JPH04148003A - エンジンバルブ及びその製造方法 - Google Patents

エンジンバルブ及びその製造方法

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JPH04148003A
JPH04148003A JP27307590A JP27307590A JPH04148003A JP H04148003 A JPH04148003 A JP H04148003A JP 27307590 A JP27307590 A JP 27307590A JP 27307590 A JP27307590 A JP 27307590A JP H04148003 A JPH04148003 A JP H04148003A
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Teruyuki Kaneko
金子 輝幸
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、内燃機関におけるエンジンバルブとしての吸
気弁及び排気弁の改良された耐熱・耐摩耗皮膜構造を有
するエンジンバルブ及びその製造方法に関する。
(従来の技術) 従来の内燃機関における吸気弁及び排気弁は、第3図に
図示するように、弁本体11をたとえば耐熱鋼棒材を使
用して弁盤体13側の座面14部分、幹体12の周面部
分及び該幹体12の下端面15部分のそれぞれに、可溶
性クロム化合物の濃水溶液に、5ho2、Cr2O3及
びAJ!203などの微粉末を添加してスラリー状とし
て浸漬、刷毛塗り、又は、スプレー等によって塗着させ
、ついで、320℃以上に加熱処理することによって酸
化クロムによって化学結合させたSiO□、Cr2O3
及びARz 03などからなるセラミック皮膜の硬化被
覆層を被着させたものが提案されている(実公昭63−
13369号公報)。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、前記のものでは、弁本体を320℃以上
、通常、500℃で加熱焼成処理する必要があり、かつ
、目的の硬度、緻密性を得るためには、セラミックスラ
リ−の焼成及びその皮膜への含浸−加熱焼成の処理を2
O回程度繰返し行なう必要があるために、場合によって
は母材の金属材料に軟化や熱変形が生じる可能性がある
という問題があった。
本発明は、含浸−加熱焼成処理における加熱焼成温度を
下げ得、処理回数を減少し得、しかも耐摩耗性に優れ緻
密で強固に被着すると共に、母材の金属材料の軟化や熱
変形を防止したセラミック皮膜を形成したエンジンバル
ブ及びその製造方法を提供することを目的とするもので
ある。
(課題を解決するための手段) 本発明者は、前記問題を解決し、前記目的を達成するた
めに研究を重ねた結果、弁本体の幹体周面部表面に、ク
ロム酸化物とリン酸化物とが混在するマトリックスにセ
ラミック粒子が分散したセラミック皮膜を形成したもの
とすることによって目的を達し得ることを見出して本発
明を完成するに至った。すなわち、本発明の第1の実施
態様は、幹体の上端部に背面の外周部を傾斜座面となす
弁盤体を一体に連設したT字状からなる弁本体構造にお
いて、弁盤体の幹体の周面部表面に、クロム酸化物とリ
ン酸化物とが混在するマトリックスにセラミック粒子が
分散してなるセラミック皮膜を形成してなるエンジンバ
ルブであり、第2の実施態様は、幹体の上端部に背面の
外周部を傾斜座面となす弁盤体を一体に連設したT字状
からなる弁本体構造において、弁盤体の幹体の周面部表
面に、クロム酸とリン酸との混合濃厚液と5in2、c
 r2 o3、AR20+又は2r02から選ばれた少
なくとも1種類からなるセラミックスラリ−を塗着した
後、加熱焼成してセラミック皮膜を形成し、該セラミッ
ク皮膜に、クロム酸とリン酸との混合濃厚液からなる含
浸液を含浸し加熱焼成する処理を少なくとも1回繰返し
て行なうエンジンバルブの製造方法である。
本発明において使用する弁本体製造用の金属材料として
は、たとえば、炭素鋼、耐熱鋼(S聞31、SUH3)
、ナイモニツクなどがあげられる。
クロム酸は、三酸化クロムを水に溶解して比重1.5〜
1.65に調整した濃厚水溶液として使用し、リン酸は
、75〜88%濃度の市販品を使用することができる。
クロム酸とリン酸との混合濃厚液(以下、混合濃厚液と
いう)は、前記リン酸1分子量に対して前記のようにし
て調整したクロム酸濃厚水溶液を0148〜2.7分子
量の比率で混合したもの、好ましくは0196〜1.3
6の比率で混合したものを使用する。
この場合の混合濃厚液において、クロム酸の分子量の比
率が0.48未満であると高粘度となり、含浸が円滑に
行なわれないために、処理回数を重ねてもより一層の硬
度の上昇は望めず、クロム酸の分子量の比率が2.7を
超えると、リン酸の触媒的効力が減少し、含浸後の加熱
処理温度もより高温が必要となり、又、処理回数を多く
しないと目的とする特性をもったセラミック皮膜になり
難いものである。リン酸は、それ自体でも脱水縮合や金
属イオンへの配合から高分子構造を形成するが、クロム
酸との混在によりクロム酸の還元効果を有し、クロムと
酸素を介した高分子結合構造をとりより強固な硬化皮膜
を形成するものである。
セラミック原料としては、52O2、Crz03、Al
1203.1rO2などの少なくとも1種類を使用する
が、それぞれ純度が95%程度であり、粒度が最大20
μm以下で、平均粒度1,4μmであるようなものが好
ましい。
セラミックスラリ−は、前記のような混合濃厚液に前記
セラミック原料を1.5〜2.5kg/Jの割合で添加
して十分かきまぜて調製する(なお、添加順序に制約は
ない)。
セラミック皮膜の形成は、前記のようにして調製したセ
ラミックスラリ−を金属材料面に、刷毛塗り、スプレー
塗り、又は、浸漬することなどによって塗着し、200
〜300℃に30〜120分間焼成してセラミック皮膜
を形成し、ついで、この皮膜上に前記のような混合濃厚
液を含浸液として刷毛塗り、スプレー塗り、浸漬するこ
となどによって含浸し、200〜300℃で30〜15
0分間加熱焼成する処理をするが、この含浸液による含
浸−加熱焼成する処理を少なくとも1回繰返して行なう
ものであって、3〜5回繰返し行なうことが好ましく、
通常、5回繰返し行なうことによって十分な特性をもっ
たセラミック皮膜形成が行なえるものである。
本発明方法によってセラミック皮膜形成の加熱焼成温度
を200〜300℃の低温処理が可能となり、含浸液に
よる処理を5回程度行なうことによって十分な特性をも
ったセラミック皮膜となし得るものであって、このよう
な効果は、リン酸によるクロム酸の低温還元作用の触媒
としての効果と、さらに、CrO3がCr2O3に変換
する際、リン酸と有機的な酸化結合をもって化学変化が
おき皮膜として残留するためにセラミック皮膜の硬化及
び充填効果を得るための有効な手段となるからであると
考えられる。
なお、得られたセラミック皮膜について、リン酸化物の
分子量に対するクロム酸化物の分子量の比率を調べたと
ころ、前記の混合濃厚液におけるリン酸に対するクロム
酸の分子量の比率がほぼそのまま残留していた。
(実施例) 次に、本発明の実施例を述べる。
第1図は、本発明エンジンバルブの一実施例を示す平面
図、第2図は、第1図のA−A線上の断面図である。
実施例1 炭素鋼で製作したエンジンバルブ1は、幹体2の上端面
に背面の外周部を傾斜座面4とする弁盤体3を一体に連
設したT字状をなしている。
5io2(純度92.5%)  380g、 Cr20
3(純度99.3%>  340g、 AJ!203 
 (純度98%)  160gを、クロム酸(比重1゜
6) 40me、88%リン酸35meを混合した混合
濃厚液に添加して30分間かきまぜ器を使用してかきま
ぜて調製したセラミックスラリ−を前記エンジンバルブ
面上に、スプレー塗りによって塗着し、280℃に60
分間加熱焼成してセラミック皮膜を形成した。ついで、
比重1.6のクロム酸濃厚液272+114!と市販の
88%リン酸256m1との混合濃厚液を含浸液として
使用して吸引含浸した後、280℃で60分間加熱焼成
した。この含浸液の含浸−加熱焼成する処理を5回繰返
し施行し、クロム酸化物とリン酸化物との分子量の比率
が1:0.92のマトリックスにSiO2、Cr2O3
及びA!203の粒子が分散したセラミック皮膜6を形
成したエンジンバルブを得た。
得られたセラミック皮膜について硬度を測定したが、表
面硬度は平均Hv2O25であった。又、得られたエン
ジンバルブを5%、2O0℃の硫酸水溶液に20時間浸
漬したがセラミック皮膜の剥離は全くなく強固に塗着さ
れていることが認められた。
実施例2 5.6%−CaOで安定化したZrO2650gを、ク
ロム酸(比重1.6) 40.4.88%リン酸35−
を混合した混合濃厚液に添加して30分間かきまぜ器を
使用してかきまぜて調製したセラミックスラリ−を前記
実施例1と同様なエンジンバルブ面上に、スプレー塗り
によって塗着し、300℃に45分間加熱焼成してセラ
ミック皮膜を形成した。ついで、実施例1同様の混合濃
厚液を含浸液として使用して吸引含浸した後、300℃
で45分間加熱焼成した。この含浸液の含浸−加熱焼成
する処理を5回繰返し施行し、クロム酸化物とリン酸化
物との分子量の比率が1:0.9のマトリックスに1r
O2の粒子が分散したセラミック皮膜6を形成したエン
ジンバルブを得た。
得られたセラミック皮膜について硬度を測定したが、表
面硬度は平均Hv 795であり、得られたエンジンバ
ルブを5%、2O0℃の硫酸水溶液に20時間浸漬した
がセラミック皮膜の剥離は殆んどなく強固に塗着されて
いることが認められた。
比較例 実施例1と同様なエンジンバルブ本体に、比重1.63
のクロム酸濃厚液に実施例と同様なSiO2、Cr2O
3、AJ!203をそれぞれ380 g、340 g、
160gを添加して30分間かきまぜ器を使用してかき
まぜて調製したセラミックスラリ−をスプレー塗りによ
って塗着し、500℃に45分間加熱処理する処理を5
回繰返し施行してセラミック皮膜を形成したエンジンバ
ルブを得た。
得られたセラミック皮膜の表面硬度は平均Hv712で
あり、5%、2O0℃の硫酸水溶液に20時間浸漬した
ところセラミック皮膜の剥離が認められた。
(発明の効果) 本発明は、エンジンバルブ本体面にクロム酸化物とリン
酸化物とが混在するマトリックスSiO2、Cr2O3
、AJ’203又はzro2などのうち少なくとも1種
類の粒子が分散したセラミック皮膜を形成したものであ
り、その製造方法であるから、セラミック皮膜の硬度が
高く、かつ、緻密であり、耐熱・耐食性にきわめて優れ
たセラミック皮膜が得られ、セラミック皮膜形成処理に
おける焼成温度が従来法では450〜550℃といった
高温であるのに較べて200〜300℃のような低温で
の処理を可能とし得、かつ、処理回数も従来法では2O
数回の繰返し処理する必要があったのに対して含浸液処
理が5程度度の繰返し処理で十分となし得、強固に結合
した耐熱・耐摩耗性にきわめて優れ、更にエンジンバル
ブ本体に軟化や熱変形を生じることのないセラミック皮
膜を形成したエンジンバルブが簡易に得ることができる
などきわめて大きな効果が認められる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明エンジンバルブの一実施例を示す平面
図、第2図は、第1図のA−A@上の断面図、第3図は
、従来例を示す第2図と同様な断面図である。 1・・・エンジンバルブ本体、2・・・幹体、3・・・
弁盤体、4・・・座面、5・・・幹体の下端面、6・・
・セラミック皮膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)幹体の上端部に背面の外周部を傾斜座面となす弁盤
    体を一体に連設したT字状からなる弁本体構造において
    、弁盤体の幹体の周面部表面に、クロム酸化物とリン酸
    化物とが混在するマトリックスにセラミック粒子が分散
    してなるセラミック皮膜を形成してなることを特徴とす
    るエンジンバルブ。 2)幹体の上端部に背面の外周部を傾斜座面となす弁盤
    体を一体に連設したT字状からなる弁本体構造において
    、弁盤体の幹体の周面部表面に、クロム酸とリン酸との
    混合濃厚液とSiO_2、Cr_2O_3、Al_2O
    _3又はZrO_2から選ばれた少なくとも1種類から
    なるセラミックスラリーを塗着した後、加熱焼成してセ
    ラミック皮膜を形成し、該セラミック皮膜に、クロム酸
    とリン酸との混合濃厚液からなる含浸液を含浸し加熱焼
    成する処理を少なくとも1回繰返して行なうことを特徴
    とするエンジンバルブの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5441024A (en) * 1994-05-09 1995-08-15 Val-Kro, Inc. Engine valve
JP2011036913A (ja) * 2009-08-13 2011-02-24 Shenzhen Futaihong Precision Industrial Co Ltd 金属高温成型金型及びその製造方法
JP2023157290A (ja) * 2022-04-14 2023-10-26 トーカロ株式会社 耐硫酸腐食性被覆部材、耐硫酸腐食性被覆部材の製造方法、及び水素製造isプロセス装置

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JP2023157290A (ja) * 2022-04-14 2023-10-26 トーカロ株式会社 耐硫酸腐食性被覆部材、耐硫酸腐食性被覆部材の製造方法、及び水素製造isプロセス装置

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