接触，所述接触方式为线接触和面接触中的至少一种接触方式；并且

将所述表面改性用夹具设置在处理炉内，在流动气体存在下，在阴极和阳极间进行放电，从而产生使用所述气体作为源的等离子体，其中，所述表面改性用夹具或所述发动机气门作为阴极。

此外，“线接触”是指接触区域沿直线或曲线延伸的状态。“面接触”是指以面相互接触的状态。

根据本发明，夹持发动机气门，以使其头部和杆部中的至少一个部位与表面改性用夹具线接触或面接触。与所述发动机气门仅与表面改性用夹具点接触的情况相比，该方式在所述发动机气门与表面改性用夹具之间提供了更大的接触面积。因此，当对装载在表面改性用夹具上的发动机气门进行表面改性处理时，可以使阳极和所述表面改性用夹具或发动机气门(阴极)间放电而产生的电压大范围地分散在所述发动机气门和表面改性用夹具的接触部位上，因而可以避免电压被局部地施加到所述接触部位上。

结果，在所述发动机气门和表面改性用夹具之间的接触部位施加过电压时，或者在产生重叠的辉光放电时，可以避免在发动机气门上产生放电导致的表面粗糙等。以这种方式，可以避免由于表面粗糙等原因造成的发动机气门表面不平整。因此，可以对所述发动机气门稳定地实施表面改性处理，从而，例如可以通过对其进行渗氮处理而在所述发动机气门的表面形成厚度基本均匀的硬化层。进一步说，所述表面改性处理可以包括氢溅射和等离子体渗氮处理。

此外，在产生了等离子体的气氛中，对发动机气门进行氢溅射处理和渗氮处理中的至少一种处理，于是，当进行所述氢溅射时，可以去除在发动机气门表面生成的钝化膜(氧化膜)。另一方面，当进行等离子体渗氮处理时，可以在发动机气门表面稳定地形成厚度均匀的硬化层。等离子体渗氮处理可以在进行氢溅射后立即进行，或者等离子体渗氮处理可与所述氢溅射同时进行。

另外，将发动机气门装载在表面改性用夹具上，以使发动机气门的头部与表面改性用夹具的倾斜部面接触，所述倾斜部的形状与气门头形状对应。在这种情况中，与所述发动机气门仅与表面改性用夹具点接触的情况相比，所述发动机气门与表面改性用夹具之间的接触面积较大，因此，当例如为了对发动机气门进行表面改性而放电时，可以避免过电压施加到所述表面改性用夹具和发动机气门的接触部位，还可避免表面改性用夹具和发动机气门之间的辉光放电的重叠。因此，可对发动机气门进行稳定的表面改性处理。

此外，将所述发动机气门装载在表面改性用夹具上，以使发动机气门的头部与表面改性用夹具的圆环部线接触，所述圆环部的形状与所述气门头部的形状对应。此种情况下，当对发动机气门进行表面改性而放电时，可以避免过电压施加在所述表面改性用夹具和发动机气门的接触部位，还可避免表面改性用夹具和发动机气门之间的辉光放电的重叠。因此，可对发动机气门进行稳定的表面改性处理。

更进一步，将发动机气门装载在表面改性用夹具上，以使发动机气门的杆部的外周面与表面改性用夹具的圆筒部面接触，所述圆筒部的形状与所述杆部的形状对应。此种情况下，当对发动机气门进行表面改性而放电时，可以避免过电压施加在表面改性用夹具和发动机气门的接触部位，还可避免表面改性用夹具和发动机气门之间的辉光放电的重叠。因此，可对发动机气门进行稳定的表面改性处理。

在此，阳极可以设置在处理炉内，或处理炉本身可用作阳极。在这种情况中，由于只将所述表面改性用夹具和发动机气门设置在处理炉中，因此其优点是，它们在处理炉内配置的自由度较大。即，可以更有效地利用处理炉内的空间。

本发明的另一实施方案提供了一种发动机气门的表面改性用夹具，其中，在对由铁族类合金发制成的动机气门进行渗氮处理时，所述表面改性用夹具夹持所述发动机气门，所述表面改性用夹具包括夹持部，所述夹持部与所述发动机气门的头部和杆部的至少一个部位接触，所述接触方式为线接触或面接触中的至少一种接触方式。

根据本发明，用于夹持发动机气门的所述表面改性用夹具设有夹持部，所述夹持部使得所述表面改性用夹具与发动机气门的头部和杆部中的至少一个部位线接触或面接触，所以，与所述发动机气门仅和表面改性用夹具点接触的情况相比，此种方式可以增大所述发动机气门和表面改性用夹具的接触面积。

因此，例如，当对装载在上述表面改性用夹具上的发动机气门进行渗氮处理时，可以使设置所述表面改性用夹具的处理炉与所述表面改性用夹具或发动机气门之间放电而产生的电压大范围地分散在所述发动机气门和表面改性用夹具之间的接触部位，因而可以避免辉光放电的重叠，也可以避免过电压局部施加到所述接触部位。

结果，在过电压施加于所述发动机气门和表面改性用夹具之间的接触部位时，可避免在所述发动机气门上发生放电导致的表面粗糙。因此，可对所述发动机气门进行稳定的表面改性处理，于是，例如当对所述发动机气门进行渗氮处理时，可以在所述发动机气门表面形成厚度基本均匀的硬化层。

此外，所述夹持部优选包含锥形倾斜部，所述锥形倾斜部的形状与气门的头部形状对应。因此，当所述发动机气门被装载在表面改性用夹具上时，可以以与所述锥形倾斜部面接触的状态来夹持所述发动机气门的头部。结果，与所述发动机气门仅和表面改性用夹具夹持点接触的情况相比，由于所述发动机气门和表面改性用夹具之间的接触面积增大，因此当对发动机气门实施表面改性而放电时，可避免辉光放电的重叠，还可避免过电压施加到所述接触部位。因此，可对所述发动机气门进行稳定的表面改性处理。

另外，所述夹持部优选包含圆环部，所述圆环部的形状与所述发动机气门的头部形状对应。在这种情况中，当所述发动机气门被装载在表面改性用夹具上时，可以以与所述圆环部线接触的状态来夹持所述发动机气门的头部。结果，当对发动机气门实施表面改性而放电时，可避免在所述表面改性用夹具和发动机气门之间的接触部位施加过电压，还可以避免辉光放电的重叠。因此，可对所述发动机气门进行稳定的表面改性处理。

此外，所述夹持部优选包含圆筒部，所述包围发动机气门的杆部，所述圆筒部的形状与所述杆部的形状对应。在这种情况中，当所述发动机气门被装载在表面改性用夹具上时，可以以与所述圆筒部面接触的状态来夹持所述发动机气门的杆部。结果，当对发动机气门实施表面改性而放电时，可避免在所述表面改性用夹具和发动机气门之间的接触部位施加过电压，还可以避免辉光放电的重叠。因此，可对所述发动机气门进行稳定的表面改性处理。

所述夹持部可以仅包括锥形倾斜部、圆环部和圆筒部中的一个，由此，可以以与所述夹持部线接触和面接触中的至少一种状态来夹持所述发动机气门。

附图说明

图1为本发明实施方案的发动机气门表面改性用夹具的部分省略透视图。

图2为装载在图1所示的表面改性用夹具上的发动机气门的透视图。

图3为图1的表面改性用夹具中单元格附近的放大平面图。

图4为单元格附近的放大纵截面图，该图显示发动机气门被装载在图1的表面改性用夹具上的状态。

图5为表面改性用夹具的一个变化实施方案的放大平面图，其中，和图3所示的特征相比，发动机气门仅被圆环部夹持。

图6为表面改性用夹具的一个变化实施方案的放大平面图，其具有一对圆弧部来代替设在图3的单元格中的圆环部。

图7为表面改性用夹具的一个变化实施方案的放大平面图，其中，和图6所示的特征相比，发动机气门仅被一对圆弧部夹持。

图8为发动机气门的生产过程和表面改性处理过程的流程图。

图9为表面改性用夹具的一个变化实施方案的部分省略透视图，该表面改性用夹具具有单元格，所述单元格中只形成有夹持发动机气门的气门头的头夹持部。

图10为显示图9所示的表面改性用夹具的单元格附近的放大纵截面图。

图11为表面改性用夹具的一个变化实施方案的部分省略透视图，该表面改性用夹具具有单元格，所述单元格中只形成有夹持发动机气门的气门杆的杆夹持部。

图12为显示图11所示的表面改性用夹具的单元格附近的放大纵截面图。

图13为具有夹持发动机气门的头部的平面部的表面改性用夹具的放大纵截面图。

图14为具有容纳发动机气门的气门头的凹部的表面改性用夹具的放大纵截面图。

具体实施方式

以下，结合实施该方法所使用的表面改性用夹具并且参考附图，对本发明的发动机气门表面改性方法的优选实施方案进行详细说明。

在图1中，标记10表示本发明实施方案的发动机气门的表面改性用夹具。

首先，对通过表面改性用夹具10而被实施渗氮处理的发动机气门12进行说明。如图1和图2所示，发动机气门12具有基本为T形的截面，并且还包括一端基本为圆盘状的气门头(头部)14，以及从所述气门头14的大致中心部沿直线向另一端延伸的气门杆(杆部)16。气门头14坐入和离开未图示的内燃机中的汽缸盖的进气口或排气口。

气门头14呈锥形，其直径从与气门杆16连接的部位开始逐渐变大。从而，所述气门头14在靠近气门杆16的一侧有锥面18(如图2所示)。锥面18上具有坐入所述内燃机的进气口或排气口的支座部19。支座部19以预定角度倾斜而形成，例如利用机械加工，使支座部19的直径相对于锥面18沿半径向内逐渐稍稍变小。

将气门杆16形成为直径基本相同的细杆状，并且以离开气门头14的方向延伸至预定长度。

由形状大体为矩形的金属框20形成装载所述发动机气门12的表面改性用夹具10。如图1所示，在所述表面改性用夹具10的上部形成有多个形状大体为矩形的单元格22。从断面大体为圆形的棒形材料以网格状形成所述单元格22。此外，各单元格22的形状大体相同，它们并列设置在所述表面改性夹具10的上部。此外，所述表面改性用夹具10连接到电源(未示出)上，并且发挥电极(阴极)的功能，来自所述电源的电流供给至所述电极(阴极)。

如图1和图3所示，所述各单元格22由大体等长的四边构成，在所述单元格22的大致中央部形成有圆形的圆环部24。所述圆环部24通过四个连接部26a～26d和单元格22或铁框20相连，所述各连接部从所述圆环部24的外周向外突出并且大体上垂直于单元格22的四边或框架20。即，在单元格22的大致中央部，圆环部24被四个连接部26a～26d支撑。此外，与所述单元格22相同，所述圆环部24和连接部26a～26d也由截面基本为圆形的棒形材料制成。

头夹持部(倾斜部)28形成在圆环部24的内周侧，并与圆环部24成为一个整体。所述头夹持部28从圆环部24下方突出，并且其直径沿半径向内向表面改性用夹具10的下方逐渐变小。直径基本相同的杆夹持部(圆筒部)30形成在所述头夹持部28的下部。杆夹持部30以离开头夹持部28的方向延伸至预定长度。所述头夹持部28和杆夹持部30分别由例如厚度基本一致的薄板材料形成。

如图4所示，头夹持部28以预定的倾斜角度θ1(如120°)向上开口，其中心位于圆环部24的中轴线D上。头夹持部28的内壁光滑，所述内壁和发动机气门12的气门头14的锥面18接触。即，头夹持部28的倾斜角度θ1和气门头14的锥面18的倾斜角度θ2基本相等(θ1≈θ2)。

此外，杆夹持部30的内径和发动机气门12的气门杆16的外径基本相同。

当发动机气门12被装载在表面改性用夹具10上时，气门杆16插入到杆夹持部30中，从而气门杆16被夹持，所述气门杆16的外周面和杆夹持部30的内周面呈面接触的状态，同时发动机气门12的气门头14与头夹持部28呈接触的状态。即，使气门头14与表面光滑的头夹持部28环状面接触，并与截面基本为圆形的圆环部24环状线接触。此外，使气门杆16与直径基本一致的杆夹持部30环状面接触。

如此，发动机气门12可以稳定可靠地通过圆环部24、头夹持部28和杆夹持部30被夹持在表面改性用夹具10中。

此外，如图5所示，在没有头夹持部28的情况下，可以只通过圆环部24将发动机气门12的气门头14夹持在上述表面改性用夹具10中。此种情况中，使气门头14的表面沿圆环部24的圆周与圆环部24线接触。

但是，表面改性用夹具10并不局限于在单元格22的大致中央部形成圆环部24的情形。如图6所示，表面改性用夹具10可以为以下配置：单元格22包括一对相对的截面大体为半圆形的圆弧部32a和32b，所述圆弧部从单元格22的大体的中央部开始相距一定间隔配置。此种情况中，所述圆弧部32a和32b的两端部可以通过连接部34a和34b分别连接到单元格22上，所述连接部34a和34b向着单元格22相对的两边延伸。此外，圆弧部32a、32b和连接部34a、34b的截面均基本上为圆形。

此种情况中，圆弧部32a和32b具有一对形成在其内周侧的头夹持部(倾斜部)36a和36b，所述头夹持部用于夹持气门头14。各头夹持部36a和36b的直径向下沿径向向内逐渐变小。此外，夹持气门杆16的杆夹持部(圆筒部)38a和38b分别形成在头夹持部36a和36b的下方。杆夹持部38a和38b的截面基本上为半圆形。即，成对的圆弧部32a和32b、头夹持部36a和36b以及杆夹持部38a和38b都相对于单元格22的中心对称。

此种构成中，可使气门头14被适当地夹持于一对圆弧部32a和32b之间以及头夹持部36a和36b之间。此外，气门杆16可被适当地夹持在一对杆夹持部38a和38b之间。因此，表面改性用夹具10a可稳定可靠地夹持所述发动机气门12。此时，可以使气门头14与一对表面光滑的头夹持部36a和36b环状面接触，同时与截面大体为圆形的一对圆弧部32a和32b环状线接触。此外，使气门杆16与一对杆夹持部38a和38b环状面接触。

另外，如图7所示，在没有头夹持部36a和36b的情况下，可以只通过一对圆弧部32a和32b将发动机气门12的气门头14夹持在上述表面改性用夹具10中。此种情况中，气门头14的夹持状态为，气门头14的表面沿圆弧部32a和32b的周面在预定范围内与沿圆弧部32a和32b线接触。

本发明实施方案的表面改性用夹具10基本上为以上所说明的构成。以下，将说明对发动机气门12实施的渗氮处理。

首先，如图8所示，对铁族类合金等的杆状材料进行锻造成型(顶锻)，以扩大其前端部的直径，从而形成由气门头14和气门杆16构成的发动机气门12。该锻造过程中，由于锻造成型过程中赋予的热量和塑性变形过程中产生加工热，使发动机气门12表面自发地形成钝化膜(氧化膜)。

其次，通过对连接所述发动机气门14中的气缸盖(未示出)的进气和排气口的连接部和被气缸盖夹持的气门杆16的外周面进行机械加工(例如切削加工)，从而在所述气门头14的靠近气门杆16的一侧形成支座部19。通过该机械加工，在所述支座部19和气门杆16的外周面上生成的钝化膜的一部分被除去。

然后，对发动机气门12进行等离子体渗氮(离子渗氮)处理。首先，将氮气通到装有表面改性用夹具10的处理炉中，并且在所述氮气气氛中，在作为阳极的处理炉和作为阴极的发动机气门12之间施加电压。然后，使所述处理炉和发动机气门12间产生辉光放电，由此使氮气离子化成为等离子体状态，并且由此加热发动机气门12，同时，对该发动机气门12的表面进行渗氮处理。这样，在所述发动机气门12表面形成具有预定厚度的硬化层。

此时，辉光放电时作为阴极的发动机气门12以与金属表面改性用夹具10线接触和面接触的状态被夹持。即，由于发动机气门12被表面改性用夹具10的头夹持部28、杆夹持部30和圆环部24所夹持，并且发动机气门12与表面改性用夹具之间10之间具有较大的接触面积，因此在所述放电过程中，可以使在发动机气门12和表面改性用夹具10的接触部位上施加的电压大范围地分散。这样，不会在其接触面上局部地施加过电压。此外，也不会在所述发动机气门12和表面改性用夹具10上出现各自的辉光放电的重叠。

因此，可以避免由于所述发动机气门12与表面改性用夹具10之间的接触部位上的过电压和辉光放电的重叠而造成的放电表面粗糙等。因此，可以防止所述放电表面粗糙造成的发动机气门12表面不平整。

如上所述，在对发动机气门12进行渗氮处理时，表面改性用夹具10以与发动机气门12的气门头14和气门杆16面接触和线接触的状态夹持发动机气门12。因而，当用上述表面改性用夹具10进行等离子体渗氮处理而放电时，可以可靠地避免由于发动机气门12与表面改性用夹具10之间的接触部位上的过电压和辉光放电的重叠所造成的放电表面粗糙。从而，可对所述发动机气门12进行稳定的渗氮处理，在该发动机气门12的表面形成厚度基本均匀的硬化层，从而改善了所述发动机气门12的耐磨耗性。

另外，在利用等离子体渗氮对发动机气门12进行渗氮处理时，有必要仅在相对于气缸盖(未示出)滑动的气门杆16上形成硬化层。因此，如图8所示，对气门头14的支座部19和气门杆16的端部16a实施感应淬火，以提高所述支座部19和气门杆16的端部16a的强度。

然后，所述气门头14和气门杆16感应淬火后，为了提高尺寸精度，仅对和气缸盖的进气口或排气口接触的支座部19再次进行机械加工(图8)。

由此，获得作为最终制品的发动机气门12(图2)。

此外，可在等离子体渗氮处理前或在等离子体渗氮处理的同时，为了去除残留在发动机气门12上的钝化膜，可以进行氢溅射。

以下，将说明对发动机气门12进行氢溅射的情况。更具体地说，将说明在等离子体渗氮处理前进行氢溅射的情况。

首先，如图1和图4所示，将经机械加工的发动机气门12装载在表面改性用夹具10的单元格22上，气门头14向上，气门杆16向下。由此，气门杆16通过圆环部24插入杆夹持部30内，由此气门杆16的外周面由杆夹持部30的内周面所夹持。此外，气门头14的锥面18由圆环部24的内周面和头夹持部28的内壁面所夹持。

具体地说，使气门头14与表面光滑的头夹持部28环状面接触，并且与截面基本上为圆形的圆环部24环状线接触。此外，气门杆16与直径大体恒定的杆夹持部30环状面接触。此外，所述表面改性用夹具10设有多个单元格22，因此可同时将多个发动机气门12装载到所述表面改性用夹具10中。

这样，把发动机气门12由所述表面改性用夹具10所夹持。然后，把所述表面改性用夹具10设置到处理炉(未示出)的内部，之后将处理炉抽成真空，并将氢气引入处理炉的内部。在所述氢气气氛中，在作为阳极的处理炉和作为阴极的发动机气门12之间施加高电压，以利用辉光放电使氢气离子化。这样，离子化的氢气高速冲击发动机气门12的表面。结果，发动机气门12表面的钝化膜被氢气还原并被去除。在这种情况中，也可避免由于发动机气门12与表面改性用夹具10之间的接触部位上的过电压和辉光放电的重叠所造成的放电表面粗糙现象。

如上所述，本发明实施方案的表面改性用夹具10也适合用作用于进行氢溅射的夹具。在这种情况中，当对通过所述氢溅射去除钝化膜后的发动机气门12进行渗氮处理时，可在发动机气门12的表面形成更稳定的厚度均匀的硬化层。

在以上实施方案中，已对设置有头夹持部28和杆夹持部30的表面改性用夹具10进行了说明，所述头夹持部28和杆夹持部30用于夹持发动机气门12的气门头14和气门杆16。但本明不限于以上实施方案。如图9和图10所示，表面改性用夹具50的单元格52可以仅具有用于夹持气门头14的头夹持部(倾斜部)54。此外，如图11和图12所示，表面改性用夹具60的单元格62可以仅具有用于夹持发动机气门12的气门杆16的杆夹持部(圆筒部)64。

在如图9和图10所示的表面改性用夹具50中，可以合适地夹持发动机气门12，以使圆环部24与气门头14环状线接触，并且头夹持部54与气门头14环状面接触。同时，在如图11和图12所示的表面改性用夹具60中，可以使气门杆16通过杆夹持部30与表面改性用夹具60面接触。因此，可避免在所述气门头14与表面改性用夹具50或表面改性用夹具60之间的接触部位上形成过电压和辉光放电的重叠，从而可靠地避免了在发动机气门12上发生放电表面粗糙等。即，在以上任何情况中，都可对发动机气门12进行稳定的渗氮处理，并且因此可以在所述发动机气门12表面形成厚度基本均匀的硬化层，从而提高了发动机气门12的耐磨性。

此外，在以上实施方案中，举例说明了氢溅射和等离子体渗氮处理。但对发动机气门12的表面处理不限于以上处理方法。该表面处理可为任何处理，只要可由放电产生等离子体以使发动机气门12在等离子体的气氛中进行表面改性即可。

如图13所示，也可以使用表面改性用夹具72，所述表面改性用夹具72具有用于夹持发动机气门12的气门头14的平面部70。在该表面改性用夹具72中，使所述平面部70与发动机气门12的平面74相接触，所述平面74与锥面18相对，于是，通过由例如陶瓷材料等制成的夹持部件76从上面覆盖气门头14的一部分，以此固定发动机气门12。因此，气门头14不会发生移位，并且可以可靠地确定与表面改性用夹具72的相对位置。

此外，如图14所示，可以使用表面改性用夹具80，其具有从平面部70下凹预定深度的凹部78，凹部78中容纳并夹持气门头14。因此，气门头14不会发生半径方向的移位，可以可靠地确定与表面改性用夹具80的相对位置。

在这些情况中，夹持发动机气门12，以使气门头14的平面74与表面改性用夹具72的平面部72或表面改性用夹具80中的凹部78的底面面接触。这样能够使发动机气门12与表面改性用夹具70或表面改性用夹具80之间具有较大的接触面积，因而，可以更可靠地避免在所述发动机气门12上发生放电表面粗糙等。

在以上任何一种情况中，均可适当地在热处理炉中设置阳极，而不用热处理炉作为阳极。这种情况中，由于阳极可设置在热处理炉中的任意位置，因此可以在利于进行表面处理的有效位置产生等离子体。具体地说，如果把阳极设置在需要高密度等离子体的位置的附近，即在需要对发动机气门12进行表面改性处理的位置的附近，则可以使表面改性处理更高效地进行。而且，在这种情况中，所述表面处理方法具有实施容易且成本低的优点。

Claims (10)

1.发动机气门(12)的表面改性方法，所述方法包括以下步骤：

将铁族类合金制成的发动机气门(12)装载在表面改性用夹具(10)上，从而使所述发动机气门(12)的头部(14)和杆部(16)中的至少一个部位与所述表面改性用夹具(10)接触，所述接触方式为线接触和面接触中的至少一种接触方式；和

将所述表面改性用夹具(10)设置在处理炉内，在流动气体存在下，在阴极和阳极之间进行放电，从而产生使用所述气体为源的等离子体，其中，所述表面改性用夹具(10)或所述发动机气门(12)为所述阴极。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：在产生了所述等离子体的气氛中，对所述发动机气门(12)进行氢溅射和渗氮处理中的至少一种处理。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述表面改性用夹具(10)包括倾斜部(28)，其倾斜形状与所述发动机气门(12)的头部(14)的形状对应，并且其中使所述倾斜部(28)与所述头部(14)面接触。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，所述表面改性用夹具(10)包括以环状形成的圆环部(24)，所述圆环部(24)的形状与所述发动机气门(12)的头部(14)的形状对应，并且其中使所述圆环部(24)与所述头部(14)线接触。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其中，所述表面改性用夹具(10)包括圆筒部(30)，所述圆筒部(30)的形状与所述发动机气门(12)的杆部(16)的形状对应，并且其中使所述圆筒部(30)与所述杆部(16)的外周面面接触。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中，所述处理炉作为用于进行所述放电的阳极。

7.一种发动机气门(12)的表面改性用夹具(10)，其中，在对由铁族类合金制成的发动机气门(12)进行表面改性处理时，所述表面改性用夹具(10)夹持所述发动机气门(12)，所述表面改性用夹具(10)包括用于夹持所述发动机气门(12)的夹持部，所述夹持部与所述发动机气门(12)的头部(14)和杆部(16)中的至少一个部位接触，所述接触包括线接触和面接触中的至少一种接触方式。

8.根据权利要求7所述的表面改性用夹具(10)，其特征在于，所述夹持部包括锥形倾斜部(28)，其倾斜形状与所述发动机气门(12)的头部(14)的形状对应。

9.根据权利要求7或8所述的表面改性用夹具(10)，其特征在于，所述夹持部包括以环状形成的圆环部(24)，所述圆环部(24)的形状与所述发动机气门(12)的头部(14)的形状对应。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的表面改性用夹具(10)，其特征在于，所述夹持部包括用于包围所述杆部(16)的圆筒部(30)，所述圆筒部(30)的形状与所述发动机气门(12)的杆部(16)的形状对应。

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