JPH116407A - エンジン用バルブ - Google Patents
エンジン用バルブInfo
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- JPH116407A JPH116407A JP16095897A JP16095897A JPH116407A JP H116407 A JPH116407 A JP H116407A JP 16095897 A JP16095897 A JP 16095897A JP 16095897 A JP16095897 A JP 16095897A JP H116407 A JPH116407 A JP H116407A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】耐摩耗性と潤滑性に優れたエンジン用バルブと
すること。 【解決手段】ステム部に弁傘部を連接してなる耐熱鋼製
の弁体において、該傘部の環状の裏面縁部に仕上げ加工
された耐熱鋼の上面に鉄合金層を設けたその上に、浸硫
窒化処理により硫化物を含む窒化層を形成してなるエン
ジン用バルブ。液体燃料の使用によっても潤滑性と耐摩
耗性を保持できる。
すること。 【解決手段】ステム部に弁傘部を連接してなる耐熱鋼製
の弁体において、該傘部の環状の裏面縁部に仕上げ加工
された耐熱鋼の上面に鉄合金層を設けたその上に、浸硫
窒化処理により硫化物を含む窒化層を形成してなるエン
ジン用バルブ。液体燃料の使用によっても潤滑性と耐摩
耗性を保持できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などの内燃
機関のエンジンの吸気弁または排気弁として用いられる
エンジン用バルブに関する。
機関のエンジンの吸気弁または排気弁として用いられる
エンジン用バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関は、通常、燃焼室内に可燃性の
物質（燃料）を入れ、それを燃焼させたときの体積の変
化を、燃焼室内に設けたピストンによって往復運動とし
て取り出している。このとき、燃料の吸入、圧縮、膨
張、排気各工程を４回でおこなうものを４ストロークエ
ンジン、２回でおこなうものを２ストロークエンジンと
呼んでいる。
物質（燃料）を入れ、それを燃焼させたときの体積の変
化を、燃焼室内に設けたピストンによって往復運動とし
て取り出している。このとき、燃料の吸入、圧縮、膨
張、排気各工程を４回でおこなうものを４ストロークエ
ンジン、２回でおこなうものを２ストロークエンジンと
呼んでいる。
【０００３】自動車用４ストロークエンジンの動弁機構
の吸気バルブシート、排気バルブシートは、それぞれエ
ンジンのシリンダーヘッドの吸気入り口部、排気出口部
に配置、装着される。エンジンの運転に伴ない往復運動
する吸気バルブ、排気バルブが、それぞれのバルブシー
トと接触および離脱することにより燃焼室と吸気通路、
燃焼室と排気通路を遮断および連通するように構成され
ている。
の吸気バルブシート、排気バルブシートは、それぞれエ
ンジンのシリンダーヘッドの吸気入り口部、排気出口部
に配置、装着される。エンジンの運転に伴ない往復運動
する吸気バルブ、排気バルブが、それぞれのバルブシー
トと接触および離脱することにより燃焼室と吸気通路、
燃焼室と排気通路を遮断および連通するように構成され
ている。
【０００４】最近、地球環境保護、資源保護の観点か
ら、自動車エンジンの排気ガス規制、燃費規制の要求が
厳しくなってきている。このため、自動車エンジンは、
高温化、高回転化、エンジンオイルの消費量低減など、
従来にもまして厳しい使用環境に耐えることが不可避と
なってきている。また、自動車の使用者が、多人数とな
ってきたため、それらの自動車を整備する手間、要求寿
命も長くなってきている。
ら、自動車エンジンの排気ガス規制、燃費規制の要求が
厳しくなってきている。このため、自動車エンジンは、
高温化、高回転化、エンジンオイルの消費量低減など、
従来にもまして厳しい使用環境に耐えることが不可避と
なってきている。また、自動車の使用者が、多人数とな
ってきたため、それらの自動車を整備する手間、要求寿
命も長くなってきている。
【０００５】このような厳しい使用環境条件に対応する
ため、動弁系部品のバルブとしては、耐熱鋼製のものが
多く用いられ、バルブシートに当接する弁フェース部の
耐摩耗性向上のために、弁体の弁傘部の裏面縁部には、
高温における硬さと高温腐食に対する抵抗性の高いＣｏ
基またはＮｉ基の合金を肉盛溶接して盛金層を設けるこ
とがおこなわれてきた。
ため、動弁系部品のバルブとしては、耐熱鋼製のものが
多く用いられ、バルブシートに当接する弁フェース部の
耐摩耗性向上のために、弁体の弁傘部の裏面縁部には、
高温における硬さと高温腐食に対する抵抗性の高いＣｏ
基またはＮｉ基の合金を肉盛溶接して盛金層を設けるこ
とがおこなわれてきた。
【０００６】また、バルブの相手材として使用されるバ
ルブシート材料としては、Ｆｅ−Ｃ−Ｃｏ−Ｎｉ基材
料、Ｆｅ−Ｃ基材料に耐摩耗性の向上を狙ってＦｅ−Ｍ
ｏ、Ｆｅ−Ｃ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ合金などを添加した焼結
合金が使用されている。あるいは、特定組成の合金粉末
に、特定比率で特定組成の硬質合金粉末を添加混合し圧
縮成形した後、銅又は銅合金を高密度に溶浸させること
により、耐摩耗性および摺動特性に優れた材料として使
用している。
ルブシート材料としては、Ｆｅ−Ｃ−Ｃｏ−Ｎｉ基材
料、Ｆｅ−Ｃ基材料に耐摩耗性の向上を狙ってＦｅ−Ｍ
ｏ、Ｆｅ−Ｃ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ合金などを添加した焼結
合金が使用されている。あるいは、特定組成の合金粉末
に、特定比率で特定組成の硬質合金粉末を添加混合し圧
縮成形した後、銅又は銅合金を高密度に溶浸させること
により、耐摩耗性および摺動特性に優れた材料として使
用している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ＬＰＧに代表されるよ
うな気体燃料の場合には、ガソリンや軽油のような液体
燃料の場合と異なり、バルブとバルブシートの間の潤滑
性が少なく、バルブとバルブシートの間で凝着が発生
し、過大摩耗を起こしやすい。そこで、気体燃料のエン
ジンに使用するバルブシートには潤滑剤（Ｐｂなど）を
加えているものがある。潤滑剤の目的として、バルブと
バルブシートが接触する面の間の凝着を少なくすること
により、バルブとバルブシートの摩耗量を少なくしよう
としている。この目的のためには、潤滑剤が存在する部
位として最も望ましいのは、バルブとバルブシートの間
である。しかし、バルブとバルブシートはその機構上、
常に接触しているのではなく、絶えず接触、離脱を繰り
返している。しかも、この離脱している表面を燃焼ガス
が吹き抜けていく状態であり、結果として、液体の潤滑
剤をバルブとバルブシートの間に存在させ続けるのは非
常に困難となる。このことは、バルブを使用している最
中に燃焼の熱によって、バルブシートから溶けだした潤
滑剤が排気ガスによって飛ばされてしまう。潤滑剤がバ
ルブシートの中にほとんど残っていないような状況にな
った後は、バルブとバルブシートの間で凝着が発生し、
最終的には過大摩耗が発生するのが現状である。
うな気体燃料の場合には、ガソリンや軽油のような液体
燃料の場合と異なり、バルブとバルブシートの間の潤滑
性が少なく、バルブとバルブシートの間で凝着が発生
し、過大摩耗を起こしやすい。そこで、気体燃料のエン
ジンに使用するバルブシートには潤滑剤（Ｐｂなど）を
加えているものがある。潤滑剤の目的として、バルブと
バルブシートが接触する面の間の凝着を少なくすること
により、バルブとバルブシートの摩耗量を少なくしよう
としている。この目的のためには、潤滑剤が存在する部
位として最も望ましいのは、バルブとバルブシートの間
である。しかし、バルブとバルブシートはその機構上、
常に接触しているのではなく、絶えず接触、離脱を繰り
返している。しかも、この離脱している表面を燃焼ガス
が吹き抜けていく状態であり、結果として、液体の潤滑
剤をバルブとバルブシートの間に存在させ続けるのは非
常に困難となる。このことは、バルブを使用している最
中に燃焼の熱によって、バルブシートから溶けだした潤
滑剤が排気ガスによって飛ばされてしまう。潤滑剤がバ
ルブシートの中にほとんど残っていないような状況にな
った後は、バルブとバルブシートの間で凝着が発生し、
最終的には過大摩耗が発生するのが現状である。
【０００８】そこで、供給される潤滑剤は、バルブとバ
ルブシートが接触、離脱を繰り返している間もバルブ又
はバルブシート表面に存在し続けることが容易で、かつ
可能で有ることが必要である。このためには、使用状態
が液体ではない潤滑剤を使用することが必要である。ま
た、現状のような基材への溶浸では使用中に潤滑剤が無
くなる可能性が有る。そのため、潤滑剤を基材に溶浸で
供給することではなく、表面に潤滑剤を存在させるか、
基材中に分散させるように存在させることが望ましい。
ルブシートが接触、離脱を繰り返している間もバルブ又
はバルブシート表面に存在し続けることが容易で、かつ
可能で有ることが必要である。このためには、使用状態
が液体ではない潤滑剤を使用することが必要である。ま
た、現状のような基材への溶浸では使用中に潤滑剤が無
くなる可能性が有る。そのため、潤滑剤を基材に溶浸で
供給することではなく、表面に潤滑剤を存在させるか、
基材中に分散させるように存在させることが望ましい。
【０００９】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、耐摩耗性をより向上させたエンジン用バルブとする
ことを目的とする。
で、耐摩耗性をより向上させたエンジン用バルブとする
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のエンジン用バル
ブは、ステム部に弁傘部を連接してなる耐熱鋼製の弁体
において、該弁傘部の環状の裏面縁部に仕上げ加工され
て形成された耐熱鋼の上面に鉄合金層を設けたその上
に、浸硫窒化処理により硫化物を含む窒化層を形成して
なることを特徴とする。
ブは、ステム部に弁傘部を連接してなる耐熱鋼製の弁体
において、該弁傘部の環状の裏面縁部に仕上げ加工され
て形成された耐熱鋼の上面に鉄合金層を設けたその上
に、浸硫窒化処理により硫化物を含む窒化層を形成して
なることを特徴とする。
【００１１】該浸硫窒化処理により形成される硫化物を
含む窒化層は、表面硬さＨｖ４５０以上の窒化層を３０
μｍ以上と硬さＨｖ３５０〜４５０の硫化物と窒化物か
らなる層を５μｍ以上有することが好ましい。該弁傘部
の環状の裏面縁部に仕上げ加工されて形成された耐熱鋼
の上面には、鉄を８０重量％以上含むメッキ層が存在す
ることが望ましい。
含む窒化層は、表面硬さＨｖ４５０以上の窒化層を３０
μｍ以上と硬さＨｖ３５０〜４５０の硫化物と窒化物か
らなる層を５μｍ以上有することが好ましい。該弁傘部
の環状の裏面縁部に仕上げ加工されて形成された耐熱鋼
の上面には、鉄を８０重量％以上含むメッキ層が存在す
ることが望ましい。
【００１２】また、メッキ層の代わりに鉄元素が５０重
量％以上の盛金層あるいは溶射層が存在することが望ま
しい。
量％以上の盛金層あるいは溶射層が存在することが望ま
しい。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のエンジン用バルブは、バ
ルブ表面のバルブシートの接触部分に、潤滑剤としての
作用を有する硫化物（ＦｅＳ）を存在させることによ
り、潤滑剤の効果が常に発揮される。さらに硫化物を含
む層には窒化鉄を含むことにより硬さを高め、バルブの
耐摩耗性を向上させることができる。
ルブ表面のバルブシートの接触部分に、潤滑剤としての
作用を有する硫化物（ＦｅＳ）を存在させることによ
り、潤滑剤の効果が常に発揮される。さらに硫化物を含
む層には窒化鉄を含むことにより硬さを高め、バルブの
耐摩耗性を向上させることができる。
【００１４】上記の目的のため浸硫窒化処理をおこなう
ことで、窒化鉄の生成速度と硫化鉄の生成速度の差によ
り、窒化層と硫化物を含む窒化層とが同時に形成するこ
とができる。さらに、この浸硫窒化処理においては窒化
層と硫化物を含む層と基材との間に窒化層が形成でき
る。この窒化層の硬さを利用して、耐摩耗性を向上させ
ることができる。
ことで、窒化鉄の生成速度と硫化鉄の生成速度の差によ
り、窒化層と硫化物を含む窒化層とが同時に形成するこ
とができる。さらに、この浸硫窒化処理においては窒化
層と硫化物を含む層と基材との間に窒化層が形成でき
る。この窒化層の硬さを利用して、耐摩耗性を向上させ
ることができる。
【００１５】通常バルブを形成する材料のクロムを多量
に含む耐熱鋼は、浸硫窒化処理では表面に形成される硫
化物を含む窒化層の厚さが比較的薄い。そこで窒化層の
硬さの効果を高めるため、および硫化物や窒化物がより
形成されやすくするために、バルブ基材の表面のＦｅ元
素の割合を上げ、処理を阻害するような元素の割合を下
げることが望ましい。そのため、バルブの被浸硫窒化処
理面を、予め、メッキ、盛金、溶射などをおこない、鉄
元素の量を高めておくことが好ましい。
に含む耐熱鋼は、浸硫窒化処理では表面に形成される硫
化物を含む窒化層の厚さが比較的薄い。そこで窒化層の
硬さの効果を高めるため、および硫化物や窒化物がより
形成されやすくするために、バルブ基材の表面のＦｅ元
素の割合を上げ、処理を阻害するような元素の割合を下
げることが望ましい。そのため、バルブの被浸硫窒化処
理面を、予め、メッキ、盛金、溶射などをおこない、鉄
元素の量を高めておくことが好ましい。
【００１６】これにより、バルブ表面に十分な潤滑性を
有し硬度の高い保護皮膜を形成することが可能となり、
バルブとバルブシートの材料が直接表面に出て、たたき
合うことが無くなるので、摩耗を少なくすることができ
る。硫化物と窒化層の厚さは、膜厚が薄いと潤滑効果が
なく、層の厚さが５μｍ以上あれば効果はほとんど差が
なくなる。浸硫窒化処理時間が短いと硫化物と窒化物と
からなる層の厚さは薄くなり、この層の下に存在する窒
化層の厚さを確保するための処理時間と合わせて考える
と、硬さはＨｖ３５０〜４５０の硫化物と窒化物からな
る層が５μｍ以上あることが好ましい。
有し硬度の高い保護皮膜を形成することが可能となり、
バルブとバルブシートの材料が直接表面に出て、たたき
合うことが無くなるので、摩耗を少なくすることができ
る。硫化物と窒化層の厚さは、膜厚が薄いと潤滑効果が
なく、層の厚さが５μｍ以上あれば効果はほとんど差が
なくなる。浸硫窒化処理時間が短いと硫化物と窒化物と
からなる層の厚さは薄くなり、この層の下に存在する窒
化層の厚さを確保するための処理時間と合わせて考える
と、硬さはＨｖ３５０〜４５０の硫化物と窒化物からな
る層が５μｍ以上あることが好ましい。
【００１７】この浸硫窒化処理では、元素の基材中への
拡散のしやすさが窒素と硫黄とでは異なることから、窒
化層の上面側にに混合層が形成できる。その結果、下層
側の窒化層で基材の耐摩耗性を確保し、その上に硫化物
と窒化物からなる混合層で基材の潤滑性を確保すること
ができる。浸硫窒化処理時間と硬さ、膜厚の関係、処理
時間と摩耗の関係を図５、６、７、８示す。それぞれバ
ルブ基材にメッキを施した後に、浸硫窒化処理を３０
分、９０分、１８０分おこなった。また、硬さを見るた
めに、９０分処理をおこなったものを、６００℃で２時
間保持する熱処理を行い表面に近い部分の硬さを低下さ
せた。これを実施例で示す試験機を用いて摩耗量の評価
をおこなった。その結果、図６に示すように表面処理と
して硬さのＨｖ４５０以上の層が３０μｍ以上あること
が必要である。すなわち、９０分処理、１８０分処理で
は摩耗量が少ないが３０分処理や熱処理物では摩耗量が
図７に示すように多い。このため熱処理物以上の硬さＨ
ｖ４５０と厚さが３０μｍ以上あることがバルブの摩耗
量を減らす効果があることがわかる。
拡散のしやすさが窒素と硫黄とでは異なることから、窒
化層の上面側にに混合層が形成できる。その結果、下層
側の窒化層で基材の耐摩耗性を確保し、その上に硫化物
と窒化物からなる混合層で基材の潤滑性を確保すること
ができる。浸硫窒化処理時間と硬さ、膜厚の関係、処理
時間と摩耗の関係を図５、６、７、８示す。それぞれバ
ルブ基材にメッキを施した後に、浸硫窒化処理を３０
分、９０分、１８０分おこなった。また、硬さを見るた
めに、９０分処理をおこなったものを、６００℃で２時
間保持する熱処理を行い表面に近い部分の硬さを低下さ
せた。これを実施例で示す試験機を用いて摩耗量の評価
をおこなった。その結果、図６に示すように表面処理と
して硬さのＨｖ４５０以上の層が３０μｍ以上あること
が必要である。すなわち、９０分処理、１８０分処理で
は摩耗量が少ないが３０分処理や熱処理物では摩耗量が
図７に示すように多い。このため熱処理物以上の硬さＨ
ｖ４５０と厚さが３０μｍ以上あることがバルブの摩耗
量を減らす効果があることがわかる。
【００１８】硫化物と窒化物とからなる層の膜厚が薄い
と図９に示すように摩耗量が多く、５μｍ以上あれば差
がなくなる。処理時間が短いと硫化物と窒化物とからな
る層の厚さは薄くなり図８に示すように窒化層のみで硬
さが高くなる。窒化層との厚さと硫化物を含む層とバラ
ンスを保つために、表面層の硬さはＨｖで３５０〜４５
０厚さを５μｍ以上とすることが望ましい。
と図９に示すように摩耗量が多く、５μｍ以上あれば差
がなくなる。処理時間が短いと硫化物と窒化物とからな
る層の厚さは薄くなり図８に示すように窒化層のみで硬
さが高くなる。窒化層との厚さと硫化物を含む層とバラ
ンスを保つために、表面層の硬さはＨｖで３５０〜４５
０厚さを５μｍ以上とすることが望ましい。
【００１９】浸硫窒化処理をするバルブの鋼材の鉄量が
５０重量％より少ないと、処理によって形成される硫化
物の層を５μｍ以上に厚くすることができない。また、
鉄量が多いほど浸硫窒化処理の処理層が深くなり、処理
の効果が大きくなる。ただし、鉄量が１００重量％では
メッキ層の耐摩耗性が弱くなるため、Ｐ（燐）を１０重
量％まで添加することが好ましい。Ｐ量が８重量％より
少ないと、メッキ層の硬さが低く耐摩耗性が悪くなり、
１０重量％を超えるとメッキ層の靱性が低く脆くなるの
で好ましくない。ＰとＰ以外の不純物などを除いて、鉄
量を多くするために鉄量を８０重量％以上と規定した。
５０重量％より少ないと、処理によって形成される硫化
物の層を５μｍ以上に厚くすることができない。また、
鉄量が多いほど浸硫窒化処理の処理層が深くなり、処理
の効果が大きくなる。ただし、鉄量が１００重量％では
メッキ層の耐摩耗性が弱くなるため、Ｐ（燐）を１０重
量％まで添加することが好ましい。Ｐ量が８重量％より
少ないと、メッキ層の硬さが低く耐摩耗性が悪くなり、
１０重量％を超えるとメッキ層の靱性が低く脆くなるの
で好ましくない。ＰとＰ以外の不純物などを除いて、鉄
量を多くするために鉄量を８０重量％以上と規定した。
【００２０】盛金用の素材としては一般的なＦｅ−Ｃｒ
−Ｍｏ−Ｎｉ−Ｃ系合金の使用が好ましい。浸硫窒化処
理する基材の鉄量が５０重量％より少ないと、処理によ
って形成される硫化物の層を５μｍ以上厚くすることが
できない。したがって、基材の鉄量は５０〜８０重量％
が好ましい。多すぎると基材の強度が低下し耐摩耗性も
低下するので好ましくない。
−Ｍｏ−Ｎｉ−Ｃ系合金の使用が好ましい。浸硫窒化処
理する基材の鉄量が５０重量％より少ないと、処理によ
って形成される硫化物の層を５μｍ以上厚くすることが
できない。したがって、基材の鉄量は５０〜８０重量％
が好ましい。多すぎると基材の強度が低下し耐摩耗性も
低下するので好ましくない。
【００２１】Ｆｅ−Ｃの量は溶射用の粒子として製造し
やすく、また、耐摩耗性を確保するための規定である。
Ｃが少ないと粒子として安定せず溶射に適した粒子が得
られず、Ｃ量が多いと耐摩耗性が悪化する。Ｃｒ量は耐
食性を確保するためで、少ないと耐摩耗性、耐食性が悪
化し、多いと粒子として安定せず溶射に適した粒子が得
られない。
やすく、また、耐摩耗性を確保するための規定である。
Ｃが少ないと粒子として安定せず溶射に適した粒子が得
られず、Ｃ量が多いと耐摩耗性が悪化する。Ｃｒ量は耐
食性を確保するためで、少ないと耐摩耗性、耐食性が悪
化し、多いと粒子として安定せず溶射に適した粒子が得
られない。
【００２２】溶射による基材の鉄の量が５０重量％より
少ないと、浸硫窒化処理によって作る硫化物の層が５μ
ｍ以上厚くすることができないので好ましくない。した
がって、基材の被処理面の鉄量は、５０〜７０重量％が
適当である。また、バルブ表面に硬質層を形成すること
により、バルブの摩耗を少なくすることが可能となり、
結果的にバルブの摩耗を少なくすることができる。
少ないと、浸硫窒化処理によって作る硫化物の層が５μ
ｍ以上厚くすることができないので好ましくない。した
がって、基材の被処理面の鉄量は、５０〜７０重量％が
適当である。また、バルブ表面に硬質層を形成すること
により、バルブの摩耗を少なくすることが可能となり、
結果的にバルブの摩耗を少なくすることができる。
【００２３】
【実施例】本発明を排気用バルブ／バルブシートに適用
した例に基づき説明する。表１に示す組成の耐熱鋼（Ｓ
ＵＨ３５）を熱間鍛造後、機械加工して弁形状とした
後、実施例１は鉄リンメッキ（Ｃ：０．３重量％、Ｐ：
９重量％、残鉄の組成）を施し、実施例２は鉄の盛金
（Ｃｒ：１９重量％、Ｍｏ：１０重量％、Ｎｉ：１９重
量％、Ｃ：１．７重量％、残鉄の組成）を施し、実施例
３は鉄の溶射（Ｃ：１重量％、残鉄の組成）を施し被浸
硫窒化処理部の下地とした。弁傘部の環状の裏面縁部を
仕上げ加工後、弁全体に浸硫窒化処理（シアン化ナトリ
ウム（ＮａＣＮ）３０％、炭酸ナトリウム（Ｎａ2Ｃ
Ｏ3）３０％、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）３０％を基
材として硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ4）とチオ硫酸ナト
リウム（Ｎａ2Ｓ2Ｏ3）を硫化剤数％とした還元塩浴剤
を５８０℃に保持し、これに被処理物を１８０時間浸漬
することにより、金属の表面に潤滑性の高い硫化皮膜と
その土台として硬い窒化層を生成する）を実施すること
により試験片を得た。
した例に基づき説明する。表１に示す組成の耐熱鋼（Ｓ
ＵＨ３５）を熱間鍛造後、機械加工して弁形状とした
後、実施例１は鉄リンメッキ（Ｃ：０．３重量％、Ｐ：
９重量％、残鉄の組成）を施し、実施例２は鉄の盛金
（Ｃｒ：１９重量％、Ｍｏ：１０重量％、Ｎｉ：１９重
量％、Ｃ：１．７重量％、残鉄の組成）を施し、実施例
３は鉄の溶射（Ｃ：１重量％、残鉄の組成）を施し被浸
硫窒化処理部の下地とした。弁傘部の環状の裏面縁部を
仕上げ加工後、弁全体に浸硫窒化処理（シアン化ナトリ
ウム（ＮａＣＮ）３０％、炭酸ナトリウム（Ｎａ2Ｃ
Ｏ3）３０％、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）３０％を基
材として硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ4）とチオ硫酸ナト
リウム（Ｎａ2Ｓ2Ｏ3）を硫化剤数％とした還元塩浴剤
を５８０℃に保持し、これに被処理物を１８０時間浸漬
することにより、金属の表面に潤滑性の高い硫化皮膜と
その土台として硬い窒化層を生成する）を実施すること
により試験片を得た。
【００２４】比較例１は実施例１の組成の材質で、浸硫
窒化処理をおこなわないもの。比較例２は、下地処理を
しないで浸硫窒化処理をしたもの。比較例３はメッキ処
理をしただけのもの。比較例４は盛金処理をしたもの。
比較例５は溶射処理をしたものである。
窒化処理をおこなわないもの。比較例２は、下地処理を
しないで浸硫窒化処理をしたもの。比較例３はメッキ処
理をしただけのもの。比較例４は盛金処理をしたもの。
比較例５は溶射処理をしたものである。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】なお、評価に使用した相手材は、従来の耐
摩耗性に優れたバルブシート材料を使用した。上記で作
成した各テストサンプルを、実際のエンジンのバルブと
バルブシートの動きを模した、弁座試験機を使用して耐
摩耗性の評価をおこなった。試験機の概要を図１に示す
（１バルブと２のバルブシートが当接され、バルブを上
下に往復運動する。バルブの上方からバーナーにより火
炎を吹き付けてエンジンの燃焼ガスの温度を負荷す
る）。
摩耗性に優れたバルブシート材料を使用した。上記で作
成した各テストサンプルを、実際のエンジンのバルブと
バルブシートの動きを模した、弁座試験機を使用して耐
摩耗性の評価をおこなった。試験機の概要を図１に示す
（１バルブと２のバルブシートが当接され、バルブを上
下に往復運動する。バルブの上方からバーナーにより火
炎を吹き付けてエンジンの燃焼ガスの温度を負荷す
る）。
【００２８】評価の結果は、それぞれ図２、図３に示す
ように、バルブのバルブシートとの当り面であるバルブ
フェース部の摩耗深さ（ａ（μｍ））を評価した。バル
ブシートの摩耗量は、摩耗試験後のバルブを当接させた
時のバルブ軸端面の位置と、新品バルブを当接させた時
のバルブ軸端面の位置との差を（ｂ（μｍ））測定し、
それぞれの耐摩耗性とした。結果を図４、図５に示し
た。
ように、バルブのバルブシートとの当り面であるバルブ
フェース部の摩耗深さ（ａ（μｍ））を評価した。バル
ブシートの摩耗量は、摩耗試験後のバルブを当接させた
時のバルブ軸端面の位置と、新品バルブを当接させた時
のバルブ軸端面の位置との差を（ｂ（μｍ））測定し、
それぞれの耐摩耗性とした。結果を図４、図５に示し
た。
【００２９】バルブの摩耗は、処理をなにもしない比較
例１が最も多く次いでメッキ層および溶射層のみの 比
較例３と比較例５が大きく、浸硫窒化処理のみの比較例
２と盛金のみの比較例４とがほぼ同じ摩耗量ではある
が、いずれも本実施例に比べて大きい。また、バルブシ
ート摩耗量も比較例はいずれも大きく、本実施例はいず
れも少なく耐摩耗性が向上していることが分かる。
例１が最も多く次いでメッキ層および溶射層のみの 比
較例３と比較例５が大きく、浸硫窒化処理のみの比較例
２と盛金のみの比較例４とがほぼ同じ摩耗量ではある
が、いずれも本実施例に比べて大きい。また、バルブシ
ート摩耗量も比較例はいずれも大きく、本実施例はいず
れも少なく耐摩耗性が向上していることが分かる。
【００３０】
【発明の効果】本発明のエンジン用バルブは、バルブの
バルブシートとの当接面に硫化物を含む窒化鉄層の皮膜
を形成したことにより、本体の摩耗を抑制して潤滑性を
高めることができ気体燃料の場合でも摩耗を大幅に低減
することができる。
バルブシートとの当接面に硫化物を含む窒化鉄層の皮膜
を形成したことにより、本体の摩耗を抑制して潤滑性を
高めることができ気体燃料の場合でも摩耗を大幅に低減
することができる。
【図１】弁座試験機の構成を示す模式図である。
【図２】バルブの摩耗面を位置を示す模式図である。
【図３】バルブの軸端面の位置変化を示す模式図であ
る。
る。
【図４】摩耗試験後のバルブの摩耗量を示す棒グラフで
ある。
ある。
【図５】摩耗試験後のバルブシートの摩耗量を示す棒グ
ラフである。
ラフである。
【図６】バルブ基材の浸硫窒化処理時間による硬さと膜
厚との関係を示すグラフである。
厚との関係を示すグラフである。
【図７】図６の処理を受けたバルブの摩耗量を示す棒グ
ラフである。
ラフである。
【図８】図６の浸硫窒化処理物の硫化物を含む窒化層の
硬さと膜厚の関係を示すグラフである。
硬さと膜厚の関係を示すグラフである。
【図９】硫化物を含む窒化層の厚さとバルブシートの摩
耗量との関係を示すグラフである。
耗量との関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】 ステム部に弁傘部を連接してなる耐熱鋼
製の弁体において、該弁傘部の環状の裏面縁部に仕上げ
加工されて形成された耐熱鋼の上面に鉄合金層を設けた
その上に、浸硫窒化処理により硫化物を含む窒化層を形
成してなることを特徴とするエンジン用バルブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16095897A JPH116407A (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | エンジン用バルブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16095897A JPH116407A (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | エンジン用バルブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH116407A true JPH116407A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15725874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16095897A Pending JPH116407A (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | エンジン用バルブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH116407A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014068662A1 (ja) * | 2012-10-30 | 2014-05-08 | 日鍛バルブ株式会社 | エンジンバルブ |
| US20140360447A1 (en) * | 2013-06-11 | 2014-12-11 | Mahle International Gmbh | Gas exchange valve of an internal combustion engine |
-
1997
- 1997-06-18 JP JP16095897A patent/JPH116407A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014068662A1 (ja) * | 2012-10-30 | 2014-05-08 | 日鍛バルブ株式会社 | エンジンバルブ |
| JP5763847B2 (ja) * | 2012-10-30 | 2015-08-12 | 日鍛バルブ株式会社 | エンジンバルブ |
| US9334977B2 (en) | 2012-10-30 | 2016-05-10 | Nittan Valve Co., Ltd. | Engine valve |
| US20140360447A1 (en) * | 2013-06-11 | 2014-12-11 | Mahle International Gmbh | Gas exchange valve of an internal combustion engine |
| US9611766B2 (en) * | 2013-06-11 | 2017-04-04 | Mahle International Gmbh | Gas exchange valve of an internal combustion engine |
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