JPH04279708A - エンジンバルブ - Google Patents

エンジンバルブ

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Publication number
JPH04279708A
JPH04279708A JP4165091A JP4165091A JPH04279708A JP H04279708 A JPH04279708 A JP H04279708A JP 4165091 A JP4165091 A JP 4165091A JP 4165091 A JP4165091 A JP 4165091A JP H04279708 A JPH04279708 A JP H04279708A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine valve
titanium alloy
plating layer
wear resistance
alloy material
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4165091A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidetoshi Nishimoto
西本 英敏
Yasuaki Sugizaki
康昭 杉崎
Kenji Umei
健司 梅井
Yoshinori Terada
寺田 好則
Tatsuya Yasunaga
龍哉 安永
Keiji Ueda
啓司 上田
Takashi Yashiki
貴司 屋敷
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP4165091A priority Critical patent/JPH04279708A/ja
Publication of JPH04279708A publication Critical patent/JPH04279708A/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Withdrawn legal-status Critical Current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

  • 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、エンジンバルブに関し
、詳細には、表面を電気Ni−Pめっき層で被覆したチ
タン合金材よりなるエンジンバルブに関する。
【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、従来より浸炭焼入や
浸炭窒化処理等を施して製作された炭素鋼よりなるバル
ブ(炭素鋼製エンジンバルブ)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よりな
るエンジンバルブ(チタン合金製エンジンバルブ)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
製エンジンバルブは、チタン合金よりなるので軽量であ
るという優位性を有するが、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、エ
ンジンバルブとして必要な耐摩耗性を満足し得ないとい
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摩耗性を改善
すべく、チタン合金にイオン窒化処理、酸化処理、或い
はプラズマ肉盛溶接等を施してチタン合金の表面硬度を
高める試みが成されている。しかしながら、イオン窒化
処理、酸化処理では、厚い硬質層の形成が困難であるた
め、エンジンバルブとして必要な耐摩耗性を満足し得な
い。プラズマ肉盛溶接では、均一な硬質層の形成が困難
であるため、耐摩耗性が不充分であり、又、熱歪により
大きな変形が生じるため、その表面仕上切削加工に長時
間を要するという欠点がある。
【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製
エンジンバルブの有する耐摩耗性の問題点を解消し、低
比重であり且つ優れた耐摩耗性を有すると共に、プラズ
マ肉盛溶接の場合の如き熱歪による変形を生じることな
く製造し得るエンジンバルブ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エンジンバルブとしてい
る。即ち、本発明に係るエンジンバルブは、表面を電気
Ni−Pめっき層で被覆したチタン合金材よりなるエン
ジンバルブであって、チタン合金材の表面をRa:0.
5 μm 以上且つ PPI50:130 以上にする
と共に、電気Ni−Pめっき層をビッカース硬度Hv:
400 以上、厚み:10〜 500μm 、P含有量
:0.5 〜7.0wt%にしたことを特徴とするエン
ジンバルブである。
【0007】
【作用】本発明に係るエンジンバルブは、前記の如く、
表面を電気Ni−Pめっき層で被覆したチタン合金材よ
りなるので、当然に前記従来の炭素鋼製エンジンバルブ
に比して軽量であると共に、前記従来のチタン合金製エ
ンジンバルブと同様に軽量である。
【0008】しかも、前記チタン合金材の表面を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、Raは中
心線平均粗さであり、 PPI50は基準レベル:50
μinch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R
a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 PPI
50:130 未満ではチタン合金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:10〜500μm 
、P含有量:0.5〜7.0wt%にしているので、そ
の耐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、エンジンバルブは使用時にエンジン
バルブ・フェース同士が接触面圧:数10〜数100k
gf/mm2で接触し、離れることを繰り返すので、そ
の接触面の表面はかかる面圧の変化による一種の疲労(
表面疲労)を受ける。従って、エンジンバルブの摩耗は
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、通常の摺動摩耗は材料
の硬度を高めると向上する。故に、エンジンバルブの耐
摩耗性を向上するには、チタン合金材表面のNi−Pめ
っき層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
合金材表面のNi−Pめっき層を、Hv:400 以上
、厚み:10〜 500μm 、P含有量:0.5 〜
7.0wt%にすると耐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〜 500μm 、P含
有量:0.5 〜7.0wt%にするようにした。故に
、該Ni−Pめっき層によりチタン合金製エンジンバル
ブの耐摩耗性を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:4
00 未満では硬度が低過ぎて耐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、 500μm 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エン
ジンバルブ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
るエンジンバルブは、低比重であり且つ優れた耐摩耗性
を有し得るものであって、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】又、本発明に係るエンジンバルブは、バル
ブ形状のチタン合金材への電気Ni−Pめっきにより得
られ、かかるめっきは比較的低温で行い得るので、プラ
ズマ肉盛溶接の場合の如き熱歪による変形を生じること
なく製造し得る。従って、表面仕上切削加工は簡単に且
つ短時間で行い得、問題が生じるものではない。
【0015】尚、前記チタン合金材の表面を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。
【0016】前記電気Ni−Pめっき層は、エンジンバ
ルブのチタン合金材の全表面に被覆して設けてもよいし
、エンジンバルブ・フェース等の如く接触する部分だけ
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。
【0017】
【表1】
【0018】
【実施例】熱間加工、冷間加工、時効処理等を経て、チ
タン合金材よりなる板状試験片を製作し、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Ni−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、 Ni
SO4・6H20:200g/l、 NiCl2・6H
20:50g/l、H3PO3:4〜40g/l、H3
PO4:50g/l、H3BO3: 0.5〜3g/l
、サッカリン:0.1〜1.0g/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、めっき後の加熱条件
を表1に示す如く変化させた。
【0019】次いで、上記Ni−Pめっき層被覆後のチ
タン合金材よりなる試験片について、めっき層の硬さ測
定及び耐摩耗性試験を行った。尚、耐摩耗性試験は、接
触面圧:300kgf/mm2、潤滑油:モービル油使
用、繰返し数:1×107 回の条件で行い、該試験後
の試験片の表面状況を肉眼観察して耐摩耗性を評価した
【0020】上記硬さ測定及び耐摩耗性試験結果を表1
に示す。表1において、実験 No.1〜13のものは
本発明の実施例に係るものであり、一方実験No.14
 〜18のものは比較例に係るものである。いづれの場
合もHv:400 以上であるが、比較例に係る実験N
o.14 〜15のものはP量:10wt% であって
高いため、又、No.16 〜18のものはNi−Pめ
っき層を被覆していないため、耐摩耗性が悪くて非常に
劣っている。
【0021】これらに対し、本発明の実施例に係る実験
 No.1〜13のものは耐摩耗性に優れている。尚、
基材のチタン合金材とNi−Pめっき層との耐剥離性に
ついては、実験 No.1〜13のもの及び No.1
4〜15のものは、いづれも優れて充分なものであった
【0022】
【発明の効果】本発明に係るエンジンバルブは前述の如
き構成を有し作用をなすものであるので、低比重であっ
て従来のチタン合金製エンジンバルブと同様に軽量であ
ると共に、優れた耐摩耗性を有しており、そのため耐久
性に優れた軽量なエンジンバルブとして使用し得る。 又、プラズマ肉盛溶接の場合の如き熱歪による変形を生
じることなく製造し得る。
【0023】従って、自動車用ガソリンエンジン等のエ
ンジンバルブとして好適に使用し得て、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。尚、本発明では、エンジ
ンバルブへの適用を示したが、バルブスプリングリテー
ナ等、繰返し疲労特性が要求される部材に適用しても十
分にその耐疲労摩耗特性を発揮し得ることは勿論である

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  表面を電気Ni−Pめっき層で被覆し
    たチタン合金材よりなるエンジンバルブであって、チタ
    ン合金材の表面をRa:0.5 μm 以上且つ PP
    I50:130 以上にすると共に、電気Ni−Pめっ
    き層をビッカース硬度Hv:400 以上、厚み:10
    〜 500μm 、P含有量:0.5 〜7.0wt%
    にしたことを特徴とするエンジンバルブ。
JP4165091A 1991-03-07 1991-03-07 エンジンバルブ Withdrawn JPH04279708A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4165091A JPH04279708A (ja) 1991-03-07 1991-03-07 エンジンバルブ

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JP4165091A JPH04279708A (ja) 1991-03-07 1991-03-07 エンジンバルブ

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JPH04279708A true JPH04279708A (ja) 1992-10-05

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ID=12614233

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JP4165091A Withdrawn JPH04279708A (ja) 1991-03-07 1991-03-07 エンジンバルブ

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JP (1) JPH04279708A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015014262A (ja) * 2013-07-05 2015-01-22 株式会社リケン バルブシート及びその製造方法
DE102014225741A1 (de) * 2014-12-12 2016-07-07 Mahle International Gmbh Gaswechselventil

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015014262A (ja) * 2013-07-05 2015-01-22 株式会社リケン バルブシート及びその製造方法
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Effective date: 19980514