JPH0539872A - Ｔｉ−Ａｌ系合金製複合バルブ - Google Patents
Ｔｉ−Ａｌ系合金製複合バルブInfo
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- JPH0539872A JPH0539872A JP19429591A JP19429591A JPH0539872A JP H0539872 A JPH0539872 A JP H0539872A JP 19429591 A JP19429591 A JP 19429591A JP 19429591 A JP19429591 A JP 19429591A JP H0539872 A JPH0539872 A JP H0539872A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温での耐酸化性ないし耐摩耗性に優れてい
ることが要求される部位において耐酸化性ないし耐摩耗
性がより一層優れているバルブを提供する。 【構成】 Ｔｉ−Ａｌ系合金よりなるバルブ基材２の耐
酸化性ないし耐摩耗性が要求される部位に、前記バルブ
基材２の耐酸化性ないし耐摩耗性よりも耐酸化性ないし
耐摩耗性が優れる表面層３を形成したＴｉ−Ａｌ系合金
製複合バルブ１
ることが要求される部位において耐酸化性ないし耐摩耗
性がより一層優れているバルブを提供する。 【構成】 Ｔｉ−Ａｌ系合金よりなるバルブ基材２の耐
酸化性ないし耐摩耗性が要求される部位に、前記バルブ
基材２の耐酸化性ないし耐摩耗性よりも耐酸化性ないし
耐摩耗性が優れる表面層３を形成したＴｉ−Ａｌ系合金
製複合バルブ１
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車エンジン用の排
気バルブおよび吸気バルブとして利用されるＴｉ−Ａｌ
系合金製複合バルブに関するものである。
気バルブおよび吸気バルブとして利用されるＴｉ−Ａｌ
系合金製複合バルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジン用の排気バルブおよび吸
気バルブは、高温下における強度はもとより、耐食性，
耐酸化性に優れていることが要求され、さらに、バルブ
シート，バルブガイド，プッシュロッド等との接触部に
おいて優れた耐摩耗性を有していることが要求される。
気バルブは、高温下における強度はもとより、耐食性，
耐酸化性に優れていることが要求され、さらに、バルブ
シート，バルブガイド，プッシュロッド等との接触部に
おいて優れた耐摩耗性を有していることが要求される。
【０００３】また、最近の自動車エンジンに対する高回
転化，高出力化への要求、さらには環境問題に端を発す
るエンジンの低燃料消費化，高効率化の要望が強まり、
エンジンバルブについても軽量化，超耐熱化の要請が非
常に強くなっている。
転化，高出力化への要求、さらには環境問題に端を発す
るエンジンの低燃料消費化，高効率化の要望が強まり、
エンジンバルブについても軽量化，超耐熱化の要請が非
常に強くなっている。
【０００４】従来のバルブ材料としては、耐熱材料とし
てＦｅ系またはＮｉ系等の耐熱鋼や耐熱合金が用いら
れ、これらの材料における軽量化方法として中空化等が
適用されているが、軽量化の要求を十分満足していると
はいえない状況にある。
てＦｅ系またはＮｉ系等の耐熱鋼や耐熱合金が用いら
れ、これらの材料における軽量化方法として中空化等が
適用されているが、軽量化の要求を十分満足していると
はいえない状況にある。
【０００５】一方、軽量材料としてはＴｉ合金の適用が
試みられているが、Ｔｉ合金の耐用温度は約５００℃で
あり、吸気バルブ材料としては適用可能であるが、高性
能エンジンの排気バルブ材料としては不適当である。
試みられているが、Ｔｉ合金の耐用温度は約５００℃で
あり、吸気バルブ材料としては適用可能であるが、高性
能エンジンの排気バルブ材料としては不適当である。
【０００６】そこで、近年、軽量かつ耐熱強度等の優れ
る金属間化合物材料をエンジンバルブ等の動弁系部品材
料として利用することが試みられている。そのうち、例
えば、特開昭６１−２２９９０７号、特開平２−４７２
７８号等は、Ｔｉ−Ａｌ系の合金をバルブ材料として適
用したものであり、このようなＴｉ−Ａｌ系合金製バル
ブとしては、例えば、図３に示す構造を有するものがあ
った。
る金属間化合物材料をエンジンバルブ等の動弁系部品材
料として利用することが試みられている。そのうち、例
えば、特開昭６１−２２９９０７号、特開平２−４７２
７８号等は、Ｔｉ−Ａｌ系の合金をバルブ材料として適
用したものであり、このようなＴｉ−Ａｌ系合金製バル
ブとしては、例えば、図３に示す構造を有するものがあ
った。
【０００７】図３に示すＴｉ−Ａｌ系合金製バルブ１１
は、軸部１２の一端側に溝部１３および軸端部１４を有
していると共に、軸部１２の他端側に傘部１５を有し、
この傘部１５には傘表部１５ａ，バルブフェース部１５
ｂおよび傘裏部１５ｃを有する構造をなすものであり、
Ｔｉ−Ａｌ系合金を素材としたものである。
は、軸部１２の一端側に溝部１３および軸端部１４を有
していると共に、軸部１２の他端側に傘部１５を有し、
この傘部１５には傘表部１５ａ，バルブフェース部１５
ｂおよび傘裏部１５ｃを有する構造をなすものであり、
Ｔｉ−Ａｌ系合金を素材としたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のＴｉ−Ａｌ系合金バルブ１１に用いられてい
るＴｉ−Ａｌ系合金においては、単独で使用した場合に
８５０℃以上の高温域における耐酸化性やバルブフェー
ス部１５ｂ、軸端部１４、および軸部１２の耐摩耗性が
十分でないという問題点があった。
うな従来のＴｉ−Ａｌ系合金バルブ１１に用いられてい
るＴｉ−Ａｌ系合金においては、単独で使用した場合に
８５０℃以上の高温域における耐酸化性やバルブフェー
ス部１５ｂ、軸端部１４、および軸部１２の耐摩耗性が
十分でないという問題点があった。
【０００９】このような問題点に対して、前述の特開平
２−４７２７８号では、バルブフェース部および軸端部
の表面にＡｌ拡散処理を施してＴｉＡｌ3 を晶出させる
ことにより当該部位の耐摩耗性を向上させるようにして
いる。
２−４７２７８号では、バルブフェース部および軸端部
の表面にＡｌ拡散処理を施してＴｉＡｌ3 を晶出させる
ことにより当該部位の耐摩耗性を向上させるようにして
いる。
【００１０】ところが、このような発明においても、耐
酸化性に関しては十分考慮されておらず、高出力化，高
効率化を目指したエンジンにおいて、軽量かつ耐熱強度
等に優れたＴｉ−Ａｌ系合金を８５０℃以上の環境下で
使用する場合、耐酸化性および耐摩耗性の確保が必須と
なることから、このような耐酸化性ないし耐摩耗性に優
れたバルブの開発が望まれているという課題があった。
酸化性に関しては十分考慮されておらず、高出力化，高
効率化を目指したエンジンにおいて、軽量かつ耐熱強度
等に優れたＴｉ−Ａｌ系合金を８５０℃以上の環境下で
使用する場合、耐酸化性および耐摩耗性の確保が必須と
なることから、このような耐酸化性ないし耐摩耗性に優
れたバルブの開発が望まれているという課題があった。
【００１１】
【発明の目的】本発明は、上記した従来の課題にかんが
みてなされたもので、高温での耐酸化性ないし耐摩耗性
に優れていることが要求される部位において前記耐酸化
性ないし耐摩耗性がより一層優れているＴｉ−Ａｌ系合
金製複合バルブを提供することを目的としている。
みてなされたもので、高温での耐酸化性ないし耐摩耗性
に優れていることが要求される部位において前記耐酸化
性ないし耐摩耗性がより一層優れているＴｉ−Ａｌ系合
金製複合バルブを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるＴｉ−Ａ
ｌ系合金製複合バルブは、Ｔｉ−Ａｌ系合金よりなるバ
ルブ基材の耐酸化性ないし耐摩耗性に優れていることが
要求される部位に、前記バルブ基材の耐酸化性ないし耐
摩耗性よりも当該性能が優れる表面層を形成した構成と
したことを特徴としており、実施態様においては、前記
表面層を構成する材料が、Ｎｉ−Ｃｒ系合金被覆材料，
Ｃｒメッキ，Ｎｉメッキ，Ａｌ基アルミナイズ材料，Ｍ
−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金溶射材料よりなる金属系材料な
いしはＡｌ2 Ｏ3 等の酸化物系セラミック材料のうちの
少なくとも１種よりなるものとし、同じく実施態様にお
いては、Ｔｉ−Ａｌ系合金の組成が、重量％で、Ａｌ：
３２〜３６％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｎｂ：０．１
〜５．０％、Ｃｒ：０．１〜３．０％を含み、残部が実
質的にＴｉよりなるものとした構成としたことを特徴と
しており、上記したＴｉ−Ａｌ系合金製複合バルブの発
明に係わる構成をもって前述した従来の課題を解決する
ための手段としている。
ｌ系合金製複合バルブは、Ｔｉ−Ａｌ系合金よりなるバ
ルブ基材の耐酸化性ないし耐摩耗性に優れていることが
要求される部位に、前記バルブ基材の耐酸化性ないし耐
摩耗性よりも当該性能が優れる表面層を形成した構成と
したことを特徴としており、実施態様においては、前記
表面層を構成する材料が、Ｎｉ−Ｃｒ系合金被覆材料，
Ｃｒメッキ，Ｎｉメッキ，Ａｌ基アルミナイズ材料，Ｍ
−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金溶射材料よりなる金属系材料な
いしはＡｌ2 Ｏ3 等の酸化物系セラミック材料のうちの
少なくとも１種よりなるものとし、同じく実施態様にお
いては、Ｔｉ−Ａｌ系合金の組成が、重量％で、Ａｌ：
３２〜３６％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｎｂ：０．１
〜５．０％、Ｃｒ：０．１〜３．０％を含み、残部が実
質的にＴｉよりなるものとした構成としたことを特徴と
しており、上記したＴｉ−Ａｌ系合金製複合バルブの発
明に係わる構成をもって前述した従来の課題を解決する
ための手段としている。
【００１３】図１および図２は本発明に係わるＴｉ−Ａ
ｌ系合金製複合バルブの実施態様を示すものであって、
図１および図２に示すＴｉ−Ａｌ系合金製複合バルブ１
は、Ｔｉ−Ａｌ系合金よりなるバルブ基材２の耐酸化性
ないしは耐摩耗性が要求される表面に、前記バルブ基材
２の耐酸化性ないしは耐摩耗性よりも耐酸化性および耐
摩耗性が優れる表面層３を形成してなるものであり、こ
のＴｉ−Ａｌ系合金製複合バルブ１においても、軸部４
の一端側に溝部５および軸端部６を有していると共に、
軸部４の他端側に傘部７を有し、この傘部７には傘表部
７ａ，バルブフェース部７ｂおよび傘裏部７ｃを有する
構造をなしている。
ｌ系合金製複合バルブの実施態様を示すものであって、
図１および図２に示すＴｉ−Ａｌ系合金製複合バルブ１
は、Ｔｉ−Ａｌ系合金よりなるバルブ基材２の耐酸化性
ないしは耐摩耗性が要求される表面に、前記バルブ基材
２の耐酸化性ないしは耐摩耗性よりも耐酸化性および耐
摩耗性が優れる表面層３を形成してなるものであり、こ
のＴｉ−Ａｌ系合金製複合バルブ１においても、軸部４
の一端側に溝部５および軸端部６を有していると共に、
軸部４の他端側に傘部７を有し、この傘部７には傘表部
７ａ，バルブフェース部７ｂおよび傘裏部７ｃを有する
構造をなしている。
【００１４】このような構造を有するＴｉ−Ａｌ系合金
製複合バルブ１において、バルブ基材２としては、重量
％で、Ａｌ：３２〜３６％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、
Ｎｂ：０．１〜５．０％、Ｃｒ：０．１〜３．０％を含
み、残部が実質的にＴｉよりなるものを使用することも
できる。
製複合バルブ１において、バルブ基材２としては、重量
％で、Ａｌ：３２〜３６％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、
Ｎｂ：０．１〜５．０％、Ｃｒ：０．１〜３．０％を含
み、残部が実質的にＴｉよりなるものを使用することも
できる。
【００１５】このようなＴｉ−Ａｌ系合金を使用するこ
とができるとした理由は次のとおりである。
とができるとした理由は次のとおりである。
【００１６】Ａｌ：３２〜３６％ ＡｌはＴｉとともに金属間化合物ＴｉＡｌおよびＴｉ3
Ａｌを構成する必須の元素であり、Ａｌ含有量が少なす
ぎるとＴｉ3 Ａｌの生成量が多くなりすぎて延性，靭性
が低下すると共に耐酸化性にも劣ったものとなり、反対
にＡｌ含有量が多すぎるとＡｌ3 Ｔｉの生成量が多くな
りすぎて延性，靭性が低下したものとなり、このような
Ｔｉ−Ａｌ系合金において高強度・高延性を得るために
はＡｌ含有量を３２〜３６％位の範囲とするのがより望
ましいことによる。
Ａｌを構成する必須の元素であり、Ａｌ含有量が少なす
ぎるとＴｉ3 Ａｌの生成量が多くなりすぎて延性，靭性
が低下すると共に耐酸化性にも劣ったものとなり、反対
にＡｌ含有量が多すぎるとＡｌ3 Ｔｉの生成量が多くな
りすぎて延性，靭性が低下したものとなり、このような
Ｔｉ−Ａｌ系合金において高強度・高延性を得るために
はＡｌ含有量を３２〜３６％位の範囲とするのがより望
ましいことによる。
【００１７】Ｓｉ：０．１〜２．０％ ＳｉはＮｂと共に複合添加することによってＳｉ単独添
加の場合に比べて耐酸化性をさらに向上させるのに有効
な元素であるが、多量に含有させると珪素化合物が多く
生成して常温延性および靭性が低下することとなるの
で、０．１〜２．０％位の範囲とするのがより望ましい
ことによる。
加の場合に比べて耐酸化性をさらに向上させるのに有効
な元素であるが、多量に含有させると珪素化合物が多く
生成して常温延性および靭性が低下することとなるの
で、０．１〜２．０％位の範囲とするのがより望ましい
ことによる。
【００１８】Ｎｂ：０．１〜５．０％ ＮｂはＳｉと共に複合添加することによってＮｂ単独添
加の場合に比べて耐酸化性をさらに向上させるのに有効
な元素であり、含有量が増加するにつれて耐酸化性が向
上する。また、ＮｂはＴｉＡｌよりもＴｉ3 Ａｌに多く
固溶してＴｉ3 Ａｌの強度を高くする効果があるが、あ
まり多く含有させてもこの効果は飽和してむしろ延性を
低下させるので、０．１〜５．０％位の範囲とするのが
より望ましいことによる。
加の場合に比べて耐酸化性をさらに向上させるのに有効
な元素であり、含有量が増加するにつれて耐酸化性が向
上する。また、ＮｂはＴｉＡｌよりもＴｉ3 Ａｌに多く
固溶してＴｉ3 Ａｌの強度を高くする効果があるが、あ
まり多く含有させてもこの効果は飽和してむしろ延性を
低下させるので、０．１〜５．０％位の範囲とするのが
より望ましいことによる。
【００１９】Ｃｒ：０．１〜３．０％ ＣｒはＴｉＡｌおよびＴｉ3 Ａｌの両方に固溶するが、
特にＴｉＡｌの方に多量に固溶する元素である。そし
て、ＣｒがＴｉＡｌ中に固溶すると固溶強化によって強
度が高くなり、クリープ破断強度が高くなる。そして、
このような効果が現われるのは０．１％位からである
が、多すぎるとその効果は飽和するようになってむしろ
延性が低下すると共に耐酸化性を劣化するので、０．１
〜３．０％位の範囲とするのが良いことによる。
特にＴｉＡｌの方に多量に固溶する元素である。そし
て、ＣｒがＴｉＡｌ中に固溶すると固溶強化によって強
度が高くなり、クリープ破断強度が高くなる。そして、
このような効果が現われるのは０．１％位からである
が、多すぎるとその効果は飽和するようになってむしろ
延性が低下すると共に耐酸化性を劣化するので、０．１
〜３．０％位の範囲とするのが良いことによる。
【００２０】Ｔｉ：残部 ＴｉはＴｉＡｌ／Ｔｉ3 Ａｌ２相合金において、ＴｉＡ
ｌおよびＴｉ3 Ａｌを構成する必須の元素であるので残
部とした。
ｌおよびＴｉ3 Ａｌを構成する必須の元素であるので残
部とした。
【００２１】このようなＴｉ−Ａｌ系合金は、合金母材
をプラズマスカル溶解法，プラズマアーク溶解法，アル
ゴンアーク溶解法，真空アーク溶解法等によって溶製さ
れる。
をプラズマスカル溶解法，プラズマアーク溶解法，アル
ゴンアーク溶解法，真空アーク溶解法等によって溶製さ
れる。
【００２２】本発明において使用されるバルブ基材２の
素材となるＴｉ−Ａｌ系合金は、軽量でかつ高温強度，
高温クリープ強度の優れた材料であり、化学式において
はＴｉ3 Ａｌ，ＴｉＡｌの単相もしくは二相組織を有す
るものが基本材料となる。
素材となるＴｉ−Ａｌ系合金は、軽量でかつ高温強度，
高温クリープ強度の優れた材料であり、化学式において
はＴｉ3 Ａｌ，ＴｉＡｌの単相もしくは二相組織を有す
るものが基本材料となる。
【００２３】しかしながら、バルブの使用中に、表面層
が万一剥離脱落した場合を考慮して、母材自体の耐酸化
性に優れかつ延性にも優れた組成であるＴｉ−Ａｌ−Ｓ
ｉ−Ｎｂ−Ｃｒ系合金の適用が望ましく、上記した化学
成分を有するものが望ましいといえる。
が万一剥離脱落した場合を考慮して、母材自体の耐酸化
性に優れかつ延性にも優れた組成であるＴｉ−Ａｌ−Ｓ
ｉ−Ｎｂ−Ｃｒ系合金の適用が望ましく、上記した化学
成分を有するものが望ましいといえる。
【００２４】次いで、上記に例示した溶解法により溶製
されたＴｉ−Ａｌ系合金の溶融金属，インゴットもしく
は粉末を精密鋳造法，高温鍛造法，粉末成形焼結法など
によってバルブ基材２の形状に成形する。
されたＴｉ−Ａｌ系合金の溶融金属，インゴットもしく
は粉末を精密鋳造法，高温鍛造法，粉末成形焼結法など
によってバルブ基材２の形状に成形する。
【００２５】さらに、上記バルブ基材２の耐酸化性ない
し耐摩耗性が要求される部位に、例えば、傘表部７ａ〜
バルブフェース部７ｂ〜傘裏部７ｃにかけた耐酸化性が
要求される部位や、バルブフェース部７ｂ，軸部４，溝
部５，軸端部６などの耐摩耗性が要求される部位に、前
記バルブ基材２の耐酸化性ないし耐摩耗性よりも耐酸化
性および耐摩耗性が上回る表面層３を形成するに際し
て、前記表面層３としては、Ｎｉ−Ｃｒ系合金被覆材
料，Ｃｒメッキ，Ｎｉメッキ，Ａｌ基アルミナイズ材
料，Ｍ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金溶射材料よりなる金属材
料ないしはＡｌ2 Ｏ3 等の酸化物系セラミック材料のう
ちの少なくとも１種よりなる材料を用いることができ
る。
し耐摩耗性が要求される部位に、例えば、傘表部７ａ〜
バルブフェース部７ｂ〜傘裏部７ｃにかけた耐酸化性が
要求される部位や、バルブフェース部７ｂ，軸部４，溝
部５，軸端部６などの耐摩耗性が要求される部位に、前
記バルブ基材２の耐酸化性ないし耐摩耗性よりも耐酸化
性および耐摩耗性が上回る表面層３を形成するに際し
て、前記表面層３としては、Ｎｉ−Ｃｒ系合金被覆材
料，Ｃｒメッキ，Ｎｉメッキ，Ａｌ基アルミナイズ材
料，Ｍ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金溶射材料よりなる金属材
料ないしはＡｌ2 Ｏ3 等の酸化物系セラミック材料のう
ちの少なくとも１種よりなる材料を用いることができ
る。
【００２６】このような表面層３を形成することによっ
て酸化増量が少ないものとなり、傘表部７ａ〜バルブフ
ェース部７ｂ〜傘裏部７ｃにかけてとくに要求される耐
酸化性のより一層の向上をはかることが可能であると共
に、硬さが増大して摩耗量が少ないものとなって、耐摩
耗性も向上したものとなり、耐摩耗性が要求されるバル
ブフェース部７ｂ，軸部４，溝部５，軸端部６において
表面層は良好な耐摩耗層として機能する。
て酸化増量が少ないものとなり、傘表部７ａ〜バルブフ
ェース部７ｂ〜傘裏部７ｃにかけてとくに要求される耐
酸化性のより一層の向上をはかることが可能であると共
に、硬さが増大して摩耗量が少ないものとなって、耐摩
耗性も向上したものとなり、耐摩耗性が要求されるバル
ブフェース部７ｂ，軸部４，溝部５，軸端部６において
表面層は良好な耐摩耗層として機能する。
【００２７】この場合、特に耐摩耗性に優れていること
が要求されるバルブフェース部７ｂ，軸端部６などにお
いては、従来のバルブでも行なわれているプラズマ粉末
溶接（ＰＰＷ）やレーザ処理等による肉盛りを行なって
もよい。
が要求されるバルブフェース部７ｂ，軸端部６などにお
いては、従来のバルブでも行なわれているプラズマ粉末
溶接（ＰＰＷ）やレーザ処理等による肉盛りを行なって
もよい。
【００２８】そして、このようなバルブ基材２に用いた
Ｔｉ−Ａｌ系合金は、比重が３．８ｇ／ｃｍ3 であって
従来の鋼製バルブの約５０％であり、したがってバルブ
重量は約５０％の軽量化を図ることができるので、慣性
重量およびフリクションの軽減によって運動性能がより
一層向上したものとすることができるようになる。
Ｔｉ−Ａｌ系合金は、比重が３．８ｇ／ｃｍ3 であって
従来の鋼製バルブの約５０％であり、したがってバルブ
重量は約５０％の軽量化を図ることができるので、慣性
重量およびフリクションの軽減によって運動性能がより
一層向上したものとすることができるようになる。
【００２９】
【発明の作用】Ｔｉ−Ａｌ系合金は、軽量であると共に
高温での強度，クリープ強度等に優れた理想的な自動車
用バルブ材料であると言えるが、８５０℃以上の高温に
おける耐酸化性およびバルブシートとの当り面および軸
端部等の摺動部における耐摩耗性が十分であるとは言い
がたかったのに対して、本発明に係わるバルブでは前述
のようにＴｉ−Ａｌ系合金よりなるバルブ基材の表面の
一部もしくは全部にバルブ基材の耐熱性ないしは耐摩耗
性よりも当該性能が優れた表面層を形成したことによ
り、耐酸化性ないしは耐摩耗性が向上したバルブとなっ
て要求特性を十分に満足するものとなる。
高温での強度，クリープ強度等に優れた理想的な自動車
用バルブ材料であると言えるが、８５０℃以上の高温に
おける耐酸化性およびバルブシートとの当り面および軸
端部等の摺動部における耐摩耗性が十分であるとは言い
がたかったのに対して、本発明に係わるバルブでは前述
のようにＴｉ−Ａｌ系合金よりなるバルブ基材の表面の
一部もしくは全部にバルブ基材の耐熱性ないしは耐摩耗
性よりも当該性能が優れた表面層を形成したことによ
り、耐酸化性ないしは耐摩耗性が向上したバルブとなっ
て要求特性を十分に満足するものとなる。
【００３０】
（実施例１）Ｔｉ−３３．３重量％Ａｌ−０．５重量％
Ｓｉ−１．０重量％Ｎｂ−０．５重量％ＣｒよりなるＴ
ｉ−Ａｌ系合金を素材としてバルブ基材２の形状に成形
したのち、このバルブ基材２の表面にＮｉ−１５重量％
Ｃｒよりなる表面被覆用の合金被覆材料を塗布し、不活
性雰囲気中で１０００〜１１００℃×１０分の複合化熱
処理を行なった。
Ｓｉ−１．０重量％Ｎｂ−０．５重量％ＣｒよりなるＴ
ｉ−Ａｌ系合金を素材としてバルブ基材２の形状に成形
したのち、このバルブ基材２の表面にＮｉ−１５重量％
Ｃｒよりなる表面被覆用の合金被覆材料を塗布し、不活
性雰囲気中で１０００〜１１００℃×１０分の複合化熱
処理を行なった。
【００３１】この熱処理によって上記表面被覆用の合金
被覆材料は溶融し、Ｔｉ−Ａｌ系合金よりなるバルブ基
材２との間でＴｉ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｒ等の拡散層を介し
て強固に密着接合され、強固かつ緻密な表面層３を形成
した。次いで、表面層３に対して機械加工を行なうこと
によって所要の複合バルブ１に仕上げた。
被覆材料は溶融し、Ｔｉ−Ａｌ系合金よりなるバルブ基
材２との間でＴｉ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｒ等の拡散層を介し
て強固に密着接合され、強固かつ緻密な表面層３を形成
した。次いで、表面層３に対して機械加工を行なうこと
によって所要の複合バルブ１に仕上げた。
【００３２】続いて、９００℃で１９２サイクルの繰り
返し酸化試験を行なって酸化増量を調べることにより耐
酸化性を評価し、硬さを調べると共に耐摩耗性を評価し
たところ、表１の実施例１の欄に示すように、耐酸化性
および耐摩耗性の両方共に優れたものとなっていること
が確かめられた。
返し酸化試験を行なって酸化増量を調べることにより耐
酸化性を評価し、硬さを調べると共に耐摩耗性を評価し
たところ、表１の実施例１の欄に示すように、耐酸化性
および耐摩耗性の両方共に優れたものとなっていること
が確かめられた。
【００３３】（実施例２）Ｔｉ−３３．５重量％Ａｌ−
０．２重量％Ｓｉ−１．１重量％Ｎｂ−０．９重量％Ｃ
ｒよりなるＴｉ−Ａｌ系合金を素材としてバルブ基材２
の形状に成形したのち、このバルブ基材２の表面にＣｒ
メッキを施して、Ｃｒメッキよりなる表面層３を形成し
た。次いで、表面層３に対して機械加工を行なうことに
よって所要の複合バルブ１に仕上げた。
０．２重量％Ｓｉ−１．１重量％Ｎｂ−０．９重量％Ｃ
ｒよりなるＴｉ−Ａｌ系合金を素材としてバルブ基材２
の形状に成形したのち、このバルブ基材２の表面にＣｒ
メッキを施して、Ｃｒメッキよりなる表面層３を形成し
た。次いで、表面層３に対して機械加工を行なうことに
よって所要の複合バルブ１に仕上げた。
【００３４】続いて、９００℃で１９２サイクルの繰り
返し酸化試験を行なって酸化増量を調べることにより耐
酸化性を評価し、硬さを調べると共に耐摩耗性を評価し
たところ、表１の実施例２の欄に示すように、耐酸化性
および耐摩耗性の両方共に優れたものとなっていること
が確かめられた。
返し酸化試験を行なって酸化増量を調べることにより耐
酸化性を評価し、硬さを調べると共に耐摩耗性を評価し
たところ、表１の実施例２の欄に示すように、耐酸化性
および耐摩耗性の両方共に優れたものとなっていること
が確かめられた。
【００３５】（実施例３）Ｔｉ−３３．３重量％Ａｌ−
０．２重量％Ｓｉ−０．９重量％Ｎｂ−０．５重量％Ｃ
ｒよりなるＴｉ−Ａｌ系合金を素材としてバルブ基材２
の形状に成形したのち、このバルブ基材２の表面にＮｉ
−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金溶射材料（Ｎｉ−１６重量％Ｃ
ｒ−１６重量％Ａｌ−０．８重量％Ｙ），Ｃｏ−Ｎｉ−
Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金溶射材料（Ｃｏ−３２重量％Ｎｉ
−２１重量％Ｃｒ−８重量％Ａｌ−０．５重量％Ｙ）お
よびアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）セラミック溶射材料を用い
てプラズマ溶射することによって、傘表部７ａ，バルブ
フェース部７ｂ，傘裏部７ｃなどの耐酸化性が要求され
る部位、およびバルブフェース部７ｂ，軸部４，軸端部
５などの耐摩耗性が必要な部位に溶射被膜よりなる表面
層３を形成した。
０．２重量％Ｓｉ−０．９重量％Ｎｂ−０．５重量％Ｃ
ｒよりなるＴｉ−Ａｌ系合金を素材としてバルブ基材２
の形状に成形したのち、このバルブ基材２の表面にＮｉ
−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金溶射材料（Ｎｉ−１６重量％Ｃ
ｒ−１６重量％Ａｌ−０．８重量％Ｙ），Ｃｏ−Ｎｉ−
Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金溶射材料（Ｃｏ−３２重量％Ｎｉ
−２１重量％Ｃｒ−８重量％Ａｌ−０．５重量％Ｙ）お
よびアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）セラミック溶射材料を用い
てプラズマ溶射することによって、傘表部７ａ，バルブ
フェース部７ｂ，傘裏部７ｃなどの耐酸化性が要求され
る部位、およびバルブフェース部７ｂ，軸部４，軸端部
５などの耐摩耗性が必要な部位に溶射被膜よりなる表面
層３を形成した。
【００３６】続いて、溶射材料としてＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒ
−Ａｌ−Ｙ系のものを用いて低圧プラズマ溶射により被
覆して表面層３を形成したバルブ１に対して、９００℃
で１９２サイクルの繰り返し酸化試験を行なって酸化増
量を調べることにより耐酸化性を評価し、硬さを調べる
と共に耐摩耗性を評価したところ、表１の実施例３の欄
に示すように、耐酸化性および耐摩耗性の両方共に優れ
たものとなっていることが確かめられた。
−Ａｌ−Ｙ系のものを用いて低圧プラズマ溶射により被
覆して表面層３を形成したバルブ１に対して、９００℃
で１９２サイクルの繰り返し酸化試験を行なって酸化増
量を調べることにより耐酸化性を評価し、硬さを調べる
と共に耐摩耗性を評価したところ、表１の実施例３の欄
に示すように、耐酸化性および耐摩耗性の両方共に優れ
たものとなっていることが確かめられた。
【００３７】（実施例４）Ｔｉ−３３．３重量％Ａｌ−
０．５重量％Ｓｉ−１．０重量％Ｎｂ−０．５重量％Ｃ
ｒよりなるＴｉ−Ａｌ系合金を素材としてバルブ基材２
の形状に成形したのち、アルミナイズ材料としてＡｌ
粉，Ａｌ2 Ｏ3 粉，浸透促進材である塩化アンモニウム
粉の混合粉を用いて、この混合粉内でバルブ基材２を７
００℃で加熱処理した。
０．５重量％Ｓｉ−１．０重量％Ｎｂ−０．５重量％Ｃ
ｒよりなるＴｉ−Ａｌ系合金を素材としてバルブ基材２
の形状に成形したのち、アルミナイズ材料としてＡｌ
粉，Ａｌ2 Ｏ3 粉，浸透促進材である塩化アンモニウム
粉の混合粉を用いて、この混合粉内でバルブ基材２を７
００℃で加熱処理した。
【００３８】この加熱処理によってバルブ基材２の表面
にＡｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＡｌ3 の混合被膜よりなる強固かつ
緻密な表面層３を形成した。次いで、表面層３に対して
機械加工を行なうことによって所要の複合バルブ１を仕
上げた。
にＡｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＡｌ3 の混合被膜よりなる強固かつ
緻密な表面層３を形成した。次いで、表面層３に対して
機械加工を行なうことによって所要の複合バルブ１を仕
上げた。
【００３９】続いて、９００℃で１９２サイクルの繰り
返し酸化試験を行なって酸化増量を調べることにより耐
酸化性を評価し、硬さを調べると共に耐摩耗性を評価し
たところ、表１の実施例４の欄に示すように、耐酸化性
および耐摩耗性の両方共に優れたものとなっていること
が確かめられた。
返し酸化試験を行なって酸化増量を調べることにより耐
酸化性を評価し、硬さを調べると共に耐摩耗性を評価し
たところ、表１の実施例４の欄に示すように、耐酸化性
および耐摩耗性の両方共に優れたものとなっていること
が確かめられた。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係わ
るＴｉ−Ａｌ系合金製複合バルブでは、軽量でかつ高温
における強度，クリープ強度に優れた自動車用バルブ材
料に適するＴｉ−Ａｌ系合金をバルブ基材の素材とし、
耐酸化性ないし耐摩耗性が要求される部位の表面に、バ
ルブ基材の耐酸化性ないし耐摩耗性よりも優れた耐酸化
性ないし耐摩耗性の表面層を形成する複合構造のバルブ
としたため、軽量でかつ耐熱性に富み、耐酸化性，耐摩
耗性に優れたバルブを提供することが可能であり、バル
ブの運動性能ひいては自動車エンジンのレスポンスを向
上させることができると共に、エンジンのガス燃焼温度
をさらに上昇させて燃料効率をより一層向上させること
ができるという著しく優れた効果がもたらされる。
るＴｉ−Ａｌ系合金製複合バルブでは、軽量でかつ高温
における強度，クリープ強度に優れた自動車用バルブ材
料に適するＴｉ−Ａｌ系合金をバルブ基材の素材とし、
耐酸化性ないし耐摩耗性が要求される部位の表面に、バ
ルブ基材の耐酸化性ないし耐摩耗性よりも優れた耐酸化
性ないし耐摩耗性の表面層を形成する複合構造のバルブ
としたため、軽量でかつ耐熱性に富み、耐酸化性，耐摩
耗性に優れたバルブを提供することが可能であり、バル
ブの運動性能ひいては自動車エンジンのレスポンスを向
上させることができると共に、エンジンのガス燃焼温度
をさらに上昇させて燃料効率をより一層向上させること
ができるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００４２】そしてさらに、バルブの耐摩耗性が要求さ
れるバルブフェース部，軸部，軸端部等に表面処理およ
びプラズマ粉末溶接（ＰＰＷ）等による肉盛り処理を施
すことにより、バルブシート，バルブガイド，プッシュ
ロッド等の耐摩耗性を損なう事なくそれらの部位自身の
耐摩耗性をさらに向上することができるという効果もも
たらされる。
れるバルブフェース部，軸部，軸端部等に表面処理およ
びプラズマ粉末溶接（ＰＰＷ）等による肉盛り処理を施
すことにより、バルブシート，バルブガイド，プッシュ
ロッド等の耐摩耗性を損なう事なくそれらの部位自身の
耐摩耗性をさらに向上することができるという効果もも
たらされる。
【図１】本発明の実施態様によるＴｉ−Ａｌ系合金製複
合バルブの正面説明図である。
合バルブの正面説明図である。
【図２】本発明の実施態様によるＴｉ−Ａｌ系合金製複
合バルブの傘部および軸端部の拡大断面説明図である。
合バルブの傘部および軸端部の拡大断面説明図である。
【図３】従来のＴｉ−Ａｌ系合金製複合バルブの正面説
明図である。
明図である。
１ Ｔｉ−Ａｌ系合金製複合バルブ ２ バルブ基材 ３ 表面層 ４ 軸部 ６ 軸端部 ７ 傘部
フロントページの続き (72)発明者 鞘 師 守 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 飯久保 知 人 愛知県名古屋市熱田区１番１丁目20−34 (72)発明者 岡 部 道 生 愛知県知多市旭桃台137番地 (72)発明者 清 水 哲 也 愛知県名古屋市南区笠寺町姥子山15番地７
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｔｉ−Ａｌ系合金よりなるバルブ基材の
耐酸化性ないし耐摩耗性が要求される部位に、前記バル
ブ基材の耐酸化性ないし耐摩耗性よりも耐酸化性ないし
耐摩耗性が優れる表面層を形成したことを特徴とするＴ
ｉ−Ａｌ系合金製複合バルブ。 - 【請求項２】 表面層を構成する材料が、Ｎｉ−Ｃｒ系
合金被覆材料，Ｃｒメッキ，Ｎｉメッキ，Ａｌ基アルミ
ナイズ材料，Ｍ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金溶射材料よりな
る金属系材料ないしはＡｌ2 Ｏ3 等の酸化物系のセラミ
ック材料のうちの少なくとも１種よりなる請求項１に記
載のＴｉ−Ａｌ系合金製複合バルブ。 - 【請求項３】 Ｔｉ−Ａｌ系合金の組成が、重量％で、
Ａｌ：３２〜３６％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｎｂ：
０．１〜５．０％、Ｃｒ：０．１〜３．０％を含み、残
部が実質的にＴｉよりなることを特徴とするＴｉ−Ａｌ
系合金製複合バルブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19429591A JPH0539872A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Ｔｉ−Ａｌ系合金製複合バルブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19429591A JPH0539872A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Ｔｉ−Ａｌ系合金製複合バルブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0539872A true JPH0539872A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=16322221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19429591A Pending JPH0539872A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Ｔｉ−Ａｌ系合金製複合バルブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0539872A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019123694A1 (ja) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | 株式会社Ihi | ＴｉＡｌ合金材及びその製造方法、並びにＴｉＡｌ合金材の鍛造方法 |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP19429591A patent/JPH0539872A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019123694A1 (ja) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | 株式会社Ihi | ＴｉＡｌ合金材及びその製造方法、並びにＴｉＡｌ合金材の鍛造方法 |
| CN111479946A (zh) * | 2017-12-19 | 2020-07-31 | 株式会社Ihi | TiAl合金材料及其制备方法以及TiAl合金材料的锻造方法 |
| JPWO2019123694A1 (ja) * | 2017-12-19 | 2021-01-14 | 株式会社Ihi | ＴｉＡｌ合金材及びその製造方法、並びにＴｉＡｌ合金材の鍛造方法 |
| RU2752616C1 (ru) * | 2017-12-19 | 2021-07-29 | АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН | ЭЛЕМЕНТ ИЗ TiAl СПЛАВА, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ КОВКИ ЭЛЕМЕНТА ИЗ TiAl СПЛАВА |
| JP2022130467A (ja) * | 2017-12-19 | 2022-09-06 | 株式会社Ihi | ＴｉＡｌ合金材及びその製造方法、並びにＴｉＡｌ合金材の鍛造方法 |
| US11542574B2 (en) | 2017-12-19 | 2023-01-03 | Ihi Corporation | TiAl alloy member, method of manufacturing the same, and method of forging TiAl alloy member |
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