JPS6093105A - エンジンバルブ及びその製造方法 - Google Patents

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】 イ　産業上の利用分野 本発明は、エンジンバルブ及びその製造方法に関し、詳
しくは、マルテンサイト系耐熱鋼製エンジンバルブのフ
ェース部に、厚さ１５μ以ヒのＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉアルミ
ナイズド層と、さらに、その表向に、厚さ３０μ以Ｆで
、２〜４０ｗｔ、％Ｎ１を含有するＡ、ｆ１！合金層を
形成した。エンジンバルブ及びその製造方法にかかる。

口　従来技術 エンジンの吸排気に用いるエンジンバルブのフェース面
の、耐摩耗性、耐食性、ならびに、腐食と摩耗の合成さ
れた耐エロージヨン性の向上方法として、従来、ステラ
イト盛金やアルミナイズ処理が適用されている。

このうら、アルミナイズ処理バルブは、その性能は、無
処理バルブとステライトｆｆＭ金バルブの。

中間的性能を示し、インテークバルブを主体とした用途
に使用されている。

しかし、コスト面では、盛金バルブよりはＵ刊であるも
のの、盛金バルブに近い製造コストとなることから、実
用、ヒのメリットが乏しく、使用例は多くない。

このように、アルミナイズ処理バルブの製造コストが、
盛金バルブに匹敵する高価となる大きな理由は、アルミ
ナイズ処理に適した。基材料が限定されることにある。

つまり、一般に、インテークバルブ材には、マルテンサ
イト系耐熱鋼が使用されているが、アルミナイズ処理を
、このようなマルテンサイ系耐熱鋼に適用すると、処理
層がポーラスで脆くなるため、耐久性が劣ることから、
高価なオーステナイト系耐熱鋼の使用を余儀なくされる
欠点がある。

ハ　発明の目的 本発明は、ヒ述のような、従来のアルミナイズ処理の欠
点を解決するもので、Ｎｉを含げするＡ、ｌ。

合金を溶射後、適当な温度範囲で加熱することによって
、高価なオーステナイト系耐熱鋼を使用することなく、
マルテンサイト系耐熱鋼にアルミナイズ処理することに
よって、オーステナイト系耐熱鋼にアルミナイズ処理し
た。エンジンバルブに匹敵する。フェース面耐久性を有
する。エンジンバルブ及びその製造方法を提供すること
を目的としている。

二　発明の７４成・作用 一ヒ述のような目的は９本発明によれば、マルテンサイ
ト系耐Ｍ鋼製エンジンバルブのフェース部に、厚さ１５
μ以−ヒのＦｅ　−Ｃｒ−Ｎｉアルミナイド層を形成し
、さらに、その表面に、厚さ３０μ以下で、２〜４０ｗ
ｔ、％Ｓｉを含有するＡ！合金層を形成したことを特徴
とするエンジンバルブ、及び、マルテンサイト系耐熱鋼
製エンジンバルブのフェース部に、２〜４　Ｑ　ｗｔ、
％Ｎｉを含有するＡ４合金を溶射後、厚さ１５μ以ヒの
Ｆｅ　−Ｃｒ−Ｎｉアルミナイド層を、拡散形成する温
度範囲で、加熱することを特徴とするエンジンバルブの
製造方法によって達成される、 ここで、アルミナイズ処理のＡ７合金層、及び。

アルミナイズ処理時における溶射Ａ４合金においてＮｉ
含有量を１重量比率で２〜４０％としているのは、Ｎｉ
含汀域が２％未満であると、純へｌと同じようなｌ−形
成となり、ポーラスで脆くなるからであり、一方、ＩＮ
ｉＮｉ含有量０％をこえろと、基材との！着性が悪く、
ポーラスな１−になるからである。

これは、Ｎｉ含有瀘４Ｑｗｔ０％で、　ＡＪとの金属間
化合物を形成するため、純Ａｌと純Ｎｉの混合物であっ
ても、溶射工程及びその後の熱処理によって化合物がす
みやかに形成され、　ＡＪが基材中へうまく拡散しない
ためと考えられる。

また、　ＡＡ合金ＪＩｊＪは、バルブフェース面の初期
なじみ性を改善するものであるが、Ａ６合金ノーの厚さ
を３０μ以下としたのは、厚さが３０μを越えても。

それに見合った初期なじみ性向ヒ効果が認められないか
らであり、一方、Ａ１合金ノーがないと初期なじみ性が
期待できないからである。

このように、初期なじみ性の観点からすると。

Ａ！合金層の厚さは、５〜３０μと「るのがより望＝５
− ましい。

ホ　実施例 以下９表及び添付図面に基づいて１本発明の実施例を、
従来例との比較において、詳細に説明する。

第１表は、各種試料のアルミナイズ処理条件。

第２表は、各種試料のアルミナイズ処理ノー特性を示す
。

第１表　アルミナイズ処理条件 ６− 第２表　アルミナイズ処理ノー特性 第１表及び第２表の従来例１ないし３は、従来のアルミ
ナイズ処理バルブの処理条件及び処理１−特性を示して
いる。

従来例１は、マルテンサイト系１１１ｉ４熱鋼を、バル
ブ基材ｌとするもので、フェース面に純Ａｇを溶射後、
これをバーナで加熱したアルミナイズノー２は。

硬さは高いが、９ｃ孔・クラックが多く脆い。

このため、このようなエンジンバルブを使用すルト、フ
ェース面の処理層は、エンジンバルブ開閉時の繰返し荷
重によってクラックが進展し、処理層の消滅、ひいては
、急速な＃耗につながることが知られている。

一方、従来例２．３はオーステナイト系耐熱鋼を、バル
ブ基材１とするもので、従来例１と同様のアルミナイズ
処理層２は、バルブ基材ｌとの沼着性に優れ、緻密で、
均一な組織を有しており。

常温での硬さ、高温での硬さも高い。

このアルミナイズバルブは、エンジンへの適用において
、フェース面の耐Ｓ耗性を向ヒさ才ることが知られてい
る。

なお、従来例２は、アルミナイズ処理後、フェース部表
面層を加工して、エンジンバルブのフェース面精度（真
円度、振れ）を修正したものである。

また、従来例３は、アルミナイズ処理のま−１つまり、
　ＡＪ金合金バルブ基材１との合合１１４２　ａの上に
、未拡散の純へｊ！Ｉｉ！１２ｂを残したま＼のもので
ある。

この純Ａｊ層２ｂは、第２表から明らかなように。

非常に軟かく、アルミナイズ処理に伴なう、若干の真円
度や振れの悪化に対し、使用初期のなじみ性が改善され
る効果がある。

従って、アルミナイズバルブは、仕ヒ加工を要しない利
点がある。

このため、従来は、従来例３の仕様での実用例が多い。

なお、これらの従来例において１合金１−２８の厚さは
１５μ以上、純Ａ”＃２ｂの厚さは３５μ以下が良好で
あることが知られている。

従来例１と従来例２．３におけろ、アルミナイズ層の違
いは、前述のことから、バルブ基材１の相違によること
は明らかである。、 両者の相違を成分でみると、大きく異なるのは後者のバ
ルブ基材１にＮｉが含有（４ｗｔ０％）されていること
であり、このＮｉの存在が、Ａ！のバルブ基地１への拡
散合金化にあたって、緻密で均一な合金層２ａ形成に寄
与しているものと考えられる。

第１表及び第２表の本発明の実施例１ないし３゜及び、
比較例１．２は、マルテンサイト系耐熱鋼９− に、Ｎ１を含ａするＡＡ金合金用いて、アルミナイズ処
理したものである。

また、第１図は９本発明のエンジンバルブの傘部を中心
とする半断面図で、バルブ基材ｌのフェース面には、ア
ルミナイズ処理ＩＩ　２が形成されている。

バルブ基材１は、この実施例では、ＪＩＳ規格５ＵＨ３
を示したが、この他、エンジンバルブ用として、一般に
使用されている。たとえば、ＪＩＳ規格５ＵＨ４等のマ
ルテンサイト系耐熱鋼も使用できる。

また、第２図及び第３図は、エンジンバルブのフェース
部の断面組織スケッチ図であり、第２図は本実施例１に
対応し、第３図は本実施例２及び３に対応している。

また、第４図及び第５図は１本発明例１と本発明例２の
エンジンバルブのフェース面の、断面Ｅ　Ｐ　Ｍ　Ａ線
分析結果を示すものである。

以上の本発明例及び比較例から、４当蝋のＮｉを含有す
るＡＡ金合金、溶射処理によるアルミナイ１０− ズ処理層２は、マルテンサイト系耐熱鋼バルフＭ材にお
いても、従来例２ないし３に匹敵する。フェース面アル
ミナイズ処理層が得られることが理解される。

そして、このＡ４合金中のＮｉの適市含存童は。

２〜４０％であることが１本実権例、比較例、及びＡＪ
−Ｎｉ系状態図から明らかである。

へ　発明の効果 以上により明らかなように１本発明にかかるエンジンバ
ルブによれば、従来の高価なオーステナイ系耐熱鋼バル
ブ基材に替えて、安価なマルテンサイト系耐熱鋼バルブ
基材とすることができ、しかも、オーステナイト系耐熱
鋼をバルブ基材としたアルミナイズバルブに匹敵する。

フェース面耐久性とすることができる利点がある。

また１本発明にかかるエンジンバルブの製造方法によれ
ば、バルブ基材と溶射材組成を変えるだけで、従来と殆
んど同−設備・工程・管理ノウハウを活用して、フェー
ス面耐久性の優れた。エンジンバルブを製造することが
できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は９本発明にかかるエンジンバルブノ傘部半断［
ｍ図。 第２図及び第３図は、バルブフェース面のｌ１ｆｒ　面
スケッチ図。 第４図及び第５図は、バルブフェース面の断面ＥＰＭＡ
線分析チャート図である。 ■　・・・・・バルブ基材 ２　・・・・・アルミナイズ層 ２ａ・・・・・・合金ｌ− ２ｂ・・・・・純へｊ層 出願人 トヨタ自動車株式会社 手続補正書　（方式） １．事件の表示 昭和５８年特許願第２００１７（１１号２、発明の名称 エンジンバルブ及びその製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　愛知県豊田型ｌ・ヨタ町１番地　〒４７１昭和５
９年　１月３１日 ５、補正の対象 明細書 ６、補正の内容 明細書第６頁に記載の第１表と、同第７頁に記載の第２
表のタイプ打直しく内容に変第１表　アルミナイズ処理
条件 性　１）研摩加工、加工代約１０μ 第２表　アルミナイズ処理層特性

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　マルテンサイト系耐熱鋼製エンジンバルブのフ
   ェース部に、厚さ１５μ以−にのＦｅ　−Ｃｒ−Ｎｉア
   ルミナイド層を形成し、さらに、その表面に、厚さ３０
   μ以Ｆで、２〜４０ｗｔ０％Ｎｉを含ずイするＡ！合金
   層を形成したことを特徴とするエンジンバルブ。
2. （２）　マルテンサイト系耐熱鋼製エンジンバルブのフ
   ェース部に、厚さ１５μ以トのＦｅ　−Ｃｒ−Ｎｉアル
   ミナイド層を形成し、さらに、その表面に、厚さ３０μ
   以下で＋２〜４０ｗｔ１％Ｎｉを含有するＡＡ合金層を
   形成し、ついで、フェース部表向ノーを加工して、フェ
   ース面精度を向ヒしたことを特徴とするエンジンバルブ
   。
3. （３）　マルテンサイト系耐熱＠製エンジンバルブのフ
   ェース部に、２〜４０　ｗｔ、％Ｎｉを含有するＡｅ金
   合金溶射後、厚さ１５μ以ヒのＦｅ　−Ｃｒ　−Ｎｉ　
   アルミナイド層を、拡散形成する温度範囲で、加熱する
   ことを特徴とＶるエンジンバルブの製造方法。