JPH04237809A - コイルバネ - Google Patents

コイルバネ

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Publication number
JPH04237809A
JPH04237809A JP585791A JP585791A JPH04237809A JP H04237809 A JPH04237809 A JP H04237809A JP 585791 A JP585791 A JP 585791A JP 585791 A JP585791 A JP 585791A JP H04237809 A JPH04237809 A JP H04237809A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil spring
titanium alloy
wire
plating layer
spring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP585791A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidetoshi Nishimoto
西本 英敏
Yasuaki Sugizaki
康昭 杉崎
Tatsuya Yasunaga
龍哉 安永
Keiji Ueda
啓司 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP585791A priority Critical patent/JPH04237809A/ja
Publication of JPH04237809A publication Critical patent/JPH04237809A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder

Landscapes

  • Springs (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コイルバネに関し、詳
細には、チタン合金線の表面を電気Ni−Pめっき層で
被覆してなるコイル状線材よりなるコイルバネに関する
【0002】
【従来の技術】自動車用ガソリンエンジン、ディーゼル
エンジン等の吸排気バルブ等には、従来より冷間加工、
時効処理等を施して製作された高炭素鋼よりなるコイル
バネが使用されている。近年、CAFE対応等が叫ばれ
、燃費向上、軽量化の要請に応えるため、炭素鋼に較べ
て低比重のチタン合金線よりなるコイルバネ(チタン合
金コイルバネ)の採用が検討され始めている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のチタン合金
コイルバネは、チタン合金線よりなるので軽量であると
共に優れたバネ特性を有するが、その反面チタン合金特
有の欠点である耐焼付性及び耐摩耗性が悪いことにより
、耐線間摩耗性に劣るという問題点があり、実用するに
はその改善が必要である。
【0004】そこで、上記チタン合金の耐線間摩耗性を
改善すべく、コイルバネのチタン合金線の表面をP含有
量:10wt% の無電解Ni−Pめっき層で被覆して
硬度を高める試みが成されている。又、該めっき層のめ
っき応力の解消法として、ショットピーニング或いはホ
ーニング加工を施して残留応力を付与する方法等が提案
されている。しかしながら、これらはいづれもチタン合
金の耐線間摩耗性を改善し得ないことが実験により判明
した。更に、Ni−Pめっき後、300 〜400 ℃
で1時間程度加熱してめっき層の硬度をHv:900 
程度に高めた場合、却って耐線間摩耗性が劣化すること
も判った。
【0005】本発明は、このような事情に着目してなさ
れたものであって、その目的は前記従来のチタン合金コ
イルバネの有する耐線間摩耗性の問題点を解消し、低比
重であり且つ優れたバネ特性を有すると共に、耐線間摩
耗性に優れたコイルバネを提供しようとするものである
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は次のような構成のコイルバネとしている。即
ち、本発明に係るコイルバネは、チタン合金線の表面を
電気Ni−Pめっき層で被覆してなるコイル状線材より
なるコイルバネであって、前記チタン合金線材の表面を
Ra:0.5 μm 以上且つ PPI50:130 
以上にすると共に、前記Ni−Pめっきをビッカース硬
度Hv:400 以上、厚み:10〜 200μm 、
P含有量:0.5 〜7.0wt%にしたことを特徴と
するコイルバネである。
【0007】
【作用】本発明に係るコイルバネは、前記の如く、チタ
ン合金線の表面を電気Ni−Pめっき層で被覆してなる
コイル状線材よりなるので、当然に前記従来のチタン合
金コイルバネと同様に軽量であると共に優れたバネ特性
を有する。
【0008】しかも、前記チタン合金線材の表面をRa
:0.5 μm 以上且つ PPI50:130 以上
にするようにしているので、そのアンカー効果によりチ
タン合金線材と電気Ni−Pめっき層とを強固に密着し
得て該めっき層の剥離が生じ難いものである。ここで、
Ra及び PPI50は周知の如く表面粗さ測定の結果
得られる表面粗さ等の表面状態を示す数値であって、R
aは中心線平均粗さであり、 PPI50は基準レベル
:50μinchとしたときの1inch当りのピーク
数(即ち、peak per inch )である。か
かるRa及び PPI50について上記の如く数値限定
しているのは、Ra:0.5 μm 未満又は/及び 
PPI50:130 未満ではチタン合金線材とめっき
層との密着性が不充分となってめっき層剥離の可能性が
生じるからである。
【0009】更に、前記Ni−Pめっき層をHv(ビッ
カース硬度):400 以上、厚み:10〜 200μ
m 、P含有量:0.5 〜7.0wt%にしているの
で、その耐線間摩耗性は極めて優れている。これは種々
実験した結果得られた下記知見に基づくものである。
【0010】即ち、コイルバネは使用時にバネ線同士が
接触面圧:数10〜数100kgf/mm2で接触し、
離れることを繰り返すので、バネ線の表面はかかる面圧
の変化による一種の疲労を受ける。従って、コイルバネ
の線間摩耗はかかる疲労が関与した摩耗であって、摩耗
と疲労との相乗効果により剥離を伴いながら材料表面が
減少する結果生じるものであるという知見が得られた。
【0011】一般に材料の疲労特性と靱性とは密接な関
係があり、靱性を向上すると疲労強度が高まって耐疲労
性が向上するが、硬度を高め過ぎるとその反面靱性が低
下して耐疲労性が劣化する。又、通常の摩耗は材料の硬
度を高めると向上する。故に、コイルバネの耐線間摩耗
性を向上するには、バネ線の硬度を高めるだけでは良く
なく、硬度及び靱性をバランス良く向上させることが必
要であって、チタン合金線表面のNi−Pめっき層を、
Hv:400 以上、厚み:10〜 200μm 、P
含有量:0.5 〜7.0wt%にすると耐線間摩耗性
を大幅に向上し得ることが判った。
【0012】そこで、前記の如くNi−Pめっき層をH
v:400 以上、厚み:10〜 200μm 、P含
有量:0.5 〜7.0wt%にするようにした。故に
、該Ni−Pめっき層によりコイルバネの耐線間摩耗性
が極めて優れたものにし得る。 尚、上記の如く数値限定している理由は次の通りである
。Hv:400 未満では硬度が低過ぎて耐摩耗性が低
下し、耐線間摩耗性が不充分となる。厚みが10μm 
未満ではめっき層自体の強度が弱くてバネ線同士の高接
触面圧下での接触による疲労に耐えることが難しくなり
、200μm 超では高価なNiの増大による経済性の
低下を招く他、めっき層の重量が増大してコイルバネの
軽量化を果し難くなる。P含有量が0.5 wt% 未
満ではめっき層の硬度が不充分となって耐摩耗性が低下
し、耐線間摩耗性が不充分となり、7.0wt%超では
めっき層の靱性が不充分となって耐疲労性が劣化し、そ
の結果耐線間摩耗性が不充分となるからである。
【0013】以上の説明から明らかな如く、本発明に係
るコイルバネは、低比重であり且つ優れたバネ特性を有
すると共に耐線間摩耗性に優れたものであって、優れた
耐久性の確保及び軽量化の要請に充分に応え得るように
なる。
【0014】尚、前記チタン合金線材の表面をRa:0
.5 μm 以上且つ PPI50:130 以上にす
るには、NH4F・HFや NaF・HF等の弗酸塩に
より化学エッチングすればよい。 かかるエッチング後は表面スマット除去のための燐酸、
硫酸溶液中での電解処理や、弗酸等による活性化処理を
することが望ましい。
【0015】前記電気Ni−Pめっき層は、コイルバネ
のチタン合金線の全表面に被覆して設けてもよいし、バ
ネ線同士が接触する部分だけに設けてもよい。但し、よ
り軽量化を図るには、耐線間摩耗性が問題となる必要最
小限の部分だけに被覆する方が有効であって望ましい。
【0016】
【実施例】熱間加工、伸線加工、時効処理等を経て、Φ
3.0mm のチタン合金線材よりなるコイルバネ状の
ものを製作し、これを脱脂、水洗、弗酸塩による化学エ
ッチング、水洗、弗酸による活性化処理した後、電気N
i−Pめっきを施してNi−Pめっき層を被覆せしめた
。尚、このめっきは、 NiSO4・6H20:200
g/ l、 NiCl2・6H20:50g/l、H3
PO3:4〜40g/l、H3PO4:50g/l、H
3BO3: 0.5〜3g/l、サッカリン:0.1〜
1.0 g/lの組成からなる浴温:60±5℃、pH
:1±0.5 のめっき浴を用い、該浴をエアー攪拌し
、電流密度を5〜30A/dm2 にして行った。上記
チタン合金の組成(種類)、Ni−Pめっき層のP含有
量及び厚み、めっき後のコイルバネの加熱条件を第1表
に示す如く変化させた。
【0017】
【表1】
【0018】次いで、上記Ni−Pめっき層被覆後のチ
タン合金線材よりなるコイルバネについて、表面層の硬
さ測定、基材のチタン合金線とNi−Pめっき層との耐
剥離性評価試験及び耐線間摩耗性試験を行った。尚、耐
線間摩耗性試験は、バネ線同士の接触面圧(応力)の変
動幅:60±40kgf/mm2 、繰り返し数:1×
107 回の条件で行い、試験後のコイルバネ表面状況
を肉眼観察して耐線間摩耗性を評価した。
【0019】上記硬さ測定及び耐線間摩耗性試験結果を
第1表に示す。この表において、実験 No.1〜13
のものは本発明の実施例に係るコイルバネであり、一方
実験No.14 〜18のものは比較例に係るコイルバ
ネである。いづれの場合もHv:400 以上であるが
、比較例に係る実験No.14 〜15のものはP量:
10wt% であって高いため、又、No.16 〜1
8のものはNi−Pめっき層を被覆していないため、耐
線間摩耗性が悪くて非常に劣っている。
【0020】これらに対し、本発明の実施例に係る実験
 No.1〜13のものは、耐線間摩耗性に優れている
。尚、耐剥離性については、実験 No.1〜13のも
の及び No.14〜15のものはいづれも優れて充分
なものであった。
【0021】
【発明の効果】本発明に係るコイルバネは前述の如き構
成を有し作用をなすものであるので、低比重であり且つ
優れたバネ特性を有すると共に、従来のチタン合金コイ
ルバネに比して耐線間摩耗性に極めて優れており、その
ため耐久性に優れた軽量なコイルバネとして使用し得る
。従って、自動車用ガソリンエンジン吸排気バルブ用等
のコイルバネとして好適に使用し得、その軽量化を果し
得ると共に、耐久性を大幅に向上し得るようになるとい
う効果を奏するものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  チタン合金線の表面を電気Ni−Pめ
    っき層で被覆してなるコイル状線材よりなるコイルバネ
    であって、前記チタン合金線材の表面をRa:0.5 
    μm 以上且つ PPI50:130 以上にすると共
    に、前記Ni−Pめっき層をビッカース硬度Hv:40
    0 以上、厚み:10〜 200μm 、P含有量:0
    .5〜7.0wt%にしたことを特徴とするコイルバネ
JP585791A 1991-01-22 1991-01-22 コイルバネ Withdrawn JPH04237809A (ja)

Priority Applications (1)

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JP585791A JPH04237809A (ja) 1991-01-22 1991-01-22 コイルバネ

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ID=11622649

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JP585791A Withdrawn JPH04237809A (ja) 1991-01-22 1991-01-22 コイルバネ

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6221031B1 (ja) * 2016-12-16 2017-11-01 日本電産リード株式会社 コンタクトプローブ及び電気接続治具
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Effective date: 19980514