WO2002092980A1 - Ensemble de guidage de gaz d'echappement a surface reformee dans un turbocompresseur de type vgs et procede de reformage de surface des elements constitutifs de cet ensemble - Google Patents

Ensemble de guidage de gaz d'echappement a surface reformee dans un turbocompresseur de type vgs et procede de reformage de surface des elements constitutifs de cet ensemble

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WO2002092980A1
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Shinjiro Ohishi
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Soghi Kogyo Co., Ltd.
Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd.
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Definitions

  • VGS type turbocharger exhaust guide assembly with surface modification and surface modification method for its components
  • the present invention relates to a turbocharger used for an automobile engine and the like, and particularly to a component of an exhaust guide assembly incorporated in the turbocharger.
  • a turbocharger is known as a turbocharger used as a means of increasing the output and performance of an automobile engine.
  • This turbocharger drives a turbine by the exhaust energy of the engine.
  • This is a device that rotates the compressor to bring the engine to a supercharged state that is higher than natural intake.
  • turbo lag By the way, when the engine is running at a low speed, the exhaustion flow rate decreases and the exhaust turbine becomes sluggish and the time required to blow up all at once, the so-called turbo lag, when the engine is running at low speed. It was inevitable to happen.
  • a diesel engine with low engine speed had a disadvantage that it was difficult to obtain a turbo effect.
  • VGS type turbochargers that operate efficiently even at low speeds have been developed.
  • This engine uses a variable blade (wing) to narrow a small amount of exhaust, increases the exhaust speed, and increases the work of the exhaust turbine, so that high output can be achieved even at low speeds.
  • NOX in the exhaust gas ⁇ In the diesel engine, which is considered to be a problem, it is a useful turbocharger that can increase the efficiency of the engine even at low speeds.
  • the exhaust guide assembly of this VGS type turbocharger is used under high temperature and exhaust gas atmospheres, and must be manufactured using heat-resistant materials such as JIS, SUS, SUH, SCH, and NCF superalloys. Heat-resistant materials are being used, but because they are used under extremely severe conditions, their durable life has a certain limit, and further improvement in durability is highly desired. .
  • heat-resistant materials are being used, but because they are used under extremely severe conditions, their durable life has a certain limit, and further improvement in durability is highly desired. .
  • Nickel-chromium heat-resistant members are suitable as the constituent material of the sliding portion in terms of high-temperature strength, but lack high-temperature sliding properties because their high-temperature surface hardness is significantly lower than that at room temperature. Therefore, it was difficult to use.
  • the present invention has been made in view of such a background, and constitutes an exhaust guide assembly that is used for a long time under a heat cycle with a high temperature of 700 ° C. or more and an exhaust gas atmosphere. This is an attempt to improve the high temperature wear resistance, oxidation resistance, high temperature hardness, etc. of the member.
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 1 is as follows:
  • a turbine frame that rotatably supports the variable blades on the outer periphery of the exhaust turbine
  • VGS equipped with a variable mechanism that adjusts the exhaust gas flow rate by rotating the variable wings appropriately, narrowing the small exhaust flow rate by the variable wings, increasing the exhaust speed, and achieving high output even at low speed rotation.
  • the surface of the member constituting the exhaust guide assembly is coated with carbide or nitride.
  • carbide of the coating component examples include chromium carbide, vanadium carbide, iron carbide, molybdenum carbide, tungsten carbide, titanium carbide, niobium carbide, hafnium carbide, and the like. , Vanadium nitride, iron nitride, titanium nitride, niobium nitride, etc., and iron chromium nitride, which is a composite of chromium and iron, is particularly preferred.
  • the exhaust gas of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 2 is also provided. Do assembly
  • a turbine frame that rotatably supports the variable blades on the outer periphery of the exhaust turbine
  • VGS equipped with a variable mechanism that adjusts the exhaust gas flow rate by rotating the variable wings appropriately, narrowing the small exhaust flow rate by the variable wings, increasing the exhaust speed, and achieving high output even at low speed rotation.
  • the surface of the nickel-containing heat-resistant member constituting the exhaust guide assembly is coated with carbonized carbon.
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 3 is as follows.
  • the coating applied to the nickel-containing heat-resistant member constituting the exhaust guide assembly is made of chromium carbide.
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 4 is as follows:
  • a turbine frame that rotatably supports the variable blades on the outer periphery of the exhaust turbine
  • VGS equipped with a variable mechanism that adjusts the exhaust gas flow rate by rotating the variable wings appropriately, narrowing the small exhaust flow rate by the variable wings, increasing the exhaust speed, and achieving high output even at low speed rotation.
  • the surface of the nickel-containing austenitic heat-resistant member constituting the exhaust guide assembly is coated with a carbide.
  • the coating applied to the nickel-containing austenitic heat-resistant member constituting the exhaust guide assembly is characterized by being made of chromium carbide.
  • the nickel-containing heat-resistant member refers to a heat-resistant member containing 25% or more of nickel, and specific examples thereof include SUH660, Incoloy 800H, and Inconel 713C.
  • the austenitic heat-resistant member is basically austenitic stainless steel, and specific examples include SUS304, SUS316, SUS310S, SUH310, SCH21, and SCH22.
  • the carbide of the coating component there are chromium carbide, vanadium carbide, iron carbide, molybdenum carbide, tungsten carbide, titanium carbide, niobium carbide, hafnium carbide and the like, and chromium carbide is particularly preferable.
  • chromium carbide of the coating component there are Cr 23 C 6 , Cr-zCs, CrsC 2 and the like. Cr-C 3 is particularly preferable in consideration of film formability and film quality.
  • the exhaust guide assembly of the VGS type turbocharger having the surface modified according to claim 6 is as follows.
  • a turbine frame that rotatably supports the variable blades on the outer periphery of the exhaust turbine
  • VGS equipped with a variable mechanism that adjusts the exhaust gas flow rate by rotating the variable wings appropriately, narrowing the small exhaust flow rate by the variable wings, increasing the exhaust speed, and achieving high output even at low speed rotation.
  • the surface of the nickel-free heat-resistant member constituting the exhaust guide assembly is coated with chromium carbide.
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 7 is as follows:
  • the coating applied to the surface of the nickel-free heat-resistant member constituting the exhaust guide assembly is Cr 7 C 3 and Z or Cr 23 C 6 It is characterized by the following.
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 8 is as follows:
  • a turbine frame that rotatably supports the variable blades on the outer periphery of the exhaust turbine
  • VGS equipped with a variable mechanism that adjusts the exhaust gas flow rate by rotating the variable wings appropriately, narrowing the small exhaust flow rate by the variable wings, increasing the exhaust speed, and achieving high output even at low speed rotation.
  • the surface of the ferrite-based SUS heat-resistant member constituting the exhaust guide assembly is coated with chromium carbide.
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 9 is as follows:
  • the coating applied to the heat-resistant SUS-based member constituting the exhaust guide assembly is characterized in that it is Cr 7 C 3 and / or Cr 23 C 6. It is.
  • the nickel-free heat-resistant member refers to a heat-resistant member containing no nickel, such as 9Cr-lMo, 12Cr-l / 2Mo, and 18Cr-5A1.
  • the A Fuwerai preparative system SUS heat member, SUS420J2, SUS440C, further refers to SUS444 or the like or chromium carbide coating components, as the object, 23, Cr-RCS, there is Cr 3 C 2, etc., particularly film forming properties and heat Cr 7 C 3 is preferred from the viewpoint of properties.
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 10 is as follows:
  • a turbine blade that rotatably supports these variable blades on the outer periphery of the exhaust turbine.
  • VGS equipped with a variable mechanism that adjusts the exhaust gas flow rate by rotating the variable wings appropriately, narrowing the small exhaust flow rate by the variable wings, increasing the exhaust speed, and achieving high output even at low speed rotation.
  • the surface of a heat-resistant member constituting a sliding portion of the exhaust guide assembly is coated with a chromium carbide having a thickness of 5 ⁇ m or more.
  • the sliding portion is typically viewed as the shaft portion 12 of the variable blade 1 in the exhaust guide assembly A described later and the receiving hole 25 of the turbine frame 2 for rotatably holding the same. This is the part where the movable member and the stationary member are in surface contact with each other.
  • chromium carbide of the coating component there are Cr 23 C 6 , CrrCs, Cr 3 C 2 and the like, and Cr 7 C 3 is particularly preferred from the viewpoint of both the ability to form a coating and the high-temperature sliding property.
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 11 is as follows:
  • the heat-resistant member forming the sliding portion is a nickel-chrome heat-resistant member.
  • the nickel-chromium-based heat-resistant member refers to a material containing a large amount of nickel and chromium at the same time, such as Ni-containing SUS, SUH, SCH, and NCF superalloy.
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 12 is
  • a turbine frame that rotatably supports the variable blades on the outer periphery of the exhaust turbine
  • VGS equipped with a variable mechanism that adjusts the exhaust gas flow rate by rotating the variable wings appropriately, narrowing the small exhaust flow rate by the variable wings, increasing the exhaust speed, and achieving high output even at low speed rotation.
  • the surface of the heat-resistant member constituting the sliding portion of the exhaust guide assembly is substantially coated with a single-phase chromium carbide.
  • the sliding portion is a typical portion between the shaft portion 12 of the variable blade 1 in the exhaust guide assembly A described later and the receiving hole 25 of the turbine frame 2 that rotatably holds the variable blade 1.
  • chromium carbide as a coating component, there are Cr 23 C 6 , Cr 7 C 3 , CrsC 2 and the like, and Cr 7 C 3 is particularly preferable in terms of achieving both film formability and high-temperature slidability.
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 13 is:
  • the heat-resistant member constituting the sliding portion is a nickel-chrome heat-resistant member.
  • the nickel-chromium heat-resistant member refers to a Ni-containing SUS, SUH, SCH, NCF superalloy or the like containing a large amount of nickel and chromium at the same time as described above.
  • a method for modifying the surface of a component of the exhaust guide doors in a VGS type turbocharger according to claim 14 is as follows.
  • the exhaust turbine is rotated by appropriately adjusting the flow rate of exhaust gas discharged from the engine.
  • a turbine frame that rotatably supports the variable blades on the outer periphery of the exhaust turbine
  • VGS equipped with a variable mechanism that adjusts the exhaust gas flow rate by rotating the variable wings appropriately, narrowing the small exhaust flow rate by the variable wings, increasing the exhaust speed, and achieving high output even at low speed rotation.
  • the surface of the high-nickel-high-chromium heat-resistant member constituting the exhaust guide assembly is preliminarily removed with a reducing gas under reduced pressure to remove an oxide thin layer, and then treated with a carburizing gas having a low carbon-carbon polymerizability. It is characterized by being coated with titanium carbide, niobium carbide, tungsten carbide or hafnium carbide.
  • a method for modifying the surface of a component of an exhaust guide atclement in a VGS type turbocharger according to the fifteenth aspect. It is characterized by performing
  • the oxide thin layer on the surface is first removed with a reducing gas such as hydrogen under a reduced pressure of 0.1 to 1 O Torr.
  • a reducing gas such as hydrogen
  • dissociated ammonia gas is flowed to the surface layer to perform nitriding treatment.
  • the present invention it has become possible to coat the surface of the member by a characteristic gas-phase carburization in which carbon atoms carburized in a considerably non-equilibrium supersaturated solid solution state are present.
  • the surface coating method is based on the conventional method. Further, such surface modification is preferably performed on all components of the exhaust guide assembly, but is not necessarily required. For example, it can be performed only on necessary portions according to the sliding state of the components. is there.
  • the exhaust guide assembly for the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 16 is applied to the components of the self-exhaust guide assembly in addition to the requirements described in claim 14 or 15.
  • the chromium carbide coating is characterized by being Cr 7 C 3 and Z or Cr 23 C 6 .
  • the method for modifying the surface of the component of the exhaust guide system in the VGS type turbocharger according to claim 17 is as follows.
  • a turbine frame that rotatably supports the variable blades on the outer periphery of the exhaust turbine
  • VGS equipped with a variable mechanism that adjusts the exhaust gas flow rate by rotating the variable wings appropriately, narrowing the small exhaust flow rate by the variable wings, increasing the exhaust speed, and achieving high output even at low speed rotation.
  • the surface S of the high-nickel-high-chromium heat-resistant member constituting the exhaust guide assembly is subjected to ionization of carbon atoms in a plasma state under reduced pressure, and then non-equilibrium and solid solution state of ionized carbon atoms using the member as an electrode.
  • the member After the carburizing treatment of the member in the above, it is characterized in that it is coated with chromium carbide, titanium carbide, niobium carbide, tungsten carbide or hafnium carbide.
  • the surface layer of the high nickel-high chromium heat-resistant member can be concentrated with solid solution carbide.
  • a coating on the surface of the member by a characteristic ionized carburization in which a large amount of carbon atoms carburized in a substantially completely non-equilibrium supersaturated solid solution state can diffuse freely and become a carbide layer. Became possible.
  • the surface film formation method is based on the conventional method (TD salt bath method, etc.).
  • such surface modification is preferably applied to all components of the exhaust guide assembly, but it is not always necessary. For example, it may be applied only to necessary parts according to the sliding state of the members. It is possible. .
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 18 is applied to a ferrite member constituting the exhaust guide and assembly in addition to the requirements of claim 17.
  • coating of chromium carbide are those comprising as characterized by a Cr - ZCS and Z or Cr 23 C 6.
  • a turbine frame that rotatably supports the variable blades on the outer periphery of the exhaust turbine
  • variable mechanism that adjusts the flow rate of exhaust gas by rotating the variable wings as appropriate, narrowing down a small exhaust flow rate with the variable wings, increasing the exhaust speed
  • the high-nickel-high-chromium heat-resistant member here means a heat-resistant member containing 8% or more of nickel and 18% or more of chromium.
  • Examples of the carbide of the coating component include Cr 23 Cr 7 C 3 , Cr 3 C 2 , VC, TiC, MoC, WC, HfC, and NbC.
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 20 is as follows:
  • TD salt bath It is characterized by being coated with chromium carbide by the method.
  • the TD salt bath method is based on borax, mixed with various chlorides, Further, by mixing a metal oxide corresponding to the metal carbide to be formed into a film and maintaining the temperature at a high temperature, a so-called salt bath in a fluid state is formed. This is a method of forming a film of a required metal carbide.
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 21 is:
  • the gas nitrocarburizing method is to maintain the gas and the nitride coating at an appropriate temperature in the presence of nitrogen such as dissociated ammonia, thereby causing the metal element under the coating surface to react with nitrogen, This is a method of coating with metal nitride.
  • exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 22 is as follows:
  • a turbine frame that rotatably supports the variable blades on the outer periphery of the exhaust turbine
  • VGS equipped with a variable mechanism that adjusts the exhaust gas flow rate by rotating the variable wings appropriately, narrowing the small exhaust flow rate by the variable wings, increasing the exhaust speed, and achieving high output even at low speed rotation.
  • the surface of the non-high temperature member constituting the exhaust guide assembly is coated with Ti-Al-N.
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 23 is
  • the non-high temperature member constituting the exhaust guide assembly is
  • the heat resistant temperature is 800 ° C. or less.
  • the guide assembly further includes, in addition to the requirements described in claim 22 or 23,
  • the coating applied to the non-high temperature member constituting the exhaust guide assembly is Ti l -A1
  • the exhaust guide assembly of the surface-modified VGS type turbocharger according to claim 25 is as follows:
  • the coating applied to the non-high-temperature member constituting the exhaust guide assembly is Ti (x)-Al (y)-N (z) (where x, y > z).
  • the non-high-temperature member in the above description means a member having a heat-resistant temperature of 800 ° C. or less.
  • the coating component Ti-A1-N there are those in which the stoichiometric ratio of each element has various values, and in particular, those in which the stoichiometric ratios are equal or those of Ti and A1 are larger than N. It is good.
  • the exhaust guide assembly with the improved high-temperature durability obtained by coating the surface of the non-high-temperature member thus configured with Ti-A1-N has a high heat distortion even after the surface modification of the heat-resistant member. Without this, the exhaust guide assembly having high durability will be manufactured.
  • FIG. 1 is a perspective view ( a) showing a VGS type turbo incorporating a turbine frame according to the present invention, a charger, and an exploded perspective view (b) showing an exhaust guide assembly
  • FIG. 4 is comparative data on the durability of a coated product and a film-formed product according to the present invention.
  • the exhaust guide assembly A adjusts the exhaust gas flow by narrowing down the exhaust gas G 3 ⁇ 4, especially when the engine is running at low speed, as shown in Fig. 1 as an example.
  • a plurality of variable blades 1 provided on the outer periphery of the exhaust turbine T for substantially setting the exhaust flow rate, a turbine frame 2 for rotatably holding the variable blades 1, and a flow rate of the exhaust gas G are appropriately set.
  • variable wing 1 As an example, as shown in Fig. 1, a plurality of these are arranged along the outer periphery of the exhaust turbine ⁇ in an arc shape (about 10 to 15 for one exhaust guide assembly ⁇ ), Each of them rotates approximately the same amount to adjust the exhaust flow rate appropriately.
  • Each variable wing 1 includes a wing portion 11 and a shaft portion 12.
  • the wing portion 11 is formed so as to have a constant width mainly in accordance with the width dimension of the exhaust turbine T, and its cross section in the width direction is formed in a substantially wing shape, so that the exhaust gas G can be effectively removed. It is configured to head to the exhaust turbine T.
  • the width of the wing 11 is referred to as a blade height a for convenience.
  • the shaft portion 12 is formed so as to be integral with and continuous with the wing portion 11, and serves as a portion corresponding to a rotation axis when the wing portion 11 is moved.
  • a tapered portion 13 which narrows from the shaft 12 to the wing 11, and a flange having a somewhat larger diameter than the shaft 12.
  • the part 14 is formed so as to be continuous.
  • the bottom surface of the flange portion 14 is formed almost flush with the end surface of the wing portion 11 on the shaft portion 12 side, and this plane allows the variable wing 1 to be smoothly mounted on the turbine frame 2.
  • the rotating state is ensured.
  • a reference surface 15 which is a reference of the mounting state of the variable wing 1 is formed at the tip of the shaft portion 12.
  • the reference surface 15 is a portion fixed by caulking or the like to the later-described variable mechanism 3.
  • the wing 11 is formed so as to be substantially inclined with respect to the wing 11.
  • the turbine frame 2 is configured as a frame member that rotatably holds a plurality of variable wings 1.
  • the variable wing is formed by a frame segment 21 and a holding member 22. It is configured to sandwich 1.
  • the frame segment 21 includes a flange portion 23 for receiving the shaft portion 12 of the variable wing 1 and a boss portion 24 for fitting a variable mechanism 3 described later on the outer periphery.
  • the flange 23 The same number of receiving holes 25 as the variable wings 1 are formed at equal intervals.
  • the holding member 22 is formed in a disk shape with a central portion opened as shown in FIG.
  • the dimension between the two members is almost constant (generally variable) so that the wing portion 11 of the variable wing 1 sandwiched between the frame segment 21 and the holding member 22 can always be smoothly rotated. (About the width of the wing 1), and the dimension between the two members is maintained as a whole by a caulking pin 26 provided on the outer peripheral portion of the receiving hole 25.
  • a hole opened in the frame segment 21 and the holding member 22 to receive the caulking pin 26 is referred to as a pin hole 27.
  • the flange portion 23 of the frame segment 21 has a flange portion 23 A having substantially the same diameter as the holding member 22, and a flange portion 23 having a diameter slightly larger than the holding member 22.
  • 3B and two flanges which are formed of the same member.However, in cases where machining with the same member becomes complicated, two flanges with different diameters are used. It is also possible to form them by dividing them and to join them later by force shrinkage or brazing.
  • variable mechanism 3 This is provided on the outer peripheral side of the boss portion 24 of the turbine frame 2 and rotates the variable blade 1 to adjust the exhaust flow rate.
  • the variable wing 1 comprises a rotating member 31 for causing the rotation of the variable wing 1 and a transmission member 32 for transmitting the rotation to the variable wing 1.
  • the rotating member 31 is formed in a substantially disk shape with a central portion opened, and the same number of transmitting members 32 as the variable wings 1 are provided on the peripheral portion thereof at equal intervals.
  • the transmitting member 32 includes a driving element 32 A rotatably mounted on the rotating member 31 and a passive element 32 B fixedly mounted on the reference surface 15 of the variable wing 1.
  • the rotation is transmitted in a state where the driving element 32A and the passive element 32B are connected.
  • the square-shaped drive element 32A is rotatably pinned to the rotating member 31 and is formed in a substantially U-shape so as to receive the drive element 32A.
  • Fixed passive element 32B on the reference plane 15 at the tip of the variable wing 1, and fits the square-shaped drive element 32A into the U-shaped passive element 32B, and engages both.
  • the rotating member 31 is attached to the boss portion 24.
  • the reference surface 15 of the variable wing 1 plays this role.
  • the rotating member 31 is simply fitted in the boss portion 24, there is a concern that the engagement of the transmission member 32 may be released when the rotating member 31 slightly separates from the turbine frame 2.
  • a ring 33 etc. is provided so as to sandwich the rotating member 31 from the opposite side of the turbine frame 2, giving the rotating member 31 a tendency to press the turbine frame 2 toward the turbine frame 2. Is what you do.
  • the method for modifying the surface of the component of the exhaust guide assembly in the present invention includes TD salt bath method, fluidized bed method, gas nitrocarburizing method, chromizing method, It is preferable to perform the coating treatment using a plating method or the like. Specifically, the coating is formed (manufactured) in the following steps.
  • variable wings are degreased and cleaned, and then set in an appropriate jig prepared for large-scale processing.Then, the processing temperature is kept uniform, and the unique stainless steel temperature of 600 ° ( ⁇ 800 °) In order to avoid deterioration of corrosion resistance and material embrittlement due to sensitization in C, preheating is performed at about 500 ° C. Then, it is placed in a predetermined processing apparatus and a required reaction is caused to occur to form a film.
  • the shaft (shaft) tip is preferably caulked after processing, so it is desirable to mask it.
  • carbon is contained in a supersaturated state at least about 10 m from the surface by a predetermined method, and then treated by the same method as above.
  • variable wing It is basically the same as the case of the variable wing, but because it is large and heavy, it is necessary to make the holding jig solid when processing.
  • SUS310S has a low amount of solute carbon, so it is necessary to include carbon (carburization) in nonequilibrium and supersaturation.
  • Coating is performed in the same manner as above.
  • Coating is performed in the same manner as above.
  • the assembly parts are made of nickel-containing heat-resistant materials.
  • the exhaust guide assembly parts made of nickel-containing heat-resistant members and one of them, an austenitic heat-resistant material, are degreased and cleaned, and appropriate treatment is performed. Then, preheat to about 500 ° C to homogenize the salt bath temperature and avoid sensitization. Then, the film is put into a surface modification treatment device to cause a required reaction to form a coating, and then washed.
  • carbon is infiltrated near the surface of the member.
  • this carburized member is immersed in a salt bath of about 1000 ° C. containing mainly borax and containing chromium oxide, and a high-temperature surface reaction is caused to coat the chromium carbide.
  • the member is set in an appropriate jig, carbon atoms are ionized (plasma state) under high vacuum, and the material is used as one electrode to infiltrate the carbon to perform carburization.
  • a borax / chloride mixed salt bath containing chromium oxide is immersed at around 1000 ° C to perform carbide film formation reaction, and then neutralized and washed. Is formed.
  • a high voltage is applied to Ti, A1 as a target to generate Ti, A1 vapor, mixed with an appropriate amount of N, and vapor-deposited on a target component.
  • the maximum temperature of the target component can be set to 500 ° C.
  • the high-temperature hardness was improved by 50% or more, the oxidation resistance was improved, seizure did not occur, and the high-temperature durability was significantly increased.
  • FIG. 2 shows comparative data on the durability of an uncoated product and a film-formed product according to the present invention.
  • the coating of (vii) improves the sliding properties for a long time under high temperature conditions of 800 ° C or more (dynamic friction coefficient 2 or more (no coating), and about 0.5 or less). Decrease), no seizure occurred, and the slidability was significantly improved.
  • the thermal friction coefficient at 850 ° C was reduced to about 110 compared to the case without the film treatment, and it was possible to travel over 500,000 km. became.
  • a summary of the relationship between the surface treatment that improves heat resistance and the applicable material is that, in general, when the material has a relatively low carbon content (for example, when the carbon content is about 0.1% or less), the carbon In the case of a material with a relatively high carbon content (for example, a carbon content of about 0.1% or more), the carburizing process is performed without performing the carburizing process.
  • a film such as a carbide or a nitride is formed on the surface. That is, in the members described in this specification, low carbon steel such as high nickel and high chromium heat-resistant members are mainly carburized, and nickel-containing austenitic members / flight-based SUS heat-resistant members (partly) Carburizing treatment is not performed on high carbon steel such as.
  • SUH310, SCH21, SCH22, etc. exemplified as high nickel and high chromium heat resistant members are not low carbon steels as a general category one. It is possible to carry out a carburizing process accordingly.
  • the present invention is applicable to heat-resistant materials, such as JIS standard, SUS, SUH, SCN, NCF superalloy, etc., which constitute the exhaust guide assembly of the VGS type turbocharger. It is suitable when the surface is appropriately modified to extend the durable life of the assembly.
  • heat-resistant materials such as JIS standard, SUS, SUH, SCN, NCF superalloy, etc.

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Description

糸田 »
. 表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気ガイドアッセンブリ、 並びにその構成部材の表面改質方法
技術分野
本発明は自動車用エンジン等に用いられるターボチャージャに関するものであ つて、 特にこのものに組み込まれる排気ガイドアッセンプリの構成部材に係るも のである。
背景技術 .
自動車用エンジンの高出力化、 高性能化の一手段として用いられる過給機とし てターボチャージャが知られており、 このものはエンジンの排気エネルギによつ てタービンを駆動し、 このタービンの出力によってコンプレッサを回転させ、 ェ ンジンに自然吸気以上の過給状態をもたらす装置である。 ところでこのターポチ ヤージャは、 エンジンが低速回転しているときには、 排気流量の低下により排気 タ一ビンが効率的に回るまでのもたつき感と、 その後の一挙に吹き上がるまでの 所要時間、 いわゆるターボラグ等が生ずることを免れないものであった。 またも ともとエンジン回転が低いディーゼルエンジンでは、 ターボ効果を得にくいとい う欠点、があった。
このため低速回転域からでも効率的に作動する V G Sタイプのターボチャージ ャが開発されてきている。 このものは少ない排気量を可変翼 （羽） で絞り込み、 排気の速度を増し、 排気タービンの仕事量を大きくすることで、 低速回転時でも 高出力を発揮できるようにしたものであり、 特に近年その排気ガス中の N O X量 ^問題とされているディーゼルエンジンにおいては、 低速回転時からエンジンの 効率化を図ることのできる有用なターボチャージャである。
この V G Sタイプのターボチャージャにおける排気ガイドアッセンブリは高温 •排気ガス雰囲気下で使用されるものであり、 その製造には、 耐熱性を有する素 材、 例えば J I S規格、 S U S、 S U H、 S C H、 N C F超合金等の耐熱材料が 使用されつつあつたが、 非常に過酷な条件で使用されるものであるため、 その耐 久寿命には、 一定の限界があり、 更なる耐久性の向上が切望されている。 当該排気ガイドアッセンプリの中でも、 特に摺動部は高温状態の中、 一定の摺 動性を確保、 維持する必要があり、 長時間金属凝着、 焼きつき等を生じさせるこ となく、 摩擦係数を低く抑えることは困難であった。
またニッケル一クロム系の耐熱部材は、 高温強度の点から、 当該摺動部の構成 材料として適しているが、 高温表面硬度が室温に比べて著しく低下するため、 高 、温摺動性に欠ける故に、 使用するのが困難な状況にあった。
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、 7 0 0 °C以上の高 温を伴う熱サイクル、 排気ガス雰囲気下で、 長時間使用される排気ガイ ドアッセ ンブリを構成する部材の高温摩耗性、 耐酸化性、 高温硬度等の向上を試みたもの である。
発明の開示
すなわち請求項 1記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排 気ガイ ドアッセンプリは、
エンジンから排出される排気ガスの流量を適宜調節して排気タービンを回転さ せる可変翼と、
この可変翼を排気タービンの外周部において回動自在に支持するタービンフレ ームと、
この可変翼を適宜回動させ、 排気ガスの流量を調節する可変機構とを具え、 少ない排気流量を可変翼によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速回転時に も高出力を発揮できるようにした V G Sタイプのターボチャージャにおける排気 ガイ ドアッセンプリにおいて、
前記排気ガイドアッセンプリを構成する部材の表面を、 炭化物または窒化物で 被膜することを特徴として成るものである。
なお被膜成分の炭化物としては、 クロム炭化物、 バナジウム炭化物、 鉄炭化物 、. モリプデン炭化物、 タングステン炭化物、 チタン炭化物、 ニオブ炭化物、 ハフ ニゥム炭化物等があり、 特にクロム炭化物が好ましく、 窒化物としては、 クロム 窒化物、 バナジウム窒化物、 鉄窒化物、 チタン窒化物、 ニオブ窒化物等があり、 特にクロムと鉄が複合した鉄クロム窒化物が好ましい。 . また請求項 2記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気ガ ドアッセンプリは、
エンジンから排出される排気ガスの流量を適宜調節して排気タービンを回転さ せる可変翼と、
この可変翼を排気タービンの外周部において回動自在に支持するタービンフレ ームと、
この可変翼を適宜回動させ、 排気ガスの流量を調節する可変機構とを具え、 少ない排気流量を可変翼によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速回転時に も高出力を発揮できるようにした V G Sタイプのターボチャージャにおける排気 ガイ ドアッセンプリにおいて、
前記排気ガイドアッセンプリを構成するニッケル含有耐熱部材の表面を、 炭化 ^で被膜することを特徴として成るものである。
更にまた請求項 3記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排 気ガイ ドアッセンブリは、
前記請求項 2記載の要件に加え、 前記排気ガイ ドアッセンプリを構成するニッ ケル含有耐熱部材に施される被膜は、 クロム炭化物であることを特徴として成る ものである。
また請求項 4記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気ガ ィ ドアッセンブリは、
エンジンから排出される排気ガスの流量を適宜調節して排気タービンを回転さ せる可変翼と、
この可変翼を排気タービンの外周部において回動自在に支持するタービンフレ ームと、
この可変翼を適宜回動させ、 排気ガスの流量を調節する可変機構とを具え、 少ない排気流量を可変翼によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速回転時に も高出力を発揮できるようにした V G Sタイプのターボチャージャにおける排気 ガイ ドアッセンブリにおいて、
前記排気ガイ ドアッセンプリを構成するニッケル含有のオーステナイ ト系耐熱 部材の表面を、 炭化物で被膜することを特徴として成るものである。
また請求項 5記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気ガ ィ ドアッセンプリは、 前記請求項 4記載の要件に加え、
前記排気ガイ ドアッセンプリを構成するニッケル含有のオーステナイト系耐熱 部材に施される被膜は、 クロム炭化物であることを特徴として成るものである。 ,· なお上記ニッケル含有耐熱部材とは、 ニッケルを 2 5 %以上含む耐熱部材を言 い、 具体的には SUH660、 Incoloy 800H、 Inconel 713C等を挙げることができる。 またオーステナイ ト系耐熱部材とは、 基本的にはオーステナイト系ステンレス 鋼のことであり、 具体的には、 SUS304、 SUS316、 SUS310S 、 SUH310、 SCH21 、 SC H22 等を挙げることができる。
更にまた被膜成分の炭化物としては、 クロム炭化物、 バナジウム炭化物、 鉄炭 化物、 モリブデン炭化物、 タングステン炭化物、 チタン炭化物、 ニオブ炭化物、 ハフニウム炭化物等があり、 特にクロム炭化物が好ましい。
更にまた被膜成分のクロム炭化物としては、 Cr23C6、 Cr-zCs 、 CrsC2 等があり 、 特に成膜性と膜質を考慮すると Cr?C3 が好ましい。
また請求項 6記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気ガ ィ ドアッセンプリは、
エンジンから排出される排気ガスの流量を適宜調節して排気タービンを回転さ せる可変翼と、
この可変翼を排気タービンの外周部において回動自在に支持するタービンフレ ームと、
この可変翼を適宜回動させ、 排気ガスの流量を調節する可変機構とを具え、 少ない排気流量を可変翼によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速回転時に も高出力を発揮できるようにした V G Sタイプのターボチャージャにおける排気 、ィドアッセンプリにおいて、
前記排気ガイ ドアッセンプリを構成するニッケル非含有耐熱部材の表面を、 ク ロム炭化物で被膜することを特徴として成るものである。
また請求項 7記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気ガ ィドアッセンプリは、
前記請求項 6記載の要件に加え、 前記排気ガイ ドアッセンプリを構成するニッ ケル非含有耐熱部材の表面に施される被膜は、 Cr7C3 及び Zまたは Cr23C6である ことを特徴として成るものである。
また請求項 8記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気ガ ィ ドアッセンブリは、
エンジンから排出される排気ガスの流量を適宜調節して排気タービンを回転さ せる可変翼と、
この可変翼を排気タービンの外周部において回動自在に支持するタービンフレ ムと、
この可変翼を適宜回動させ、 排気ガスの流量を調節する可変機構とを具え、 少ない排気流量を可変翼によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速回転時に も高出力を発揮できるようにした V G Sタイプのターボチャージャにおける排気 ガイ ドアッセンブリにおいて、
前記排気ガイ ドアッセンプリを構成するフェライ ト系 S U S耐熱部材の表面を 、 クロム炭化物で被膜することを特徴として成るものである。
また請求項 9記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気ガ ィ ドアッセンプリは、
前記請求項 8記載の要件に加え、 前記排気ガイ ドアッセンプリを構成するフエ イ ト系 S U S耐熱部材に施される被膜は、 Cr7C3 及び/または Cr23C6であるこ とを特徴として成るものである。
なお上記ニッケル非含有耐熱部材とは、 9Cr-lMo 、 12Cr- l/2Mo 、 18Cr- 5A1等 のニッケルを全く含まない耐熱部材を言う。
またフヱライ ト系 S U S耐熱部材とは、 SUS420J2、 SUS440C 、 SUS444等を言う 更にまた被膜成分のクロム炭化,物としては、 23 、 Cr-rCs 、 Cr3C2 等があり 、 特に成膜性や耐熱性から Cr7C3 が好ましい。
また請求項 1 0記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気 ガイ ドアッセンプリは、
エンジンから排出される排気ガスの流量を適宜調節して排気タービンを回転さ せる可変翼と、
この可変翼を排気タービンの外周部において回動自在に支持するタービンフレ ームと、
この可変翼を適宜回動させ、 排気ガスの流量を調節する可変機構とを具え、 少ない排気流量を可変翼によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速回転時に も高出力を発揮できるようにした V G Sタイプのターボチャージャにおける排気 ガイ ドアッセンブリにおいて、
前記排気ガイドアッセンプリの摺動部を構成する耐熱部材の表面を、 厚さ 5 μ m以上のクロム炭化物で被膜することを特徴として成るものである。
なおここで摺動部とは、 後述する排気ガイ ドアッセンプリ Aにおいて可変翼 1 の軸部 1 2と、 これを回動自在に保持するタービンフレーム 2の受入孔 2 5との 閬に典型的に見られるような可動部材と静止部材とが互いに面接触する部位のこ とを言う。
更に被膜成分のクロム炭化物としたは、 Cr23C6、 CrrCs 、 Cr3C2 等があり、 特 に被膜生成能と高温摺動性の双方から Cr7C3 が好ましい。
また請求項 1 1記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気 ガイ ドアッセンブリは、
前記請求項 1 0記載の要件に加え、 前記摺動部を構成する耐熱部材は、 ニッケ ルークロム系の耐熱部材であることを特徴として成るものである。
ここでニッケル一クロム系の耐熱部材とは、 N i含有 S U S、 S U H、 S C H 、 N C F超合金等のニッケルとクロムを同時多量に含むものを言う。
s また請求項 1 2記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気 ガイ ドアッセンプリは、
エンジンから排出される排気ガスの流量を適宜調節して排気タービンを回転さ せる可変翼と、
この可変翼を排気タービンの外周部において回動自在に支持するタービンフレ ームと、
この可変翼を適宜回動させ、 排気ガスの流量を調節する可変機構とを具え、 少ない排気流量を可変翼によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速回転時に も高出力を発揮できるようにした V G Sタイプのターボチャージャにおける排気 ガイ ドアッセンブリにおいて、 前記排気ガイドアッセンプリの摺動部を構成する耐熱部材の表面を、 実質的に 単一相のクロム炭化物で被膜することを特徴として成るものである。
, なおここで摺動部とは、 後述する排気ガイドアッセンプリ Aにおいて可変翼 1 の軸部 1 2と、 これを回動自在に保持するタービンフレーム 2の受入孔 2 5との 間に典型的に見られるような可動部材と静止部材とが互いに面接触する部位のこ と.を言う。
また単一相のクロム炭化物の被膜の中に、 もしくは被膜下層に、 クロム炭化物 を形成していない、 単独の C rまたは C元素が存在していても、 高温摺動性を向 上させる機能上、 何ら差し支えないため、 ここではこのような場合を考慮して、 「実質的な単一相」 と記載している。
更に被膜成分のクロム炭化物としては、 Cr23C6、 Cr7C3 、 CrsC2 等があり、 特 に成膜性と高温摺動性を両立させる点から Cr7C3 が好ましい。
,· また請求項 1 3記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気 ガイドアッセンプリは、
前記請求項 1 2記載の要件に加え、 前記摺動部を構成する耐熱部材は、 ニッケ ルークロム系の耐熱部材であることを特徴として成るものである。
ここでニッケル一クロム系の耐熱部材とは、 上述したように N i含有 S U S、 S U H、 S C H、 N C F超合金等のニッケルとクロムを同時多量に含むものを言 5。
また請求項 1 4記載の V G Sタイプターボチャージャにおける排気ガイ ドアツ センプリの構成部材の表面改質方法は、
エンジンから排出される排気ガスの流量を適宜調節して排気タービンを回転さ ¾：る可変翼と、
この可変翼を排気タービンの外周部において回動自在に支持するタービンフレ ームと、
この可変翼を適宜回動させ、 排気ガスの流量を調節する可変機構とを具え、 少ない排気流量を可変翼によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速回転時に も高出力を発揮できるようにした V G Sタイプのターボチャージャにおける排気 ガイ ドアッセンプリの構成部材に表面処理を施す方法において、 前記排気ガイ ドアッセンプリを構成する高ニッケル一高クロム耐熱部材の表面 を、 減圧下還元性ガスによる酸化物薄層の事前除去、 次いで炭素間重合性の少な い浸炭ガスによる処理の後、 クロム炭化物、 チタン炭化物、 ニオブ炭化物、 タン ダステン炭化物またはハフニウム炭化物で被膜することを特徴として成るもので める。
また請求項 1 5記載の V G Sタイプターボチャージャにおける排気ガイドアツ センプリの構成部材の表面改質方法は、 前記請求項 1 4記載の要件に加え、 前記 浸炭ガスによる処理は、 浸炭ガスをパルス的に流して行うことを特徴として成る ものである。
ここで上記表面改質方法について説明する。
排気ガイ ドアッセンプリを構成する高ニッケル一高クロム耐熱部材を浸炭する にあたっては、 0 . 1〜 1 O Torrの減圧下、 まず当該表面の酸化物薄層を水素等 の還元性ガスで除去し、 その後、 浸炭処理を行う際、 結晶粒内外の炭化物析出を 抑制するため、 クロム含有量が 2 5 %以上から成る材料においては、 解離アンモ ニァガスを表層に流して浸窒処理を行う。
s- 次に炭素間重合性の低いメタン、 一酸化炭素、 場合によってアセチレン等の浸 炭ガスを、 例えばパルス的に流した後、 当該高ニッケル一高クロム耐熱部材の表 面層を炭化物で被膜することができる。
この発明によって、 かなりの非平衡過飽和固溶状態で浸炭した炭素原子が存在 するという特徴的な気相浸炭による当該部材の表面の被膜が可能となった。 なお表面被膜の方法は、 従来法による。 またこのような表面改質は、 排気ガイ ドアッセンプリすベての構成部材に施すことが好ましいが、 必ずしもその必要は なく、 例えば部材の摺動状態等に応じて必要部位のみに施すことが可能である。 また請求項 1 6記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャにおけ る排気ガイ ドアッセンプリは、 前記請求項 1 4または 1 5記載の要件に加え、 前 己排気ガイ ドアッセンプリの構成部材に施されるクロム炭化物の被膜は、 Cr7C3 及び Zまたは Cr23C6であることを特徴として成るものである。
また請求項 1 7記載の V G Sタイプターボチャージャにおける排気ガイドアツ センプリの構成部材の表面改質方法は、 エンジンから排出される排気ガスの流量を適宜調節して排気タービンを回転さ せる可変翼と、
この可変翼を排気タービンの外周部において回動自在に支持するタービンフレ ームと、
この可変翼を適宜回動させ、 排気ガスの流量を調節する可変機構とを具え、 少ない排気流量を可変翼によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速回転時に も高出力を発揮できるようにした V G Sタイプのターボチャージャにおける排気 ガイドアッセンプリの構成部材に表面処理を施す方法において、
前記排気ガイ ドアッセンプリを構成する高ニッケル一高クロム耐熱部材の表面 Sを、 減圧下、 プラズマ状態での炭素原子のイオン化、 次いで部材を電極としたィ オン化状炭素原子の非平衡 ·固溶状態での部材への浸炭処理の後、 クロム炭化物 、 チタン炭化物、 ニオブ炭化物、 タングステン炭化物またはハフニウム炭化物で 被膜することを特徴として成るものである。
ここで上記表面改質方法について説明する。
前記表面改質方法を施した排気ガイドアッセンプリを構成する高ニッケル一高 クロム耐熱部材を浸炭するにあたっては、 1 0 _4 〜1 0— 6 Torr の高真空下 、 まず浸炭処理を行う際、 結晶粒内外の炭化物析出を抑制するため、 クロム含有 量が 2 5 %以上から成る材料においては、 場合によって解離アンモニアガスを表 層に流して浸窒処理を行う。
次に炭素原子をプラズマ状態でイオン化し、 材料を一方の電極として炭素を侵 入させた後、 当該高ニッケル一高クロム耐熱部材の表面層を固溶炭化物で濃化す ることができる。
この発明により実質的に完全に近い非平衡過飽和固溶状態で浸炭した炭素原子 が大量に存在して自由に拡散し、 炭化物層になり得るという特徴的なイオン化浸 炭による当該部材の表面の被膜が可能となった。
なお表面成膜方法は、 従来法 （T D塩浴法等） による。 またこのような表面改 質は、 排気ガイ ドアッセンプリすベての構成部材に施すことが好ましいが、 必ず しもその必要はなく、 例えば部材の摺動状態等に応じて必要部位のみに施すこと が可能である。 . また請求項 1 8記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャにおけ る排気ガイ ドアッセンプリは、 前記請求項 1 7記載の要件に加え、 前記排気ガイ 、アッセンブリを構成するフェライト部材に施されるクロム炭化物の被膜は、 Cr -zCs 及び Zまたは Cr23C6であることを特徴として成るものである。
また請求項 1 9記載の前記表面改質方法を施した V G Sタイプターボチャージ ャの排気ガイ ドアッセンプリは、
エンジンから排出される排気ガスの流量を適宜調節して排気タービンを回転さ せる可変翼と、
この可変翼を排気タービンの外周部において回動自在に支持するタービンフレ ームと、
この可変翼を適宜回動させ、 排気ガスの流量を調節する可変機構とを具え、 少ない排気流量を可変翼によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速回転時に
¾高出力を発揮できるようにした V G Sタイプのターボチャージャにおける排気 ガイドアッセンブリにおいて、
前記請求項 1 4、 1 5または 1 7記載の方法により、 表面が炭化物で被膜され た高ニッケル一高クロム耐熱部材を構成素材とすることを特徴として成るもので
¾>る。
なおここで高ニッケル一高クロム耐熱部材とは、 ニッケルを 8 %以上、 クロム を 1 8 %以上含有する耐熱部材を言い、 具体的には SUS304、 SUS316、 SUS310S 、 SUH310、 SUH660、 Incoloy800H 、 Inconel713C 、 SCH21 、 SCH22 、 Inconel625、 SUH661等を挙げることができる。
. また被膜成分の炭化物としては、 Cr23 Cr7C3 、 Cr3C2 、 VC, TiC 、 MoC 、 WC、 HfC 、 NbC 等を挙げることができる。
また請求項 2 0記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気 ガイ ドアッセンブリは、
前記請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 1 0、 1 1、 1 2、 1 3、 1 6、 1 8、 1 9記載の要件に加え、 T D塩浴法によりクロム炭化物で被膜する ことを特徴として成るものである。
ここで T D塩浴法とは、 ホウ砂をベースにし、 これに種々の塩化物を混入し、 更に成膜しょうとする金属の炭化物に相当する金属の酸化物を混合して高温に保 つことにより、 流動状態のいわゆる塩浴となし、 被膜体をこの塩浴中に浸漬して 高温表面反応を生起させ、 所要の金属炭化物を成膜する方法である。
また請求項 2 1記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気 ガイドアッセンブリは、
前記請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 1 0、 1 1、 1 2、 1 3、
1 6、 1 8、 1 9記載の要件に加え、 ガス軟窒化法により鉄クロム窒化物で被膜 することを特徴として成るものである。
ここでガス軟窒化法とは、 解離アンモニアなどの窒素の存在下で、 このガス体 と窒化物被膜体を適切な温度に保持することにより、 被膜体表面下の金属元素と 窒素を反応させ、 金属窒化物で被膜する方法である。
また請求項 2 2記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気 ガイ ドアッセンブリは、
エンジンから排出される排気ガスの流量を適宜調節して排気タービンを回転さ せる可変翼と、
この可変翼を排気タービンの外周部において回動自在に支持するタービンフレ ームと、
この可変翼を適宜回動させ、 排気ガスの流量を調節する可変機構とを具え、 少ない排気流量を可変翼によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速回転時に も高出力を発揮できるようにした V G Sタイプのターボチャージャにおける排気 ガイ ドアッセンプリにおいて、
前記排気ガイ ドアッセンプリを構成する非高温部材の表面を、 Ti- Al- N で被膜 することを特徴として成るものである。
また請求項 2 3記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気 ガイドアッセンプリは、
前記請求項 2 2記載の要件に加え、 前記排気ガイドアッセンプリを構成する非 高温部材は、
耐熱温度が 8 0 0 °C以下であることを特徴として成るものである。
また請求項 2 4記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気 ガイ ドアッセンブリは、 前記請求項 2 2または 2 3記載の要件に加え、
前記排気ガイ ドアッセンプリを構成する非高温部材に施される被膜は、 Ti l - A1
1-N1であることを特徴として成るものである。
また請求項 2 5記載の表面改質を施した V G Sタイプターボチャージャの排気 ガイドアッセンプリは、
前記請求項 2 2または 2 3記載の要件に加え、 前記排気ガイ ドアッセンプリを 構成する非高温部材に施される被膜は、 Ti (x) - Al (y) - N (z) (ただし x， y > z ) であることを特徴として成るものである。
. なお上記における非高温部材とは、 耐熱温度が 8 0 0 °C以下のものを言う。 更にまた被膜成分の Ti - A1-N としては、 各元素の化学量論比が種々の値を持つ ものがあり、 特に各量論比が等しいか、 Ti及び A1のそれが Nより大きいものが好 ましい。
このようにして構成する非高温部材の表面を Ti- A1- N で被膜した高温耐久性を 向上させた排気ガイ ドアッセンプリは、 その後、 耐熱部材の表面改質処理がなさ. れても熱歪を生ずることなく、 高耐久性を有する当該排気ガイ ドアッセンプリが 製造されることとなる。
図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明に係るタービンフレームを組み込んだ V G Sタイプのターボ 、チャージャを示す斜視図 （a ) 、 並びに排気ガイドアッセンプリを示す分解斜視 図 （b ) であり、 第 2図は、 非被膜製品と本発明に基づく成膜品の耐久性に関す る比較データである。
発明を実施するための最良の形態
以下本発明について具体的に説明する。 説明にあたっては、 本発明に係る V G Sタイプのターボチャージャにおける排気ガイドアッセンブリについて説明し、 その後、 排気ガイ ドアッセンプリの構成部材 （摺動部を含む） の表面を改質する 方法について説明する。
〔1〕 排気ガイ ドアッセンプリ
排気ガイドアッセンプリ Aは、 特にエンジンの低速回転時において排気ガス G ¾：適宜絞り込んで排気流量を調節するものであり、 一例として第 1図に示すよう に、 排気タービン Tの外周に設けられ実質的に排気流量を設定する複数の可変翼 1と、 可変翼 1を回動自在に保持するタービンフレーム 2と、 排気ガス Gの流量 'を適宜設定すべく可変翼 1を一定角度回動させる可変機構 3とを具えて成るもの である。 以下、 各構成部について説明する。
まず可変翼 1について説明する。 このものは一例として第 1図に示すように排 気タービン Τの外周に沿って円弧状に複数 （一基の排気ガイ ドアッセンプリ Αに 対して概ね 1 0個から 1 5個程度） 配設され、 そのそれぞれが、 ほぼ同程度ずつ 回動して排気流量を適宜調節するものである。 そして各可変翼 1は、 翼部 1 1と 、 軸部 1 2とを具えて成る。 翼部 1 1は、 主に排気タービン Tの幅寸法に応じて 一定幅を有するように形成されるものであり、 その幅方向における断面が概ね翼 状に形成され、 排気ガス Gが効果的に排気タービン Tに向かうように構成されて る。 なおここで翼部 1 1の幅寸法を便宜上、 羽根高さ] aとする。 軸部 1 2は、 翼部 1 1と一体で連続するように形成されるものであり、 翼部 1 1を動かす際の 回動軸に相当する部位となる。
また翼部 1 1と軸部 1 2との接続部位には、 軸部 1 2から翼部 1 1に向かって 窄まるようなテーパ部 1 3と、 軸部 1 2より幾分大径の鍔部 1 4とが連なるよう に形成されている。 なお鍔部 1 4の底面は、 翼部 1 1の軸部 1 2側の端面と、 ほ ぼ同一平面上に形成され、 この平面によって、 可変翼 1をタービンフレーム 2に 取り付けた状態において円滑な回動状態を確保している。 更に軸部 1 2の先端部 には、 可変翼 1の取付状態の基準となる基準面 1 5が形成される。 この基準面 1 5は、 後述する可変機構 3に対しカシメ等によって固定される部位であり、 一例 ^して第 1図に示すように、 軸部 1 2を対向的に切り欠いた平面が、 翼部 1 1に 対してほぼ一定の傾斜状態に形成されて成るものである。
次にタービンフレーム 2について説明する。 このものは、 複数の可変翼 1を回 動自在に保持するフレーム部材として構成されるものであって、 一例として第 1 図に示すように、 フレームセグメント 2 1と保持部材 2 2とによって可変翼 1を 挟み込むように構成される。 そしてフレームセグメント 2 1は、 可変翼 1の軸部 1 2を受け入れるフランジ部 2 3と、 後述する可変機構 3を外周に嵌めるボス部 2 4とを具えて成る。 なおこのような構造からフランジ部 2 3には、 周縁部分に 可変翼 1と同数の受入孔 2 5が等間隔で形成されるものである。
また保持部材 2 2は、 第 1図に示すように中央部分が開口された円板状に形成 されている。 そしてこれらフレームセグメント 2 1と保持部材 2 2とによって挟 み込まれた可変翼 1の翼部 1 1を、 常に円滑に回動させ得るように、 両部材間の 寸法は、 ほぼ一定 （概ね可変翼 1の翼幅寸法程度） に維持されるものであり、 一 ' として受入孔 2 5の外周部分に、 四力所設けられたカシメピン 2 6によって両 部材間の寸法が維持されている。 ここで上記カシメピン 2 6を受け入れるために フレームセグメント 2 1及び保持部材 2 2に開口される孔をピン孔 2 7とする。 なおこの実施の形態では、 フレームセグメ ：ト 2 1のフランジ部 2 3は、 保持 部材 2 2とほぼ同径のフランジ部 2 3 Aと、 保持部材 2 2より幾分大きい径のフ ランジ部 2 3 Bとの二つのフランジ部分から成るものであり、 これらを同一部材 で形成するものであるが、 同一部材での加工が複雑になる場合等にあっては、 径 の異なる二つのフランジ部を分割して形成し、 後に力シメ加ェゃブレージング加 ェ等によって接合することも可能である。
. 次に可変機構 3について説明する。 このものはタービンフレーム 2のボス部 2 4の外周側に設けられ、 排気流量を調節するために可変翼 1を回動させるもので あり、 一例として第 1図に示すように、 アッセンプリ内において実質的に可変翼 1の回動を生起する回動部材 3 1と、 この回動を可変翼 1に伝える伝達部材 3 2 とを具えて成るものである。 回動部材 3 1は、 図示するように中央部分が開口さ れた略円板状に形成され、 その周縁部分に可変翼 1と同数の伝達部材 3 2を等間 隔で設けるものである。 なおこの伝達部材 3 2は、 回動部材 3 1に回転自在に取 り付けられる駆動要素 3 2 Aと、 可変翼 1の基準面 1 5に固定状態に取り付けら れる受動要素 3 2 Bとを具えて成るものであり、 これら駆動要素 3 2 Aと受動要 素 3 2 Bとが接続された状態で、 回動が伝達される。 具体的には四角片状の駆動 、要素 3 2 Aを、 回動部材 3 1に対して回転自在にピン止めするとともに、 この駆 動要素 3 2 Aを受け入れ得るように略 U字状に形成した受動要素 3 2 Bを、 可変 翼 1の先端の基準面 1 5に固定し、 四角片状の駆動要素 3 2 Aを U字状の受動要 素 3 2 Bに嵌め込み、 双方を係合させるように、 回動部材 3 1をボス部 2 4に取 り付けるものである。 なお複数の可変翼 1を取り付けた初期状態において、 これらを周状に整列させ るにあたっては、 各可変翼 1と受動要素 3 2 Bとが、 ほぼ一定の角度で取り付け られる必要があり、 本実施の形態においては、 主に可変翼 1の基準面 1 5がこの 作用を担っている。 また回動部材 3 1を単にボス部 2 4に嵌め込んだままでは、 回動部材 3 1がタービンフレーム 2と僅かに離反した際、 伝達部材 3 2の係合が 解除されてしまうことが懸念されるため、 これを防止すべく、 タービンフレーム 2の対向側から回動部材 3 1を挾むようにリング 3 3等を設け、 回動部材 3 1に 対してタービンフレーム 2側への押圧傾向を賦与するものである。
このような構成によって、 エンジンが低速回転を行った際には、 可変機構 3の 回動部材 3 1を適宜回動させ、 伝達部材 3 2を介して軸部 1 2に伝達し、 第 1図 に示すように可変翼 1を回動させ、 排気ガス Gを適宜絞り込んで、 排気流量を調 節するものである。
〔2〕 表面改質
本発明における排気ガイ ドアッセンプリの構成部材の表面を改質する方法とし ては、 改質性、 作業性、 寸法精度等から、 T D塩浴法、 流動層法、 ガス軟窒化法 、 クロマイズ法、 イオンプレーティング法等を使用して被膜処理を行うのが好ま しく、 具体的には以下の工程で被膜形成 （製造） される。
( 1 ) 被膜
( i ) 可変翼が SUS420J2で構成されている場合
まず可変翼を脱脂 ·洗浄し、 大量処理を行うために準備された適当な治具にセ ットし、 次いで処理温度を均一に保ち、 ステンレス鋼特有の 6 0 0 ° ( 〜 8 0 0 °C での鋭敏化による耐食性劣化と材質脆化を回避するため、 5 0 0 °C程度に予備加 熱する。 そして所定の処理装置に入れて、 所要の反応を起こさせて成膜を行った 後、 洗浄を行う。 なおシャフ ト部 （軸部） 先端は処理後、 かしめ加工を行うので マスキングすることが望ましい。
(i i) 可変翼が SUS310S で構成されている場合
あらかじめ浸炭を行わない場合は、 上記と同様の方法により被膜する。
. また浸炭を行う場合は、 表面清浄化後、 所定の方法により炭素を少なくとも表 面から 1 0 m程度過飽和状態に含有させ、 その後、 上記と同様の方法により処 2 04553
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理する。
s. (ii i)タービンフレームが SUS310S で構成されている場合
基本的に可変翼の場合と同様であるが、 大寸且つ重量があるので、 処理を行う に際しては、 ホールド用治具を堅固なものにする必要がある。 可変翼の場合に記 したように SUS310S では、 固溶炭素量が少ないので、 非平衡 ·過飽和に炭素を含 有 （浸炭） させる必要がある。
(iv) タービンフレームが SCH21 で構成されている場合
上記と同様の方法により被膜する。
( V ) タービンフレームが Incoloy 800Hで構成されている場合
上記と同様の方法により被膜する。
(vi) アッセンプリ部品が二ッケル含有耐熱素材で構成されている場合 ュッケル含有耐熱部材やその一つであるオーステナイ ト系耐熱材料で構成され る排気ガイ ドアッセンプリ部品を、 脱脂 '洗浄し、 適当な治具にセッ トし、 次い で塩浴温度の均質化と鋭敏化回避のため、 5 0 0 °C程度に予備加熱する。 そして 表面改質処理装置に入れて所要の反応を起こさせて被膜を行った後、 洗浄を行う
(vi i)アッセンブリ部品が二ッケル非含有耐熱部材で構成されている場合 二ッケル非含有耐熱部材ゃフ ライ ト系 S U S耐熱部材で構成される排気ガイ ドアッセンプリ部品を、 T D塩裕法の場合は、 ホウ砂、 塩化物、 クロム酸化物か ら成る塩浴中で、 またクロマイズ法の場合はクロム粉及び助剤から成る粉末中で 処理を行い、 それぞれ炭化物被膜を形成させる。
^ (vi ii) 摺動部を厚さ 5 μ ηι以上のクロム炭化物で被膜する場合
まず次工程の被膜性を確保するために、 本発明の耐熱部材においては、 部材表 面近傍に炭素を浸透させる。
次いでホウ砂を主体として酸化クロムを含有させた 1 0 0 0 °C程度の塩浴中に この浸炭部材を浸漬し、 高温表面反応を生じさせることによりクロム炭化物を被 膜する。
( ix) 摺動部を実質的に単一相のクロム炭化物で被膜する場合
部品を脱脂 ·洗浄し、 適当な治具にセットし、 次いで塩浴温度の均質化と部品 素材の鋭敏化を回避するため 500°Cに予備加熱する。 そしてホウ砂、 塩化物、 酸化クロムより成る塩浴処理装置に入れて、 所要の反応を起こさせて被膜を行つ た後、 洗浄を行う。
(x) アッセンプリ部品が高ニッケル—高クロム耐熱素材で構成されている場合 . (a) プラズマ法
部材を適当な治具にセットし、 高真空下、 炭素原子をイオン化し （プラズマ状 態） 、 材料を一方の電極として炭素を侵入させることにより浸炭を行う。 次いで 当該部材の表面洗浄後、 酸化クロムを含有するホウ砂 ·塩化物混合塩浴を 100 0°C前後にて浸漬し、 炭化物成膜反応を行った後、 中和洗浄することにより、 所 定の被膜が形成される。
(b) 減圧法
部材を適当な治具にセッ トし、 減圧下水素で、 表面の酸化物薄層を除去する。 その後、 メタンゃアセチレン等をパルス的に流すことにより浸炭を行う。 次いで 当該部材の表面洗浄後、 酸化クロムを含有するホウ砂 ·塩化物混合塩浴を 100 s0°C前後にして浸漬し、 炭化物成膜反応を行った後、 中和洗浄することにより所 定の被膜が形成される。
(xi) アッセンプリ部品が非高温部材で構成されている場合
ターゲットとしての T i、 A 1に高電圧を印加して T i、 A 1蒸気を発生させ 、 これに適量の Nを混合させて、 対象部品に蒸着させる。 このときの対象部品の 上限温度は 500°Cにすることができる。
(2) 耐久性、 摺動性、 耐熱性
上記（i) 〜 （xi) の被膜形成により高温硬度が 50%以上向上し、 耐酸化性が 向上して、 焼きつきも生じなくなり、 高温耐久性が著しく増加した。
なお第 2図に非被膜製品と本発明に基づく成膜品の耐久性に関する比較データ ：示した。
また摺動部への被膜に関しては、 （vii) の被膜により、 800°C以上の高温条 件で長時間摺動性が向上し （動摩擦係数 2以上 （被膜無し） 、 0. 5程度以下 に低下） 、 焼きつきも全く起こらず、 摺動性が著しく向上した。 また（viii)の被 膜により、 動的摺動摩擦係数測定の結果、 850°CX 100 h rの摺動試験を行 つたときの動摩擦係数 μは、 被膜無しの場合、 μ > 2、 クロム炭化物混合相被膜 賦与の場合、 μ = 0. 5〜1. 0、 実質的なクロム炭化物単一相（Cr?C3) 被膜賦 与の場合、 μぐ 0. 5と明確な差異を生じた。
更に （X ) の被膜形成では、 8 5 0°Cにおける髙温攉動摩擦係数が、 被膜処理 をしなかった場合に比べ、 1 1 0程度に減少し、 5 0万 km以上の走行が可能 となった。
また （xi) の被膜形成により、 通常、 対象部品を 1 0 0 0°C前後の高温で処理 した場合、 1〜 2 %の熱歪の発生は避けられないが、 本被膜形成では、 これを 1 ク 2〜 1 Z 5に低減した。 これは本被膜形成が通常の数時間の処理に比べ、 わず か数分程度の短時間で済むことも寄与していると考えられる。
( 3 ) 表面改質と適用素材との関係
なお耐熱性を向上させる表面処理と、 適用素材との関係をまとめると、 一般に 炭素含有量が比較的少ない素材の場合 （例えば炭素含有量が約 0. 1 %以下） に は、 素材表面に炭素を浸み込ませる浸炭処理を行うものであり、 一方、 炭素含有 量が比較的多い素材の場合には （例えば炭素含有量が約 0. 1 %以上） 、 浸炭処 理を行わずに、 素材表面に炭化物や窒化物等の被膜を形成するものである。 すな わち、 本明細書に記載した部材では、 主に高ニッケル一高クロム耐熱部材等の低 炭素鋼に浸炭処理を行い、 ニッケル含有オーステナイ ト部材ゃフヱライ ト系 S U S耐熱部材 （一部） 等の高炭素鋼に浸炭処理を行わないものである。 もちろん本 明細書において、 高ニッケル一高クロム耐熱部材として例示した SUH310、 SCH21 、 SCH22 等は、 一般的なカテゴリ一としては、 低炭素鋼ではないものであるが、 このような部材にも必要に応じて浸炭処理を行うことが可能である。
産業上の利用可能性
以上のように本発明は、 VG Sタイプターボチャージャの排気ガイ ドアッセン プリを構成する、 耐熱性を有する素材、 例えば J I S規格、 S U S、 S UH、 S CN、 NC F超合金等の耐熱部材に、 適宜の表面改質を施し、 アッセンプリの耐 久寿命を大幅に延長したい場合に適している。

Claims

請求の範囲
1. エンジンから排出される排気ガス (G) の流量を適宜調節して排気タービ ン （T) を回転させる可変翼 （1) と、
この可変翼 （1) を排気タービン （T) の外周部において回動自在に支持す るタービンフレーム （2) と、
この可変翼 （1) を適宜回動させ、 排気ガス （G) の流量を調節する可変機 構 （3) とを具え、
少ない排気流量を可変翼 （1) によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速 回転時にも高出力を発揮できるようにした VGSタイプのターボチャージャに おける排気ガイドアッセンプリ （A) において、
前記排気ガイドアッセンプリ （A) を構成する部材の表面を、 炭化物または 窒化物で被膜することを特徴とする、
表面改質を施した VGSタイプターボチャージャの排気ガイドアッセンブリ
2. エンジンから排出される排気ガス (G) の流量を適宜調節して排気タービ ン （T) を回転させる可変翼 （1)' と、
この可変翼 （1) を排気タービン （T) の外周部において回動自在に支持す るタービンフレーム （2) と、
この可変翼 （1) を適宜回動させ、 排気ガス （G) の流量を調節する可変機 構 （3) とを具え、
^ 少ない排気流量を可変翼 （1) によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速 回転時にも高出力を発揮できるようにした VGSタイプのターボチャージャに おける排気ガイドアッセンプリ （A) において、
前記排気ガイドアッセンプリ （A) を構成するニッケル含有耐熱部材の表面 を、 炭化物で被膜することを特徴とする、
. 表面改質を施した VG Sタイプターボチャージャの排気ガイドアッセンプリ
3. 前記排気ガイ ドアッセンプリ （A) を構成するニッケル含有耐熱部材に施 される被膜は、 クロム炭化物であることを特徴'とする、
請求項 2記載の表面改質を施した VG Sタイプターボチャージャの排気ガイ ドアッセンブリ。
4. エンジンから排出される排気ガス （G) の流量を適宜調節して排気タービ ン （T) を回転させる可変翼 （1) と、
この可変翼 （1) を排気タービン （T) の外周部において回動自在に支持す るタービンフレーム （2) と、
この可変翼 （1) を適宜回動させ、 排気ガス （G) の流量を調節する可変機 構 （3) とを具え、
少ない排気流量を可変翼 （1) によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速 回転時にも高出力を発揮できるようにした VG Sタイプのターボチャージャに おける排気ガイ ドアッセンプリ （A) において、
前記排気ガイドアッセンプリ （A) を構成するニッケル含有のオーステナイ ト系耐熱部材の表面を、 炭化物で被膜することを特徴とする、
表面改質を施した VG Sタイプターボチャージャの排気ガイドアッセンプリ
5. 前記排気ガイドアッセンプリ （A) を構成するニッケル含有のオーステナ ィ ト系耐熱部材に施される被膜は、 クロム炭化物であることを特徴とする、 請求項 4記載の表面改質を施した VGSタイプターボチャージャの排気ガイ ドアッセンプリ。
6. エンジンから排出される排気ガス (G) の流量を適宜調節して排気タービ ン （T) を回転させる可変翼 （1) と、
この可変翼 （1) を排気タービン （T) の外周部において回動自在に支持す るタービンフレーム （2) と、
この可変翼 （1) を適宜回動させ、 排気ガス （G) の流量を調節する可変機 構 （3) とを具え、
少ない排気流量を可変翼 （1) によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速 回転時にも高出力を発揮できるようにした VG Sタイプのターボチャージャに おける排気ガイドアッセンプリ （A) において、 前記排気ガイ ドアッセンプリ （A) を構成するニッケル非含有耐熱部材の表 面を、 クロム炭化物で被膜することを特徴とする、
表面改質を施した VG Sタイプターボチャージャの排気ガイドアッセンプリ
7. 前記排気ガイ ドアッセンプリ （A) を構成するニッケル非含有耐熱部材に 施される被膜は、 Cr7C3 及び/または Cr23C6であることを特徴とする、 請求項 6記載の表面改質を施した VG Sタイプターボチャージャの排気ガイ ドアッセンブリ。
8. エンジンから排出される排気ガス （G) の流量を適宜調節して排気タービ ン （T) を回転させる可変翼 （1) と、
この可変翼 （1) を排気タービン (T) の外周部において回動自在に支持す るタービンフレーム (2) と、
この可変翼 （1) を適宜回動させ、 排気ガス （G) の流量を調節する可変機 構 （3) とを具え、
少ない排気流量を可変翼 （1) によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速 回転時にも高出力を発揮できるようにした VGSタイプのターボチャージャに おける排気ガイドアッセンプリ （A) において、
前記排気ガイドアッセンプリ （A) を構成するフェライ ト系 SUS耐熱部材 の表面を、 クロム炭化物で被膜することを特徴とする、
表面改質を施した VG Sタイプターボチャージャの排気ガイドアッセンプリ
9. 前記排気ガイ ドアッセンプリ （A) を構成するフェライト系 SUS耐熱部 材に施される被膜は、 Cr7C3 及び/または Cr23C6であることを特徴とする、 請求項 8記載の表面改質を施した VG Sタイプターボチャージャの排気ガイ ドアッセンブリ。
1 0. エンジンから排出される排気ガス （G) の流量を適宜調節して排気ター ビン （T) を回転させる可変翼 （1) と、
この可変翼 （1) を排気タービン （T) の外周部において回動自在に支持す るタービンフレーム （2) と、
IJ正された用弒 (規則 91) この可変翼 （1) を適宜回動させ、 排気ガス （G) の流量を調節する可変機 構 （3) とを具え、
^ 少ない排気流量を可変翼 （1) によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速 回転時にも高出力を発揮できるようにした V G Sタイプのターボチャージャに おける排気ガイドアッセンブリ （A) において、
前記排気ガイ ドアッセンプリ （A) の摺動部を構成する耐熱部材の表面を、 厚さ 5 μηι以上のクロム炭化物で被膜することを特徴とする、
表面改質を施した VG Sタイプターボチャージャの排気ガイドアッセンプリ
1 1. 前記摺動部を構成する耐熱部材は、 ニッケル一クロム系の耐熱部材であ ることを特徴とする、
. 請求項 1 0記載の表面改質を施した VG Sタイプターボチャージャの排気ガ ィ ドアッセンプリ。
1 2. エンジンから排出される排気ガス （G) の流量を適宜調節して排気ター ビン （Τ) を回転させる可変翼 （1) と、
この可変翼 （1) を排気タービン （Τ) の外周部において回動自在に支持す るタービンフレーム （2) と、
この可変翼 （1) を適宜回動させ、 排気ガス （G) の流量を調節する可変機 構 （3) とを具え、
少ない排気流量を可変翼 （1) によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速 回転時にも高出力を発揮できるようにした VG Sタイプのターボチャージャに おける排気ガイドアッセンプリ （Α) において、
前記排気ガイ ドアッセンプリ （Α) の摺動部を構成する耐熱部材の表面を、 実質的に単一相のクロム炭化物で被膜することを特徴とする、
表面改質を施した VGSタイプターボチャージャの排気ガイドアッセンプリ
1 3. 前記摺動部を構成する耐熱部材は、 ニッケル一クロム系の耐熱部材であ ることを特徴とする、
請求項 1 2記載の表面改質を施した VGSタイプターボチャージャの排気ガ ィ ドアッセンプリ。
14. エンジンから排出される排気ガス （G) の流量を適宜調節して排気ター ビン （T) を回転させる可変翼 （1) と、
この可変翼 （1) を排気タービン （T) の外周部において回動自在に支持す るタービンフレーム （2) と、
この可変翼 （1) を適宜回動させ、 排気ガス （G) の流量を調節する可変機 構 （3) とを具え、
少ない排気流量を可変翼 （1) によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速 回転時にも高出力を発揮できるようにした VGSタイプのターボチャージャに おける排気ガイ ドアッセンプリ （A) の構成部材に表面処理を施す方法におい て、
前記排気ガイ ドアッセンプリ （A) を構成する高ニッケル一高クロム耐熱部 材の表面を、 減圧下還元性ガスによる酸化物薄層の *前除去、 次いで炭素間重 合性の少ない浸炭ガスによる処理の後、 クロム炭化物、 チタン炭化物、 ニオブ 炭化物、 タンダステン炭化物またはハフニウム炭化物で被膜することを特徴と する、
VG Sタイプターボチャージャにおける排気ガイ ドアッセンプリの構成部材 の表面改質方法。
1 5. 前記浸炭ガスによる処理は、 浸炭ガスをパルス的に流して行うことを特 徴とする、
請求項 1 4記載の VG Sタイプターボチャージャにおける排気ガイドアッセ ンプリの構成部材の表面改質方法。
1 6. 前記排気ガイ ドアッセンプリ （A) の構成部材に施されるクロム炭化物 の被膜は、 Cr7C3 及び/または Cr23Ceであることを特徴とする、
請求項 1 4または 1 5記載の表面改質を施した VGSタイプターボチャージ ャの排気ガイ ドアッセンプリ。
1 7. エンジンから排出される排気ガス (G) の流量を適宜調節して排気ター ビン （T) を回転させる可変翼 （1) と、
この可変翼 （1) を排気タービン （T) の外周部において回動自在に支持す るタービンフレーム （2) と、
この可変翼 （1) を適宜回動させ、 排気ガス （G) の流量を調節する可変機 構 （3) とを具え、
少ない排気流量を可変翼 （1) によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速 回転時にも高出力を発揮できるようにした VGSタイプのターボチャージャに おける排気ガイ ドアッセンプリ （A) の構成部材に表面処理を施す方法におい て、
前記排気ガイ ドアッセンプリ （A) を構成する高ニッケル一高クロム耐熱部 材の表面を、 減圧下、 プラズマ状態での炭素原子のイオン化、 次いで部材を電 極としたイオン化状炭素原子の非平衡 ·固溶状態での部材への浸炭処理の後、 クロム炭化物、 チタン炭化物、 ニオブ炭化物、 タングステン炭化物またはハフ 二ゥム炭化物で被膜することを特徴とする、
VG Sタイプターボチャージャにおける排気ガイ ドアッセンブリの構成部材 の表面改質方法。
1 8. 前記排気ガイ ドアッセンプリ （A) の構成部材に施されるクロム炭化物 の被膜は、 Cr7C3 及び/または Cr23C6であることを特徴とする、
請求項 1 7記載の表面改質を施した VG Sタイプターボチャージャの排気ガ ィ ドアッセンプリ。
1 9. エンジンから排出される排気ガス （G) の流量を適宜調節して排気ター ビン （T) を回転させる可変翼 （1) と、
この可変翼 （1) を排気タービン （T) の外周部において回動自在に支持す るタ一ビンフレーム (2) と、
この可変翼 （1) を適宜回動させ、 排気ガス （G) の流量を調節する可変機 構 （3) とを具え、
少ない排気流量を可変翼 （1) によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速 回転時にも高出力を発揮できるようにした VGSタイプのターボチャージャに おける排気ガイ ドアッセンプリ （A) において、
請求項 14、 1 5または 1 7記載の方法により、 表面が炭化物で被膜された ^ 高ニッケル一高クロム耐熱部材を構成素材とすることを特徴とする前記表面改 き B目
質方法を施した VG'Sタイプターボチャージャの排気ガイ ドアッセンプリ。
20. TD塩浴法によりクロム炭化物で被膜することを特徴とする、
請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 1 0、 1 1、 1 2、 1 3、 1
6、 1 8、 1 9記載の表面改質を施した VG Sタイプターボチャージャの排気 ガイ ドアッセンプリ。
2 1. ガス軟窒化法により鉄クロム窒化物で被膜することを特徴とする、
求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9 0 2 3、 1
6、 1 8、 1 9記載の表面改質を施した VG Sタイプターボチャージャの排気 ガイ ドアッセンプリ。
22. エンジンから排出される排気ガス （G) の流量を適宜調節して排気ター ビン （T) を回転させる可変翼 （1) と、
この可変翼 （1) を排気タービン （T) の外周部において回動自在に支持す " るタービンフレーム (2) と、
この可変翼 （1) を適宜回動させ、 排気ガス （G) の流量を調節する可変機 構 （3) とを具え、
少ない排気流量を可変翼 （1) によって絞り込み、 排気の速度を増し、 低速 回転時にも高出力を発揮できるようにした VG Sタイプのターボチャージャに おける排気ガイ ドアッセンブリ （A) において、
前記排気ガイ ドアッセンプリ （A) を構成する非高温部材の表面を、 Ti- A1- N で被膜することを特徴とする、
表面改質を施した VG Sタイプターボチャージャの排気ガイドアッセンプリ
23. 前記排気ガイドアッセンプリ （A) を構成する非高温部材は、
耐熱温度が 800°C以下であることを特徴とする、
請求項 22記載の表面改質を施した VGSタイプターボチャージャの排気ガ ィドアッセンプリ。
24. 前記排気ガイドアッセンプリ （A) を構成する非高温部材に施される被 膜は、
Til- A11-N1であることを特徴とする、 請求項 22または 23記載の表面改質を施した VG Sタイプターボチャージャ の排気ガイ ドアッセンプリ。
25. 前記排気ガイ ドアッセンプリ （A) を構成する非高温部材に施される被 膜は、 Ti(x)_Al(y) - N(Z) (ただし x， y > z) であることを特徵とする、 請求項 22または 23記載の表面改質を施した VG Sタイプターボチャージ - ャの排気ガイ ドアッセンプリ。
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