專利名稱：Ti或Ti合金氣門元件的表面的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由Ti或Ti合金模制的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門中氣門元件表面的處理方法，特別是，本發(fā)明涉及對(duì)氣門元件的桿的外周緣表面加以處理以增進(jìn)其耐磨性的方法。
要提高發(fā)動(dòng)機(jī)的容許轉(zhuǎn)速，最大的障礙是由于氣門工作機(jī)構(gòu)的重量而使得慣性質(zhì)量增加。當(dāng)氣門工作機(jī)構(gòu)的零件總重量變大時(shí)，轉(zhuǎn)速越高，氣門元件的凸輪的可流動(dòng)性越低，使氣門元件中發(fā)生渦動(dòng)，使得輸出功率減少。因而，氣門元件不采用常規(guī)耐熱鋼，而由低比重、高耐熱性的Ti或Ti合金模制而成，從而減輕了氣門元件的重量。然而，在氣門元件由Ti或Ti合金模制而成的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門中，Ti或Ti合金的洛氏硬度(HRC)為約30—40，從而使總是被氣門導(dǎo)管導(dǎo)向并高速往復(fù)滑動(dòng)的氣門桿的耐磨性降低，以至于易于發(fā)生受熱退火(baking)或磨損。
為克服上述缺點(diǎn)，日本實(shí)用新型公開(kāi)專利第4—103211描述了一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，其中將鹽浴軟滲氮法施用于氣門桿的外周緣表面，以增加其耐磨性。但在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門中，若軟滲氮法直接施用于Ti氣門元件表面的時(shí)間僅為常規(guī)處理時(shí)間例如1.5—2小時(shí)，則滲氮層(硬化層)比較薄，這不能達(dá)到合適的耐磨性和疲勞強(qiáng)度。因此，需要長(zhǎng)時(shí)間來(lái)形成理想的滲氮層，這就顯著降低了生產(chǎn)率。
為克服這個(gè)缺點(diǎn)，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供發(fā)動(dòng)機(jī)氣門中Ti或Ti合金氣門元件表面的處理方法，以增進(jìn)氣門的耐磨性和耐久性。
根據(jù)本發(fā)明提供發(fā)動(dòng)機(jī)氣門中Ti或Ti合金氣門元件表面的處理方法，氣門元件包括氣門頭和氣門桿，所述方法包括在可與氣門導(dǎo)管滑動(dòng)接觸的氣門桿的外周緣表面形成Fe覆蓋層，并向所述覆蓋層滲氮以形成滲氮層。
在Fe覆蓋層在氣門桿的外周緣表面形成后，對(duì)覆蓋層滲氮，以使得與直接在Ti上滲氮的常規(guī)氣門元件相比，氮能深入地?cái)U(kuò)散。因此，形成比較厚的滲氮層。相應(yīng)地，與氣門導(dǎo)管滑動(dòng)接觸的氣門桿的耐磨性也顯著提高了，這就提供了耐久的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)以附圖為基礎(chǔ)，結(jié)合下列實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的一個(gè)實(shí)施例的中縱斷面前視圖；和圖2是圖1中“A”部分的放大視圖。
圖1說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，其中包括氣門頭1和氣門桿2的氣門元件3由Ti或Ti合金(Ti-Al-V)整體模制而成。在氣門元件3的整個(gè)表面上除了氣門頭之外，均由耐熱鋼或合金鋼例如Fe、Ni或Co熱噴鍍材料形成覆蓋層4為基底。覆蓋層4是采用諸如等離子體和氣體火焰之類的熱噴鍍方法，由粉末狀、棒狀或絲狀熱噴鍍材料制成的，厚度50—200μm。
在形成覆蓋層4之前，氣門元件3的外周緣表面可以是由噴砂處理得到的粗糙表面5，如圖2所示，以增進(jìn)噴鍍材料與元件表面之間的結(jié)合強(qiáng)度，從而增進(jìn)覆蓋層4的耐剝離性。
在覆蓋層4的表面上，形成有厚度為10—30μm的滲氮層6?？扇菀椎赝ㄟ^(guò)常規(guī)的鹽浴軟滲氮法(Tufftriding)形成滲氮層6。例如將含有KCN、KOCN和Na4[Fe(CN)6]主要成分的處理浴加熱至約600℃，并將氣門元件3在浴中浸漬1-2小時(shí)。由于滲碳和滲氮在鋼覆蓋層4的表面層擴(kuò)散，形成含有非常硬的碳化物和氮化物的化合物層(滲氮層)?；衔飳犹峁O佳的耐磨和抗退火能力，從而不僅使得與氣門導(dǎo)管7滑動(dòng)接觸的氣門桿部分，而且使得與鎖臂和挺桿(未示出)相接觸的氣門桿表面8以及與氣門座(未示出)和銷槽10接觸的氣門面9的耐磨性均提高。
如上所述，在前面的實(shí)施例中，在Ti氣門元件的表面形成鋼制覆蓋層4后，對(duì)覆蓋層4的表面進(jìn)行軟滲氮處理以形成滲氮層6，使得與常規(guī)的Ti氣門元件表面直接滲氮法相比，氮擴(kuò)散得更深，從而僅用一般的處理時(shí)間就可得到厚的滲氮層6。
為形成覆蓋層4，可采用鋪墊方法(padding)代替熱噴鍍法，熱噴鍍材料可包括用便宜的碳鋼或不銹鋼來(lái)代替前述的耐熱鋼?？刹捎脷怏w、液體、離子或氣體滲碳滲氮法代替鹽浴軟滲氮法。
前面僅僅涉及了本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可在不偏離權(quán)利要求書(shū)的范圍的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改變或改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.發(fā)動(dòng)機(jī)氣門中Ti或Ti合金氣門元件表面的處理方法，所述氣門元件包括氣門頭和氣門桿，所述方法包括以下步驟在可與氣門導(dǎo)管滑動(dòng)接觸的氣門桿的外周緣表面形成Fe覆蓋層；和向所述覆蓋層滲氮以形成滲氮層。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述形成覆蓋層的步驟包括熱噴鍍。
3.權(quán)利要求1所述的方法，共中所述滲氮步驟包括鹽浴軟滲氮。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了發(fā)動(dòng)機(jī)氣門中Ti或Ti合金氣門元件表面的處理方法，即在氣門桿的外周緣形成耐熱鋼制成的覆蓋層，然后對(duì)覆蓋層進(jìn)行滲氮處理，以使氮更深地?cái)U(kuò)散到層中，從而形成比較厚的滲氮層。
文檔編號(hào)C23C28/00GK1127801SQ9510073
公開(kāi)日1996年7月31日 申請(qǐng)日期1995年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月27日
發(fā)明者毛利彰良, 見(jiàn)目武司 申請(qǐng)人:富士烏茲克斯株式會(huì)社