JPH05295515A - チタン合金製バルブスプリングリテーナーの表面処理方法 - Google Patents
チタン合金製バルブスプリングリテーナーの表面処理方法Info
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- JPH05295515A JPH05295515A JP10117492A JP10117492A JPH05295515A JP H05295515 A JPH05295515 A JP H05295515A JP 10117492 A JP10117492 A JP 10117492A JP 10117492 A JP10117492 A JP 10117492A JP H05295515 A JPH05295515 A JP H05295515A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】チタン合金製バルブスプリングリテーナーをＣ
Ｏ2 ガスを含む雰囲気で加熱処理する。これにより、そ
の表面に硬化層が形成される。 【効果】チタン合金製バルブスプリングリテーナーに耐
摩耗性及び疲労強度に優れた表面硬化層を安価に形成す
ることができるチタン合金製バルブスプリングリテーナ
ーの表面処理方法が提供される。
Ｏ2 ガスを含む雰囲気で加熱処理する。これにより、そ
の表面に硬化層が形成される。 【効果】チタン合金製バルブスプリングリテーナーに耐
摩耗性及び疲労強度に優れた表面硬化層を安価に形成す
ることができるチタン合金製バルブスプリングリテーナ
ーの表面処理方法が提供される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はチタン合金製バルブス
プリングリテーナーの表面処理方法に関する。
プリングリテーナーの表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】バルブ
スプリングリテーナーは、内燃機関例えば自動車エンジ
ンの動弁系に用いられる部品であり、バルブスプリング
を押えつつ、吸気用又は排気用バルブを支える役割を有
している。そして、エンジンの動作状態においては、こ
れらバルブの開閉サイクルが繰り返されることとなる。
スプリングリテーナーは、内燃機関例えば自動車エンジ
ンの動弁系に用いられる部品であり、バルブスプリング
を押えつつ、吸気用又は排気用バルブを支える役割を有
している。そして、エンジンの動作状態においては、こ
れらバルブの開閉サイクルが繰り返されることとなる。
【０００３】従来、この種のバルブスプリングリテーナ
ーとしては、鉄鋼製のものが一般的に用いられている
が、近時、慣性重量を軽減することにより、エンジンを
高回転化させ、燃費を向上させるという観点から、これ
の軽量化を図る試みがなされている。中でもチタン合金
は軽量であると共に十分な強度を有しているため、この
種のバルブスプリングリテーナーの材料として注目され
ている。
ーとしては、鉄鋼製のものが一般的に用いられている
が、近時、慣性重量を軽減することにより、エンジンを
高回転化させ、燃費を向上させるという観点から、これ
の軽量化を図る試みがなされている。中でもチタン合金
は軽量であると共に十分な強度を有しているため、この
種のバルブスプリングリテーナーの材料として注目され
ている。
【０００４】しかしながら、チタン材は非常に摩耗しや
すいため、チタン合金製バルブスプリングリテーナーに
おいては、バルブスプリングとの摺動面に対して何等か
の表面硬化処理を施す必要がある。
すいため、チタン合金製バルブスプリングリテーナーに
おいては、バルブスプリングとの摺動面に対して何等か
の表面硬化処理を施す必要がある。
【０００５】チタン材に適用されている表面硬化処理方
法には，イオンプレーティングに代表されるＰＶＤ（Ph
ysical Vapor Deposition ）法やＣＶＤ（Chemical Vap
or Deposition ）法、あるいは真空加熱炉を用いた窒素
ガスによる窒化処理方法などがある。これら従来方法の
共通した欠点として（１）バッチ処理方法に限定され
る、（２）処理時間が長い割りに表面から深い硬化層が
得られない、（３）設備費が高価なうえに工数がかか
る、（４）以上の結果として表面硬化処理費用が非常に
高価である、などが挙げられる。また硬質Ｃｒメッキ法
などの適用も考えられるが、これをチタン材料に適用し
た場合には硬化層が薄く、耐久性や安定性に問題を有し
ている。近年、上記の問題を解決すべく、種々の表面硬
化処理方法が提案されているが、いまだ十分な効果が得
られていないのが現状である。
法には，イオンプレーティングに代表されるＰＶＤ（Ph
ysical Vapor Deposition ）法やＣＶＤ（Chemical Vap
or Deposition ）法、あるいは真空加熱炉を用いた窒素
ガスによる窒化処理方法などがある。これら従来方法の
共通した欠点として（１）バッチ処理方法に限定され
る、（２）処理時間が長い割りに表面から深い硬化層が
得られない、（３）設備費が高価なうえに工数がかか
る、（４）以上の結果として表面硬化処理費用が非常に
高価である、などが挙げられる。また硬質Ｃｒメッキ法
などの適用も考えられるが、これをチタン材料に適用し
た場合には硬化層が薄く、耐久性や安定性に問題を有し
ている。近年、上記の問題を解決すべく、種々の表面硬
化処理方法が提案されているが、いまだ十分な効果が得
られていないのが現状である。
【０００６】例えば特開平１−２４０６３９号公報に
は、β型チタン合金でバルブスプリングリテーナーを構
成し、これに冷間鍛造を施した後、酸化あるいは窒化雰
囲気で時効処理と表面処理を同時に施すという方法が開
示されている。
は、β型チタン合金でバルブスプリングリテーナーを構
成し、これに冷間鍛造を施した後、酸化あるいは窒化雰
囲気で時効処理と表面処理を同時に施すという方法が開
示されている。
【０００７】しかし、この方法では耐摩耗性は改善する
ものの、表面に脆いスケール層が形成されるため、バル
ブスプリングリテーナーに必要な疲労強度が低下すると
いう欠点がある。
ものの、表面に脆いスケール層が形成されるため、バル
ブスプリングリテーナーに必要な疲労強度が低下すると
いう欠点がある。
【０００８】また、特開平２−１７９８６１号公報には
酸化性雰囲気中で加熱後、処理体を急冷し、上述したス
ケール層を除去する方法が開示されている。しかし、こ
の方法では生成するスケール層の厚さを制御することが
できないため、処理体の寸法精度が低いばかりでなく、
表面が荒れて疲労強度の低下を招くという欠点を有して
いる。
酸化性雰囲気中で加熱後、処理体を急冷し、上述したス
ケール層を除去する方法が開示されている。しかし、こ
の方法では生成するスケール層の厚さを制御することが
できないため、処理体の寸法精度が低いばかりでなく、
表面が荒れて疲労強度の低下を招くという欠点を有して
いる。
【０００９】また、本願発明者らはすでにＣａＣＯ3 粉
末を用いたパックプロセスによるチタン材の表面硬化処
理方法を提案している（特開昭６３−１９５２５８）。
この方法は上記従来方法に比較して短時間処理により非
常に高い表面硬度と深い硬化層が得られる利点を有して
いる。しかしながら、（１）表面硬化処理温度がＣａＣ
Ｏ3 粉末の分解温度である８９８℃以上に限定される、
（２）ＣａＡＯ3 粉末をパックするために工数がかか
る、などの欠点を有している。
末を用いたパックプロセスによるチタン材の表面硬化処
理方法を提案している（特開昭６３−１９５２５８）。
この方法は上記従来方法に比較して短時間処理により非
常に高い表面硬度と深い硬化層が得られる利点を有して
いる。しかしながら、（１）表面硬化処理温度がＣａＣ
Ｏ3 粉末の分解温度である８９８℃以上に限定される、
（２）ＣａＡＯ3 粉末をパックするために工数がかか
る、などの欠点を有している。
【００１０】この発明はかかる事情に鑑みてなされたも
のであって、チタン合金製バルブスプリングリテーナー
に耐摩耗性及び疲労強度に優れた表面硬化層を安価に形
成することができるチタン合金製バルブスプリングリテ
ーナーの表面処理方法を提供することを目的とする。
のであって、チタン合金製バルブスプリングリテーナー
に耐摩耗性及び疲労強度に優れた表面硬化層を安価に形
成することができるチタン合金製バルブスプリングリテ
ーナーの表面処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、上
記課題を解決するために、チタン合金製バルブスプリン
グリテーナーをＣＯ2 ガスを含む雰囲気で加熱処理する
ことを特徴とするチタン合金製バルブスプリングリテー
ナーの表面処理方法を提供する。これにより、酸素及び
炭素が固溶した深い表面硬化層を得ることができる。
記課題を解決するために、チタン合金製バルブスプリン
グリテーナーをＣＯ2 ガスを含む雰囲気で加熱処理する
ことを特徴とするチタン合金製バルブスプリングリテー
ナーの表面処理方法を提供する。これにより、酸素及び
炭素が固溶した深い表面硬化層を得ることができる。
【００１２】この場合のＣＯ2 ガスはチタン材の表面で
還元され酸素、炭素源として働く。そして、この酸素、
炭素はいずれもチタン材に対し顕著な固溶硬化能を示
す。酸素及び炭素は、チタン材のα域、β域の両相にお
いて固溶度が十分高く、また両元素とも侵入型元素のた
めに拡散速度が著しく速いため、α域、β域のいずれの
温度域においても従来法と比較して著しく短時間の処理
により高い表面硬度と深い硬化層が得られることとな
る。
還元され酸素、炭素源として働く。そして、この酸素、
炭素はいずれもチタン材に対し顕著な固溶硬化能を示
す。酸素及び炭素は、チタン材のα域、β域の両相にお
いて固溶度が十分高く、また両元素とも侵入型元素のた
めに拡散速度が著しく速いため、α域、β域のいずれの
温度域においても従来法と比較して著しく短時間の処理
により高い表面硬度と深い硬化層が得られることとな
る。
【００１３】この場合に、加熱処理雰囲気は、ＣＯ2 ガ
スと、Ａｒ，Ｈｅ及びＮ2 のうちの１種以上を含むガス
との混合ガス雰囲気であることが好ましい。Ａｒ，Ｈ
ｅ，Ｎ2 ガスはチタン材に対し不活性であるため、ＣＯ
2 ガスの分圧を下げ、ＣＯ2ガスによるチタン材の過剰
酸化を防止し、表面荒れを防ぎ、疲労強度を向上させる
効果がある。これらの混合ガスの成分組成は表面硬化特
性及び表面荒れに影響は及ぼさず、ＣＯ2 ガス分圧のみ
が表面硬化特性及び表面荒れに影響を及ぼす。このため
表面硬化処理後の表面粗さＲmax を、ショットなどの処
理のみで使用可能な１０μｍ以下とするには、ＣＯ2 分
圧を一定範囲にコントロ−ルすることが必要であり、こ
の値を１／２以下とすることが好ましい。
スと、Ａｒ，Ｈｅ及びＮ2 のうちの１種以上を含むガス
との混合ガス雰囲気であることが好ましい。Ａｒ，Ｈ
ｅ，Ｎ2 ガスはチタン材に対し不活性であるため、ＣＯ
2 ガスの分圧を下げ、ＣＯ2ガスによるチタン材の過剰
酸化を防止し、表面荒れを防ぎ、疲労強度を向上させる
効果がある。これらの混合ガスの成分組成は表面硬化特
性及び表面荒れに影響は及ぼさず、ＣＯ2 ガス分圧のみ
が表面硬化特性及び表面荒れに影響を及ぼす。このため
表面硬化処理後の表面粗さＲmax を、ショットなどの処
理のみで使用可能な１０μｍ以下とするには、ＣＯ2 分
圧を一定範囲にコントロ−ルすることが必要であり、こ
の値を１／２以下とすることが好ましい。
【００１４】加熱はチタン材とＣＯ2 ガスとを活性化
し、これらの間の反応を促進するために行う。従って、
高温度であるほど、ＣＯ2 ガスの分解が速く生じ、併せ
て酸素、炭素のチタン材中の拡散速度も速くなるため、
深い硬化層を得ることができる。実用的には１０時間以
内の硬化処理でＨｖ５００以上の硬化層を深さ５μｍ以
上で形成することが好ましく、このような観点からは加
熱処理温度が７００℃以上であることが要求される。
し、これらの間の反応を促進するために行う。従って、
高温度であるほど、ＣＯ2 ガスの分解が速く生じ、併せ
て酸素、炭素のチタン材中の拡散速度も速くなるため、
深い硬化層を得ることができる。実用的には１０時間以
内の硬化処理でＨｖ５００以上の硬化層を深さ５μｍ以
上で形成することが好ましく、このような観点からは加
熱処理温度が７００℃以上であることが要求される。
【００１５】本発明の熱処理に際しては、気密性の高い
一般の熱処理炉（ピット炉や管状炉）、又は鋼の浸炭や
窒化処理に用いられている工業炉を利用することができ
るが、これらに限定されず種々の炉を使用することがで
きる。
一般の熱処理炉（ピット炉や管状炉）、又は鋼の浸炭や
窒化処理に用いられている工業炉を利用することができ
るが、これらに限定されず種々の炉を使用することがで
きる。
【００１６】加熱処理の実例を上げると、上述したピッ
ト炉、管状炉、又は工業炉の中にチタン材を挿入後、昇
温前にまずＡｒやＨｅ，Ｎ2 などのチタン材に対し不活
性なガスを連続的に吹き込んで炉内を置換した後、一定
のＣＯ2 ガス分圧に制御された混合ガスに切り換え、昇
温、加熱硬化処理を行う。そして、加熱硬化処理後、処
理材を炉冷又は急冷する。
ト炉、管状炉、又は工業炉の中にチタン材を挿入後、昇
温前にまずＡｒやＨｅ，Ｎ2 などのチタン材に対し不活
性なガスを連続的に吹き込んで炉内を置換した後、一定
のＣＯ2 ガス分圧に制御された混合ガスに切り換え、昇
温、加熱硬化処理を行う。そして、加熱硬化処理後、処
理材を炉冷又は急冷する。
【００１７】上述したように、本発明におけるチタン材
の表面硬化の機構は、雰囲気ガス中のＣＯ2 ガスがチタ
ン表面で反応して還元され、酸素と炭素とに分解し、こ
れらがチタン表面から内部に拡散し、これらが侵入型元
素であることから固溶強化によりチタン材の表面が硬化
することに基づいている。従って、処理温度の制約がな
く、前述したパックプロセスでは不可能であった８９８
℃以下での処理が可能である。
の表面硬化の機構は、雰囲気ガス中のＣＯ2 ガスがチタ
ン表面で反応して還元され、酸素と炭素とに分解し、こ
れらがチタン表面から内部に拡散し、これらが侵入型元
素であることから固溶強化によりチタン材の表面が硬化
することに基づいている。従って、処理温度の制約がな
く、前述したパックプロセスでは不可能であった８９８
℃以下での処理が可能である。
【００１８】この加熱処理のままでも十分な耐摩耗性と
疲労強度を得ることができるが、表面のスケール層をシ
ョットブラストにより除去することにより、より高い疲
労強度を得ることができる。ショットの材質は問わない
が、その大きさがＳ８０を超える（番号が小さくなる程
粗くなる）粗いものであると、スケール層だけでなく、
表面硬化層まで削ってしまい、また表面粗さも粗くなる
ため、耐摩耗性及び疲労強度がともに低下してしまう。
このため、ショットを用いる場合にはその大きさをＳ８
０以下にする。
疲労強度を得ることができるが、表面のスケール層をシ
ョットブラストにより除去することにより、より高い疲
労強度を得ることができる。ショットの材質は問わない
が、その大きさがＳ８０を超える（番号が小さくなる程
粗くなる）粗いものであると、スケール層だけでなく、
表面硬化層まで削ってしまい、また表面粗さも粗くなる
ため、耐摩耗性及び疲労強度がともに低下してしまう。
このため、ショットを用いる場合にはその大きさをＳ８
０以下にする。
【００１９】ショットブラストに際しては、一般のショ
ットブラストマシーンを利用することができる。その中
で直圧式のマシーンであれば、短時間に処理が可能であ
るが、重力式でも処理時間は長くなるが同様の効果が得
られる。
ットブラストマシーンを利用することができる。その中
で直圧式のマシーンであれば、短時間に処理が可能であ
るが、重力式でも処理時間は長くなるが同様の効果が得
られる。
【００２０】なお、本発明におけるチタン合金は、各種
チタン合金を総称するものであり合金による制限はな
い。また、この発明の表面処理方法はどのような製造方
法を経て作製されたチタン合金製バルブスプリングリテ
ーナーに対しても適用することができる。すなわち、溶
製材を鍛造・機械加工したもの、あるいは粉末冶金法で
直接ネットシェイプ成形されたものであっても同様な効
果を得ることができる。このように、この発明が適用さ
れるバルブスプリングリテーナーを構成するチタン合金
の種類及び製造プロセスによる制限がないことも本発明
の特徴である。
チタン合金を総称するものであり合金による制限はな
い。また、この発明の表面処理方法はどのような製造方
法を経て作製されたチタン合金製バルブスプリングリテ
ーナーに対しても適用することができる。すなわち、溶
製材を鍛造・機械加工したもの、あるいは粉末冶金法で
直接ネットシェイプ成形されたものであっても同様な効
果を得ることができる。このように、この発明が適用さ
れるバルブスプリングリテーナーを構成するチタン合金
の種類及び製造プロセスによる制限がないことも本発明
の特徴である。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００２２】実験に用いたチタン合金は、Ｔｉ−６％Ａ
ｌ−４％Ｖ合金である。素粉末混合法（純チタン粉末と
マスターアロイ粉末とを混合し、この粉末を成形し、そ
の後成形体を焼結する方法）により図１に示す形状のバ
ルブスプリングリテーナーを製作し、疲労試験用供試体
とした。一方、同様にして、厚さ３mm、幅１０mm、長さ
１６mmの摩耗試験片を製作した。なお、試料作製の際の
成形圧力は、５．０ton ／cm2 とし、焼結は１０-5Torr
オーダーの真空中において１２５０℃で４時間加熱する
ことにより行った。
ｌ−４％Ｖ合金である。素粉末混合法（純チタン粉末と
マスターアロイ粉末とを混合し、この粉末を成形し、そ
の後成形体を焼結する方法）により図１に示す形状のバ
ルブスプリングリテーナーを製作し、疲労試験用供試体
とした。一方、同様にして、厚さ３mm、幅１０mm、長さ
１６mmの摩耗試験片を製作した。なお、試料作製の際の
成形圧力は、５．０ton ／cm2 とし、焼結は１０-5Torr
オーダーの真空中において１２５０℃で４時間加熱する
ことにより行った。
【００２３】表面硬化処理は管状炉を用いて行った。こ
の炉はＣＯ2 、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎ2 の混合ガスを使用する
ことが可能であり、付属のガス分析装置によりＣＯ2 ガ
スの濃度を測定した。ショットブラスト処理は、直圧式
のショットブラストマシーンを用いた。
の炉はＣＯ2 、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎ2 の混合ガスを使用する
ことが可能であり、付属のガス分析装置によりＣＯ2 ガ
スの濃度を測定した。ショットブラスト処理は、直圧式
のショットブラストマシーンを用いた。
【００２４】疲労試験は、図２に示すような負荷治具を
製作し、油圧サーボ試験機を用いて応力比（最小応力／
最大応力）＝０．１、繰り返し速度３０Ｈｚの条件で行
い、破断繰り返し数（破断するまでの繰り返し回数）を
測定した。これにより得られた疲労寿命曲線から、１０
7 回疲労強度（繰り返し数１０7 回を超えて破断しない
最大荷重）を求めた。
製作し、油圧サーボ試験機を用いて応力比（最小応力／
最大応力）＝０．１、繰り返し速度３０Ｈｚの条件で行
い、破断繰り返し数（破断するまでの繰り返し回数）を
測定した。これにより得られた疲労寿命曲線から、１０
7 回疲労強度（繰り返し数１０7 回を超えて破断しない
最大荷重）を求めた。
【００２５】摩耗試験は、図３に示すようなアムスラー
摩耗試験機を用いて行った。この試験では、エンジンオ
イル１０Ｗ−３０中で１００rpm で回転する直径４０m
m、幅１０mmのＳＣＭ４１５浸炭材に対して、図に示す
ように１００kgf の荷重で摩耗試験片を押し付け、一定
数回転後の摩耗幅を実体顕微鏡により測定した。
摩耗試験機を用いて行った。この試験では、エンジンオ
イル１０Ｗ−３０中で１００rpm で回転する直径４０m
m、幅１０mmのＳＣＭ４１５浸炭材に対して、図に示す
ように１００kgf の荷重で摩耗試験片を押し付け、一定
数回転後の摩耗幅を実体顕微鏡により測定した。
【００２６】次に、処理条件を種々変化させて実験を行
った結果について説明する。実験に用いたガスはＣ
Ｏ2 、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎ2 であり、ＣＯ2 ガス分圧を１／
５０〜２／３、処理温度を５００℃〜１０００℃、ショ
ットブラスト時のショットの大きさをＳ４０〜Ｓ２８０
と変化させた。このような処理材について、疲労特性及
び摩耗特性を評価した。 （実験１）
った結果について説明する。実験に用いたガスはＣ
Ｏ2 、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎ2 であり、ＣＯ2 ガス分圧を１／
５０〜２／３、処理温度を５００℃〜１０００℃、ショ
ットブラスト時のショットの大きさをＳ４０〜Ｓ２８０
と変化させた。このような処理材について、疲労特性及
び摩耗特性を評価した。 （実験１）
【００２７】ＣＯ2 ガス分圧を１／５に設定し、５００
℃〜１０００℃で５時間加熱処理後、炉冷してサンプル
を作成した。ショットブラストは行わなかった。その
後、サンプルの疲労強度及び摩耗特性を求めた。その結
果を表１に示す。表１中、疲労強度は１０7 回疲労強度
を荷重（kgf ）で示したものであり、摩耗特性は４００
００回回転後の摩耗幅を示す。
℃〜１０００℃で５時間加熱処理後、炉冷してサンプル
を作成した。ショットブラストは行わなかった。その
後、サンプルの疲労強度及び摩耗特性を求めた。その結
果を表１に示す。表１中、疲労強度は１０7 回疲労強度
を荷重（kgf ）で示したものであり、摩耗特性は４００
００回回転後の摩耗幅を示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】この表に示すように、７００℃以上での加
熱処理によって、５１０kgf 以上の疲労強度と摩耗幅
１．０mm以下の摩耗特性が得られることが確認された。
また、加熱温度が７００℃未満では、摩耗特性が低下す
ることが明らかとなった。 （実験２）
熱処理によって、５１０kgf 以上の疲労強度と摩耗幅
１．０mm以下の摩耗特性が得られることが確認された。
また、加熱温度が７００℃未満では、摩耗特性が低下す
ることが明らかとなった。 （実験２）
【００３０】ＣＯ2 ガス分圧を１／５０〜２／３と変化
させ、８００℃で３時間加熱処理後、炉冷してサンプル
を作成した。ショットブラストは行わなかった。その
後、サンプルの疲労強度及び摩耗特性を求めた。その結
果を表２に示す。
させ、８００℃で３時間加熱処理後、炉冷してサンプル
を作成した。ショットブラストは行わなかった。その
後、サンプルの疲労強度及び摩耗特性を求めた。その結
果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】この表に示すように、ＣＯ2 分圧が１／５
０でも十分な硬化層が形成され、摩耗幅１．０mm以下の
摩耗特性が得られることが確認された。また、ＣＯ2 分
圧が１／２を超えた場合、表面粗れが激しくなることに
起因して疲労強度が急激に低下することが確認された。 （実験３）
０でも十分な硬化層が形成され、摩耗幅１．０mm以下の
摩耗特性が得られることが確認された。また、ＣＯ2 分
圧が１／２を超えた場合、表面粗れが激しくなることに
起因して疲労強度が急激に低下することが確認された。 （実験３）
【００３３】ガス分圧１／５のＣＯ2 ガスを含むＡｒガ
ス雰囲気中で、８００℃で３時間加熱処理後炉冷した
後、ショットの大きさをＳ４０〜Ｓ２８０と変化させて
ショットブラストを行いサンプルを作成した。ショット
としては鋼製及びガラス製のものを用いた。その後、サ
ンプルの疲労強度及び摩耗特性を求めた。その結果を表
３に示す。
ス雰囲気中で、８００℃で３時間加熱処理後炉冷した
後、ショットの大きさをＳ４０〜Ｓ２８０と変化させて
ショットブラストを行いサンプルを作成した。ショット
としては鋼製及びガラス製のものを用いた。その後、サ
ンプルの疲労強度及び摩耗特性を求めた。その結果を表
３に示す。
【００３４】
【表３】
【００３５】この表に示すように、ショットを行わなか
った表２のサンプル番号２−７と比較すると、Ｓ８０以
下の大きさのショットを用いてショットブラストを実施
することにより、耐摩耗性を損なわずに疲労強度を１割
程度向上させることが可能であることが確認された。ま
た、ショットの大きさがＳ８０を超えると（数字が小さ
くなると）、表面が荒れ、かつ硬化層が除去されること
に起因して、疲労強度及び摩耗特性がともに大幅に低下
することが確認された。 （実験４）
った表２のサンプル番号２−７と比較すると、Ｓ８０以
下の大きさのショットを用いてショットブラストを実施
することにより、耐摩耗性を損なわずに疲労強度を１割
程度向上させることが可能であることが確認された。ま
た、ショットの大きさがＳ８０を超えると（数字が小さ
くなると）、表面が荒れ、かつ硬化層が除去されること
に起因して、疲労強度及び摩耗特性がともに大幅に低下
することが確認された。 （実験４）
【００３６】本発明による表面処理と、未処理材（機械
加工のまま）及び従来の表面処理法によって得たサンプ
ルの疲労強度と摩耗特性を比較した。本発明によるもの
としては、ガス分圧１／５のＣＯ2 ガスを含むＡｒガス
雰囲気中で３時間加熱処理後炉冷したもの（サンプル番
号２−７）を用いた。従来法によるものとしては、大気
中において９００℃で２０分間加熱したもの、窒素ガス
中において９００℃で２４時間加熱したもの、４５０℃
で３μｍの厚さにＴｉＮコーティングしたものを用い
た。これらサンプルの疲労強度及び摩耗特性を求めた。
その結果を表４に示す。
加工のまま）及び従来の表面処理法によって得たサンプ
ルの疲労強度と摩耗特性を比較した。本発明によるもの
としては、ガス分圧１／５のＣＯ2 ガスを含むＡｒガス
雰囲気中で３時間加熱処理後炉冷したもの（サンプル番
号２−７）を用いた。従来法によるものとしては、大気
中において９００℃で２０分間加熱したもの、窒素ガス
中において９００℃で２４時間加熱したもの、４５０℃
で３μｍの厚さにＴｉＮコーティングしたものを用い
た。これらサンプルの疲労強度及び摩耗特性を求めた。
その結果を表４に示す。
【００３７】
【表４】
【００３８】この表に示すように、本発明によって表面
処理したサンプルのみが優れた疲労強度及び耐摩耗性を
示すことが確認された。これに対して、未処理材は疲労
強度は良好であるが、摩耗試験において数百回転で摩耗
幅が１０mm以上となり、耐摩耗性が極めて悪かった。ま
た、ＴｉＮコーティングしたものは摩耗試験において数
千回転でコーティング膜が破損し、その後は未処理材と
同様な挙動を示した。さらに、酸化処理材及び窒化処理
材は耐摩耗性は良好であったが、疲労強度はかなり低い
値であった。
処理したサンプルのみが優れた疲労強度及び耐摩耗性を
示すことが確認された。これに対して、未処理材は疲労
強度は良好であるが、摩耗試験において数百回転で摩耗
幅が１０mm以上となり、耐摩耗性が極めて悪かった。ま
た、ＴｉＮコーティングしたものは摩耗試験において数
千回転でコーティング膜が破損し、その後は未処理材と
同様な挙動を示した。さらに、酸化処理材及び窒化処理
材は耐摩耗性は良好であったが、疲労強度はかなり低い
値であった。
【００３９】なお、上記実施例では粉末冶金法によって
作製されたバルブスプリングリテーナーを用いたが、溶
製材を熱間鍛造あるいは冷間鍛造して製造されたバルブ
スプリングレテーナーに対しても同様な効果が得られる
ことはいうまでもない。
作製されたバルブスプリングリテーナーを用いたが、溶
製材を熱間鍛造あるいは冷間鍛造して製造されたバルブ
スプリングレテーナーに対しても同様な効果が得られる
ことはいうまでもない。
【００４０】
【発明の効果】この発明によれば、チタン合金製バルブ
スプリングリテーナーに耐摩耗性及び疲労強度に優れた
表面硬化層を安価に形成することができるチタン合金製
バルブスプリングリテーナーの表面処理方法が提供され
る。
スプリングリテーナーに耐摩耗性及び疲労強度に優れた
表面硬化層を安価に形成することができるチタン合金製
バルブスプリングリテーナーの表面処理方法が提供され
る。
【図１】この発明の方法が適用されるバルブスプリング
リテーナーの一例を示す断面図。
リテーナーの一例を示す断面図。
【図２】バルブスプリングリテーナーの疲労試験を行う
ための負荷治具を示す図。
ための負荷治具を示す図。
【図３】バルブスプリングリテーナーの摩耗試験を行う
ための治具を示す図。
ための治具を示す図。
Claims (5)
- 【請求項１】 チタン合金製バルブスプリングリテーナ
ーをＣＯ2 ガスを含む雰囲気で加熱処理して表面を硬化
することを特徴とするチタン合金製バルブスプリングリ
テーナーの表面処理方法。 - 【請求項２】 加熱処理雰囲気が、ＣＯ2 ガスと、Ａ
ｒ，Ｈｅ及びＮ2 のうちの１種以上を含むガスとの混合
ガス雰囲気であることを特徴とする請求項１に記載のチ
タン合金製バルブスプリングリテーナーの表面処理方
法。 - 【請求項３】 加熱処理温度が７００℃以上であること
を特徴とする請求項１又は２に記載のチタン合金製バル
ブスプリングリテーナーの表面処理方法。 - 【請求項４】 ＣＯ2 ガス分圧が１／２以下であること
を特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載のチタ
ン合金製バルブスプリングリテーナーの表面処理方法。 - 【請求項５】 加熱処理後、表面にＳ８０以下の大きさ
のショットでショットブラストを打つことを特徴とする
請求項１乃至４いずれか１項に記載のチタン合金製バル
ブスプリングリテーナーの表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10117492A JPH05295515A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | チタン合金製バルブスプリングリテーナーの表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10117492A JPH05295515A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | チタン合金製バルブスプリングリテーナーの表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05295515A true JPH05295515A (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=14293647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10117492A Pending JPH05295515A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | チタン合金製バルブスプリングリテーナーの表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05295515A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5616192A (en) * | 1994-07-21 | 1997-04-01 | Fuji Oozx Inc. | Coil retainer for engine valve and preparation of the same |
-
1992
- 1992-04-21 JP JP10117492A patent/JPH05295515A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5616192A (en) * | 1994-07-21 | 1997-04-01 | Fuji Oozx Inc. | Coil retainer for engine valve and preparation of the same |
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