JPH06146825A - チタン製エンジンバルブ - Google Patents
チタン製エンジンバルブInfo
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- JPH06146825A JPH06146825A JP4317993A JP31799392A JPH06146825A JP H06146825 A JPH06146825 A JP H06146825A JP 4317993 A JP4317993 A JP 4317993A JP 31799392 A JP31799392 A JP 31799392A JP H06146825 A JPH06146825 A JP H06146825A
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- engine valve
- titanium
- stem
- titanium engine
- wear
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/02—Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
- C25D15/02—Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/02—Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials
- F01L3/04—Coated valve members or valve-seats
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- Organic Chemistry (AREA)
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- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗性と疲れ強度の両方を向上させたチタ
ン製エンジンバルブを提供すること。 【構成】 チタン製エンジンバルブの軸部摺動部に、直
接或いは皮膜を介して、ニッケル、リン、及び炭化ケイ
素、窒化ケイ素、窒化硼素、並びにそれらの群から選択
された微粒子を含むＨｖが２５０〜６００の三成分系皮
膜を形成させる。
ン製エンジンバルブを提供すること。 【構成】 チタン製エンジンバルブの軸部摺動部に、直
接或いは皮膜を介して、ニッケル、リン、及び炭化ケイ
素、窒化ケイ素、窒化硼素、並びにそれらの群から選択
された微粒子を含むＨｖが２５０〜６００の三成分系皮
膜を形成させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チタン製エンジンバル
ブの軸部摺動部に、ビッカース硬さで２５０〜６００の
皮膜を有するチタン製エンジンバルブに関する。
ブの軸部摺動部に、ビッカース硬さで２５０〜６００の
皮膜を有するチタン製エンジンバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明で使用する用語「チタン」は、チ
タン及びその合金を包含する。チタンは、比強度が大き
く優れた耐食性をもち、その合金はきわめて優れた軽
量、高強度材料である。
タン及びその合金を包含する。チタンは、比強度が大き
く優れた耐食性をもち、その合金はきわめて優れた軽
量、高強度材料である。
【０００３】例えば、Al ６％及びＶ ４％含有のチタ
ン合金は、室温及びエンジン内での使用温度範囲で耐熱
鋼と同程度の引張強度があり又比重は鋼の６０％という
軽量高強度材料である。従って、自動車部品、例えばエ
ンジンバルブ材料としての使用が期待されている。
ン合金は、室温及びエンジン内での使用温度範囲で耐熱
鋼と同程度の引張強度があり又比重は鋼の６０％という
軽量高強度材料である。従って、自動車部品、例えばエ
ンジンバルブ材料としての使用が期待されている。
【０００４】しかし、チタン合金は、耐食性、高比強
度、耐熱性に優れている反面、熱伝導率が低く、耐摩耗
性に劣るという欠点がある。そのため、チタン合金をエ
ンジンバルブ等の摺動部材に用いた場合、エンジンバル
ブに必須の要件である耐摩耗性及び疲れ強度の点で、改
良されるべき余地があった。
度、耐熱性に優れている反面、熱伝導率が低く、耐摩耗
性に劣るという欠点がある。そのため、チタン合金をエ
ンジンバルブ等の摺動部材に用いた場合、エンジンバル
ブに必須の要件である耐摩耗性及び疲れ強度の点で、改
良されるべき余地があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】発明が解決しようとす
る課題は、チタンを自動車のエンジンバルブに使用した
場合、満足すべき耐摩耗性及び疲れ強度が得られなかっ
たことである。発明が解決しようとする別の課題は、以
下逐次明らかにされる。
る課題は、チタンを自動車のエンジンバルブに使用した
場合、満足すべき耐摩耗性及び疲れ強度が得られなかっ
たことである。発明が解決しようとする別の課題は、以
下逐次明らかにされる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
段を述べる前に、本発明を開発するに至った経緯を簡略
に解説する。金属は、その使用環境の中で、摩耗、腐
食、酸化など、いろいろの反応を受けて変化してゆく
が、そのほとんどが表面で起こる。エンジンバルブもそ
の例外ではない。
段を述べる前に、本発明を開発するに至った経緯を簡略
に解説する。金属は、その使用環境の中で、摩耗、腐
食、酸化など、いろいろの反応を受けて変化してゆく
が、そのほとんどが表面で起こる。エンジンバルブもそ
の例外ではない。
【０００７】従って、金属の表面処理を行って、表面の
物性を改質する技術が開発されてきている。特に、金属
材料の耐摩耗性、耐熱性等を向上させるため、セラミッ
クスコーティングが大きく進展中である。本発明者等は
この技術をチタン製エンジンバルブに応用し、皮膜形成
の生産性、皮膜とエンジンバルブとの付着強度、耐摩耗
性の改良度、コスト等エンジンバルブの製造に重要な要
件を同時に満足させるセラミックス材料と、その皮膜形
成方法を策定した。
物性を改質する技術が開発されてきている。特に、金属
材料の耐摩耗性、耐熱性等を向上させるため、セラミッ
クスコーティングが大きく進展中である。本発明者等は
この技術をチタン製エンジンバルブに応用し、皮膜形成
の生産性、皮膜とエンジンバルブとの付着強度、耐摩耗
性の改良度、コスト等エンジンバルブの製造に重要な要
件を同時に満足させるセラミックス材料と、その皮膜形
成方法を策定した。
【０００８】その結果、チタン製エンジンバルブの表面
に、Ni−Ｐ金属マトリックス層を形成させ、その中に、
SiC、BN、Si3N4或いはそれらの混合物から成る群から選
択されたファインセラミックスの微粒子を分散させる方
法を発見し、さらに開発を展開させた。その後、本発明
者等は、チタン製エンジンバルブの表面に形成される皮
膜の硬さと強度（回転曲げ疲れ強度）、及び耐摩耗性の
相関関係を検討した。
に、Ni−Ｐ金属マトリックス層を形成させ、その中に、
SiC、BN、Si3N4或いはそれらの混合物から成る群から選
択されたファインセラミックスの微粒子を分散させる方
法を発見し、さらに開発を展開させた。その後、本発明
者等は、チタン製エンジンバルブの表面に形成される皮
膜の硬さと強度（回転曲げ疲れ強度）、及び耐摩耗性の
相関関係を検討した。
【０００９】その結果、チタン製エンジンバルブの表面
に形成される皮膜のビッカース硬さが、２５０〜６００
の場合に、エンジンバルブに要求される特性を満足させ
ることがわかった。従って、課題を解決するための手段
は、チタン製エンジンバルブの軸部摺動部にビッカース
硬さで２５０〜６００の皮膜を形成させることである。
に形成される皮膜のビッカース硬さが、２５０〜６００
の場合に、エンジンバルブに要求される特性を満足させ
ることがわかった。従って、課題を解決するための手段
は、チタン製エンジンバルブの軸部摺動部にビッカース
硬さで２５０〜６００の皮膜を形成させることである。
【００１０】自動車のエンジンバルブに要求される必須
の特性は、疲れ、特に回転曲げ疲れ限度が出来るだけ高
いこと及び耐摩耗性が良好なことである。エンジンバル
ブは、繰返し回転曲げ応力を加えると引張試験の降状
点、比例限度または弾性限度以下の小さい応力でも破壊
することがある。エンジンバルブが無数の繰返し数に対
して破壊しない限界の最大応力を疲れ限度という。従っ
て、疲れ限度が高い程、エンジンバルブとして特性がよ
いことになる。
の特性は、疲れ、特に回転曲げ疲れ限度が出来るだけ高
いこと及び耐摩耗性が良好なことである。エンジンバル
ブは、繰返し回転曲げ応力を加えると引張試験の降状
点、比例限度または弾性限度以下の小さい応力でも破壊
することがある。エンジンバルブが無数の繰返し数に対
して破壊しない限界の最大応力を疲れ限度という。従っ
て、疲れ限度が高い程、エンジンバルブとして特性がよ
いことになる。
【００１１】一方、エンジンバルブの耐摩耗性とは、い
わゆる摩耗に対するエンジンバルブの抵抗性のことであ
る。エンジンバルブは、エンジン内で摺動運動を繰返す
ため、固体間のスベリによる摩擦が生ずる。その結果、
微小なムシレ、移着、ズレ、摩擦熱による温度上昇の作
用などの複雑な破壊現象となってあらわれる。
わゆる摩耗に対するエンジンバルブの抵抗性のことであ
る。エンジンバルブは、エンジン内で摺動運動を繰返す
ため、固体間のスベリによる摩擦が生ずる。その結果、
微小なムシレ、移着、ズレ、摩擦熱による温度上昇の作
用などの複雑な破壊現象となってあらわれる。
【００１２】上述したエンジンバルブの疲れ限度及び耐
摩耗性はいずれも硬さと関係がある。硬さと、摩耗及び
疲れ限度との関係において、硬さが大きいものが必ずし
もその両者がよいとはいえない。即ち、摩耗及び疲れ限
度に対して良好な硬さを選択することが重要である。
摩耗性はいずれも硬さと関係がある。硬さと、摩耗及び
疲れ限度との関係において、硬さが大きいものが必ずし
もその両者がよいとはいえない。即ち、摩耗及び疲れ限
度に対して良好な硬さを選択することが重要である。
【００１３】本発明は、エンジンバルブの表面に形成さ
せる皮膜に、炭化ケイ素（以下SiC)、窒化硼素（以下B
N）、窒化ケイ素（以下Si3N4）及びそれらの混合物から
成る群から選択されるファインセラミックスの微粒子を
分散させることによってチタン製エンジンバルブに要求
される硬さを得ることを特徴とする。
せる皮膜に、炭化ケイ素（以下SiC)、窒化硼素（以下B
N）、窒化ケイ素（以下Si3N4）及びそれらの混合物から
成る群から選択されるファインセラミックスの微粒子を
分散させることによってチタン製エンジンバルブに要求
される硬さを得ることを特徴とする。
【００１４】本発明で使用するBN，SiC及びSi3N4のファ
インセラミックスはいずれもその高強度性を利用して、
機械部品、自動車部品材料等に用途が拡大しつつある。
特に、SiC及びSi3N4は薄膜やコーティングあるいは非晶
質での利用が進められる。
インセラミックスはいずれもその高強度性を利用して、
機械部品、自動車部品材料等に用途が拡大しつつある。
特に、SiC及びSi3N4は薄膜やコーティングあるいは非晶
質での利用が進められる。
【００１５】下の表にSiCとSi3N4の代表的な物性を示
す：
す：
【００１６】
【表１】
【００１７】この表の値で特徴的なことは、同じ非酸化
物セラミックスであるSiCに比較して、曲げ強度、破壊
靭性、耐熱衝撃性においてSi3N4が優れていることであ
る。
物セラミックスであるSiCに比較して、曲げ強度、破壊
靭性、耐熱衝撃性においてSi3N4が優れていることであ
る。
【００１８】本発明では、チタン製エンジンバルブをこ
れらのファインセラミックスで直接コーティングするの
ではなく、ニッケル−リンの金属マトリックスと、ファ
インセラミックス微粒子の複合化によって、金属が単独
では持ち得ない相乗効果を得るのが特徴である。その場
合、微粒子の作用は、それが有する高強度性という、物
理的性質に基づくものである。従って、SiC、BN及びSi3
N4のファインセラミックス微粒子は各々単独でも、或い
は二者以上を混合して使用してもよい。従って、本発明
のチタン製エンジンバルブ軸摺動部が、その外表部に有
する三成分系皮膜は、Ni−P−SiC，Ni−P−BN，Ni−P−
Si3N4，Ni−P−(SiC＋BN)，Ni−P−(SiC＋Si3N4)，Ni−
P−(SiC＋Si3N4）及びNi−P−(SiC＋BN＋Si3N4）の７種
類である。
れらのファインセラミックスで直接コーティングするの
ではなく、ニッケル−リンの金属マトリックスと、ファ
インセラミックス微粒子の複合化によって、金属が単独
では持ち得ない相乗効果を得るのが特徴である。その場
合、微粒子の作用は、それが有する高強度性という、物
理的性質に基づくものである。従って、SiC、BN及びSi3
N4のファインセラミックス微粒子は各々単独でも、或い
は二者以上を混合して使用してもよい。従って、本発明
のチタン製エンジンバルブ軸摺動部が、その外表部に有
する三成分系皮膜は、Ni−P−SiC，Ni−P−BN，Ni−P−
Si3N4，Ni−P−(SiC＋BN)，Ni−P−(SiC＋Si3N4)，Ni−
P−(SiC＋Si3N4）及びNi−P−(SiC＋BN＋Si3N4）の７種
類である。
【００１９】本発明の、チタン製エンジンバルブが、そ
の外表面に有する、Ni−Ｐ−ファインセラミックス微粒
子の三成分系被膜に、直接影響を及ぼす因子として、皮
膜の粒子含有率、粒子の分布状態、粒子径、粒子の形
状、粒子と金属マトリックス界面の安定性などがある。
従って、本発明では、最終的に形成させようとするNi−
Ｐ−ファインセラミックス微粒子の三成分系皮膜の耐摩
耗特性を勘案して、分散粒子の諸条件を選択することが
必要である。因に、ファインセラミックス微粒子の粒径
は１０数μｍ以下が好ましく、１〜５μｍの範囲がより
好ましい。１μｍ以下になると粉体に近くなり、耐摩耗
性等の改質効果がそれ程期待出来ない。
の外表面に有する、Ni−Ｐ−ファインセラミックス微粒
子の三成分系被膜に、直接影響を及ぼす因子として、皮
膜の粒子含有率、粒子の分布状態、粒子径、粒子の形
状、粒子と金属マトリックス界面の安定性などがある。
従って、本発明では、最終的に形成させようとするNi−
Ｐ−ファインセラミックス微粒子の三成分系皮膜の耐摩
耗特性を勘案して、分散粒子の諸条件を選択することが
必要である。因に、ファインセラミックス微粒子の粒径
は１０数μｍ以下が好ましく、１〜５μｍの範囲がより
好ましい。１μｍ以下になると粉体に近くなり、耐摩耗
性等の改質効果がそれ程期待出来ない。
【００２０】SiC，BN，或いはSi3N4を単独、又は二者以
上を混合して使用する場合、粒径を同じ程度に揃えても
よいし、又は大、中及び小の粒径の粒子を混在させるこ
とによって、いわゆる最密パッキング効果を利用しても
よい。
上を混合して使用する場合、粒径を同じ程度に揃えても
よいし、又は大、中及び小の粒径の粒子を混在させるこ
とによって、いわゆる最密パッキング効果を利用しても
よい。
【００２１】又、ファインセラミックス微粒子の含有率
は、三成分系皮膜の重量に対して２〜１０％、好ましく
は、２〜７％である。チタン製エンジンバルブの外表面
に形成されるNi−Ｐ−ファインセラミックス微粒子の三
成分系皮膜の厚さは、１０〜３０μｍの範囲が好まし
い。この厚さは、皮膜の硬さ、コスト、生産性等諸条件
を勘案して適宜選択されるベきである。
は、三成分系皮膜の重量に対して２〜１０％、好ましく
は、２〜７％である。チタン製エンジンバルブの外表面
に形成されるNi−Ｐ−ファインセラミックス微粒子の三
成分系皮膜の厚さは、１０〜３０μｍの範囲が好まし
い。この厚さは、皮膜の硬さ、コスト、生産性等諸条件
を勘案して適宜選択されるベきである。
【００２２】本発明のチタン製エンジンバルブの外表面
に、Ni−Ｐ−ファインセラミックス微粒子の三成分系皮
膜を形成する方法は特に拘束されない。例えば、金属の
表面の物性を改質する従来技術として、金属表面に皮膜
を形成させ、これに機能をもたせるデポジション法と、
金属表面自体を化学反応や注入、添加で変化させ、母材
金属とは異なる新しい性質の皮膜を形成させる方法があ
り、前者は、真空蒸着、スパッタ蒸着などの物理蒸着(P
VD)と化学蒸着(CVD)などであり、後者は、金属表面のレ
ーザ処理、プラズマ処理等がある。或いは、金属表面の
改質技術として従来より広範な分野で利用されている電
気メッキ、無電解メッキ、または機械的なピーンプレー
ティング等の従来技術がある。
に、Ni−Ｐ−ファインセラミックス微粒子の三成分系皮
膜を形成する方法は特に拘束されない。例えば、金属の
表面の物性を改質する従来技術として、金属表面に皮膜
を形成させ、これに機能をもたせるデポジション法と、
金属表面自体を化学反応や注入、添加で変化させ、母材
金属とは異なる新しい性質の皮膜を形成させる方法があ
り、前者は、真空蒸着、スパッタ蒸着などの物理蒸着(P
VD)と化学蒸着(CVD)などであり、後者は、金属表面のレ
ーザ処理、プラズマ処理等がある。或いは、金属表面の
改質技術として従来より広範な分野で利用されている電
気メッキ、無電解メッキ、または機械的なピーンプレー
ティング等の従来技術がある。
【００２３】本発明では、これら従来技術の諸条件を策
定し、特定することによって、利用できる。例えば、電
気メッキを利用してチタン製エンジンバルブにNi−Ｐ−
ファインセラミックス微粒子の三成分系皮膜を形成する
には、例えばＡＳＴＭ法プロセスＮｏ．１の方法におい
て、電気メッキ浴、例えばスルファミン酸浴に、ニッケ
ルの合金成分としてのリン源及びSiC，Si3N4，BN並びに
それらの混合物から成る群から選択されるファインセラ
ミックス微粒子を配合してメッキを行えばよい。その場
合、下地に最低１μｍ、好ましくは１０〜３０μｍのニ
ッケルメッキを行った後、最終メッキを行うと皮膜の密
着強度が向上するが、これは必ずしも必須の要件ではな
い。
定し、特定することによって、利用できる。例えば、電
気メッキを利用してチタン製エンジンバルブにNi−Ｐ−
ファインセラミックス微粒子の三成分系皮膜を形成する
には、例えばＡＳＴＭ法プロセスＮｏ．１の方法におい
て、電気メッキ浴、例えばスルファミン酸浴に、ニッケ
ルの合金成分としてのリン源及びSiC，Si3N4，BN並びに
それらの混合物から成る群から選択されるファインセラ
ミックス微粒子を配合してメッキを行えばよい。その場
合、下地に最低１μｍ、好ましくは１０〜３０μｍのニ
ッケルメッキを行った後、最終メッキを行うと皮膜の密
着強度が向上するが、これは必ずしも必須の要件ではな
い。
【００２４】本発明のチタン製エンジンバルブがその表
面に有するNi，Ｐ及びSiC，BN，Si3N4及びそれらの二者
以上の混合物から成る群から選択されるファインセラミ
ックス微粒子を含む三成分系皮膜の硬さは、ビッカース
硬さ(Hv)で２５０〜６００の範囲である。Hvが２５０未
満の場合は耐摩耗性が不十分であり、一方６００以上に
なると、疲れ限度が低下する。又、かかる三成分系皮膜
のHvを２５０〜６００にするには、ファインセラミック
ス微粒子を、三成分系皮膜の重量当り１〜１０％、好ま
しくは２〜７％含有させること、及び三成分系皮膜の厚
さを１０〜３０μｍとすること及び三成分系皮膜形成後
の熱処理温度が重要である。
面に有するNi，Ｐ及びSiC，BN，Si3N4及びそれらの二者
以上の混合物から成る群から選択されるファインセラミ
ックス微粒子を含む三成分系皮膜の硬さは、ビッカース
硬さ(Hv)で２５０〜６００の範囲である。Hvが２５０未
満の場合は耐摩耗性が不十分であり、一方６００以上に
なると、疲れ限度が低下する。又、かかる三成分系皮膜
のHvを２５０〜６００にするには、ファインセラミック
ス微粒子を、三成分系皮膜の重量当り１〜１０％、好ま
しくは２〜７％含有させること、及び三成分系皮膜の厚
さを１０〜３０μｍとすること及び三成分系皮膜形成後
の熱処理温度が重要である。
【００２５】以下、電気メッキを利用して、チタン製エ
ンジンバルブの軸摺動部に、Ni−Ｐ−SiCの三成分系皮
膜を形成させた実施例を掲げる。
ンジンバルブの軸摺動部に、Ni−Ｐ−SiCの三成分系皮
膜を形成させた実施例を掲げる。
【００２６】
〔実施例１〕使用したエンジンバルブ Ti−６Al−４Ｖのチタン合金製、自動車用吸気用エンジ
ンバルブで、図１に示したように、軸部(1a)の一端に大
径の傘部(1b)が連設され、かつ他端部外周に、環状のコ
ッタ溝(1c)が形成されている。（以下、サンプルとい
う）
ンバルブで、図１に示したように、軸部(1a)の一端に大
径の傘部(1b)が連設され、かつ他端部外周に、環状のコ
ッタ溝(1c)が形成されている。（以下、サンプルとい
う）
【００２７】前処理 サンプルを、下記の組成のアルカリ脱脂浴に６８℃で、
４分間浸漬して、サンプルに付着しているオイル，グリ
ースを取り除いた。
４分間浸漬して、サンプルに付着しているオイル，グリ
ースを取り除いた。
【００２８】
【表２】
【００２９】水洗後、サンプルを下記の組成の化学エッ
チング浴に、室温で２分間、赤い泡が出るまで浸漬し
た。
チング浴に、室温で２分間、赤い泡が出るまで浸漬し
た。
【００３０】
【表３】
【００３１】水洗後、下記組成のエッチング浴に８２℃
で、１０秒浸漬して脱脂を完全に行なった。終了後水洗
した。
で、１０秒浸漬して脱脂を完全に行なった。終了後水洗
した。
【００３２】
【表４】
【００３３】（アンダーコート）ニッケルメッキ 脱脂処理をしたサンプルを、下記の組成のスルファミン
酸ニッケルメッキ浴を使用し、下記の条件でニッケルメ
ッキした。
酸ニッケルメッキ浴を使用し、下記の条件でニッケルメ
ッキした。
【００３４】
【表５】
【００３５】形成されたニッケル皮膜の厚さを、電解膜
厚計で測定した結果５μｍであった。
厚計で測定した結果５μｍであった。
【００３６】熱処理 ニッケルメッキ後水洗して、真空下、５５０℃で３時
間、加熱処理して、母材サンプルとニッケル皮膜の金属
結合を強固にした。
間、加熱処理して、母材サンプルとニッケル皮膜の金属
結合を強固にした。
【００３７】分散メッキ 熱処理後、サンプルを水洗し、下記の組成の分散メッキ
浴を使用し、下記の条件で分散メッキを施した。
浴を使用し、下記の条件で分散メッキを施した。
【００３８】
【表６】
【００３９】熱処理 水洗後、５５０℃で１時間、真空下、熱処理を行なっ
て、アンダーコートのニッケル皮膜と、Ni−Ｐ−SiCの
三成分系皮膜による金属結合を形成させ、付着強度を強
固にした。形成されたNi−Ｐ−SiC皮膜の厚さを、螢光
Ｘ線厚さ測定法で測定した結果２０μｍあった。また、
ミクロビッカース硬度計で測定した結果、硬度はＨv３
５０であった。
て、アンダーコートのニッケル皮膜と、Ni−Ｐ−SiCの
三成分系皮膜による金属結合を形成させ、付着強度を強
固にした。形成されたNi−Ｐ−SiC皮膜の厚さを、螢光
Ｘ線厚さ測定法で測定した結果２０μｍあった。また、
ミクロビッカース硬度計で測定した結果、硬度はＨv３
５０であった。
【００４０】〔実施例２〕分散粒子を、SiCから、宇部
興産（株）製のSi3N4（粒径：１〜３μｍ）に代えた以
外には、実施例１と同じメッキ手順を繰り返して、Ni−
Ｐ−Si3N4の三成分系皮膜を形成した。皮膜の厚さは、
３０μｍ、硬度は、Ｈv３５０であった。
興産（株）製のSi3N4（粒径：１〜３μｍ）に代えた以
外には、実施例１と同じメッキ手順を繰り返して、Ni−
Ｐ−Si3N4の三成分系皮膜を形成した。皮膜の厚さは、
３０μｍ、硬度は、Ｈv３５０であった。
【００４１】〔比較例１〜３〕実施例２で使用したもの
と同じタイプのSi3N4粒子を使用して、実施例２と同じ
要領で比較例１〜３を行って下記の結果を得た。
と同じタイプのSi3N4粒子を使用して、実施例２と同じ
要領で比較例１〜３を行って下記の結果を得た。
【００４２】
【表７】
【００４３】〔試験例〕実施例２及び比較例１〜３で製
造したチタン製エンジンバルブの耐摩耗性テスト及び回
転曲げ疲れ試験を実施した。
造したチタン製エンジンバルブの耐摩耗性テスト及び回
転曲げ疲れ試験を実施した。
【００４４】耐摩耗性試験 使用した試験装置を図２に示した。図２に示した試験装
置において、試験片２を相手ザイド３に挿入し、荷重４
を負荷し、バーナー５で加熱しながら摺動運動を繰返
し、摩耗量（μｍ）を測定する。６は熱電対である。
置において、試験片２を相手ザイド３に挿入し、荷重４
を負荷し、バーナー５で加熱しながら摺動運動を繰返
し、摩耗量（μｍ）を測定する。６は熱電対である。
【００４５】上記の装置を使用し、加熱温度２００℃及
び３０００rpmの試験条件で０〜５０時間継続試験を行
った。得た結果を図３に示す。図３は、時間(0〜50時
間)に対して軸摩耗量（μｍ）をプロットしたグラフで
ある。図３において、×−×，▲−▲，☆−☆及び□−
□は各々、比較例１、実施例２、比較例２及び比較例３
で製造したサンプルである。
び３０００rpmの試験条件で０〜５０時間継続試験を行
った。得た結果を図３に示す。図３は、時間(0〜50時
間)に対して軸摩耗量（μｍ）をプロットしたグラフで
ある。図３において、×−×，▲−▲，☆−☆及び□−
□は各々、比較例１、実施例２、比較例２及び比較例３
で製造したサンプルである。
【００４６】疲れ限度試験 回転曲げ疲れ試験装置を使用し、実施例２、比較例２及
び３で製造したサンプルの回転曲げ疲れ試験を室温で行
った。図４は、サイクル数に対して応力振幅MPa(Kgf/mm
2)をプロットしたグラフである。図４において▲−▲，
☆−☆及び□−□は各々実施例２及び比較例２及び３の
サンプルを示す。
び３で製造したサンプルの回転曲げ疲れ試験を室温で行
った。図４は、サイクル数に対して応力振幅MPa(Kgf/mm
2)をプロットしたグラフである。図４において▲−▲，
☆−☆及び□−□は各々実施例２及び比較例２及び３の
サンプルを示す。
【００４７】〔考察〕試験結果から、Hvが２５０未満の
場合は耐摩耗性が不足し、一方Hvが、６００以上の場合
は、疲れ限度が低下することがわかる。従って、Hvは２
５０〜６００の範囲が適正な硬さであることが十分理解
される。
場合は耐摩耗性が不足し、一方Hvが、６００以上の場合
は、疲れ限度が低下することがわかる。従って、Hvは２
５０〜６００の範囲が適正な硬さであることが十分理解
される。
【００４８】
【発明の効果】本発明のチタン製エンジンバルブは、そ
の表面にHvが２５０〜６００の、Ni−Ｐ−ファインセラ
ミックス微粒子の三成分系皮膜を有しているのでエンジ
ンバルブに必須の耐摩耗性と疲れ強度の両方が同時に向
上される。
の表面にHvが２５０〜６００の、Ni−Ｐ−ファインセラ
ミックス微粒子の三成分系皮膜を有しているのでエンジ
ンバルブに必須の耐摩耗性と疲れ強度の両方が同時に向
上される。
【図１】本発明の自動車吸気用エンジンバルブの斜視図
である。
である。
【図２】本発明で使用する耐摩耗性試験装置。
【図３】本発明の実施例及び比較例で製造したチタン製
エンジンバルブの耐摩耗性試験の結果を示すグラフ。
エンジンバルブの耐摩耗性試験の結果を示すグラフ。
【図４】本発明の実施例及び比較例で製造したチタン製
エンジンバルブの疲れ強度試験の結果を示すグラフ。
エンジンバルブの疲れ強度試験の結果を示すグラフ。
１ａ 軸部 １ｂ 傘部 １ｃ コッタ溝 ２ 試験片 ３ 相手ザイド ４ 荷重 ５ バーナー ６ 熱電対 ７ オイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 英次 東京都中央区日本橋１丁目15番１号 日本 パーカライジング株式会社内 (72)発明者 黒澤 一吉 東京都中央区日本橋１丁目15番１号 日本 パーカライジング株式会社内 (72)発明者 松村 由男 東京都中央区日本橋１丁目15番１号 日本 パーカライジング株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 チタン製エンジンバルブの軸部摺動部表
面に、ニッケル、リン及び炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒
化硼素、並びにそれらの二者以上の混合物からなる群か
ら選択された微粒子を含む、Ｈｖが２５０〜６００の三
成分系皮膜を有するチタン製エンジンバルブ。 - 【請求項２】 微粒子が、三成分系皮膜の重量当り２〜
１０％含有される請求項１に記載のチタン製エンジンバ
ルブ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4317993A JPH06146825A (ja) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | チタン製エンジンバルブ |
| US08/235,104 US5370364A (en) | 1992-11-04 | 1994-04-29 | Titanium alloy engine valve shaft structure |
| EP94201203A EP0681039B1 (en) | 1992-11-04 | 1994-04-29 | A titanium alloy engine valve shaft structure |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4317993A JPH06146825A (ja) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | チタン製エンジンバルブ |
| EP94201203A EP0681039B1 (en) | 1992-11-04 | 1994-04-29 | A titanium alloy engine valve shaft structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06146825A true JPH06146825A (ja) | 1994-05-27 |
Family
ID=26136229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4317993A Pending JPH06146825A (ja) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | チタン製エンジンバルブ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5370364A (ja) |
| EP (1) | EP0681039B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06146825A (ja) |
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| CN112048752A (zh) * | 2019-06-05 | 2020-12-08 | 中国科学院金属研究所 | 一种cBN/Ni-Mo钛合金叶片叶尖防护涂层的制备方法和应用 |
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| US20070234720A1 (en) * | 2004-08-12 | 2007-10-11 | Borgwarner Inc. | Exhaust gas recirculation valve |
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| EP3455468B1 (de) * | 2016-05-09 | 2021-01-20 | MAHLE International GmbH | Gaswechselventil |
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- 1992-11-04 JP JP4317993A patent/JPH06146825A/ja active Pending
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1994
- 1994-04-29 US US08/235,104 patent/US5370364A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-04-29 EP EP94201203A patent/EP0681039B1/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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| EP0681039A1 (en) | 1995-11-08 |
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