JPH07119420A - チタン又はチタン合金製エンジンバルブの表面処理方法 - Google Patents

チタン又はチタン合金製エンジンバルブの表面処理方法

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JPH07119420A
JPH07119420A JP5268633A JP26863393A JPH07119420A JP H07119420 A JPH07119420 A JP H07119420A JP 5268633 A JP5268633 A JP 5268633A JP 26863393 A JP26863393 A JP 26863393A JP H07119420 A JPH07119420 A JP H07119420A
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titanium
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valve
titanium alloy
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Akiyoshi Mori
彰良 毛利
Takeshi Kenmoku
武司 見目
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Fuji Oozx Inc
Fuji Valve Co Ltd
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C8/02—Pretreatment of the material to be coated

Abstract

(57)【要約】 【目的】 厚い窒化層が容易に形成され、耐摩耗性、耐
久性に優れるエンジンバルブを得る。 【構成】 チタン又はチタン合金製の弁体３の表面に、
例えば耐熱鋼材よりなる被覆層４を形成したのち、この
被覆層４に窒化処理を施すことにより、窒素の拡散浸透
が深くなり、比較的厚い窒化層６が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チタン又はチタン合金
により成形されたエンジンバルブの表面処理方法に係
り、特に、軸部(ステム)の耐摩耗性を向上させた表面処
理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの許容回転数を高めるうえで最
も障害となるのは、動弁系の重量による慣性質量の増加
であり、動弁系の構成部品の総重量が大となると、その
慣性のために、高速回転になるほど、弁体のカムに対す
る追従性が低下し、弁体におどり等を発生して出力低下
を招く。
【０００３】このような観点から、弁体を、従来の耐熱
鋼に代えて、低比重でかつ耐熱性にも優れるチタン又は
チタン合金により成形し、弁体の一層の軽量化を図る試
みがなされている。
【０００４】しかし、弁体をチタン又はチタン合金によ
り成形したエンジンバルブにおいては、チタン等の硬度
が、ロックウェル硬さ(HRC)で30〜40程度と小さいた
め、特に常時バルブガイドに案内されて高速度で往復摺
動運動する軸部の耐摩耗性が問題となり、焼付やかじり
等を発生させる恐れがある。
【０００５】この問題を解決するため、本願出願人は、
軸部の外周面に塩浴軟窒化処理を施して、その部分の耐
摩耗性を向上させたエンジンバルブを既に提案している
(実開平4−103211号公報参照)。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した先願のエンジ
ンバルブのように、チタン製弁体の表面に直に軟窒化処
理を施すと、通常の処理時間(1.5〜２時間)では、窒化
層(硬化層)の厚さが比較的薄く、耐摩耗性、疲労強度
等、十分満足し得る結果が得られないことが判明した。
そのため、実用上差し支えない厚さの窒化層を得るため
には、処理時間を大幅に延長する必要があり、生産性の
著しい低下を招いていた。
【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、通常の処理時間内で厚い窒化層が容易に
得られ、耐摩耗性、耐久性に優れるチタン又はチタン合
金製エンジンバルブの表面処理方法を提供することを目
的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、軸部の一端に傘部を有するチタン又はチ
タン合金製弁体における少なくともバルブガイドと摺接
する軸部の外周面に、鉄系材料よりなる被覆層を形成し
たのち、該被覆層に窒化処理を施して窒化層を形成する
ことを特徴とするものである。好ましくは、被覆層を溶
射により形成するとともに、窒化処理を塩浴軟窒化(タ
フトライド)により行うのがよい。
【０００９】
【作用】軸部の外周面に鉄系材料よりなる被覆層を形成
したのち、この被覆層に窒化処理を施すことにより、チ
タン材の表面に直に窒化処理を施した従来のエンジンバ
ルブに比して、窒素の拡散浸透が深くなり、比較的厚い
窒化層が形成される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
【００１１】図１は、本発明を適用して得られたエンジ
ンバルブを示すもので、傘部(１)と軸部(２)とからなる
弁体(３)の基材は、全体がチタン又はチタン合金(Ti−A
l−Ｖ系)により一体成形されている。弁体(３)における
傘表を除いた全表面には、Fe基、Ni基、Co基等の耐熱鋼
材又は耐熱合金鋼材よりなる被覆層(４)が形成されてい
る。この被覆層(４)は、上記溶射材料(粉体、棒材、ワ
イヤのいずれでもよい)を、プラズマ又は、ガス炎等の
溶射手段により50〜200μm程度の厚さに形成するのがよ
い。
【００１２】なお、被覆層(４)を形成するに先立って、
弁体(３)の外周面を、図２に拡大して示すように、ブラ
スト処理等により予め粗面(５)とするのが好ましく、こ
のようにすると、溶射材料の基材表面に対する密着強度
が向上して、被覆層(４)の耐剥離性が高まる。
【００１３】上記被覆層(４)の表面には、10〜30μm程
度の厚さの窒化層(６)が形成されている。
【００１４】この窒化層(６)は、通常の塩浴軟窒化処理
法(タフトライド法)により容易に形成される。すなわ
ち、例えばシアン化カリウム、シアン酸カリウム及び鉄
シアン化ナトリウム等を主成分とする処理浴を600゜Ｃ
前後まで加熱し、この処理浴中に、弁体(３)の被処理部
分を例えば１〜２時間浸漬する。
【００１５】すると、鋼の被覆層(４)の表層部に、浸炭
と窒化作用による拡散浸透により、極めて硬い炭化物及
び窒化物の化合物層(窒化層)が形成される。
【００１６】この化合物層は、優れた耐摩耗性、耐かじ
り性、耐焼付性等を有しているため、軸部(２)における
バルブガイド(７)と摺接する部分はもとより、ロッカア
ームやタペット(図示略)が接触する軸端面(８)、バルブ
シート(図示略)と当接する弁フェース部(９)、及びコッ
タ溝(10)等の耐摩耗性等も必然的に向上する。
【００１７】以上説明したように、上記実施例において
は、チタン製弁体(３)の表面に鋼材よりなる被覆層(４)
を形成したのち、この被覆層(４)の表面に軟窒化処理を
施して窒化層(６)を形成しているため、従来のように、
チタン製弁体の表面に直接窒化処理を施す際に比して、
窒素の拡散浸透が深くなり、通常の処理時間内でも厚い
窒化層(６)が形成される。
【００１８】なお、被覆層(４)を形成する手段は、上記
溶射法に代えて肉盛法等でもよく、また溶射材料は、上
述のような耐熱鋼材の代わりに低廉な炭素鋼材やステン
レス鋼材等を用いることもある。
【００１９】窒化処理手段として、上記塩浴軟窒化処理
の代わりに、ガス窒化、液体窒化、イオン窒化、ガス浸
炭窒化等を用いることもある。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、鉄系材料よりなる被覆
層に窒化処理を施しているため、チタン材に直に窒化処
理を施した従来のエンジンバルブに比して、厚い窒化層
が短時間、かつ容易に形成される。
【００２１】従って、バルブガイドと摺接する部分の軸
部の耐摩耗性は著しく向上し、耐久性に優れるエンジン
バルブとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例が適用されたエンジンバルブ
の中央縦断正面図である。
【図２】図１におけるＡ部の拡大図である。
【符号の説明】
(１)傘部 (２)軸部 (３)弁体 (４)被覆層 (５)粗面 (６)窒化層 (７)バルブガイド (８)軸端面 (９)弁フェース部 (10)コッタ溝

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸部の一端に傘部を有するチタン又はチ
    タン合金製弁体における少なくともバルブガイドと摺接
    する軸部の外周面に、鉄系材料よりなる被覆層を形成し
    たのち、該被覆層に窒化処理を施して窒化層を形成する
    ことを特徴とするチタン又はチタン合金製エンジンバル
    ブの表面処理方法。
  2. 【請求項２】 被覆層が溶射により形成されている請求
    項１記載のチタン又はチタン合金製エンジンバルブの表
    面処理方法。
  3. 【請求項３】 窒化処理を塩浴軟窒化により行うことを
    特徴とする請求項１又は２記載のチタン又はチタン合金
    製エンジンバルブの表面処理方法。
JP5268633A 1993-10-27 1993-10-27 チタン又はチタン合金製エンジンバルブの表面処理方法 Pending JPH07119420A (ja)

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