JPH08284621A - 耐摩耗溶射層がすぐれた耐熱衝撃性を有する内燃機関のＴｉ合金製エンジンバルブ - Google Patents
耐摩耗溶射層がすぐれた耐熱衝撃性を有する内燃機関のＴｉ合金製エンジンバルブInfo
- Publication number
- JPH08284621A JPH08284621A JP10686695A JP10686695A JPH08284621A JP H08284621 A JPH08284621 A JP H08284621A JP 10686695 A JP10686695 A JP 10686695A JP 10686695 A JP10686695 A JP 10686695A JP H08284621 A JPH08284621 A JP H08284621A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗溶射層がすぐれた耐熱衝撃性を有する
内燃機関のＴｉ合金製エンジンバルブを提供する。 【構成】 内燃機関のＴｉ合金製エンジンバルブが、Ｔ
ｉ合金製エンジンバルブ本体の少なくともバルブガイド
およびバルブシートとの摺動面および当接面に、Ｔｉ粉
末の表面にＮｉ被覆層を介してＡｌ被覆層を形成した構
造の表面被覆Ｔｉ粉末を溶射材として用いて形成した耐
摩耗溶射層を、１５０〜５００μｍの平均層厚で設けて
なる。
内燃機関のＴｉ合金製エンジンバルブを提供する。 【構成】 内燃機関のＴｉ合金製エンジンバルブが、Ｔ
ｉ合金製エンジンバルブ本体の少なくともバルブガイド
およびバルブシートとの摺動面および当接面に、Ｔｉ粉
末の表面にＮｉ被覆層を介してＡｌ被覆層を形成した構
造の表面被覆Ｔｉ粉末を溶射材として用いて形成した耐
摩耗溶射層を、１５０〜５００μｍの平均層厚で設けて
なる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、耐摩耗溶射層がすぐ
れた耐熱衝撃性を有すると共に、耐摩耗性および密着性
にもすぐれた内燃機関のＴｉ合金製エンジンバルブに関
するものである。
れた耐熱衝撃性を有すると共に、耐摩耗性および密着性
にもすぐれた内燃機関のＴｉ合金製エンジンバルブに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開平１−１９７０６７号
公報および特開平４−２１７５６号公報に記載されるよ
うに、内燃機関のＴｉ合金製バルブとして、例えば重量
％で、Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖの代表的組成を有するＴ
ｉ合金製エンジンバルブの少なくともバルブガイドおよ
びバルブシートとの摺動面および当接面に、ＷＣ粉末や
Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、さらにＴｉ粉末とＡｌ粉末の混合粉末
を溶射材として用いて形成した耐摩耗溶射層を、１００
〜５００μｍの平均層厚で設けてなるものなどが知られ
ている。
公報および特開平４−２１７５６号公報に記載されるよ
うに、内燃機関のＴｉ合金製バルブとして、例えば重量
％で、Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖの代表的組成を有するＴ
ｉ合金製エンジンバルブの少なくともバルブガイドおよ
びバルブシートとの摺動面および当接面に、ＷＣ粉末や
Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、さらにＴｉ粉末とＡｌ粉末の混合粉末
を溶射材として用いて形成した耐摩耗溶射層を、１００
〜５００μｍの平均層厚で設けてなるものなどが知られ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の内燃機関
の高出力化および高性能化に伴ない、これの構造部材で
あるエンジンバルブの使用条件は一段と苛酷さを増す傾
向にあるが、上記の従来Ｔｉ合金製エンジンバルブにお
いては、特に耐摩耗溶射層が十分な耐熱衝撃性を具備す
るものでないため、エンジン稼動時の加熱・冷却の熱サ
イクルによるきびしい熱衝撃を受けると、これに割れや
亀裂が発生し易く、信頼性の点で問題がある。
の高出力化および高性能化に伴ない、これの構造部材で
あるエンジンバルブの使用条件は一段と苛酷さを増す傾
向にあるが、上記の従来Ｔｉ合金製エンジンバルブにお
いては、特に耐摩耗溶射層が十分な耐熱衝撃性を具備す
るものでないため、エンジン稼動時の加熱・冷却の熱サ
イクルによるきびしい熱衝撃を受けると、これに割れや
亀裂が発生し易く、信頼性の点で問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、内燃機関のＴｉ合金製エンジン
バルブにおける耐摩耗溶射層に着目し、これの耐熱衝撃
性向上をはかるべく研究を行なった結果、溶射材とし
て、Ｔｉ粉末、望ましくは４０〜７０μｍの平均粒径を
有するＴｉ粉末の表面に、いずれもメカニカルプレーテ
ィング法などにて、まずＮｉ被覆層を、望ましくは５〜
１０μｍの平均層厚で形成し、さらにこの上にＡｌ被覆
層を、望ましくは５〜１０μｍの平均層厚で形成してな
る表面被覆Ｔｉ粉末を用いて、耐摩耗溶射層を形成する
と、この結果の耐摩耗溶射層は、Ｔｉ芯部とＮｉ中間層
の間にＴｉ−Ｎｉ金属間化合物層が存在し、前記Ｎｉ中
間層とＡｌ外周層の間にＮｉ−Ａｌ金属間化合物層が存
在した構造をもち、かつ溶射面衝突時に偏平化した多重
層構造粒子の相互融着体からなることから、外周層のＡ
ｌによってすぐれた密着性、多重層構造によってすぐれ
た耐熱衝撃性、および金属間化合物層によってすぐれた
耐摩耗性を具備するようになるという研究結果を得たの
である。
上述のような観点から、内燃機関のＴｉ合金製エンジン
バルブにおける耐摩耗溶射層に着目し、これの耐熱衝撃
性向上をはかるべく研究を行なった結果、溶射材とし
て、Ｔｉ粉末、望ましくは４０〜７０μｍの平均粒径を
有するＴｉ粉末の表面に、いずれもメカニカルプレーテ
ィング法などにて、まずＮｉ被覆層を、望ましくは５〜
１０μｍの平均層厚で形成し、さらにこの上にＡｌ被覆
層を、望ましくは５〜１０μｍの平均層厚で形成してな
る表面被覆Ｔｉ粉末を用いて、耐摩耗溶射層を形成する
と、この結果の耐摩耗溶射層は、Ｔｉ芯部とＮｉ中間層
の間にＴｉ−Ｎｉ金属間化合物層が存在し、前記Ｎｉ中
間層とＡｌ外周層の間にＮｉ−Ａｌ金属間化合物層が存
在した構造をもち、かつ溶射面衝突時に偏平化した多重
層構造粒子の相互融着体からなることから、外周層のＡ
ｌによってすぐれた密着性、多重層構造によってすぐれ
た耐熱衝撃性、および金属間化合物層によってすぐれた
耐摩耗性を具備するようになるという研究結果を得たの
である。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、Ｔｉ合金製エンジンバルブ本体
の少なくともバルブガイドおよびバルブシートとの摺動
面および当接面に、Ｔｉ粉末の表面にＮｉ被覆層を介し
てＡｌ被覆層を形成した構造を有する表面被覆Ｔｉ粉末
を溶射材として用いて形成した耐摩耗溶射層を、１５０
〜５００μｍの平均層厚で設けてなる、耐摩耗溶射層が
すぐれた耐熱衝撃性を有し、かつ耐摩耗性および密着性
にもすぐれた内燃機関のＴｉ合金製エンジンバルブに特
徴を有するものである。
なされたものであって、Ｔｉ合金製エンジンバルブ本体
の少なくともバルブガイドおよびバルブシートとの摺動
面および当接面に、Ｔｉ粉末の表面にＮｉ被覆層を介し
てＡｌ被覆層を形成した構造を有する表面被覆Ｔｉ粉末
を溶射材として用いて形成した耐摩耗溶射層を、１５０
〜５００μｍの平均層厚で設けてなる、耐摩耗溶射層が
すぐれた耐熱衝撃性を有し、かつ耐摩耗性および密着性
にもすぐれた内燃機関のＴｉ合金製エンジンバルブに特
徴を有するものである。
【０００６】なお、この発明のエンジンバルブにおい
て、耐摩耗溶射層の平均層厚を１５０〜５００μｍと定
めたのは、その平均層厚が１５０μｍ未満では所望の耐
摩耗性を長期に亘って確保することができず、一方その
平均層厚が５００μｍを越えると、特に苛酷な条件下で
は剥離が発生し易くなるという理由からであり、望まし
くは１５０〜３００μｍの平均層厚がよい。また、溶射
材に関して、これを構成するＴｉ粉末の平均粒径は、上
記の通り４０〜７０μｍとするのが望ましく、これは、
その平均粒径が４０μｍ未満では耐摩耗溶射層を構成す
る多重層構造粒子におけるＴｉ芯部が消失する場合が生
じ、多重層数の低下による耐熱衝撃性の低下が避けられ
ず、一方その平均粒径が７０μｍを越えると、耐摩耗溶
射層に占めるＴｉ芯部の割合が多くなりすぎて耐摩耗性
が低下するようになるという理由によるものであり、さ
らにＮｉ被覆層の平均層厚は、上記の通り５〜１０μｍ
とするのが望ましいが、これは、その平均層厚が５μｍ
未満では、溶射時に形成されるＴｉ−Ｎｉ金属間化合物
層の形成が不十分となり、所望の耐摩耗性を確保するこ
とができないばかりでなく、Ｎｉ中間層の消失による多
重層数の減少に伴なって耐熱衝撃性が低下するようにな
り、一方その平均層厚が１０μｍを越えるとＮｉ中間層
の耐摩耗溶射層に占める割合が多くなりすぎて耐摩耗性
が低下するようになるという理由からであり、同じくＡ
ｌ被覆層の望ましい平均層厚を、上記の通り５〜１０μ
ｍとしたのは、その平均層厚が５μｍ未満では、Ｎｉ被
覆層の場合と同様にＮｉ−Ａｌ金属間化合物層の形成が
不十分で、所望の耐摩耗性が得られないほか、Ａｌ外周
層の消失による耐熱衝撃性の低下およびエンジンバルブ
本体への密着性の低下が避けられず、一方その平均層厚
が１０μｍを越えると耐摩耗溶射層に占めるＡｌ外周層
の割合が多くなりすぎて耐摩耗性が低下するようになる
という理由にもとづくものである。
て、耐摩耗溶射層の平均層厚を１５０〜５００μｍと定
めたのは、その平均層厚が１５０μｍ未満では所望の耐
摩耗性を長期に亘って確保することができず、一方その
平均層厚が５００μｍを越えると、特に苛酷な条件下で
は剥離が発生し易くなるという理由からであり、望まし
くは１５０〜３００μｍの平均層厚がよい。また、溶射
材に関して、これを構成するＴｉ粉末の平均粒径は、上
記の通り４０〜７０μｍとするのが望ましく、これは、
その平均粒径が４０μｍ未満では耐摩耗溶射層を構成す
る多重層構造粒子におけるＴｉ芯部が消失する場合が生
じ、多重層数の低下による耐熱衝撃性の低下が避けられ
ず、一方その平均粒径が７０μｍを越えると、耐摩耗溶
射層に占めるＴｉ芯部の割合が多くなりすぎて耐摩耗性
が低下するようになるという理由によるものであり、さ
らにＮｉ被覆層の平均層厚は、上記の通り５〜１０μｍ
とするのが望ましいが、これは、その平均層厚が５μｍ
未満では、溶射時に形成されるＴｉ−Ｎｉ金属間化合物
層の形成が不十分となり、所望の耐摩耗性を確保するこ
とができないばかりでなく、Ｎｉ中間層の消失による多
重層数の減少に伴なって耐熱衝撃性が低下するようにな
り、一方その平均層厚が１０μｍを越えるとＮｉ中間層
の耐摩耗溶射層に占める割合が多くなりすぎて耐摩耗性
が低下するようになるという理由からであり、同じくＡ
ｌ被覆層の望ましい平均層厚を、上記の通り５〜１０μ
ｍとしたのは、その平均層厚が５μｍ未満では、Ｎｉ被
覆層の場合と同様にＮｉ−Ａｌ金属間化合物層の形成が
不十分で、所望の耐摩耗性が得られないほか、Ａｌ外周
層の消失による耐熱衝撃性の低下およびエンジンバルブ
本体への密着性の低下が避けられず、一方その平均層厚
が１０μｍを越えると耐摩耗溶射層に占めるＡｌ外周層
の割合が多くなりすぎて耐摩耗性が低下するようになる
という理由にもとづくものである。
【０００７】
【実施例】つぎに、この発明のエンジンバルブを実施例
により具体的に説明する。まず、エンジンバルブ本体と
して、重量％でＴｉ−６％Ａｌ−４％Ｖの組成をもった
精密鋳造鋳物からなり、傘部径：２２．５mm×軸径：
４．５mm×長さ：９２mmの寸法を有し、かつバルブシー
トと当接する傘部先端面と、バルブガイドと摺動する軸
部中央部外周面に、１５０〜５００μｍの範囲内の所定
の深さの切込みを切削加工により形成してなるＴｉ合金
製エンジンバルブ本体を用意した。また、溶射材とし
て、表１に示される通りの平均粒径を有するＴｉ粉末の
表面に、いずれも通常のメカニカルプレーティング装置
にて、同じく表１に示される平均粒径のＮｉ粉末を用い
て表１に示される平均層厚のＮｉ被覆層を形成し、さら
にこの上に同じく表１に示される通りのＡｌ被覆層を形
成することにより調製した表面被覆Ｔｉ粉末を用意し
た。また、比較の目的で、溶射材として、平均粒径：３
７μｍのＷＣ粉末、同４０μｍのＣｒ3 Ｃ2 粉末、およ
び平均粒径：４４μｍのＴｉ粉末と同４０μｍのＡｌ粉
末を重量比で６３：３７の割合で混合してなる混合粉末
を用意した。
により具体的に説明する。まず、エンジンバルブ本体と
して、重量％でＴｉ−６％Ａｌ−４％Ｖの組成をもった
精密鋳造鋳物からなり、傘部径：２２．５mm×軸径：
４．５mm×長さ：９２mmの寸法を有し、かつバルブシー
トと当接する傘部先端面と、バルブガイドと摺動する軸
部中央部外周面に、１５０〜５００μｍの範囲内の所定
の深さの切込みを切削加工により形成してなるＴｉ合金
製エンジンバルブ本体を用意した。また、溶射材とし
て、表１に示される通りの平均粒径を有するＴｉ粉末の
表面に、いずれも通常のメカニカルプレーティング装置
にて、同じく表１に示される平均粒径のＮｉ粉末を用い
て表１に示される平均層厚のＮｉ被覆層を形成し、さら
にこの上に同じく表１に示される通りのＡｌ被覆層を形
成することにより調製した表面被覆Ｔｉ粉末を用意し
た。また、比較の目的で、溶射材として、平均粒径：３
７μｍのＷＣ粉末、同４０μｍのＣｒ3 Ｃ2 粉末、およ
び平均粒径：４４μｍのＴｉ粉末と同４０μｍのＡｌ粉
末を重量比で６３：３７の割合で混合してなる混合粉末
を用意した。
【０００８】ついで、上記エンジンバルブ本体の溶射面
（切込み面）に、前記溶射面以外を厚さ：０．２mmのテ
フロンテープでマスキングした状態で、４kgG/cm2 の吐
出圧でアルミナショットを使用してブラスト処理を施し
て、その面粗さをＲａ５〜２０とし、これに、プラズマ
電流：４００Ａ、プラズマ電圧：７０Ｖ、プラズマガス
量：５０ｌ／min 、溶射走行速度：３０ｍ／min 、溶射
材供給速度：２５ｇ／min の条件で溶射を行って表１に
示される平均層厚の耐摩耗溶射層を形成することにより
本発明Ｔｉ合金製エンジンバルブ（以下、本発明バルブ
という）１〜５および従来Ｔｉ合金製エンジンバルブ
（以下、従来バルブという）１〜３をそれぞれ製造し
た。
（切込み面）に、前記溶射面以外を厚さ：０．２mmのテ
フロンテープでマスキングした状態で、４kgG/cm2 の吐
出圧でアルミナショットを使用してブラスト処理を施し
て、その面粗さをＲａ５〜２０とし、これに、プラズマ
電流：４００Ａ、プラズマ電圧：７０Ｖ、プラズマガス
量：５０ｌ／min 、溶射走行速度：３０ｍ／min 、溶射
材供給速度：２５ｇ／min の条件で溶射を行って表１に
示される平均層厚の耐摩耗溶射層を形成することにより
本発明Ｔｉ合金製エンジンバルブ（以下、本発明バルブ
という）１〜５および従来Ｔｉ合金製エンジンバルブ
（以下、従来バルブという）１〜３をそれぞれ製造し
た。
【０００９】つぎに、この結果得られた各種バルブを、
バルブガイドが鋳鋼製にして、バルブシートがＣｕ合金
製の６気筒２５００ccガソリンエンジンに組込み、エン
ジン回転数を苛酷な条件である４０００r.p.m.とした条
件で１００時間の運転を行ない、バルブガイド摺動面お
よびバルブシート当接面の耐摩耗溶射層における最大摩
耗深さと、割れ・亀裂の発生数を測定した。これらの測
定結果を表１に示した。
バルブガイドが鋳鋼製にして、バルブシートがＣｕ合金
製の６気筒２５００ccガソリンエンジンに組込み、エン
ジン回転数を苛酷な条件である４０００r.p.m.とした条
件で１００時間の運転を行ない、バルブガイド摺動面お
よびバルブシート当接面の耐摩耗溶射層における最大摩
耗深さと、割れ・亀裂の発生数を測定した。これらの測
定結果を表１に示した。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【発明の効果】表１に示される結果から、本発明バルブ
１〜５は、いずれも従来バルブ１〜３と同等、あるいは
これ以上のすぐれた耐摩耗性を示し、かつ苛酷な条件下
での運転にもかかわらず、従来バルブ１〜３では発生が
避けられない割れや亀裂の発生なく、すぐれた耐熱衝撃
性を有することが明らかである。上述のように、この発
明のＴｉ合金製エンジンバルブは、これを構成する耐摩
耗溶射層がすぐれた耐熱衝撃性を有し、かつ耐摩耗性お
よびエンジンバルブ本体への密着性にもすぐれているの
で、内燃機関の運転が苛酷な条件下で行なわれても、こ
れに割れや亀裂の発生なく、長期に亘ってすぐれた耐摩
耗性を発揮するのである。
１〜５は、いずれも従来バルブ１〜３と同等、あるいは
これ以上のすぐれた耐摩耗性を示し、かつ苛酷な条件下
での運転にもかかわらず、従来バルブ１〜３では発生が
避けられない割れや亀裂の発生なく、すぐれた耐熱衝撃
性を有することが明らかである。上述のように、この発
明のＴｉ合金製エンジンバルブは、これを構成する耐摩
耗溶射層がすぐれた耐熱衝撃性を有し、かつ耐摩耗性お
よびエンジンバルブ本体への密着性にもすぐれているの
で、内燃機関の運転が苛酷な条件下で行なわれても、こ
れに割れや亀裂の発生なく、長期に亘ってすぐれた耐摩
耗性を発揮するのである。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｔｉ合金製エンジンバルブ本体の少なく
ともバルブガイドおよびバルブシートとの摺動面および
当接面に、Ｔｉ粉末の表面にＮｉ被覆層を介してＡｌ被
覆層を形成した構造を有する表面被覆Ｔｉ粉末を溶射材
として用いて形成した耐摩耗溶射層を、１５０〜５００
μｍの平均層厚で設けたことを特徴とする耐摩耗溶射層
がすぐれた耐熱衝撃性を有する内燃機関のＴｉ合金製エ
ンジンバルブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10686695A JPH08284621A (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | 耐摩耗溶射層がすぐれた耐熱衝撃性を有する内燃機関のＴｉ合金製エンジンバルブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10686695A JPH08284621A (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | 耐摩耗溶射層がすぐれた耐熱衝撃性を有する内燃機関のＴｉ合金製エンジンバルブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08284621A true JPH08284621A (ja) | 1996-10-29 |
Family
ID=14444477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10686695A Withdrawn JPH08284621A (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | 耐摩耗溶射層がすぐれた耐熱衝撃性を有する内燃機関のＴｉ合金製エンジンバルブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08284621A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0864730A1 (en) * | 1997-03-11 | 1998-09-16 | Fuji Oozx Inc. | Inlet valve in an internal combustion engine and a method of manufacturing the same |
| JP2001511484A (ja) * | 1997-07-28 | 2001-08-14 | フオルクスワーゲン・アクチエンゲゼルシヤフト | 特に滑り軸受用のサーマルコーティング方法 |
| GB2367074A (en) * | 2000-07-21 | 2002-03-27 | Ford Global Tech Inc | Multi-layer valve guides |
| 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 |
-
1995
- 1995-04-06 JP JP10686695A patent/JPH08284621A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0864730A1 (en) * | 1997-03-11 | 1998-09-16 | Fuji Oozx Inc. | Inlet valve in an internal combustion engine and a method of manufacturing the same |
| JP2001511484A (ja) * | 1997-07-28 | 2001-08-14 | フオルクスワーゲン・アクチエンゲゼルシヤフト | 特に滑り軸受用のサーマルコーティング方法 |
| GB2367074A (en) * | 2000-07-21 | 2002-03-27 | Ford Global Tech Inc | Multi-layer valve guides |
| GB2367074B (en) * | 2000-07-21 | 2004-05-12 | Ford Global Tech Inc | Multi-layer valve guides |
| 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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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020702 |