JP2017008836A - Engine valve and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンバルブ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an engine valve and a manufacturing method thereof.
エンジンを搭載した自動車等の車両では、エンジン部分で大きな熱が発生するが、発生した熱はエンジン部材を介して周囲に拡散し易く、必ずしも発生した熱を充分に利用しきれていないのが現状である。 In a vehicle such as an automobile equipped with an engine, a large amount of heat is generated in the engine part. It is.
そこで、エンジンに発生する熱を有効に利用し、燃費等の特性をより向上させようとする研究が盛んに行われており、熱ロスの低減に向け、エンジンバルブの断熱化を図る試みが行われている。 Therefore, researches have been actively conducted to effectively use the heat generated in the engine and improve characteristics such as fuel efficiency, and attempts have been made to insulate engine valves in order to reduce heat loss. It has been broken.
特許文献1には、エンジンバルブの断熱を図る技術であってバルブの傘表面及び傘裏面にセラミックスや合金を溶射して皮膜を形成する技術が開示されている。特許文献2には、断熱性を図る技術であって金属からなる基材に塗布するための排気系部品用塗料が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for heat insulation of an engine valve, in which a film is formed by spraying ceramics or an alloy on the umbrella front and back of the valve. Patent Document 2 discloses a paint for exhaust system parts that is a technique for achieving heat insulation and is applied to a base material made of metal.
しかしながら、特許文献1では、溶射により皮膜を形成しているので、金属のエンジンバルブと皮膜との間の密着力が充分とはいえなかった。エンジン作動中に、エンジンバルブは、大きな熱的及び物理的衝撃を受けることになる。このようなエンジンバルブが使用される過酷な環境下では、特許文献1の技術では、皮膜がエンジンバルブから剥離するという問題があった。 However, in Patent Document 1, since the coating is formed by thermal spraying, the adhesion between the metal engine valve and the coating cannot be said to be sufficient. During engine operation, engine valves are subject to significant thermal and physical shocks. Under the harsh environment in which such an engine valve is used, the technique of Patent Document 1 has a problem that the film peels from the engine valve.
特許文献2の排気系部品用塗料を用いて金属からなる基材に皮膜を形成する場合、金属からなる基材にガラス成分を焼き付けることになるので、金属成分とガラス成分とが化学結合し充分な密着性を確保することができる。しかしながら、特許文献2の技術では、ガラス成分を含む塗料を焼き付けて皮膜を形成する際に、皮膜が収縮するという問題があった。これは金属と皮膜の熱膨張率が異なることが原因で起こる現象であり、この収縮の現象は、皮膜の膜厚が大きいときに顕著になる。この収縮によって、形成された皮膜の端部が皮膜の中心部分に向かって引けて(後退して)、皮膜の厚みが端部で薄くなるという問題があった。従って断熱性を高める目的で、エンジンバルブの傘部に上記皮膜を形成しても、例えば皮膜の傘裾側の端部は軸部側に向かって引けて、該端部の皮膜が薄くなってしまう。このように皮膜に薄い部分があると、その部分の断熱性能が劣るため、充分な断熱性能を発揮することができなくなる。 When a coating film is formed on a base material made of metal using the paint for exhaust system parts of Patent Document 2, since the glass component is baked on the base material made of metal, the metal component and the glass component are chemically bonded to each other. Good adhesion can be ensured. However, the technique of Patent Document 2 has a problem that the film shrinks when a film containing a glass component is baked to form the film. This is a phenomenon that occurs due to the difference in thermal expansion coefficient between the metal and the film, and this shrinkage phenomenon becomes significant when the film thickness is large. Due to this contraction, there is a problem that the end of the formed film is drawn (retracted) toward the center of the film, and the thickness of the film is reduced at the end. Therefore, even if the above-mentioned film is formed on the umbrella part of the engine valve for the purpose of improving heat insulation, for example, the end part of the film on the umbrella hem side can be drawn toward the shaft part side, and the film on the end part becomes thin. End up. Thus, if there is a thin portion in the film, the heat insulating performance of the portion is inferior, and therefore sufficient heat insulating performance cannot be exhibited.
本発明は、上記のような問題点を踏まえてなされたものであり、断熱性が高く、エンジンバルブの傘部に形成されたガラスコート層が金属基材から剥離しにくいエンジンバルブを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an engine valve that has high heat insulating properties and that makes it difficult for the glass coat layer formed on the umbrella portion of the engine valve to peel off from the metal substrate. With the goal.
上記目的を達成するため、第一の本発明のエンジンバルブは、軸部及び土台部からなる金属基材と、セラミック部材とからなるエンジンバルブであって、上記土台部は、柱状部と傘裾部とからなり、上記エンジンバルブの傘裏面の傘裾部以外の部分は上記セラミック部材により構成されており、上記セラミック部材の内側に形成された空間に上記柱状部が篏合されてエンジンバルブの傘部を構成しており、上記セラミック部材は、ガラスコート層を介して上記金属基材の傘裾部に接着され、一体化されてなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an engine valve according to a first aspect of the present invention is an engine valve composed of a metal base material including a shaft portion and a base portion, and a ceramic member, wherein the base portion includes a columnar portion and an umbrella skirt. The portion other than the umbrella hem portion on the back of the umbrella of the engine valve is made of the ceramic member, and the columnar portion is joined to a space formed inside the ceramic member so that the engine valve An umbrella portion is configured, and the ceramic member is bonded to and integrated with an umbrella skirt portion of the metal base material through a glass coat layer.
上記のように、セラミック部材の内側に形成された空間に、金属基材の柱状部が篏合されることによって、エンジンバルブの傘部の傘裾部以外の部分が構成されている第一の本発明のエンジンバルブを、以下、軸部篏合型エンジンバルブともいう。 As described above, the columnar part of the metal base material is combined in the space formed inside the ceramic member, so that a part other than the umbrella hem part of the umbrella part of the engine valve is configured. Hereinafter, the engine valve of the present invention is also referred to as a shaft-combined engine valve.
また、第二の本発明のエンジンバルブは、軸部と円錐台形状の土台部とからなる金属基材と、セラミック部材とからなるエンジンバルブであって、上記エンジンバルブの傘裏面の傘裾部以外の部分は上記セラミック部材により構成されており、上記セラミック部材の内側に形成された空間に上記土台部の一部が篏合されてエンジンバルブの傘部を構成しており、上記セラミック部材は、ガラスコート層を介して上記金属基材の土台部に接着され、一体化されてなることを特徴とする。 An engine valve according to a second aspect of the present invention is an engine valve composed of a metal base material including a shaft portion and a truncated cone-shaped base portion and a ceramic member, and an umbrella skirt portion on the back surface of the umbrella of the engine valve. The other part is composed of the ceramic member, and a part of the base part is combined in a space formed inside the ceramic member to constitute an umbrella part of the engine valve. It is characterized by being bonded to and integrated with the base portion of the metal substrate through a glass coat layer.
上記のように、セラミック部材の内側に形成された空間に金属基材の円錐台形状の土台部の一部が篏合されることによって、エンジンバルブの傘部の傘裾部以外の部分が構成されている第二の本発明のエンジンバルブを、以下、傘部篏合型エンジンバルブともいう。
以下において、単に本発明のエンジンバルブという場合は、本発明の軸部篏合型エンジンバルブ及び傘部篏合型エンジンバルブの両方を指すものとする。どちらかの発明かを特定して説明する必要がある場合には、軸部篏合型エンジンバルブ、傘部篏合型エンジンバルブと特定して説明することとする。
As described above, parts of the base part of the truncated cone shape of the metal base material are combined with the space formed inside the ceramic member, so that the parts other than the umbrella hem part of the umbrella part of the engine valve are configured. Hereinafter, the engine valve of the second aspect of the present invention is also referred to as an umbrella united engine valve.
In the following, the term “engine valve of the present invention” refers to both the shaft united engine valve and the umbrella united engine valve of the present invention. When it is necessary to specify and explain which invention is one of the inventions, the description will be made by specifying the shaft unit-combined engine valve and the umbrella unit-combined engine valve.
ここで、本発明のエンジンバルブの傘裏面とは、エンジンバルブの傘部の側面である。上記傘裏面は、エンジンバルブの軸部と傘表面とをつなぐ面でもある。本発明のエンジンバルブをエンジンに用いた場合、傘裏面は、エンジンバルブの傘部においてエンジンバルブを閉じた状態でエンジン燃焼室を臨まない面である。エンジンバルブの傘表面とはエンジンバルブを閉じた状態でエンジンバルブの傘部においてエンジン燃焼室を臨む面のことである。 Here, the umbrella back surface of the engine valve of the present invention is the side surface of the engine valve umbrella. The said umbrella back surface is also a surface which connects the axial part of an engine valve, and the umbrella surface. When the engine valve of the present invention is used in an engine, the back surface of the umbrella is a surface that does not face the engine combustion chamber in a state where the engine valve is closed in the umbrella portion of the engine valve. The umbrella surface of the engine valve is a surface facing the engine combustion chamber in the umbrella portion of the engine valve with the engine valve closed.
本発明のエンジンバルブの傘裾部とは、エンジンバルブの傘部において、傘表面に連続する傘裾の部分であり、傘部の一部である。傘裏面の傘裾部は、傘裏面を構成している傘裾部表面である。エンジンバルブの傘裏面の傘裾部以外の部分とは、該傘裾部の軸部側の端部からエンジンバルブの軸部までの傘裏面である。
本発明のエンジンバルブをエンジンに用いた場合、上記傘裏面の傘裾部は、シリンダーと接触する部分となる。本発明のエンジンバルブの傘部の傘裏面は、傘裾部を除いてセラミック部材により構成されており、傘裾部は、金属基材の土台部の一部により構成されている。
従って本発明のエンジンバルブの傘部の傘裏面は、上記セラミック部材により構成される傘裾部以外の部分と、金属基材の土台部の一部により構成される傘裾部とからなる。エンジンバルブの軸部は、金属基材の軸部により構成されている。
The umbrella hem part of the engine valve of the present invention is a part of the umbrella hem that is continuous with the umbrella surface in the umbrella part of the engine valve, and is a part of the umbrella part. The umbrella skirt portion on the back surface of the umbrella is the surface of the umbrella skirt portion constituting the back surface of the umbrella. The part other than the umbrella skirt portion on the back surface of the umbrella of the engine valve is the back surface of the umbrella from the shaft side end of the umbrella skirt portion to the shaft portion of the engine valve.
When the engine valve of the present invention is used in an engine, the umbrella skirt portion on the back surface of the umbrella is a portion in contact with the cylinder. The umbrella back surface of the umbrella part of the engine valve of the present invention is made of a ceramic member except for the umbrella skirt part, and the umbrella skirt part is made of a part of the base part of the metal substrate.
Therefore, the umbrella back surface of the umbrella part of the engine valve of the present invention is composed of a part other than the umbrella skirt part constituted by the ceramic member and an umbrella skirt part constituted by a part of the base part of the metal substrate. The shaft portion of the engine valve is constituted by a shaft portion of a metal base material.
本発明の軸部篏合型エンジンバルブでは、傘部の傘裾部以外の部分は、セラミック部材及びその内部に篏合された金属基材の柱状部から構成されている。上記軸部篏合型エンジンバルブでは、金属基材の柱状部の周囲がセラミック部材で覆われており、該セラミック部材は、ガラスコート層を介して該金属基材の傘裾部に接着して、金属基材と一体化している。 In the shaft unit-combined engine valve of the present invention, the part other than the umbrella skirt part of the umbrella part is composed of a ceramic member and a columnar part of a metal base material incorporated into the ceramic member. In the shaft unit-combined engine valve, the periphery of the columnar portion of the metal base material is covered with a ceramic member, and the ceramic member is bonded to the umbrella skirt portion of the metal base material through a glass coat layer. It is integrated with the metal substrate.
上記傘部篏合型エンジンバルブでは、傘部の傘裾部以外の部分は、セラミック部材及びその内部に篏合された金属基材の円錐台形状の土台部の一部から構成されている。上記傘部篏合型エンジンバルブでは、金属基材の円錐台形状の土台部の側面の軸部側がセラミック部材で覆われており、該セラミック部材は、ガラスコート層を介して該金属基材の円錐台形状の土台部の一部に接着され、金属基材と一体化している。 In the umbrella unit-combined engine valve, the part other than the umbrella skirt part of the umbrella unit is composed of a ceramic member and a part of a truncated cone-shaped base portion of a metal base material that is fitted inside the ceramic member. In the umbrella unit-integrated engine valve, the shaft side of the side surface of the truncated cone-shaped base portion of the metal base material is covered with a ceramic member, and the ceramic member is formed on the metal base material via the glass coat layer. It is bonded to a part of the truncated cone-shaped base and integrated with the metal substrate.
本発明のエンジンバルブでは、上記傘裾部以外の上記傘裏面は、上記セラミック部材により構成されており、該セラミック部材と、エンジンバルブの傘部を構成する金属基材との間には、ガラスコート層が形成されているので、エンジンバルブの傘裏面の傘裾部の軸部側の端部からエンジンバルブの軸部までの部分の断熱性を高めることができる。 In the engine valve of the present invention, the back surface of the umbrella other than the umbrella skirt is made of the ceramic member, and glass is interposed between the ceramic member and the metal base material forming the umbrella portion of the engine valve. Since the coat layer is formed, it is possible to improve the heat insulation of the portion from the end portion on the shaft portion side of the umbrella skirt portion on the back surface of the umbrella of the engine valve to the shaft portion of the engine valve.
本発明のエンジンバルブの傘部では、上記セラミック部材は、ガラスコート層を介して上記金属基材の土台部に接着して一体化してなる。このため本発明のエンジンバルブにおいては、上記ガラスコート層の表面全体をセラミック部材が覆っている。これにより、製造時にガラスコート層を形成するための焼結工程を経ても、エンジンバルブの傘部を構成するガラスコート層の端部に引けが発生しない。これは、上記セラミック部材は焼結工程を経ても収縮しにくい上に、セラミック部材の重みによってガラスコート層の収縮が阻害されるためである。このため、エンジンバルブの傘部を構成するガラスコート層の厚みが端部で薄くなるという問題が発生せず、上記エンジンバルブの傘裾部に隣接する部分でも充分な厚さのガラスコート層を形成することができる。その結果、エンジンバルブが高い断熱性能を発揮できるものとなる。 In the umbrella part of the engine valve of the present invention, the ceramic member is integrally bonded to the base part of the metal base material through a glass coat layer. For this reason, in the engine valve of the present invention, the ceramic member covers the entire surface of the glass coat layer. Thereby, even if it passes through the sintering process for forming a glass coat layer at the time of manufacture, the edge part of the glass coat layer which comprises the umbrella part of an engine valve does not generate | occur | produce. This is because the ceramic member does not easily shrink even after the sintering process, and the weight of the ceramic member inhibits the shrinkage of the glass coat layer. For this reason, the problem that the thickness of the glass coat layer constituting the umbrella part of the engine valve becomes thin at the end portion does not occur, and a glass coat layer having a sufficient thickness is also formed in the part adjacent to the umbrella hem part of the engine valve. Can be formed. As a result, the engine valve can exhibit high heat insulation performance.
また、本発明のエンジンバルブにおいては、ガラスコート層を焼結により形成する際に、金属基材とガラスコート層との間及びガラスコート層とセラミック部材との間に強い密着力が発現する。このためエンジンバルブが使用される過酷な環境下においても、エンジンバルブの傘部に形成されたガラスコート層が金属基材から剥離しにくく、高い断熱性能を発揮できることになる。 Further, in the engine valve of the present invention, when the glass coat layer is formed by sintering, strong adhesion is developed between the metal substrate and the glass coat layer and between the glass coat layer and the ceramic member. For this reason, even in a harsh environment where the engine valve is used, the glass coat layer formed on the umbrella portion of the engine valve is difficult to peel off from the metal base material, and high heat insulation performance can be exhibited.
本発明のエンジンバルブは断熱性が高い。そのため、以下の効果を奏する。
本発明のエンジンバルブをエンジンに用いる際、本発明のエンジンバルブは、吸気側のエンジンバルブとしても、排気側のエンジンバルブとしても用いることができる。
本発明のエンジンバルブを吸気側のエンジンバルブとして用いる場合、本発明のエンジンバルブは断熱性が高いので、エンジンバルブの熱が吸気に伝わりにくい。そのため、吸気効率を低下させることなくエンジンを作動させることができる。
また、本発明のエンジンバルブを排気側のエンジンバルブとして用いる場合、本発明のエンジンバルブは断熱性が高いので、排気の熱がエンジンバルブに伝達されにくい。そのため、排ガスの温度が低下しにくい。エンジンからの排ガスは、エンジンの下流に設置された排ガス浄化装置に設置された担体により浄化されることになるが、排ガスの温度が低下していない場合、排ガスは速やかに担体の温度を上昇させ、担体の排ガス浄化機能を好適に発揮させることができる。つまり、本発明のエンジンバルブを排気側のエンジンバルブとして用いると、排ガス浄化効率が向上する。
The engine valve of the present invention has high heat insulation. Therefore, the following effects are exhibited.
When the engine valve of the present invention is used for an engine, the engine valve of the present invention can be used as both an intake side engine valve and an exhaust side engine valve.
When the engine valve of the present invention is used as an engine valve on the intake side, the engine valve of the present invention has high heat insulation, so that the heat of the engine valve is not easily transmitted to the intake air. Therefore, the engine can be operated without reducing the intake efficiency.
Further, when the engine valve of the present invention is used as an engine valve on the exhaust side, the engine valve of the present invention has high heat insulation properties, so that the heat of the exhaust is not easily transmitted to the engine valve. Therefore, the temperature of the exhaust gas is unlikely to decrease. Exhaust gas from the engine is purified by a carrier installed in an exhaust gas purification device installed downstream of the engine. If the temperature of the exhaust gas is not lowered, the exhaust gas quickly raises the temperature of the carrier. The exhaust gas purification function of the carrier can be suitably exhibited. That is, when the engine valve of the present invention is used as an engine valve on the exhaust side, exhaust gas purification efficiency is improved.
本発明の傘部篏合型エンジンバルブにおいては、上記セラミック部材及びその内側に形成された空間の合計体積を100%とした場合において、上記合計体積に対する上記セラミック部材の体積の割合は、50〜90%であることが好ましく、80〜90%であることがより好ましい。
上記傘部篏合型エンジンバルブにおいて、上記合計体積に対する上記セラミック部材の体積の割合が50〜90%であると、上記傘裾部の軸部側の端部から、エンジンバルブの軸部まで、エンジンバルブの傘裏面がより高い断熱性能を発揮することができる。このため本発明のエンジンバルブが上記構成であると、上述した本発明の効果をより充分に発揮することができる。
In the umbrella part-combined engine valve of the present invention, when the total volume of the ceramic member and the space formed therein is 100%, the ratio of the volume of the ceramic member to the total volume is 50 to 50%. 90% is preferable, and 80 to 90% is more preferable.
In the umbrella part-combined engine valve, when the ratio of the volume of the ceramic member to the total volume is 50 to 90%, from the end part on the shaft part side of the umbrella skirt part to the shaft part of the engine valve, The back of the umbrella of the engine valve can exhibit higher heat insulation performance. Therefore, when the engine valve of the present invention has the above configuration, the above-described effects of the present invention can be more fully exhibited.
上記傘部篏合型エンジンバルブとして、例えば、軸部と円錐台形状の土台部とからなる金属基材と、該金属基材の土台部の一部が篏合する空間が形成された、円錐台において所定厚さの表層部分を切り取ったような形状(以下、スカート形状という)のセラミック部材とからなるエンジンバルブが挙げられる。このようなエンジンバルブの傘部は、上記スカート形状のセラミック部材の内側に形成された空間に上記金属基材の土台部が篏合されて構成されており、該セラミック部材の下側表面が、ガラスコート層を介して該金属基材の傘裾部に接着することにより、金属基材とセラミック部材とが一体化している。 As the umbrella unit-combined engine valve, for example, a cone in which a metal base composed of a shaft part and a truncated cone-shaped base part and a space where a part of the base part of the metal base part is joined is formed. An engine valve formed of a ceramic member having a shape (hereinafter referred to as a skirt shape) obtained by cutting a surface layer portion having a predetermined thickness on a table is mentioned. The umbrella portion of such an engine valve is configured by combining the base portion of the metal base material in a space formed inside the skirt-shaped ceramic member, and the lower surface of the ceramic member is The metal substrate and the ceramic member are integrated by adhering to the umbrella base of the metal substrate via the glass coat layer.
また、本発明の軸部篏合型エンジンバルブにおいては、上記セラミック部材及びその内側に形成された空間の合計体積を100%とした場合において、上記合計体積に対する上記セラミック部材の体積の割合は、50〜90%であることが好ましく、70〜80%であることがより好ましい。
上記軸部篏合型エンジンバルブにおいて、上記合計体積に対する上記セラミック部材の体積の割合が50〜90%であると、エンジンバルブの傘部の傘裾部の軸部側の端部からエンジンバルブの軸部までの部分が主にセラミック部材により構成されており、該セラミック部材が、ガラスコート層を介して金属基材の傘裾部と接着して一体化している。このため、エンジンバルブの傘部の傘裾部の軸部側の端部からエンジンバルブの軸部までの部分が、より高い断熱性能を発揮することができる。従って本発明のエンジンバルブが上記構成であると、上述した本発明の効果をより充分に発揮することができる。
Further, in the shaft-combined engine valve of the present invention, when the total volume of the ceramic member and the space formed therein is 100%, the ratio of the volume of the ceramic member to the total volume is: It is preferable that it is 50 to 90%, and it is more preferable that it is 70 to 80%.
When the ratio of the volume of the ceramic member to the total volume is 50 to 90% in the shaft-combined engine valve, the shaft portion side end portion of the umbrella hem portion of the engine valve umbrella portion The portion up to the shaft portion is mainly composed of a ceramic member, and the ceramic member is bonded and integrated with the umbrella skirt portion of the metal substrate through the glass coat layer. For this reason, the part from the edge part by the side of the shaft part of the umbrella bottom part of the umbrella part of an engine valve to the shaft part of an engine valve can exhibit higher heat insulation performance. Therefore, when the engine valve of the present invention has the above configuration, the above-described effects of the present invention can be more fully exhibited.
上記の軸部篏合型エンジンバルブとして、例えば、軸部と柱状部と傘裾部とからなる金属基材と、内側に上記柱状部が篏合する空間が形成された円錐台形状のセラミック部材とからなるエンジンバルブが挙げられる。このようなエンジンバルブの傘部は、上記セラミック部材の内側に形成された空間に上記金属基材の柱状部が篏合されて構成されており、該セラミック部材の底面が、ガラスコート層を介して金属基材の傘裾部に接着することにより、金属基材とセラミック部材とが一体化している。 As the shaft unit-combined engine valve, for example, a frustum-shaped ceramic member in which a metal base composed of a shaft unit, a columnar unit, and an umbrella skirt, and a space in which the columnar unit is combined is formed inside. An engine valve consisting of The umbrella part of such an engine valve is configured such that the columnar part of the metal base material is combined in a space formed inside the ceramic member, and the bottom surface of the ceramic member is interposed through the glass coat layer. Then, the metal base material and the ceramic member are integrated by bonding to the umbrella base of the metal base material.
本発明のエンジンバルブにおいて、上記セラミック部材は、気孔を有することが好ましい。
セラミック部材が気孔を有すると、エンジンバルブの断熱性能がより向上する。また、ガラスコート層を形成する際の焼結工程において、ガラスコート層とセラミック部材との間に熱膨張差による応力が発生しても、気孔によりその応力が緩和される。このため、ガラスコート層の靱性が低い場合であっても、焼結の際にセラミック部材が応力を吸収して破損することがより防止される。
また、セラミック部材の気孔中にガラスコート層の成分が浸透していることが好ましい。焼結工程においてガラスコート層の原料が気孔に拡散してアンカー効果を発揮することで、ガラスコート層とセラミック部材のより強い密着が可能となる。
In the engine valve of the present invention, the ceramic member preferably has pores.
When the ceramic member has pores, the heat insulating performance of the engine valve is further improved. Moreover, even if a stress due to a difference in thermal expansion occurs between the glass coat layer and the ceramic member in the sintering step when forming the glass coat layer, the stress is relieved by the pores. For this reason, even if the toughness of the glass coat layer is low, the ceramic member is more prevented from being damaged by absorbing stress during sintering.
Moreover, it is preferable that the component of the glass coat layer has penetrated into the pores of the ceramic member. In the sintering process, the glass coat layer raw material diffuses into the pores and exhibits an anchor effect, whereby stronger adhesion between the glass coat layer and the ceramic member is possible.
本発明のエンジンバルブにおいて、上記ガラスコート層は、気孔を有することが好ましい。
ガラスコート層が気孔を有すると、エンジンバルブの断熱性能がより向上する。また、ガラスコート層を形成する際の焼結工程において、ガラスコート層とセラミック部材との間に熱膨張差による応力が発生しても、気孔によりその応力が緩和される。このため、ガラスコート層の靱性が低い場合であっても、焼結工程においてガラスコート層が割れる等して破損することがより防止される。
In the engine valve of the present invention, the glass coat layer preferably has pores.
When the glass coat layer has pores, the heat insulating performance of the engine valve is further improved. Moreover, even if a stress due to a difference in thermal expansion occurs between the glass coat layer and the ceramic member in the sintering step when forming the glass coat layer, the stress is relieved by the pores. For this reason, even if the toughness of the glass coat layer is low, the glass coat layer is prevented from being broken and broken in the sintering process.
本発明のエンジンバルブにおいては、上記ガラスコート層の厚さが、10〜500μmであることが好ましい。
ガラスコート層の厚さが10μm未満であると、エンジンバルブの断熱性が充分に向上しにくい場合がある。ガラスコート層の厚さが500μmを超えると、ガラスコート層に熱衝撃等が加わった際に、クラックが発生しやすくなることがある。
In the engine valve of the present invention, the glass coat layer preferably has a thickness of 10 to 500 μm.
If the thickness of the glass coat layer is less than 10 μm, the heat insulation of the engine valve may not be sufficiently improved. When the thickness of the glass coat layer exceeds 500 μm, cracks may easily occur when a thermal shock or the like is applied to the glass coat layer.
本発明のエンジンバルブにおいては、上記傘裾部の幅は、上記エンジンバルブの傘裏面の傘裾からエンジンバルブの軸部に向かう方向において、上記エンジンバルブの傘裏面の幅の3〜20%であることが好ましい。
傘裾部の幅が上記範囲であると、本発明のエンジンバルブがエンジンに用いられた際に、バルブシートと接触するエンジンバルブの部分を充分に大きくすることができ、エンジンバルブと、バルブシートとが繰り返し衝突することにより生じる衝撃によりエンジンバルブが破壊されることを防ぐことができる。また、ガラスコート層で被覆される傘部の割合を充分に大きくすることができるので、充分な断熱効果を得ることができる。
なお、本明細書において、「エンジンバルブの傘裏面の傘裾から軸部に向かう方向」とは、エンジンバルブの傘裾のある一点からエンジンバルブの軸部までを最短距離となるように結ぶ直線の方向のことを意味する。
In the engine valve of the present invention, the width of the umbrella skirt is 3 to 20% of the width of the engine valve back in the direction from the umbrella skirt on the engine valve back to the shaft of the engine valve. Preferably there is.
When the width of the umbrella skirt is within the above range, when the engine valve of the present invention is used in an engine, the portion of the engine valve that comes into contact with the valve seat can be made sufficiently large. It is possible to prevent the engine valve from being destroyed by an impact caused by repeated collisions. Moreover, since the ratio of the umbrella part coat | covered with a glass coat layer can be enlarged enough, sufficient heat insulation effect can be acquired.
In this specification, “the direction from the umbrella hem on the back of the umbrella of the engine valve toward the shaft” refers to a straight line that connects the engine valve shaft to the shaft of the engine valve at the shortest distance. Means the direction of
また、エンジンバルブの傘裏面における傘裾部の面積は、エンジンバルブの傘裏面の面積の5〜50%であることが好ましい。
エンジンバルブにおいて、傘裾部の面積が、エンジンバルブの傘裏面の面積の5%未満であると、本発明のエンジンバルブがエンジンに用いられた際に、シリンダーと接触するエンジンバルブの部分が小さくなる。エンジンバルブと、シリンダーとは繰り返し衝突することになるので、傘裾部が小さくなると、傘裾部における単位面積当たりにかかる衝撃が強くなる。従って、傘裾部の面積が、エンジンバルブの傘裏面の面積の5%未満であると、エンジンバルブが破壊されやすくなる。
エンジンバルブにおいて、傘裾部の面積が、エンジンバルブの傘裏面の面積の50%を超えると、セラミック部材で構成される傘裏面の割合が小さくなる。従って、充分な断熱効果を得られにくくなる。
Moreover, it is preferable that the area of the umbrella skirt part in the back surface of the umbrella of the engine valve is 5 to 50% of the area of the back surface of the umbrella of the engine valve.
In the engine valve, when the area of the umbrella skirt is less than 5% of the area of the back of the umbrella of the engine valve, when the engine valve of the present invention is used in an engine, the portion of the engine valve that contacts the cylinder is small. Become. Since the engine valve and the cylinder repeatedly collide, when the umbrella skirt becomes small, the impact per unit area at the umbrella skirt becomes strong. Therefore, when the area of the umbrella skirt is less than 5% of the area of the back surface of the umbrella of the engine valve, the engine valve is easily broken.
In the engine valve, when the area of the umbrella skirt exceeds 50% of the area of the back surface of the engine valve, the ratio of the back surface of the umbrella made of a ceramic member decreases. Therefore, it becomes difficult to obtain a sufficient heat insulating effect.
上記ガラスコート層は、非晶質無機材と結晶性無機材とからなることが好ましい。
非晶質無機材はエンジンバルブの金属基材を被覆するガラス層として機能する。また、結晶性無機材が耐熱性を向上させる部材としての役割を担う。さらにガラスコート層に非晶質無機材と結晶性無機材が存在することでガラスコート層の強度が高くなる。
The glass coat layer is preferably made of an amorphous inorganic material and a crystalline inorganic material.
The amorphous inorganic material functions as a glass layer that covers the metal substrate of the engine valve. Further, the crystalline inorganic material plays a role as a member for improving heat resistance. Further, the presence of the amorphous inorganic material and the crystalline inorganic material in the glass coat layer increases the strength of the glass coat layer.
本発明のエンジンバルブにおいては、上記非晶質無機材は、軟化点が300〜1000℃である低軟化点ガラスであることが好ましい。
非晶質無機材が上記低軟化点ガラスであると、軟化点を超える温度で加熱することにより非晶質無機材が軟化溶融し金属基材の表面に広がってガラスコート層となる。
In the engine valve of the present invention, the amorphous inorganic material is preferably a low softening point glass having a softening point of 300 to 1000 ° C.
When the amorphous inorganic material is the above-mentioned low softening point glass, the amorphous inorganic material is softened and melted by heating at a temperature exceeding the softening point and spreads on the surface of the metal substrate to form a glass coat layer.
本発明のエンジンバルブにおいては、上記結晶性無機材は、アルミナ、ジルコニア、イットリア、カルシア、マグネシア、セリア及びハフニアからなる群から選択される少なくとも一種からなることが好ましい。
これらの耐熱性能に優れた結晶性無機材を含むガラスコート層は、耐熱性が向上する。また、断熱性能も向上する。
In the engine valve of the present invention, the crystalline inorganic material is preferably made of at least one selected from the group consisting of alumina, zirconia, yttria, calcia, magnesia, ceria and hafnia.
The glass coat layer containing the crystalline inorganic material having excellent heat resistance performance is improved in heat resistance. Also, the heat insulation performance is improved.
本発明のエンジンバルブにおいては、上記セラミック部材は、ジルコニアからなることが好ましい。
ジルコニアからなるセラミック部材は、耐熱性に優れるため好ましい。また、ジルコニアは、ガラスコート層との密着性が良好であるため好ましい。
In the engine valve of the present invention, the ceramic member is preferably made of zirconia.
A ceramic member made of zirconia is preferable because of its excellent heat resistance. Zirconia is preferable because of its good adhesion to the glass coat layer.
第一の本発明のエンジンバルブの製造方法は、上記金属基材の土台部を構成する傘裾部にガラスペーストを塗布してガラスペースト層を形成するガラスペースト層形成工程、セラミック部材の内側に形成された空間に、上記金属基材を構成する柱状部を嵌め込むとともに、上記ガラスペースト層の表面に、上記セラミック部材を配置するセラミック部材配置工程、及び、上記ガラスペースト層を焼結することにより、ガラスコート層を形成するとともに、上記セラミック部材と上記金属基材の傘裾部とを上記ガラスコート層を介して接着する工程を含むことを特徴とする。 A method for manufacturing an engine valve according to a first aspect of the present invention includes: a glass paste layer forming step of forming a glass paste layer by applying a glass paste to an umbrella skirt constituting the base portion of the metal base; A ceramic member disposing step of disposing the ceramic member on the surface of the glass paste layer and sintering the glass paste layer while fitting the columnar portion constituting the metal base material into the formed space. Thus, the method includes forming a glass coat layer and bonding the ceramic member and the umbrella skirt portion of the metal base material via the glass coat layer.
第一の本発明のエンジンバルブの製造方法では、金属基材の土台部を構成する傘裾部に形成されたガラスペースト層の表面に、上記セラミック部材を配置する。これにより、ガラスコート層を形成するための焼結を経ても、エンジンバルブの傘部を構成するガラスコート層の端部に引けが発生しない。このため、エンジンバルブの傘部を構成するガラスコート層の厚みが端部で薄くなるという問題が発生せず、上記傘裾部に隣接する部分でも充分な厚さのガラスコート層を形成することができる。その結果高い断熱性能を発揮できるエンジンバルブを製造することができる。 In the engine valve manufacturing method of the first aspect of the present invention, the ceramic member is disposed on the surface of the glass paste layer formed on the umbrella skirt portion constituting the base portion of the metal substrate. Thereby, even if it passes through sintering for forming a glass coat layer, the end part of the glass coat layer which constitutes the umbrella part of an engine valve does not become closed. For this reason, the problem that the thickness of the glass coat layer constituting the umbrella portion of the engine valve becomes thin at the end portion does not occur, and a glass coat layer having a sufficient thickness is formed even in the portion adjacent to the umbrella skirt portion. Can do. As a result, an engine valve that can exhibit high heat insulation performance can be manufactured.
第一の本発明のエンジンバルブの製造方法では、金属基材の傘裾部に形成されたガラスペースト層の表面にセラミック部材を配置し、その後ガラスペースト層を焼結することにより、金属基材とガラスコート層との間及びガラスコート層とセラミック部材との間に強い密着力が発現する。このため本発明のエンジンバルブの製造方法によれば、断熱性が高く、エンジンバルブの傘部に形成されたガラスコート層が金属基材から剥離しにくいエンジンバルブを製造することができる。 In the manufacturing method of the engine valve according to the first aspect of the present invention, the ceramic base material is disposed on the surface of the glass paste layer formed on the umbrella base of the metal base material, and then the glass paste layer is sintered. Strong adhesion between the glass coat layer and the glass coat layer and between the glass coat layer and the ceramic member is exhibited. For this reason, according to the method for manufacturing an engine valve of the present invention, it is possible to manufacture an engine valve that has high heat insulating properties and the glass coat layer formed on the umbrella portion of the engine valve is difficult to peel off from the metal substrate.
第二の本発明のエンジンバルブの製造方法は、上記金属基材の土台部の表面にガラスペーストを塗布してガラスペースト層を形成するガラスペースト層形成工程、セラミック部材の内側に形成された空間に、上記金属基材の土台部を嵌め込むとともに、上記ガラスペースト層の表面に、上記セラミック部材を配置するセラミック部材配置工程、及び、上記ガラスペースト層を焼結することにより、ガラスコート層を形成するとともに、上記セラミック部材と上記金属基材の土台部とを上記ガラスコート層を介して接着する接着工程を含むことを特徴とする。 The engine valve manufacturing method according to the second aspect of the present invention includes a glass paste layer forming step of forming a glass paste layer by applying a glass paste to the surface of the base portion of the metal base, and a space formed inside the ceramic member. The glass base layer is inserted into the base of the metal base, and the ceramic member is disposed on the surface of the glass paste layer, and the glass paste layer is sintered to sinter the glass coat layer. And forming an adhesion step of bonding the ceramic member and the base portion of the metal substrate through the glass coat layer.
第二の本発明のエンジンバルブの製造方法では、金属基材の土台部の表面に形成されたガラスペースト層の表面に、上記セラミック部材を配置する。これにより、ガラスコート層を形成するための焼結を経ても、エンジンバルブの傘部を構成するガラスコート層の端部に引けが発生しない。このため、エンジンバルブの傘部を構成するガラスコート層の厚みが端部で薄くなるという問題が発生せず、上記土台部の表面に充分な厚さのガラスコート層を形成することができる。その結果高い断熱性能を発揮できるエンジンバルブを製造することができる。 In the engine valve manufacturing method according to the second aspect of the present invention, the ceramic member is disposed on the surface of the glass paste layer formed on the surface of the base portion of the metal substrate. Thereby, even if it passes through sintering for forming a glass coat layer, the end part of the glass coat layer which constitutes the umbrella part of an engine valve does not become closed. For this reason, the problem that the thickness of the glass coat layer which comprises the umbrella part of an engine valve becomes thin does not generate | occur | produce, but the glass coat layer of sufficient thickness can be formed in the surface of the said base part. As a result, an engine valve that can exhibit high heat insulation performance can be manufactured.
第二の本発明のエンジンバルブの製造方法では、金属基材の土台部の表面に形成されたガラスペースト層の表面にセラミック部材を配置し、その後ガラスペースト層を焼結することにより、金属基材とガラスコート層との間及びガラスコート層とセラミック部材との間に強い密着力が発現する。このため本発明のエンジンバルブの製造方法によれば、断熱性が高く、エンジンバルブの傘部に形成されたガラスコート層が金属基材から剥離しにくいエンジンバルブを製造することができる。 In the method for manufacturing an engine valve according to the second aspect of the present invention, the ceramic base is disposed on the surface of the glass paste layer formed on the surface of the base portion of the metal substrate, and then the glass paste layer is sintered, thereby obtaining a metal substrate. Strong adhesion is developed between the material and the glass coat layer and between the glass coat layer and the ceramic member. For this reason, according to the method for manufacturing an engine valve of the present invention, it is possible to manufacture an engine valve that has high heat insulating properties and the glass coat layer formed on the umbrella portion of the engine valve is difficult to peel off from the metal substrate.
エンジンバルブに用いられるセラミック部材は、本発明のエンジンバルブであることを特徴とする。
このため、上記セラミック部材が用いられたエンジンバルブは、高い断熱性能を発揮することができる。
The ceramic member used for the engine valve is the engine valve of the present invention.
For this reason, the engine valve using the ceramic member can exhibit high heat insulation performance.
[発明の詳細な説明]
以下、本発明のエンジンバルブについて詳述する。
Detailed Description of the Invention
Hereinafter, the engine valve of the present invention will be described in detail.
第一の本発明のエンジンバルブとして、以下のような構成のものが挙げられる。
すなわち、本発明の軸部篏合型エンジンバルブは、軸部及び土台部からなる金属基材と、セラミック部材とからなるエンジンバルブであって、上記土台部は、柱状部と傘裾部とからなり、上記エンジンバルブの傘裏面の傘裾部以外の部分は上記セラミック部材により構成されており、上記セラミック部材の内側に形成された空間に上記柱状部が篏合されてエンジンバルブの傘部を構成しており、上記セラミック部材は、ガラスコート層を介して上記金属基材の傘裾部に接着され、一体化されてなることを特徴とする。
The engine valve of the first aspect of the present invention includes the following configuration.
That is, the shaft united engine valve of the present invention is an engine valve composed of a metal base material including a shaft part and a base part and a ceramic member, and the base part includes a columnar part and an umbrella skirt part. The portion other than the umbrella hem on the back of the umbrella of the engine valve is made of the ceramic member, and the columnar portion is joined to the space formed inside the ceramic member so that the umbrella portion of the engine valve is The ceramic member is bonded to and integrated with an umbrella skirt portion of the metal substrate through a glass coat layer.
本発明の軸部篏合型エンジンバルブは、棒状の軸部と、円錐形状の傘部と、傘部のうち傘裾の部分である傘裾部からなり、一方、エンジンバルブを構成する金属基材は、軸部と土台部とからなり、さらに、土台部は、柱形状の柱状部と円盤形状の傘裾部とからなる。また、エンジンバルブの軸部と傘裾部に関し、金属基材の軸部と傘裾部とが、そのまま軸部及び傘裾部として使用されている。 The shaft unit-combined engine valve of the present invention comprises a rod-shaped shaft part, a conical umbrella part, and an umbrella hem part which is an umbrella hem part of the umbrella part. The material includes a shaft portion and a base portion, and the base portion further includes a columnar columnar portion and a disk-shaped umbrella skirt portion. Further, regarding the shaft portion and the umbrella skirt portion of the engine valve, the shaft portion and the umbrella skirt portion of the metal substrate are used as they are as the shaft portion and the umbrella skirt portion.
一方、エンジンバルブの傘部においては、中心軸部分に空間が形成された円錐台形状のセラミック部材の内側に形成された空間に、金属基材の柱状部が嵌合されて傘部を構成しており、セラミック部材の下部には、傘裾部が配置されている。そして、セラミック部材と傘裾部とは、ガラスコート層を介して接着され、一体化されている。
上記のように構成されたエンジンバルブでは、傘部の側面である傘裏面の傘裾部(金属基材の傘裾部の表面)以外の部分はセラミック部材により構成されている。
On the other hand, in the umbrella part of the engine valve, the columnar part of the metal base material is fitted into the space formed inside the frustoconical ceramic member in which the space is formed in the central axis part to constitute the umbrella part. An umbrella skirt is disposed at the lower part of the ceramic member. The ceramic member and the umbrella skirt are bonded and integrated through a glass coat layer.
In the engine valve configured as described above, a portion other than the umbrella hem portion (the surface of the umbrella hem portion of the metal base) on the back surface of the umbrella, which is the side surface of the umbrella portion, is formed of a ceramic member.
このように、上記エンジンバルブでは、ガラスコート層の表面全体をセラミック部材が覆っているので、製造時にガラスコート層を形成するための焼結工程を経ても、エンジンバルブの傘部を構成するガラスコート層の端部に引けが発生しない。これは、セラミック部材は焼結工程を経ても収縮しにくい上に、セラミック部材の重みによってガラスコート層の収縮が阻害されるためである。このため、エンジンバルブの傘部を構成するガラスコート層の厚みが端部で薄くなるという問題が発生せず、エンジンバルブの傘裾部に隣接する部分でも充分な厚さのガラスコート層を形成することができる。その結果、エンジンバルブが高い断熱性能を発揮できるものとなる。 As described above, in the engine valve, since the entire surface of the glass coat layer is covered with the ceramic member, the glass constituting the umbrella portion of the engine valve is formed even after a sintering process for forming the glass coat layer at the time of manufacture. No shrinkage occurs at the edge of the coat layer. This is because the ceramic member does not easily shrink even after the sintering process, and the weight of the ceramic member inhibits the shrinkage of the glass coat layer. For this reason, the problem that the thickness of the glass coat layer constituting the umbrella portion of the engine valve is reduced at the end portion does not occur, and a sufficiently thick glass coat layer is formed even in the portion adjacent to the umbrella hem portion of the engine valve. can do. As a result, the engine valve can exhibit high heat insulation performance.
また、上記エンジンバルブにおいては、ガラスコート層を焼結により形成する際に、金属基材の傘裾部とガラスコート層との間及びガラスコート層とセラミック部材との間に強い密着力が発現する。このためエンジンバルブが使用される過酷な環境下においても、エンジンバルブの傘部に形成されたガラスコート層が金属基材の傘裾部から剥離しにくく、高い断熱性能を発揮できることになる。 In the engine valve, when the glass coat layer is formed by sintering, strong adhesion is developed between the umbrella skirt of the metal substrate and the glass coat layer and between the glass coat layer and the ceramic member. To do. For this reason, even in a harsh environment where the engine valve is used, the glass coat layer formed on the umbrella part of the engine valve is difficult to peel off from the umbrella hem part of the metal base material, and high heat insulation performance can be exhibited.
上記した第一の本発明のエンジンバルブの形状、構造について、さらに詳述する。
図1(a)は、本発明の軸部篏合型エンジンバルブの一例を示す斜視図であり、図1(b)は、図1(a)に示す軸部篏合型エンジンバルブのA−A線断面図である。
The shape and structure of the engine valve according to the first aspect of the present invention will be further described in detail.
Fig.1 (a) is a perspective view which shows an example of the shaft united engine valve of this invention, FIG.1 (b) is A- of the shaft united engine valve shown to Fig.1 (a). It is A sectional view.
図1(a)及び(b)に示すように、第一の本発明のエンジンバルブの一例であるエンジンバルブ10は、棒状の軸部11と、円錐形状の傘部12と、傘部12のうち傘裾の部分である傘裾部13からなり、一方、エンジンバルブ10を構成する金属基材20は、軸部21と土台部22とからなり、さらに、土台部22は、柱形状の柱状部22aと円盤形状の傘裾部22bとからなる。また、エンジンバルブ10の軸部11と傘裾部13に関し、金属基材20の軸部21と傘裾部22bとが、そのまま軸部11及び傘裾部13として使用されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, an
一方、エンジンバルブ10の傘部12においては、中心軸部分に空間が形成された円錐台形状のセラミック部材15の内側に形成された空間に、金属基材20の柱状部22aが嵌合されて傘部12を構成しており、セラミック部材15の下部には、傘裾部13が配置されている。そして、セラミック部材15と傘裾部13(傘裾部22b)とは、ガラスコート層16を介して接着され、一体化されている。
上記のように構成されたエンジンバルブ10では、傘部12の側面である傘裏面の傘裾部(傘裾部13の表面)以外の部分はセラミック部材15により構成されている。
On the other hand, in the
In the
このように、図1(a)及び(b)に示したエンジンバルブ10では、ガラスコート層16の表面全体をセラミック部材15が覆っているので、製造時にガラスコート層16を形成するための焼結工程を経ても、エンジンバルブ10の傘部12を構成するガラスコート層16の端部に引けが発生しない。これは、セラミック部材15は焼結工程を経ても収縮しにくい上に、セラミック部材15の重みによってガラスコート層16の収縮が阻害されるためである。このため、エンジンバルブ10の傘部12を構成するガラスコート層16の厚みが端部で薄くなるという問題が発生せず、エンジンバルブ10の傘裾部13に隣接する部分でも充分な厚さのガラスコート層16を形成することができる。その結果、エンジンバルブが高い断熱性能を発揮できるものとなる。
As described above, in the
また、図1(a)及び(b)に示したエンジンバルブ10においては、ガラスコート層16を焼結により形成する際に、金属基材20の傘裾部22bとガラスコート層16との間及びガラスコート層16とセラミック部材15との間に強い密着力が発現する。このためエンジンバルブ10が使用される過酷な環境下においても、エンジンバルブ10の傘部12に形成されたガラスコート層16が金属基材20の傘裾部22bから剥離しにくく、高い断熱性能を発揮できることになる。
Further, in the
第二の本発明のエンジンバルブの一例として、以下のような構成のものが挙げられる。
本発明の傘部篏合型エンジンバルブは、棒状の軸部と、円錐形状の傘部と、傘部のうち傘裾の部分である傘裾部からなり、一方、エンジンバルブを構成する金属基材は、軸部と土台部とからなり、さらに、土台部は、円錐台形状の円錐台部と傘裾部とからなる。なお、円錐台部と傘裾部とは、一体的に形成されている。また、エンジンバルブの軸部と傘裾部に関し、金属基材の軸部と傘裾部とが、そのまま軸部及び傘裾部として使用されている。
As an example of the engine valve of the second aspect of the present invention, the following configuration can be cited.
The umbrella-unit engine valve of the present invention comprises a rod-shaped shaft portion, a cone-shaped umbrella portion, and an umbrella hem portion that is an umbrella hem portion of the umbrella portion, while the metal base constituting the engine valve The material includes a shaft portion and a base portion, and the base portion further includes a truncated cone-shaped truncated cone portion and an umbrella skirt portion. In addition, the truncated cone part and the umbrella skirt part are integrally formed. Further, regarding the shaft portion and the umbrella skirt portion of the engine valve, the shaft portion and the umbrella skirt portion of the metal substrate are used as they are as the shaft portion and the umbrella skirt portion.
一方、エンジンバルブの傘部においては、スカート形状のセラミック部材の内側に形成された空間に、金属基材の円錐台部が嵌合されて傘部を構成しており、傘部の下部には、傘裾部が配置されている。また、セラミック部材と円錐台部とは、ガラスコート層を介して接着され、一体化されている。
このように構成されたエンジンバルブでは、傘部の側面である傘裏面の傘裾部(傘裾部の表面)以外の部分はセラミック部材により構成されている。
On the other hand, in the umbrella portion of the engine valve, a truncated cone portion of a metal base material is fitted into a space formed inside the skirt-shaped ceramic member to constitute the umbrella portion, and at the lower portion of the umbrella portion The umbrella hem is arranged. Moreover, the ceramic member and the truncated cone part are bonded and integrated through a glass coat layer.
In the engine valve configured as described above, a portion other than the umbrella skirt (the surface of the umbrella skirt) on the back surface of the umbrella, which is the side surface of the umbrella, is formed of a ceramic member.
このように、上記エンジンバルブでは、ガラスコート層の表面全体をセラミック部材が覆っているので、製造時にガラスコート層を形成するための焼結工程を経ても、エンジンバルブの傘部を構成するガラスコート層の端部に引けが発生しない。これは、セラミック部材は焼結工程を経ても収縮しにくい上に、セラミック部材の重みによってガラスコート層の収縮が阻害されるためである。このため、エンジンバルブの傘部を構成するガラスコート層の厚みが端部で薄くなるという問題が発生せず、エンジンバルブの傘裾部に隣接する部分でも充分な厚さのガラスコート層を形成することができる。その結果、エンジンバルブが高い断熱性能を発揮できるものとなる。 As described above, in the engine valve, since the entire surface of the glass coat layer is covered with the ceramic member, the glass constituting the umbrella portion of the engine valve is formed even after a sintering process for forming the glass coat layer at the time of manufacture. No shrinkage occurs at the edge of the coat layer. This is because the ceramic member does not easily shrink even after the sintering process, and the weight of the ceramic member inhibits the shrinkage of the glass coat layer. For this reason, the problem that the thickness of the glass coat layer constituting the umbrella portion of the engine valve is reduced at the end portion does not occur, and a sufficiently thick glass coat layer is formed even in the portion adjacent to the umbrella hem portion of the engine valve. can do. As a result, the engine valve can exhibit high heat insulation performance.
また、上記エンジンバルブにおいては、ガラスコート層を焼結により形成する際に、金属基材の円錐台部とガラスコート層との間及びガラスコート層とセラミック部材との間に強い密着力が発現する。このためエンジンバルブが使用される過酷な環境下においても、エンジンバルブの傘部に形成されたガラスコート層が金属基材の円錐台部から剥離しにくく、高い断熱性能を発揮できることになる。 In the engine valve, when the glass coat layer is formed by sintering, strong adhesion is developed between the truncated cone portion of the metal base and the glass coat layer and between the glass coat layer and the ceramic member. To do. For this reason, even in a harsh environment where the engine valve is used, the glass coat layer formed on the umbrella part of the engine valve is difficult to peel off from the truncated cone part of the metal substrate, and high heat insulation performance can be exhibited.
上記した第二の本発明のエンジンバルブの形状、構造について、さらに詳述する。
図2(a)は、本発明の傘部篏合型エンジンバルブの一例を示す斜視図であり、図2(b)は、図2(a)に示す傘部篏合型エンジンバルブのB−B線断面図である。
The shape and structure of the engine valve according to the second aspect of the present invention will be further described in detail.
FIG. 2A is a perspective view showing an example of the umbrella-combined engine valve of the present invention, and FIG. 2B is a B- of the umbrella-combined engine valve shown in FIG. It is B line sectional drawing.
図2(a)及び(b)に示すように、本発明のエンジンバルブの一例であるエンジンバルブ30は、棒状の軸部31と、円錐形状の傘部32と、傘部32のうち傘裾の部分である傘裾部33からなり、一方、エンジンバルブ30を構成する金属基材40は、軸部41と土台部42とからなり、さらに、土台部42は、円錐台形状の円錐台部42aと傘裾部42bとからなる。なお、円錐台部42aと傘裾部42bとは、一体的に形成されている。また、エンジンバルブ30の軸部31と傘裾部33に関し、金属基材40の軸部41と傘裾部42bとが、そのまま軸部31及び傘裾部33として使用されている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, an
一方、エンジンバルブ30の傘部32においては、スカート形状のセラミック部材35の内側に形成された空間に、金属基材40の円錐台部42aが嵌合されて傘部32を構成しており、傘部32の下部には、傘裾部33(42b)が配置されている。また、セラミック部材35と円錐台部42aとは、ガラスコート層36を介して接着され、一体化されている。
このように構成されたエンジンバルブ30では、傘部32の側面である傘裏面の傘裾部(傘裾部33の表面)以外の部分はセラミック部材35により構成されている。
On the other hand, in the
In the
このように、図2(a)及び(b)に示したエンジンバルブ30では、ガラスコート層36の表面全体をセラミック部材35が覆っているので、製造時にガラスコート層36を形成するための焼結工程を経ても、エンジンバルブ30の傘部32を構成するガラスコート層36の端部に引けが発生しない。これは、セラミック部材35は焼結工程を経ても収縮しにくい上に、セラミック部材35の重みによってガラスコート層36の収縮が阻害されるためである。このため、エンジンバルブ30の傘部32を構成するガラスコート層36の厚みが端部で薄くなるという問題が発生せず、エンジンバルブ30の傘裾部33に隣接する部分でも充分な厚さのガラスコート層36を形成することができる。その結果、エンジンバルブが高い断熱性能を発揮できるものとなる。
As described above, in the
また、図2(a)及び(b)に示したエンジンバルブ30においては、ガラスコート層36を焼結により形成する際に、金属基材40の円錐台部42aとガラスコート層36との間及びガラスコート層36とセラミック部材35との間に強い密着力が発現する。このためエンジンバルブ30が使用される過酷な環境下においても、エンジンバルブ30の傘部32に形成されたガラスコート層36が金属基材40の円錐台部42aから剥離しにくく、高い断熱性能を発揮できることになる。
Further, in the
本発明のエンジンバルブを構成する金属基材の材質は特に限定されるものではないが、従来からエンジンバルブに使用されている金属を適用することができる。
例えば、ステンレス鋼、耐熱鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、インコネル、ハステロイ、インバー等が挙げられる。また、各種鋳造品(例えば、鋳鉄、鋳鋼、炭素鋼等)等が挙げられる。
エンジンバルブ(エンジンバルブの傘裏面)の材質としては、耐熱鋼(SUH)が挙げられる。具体的には、マルテンサイト系耐熱鋼(SUH3、SUH11等)、オーステナイト系耐熱鋼(SUH35等)、フェライト系耐熱鋼(SUH446等)等が挙げられる。また、インコネル(NCF751等)のNi基耐熱合金も挙げられる。
Although the material of the metal base material which comprises the engine valve of this invention is not specifically limited, The metal conventionally used for the engine valve can be applied.
For example, stainless steel, heat resistant steel, aluminum, aluminum alloy, iron, inconel, hastelloy, invar, and the like can be given. Moreover, various cast products (for example, cast iron, cast steel, carbon steel, etc.) etc. are mentioned.
An example of the material of the engine valve (back surface of the umbrella of the engine valve) is heat resistant steel (SUH). Specifically, martensitic heat resistant steel (SUH3, SUH11, etc.), austenitic heat resistant steel (SUH35, etc.), ferritic heat resistant steel (SUH446, etc.) and the like can be mentioned. Further, Ni-based heat-resistant alloys such as Inconel (NCF751 etc.) are also included.
また、本発明のエンジンバルブにおいて、金属基材とガラスコート層との密着性を良好にするため、サンドブラスト処理や化学薬品による粗化処理を、金属基材の傘裾部又は円錐台部に施してもよい。 In addition, in the engine valve of the present invention, in order to improve the adhesion between the metal substrate and the glass coat layer, sandblasting or roughening treatment with a chemical is applied to the umbrella skirt portion or the truncated cone portion of the metal substrate. May be.
本発明のエンジンバルブにおいて、上記粗化処理により形成される金属基材の傘裾部又は円錐台部の表面粗さRzJISは、0.3〜20μmが望ましい。上記した表面粗さRzJISは、JIS B 0601(2001)で定義される十点平均粗さである。
金属基材の傘裾部又は円錐台部の表面粗さRzJISが0.3μm未満であると、金属基材の傘裏面の表面積が小さくなるため、金属基材の傘裏面とガラスコート層との密着性が充分に得られにくくなる。一方、金属基材の傘裾部又は円錐台部の表面粗さRzJISが20μmを超えると、金属基材の傘裾部又は円錐台部にガラスコート層が形成されにくくなる。これは、金属基材の傘裾部又は円錐台部の表面粗さRzJISが大きすぎると、金属基材の傘裾部又は円錐台部に形成された凹凸の谷の部分にスラリー(ガラスコート層を形成するための組成物)が入り込まず、この部分に空隙が形成されるためであると考えられる。
なお、金属基材の傘裾部又は円錐台部の表面粗さRzJISは、東京精密製、ハンディサーフE−35Bを用いてJIS B 0601(2001)に準拠して測定することができる。測定は、25℃、大気圧で行うこととする。
In the engine valve of the present invention, the surface roughness Rz JIS of the umbrella skirt portion or the truncated cone portion of the metal base formed by the roughening treatment is preferably 0.3 to 20 μm. The surface roughness Rz JIS described above is a ten-point average roughness defined by JIS B 0601 (2001).
When the surface roughness Rz JIS of the umbrella base of the metal base is less than 0.3 μm, the surface area of the back of the umbrella of the metal base is reduced. It becomes difficult to obtain sufficient adhesion. On the other hand, when the surface roughness Rz JIS of the umbrella base or the truncated cone part of the metal substrate exceeds 20 μm, it is difficult to form a glass coat layer on the umbrella base or the truncated cone part of the metal substrate. This is because when the surface roughness Rz JIS of the umbrella base or truncated cone part of the metal base is too large, slurry (glass coating) is formed on the uneven valley formed on the umbrella base or truncated cone part of the metal base. This is probably because the composition for forming the layer does not enter, and voids are formed in this portion.
In addition, the surface roughness Rz JIS of the umbrella base part or truncated cone part of a metal base material can be measured based on JIS B 0601 (2001) using Tokyo Seimitsu make and Handy Surf E-35B. The measurement is performed at 25 ° C. and atmospheric pressure.
本発明のエンジンバルブにおいて、エンジンバルブを構成する軸部の形状は、特に限定されるものではないが、円柱形状であることが好ましい。また、傘部の形状は、略円錐形状であることが好ましい。 In the engine valve of the present invention, the shape of the shaft portion constituting the engine valve is not particularly limited, but is preferably a cylindrical shape. Moreover, it is preferable that the shape of an umbrella part is a substantially cone shape.
本発明のエンジンバルブでは、エンジンバルブの傘裾部の幅は、傘裏面の傘裾からエンジンバルブの軸部に向かう方向において、エンジンバルブの傘裏面の幅の3〜20%であることが好ましい。また、傘裏面における傘裾部の面積は、該傘裏面の面積の5〜50%であることが好ましい。 In the engine valve of the present invention, the width of the engine valve umbrella bottom is preferably 3 to 20% of the width of the engine valve umbrella back in the direction from the umbrella back of the engine valve to the engine valve shaft. . Moreover, it is preferable that the area of the umbrella skirt part in the back of the umbrella is 5 to 50% of the area of the back of the umbrella.
本発明のエンジンバルブを構成するセラミック部材は、セラミック原料からなることが好ましく、上記セラミック原料としては、結晶性無機材が好ましい。
上記結晶性無機材は、アルミナ、ジルコニア、イットリア、カルシア、マグネシア、セリア、及び、ハフニアからなる群から選択される少なくとも一種からなることが好ましい。これらのなかでは、ジルコニアがより好ましい。
The ceramic member constituting the engine valve of the present invention is preferably made of a ceramic raw material, and the ceramic raw material is preferably a crystalline inorganic material.
The crystalline inorganic material is preferably made of at least one selected from the group consisting of alumina, zirconia, yttria, calcia, magnesia, ceria, and hafnia. Of these, zirconia is more preferred.
本発明のエンジンバルブにおいて、セラミック部材の形状は、特に限定されるものではないが、図1(a)及び(b)に示すエンジンバルブにおけるセラミック部材のように、中心部分に金属基材の柱状部を嵌合するための空間が形成された円錐台形状であってよく、図2(a)及び(b)に示すエンジンバルブにおけるセラミック部材のように、スカート形状であってもよい。 In the engine valve of the present invention, the shape of the ceramic member is not particularly limited. However, like the ceramic member in the engine valve shown in FIGS. It may have a truncated cone shape in which a space for fitting the portions is formed, or may have a skirt shape like a ceramic member in the engine valve shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
本発明のエンジンバルブにおいて、上記セラミック部材は、気孔を有することが好ましく、セラミック部材の気孔率は、10〜60%が好ましい。
セラミック部材の気孔率が10%未満であると、金属基材との熱膨張率の違いによる大きさの変化に追従しにくくなり、温度変化により発生する応力により破壊されやすくなり、一方、セラミック部材の気孔率が60%を超えると、機械的強度が低下し、温度変化により発生する応力により破壊されやすくなる。
セラミック部材が気孔を有すると、エンジンバルブの断熱性能がより向上する。また、ガラスコート層を形成する際の焼結工程において、ガラスコート層とセラミック部材との間に熱膨張差による応力が発生しても、気孔によりその応力が緩和される。このため、ガラスコート層の靱性が低い場合であっても、焼結の際にセラミック部材が応力を吸収して破損することがより防止される。また、焼結工程においてガラスコート層の原料が気孔に拡散してアンカー効果を発揮することで、ガラスコート層とセラミック部材のより強い密着が可能となる。
In the engine valve of the present invention, the ceramic member preferably has pores, and the porosity of the ceramic member is preferably 10 to 60%.
When the porosity of the ceramic member is less than 10%, it becomes difficult to follow the change in size due to the difference in the coefficient of thermal expansion from the metal base material, and it is easy to break due to the stress generated by the temperature change. If the porosity exceeds 60%, the mechanical strength decreases, and it tends to be broken by the stress generated by the temperature change.
When the ceramic member has pores, the heat insulating performance of the engine valve is further improved. Moreover, even if a stress due to a difference in thermal expansion occurs between the glass coat layer and the ceramic member in the sintering step when forming the glass coat layer, the stress is relieved by the pores. For this reason, even if the toughness of the glass coat layer is low, the ceramic member is more prevented from being damaged by absorbing stress during sintering. Further, the glass coat layer raw material diffuses into the pores in the sintering process and exhibits an anchor effect, whereby stronger adhesion between the glass coat layer and the ceramic member becomes possible.
本発明のセラミック部材の気孔率は、アルキメデス法により測定するが、具体的には、以下の方法を用いて測定することができる。
まず、前処理として、気孔率測定の対象となる試料を、イオン交換水及びアセトンを用いて超音波で洗浄を行った後、100℃で乾燥する。
次に、前処理を終了した試料をイオン交換水とともに3時間煮沸して飽水試料を作製する。続いて、飽水試料を水中にて糸で吊るして飽水試料の浮力(W1)を電子天秤で測定する。また、飽水試料の質量(W2)を電子天秤で測定し、120℃、60分間乾燥した後、乾燥試料の質量(W3)を測定する。
上記方法により得られた結果を用い、以下の計算式により、気孔率を算出する。
{[飽水試料の質量(W2)−乾燥試料の質量(W3)]/飽水試料の浮力(W1)}×100(%)
Although the porosity of the ceramic member of the present invention is measured by the Archimedes method, specifically, it can be measured using the following method.
First, as a pretreatment, a sample to be subjected to porosity measurement is washed with ultrasonic waves using ion-exchanged water and acetone, and then dried at 100 ° C.
Next, the sample subjected to the pretreatment is boiled with ion-exchanged water for 3 hours to prepare a saturated sample. Subsequently, the saturated sample is hung with a thread in water, and the buoyancy (W1) of the saturated sample is measured with an electronic balance. Further, the mass (W2) of the saturated sample is measured with an electronic balance, dried at 120 ° C. for 60 minutes, and then the mass (W3) of the dried sample is measured.
Using the results obtained by the above method, the porosity is calculated by the following calculation formula.
{[Mass of saturated sample (W2) −mass of dry sample (W3)] / buoyancy of saturated sample (W1)} × 100 (%)
本発明の上記軸部篏合型エンジンバルブにおいて、セラミック部材の大きさは特に限定されないが、セラミック部材及びその内側に形成された空間の合計体積を100%とした場合において、上記合計体積に対する上記セラミック部材の体積の割合は、50〜90%であることが好ましい。
本発明の上記軸部篏合型エンジンバルブにおいては、上記合計体積に対する上記セラミック部材の体積の割合が50〜90%であると、エンジンバルブの傘部の傘裾部の軸部側の端部からエンジンバルブの軸部までの部分が主にセラミック部材により構成されており、該セラミック部材が、ガラスコート層を介して金属基材の傘裾部と接着して一体化している。このため、エンジンバルブの傘部の傘裾部の軸部側の端部からエンジンバルブの軸部までの部分が、より高い断熱性能を発揮することができる。従って本発明のエンジンバルブが上記構成であると、上述した本発明の効果をより充分に発揮することができる。
In the shaft-combined engine valve of the present invention, the size of the ceramic member is not particularly limited. However, when the total volume of the ceramic member and the space formed inside thereof is 100%, the size relative to the total volume is described above. The volume ratio of the ceramic member is preferably 50 to 90%.
In the shaft-combined engine valve of the present invention, when the ratio of the volume of the ceramic member to the total volume is 50 to 90%, the end portion on the shaft portion side of the umbrella hem portion of the umbrella portion of the engine valve The portion from the shaft portion of the engine valve to the shaft portion of the engine valve is mainly composed of a ceramic member, and the ceramic member is bonded and integrated with the umbrella skirt portion of the metal substrate through the glass coat layer. For this reason, the part from the edge part by the side of the shaft part of the umbrella bottom part of the umbrella part of an engine valve to the shaft part of an engine valve can exhibit higher heat insulation performance. Therefore, when the engine valve of the present invention has the above configuration, the above-described effects of the present invention can be more fully exhibited.
本発明の上記傘部篏合型エンジンバルブにおいて、セラミック部材の大きさは特に限定されないが、セラミック部材及びその内側に形成された空間の合計体積を100%とした場合において、上記合計体積に対する上記セラミック部材の体積の割合は、50〜90%であることが好ましい。
上記傘部篏合型エンジンバルブにおいて、上記合計体積に対する上記セラミック部材の体積の割合が50〜90%であると、上記傘裾部の軸部側の端部から、エンジンバルブの軸部まで、エンジンバルブの傘裏面がより高い断熱性能を発揮することができる。このため本発明のエンジンバルブが上記構成であると、上述した本発明の効果をより充分に発揮することができる。
In the umbrella part-combined engine valve of the present invention, the size of the ceramic member is not particularly limited, but when the total volume of the ceramic member and the space formed therein is 100%, the above-mentioned total volume The volume ratio of the ceramic member is preferably 50 to 90%.
In the umbrella part-combined engine valve, when the ratio of the volume of the ceramic member to the total volume is 50 to 90%, from the end part on the shaft part side of the umbrella skirt part to the shaft part of the engine valve, The back of the umbrella of the engine valve can exhibit higher heat insulation performance. Therefore, when the engine valve of the present invention has the above configuration, the above-described effects of the present invention can be more fully exhibited.
本発明のエンジンバルブを構成するガラスコート層は、非晶質無機材と結晶質無機材とからなることが好ましい。
本発明のエンジンバルブにおいて、上記非晶質無機材は、ガラスからなることが好ましく、軟化点が300〜1000℃である低軟化点ガラスであることがより好ましい。
軟化点が300〜1000℃の低軟化点ガラスとしては、例えば、SiO2−B2O3−ZnO系ガラス、SiO2−B2O3−Bi2O3系ガラス、SiO2−PbO系ガラス、SiO2−PbO−B2O3系ガラス、SiO2−B2O3−PbO系ガラス、B2O3−ZnO−PbO系ガラス、B2O3−ZnO−Bi2O3系ガラス、B2O3−Bi2O3系ガラス、B2O3−ZnO系ガラス、BaO−SiO2系ガラス、SiO2−B2O3−RO系ガラス、SiO2−B2O3−R2O系ガラス(Rは遷移金属)等が挙げられる。
なお、軟化点は、JIS R 3103−1:2001に規定される方法に基づいて、例えば、有限会社オプト企業製の硝子自動軟化点・歪点測定装置(SSPM−31)を用いて測定することができる。測定は、大気圧で行うこととする。
The glass coat layer constituting the engine valve of the present invention is preferably composed of an amorphous inorganic material and a crystalline inorganic material.
In the engine valve of the present invention, the amorphous inorganic material is preferably made of glass, and more preferably low-softening point glass having a softening point of 300 to 1000 ° C.
Examples of the low softening point glass having a softening point of 300 to 1000 ° C. include SiO 2 —B 2 O 3 —ZnO glass, SiO 2 —B 2 O 3 —Bi 2 O 3 glass, and SiO 2 —PbO glass. SiO 2 —PbO—B 2 O 3 glass, SiO 2 —B 2 O 3 —PbO glass, B 2 O 3 —ZnO—PbO glass, B 2 O 3 —ZnO—Bi 2 O 3 glass, B 2 O 3 -Bi 2 O 3 based glass, B 2 O 3 -ZnO based glass, BaO-SiO 2 based glass, SiO 2 -B 2 O 3 -RO based glass, SiO 2 -B 2 O 3 -R 2 O-type glass (R is a transition metal) etc. are mentioned.
The softening point is measured using, for example, a glass automatic softening point / strain point measuring device (SSPM-31) manufactured by Opto Corporation, based on the method defined in JIS R 3103-1: 2001. Can do. The measurement is performed at atmospheric pressure.
本発明のエンジンバルブにおいて、上記結晶性無機材としては、アルミナ、ジルコニア、イットリア、カルシア、マグネシア、セリア、及び、ハフニアからなる群から選択される少なくとも一種からなることが好ましい。
また、結晶性無機材は、マンガン、鉄、コバルト、銅、クロム、及び、ニッケルのうち少なくとも一種の金属の酸化物であることも好ましい。
In the engine valve of the present invention, the crystalline inorganic material is preferably made of at least one selected from the group consisting of alumina, zirconia, yttria, calcia, magnesia, ceria, and hafnia.
The crystalline inorganic material is also preferably an oxide of at least one metal selected from manganese, iron, cobalt, copper, chromium, and nickel.
本発明のエンジンバルブにおいて、ガラスコート層に含まれる結晶性無機材の含有量は、ガラスコート層の重量に対して、1〜50重量%であることが望ましく、10〜45重量%であることがより望ましい。 In the engine valve of the present invention, the content of the crystalline inorganic material contained in the glass coat layer is desirably 1 to 50% by weight, and preferably 10 to 45% by weight, based on the weight of the glass coat layer. Is more desirable.
本発明のエンジンバルブにおいて、上記ガラスコート層の厚さは、10〜500μmであることが好ましい。
ガラスコート層の厚さの測定には、株式会社フィッシャーインストルメンツ社製、デュアルスコープMP40を用いることができる。セラミックコート層の任意の30点において、デュアルスコープMP40の膜厚測定における膜厚補正を実施したのち、膜厚測定をガラスコート層の任意の10点に対して行い、その測定値の平均をとることによりガラスコート層の厚さを測定することができる。膜厚測定を10点に対して行う場合、測定領域内で測定部位の偏りがないようにすることが望ましく、例えば、測定を1mmの等間隔おきに行う等の方法が挙げられる。
ガラスコート層の厚さが上記範囲であると、インバルブの熱が吸気に伝わることなく吸気効率の低下を防止することができる。また、排気の熱がエキバルブに伝達されにくく、その分排ガスの温度が低下しにくいので、排ガスが担体に到達した際に充分に担体を暖めて排ガスを浄化することが可能となる。ガラスコート層の厚さが10μm未満であると、金属基材とセラミック部材の密着強度が低くなるという問題がある。一方、ガラスコート層の厚さが500μmを超えると、ガラスコート層に熱衝撃等が加わった際に、ガラスコート層にクラックが発生しやすくなることがある。また吸気又は排気経路が狭くなるという問題もある。
In the engine valve of the present invention, the glass coat layer preferably has a thickness of 10 to 500 μm.
For the measurement of the thickness of the glass coat layer, a dual scope MP40 manufactured by Fisher Instruments Inc. can be used. After performing film thickness correction in the film thickness measurement of the dual scope MP40 at any 30 points on the ceramic coat layer, the film thickness measurement is performed on any 10 points on the glass coat layer, and the measured values are averaged. Thus, the thickness of the glass coat layer can be measured. When film thickness measurement is performed with respect to 10 points, it is desirable to prevent the measurement site from being biased within the measurement region. For example, a method of performing measurement at regular intervals of 1 mm may be used.
When the thickness of the glass coat layer is within the above range, it is possible to prevent a decrease in intake efficiency without the heat of the in-valve being transmitted to the intake. Further, since the heat of the exhaust gas is not easily transmitted to the exhaust valve, and the temperature of the exhaust gas is less likely to decrease, the exhaust gas can be purified by sufficiently warming the carrier when the exhaust gas reaches the carrier. There exists a problem that the adhesive strength of a metal base material and a ceramic member will become it low that the thickness of a glass coat layer is less than 10 micrometers. On the other hand, if the thickness of the glass coat layer exceeds 500 μm, cracks may easily occur in the glass coat layer when a thermal shock or the like is applied to the glass coat layer. There is also a problem that the intake or exhaust path becomes narrow.
本発明のエンジンバルブにおいて、ガラスコート層は、気孔を有することが好ましい。ガラスコート層内に形成された気孔の平均気孔径は0.5〜15μmであることが好ましい。平均気孔径は、より好ましくは3〜13μmであり、さらに好ましくは5〜10μmである。
気孔の平均気孔径が0.5〜15μmであれば、気孔がガラスコート層の中に独立気孔として存在し、断熱性を高める構造として有効に機能する。
In the engine valve of the present invention, the glass coat layer preferably has pores. The average pore diameter of the pores formed in the glass coat layer is preferably 0.5 to 15 μm. The average pore diameter is more preferably 3 to 13 μm, still more preferably 5 to 10 μm.
When the average pore diameter of the pores is 0.5 to 15 μm, the pores are present as independent pores in the glass coat layer, and function effectively as a structure that enhances heat insulation.
本発明のエンジンバルブにおいて、また、ガラスコート層の気孔率は10〜60%であることが好ましい。
気孔率は、より好ましくは15〜50%であり、さらに好ましくは20〜40%である。気孔率が10〜60%であると、気孔による充分な断熱性が保持される。
In the engine valve of the present invention, the porosity of the glass coat layer is preferably 10 to 60%.
The porosity is more preferably 15 to 50%, still more preferably 20 to 40%. When the porosity is 10 to 60%, sufficient heat insulation by the pores is maintained.
本発明のエンジンバルブにおいて、ガラスコート層の気孔の平均気孔径は、エンジンバルブの傘部のガラスコート層が形成された部分を切断し、SEM等を用いて断面を観察することによって測定することができる。
具体的には、SEM画像をガラスコート層の厚さ方向の全域が入るように撮影して、全ての気孔についての気孔径を測定し、平均値を求めることにより平均気孔径が得られる。気孔の形状が略球状でない場合、その気孔の直径は、投影面積円に相当する直径(ヘイウッド径)とする。
SEMの測定倍率は、ガラスコート層の厚さが220〜300μm未満の場合は500倍、300〜500μm未満の場合は200倍、500〜1000μmの場合は150倍とする。
また、ガラスコート層の気孔率は、ガラスコート層の重量と膜厚計(デュアルスコープ)で測定したガラスコート層の厚さから嵩密度を算出し、ピクノメータで算出した真密度との比を算出し、その値を1から引いて、百分率とした値を気孔率として算出することができる。
In the engine valve of the present invention, the average pore diameter of the pores of the glass coat layer is measured by cutting a portion of the engine valve umbrella where the glass coat layer is formed and observing a cross section using an SEM or the like. Can do.
Specifically, the average pore diameter can be obtained by photographing the SEM image so that the entire area of the glass coat layer in the thickness direction is included, measuring the pore diameters of all the pores, and obtaining the average value. When the shape of the pores is not substantially spherical, the diameter of the pores is the diameter corresponding to the projected area circle (Haywood diameter).
The measurement magnification of SEM is 500 times when the thickness of the glass coat layer is less than 220 to 300 μm, 200 times when the thickness is less than 300 to 500 μm, and 150 times when the thickness is 500 to 1000 μm.
The porosity of the glass coat layer is calculated from the weight of the glass coat layer and the thickness of the glass coat layer measured with a film thickness meter (dual scope), and the ratio of the true density calculated with a pycnometer is calculated. Then, the value obtained by subtracting the value from 1 can be calculated as the porosity.
本発明のエンジンバルブは、エンジンに用いられることになる。
ここで、本発明のエンジンバルブが用いられるエンジンの構造の一例について説明する。
The engine valve of the present invention is used for an engine.
Here, an example of the structure of the engine in which the engine valve of the present invention is used will be described.
本発明のエンジンバルブが用いられるエンジンのエンジン燃焼室においては、筒状のシリンダーの上部に、吸気用のエンジンバルブ(インバルブ)及び排気用のエンジンバルブ(エキバルブ)が配置されている。また、シリンダーの上部の頂点に、点火プラグが設けられており、シリンダーの内部にピストンが設けられている。
本発明のエンジンバルブは、このような構成のエンジン燃焼室に最適である。
なお、エンジンバルブの傘裏面とは、エンジンバルブの傘部の側面のことであり、エンジンバルブの傘部において、エンジン燃焼室に臨まない方の面を意味する。また、ガラスコート層が形成されていない傘裏面の傘裾部は、シリンダーと接触する部分である。
In an engine combustion chamber of an engine in which the engine valve of the present invention is used, an intake engine valve (in-valve) and an exhaust engine valve (ex-valve) are arranged above the cylindrical cylinder. A spark plug is provided at the top of the cylinder, and a piston is provided inside the cylinder.
The engine valve of the present invention is most suitable for the engine combustion chamber having such a configuration.
The back surface of the umbrella of the engine valve is a side surface of the umbrella portion of the engine valve, and means a surface that does not face the engine combustion chamber in the umbrella portion of the engine valve. Moreover, the umbrella skirt part of the umbrella back surface in which the glass coat layer is not formed is a part which contacts a cylinder.
吸気用のエンジンバルブ及び排気用のエンジンバルブは同じ構成であるが、以下の説明において、両者を区別する必要がある場合には、吸気用のエンジンバルブをインバルブと記載し、排気用のエンジンバルブをエキバルブと記載し、両者を区別する必要がない場合には、単にエンジンバルブと記載する。 Although the engine valve for intake and the engine valve for exhaust have the same configuration, in the following description, when it is necessary to distinguish between the two, the engine valve for intake is referred to as an in-valve, and the engine valve for exhaust is used. Is described as an exhaust valve, and when it is not necessary to distinguish between the two, it is simply described as an engine valve.
インバルブ及びエキバルブの傘裏面にはセラミック部材が存在するので断熱性が高い。そのため以下の効果を奏する。
インバルブは断熱性が高いので、インバルブの熱は、吸気される空気に伝わりにくい。そのため、吸気効率を低下させることなくエンジンを駆動させることができる。
また、エキバルブは断熱性が高いので、排ガスの熱は、エキバルブに伝達されにくい。そのため、排ガスの温度が低下しにくい。排ガスは、エンジンの下流に設置された排ガス浄化装置に設置された担体により浄化されることになるが、排ガスの温度が低下していない場合、排ガスは速やかに担体の温度を上昇させ、担体の排ガス浄化機能を好適に発揮させることができる。つまり、排ガス浄化効率が向上する。
Since a ceramic member exists on the back of the umbrella of the in-valve and the exhaust valve, the heat insulation is high. Therefore, the following effects are exhibited.
Since the in-valve is highly heat-insulating, the heat of the in-valve is not easily transmitted to the intake air. Therefore, the engine can be driven without reducing the intake efficiency.
Moreover, since the exhaust valve has high heat insulating properties, the heat of the exhaust gas is difficult to be transmitted to the exhaust valve. Therefore, the temperature of the exhaust gas is unlikely to decrease. The exhaust gas is purified by the carrier installed in the exhaust gas purification device installed downstream of the engine. If the temperature of the exhaust gas is not lowered, the exhaust gas quickly raises the temperature of the carrier, The exhaust gas purification function can be suitably exhibited. That is, exhaust gas purification efficiency is improved.
また、エンジンが駆動する場合、燃料が吸気され、排ガスが排出されることになる。この際、エンジンバルブは、シリンダーに繰り返し接触することになる。
本発明のエンジンバルブにおいては、ガラスコート層を焼結により形成する際に、金属基材とガラスコート層との間及びガラスコート層とセラミック部材との間に強い密着力が発現する。このためエンジンバルブが使用される過酷な環境下においても、エンジンバルブの傘裏面に形成されたセラミック部材が金属基材から剥離しにくく、高い断熱性能を発揮できることになる。
Further, when the engine is driven, fuel is sucked and exhaust gas is discharged. At this time, the engine valve repeatedly contacts the cylinder.
In the engine valve of the present invention, when the glass coat layer is formed by sintering, a strong adhesive force is developed between the metal substrate and the glass coat layer and between the glass coat layer and the ceramic member. For this reason, even in a harsh environment where the engine valve is used, the ceramic member formed on the back surface of the umbrella of the engine valve is difficult to peel off from the metal base material, and high heat insulation performance can be exhibited.
本発明のエンジンバルブが用いられるエンジンについて、さらに詳述する。
図3は、本発明のエンジンバルブが用いられたエンジン燃焼室の構造の一例を模式的に示す断面図である。
The engine in which the engine valve of the present invention is used will be further described in detail.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of an engine combustion chamber in which the engine valve of the present invention is used.
図3に示すように、エンジン燃焼室150においては、筒状のシリンダー170の上部に、吸気用のエンジンバルブ160(インバルブ160a)及び排気用のエンジンバルブ160(エキバルブ160b)が配置されている。また、シリンダー170の上部の頂点に、点火プラグ180が設けられており、シリンダー170の内部にピストン190が設けられている。
本発明のエンジンバルブは、このような構成のエンジン燃焼室に最適である。
なお、エンジンバルブ160の傘裏面166a、166bとは、エンジンバルブ160の傘部166の側面のことであり、エンジンバルブ160の傘部166において、エンジン燃焼室150に臨まない方の面を意味する。また、ガラスコート層が形成されていない傘裏面の傘裾部1660は、シリンダー170と接触する部分である。なお、セラミック部材やガラスコート層の位置等については、図1〜図2に示すエンジンバルブで示しているので、ここでは、図示していない。
As shown in FIG. 3, in the
The engine valve of the present invention is most suitable for the engine combustion chamber having such a configuration.
The umbrella back surfaces 166 a and 166 b of the
吸気用のエンジンバルブ160及び排気用のエンジンバルブ160は同じ構成であるが、以下の説明において、両者を区別する必要がある場合には、吸気用のエンジンバルブ160をインバルブ160aと記載し、排気用のエンジンバルブ160をエキバルブ160bと記載し、両者を区別する必要がない場合には、単にエンジンバルブ160と記載する。
Although the
インバルブ160a及びエキバルブ160bの傘裏面にはセラミック部材が存在するので断熱性が高い。そのため以下の効果を奏する。
インバルブ160aは断熱性が高いので、インバルブ160aの熱は、吸気される空気に伝わりにくい。そのため、吸気効率を低下させることなくエンジンを駆動させることができる。
また、エキバルブ160bは断熱性が高いので、排ガスの熱は、エキバルブ160bに伝達されにくい。そのため、排ガスの温度が低下しにくい。排ガスは、エンジンの下流に設置された排ガス浄化装置に設置された担体により浄化されることになるが、排ガスの温度が低下していない場合、排ガスは速やかに担体の温度を上昇させ、担体の排ガス浄化機能を好適に発揮させることができる。つまり、排ガス浄化効率が向上する。
Since a ceramic member exists on the back of the umbrella of the in-
Since the in-
Further, since the
また、エンジンが駆動する場合、燃料が吸気され、排ガスが排出されることになる。この際、エンジンバルブ160は、シリンダー170に繰り返し接触することになる。
本発明のエンジンバルブにおいては、ガラスコート層を焼結により形成する際に、金属基材とガラスコート層との間及びガラスコート層とセラミック部材との間に強い密着力が発現する。このためエンジンバルブが使用される過酷な環境下においても、エンジンバルブの傘裏面に形成されたセラミック部材が金属基材から剥離しにくく、高い断熱性能を発揮できることになる。
Further, when the engine is driven, fuel is sucked and exhaust gas is discharged. At this time, the
In the engine valve of the present invention, when the glass coat layer is formed by sintering, a strong adhesive force is developed between the metal substrate and the glass coat layer and between the glass coat layer and the ceramic member. For this reason, even in a harsh environment where the engine valve is used, the ceramic member formed on the back surface of the umbrella of the engine valve is difficult to peel off from the metal base material, and high heat insulation performance can be exhibited.
次に、本発明のエンジンバルブを製造する方法について説明する。
第一の本発明のエンジンバルブの製造方法は、上記金属基材の土台部を構成する傘裾部にガラスペーストを塗布してガラスペースト層を形成するガラスペースト層形成工程、セラミック部材の内側に形成された空間に、上記金属基材を構成する柱状部を嵌め込むとともに、上記ガラスペースト層の表面に、上記セラミック部材を配置するセラミック部材配置工程、及び、上記ガラスペースト層を焼結することにより、ガラスコート層を形成するとともに、上記セラミック部材と上記金属基材の傘裾部とを上記ガラスコート層を介して接着する工程を含むことを特徴とする。
Next, a method for manufacturing the engine valve of the present invention will be described.
A method for manufacturing an engine valve according to a first aspect of the present invention includes: a glass paste layer forming step of forming a glass paste layer by applying a glass paste to an umbrella skirt constituting the base portion of the metal base; A ceramic member disposing step of disposing the ceramic member on the surface of the glass paste layer and sintering the glass paste layer while fitting the columnar portion constituting the metal base material into the formed space. Thus, the method includes forming a glass coat layer and bonding the ceramic member and the umbrella skirt portion of the metal base material via the glass coat layer.
第二の本発明のエンジンバルブの製造方法は、上記金属基材の土台部の表面にガラスペーストを塗布してガラスペースト層を形成するガラスペースト層形成工程、セラミック部材の内側に形成された空間に、上記金属基材の土台部を嵌め込むとともに、上記ガラスペースト層の表面に、上記セラミック部材を配置するセラミック部材配置工程、及び、上記ガラスペースト層を焼結することにより、ガラスコート層を形成するとともに、上記セラミック部材と上記金属基材の土台部とを上記ガラスコート層を介して接着する接着工程を含むことを特徴とする。 The engine valve manufacturing method according to the second aspect of the present invention includes a glass paste layer forming step of forming a glass paste layer by applying a glass paste to the surface of the base portion of the metal base, and a space formed inside the ceramic member. The glass base layer is inserted into the base of the metal base, and the ceramic member is disposed on the surface of the glass paste layer, and the glass paste layer is sintered to sinter the glass coat layer. And forming an adhesion step of bonding the ceramic member and the base portion of the metal substrate through the glass coat layer.
上記した第一の本発明のエンジンバルブの製造方法及び第二の本発明のエンジンバルブの製造方法は、基本的に同じ方法であるので、以下においては、本発明のエンジンバルブの製造方法として、両発明を並行して説明する。ただし、必要な場合には、軸部篏合型エンジンバルブの製造方法と傘部篏合型エンジンバルブの製造方法とを分けて説明する。 Since the manufacturing method of the engine valve according to the first aspect of the present invention and the manufacturing method of the engine valve according to the second aspect of the present invention are basically the same method, hereinafter, as the manufacturing method of the engine valve of the present invention, Both inventions will be described in parallel. However, when necessary, the method for manufacturing the shaft-unit-combined engine valve and the method for manufacturing the umbrella-unit-combined engine valve will be described separately.
(a)金属基材の準備
本発明のエンジンバルブの製造方法においては、まず、エンジンバルブを構成する金属基材を準備する。
(A) Preparation of metal substrate In the method for manufacturing an engine valve of the present invention, first, a metal substrate constituting the engine valve is prepared.
金属基材の形状、材料等としては、本発明のエンジンバルブの説明において説明したものと同様であるので、ここでは、その説明を省略する。 Since the shape, material, and the like of the metal base are the same as those described in the description of the engine valve of the present invention, the description thereof is omitted here.
金属基材の準備にあたっては、ガラスコート層を形成する面である、傘裾部又は円錐台部の不純物を除去すべく洗浄処理を行うことが好ましい。
上記洗浄処理としては特に限定されず、従来公知の洗浄処理法を用いることができ、具体的には、例えば、アルコール溶媒中で超音波洗浄を行う方法等を用いることができる。
In preparing the metal base material, it is preferable to perform a cleaning process to remove impurities at the umbrella skirt portion or the truncated cone portion, which is the surface on which the glass coat layer is formed.
The cleaning treatment is not particularly limited, and a conventionally known cleaning treatment method can be used. Specifically, for example, a method of performing ultrasonic cleaning in an alcohol solvent can be used.
本発明のエンジンバルブの製造方法において、金属基材の傘裾部又は円錐台部とガラスコート層との密着性をさらに向上させたい場合には、傘裾部又は円錐台部に粗化処理を施してもよい。粗化処理の方法としては、例えば、サンドブラスト処理、エッチング処理、高温酸化処理等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。この粗化処理後にさらに洗浄処理を行ってもよい。
なお、粗化処理は、後述するガラスペースト層を形成するガラスペースト層形成工程よりも先に行うことが好ましい。
In the method for manufacturing an engine valve of the present invention, when it is desired to further improve the adhesion between the umbrella base or the truncated cone part of the metal substrate and the glass coat layer, a roughening treatment is applied to the umbrella base or the truncated cone part. You may give it. Examples of the roughening treatment include sand blast treatment, etching treatment, and high temperature oxidation treatment. These may be used alone or in combination of two or more. You may perform a washing process after this roughening process.
In addition, it is preferable to perform a roughening process before the glass paste layer formation process which forms the glass paste layer mentioned later.
(b)ガラスペースト層形成工程
(b−1)ガラスペースト調製工程
本発明のエンジンバルブの製造方法においては、続いて、ガラスペースト層を形成するためのガラスペーストを調製する。
ガラスペーストは、ガラス原料を混合することにより得られる。ガラスペーストに気孔を形成するためのカーボン粒子を添加する場合には、ガラス原料及びカーボン粒子を混合する。
(B) Glass paste layer formation process (b-1) Glass paste preparation process In the engine valve manufacturing method of the present invention, subsequently, a glass paste for forming a glass paste layer is prepared.
The glass paste is obtained by mixing glass raw materials. When carbon particles for forming pores are added to the glass paste, the glass raw material and carbon particles are mixed.
ガラス原料及びカーボン粒子は、本発明のエンジンバルブの説明において説明したものと同様であるので、ここでは、その説明を省略する。 Since the glass raw material and the carbon particles are the same as those described in the description of the engine valve of the present invention, the description thereof is omitted here.
原料混合物は、例えば、ガラス原料と、水と、所望により添加されるカーボン粒子とを混合し、ボールミル等によって湿式混合することにより得ることができる。上記3成分を混合する順番及び組み合わせは特に限定されず、例えば、まずガラス原料と水とを混合し、さらにカーボン粒子を添加してもよいし、ガラス原料とカーボン粒子を混合した後に水を添加してもよいし、ガラス原料とカーボン粒子と水とを一度に混合してもよい。 The raw material mixture can be obtained, for example, by mixing a glass raw material, water, and optionally added carbon particles, and wet-mixing them with a ball mill or the like. The order and combination of mixing the three components are not particularly limited. For example, the glass raw material and water may be mixed first, and then carbon particles may be added, or water may be added after mixing the glass raw material and carbon particles. Alternatively, the glass raw material, carbon particles, and water may be mixed at a time.
ガラスペーストがカーボン粒子を含む場合には、カーボン粒子は続く焼成工程において燃焼してCO及びCO2を発生し、気孔を形成する。すなわち、カーボン粒子は造孔剤として機能する。
また、焼成工程後にガラスコート層内にカーボン粒子の一部が残存することが好ましい。
When the glass paste contains carbon particles, the carbon particles burn in the subsequent firing step to generate CO and CO 2 to form pores. That is, the carbon particles function as a pore forming agent.
Moreover, it is preferable that a part of carbon particle remains in a glass coat layer after a baking process.
ガラス原料と水との配合比は、特に限定されるものではないが、ガラス原料100重量部に対して、水100重量部程度が好ましい。このような重量比率でガラス原料と水とを混合すると、エンジンバルブの傘裏面に塗布するのに適した粘度となりやすいからである。また、必要に応じて、上記ガラスペーストには、有機溶剤等の分散媒及び有機結合剤を配合してもよい。 The compounding ratio of the glass raw material and water is not particularly limited, but is preferably about 100 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the glass raw material. This is because, when the glass raw material and water are mixed at such a weight ratio, the viscosity is suitable for application to the back of the engine valve umbrella. Moreover, you may mix | blend dispersion media, such as an organic solvent, and an organic binder with the said glass paste as needed.
上記分散媒としては、例えば、水や、メタノール、エタノール等の有機溶媒を用いることができる。ガラスペースト中の分散媒の含有量は特に限定されないが、例えば、ガラス原料100重量部に対して、分散媒が50〜150重量部であることが好ましい。このような割合で分散媒を配合することにより、ガラスペーストの粘度が金属基材の傘裏面に塗布するのに適した粘度となるからである。
上記有機結合剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、分散媒と有機結合剤とを併用してもよい。
As the dispersion medium, for example, water or an organic solvent such as methanol or ethanol can be used. Although content of the dispersion medium in a glass paste is not specifically limited, For example, it is preferable that a dispersion medium is 50-150 weight part with respect to 100 weight part of glass raw materials. This is because, by blending the dispersion medium at such a ratio, the viscosity of the glass paste becomes a viscosity suitable for application to the back of the umbrella of the metal substrate.
Examples of the organic binder include polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Further, a dispersion medium and an organic binder may be used in combination.
ガラスペースト中におけるカーボン粒子の含有量は、ガラス原料100重量部に対して0.01〜10重量部であることが好ましい。
カーボン粒子の含有量は0.005〜8重量部であることがより好ましく、0.008〜5重量部であることがさらに好ましい。
カーボン粒子の含有量をこのような範囲とすることにより、気孔が数多く形成されるので気孔をそれほど成長させなくとも所望の気孔率となり望ましい断熱性能を有するガラスコート層を形成させることができる。
気孔をそれほど成長させないので、ひとつひとつの気孔は小さくなり、また、気孔を成長させるための加熱時間を長くとる必要が無いので気孔が形成される程度が均一となり、シャープな気孔径分布を有するガラスコート層を形成することができる。
また、多量のカーボン粒子を配合した場合は、ガス化しなかったカーボン粒子がガラスコート層内に残留しやすくなる。
The content of carbon particles in the glass paste is preferably 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the glass raw material.
The content of carbon particles is more preferably 0.005 to 8 parts by weight, and further preferably 0.008 to 5 parts by weight.
By setting the content of the carbon particles in such a range, a large number of pores are formed, so that a glass coat layer having a desired porosity and a desired heat insulation performance can be formed without growing the pores so much.
Since the pores do not grow so much, each individual pore becomes smaller, and since it is not necessary to take a long heating time for growing the pores, the degree of pore formation is uniform, and the glass coat has a sharp pore size distribution A layer can be formed.
In addition, when a large amount of carbon particles is blended, carbon particles that have not been gasified tend to remain in the glass coat layer.
ガラスペーストには、必要に応じて、さらに、結晶性無機材を添加してもよい。
ガラスペーストに結晶性無機材を加える場合、結晶性無機材を添加するタイミングは特に限定されないが、例えば、上述したガラス原料と水と所望により添加されるカーボン粒子とを混合する前に、ガラス原料と結晶性無機材を混合する工程を有していてもよい。
結晶性無機材は、本発明のエンジンバルブの説明において説明したものと同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
なお、ガラスペーストとしてさらに結晶性無機材を加える場合、上述したガラス原料と水と所望により添加されるカーボン粒子とを混合する前に、ガラス原料と結晶性無機材を混合する工程を有していてもよい。
A crystalline inorganic material may be further added to the glass paste as necessary.
When the crystalline inorganic material is added to the glass paste, the timing of adding the crystalline inorganic material is not particularly limited. For example, before mixing the glass raw material, water, and optionally added carbon particles, the glass raw material is mixed. And a step of mixing the crystalline inorganic material.
Since the crystalline inorganic material is the same as that described in the description of the engine valve of the present invention, the description thereof is omitted here.
In addition, when adding a crystalline inorganic material as a glass paste, it has the process of mixing a glass raw material and a crystalline inorganic material before mixing the glass raw material mentioned above, water, and the carbon particle added as needed. May be.
(b−2)塗布工程
本発明のエンジンバルブの製造方法においては、次に、塗布工程として、金属基材の傘裾部又は円錐台部に、ガラスペースト層を形成するためのガラスペーストを塗布することによりガラスペースト層を形成する。
(B-2) Application process In the manufacturing method of the engine valve of the present invention, next, as an application process, a glass paste for forming a glass paste layer is applied to an umbrella skirt or a truncated cone part of a metal substrate. By doing so, a glass paste layer is formed.
ガラスペースト層の厚さは特に限定されないが、10〜500μmの厚さであることが好ましく、20〜300μmの厚さのガラスコート層を形成することのできる厚さであることが好ましい。
ガラスペースト層の厚さが10μm未満であると、金属基材とセラミック部材の密着強度が低くなるという問題がある。一方、形成されるガラスコート層の厚さが500μmを超えると、ガラスコート層に熱衝撃等が加わった際に、クラックが発生しやすくなることがある。また吸気又は排気経路が狭くなるという問題もある。
Although the thickness of a glass paste layer is not specifically limited, It is preferable that it is the thickness of 10-500 micrometers, and it is preferable that it is the thickness which can form the glass coat layer of the thickness of 20-300 micrometers.
There exists a problem that the adhesive strength of a metal base material and a ceramic member will become it low that the thickness of a glass paste layer is less than 10 micrometers. On the other hand, if the thickness of the formed glass coat layer exceeds 500 μm, cracks may easily occur when a thermal shock or the like is applied to the glass coat layer. There is also a problem that the intake or exhaust path becomes narrow.
金属基材の傘裾部又は円錐台部にガラスペースト層を形成する方法としては、例えば、スプレーコート、静電塗装、インクジェット、スピンコート、スタンプやローラ等を用いた転写、ハケ塗り等の方法が挙げられる。スプレーコート等によりガラスペースト層を形成する際、ガラスペースト層を形成する以外の部分は、テープや樹脂等を覆い、ガラスペースト層を形成した後、テープや樹脂等を除くことにより、所定領域にガラスペースト層を形成することができる。 Examples of a method for forming a glass paste layer on an umbrella skirt or truncated cone portion of a metal base include, for example, spray coating, electrostatic coating, ink jet, spin coating, transfer using a stamp or roller, brush coating, and the like. Is mentioned. When the glass paste layer is formed by spray coating or the like, the portion other than the glass paste layer is covered with a tape or a resin, and after the glass paste layer is formed, the tape or the resin is removed to a predetermined area. A glass paste layer can be formed.
(c)セラミック部材配置工程
本発明のエンジンバルブの軸部篏合型エンジンバルブの製造方法においては、金属基材の柱状部と嵌合し、金属基材の傘裾部に形成されたガラスペースト層と接触するようにセラミック部材を配置する。
また、本発明のエンジンバルブの傘部篏合型エンジンバルブの製造方法においては、金属基材の円錐台部の表面に形成されたガラスペースト層と接触するようにセラミック部材を配置する。
(C) Ceramic member arrangement process In the manufacturing method of the engine part shaft-type engine valve of the present invention, the glass paste that is fitted to the columnar part of the metal base material and is formed on the umbrella base part of the metal base material The ceramic member is placed in contact with the layer.
Moreover, in the manufacturing method of the engine part umbrella type | mold engine valve of this invention valve | bulb, a ceramic member is arrange | positioned so that the glass paste layer formed in the surface of the truncated cone part of a metal base material may be contacted.
(d)接着工程
本発明のエンジンバルブの製造方法においては、次に、ガラスペースト層を焼結することにより、ガラスコート層を形成するとともに、セラミック部材と上記金属基材(傘裾部又は円錐台部)とをガラスコート層を介して接着する。
例えばガラスペーストにカーボン粒子が含まれる場合には、焼結工程により、ガラスペースト層内でカーボン粒子を気化させて、ガラスコート層内に気孔を形成することができる。
(D) Adhesion process Next, in the method for manufacturing an engine valve of the present invention, the glass paste layer is sintered to form a glass coat layer, and the ceramic member and the metal substrate (umbrella skirt or cone) are formed. The base part) is bonded via a glass coat layer.
For example, when carbon particles are contained in the glass paste, the carbon particles can be vaporized in the glass paste layer by the sintering process, and pores can be formed in the glass coat layer.
上記ガラスペースト層の焼結は、ガラスペースト層が形成されたエンジンバルブに加熱処理を施すことによって行うことができる。また、本発明においては、焼結を行う前に、ガラスペースト層が形成されたエンジンバルブに対して、必要に応じて、ガラスペースト層を乾燥させるための乾燥工程を行ってもよい。乾燥工程は、例えば、50〜150℃程度の温度で行うことができる。
焼結のための加熱処理の条件は、エンジンバルブの材質等を考慮して任意に設定することができるが、エンジンバルブの材質がステンレス鋼である場合は400〜1100℃、耐熱鋼である場合は400〜1100℃で加熱処理することが好ましい。加熱時間は3〜120分間とすることが好ましい。
また、焼結のための加熱処理温度は、ガラス原料の軟化点以上とすることが好ましい。加熱温度をガラス原料の軟化点以上の温度とすることにより、塗布されたガラス原料が軟化、溶融し、形成されたガラスコート層と金属基材のエンジンバルブの傘裏面とが強固に密着する。
The glass paste layer can be sintered by subjecting the engine valve on which the glass paste layer is formed to heat treatment. Moreover, in this invention, before performing sintering, you may perform the drying process for drying a glass paste layer with respect to the engine valve in which the glass paste layer was formed as needed. A drying process can be performed at the temperature of about 50-150 degreeC, for example.
The heat treatment conditions for sintering can be arbitrarily set in consideration of the material of the engine valve, etc., but when the material of the engine valve is stainless steel, it is 400 to 1100 ° C., when it is heat resistant steel Is preferably heat-treated at 400 to 1100 ° C. The heating time is preferably 3 to 120 minutes.
Moreover, it is preferable that the heat processing temperature for sintering shall be more than the softening point of a glass raw material. By setting the heating temperature to a temperature equal to or higher than the softening point of the glass raw material, the applied glass raw material is softened and melted, and the formed glass coat layer and the metal substrate engine valve umbrella back firmly adhere to each other.
このとき、ガラスペースト中に含まれるカーボン粒子が、軟化したガラス原料中に分散し、熱分解を起こすことによって気孔が形成される。
また、焼結工程中に、気孔がガラスコート層の表面に露出した場合、ガラスコート層を形成するガラス原料は軟化しているため、気孔が露出した箇所を速やかに塞ぐことができる。そのため、焼成後のガラスコート層は、表面に気孔が露出しておらず、平坦度の高い(表面粗さの低い)ガラスコート層が得られる。
At this time, the carbon particles contained in the glass paste are dispersed in the softened glass raw material, and pores are formed by causing thermal decomposition.
Further, when the pores are exposed on the surface of the glass coat layer during the sintering step, the glass raw material forming the glass coat layer is softened, so that the portion where the pores are exposed can be closed quickly. Therefore, the glass coating layer after baking does not have pores exposed on the surface, and a glass coating layer having high flatness (low surface roughness) can be obtained.
以下に、本発明のエンジンバルブの作用効果を列挙する。
(1)本発明のエンジンバルブでは、上記傘裾部以外の上記傘裏面は、上記セラミック部材により構成されており、該セラミック部材と、エンジンバルブの傘部を構成する金属基材との間には、ガラスコート層が形成されているので、エンジンバルブの傘裏面の傘裾部の軸部側の端部からエンジンバルブの軸部までの部分の断熱性を高めることができる。
Below, the effect of the engine valve of this invention is enumerated.
(1) In the engine valve of the present invention, the back surface of the umbrella other than the umbrella skirt is made of the ceramic member, and between the ceramic member and a metal base material constituting the umbrella portion of the engine valve. Since the glass coat layer is formed, it is possible to improve the heat insulation of the portion from the shaft portion side end portion of the umbrella skirt portion on the back surface of the umbrella of the engine valve to the shaft portion of the engine valve.
(2)本発明のエンジンバルブの傘部では、上記セラミック部材は、ガラスコート層を介して上記金属基材の土台部に接着して一体化してなる。このため本発明のエンジンバルブにおいては、上記ガラスコート層の表面全体をセラミック部材が覆っている。これにより、製造時にガラスコート層を形成するための焼結工程を経ても、エンジンバルブの傘部を構成するガラスコート層の端部に引けが発生しない。これは、上記セラミック部材は焼結工程を経ても収縮しにくい上に、セラミック部材の重みによってガラスコート層の収縮が阻害されるためである。このため、エンジンバルブの傘部を構成するガラスコート層の厚みが端部で薄くなるという問題が発生せず、上記エンジンバルブの傘裾部に隣接する部分でも充分な厚さのガラスコート層を形成することができる。その結果、エンジンバルブが高い断熱性能を発揮できるものとなる。 (2) In the umbrella part of the engine valve of the present invention, the ceramic member is integrally bonded to the base part of the metal base material via a glass coat layer. For this reason, in the engine valve of the present invention, the ceramic member covers the entire surface of the glass coat layer. Thereby, even if it passes through the sintering process for forming a glass coat layer at the time of manufacture, the edge part of the glass coat layer which comprises the umbrella part of an engine valve does not generate | occur | produce. This is because the ceramic member does not easily shrink even after the sintering process, and the weight of the ceramic member inhibits the shrinkage of the glass coat layer. For this reason, the problem that the thickness of the glass coat layer constituting the umbrella part of the engine valve becomes thin at the end portion does not occur, and a glass coat layer having a sufficient thickness is also formed in the part adjacent to the umbrella hem part of the engine valve. Can be formed. As a result, the engine valve can exhibit high heat insulation performance.
(3)さらに、本発明のエンジンバルブにおいては、ガラスコート層を焼結により形成する際に、金属基材とガラスコート層との間及びガラスコート層とセラミック部材との間に強い密着力が発現する。このためエンジンバルブが使用される過酷な環境下においても、エンジンバルブの傘部に形成されたガラスコート層が金属基材から剥離しにくく、高い断熱性能を発揮できることになる。 (3) Furthermore, in the engine valve of the present invention, when the glass coat layer is formed by sintering, a strong adhesion is provided between the metal substrate and the glass coat layer and between the glass coat layer and the ceramic member. To express. For this reason, even in a harsh environment where the engine valve is used, the glass coat layer formed on the umbrella portion of the engine valve is difficult to peel off from the metal base material, and high heat insulation performance can be exhibited.
(実施例)
以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。
(実施例1)
(a)エンジンバルブ用基材準備工程
まず、土台部及び軸部からなり、土台部は、図1(a)及び(b)に示す柱状部と傘裾部とからなるエンジンバルブ用金属基材を準備した。金属基材の構成材料は、ステンレス鋼(SUS430)であった。
金属基材の軸部の形状は、直径5.5mm、全長105.5mmの棒状であった。
金属基材の土台部の形状は、柱状部の形状が直径5.5mm、長さ10.5mmの棒状であり、傘裾部の形状は、底面が直径28mmの円であり、その厚さが3mmの円盤形状であった。
(Example)
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
Example 1
(A) Engine valve base material preparation step First, the base part is composed of a base part and a shaft part, and the base part is composed of a columnar part and an umbrella skirt part shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). Prepared. The constituent material of the metal substrate was stainless steel (SUS430).
The shape of the shaft portion of the metal substrate was a rod shape having a diameter of 5.5 mm and a total length of 105.5 mm.
The shape of the base portion of the metal substrate is a rod shape with a columnar shape of 5.5 mm in diameter and 10.5 mm in length, and the shape of the umbrella skirt is a circle with a bottom of 28 mm in diameter, and its thickness is It was a 3 mm disk shape.
図4(a)は、実施例1に係るセラミック部材の形状を示す斜視図であり、上面の直径をd1、底面の直径をd2、高さをh1で示している。
セラミック部材は、図4(a)に示すように円錐台形状であり、中心軸部分に直径d1が6.05mmの円柱形状の空洞が形成され、底面の直径d2が25mm、上面の直径d1が6.05mm、高さh1が6.5mmのジルコニア焼結体であった。また、ジルコニア焼結体からなるセラミック部材の気孔率を上記したアルキメデス法により測定したところ、16%であった。
FIG. 4A is a perspective view illustrating the shape of the ceramic member according to the first embodiment, in which the upper surface diameter is d 1 , the bottom surface diameter is d 2 , and the height is h 1 .
Ceramic member is a truncated cone shape, as shown in FIG. 4 (a), the diameter d 1 to the central axis portion are formed hollow cylindrical shape of 6.05 mm, the diameter d 2 of the bottom 25 mm, the top diameter It was a zirconia sintered body having a d 1 of 6.05 mm and a height h 1 of 6.5 mm. Moreover, it was 16% when the porosity of the ceramic member which consists of a zirconia sintered compact was measured by the above-mentioned Archimedes method.
(b)塗布層形成工程
(b−1)原料混合物調製工程
次に、セラミック原料としてバリウムシリケートガラス(軟化点770℃)100重量部と、水100重量部と、有機結合材としてメチルセルロース1重量部と、造孔材として黒鉛化したカーボン粒子を0.23重量部とをボールミル等によって湿式混合することにより、原料混合物を調製した。
(B) Coating layer forming step (b-1) Raw material mixture preparing step Next, 100 parts by weight of barium silicate glass (softening point 770 ° C.) as a ceramic raw material, 100 parts by weight of water, and 1 part by weight of methyl cellulose as an organic binder A raw material mixture was prepared by wet-mixing 0.23 parts by weight of graphitized carbon particles as a pore former with a ball mill or the like.
(b−2)塗布工程
次に、エンジンバルブ用金属基材の傘裾部の傘表面に対抗する面の全体に、原料混合物を塗布することにより、ガラスコート層形成用の塗布層を形成した。塗布層の厚さは、50μmであった。
続いて、金属基材の柱状部に嵌合されるように、ジルコニア焼結体からなるセラミック部材を嵌め込んだ。
(B-2) Coating process Next, the coating layer for forming the glass coat layer was formed by coating the raw material mixture on the entire surface of the metal base for engine valve that opposes the umbrella surface of the umbrella base. . The thickness of the coating layer was 50 μm.
Subsequently, a ceramic member made of a zirconia sintered body was fitted so as to be fitted to the columnar portion of the metal substrate.
(c)加熱処理工程
次に、乾燥機内において70℃で20分乾燥した。
さらに、空気中、焼成炉内で800℃、90分間加熱処理することにより、その厚さが40μmのガラスコート層を形成し、セラミック部材と傘裾部とをガラスコート層で接着し、エンジンバルブの製造を終了した。
製造されたガラスコート層には気孔が形成されており、気孔率は25%、平均気孔径は4μmであった。なお、ガラスコート層の厚さは膜厚計(デュアルスコープ)で決定し、平均気孔径は、エンジンバルブの傘部を切断した後、SEMによりガラスコート層を撮影して得た写真を用いて決定した。
また、ガラスコート層の気孔率は、ガラスコート層の重量と膜厚計(デュアルスコープ)で測定したガラスコート層の厚さから嵩密度を算出し、ピクノメータで算出した真密度との比を算出し、その値を1から引いて、百分率とした値を気孔率として算出した。
真密度をピクノメータで算出する具体的な方法としては、ガラスコート層を粉末状にし、連続自動粉粒体真密度測定器[(株)セイシン企業製 オートトゥルーデンサー MAT−7000]で測定する。測定溶媒は測定対象となる拡散部材と反応しないものであれば特に限定されないが、本実施例1では、n−ブタノールを使用した。
(C) Heat treatment step Next, the substrate was dried in a dryer at 70 ° C. for 20 minutes.
Furthermore, a glass coat layer having a thickness of 40 μm is formed by heat treatment at 800 ° C. for 90 minutes in a firing furnace in the air, and the ceramic member and the umbrella skirt are bonded with the glass coat layer. Finished manufacturing.
The produced glass coat layer had pores, the porosity was 25%, and the average pore diameter was 4 μm. The thickness of the glass coat layer is determined with a film thickness meter (dual scope), and the average pore diameter is obtained using a photograph obtained by photographing the glass coat layer with an SEM after cutting the umbrella part of the engine valve. Were determined.
The porosity of the glass coat layer is calculated from the weight of the glass coat layer and the thickness of the glass coat layer measured with a film thickness meter (dual scope), and the ratio of the true density calculated with a pycnometer is calculated. Then, the value was subtracted from 1, and the value as a percentage was calculated as the porosity.
As a specific method of calculating the true density with a pycnometer, the glass coat layer is made into a powder form and measured with a continuous automatic powder true density measuring instrument [Autotrudenser MAT-7000, manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.]. The measurement solvent is not particularly limited as long as it does not react with the diffusion member to be measured. In Example 1, n-butanol was used.
(実施例2)
(a)エンジンバルブ用基材準備工程
まず。土台部及び軸部からなり、土台部は、円錐台部と傘裾部とからなるエンジンバルブ用金属基材を準備した。金属基材の構成材料は、ステンレス鋼(SUS430)であった。
金属基材の軸部の形状は、実施例1の場合と同様であり、金属基材の土台部の形状は、円錐台部と傘裾部とが一体化された円錐台形状であり、底面の直径が28mm、高さ13.5mmの略円錐台形状であった。
(Example 2)
(A) Engine valve base material preparation step It consists of a base part and a shaft part, and the base part prepared a metal base material for an engine valve consisting of a truncated cone part and an umbrella skirt part. The constituent material of the metal substrate was stainless steel (SUS430).
The shape of the shaft portion of the metal substrate is the same as in the case of Example 1, and the shape of the base portion of the metal substrate is a truncated cone shape in which the truncated cone portion and the umbrella skirt portion are integrated, and the bottom surface The diameter of this was a truncated cone shape with a diameter of 28 mm and a height of 13.5 mm.
図4(b)は、実施例2に係るスカート形状のセラミック部材の形状を示す斜視図であり、上面の直径をd3、底面の直径をd4、高さをh2で示している。
セラミック部材は、図4(b)に示すように、スカート形状であり、中心軸部分に直径d3=6.05mmの貫通孔が形成され、その厚さd5:2mm、底面の直径d4:25mm、高さh2:6.5mmのジルコニア焼結体であった。また、ジルコニア焼結体からなるセラミック部材の気孔率を上記したアルキメデス法により測定したところ、16%であった。
FIG. 4B is a perspective view illustrating the shape of the skirt-shaped ceramic member according to the second embodiment, in which the upper surface diameter is d 3 , the bottom surface diameter is d 4 , and the height is h 2 .
As shown in FIG. 4B, the ceramic member has a skirt shape, and a through-hole having a diameter d 3 = 6.05 mm is formed in the central axis portion. The thickness d 5 is 2 mm, and the bottom diameter d 4 is 4 mm. A zirconia sintered body having a height of 25 mm and a height h 2 of 6.5 mm. Moreover, it was 16% when the porosity of the ceramic member which consists of a zirconia sintered compact was measured by the above-mentioned Archimedes method.
(b)塗布層形成工程
(b−1)原料混合物調製工程
実施例1と同様にして、原料混合物を調製した。
(B) Coating layer forming step (b-1) Raw material mixture preparation step A raw material mixture was prepared in the same manner as in Example 1.
(b−2)塗布工程
次に、エンジンバルブ用金属基材の円錐台部の表面の全体に、原料混合物を塗布することにより、ガラスコート層形成用の塗布層を形成した。塗布層の厚さは、50μmであった。
続いて、金属基材の円錐台部のガラスコート層形成用の塗布層に接触するように、ジルコニア焼結体からなるセラミック部材を嵌め込んだ。
(B-2) Application | coating process Next, the coating layer for glass-coat layer formation was formed by apply | coating a raw material mixture to the whole surface of the truncated cone part of the metal base material for engine valves. The thickness of the coating layer was 50 μm.
Then, the ceramic member which consists of a zirconia sintered compact was inserted so that the coating layer for glass coating layer formation of the truncated cone part of a metal base material might be contacted.
(c)加熱処理工程
次に、乾燥機内において70℃で20分乾燥した。
さらに、空気中、焼成炉内で800℃、90分間加熱処理することにより、その厚さが40μmのガラスコート層を形成し、円錐台部とセラミック部材とをガラスコート層で接着してエンジンバルブの製造を終了した。
製造されたガラスコート層には気孔が形成されており、気孔率は25%、平均気孔径は4μmであった。ガラスコート層の厚さは膜厚計(デュアルスコープ)で決定し、平均気孔径は、SEMによりガラスコート層を撮影して得た写真を用いて決定した。
また、ガラスコート層の気孔率は、実施例1と同様、ガラスコート層の重量と膜厚計(デュアルスコープ)で測定したガラスコート層の厚さから嵩密度を算出し、ピクノメータで算出した真密度との比を算出し、その値を1から引いて、百分率とした値を気孔率として算出した。
(C) Heat treatment step Next, the substrate was dried in a dryer at 70 ° C. for 20 minutes.
Furthermore, a glass coat layer having a thickness of 40 μm is formed by heat treatment at 800 ° C. for 90 minutes in a firing furnace in the air, and the frustum portion and the ceramic member are bonded together by the glass coat layer. Finished manufacturing.
The produced glass coat layer had pores, the porosity was 25%, and the average pore diameter was 4 μm. The thickness of the glass coat layer was determined with a film thickness meter (dual scope), and the average pore diameter was determined using a photograph obtained by photographing the glass coat layer with SEM.
The porosity of the glass coat layer is the same as in Example 1 except that the bulk density is calculated from the weight of the glass coat layer and the thickness of the glass coat layer measured with a film thickness meter (dual scope), and the true value calculated with a pycnometer is used. The ratio with the density was calculated, the value was subtracted from 1, and the percentage value was calculated as the porosity.
(ガラスコート層の評価)
製造された実施例1に係るエンンジンバルブ及び実施例2に係るエンジンバルブに関し、軸部に近い部分で軸部に平行に切断し、断面におけるガラスコート層の厚さを顕微鏡により観察した。その結果、実施例1及び実施例2に係るエンジンバルブでは、ガラスコート層に引けはなく、ガラスコート層は、ほぼ均一な厚さであった。
(Evaluation of glass coat layer)
The manufactured engine valve according to Example 1 and the engine valve according to Example 2 were cut parallel to the shaft portion at a portion close to the shaft portion, and the thickness of the glass coat layer in the cross section was observed with a microscope. As a result, in the engine valve according to Example 1 and Example 2, the glass coat layer was not contracted, and the glass coat layer had a substantially uniform thickness.
10、30 エンジンバルブ
11、31 軸部(エンジンバルブ)
12、32 傘部(エンジンバルブ)
13、33 傘裾部(エンジンバルブ)
15、35 セラミック部材
16、36 ガラスコート層
20、40 金属基材
21、41 軸部(金属基材)
22、42 土台部(金属基材)
22a 柱状部(金属基材)
22b 傘裾部(金属基材)
42a 円錐台部
42b 傘裾部
150 エンジン燃焼室
160(160a) エンジンバルブ(インバルブ)
160(160b) エンジンバルブ(エキバルブ)
170 シリンダー
180 点火プラグ
166(166a) エンジンバルブ(インバルブ)の傘裏面
166(166b) エンジンバルブ(エキバルブ)の傘裏面
190 ピストン
1660 傘裏面の傘裾部
10, 30
12, 32 Umbrella part (engine valve)
13, 33 Umbrella hem (engine valve)
15, 35
22, 42 Base part (metal substrate)
22a Columnar part (metal substrate)
22b Umbrella hem (metal base)
42a
160 (160b) Engine valve (exhaust valve)
170
Claims (19)
前記土台部は、柱状部と傘裾部とからなり、
前記エンジンバルブの傘裏面の傘裾部以外の部分は前記セラミック部材により構成されており、
前記セラミック部材の内側に形成された空間に前記柱状部が篏合されてエンジンバルブの傘部を構成しており、
前記セラミック部材は、ガラスコート層を介して前記金属基材の傘裾部に接着され、一体化されてなることを特徴とするエンジンバルブ。 An engine valve composed of a metal base composed of a shaft and a base, and a ceramic member,
The base part is composed of a columnar part and an umbrella skirt part,
Portions other than the umbrella hem portion on the back of the umbrella of the engine valve are made of the ceramic member,
The columnar part is combined in a space formed inside the ceramic member to constitute an umbrella part of the engine valve;
The engine valve is characterized in that the ceramic member is bonded to and integrated with an umbrella skirt portion of the metal substrate through a glass coat layer.
前記エンジンバルブの傘裏面の傘裾部以外の部分は前記セラミック部材により構成されており、
前記セラミック部材の内側に形成された空間に前記土台部の一部が篏合されてエンジンバルブの傘部を構成しており、
前記セラミック部材は、ガラスコート層を介して前記金属基材の土台部に接着され、一体化されてなることを特徴とするエンジンバルブ。 An engine valve composed of a metal base composed of a shaft and a truncated cone-shaped base, and a ceramic member,
Portions other than the umbrella hem portion on the back of the umbrella of the engine valve are made of the ceramic member,
A part of the base part is combined in a space formed inside the ceramic member to constitute an umbrella part of the engine valve,
The engine valve, wherein the ceramic member is bonded to and integrated with a base portion of the metal base material through a glass coat layer.
前記金属基材の土台部を構成する傘裾部にガラスペーストを塗布してガラスペースト層を形成するガラスペースト層形成工程、
セラミック部材の内側に形成された空間に、前記金属基材を構成する柱状部を嵌め込むとともに、前記ガラスペースト層の表面に、前記セラミック部材を配置するセラミック部材配置工程、及び、
前記ガラスペースト層を焼結することにより、ガラスコート層を形成するとともに、前記セラミック部材と前記金属基材の傘裾部とを前記ガラスコート層を介して接着する接着工程を含むことを特徴とするエンジンバルブの製造方法。 It is a manufacturing method of the engine valve in any one of Claims 1-3 and 7-16,
A glass paste layer forming step of forming a glass paste layer by applying a glass paste to an umbrella skirt constituting the base portion of the metal substrate;
A ceramic member arranging step of fitting the columnar portion constituting the metal base material into a space formed inside the ceramic member, and arranging the ceramic member on the surface of the glass paste layer, and
A step of forming a glass coat layer by sintering the glass paste layer, and an adhesion step of bonding the ceramic member and an umbrella skirt portion of the metal base material via the glass coat layer; A method for manufacturing an engine valve.
前記金属基材の土台部の表面にガラスペーストを塗布してガラスペースト層を形成するガラスペースト層形成工程、
セラミック部材の内側に形成された空間に、前記金属基材の土台部を嵌め込むとともに、前記ガラスペースト層の表面に、前記セラミック部材を配置するセラミック部材配置工程、及び、
前記ガラスペースト層を焼結することにより、ガラスコート層を形成するとともに、前記セラミック部材と前記金属基材の土台部とを前記ガラスコート層を介して接着する接着工程を含むことを特徴とするエンジンバルブの製造方法。 A method for manufacturing an engine valve according to any one of claims 4 to 16,
A glass paste layer forming step of forming a glass paste layer by applying a glass paste to the surface of the base portion of the metal substrate;
A ceramic member arranging step of fitting the base portion of the metal base material into a space formed inside the ceramic member, and arranging the ceramic member on the surface of the glass paste layer, and
The glass paste layer is formed by sintering the glass paste layer, and includes an adhesion step of bonding the ceramic member and the base portion of the metal substrate through the glass coat layer. A method for manufacturing an engine valve.
前記エンジンバルブは、請求項1〜16に記載のエンジンバルブであることを特徴とするセラミック部材。
A ceramic member used for an engine valve,
The said engine valve is an engine valve of Claims 1-16, The ceramic member characterized by the above-mentioned.
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