WO2017194091A1 - Gas exchange valve - Google Patents
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Abstract
The invention relates to a gas exchange valve (1) of an internal combustion engine, comprising a valve disk (2) and a valve stem (3). As an essential feature of the invention, at least some areas on at least the valve stem (3) are provided with a galvanically applied nickel-phosphorus layer (4), the phosphorus moiety of which is greater than 10 wt%, in particular between 11 and 13 wt%, thus increasing resistance to wear and corrosion.
Description
Gaswechselventil Gas exchange valve
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine mit einem Ventilteller und einem Ventilschaft, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren sowie eine The present invention relates to a gas exchange valve of an internal combustion engine with a valve disk and a valve stem, according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a method and a
Vorrichtung zum Beschichten eines solchen Gaswechselventils. Apparatus for coating such a gas exchange valve.
Aus der DE 103 58 729 A1 ist ein gattungsgemäßes Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine mit einem Ventilteller und einem Ventilschaft bekannt. From DE 103 58 729 A1 a generic gas exchange valve of an internal combustion engine with a valve disk and a valve stem is known.
Hierbei ist eine einem Brennraum der Brennkraftmaschine abgewandte Seite des Ventiltellers mit einer katalytischen Beschichtung und eine Oberfläche des an den Ventilteller angrenzenden Ventilschafts mit einer antiadhäsiven Beschichtung versehen. Hierdurch soll insbesondere eine übermäßige Verkokung des In this case, a side of the valve disk facing away from a combustion chamber of the internal combustion engine is provided with a catalytic coating and a surface of the valve stem adjoining the valve disk is provided with an antiadhesive coating. This is intended in particular to excessive coking of
Gaswechselventils im Betrieb verhindert werden. Gas exchange valve to be prevented during operation.
Generell sind Gaswechselventile in Brennkraftmaschinen hohen thermischen und/oder mechanischen Belastungen ausgesetzt. Neben den thermischen Belastungen spielen auch chemische Belastungen, beispielsweise durch Öle, Schmiermittel oder andere Stoffe, eine entscheidende Rolle, da sich diese oftmals negativ auf die Korrosions- und damit die Verschleißbeständigkeit auswirken können. Generally, gas exchange valves in internal combustion engines are exposed to high thermal and / or mechanical loads. In addition to the thermal loads, chemical loads, for example due to oils, lubricants or other substances, also play a decisive role, since these can often have a negative effect on the corrosion resistance and thus the resistance to wear.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Gaswechselventil der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche sich insbesondere durch eine erhöhte Verschleißbeständigkeit und einen erhöhten Korrosionswiderstand auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des The present invention therefore deals with the problem of providing for a gas exchange valve of the generic type an improved or at least one alternative embodiment, which is characterized in particular by an increased wear resistance and increased corrosion resistance. This problem is inventively achieved by the subject matter of
unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind independent claim 1 solved. Advantageous embodiments are
Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein an sich bekanntes Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine mit einem Ventilteller und einem Ventilschaft, zumindest am Ventilschaft zumindest bereichsweise mit einer galvanisch aufgebrachten Nickel-Phosphor-Schicht zu versehen, deren The present invention is based on the general idea to provide a per se known gas exchange valve of an internal combustion engine with a valve disk and a valve stem, at least on the valve stem at least partially with a galvanically applied nickel-phosphorus layer whose
Phosphoranteil größer als 10 Gew.-% ist, insbesondere zwischen 1 1 und 13 Gew.-% liegt. Durch den sehr hohen Phosphorgehalt von > 10 Gew.-% kann ein bislang nicht erreichbarer Korrosionsschutz erzielt werden. Eine derartig ausgebildete Nickel-Phosphor-Schicht hat sich überraschenderweise auch besonders gut gegenüber interkristalliner Korrosion, Heißgas und Kondensat- Korrosion erwiesen. Um einen so hohen Phosphoranteil zu ermöglichen, muss beim galvanischen Beschichten zum einen die galvanische Flüssigkeit sehr gut durchmischt werden, damit genügend Phosphor vorhanden ist und nicht beim Beschichten entstehender und an der Ventilkontur, insbesondere im Bereich des Ventilschaftes sich ablagernder Wasserstoff die Abscheidung behindert. Zum anderen muss mit einer vergleichsweise geringen Stromdichte im Bereich von 3,5 - 4,5 A/dm2 beschichtet werden. In diesem Stromdichte Bereich wird der maximale Phosphorgehalt in der Ni-Schicht erzielt. Dadurch sind aber längere Beschichtungszeiten erforderlich. Durch die Verwendung beispielsweise einer Formanode kann dabei eine äußerst homogene und gleichmäßige Phosphorus content is greater than 10 wt .-%, in particular between 1 1 and 13 wt .-% is. Due to the very high phosphorus content of> 10 wt .-%, a previously unavailable corrosion protection can be achieved. Surprisingly, such a nickel-phosphorus layer has also proved to be particularly effective against intergranular corrosion, hot gas and condensate corrosion. In order to enable such a high proportion of phosphorus, the galvanic liquid must be very well mixed during galvanic coating, so that sufficient phosphorus is present and the deposition of hydrogen which forms during coating of the valve contour, in particular in the region of the valve stem, does not hinder the deposition. On the other hand, it has to be coated with a comparatively low current density in the range from 3.5 to 4.5 A / dm 2 . In this current density range, the maximum phosphorus content in the Ni layer is achieved. As a result, however, longer coating times are required. By using, for example, a form anode can thereby an extremely homogeneous and uniform
Schichtdickenverteilung erreicht werden. Layer thickness distribution can be achieved.
Zweckmäßig weist die Nickel-Phosphor-Schicht eine Schichtdicke von 8 μιτι < dnp < 15 μιτι auf. Eine derartige Schichtdicke gewährleistet dabei einerseits eine hohe Verschleißbeständigkeit und andererseits einen deutlich erhöhten Suitably, the nickel-phosphorus layer has a layer thickness of 8 μιτι <dnp <15 μιτι on. Such a layer thickness ensures on the one hand a high wear resistance and on the other hand a significantly increased
Korrosionsschutz für das Gaswechselventil, welches insbesondere bei einem
Einsatz als Einlass- oder Auslassventil nicht nur hohen thermischen und mechanischen, sondern auch hohen chemischen Belastungen ausgesetzt ist. Corrosion protection for the gas exchange valve, which in particular at a Use as an inlet or outlet valve is exposed not only high thermal and mechanical, but also high chemical loads.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist zwischen dem Gaswechselventil und der Nickel-Phosphor-Schicht eine Nickel- Strike-Schicht als Haftschicht angeordnet, um insbesondere eine verbesserte Haftung und damit einen verbesserten Verbund der Nickel-Phosphor-Schicht auf einem hochlegierten Ventilstahl erreichen zu können. Eine solche Nickel-Strike- Schicht weist dabei üblicherweise lediglich eine Dicke von 1 bis 2 μιτι auf, ermöglicht jedoch eine äußerst tragfähige Verbindung der Nickel-Phosphor- Schicht mit dem Gaswechselventil. In an advantageous development of the solution according to the invention, a nickel strike layer is arranged as an adhesive layer between the gas exchange valve and the nickel-phosphorus layer, in particular to achieve improved adhesion and thus improved bonding of the nickel-phosphorus layer on a high-alloyed valve steel can. Such a nickel strike layer usually has only a thickness of 1 to 2 μιτι, but allows an extremely viable connection of the nickel-phosphorus layer with the gas exchange valve.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Nickel-Phosphor-Schicht zumindest teilweise mit einer Chromschicht überdeckt. Die Chromschicht wird dabei lediglich rein optional vorgesehen und als Dünnschicht aufgetragen und ist üblicherweise dicht geschlossen und rissfrei. Hierdurch kann die Korrosionsbeständigkeit nochmals gesteigert werden. Eine derartige zusätzliche und lediglich rein optionale Chromschicht wird dabei ausschließlich dann vorgesehen, sofern befürchtet werden muss, dass die bereits von der Nickel-Phosphor-Schicht verbesserte Verschleißbeständigkeit, insbesondere bei extremen Mangelschmierzuständen, nicht ausreicht. Hierbei wird insbesondere ein Ventilführungsbereich des Ventilschaftes mit einer solchen Chromschicht zusätzlich beschichtet, da die dort auftretenden mechanischen Belastungen, zusätzlich zu den thermischen und chemischen Belastungen besonders hoch sind. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the nickel-phosphorus layer is at least partially covered with a chromium layer. The chromium layer is merely purely optional provided and applied as a thin film and is usually tightly closed and crack-free. As a result, the corrosion resistance can be increased again. Such an additional and only purely optional chromium layer is provided exclusively if it has to be feared that the wear resistance already improved by the nickel-phosphorus layer, in particular in the case of extreme deficient lubrication states, is insufficient. Here, in particular, a valve guide region of the valve stem is additionally coated with such a chromium layer, since the mechanical stresses occurring there are particularly high, in addition to the thermal and chemical stresses.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Chromschicht zusammen mit der Nickel-Phosphor-Schicht eine Dicke von < 25
μηη auf. Hierdurch wird eine Beschichtung erzielt, die in Bezug auf Funktion und Kosten die beste Lösung erzielt. In an advantageous development of the solution according to the invention, the chromium layer together with the nickel-phosphorus layer has a thickness of <25 μηη on. This results in a coating that achieves the best solution in terms of function and cost.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Verfahren zum Beschichten eines Gaswechselventils anzugeben, bei welchem zunächst zumindest in einem Ventilführungsbereich des Ventilschaftes des zu beschichtenden Gaswechselventils eine Nickel-Strike-Schicht galvanisch aufgetragen wird. Diese Nickel-Strike-Schicht dient dabei als Haftvermittler für eine später in diesem Bereich aufzutragende Nickel-Phosphor-Schicht mit einem Phosphoranteil von > 10 Gew.-%, insbesondere mit einem Phosphoranteil zwischen 1 1 und 13 Gew.-%. Die Nickel-Strike-Schicht ist dabei als Dünnschicht ausgebildet und in der Regel nur 1 bis 2 μιτι dick. Sie bewirkt jedoch eine optimale Verbindung der den Korrosionswiderstand und den The present invention is further based on the general idea of specifying a method for coating a gas exchange valve, in which first a nickel strike layer is applied galvanically at least in a valve guide region of the valve stem of the gas exchange valve to be coated. This nickel strike layer serves as a bonding agent for a later to be applied in this area nickel-phosphorus layer having a phosphorus content of> 10 wt .-%, in particular with a phosphorus content between 1 1 and 13 wt .-%. The nickel strike layer is formed as a thin layer and usually only 1 to 2 μιτι thick. However, it causes an optimum connection of the corrosion resistance and the
Verschleißwiderstand erhöhenden Nickel-Phosphor-Schicht. Insbesondere der hohe Phosphorgehalt der Nickel-Phosphor-Schicht ist dabei verantwortlich für den guten Korrosionsschutz und wirkt insbesondere gegenüber interkristalliner Korrosion, Heißgas und Kondensat-Korrosion. Wear resistance increasing nickel-phosphorus layer. In particular, the high phosphorus content of the nickel-phosphorus layer is responsible for the good corrosion protection and in particular against intercrystalline corrosion, hot gas and condensate corrosion.
Um die Verschleißbeständigkeit und auch den Korrosionsschutz weiter erhöhen zu können, kann die Nickel-Phosphor-Schicht zusätzlich zumindest teilweise mit einer Chromschicht überdeckt werden. Diese ist üblicherweise rissfrei und erhöht dadurch den Korrosionswiderstand, ebenso wie den Verschleißwiderstand bei Mangelschmierzuständen. In order to further increase the wear resistance and also the corrosion protection, the nickel-phosphorus layer can additionally be at least partially covered with a chromium layer. This is usually crack-free, thereby increasing the corrosion resistance, as well as the wear resistance in deficient lubrication conditions.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Vorrichtung zum Beschichten eines Gaswechselventils anzugeben, welche ein Galvanikbad mit einer galvanischen Flüssigkeit sowie einer darin angeordneten Anode und einer Kathode aufweist. Die Anode besitzt dabei eine Aufnahme, in welcher das zu beschichtende Gaswechselventil mit einem Ventilschaftende
aufgenommen und insbesondere zentriert werden kann, wobei die Anode zusätzlich eine Negativkontur zu einer Ventilkehle des Gaswechselventils aufweist und dadurch in der Lage ist, das zu beschichtende Gaswechselventil lagefixiert in der Anode aufzunehmen. Zusätzlich ist in dem Galvanikbad eine Kathode vorgesehen, die flächig am Ventiltellerboden anlegbar, und über die Strom in das Gaswechselventil zum Beschichten desselben einleitbar ist. Durch die Kontaktierung des Ventiltellerbodens mit der Kathode ist somit das The present invention is further based on the general idea to provide a device for coating a gas exchange valve, which has a galvanic bath with a galvanic liquid and an anode and a cathode disposed therein. The anode has a receptacle in which the gas exchange valve to be coated with a valve stem end can be added and centered in particular, wherein the anode additionally has a negative contour to a valve throat of the gas exchange valve and thereby is able to receive the gas exchange valve to be coated fixed in position in the anode. In addition, a cathode is provided in the electroplating bath, which can be placed flat on the valve disk base and via which the same can be introduced into the gas exchange valve for coating. By contacting the valve disc bottom with the cathode is thus the
Gaswechselventil selbst die eigentliche Kathode und die Halterung, die das Gaswechselventil aufnimmt und gitterförmig den zu beschichtenden Bereich des Gaswechselventils, insbesondere den Ventilschaft, umgibt, die Anode. Beides sind Elektroden, wobei die Anode in der Regel eine sogenannte unlösliche Mixed metal oxide (MMO-Anode) ist, die den Vorteil bietet, sich beim Gas exchange valve itself, the actual cathode and the holder, which receives the gas exchange valve and the lattice-shaped area of the gas exchange valve to be coated, in particular the valve stem surrounds the anode. Both are electrodes, the anode is usually a so-called insoluble mixed metal oxide (MMO anode), which offers the advantage in the
Beschichtungsprozess nicht aufzulösen und somit immer einen gleichbleibenden Abstand zum Ventil garantiert und hierdurch eine gleichmäßige Beschichtung ermöglicht. Zur guten Durchmischung des Galvanikbades kann selbstverständlich auch noch eine Mischeinrichtung, beispielsweise ein Propeller oder ähnliches vorgesehen sein, die dafür sorgt, dass genügend Phosphor vorhanden ist und der beim Beschichten entstehende und an der Ventilkontur sich ablagernde Wasserstoff die Abscheidung nicht behindert. Coating process does not dissolve and thus always guarantees a constant distance to the valve and thereby allows a uniform coating. For good mixing of the electroplating bath, of course, a mixing device, such as a propeller or the like may be provided, which ensures that sufficient phosphorus is present and the hydrogen produced during coating and deposited on the valve contour does not hinder the deposition.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Description of the figures with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention. Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Dabei zeigen, jeweils schematisch, Show, in each case schematically,
Fig. 1 eine Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Gaswechselventil mit einer geschnittenen Detaildarstellung, 1 is a view of an inventive gas exchange valve with a cut detail,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beschichten des Fig. 2 shows a device according to the invention for coating the
Gaswechselventils. Gas exchange valve.
Entsprechend der Figur 1 , weist ein erfindungsgemäßes Gaswechselventil 1 einer im Übrigen nicht gezeigten Brennkraftmaschine einen Ventilteller 2 sowie einen Ventilschaft 3 auf. Das Gaswechselventil 1 ist dabei üblicherweise als Einlass- oder Auslassventil ausgebildet. Um einen erhöhten Korrosions- und Verschleißwiderstand gegen die beim Betrieb der Brennkraftmaschine Corresponding to FIG. 1, a gas exchange valve 1 according to the invention of an internal combustion engine, not shown otherwise, has a valve disk 2 and a valve stem 3. The gas exchange valve 1 is usually designed as an inlet or outlet valve. To an increased corrosion and wear resistance against the operation of the internal combustion engine
auftretenden hohen thermischen, mechanischen und chemischen Belastungen schaffen zu können, ist das erfindungsgemäße Gaswechselventil 1 zumindest am Ventilschaft 3 zumindest bereichsweise mit einer galvanisch aufgebrachten Nickel-Phosphor-Schicht 4 (vgl. auch die Detaildarstellung in Figur 1 ) beschichtet, deren Phosphoranteil > 10 Gew.-% (Gewichtsprozent) ist. Idealerweise beträgt der Phosphorgehalt der Nickel-Phosphor-Schicht 4 sogar zwischen 1 1 und 13 Gew.-%. Der hohe Phosphorgehalt ist dabei verantwortlich für einen guten Korrosionsschutz wobei die Nickel-Phosphor-Schicht 4 insbesondere gegenüber interkristalliner Korrosion, Heißgas und Kondensat-Korrosion schützen soll.
Üblicherweise besitzt die Nickel-Phosphor-Schicht 4 eine Schichtdicke von 8 μηη < dNP ^ 5 μηη. Um dabei einen möglichst optimalen Verbund mit dem occurring high thermal, mechanical and chemical loads, the gas exchange valve 1 according to the invention at least on the valve stem 3 at least partially coated with a galvanically applied nickel-phosphorus layer 4 (see also the detailed illustration in Figure 1) whose phosphorus content> 10 wt .-% (weight percent) is. Ideally, the phosphorus content of the nickel-phosphorus layer 4 is even between 1 1 and 13 wt .-%. The high phosphorus content is responsible for a good corrosion protection with the nickel-phosphorus layer 4 should protect against intercrystalline corrosion, hot gas and condensate corrosion in particular. Usually, the nickel-phosphorus layer 4 has a layer thickness of 8 μηη <dNP ^ 5 μηη. In order to achieve the best possible association with the
hochlegierten Stahl des Ventilschaftes 3 schaffen zu können, kann zwischen dem Gaswechselventil 1 und der Nickel-Phosphor-Schicht 4 eine Nickel-Strike-Schicht 5 vorgesehen sein. Diese Nickel-Strike-Schicht 5 ist dabei doch lediglich 1 bis 2 μιτι dick. To create high alloy steel of the valve stem 3, a nickel strike layer 5 may be provided between the gas exchange valve 1 and the nickel-phosphorus layer 4. This nickel strike layer 5 is only 1 to 2 μιτι thick.
Um den Verschleißwiderstand und die Korrosionsbeständigkeit weiter steigern zu können, kann die Nickel-Phosphor-Schicht 4 zusätzlich zumindest bereichsweise mit einer Chromschicht 6 überzogen sein, die als Dünnschicht aufgetragen ist und üblicherweise dicht und rissfrei ausgeführt ist. Eine derartige Chromschicht 6 ist jedoch lediglich rein optional vorgesehen, sofern der bereits erhöhte In order to be able to further increase the wear resistance and the corrosion resistance, the nickel-phosphorus layer 4 may additionally be coated, at least in regions, with a chromium layer 6, which is applied as a thin layer and is usually designed to be leakproof and crack-free. However, such a chromium layer 6 is only purely optional provided that already increased
Verschleiß- und Korrosionswiderstand der Nickel-Phosphor-Schicht 4 nicht ausreichend sein sollte. Insgesamt sollte die Chromschicht 6 zusammen mit der Nickel-Phosphor-Schicht 4 eine Dicke d < 25 μιτι aufweisen. Da besonders im Bereich 7 einer Ventilführung eine erhöhte mechanische Belastung auftritt, die auch einen erhöhten Verschleiß- und Korrosionswiderstand erfordert, ist es sinnvoll, die erfindungsgemäße Nickel-Phosphor-Schicht 4 und optional zusätzlich die Chromschicht 6 besonders in diesem Bereich 7 aufzubringen. Wear and corrosion resistance of the nickel-phosphorus layer 4 should not be sufficient. Overall, the chromium layer 6 together with the nickel-phosphorus layer 4 should have a thickness d <25 μιτι. Since an increased mechanical load occurs in the region 7 of a valve guide, which also requires increased resistance to wear and corrosion, it makes sense to apply the nickel-phosphorus layer 4 according to the invention and optionally additionally the chromium layer 6, in particular in this region 7.
Das Gaswechselventil 1 selbst ist aus einem bekannten hochlegierten Stahl ausgebildet, beispielsweise X50CrMnNiNbN21 -9 (1 .4882) Stahl, einem The gas exchange valve 1 itself is made of a known high-alloy steel, for example X50CrMnNiNbN21 -9 (1.4882) steel, a
NiCr20TiAI (Nimonic 80A 2.4952) Stahl oder einem Nireva 3015 Stahl. NiCr20TiAI (Nimonic 80A 2.4952) steel or a Nireva 3015 steel.
Betrachtet man die Figur 2, so kann man hier eine Vorrichtung 8 zum Looking at the figure 2, one can here a device 8 for
Beschichten des Gaswechselventils 1 erkennen, wobei die Vorrichtung 8 ein Galvanikbad 9 mit einer Galvanikflüssigkeit 10 mit einer darin angeordneten Anode 1 1 aufweist. Die Anode 1 1 besitz eine Aufnahme 12, in welcher das zu beschichtende Gaswechselventil 1 mit einem Ventilschaftende aufgenommen ist,
sowie eine Negativkontur 13, welche komplementär zu einer Ventilkehle 14 des Gaswechselventils 1 ausgebildet ist und dadurch flächig an dieser anliegt. Detecting coating of the gas exchange valve 1, wherein the device 8 has a galvanic 9 with a galvanic liquid 10 having an anode 1 1 arranged therein. The anode 1 1 has a receptacle 12, in which the gas exchange valve 1 to be coated is accommodated with a valve stem end, and a negative contour 13, which is complementary to a valve throat 14 of the gas exchange valve 1 and thereby rests flat against this.
Ebenfalls vorgesehen ist eine Kathode 15, die flächig am Ventiltellerboden des Ventiltellers 2 anliegt und über die Strom mittels einer Stromquelle 16 in das Gaswechselventil 1 einleitbar ist. In diesem Fall ist somit das Gaswechselventil 1 die eigentliche Kathode, über welche Strom zur Anode 1 1 fließt. Ebenfalls vorgesehen sein kann eine Mischeinrichtung 17, mittels welcher die Also provided is a cathode 15 which rests flat on the valve disc bottom of the valve disk 2 and via the current by means of a power source 16 in the gas exchange valve 1 can be introduced. In this case, the gas exchange valve 1 is thus the actual cathode, via which current flows to the anode 11. Also provided may be a mixing device 17, by means of which the
Galvanikflüssigkeit 10 während des galvanischen Beschichtens gut durchmischt wird, so dass ein stets ausreichend hoher Phosphoranteil zum Herstellen der Nickel-Phosphor-Schicht 4 an die Oberfläche des Ventilschaftes 3 gelangen kann. Zusätzlich wird hierdurch auch eine unerwünschte Ablagerung von Electroplating liquid 10 is well mixed during the galvanic coating, so that always a sufficiently high phosphorus content for producing the nickel-phosphorus layer 4 can reach the surface of the valve stem 3. In addition, this is also an undesirable deposition of
Wasserstoff verhindert, welche die Abscheidung von Phosphor behindern würde. Die Anode 1 1 ist dabei in der Regel eine Mixed metal oxide (MMO) Anode. Prevents hydrogen, which would hinder the deposition of phosphorus. The anode 1 1 is usually a mixed metal oxide (MMO) anode.
Selbstverständlich ist dabei denkbar, dass nicht nur der Ventilschaft 3, sondern zusätzlich zumindest die Ventilkehle 14 mit der erfindungsgemäßen Nickel- Phosphor-Schicht 4 und optional zusätzlich mit der Chromschicht 6 zur verbesserten Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit überzogen sind. Of course, it is conceivable that not only the valve stem 3, but additionally at least the valve throat 14 are coated with the nickel-phosphorus layer 4 according to the invention and optionally additionally with the chromium layer 6 for improved wear and corrosion resistance.
Mit der erfindungsgemäßen Nickel-Phosphor-Schicht 4 mit deren vergleichsweise hohem Phosphoranteil von > 10 % und der optionalen Chromschicht 6 kann eine besonders hohe Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit erreicht werden, die mit bislang vergleichbaren Beschichtungen nicht erreicht werden konnte.
With the nickel-phosphorus layer 4 according to the invention with its comparatively high phosphorus content of> 10% and the optional chromium layer 6, a particularly high resistance to wear and corrosion can be achieved, which could not be achieved with previously comparable coatings.
Claims
1 . Gaswechselventil (1 ) einer Brenn kraftmasch ine, mit einem Ventilteller (2) und einem Ventilschaft (3), 1 . Gas exchange valve (1) of an internal combustion engine, with a valve disk (2) and a valve stem (3),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zumindest am Ventilschaft (3) zumindest bereichsweise eine galvanisch aufgebrachte Nickel-Phosphor-Schicht (4) aufweist, deren Phosphoranteil größer als 10 Gew.-% ist, insbesondere zwischen 1 1 und 13 Gew.-% liegt. that at least on the valve stem (3) has at least partially an electrodeposited nickel-phosphorus layer (4) whose phosphorus content is greater than 10 wt .-%, in particular between 1 1 and 13 wt .-%.
2. Gaswechselventil nach Anspruch 1 , 2. Gas exchange valve according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Nickel-Phosphor-Schicht (4) eine Schichtdicke von 8 μιτι < dnp ^ 15 μιτι aufweist. that the nickel-phosphorus layer (4) has a layer thickness of 8 μιτι <dnp ^ 15 μιτι.
3. Gaswechselventil nach Anspruch 1 oder 2, 3. Gas exchange valve according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zwischen dem Gaswechselventil (1 ) und der Nickel-Phosphor-Schicht (4) eine Nickel-Strike-Schicht (5) als Haftschicht angeordnet ist. in that a nickel-strike layer (5) is arranged as an adhesive layer between the gas exchange valve (1) and the nickel-phosphorus layer (4).
4. Gaswechselventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Gas exchange valve according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Nickel-Phosphor-Schicht (4) zumindest teilweise von einer that the nickel-phosphorus layer (4) at least partially from a
Chromschicht (6) überdeckt ist. Chrome layer (6) is covered.
5. Gaswechselventil nach Anspruch 4, 5. Gas exchange valve according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Chromschicht (6) zusammen mit der Nickel-Phosphor-Schicht (4) eine Dicke d < 25 μιτι aufweist. characterized, that the chromium layer (6) together with the nickel-phosphorus layer (4) has a thickness d <25 μιτι.
6. Gaswechselventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Gas exchange valve according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Nickel-Phosphor-Schicht (4) ausschließlich im Bereich einer that the nickel-phosphorus layer (4) exclusively in the range of
Ventilführung (7) am Ventilschaft (3) aufgebracht ist. Valve guide (7) on the valve stem (3) is applied.
7. Gaswechselventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Gas exchange valve according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Gaswechselventil (1 ) aus einem X50CrMnNiNbN21 -9 (1 .4882) Stahl, einem NiCr20TiAI (Nimonic 80A 2.4952) Stahl oder einem nireva 3015 Stahl ausgebildet ist. in that the gas exchange valve (1) is made of an X50CrMnNiNbN21 -9 (1.4882) steel, a NiCr20TiAI (Nimonic 80A 2.4952) steel or a nireva 3015 steel.
8. Verfahren zum Beschichten eines Gaswechselventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem 8. A method for coating a gas exchange valve (1) according to one of the preceding claims, wherein
- zumindest im Bereich einer Ventilführung (7) des Ventilschaftes (2) eine Nickel-Strike-Schicht (5) galvanisch aufgetragen wird, - At least in the region of a valve guide (7) of the valve stem (2) a nickel-strike layer (5) is applied by electroplating,
- zumindest im Bereich der Ventilführung (7) eine Nickel-Phosphor-Schicht (4) mit einem Phosphoranteil von größer als 10 Gew.-% galvanisch aufgetragen wird. - At least in the region of the valve guide (7) a nickel-phosphorus layer (4) with a phosphorus content of greater than 10 wt .-% is applied by electroplating.
9. Verfahren nach Anspruch 8, 9. The method according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Nickel-Phosphor-Schicht (4) zumindest teilweise von einer that the nickel-phosphorus layer (4) at least partially from a
Chromschicht (6) überdeckt wird. Chrome layer (6) is covered.
10. Vorrichtung zum Beschichten eines Gaswechselventils (1 ), mit einem Galvanikbad (9) mit einer darin angeordneten Anode (1 1 ) mit einer Aufnahme
(12), in welcher das zu beschichtende Gaswechselventil (1 ) mit einem 10. An apparatus for coating a gas exchange valve (1), with a galvanic bath (9) with an anode (1 1) arranged therein with a receptacle (12), in which the gas exchange valve (1) to be coated with a
Ventilschaftende aufgenommen ist, wobei die Anode (1 1 ) eine Negativkontur (13) zu einer Ventilkehle (14) des Gaswechselventils (1 ) aufweist, und mit einer Kathode (15), die flächig am Ventiltellerboden anlegbar und über die Strom in das Gaswechselventil (1 ) einleitbar ist.
Valve end is received, wherein the anode (1 1) has a negative contour (13) to a valve throat (14) of the gas exchange valve (1), and with a cathode (15) which can be applied flat on the valve disc bottom and via the current in the gas exchange valve ( 1) can be introduced.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| EP16720876.8A EP3455468B1 (en) | 2016-05-09 | 2016-05-09 | Gas exchange valve |
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Applications Claiming Priority (1)
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