专利名称：Ti或Ti合金气门元件的表面的处理方法
技术领域：
本发明涉及由Ti或Ti合金模制的发动机气门中气门元件表面的处理方法，特别是，本发明涉及对气门元件的杆的外周缘表面加以处理以增进其耐磨性的方法。
要提高发动机的容许转速，最大的障碍是由于气门工作机构的重量而使得惯性质量增加。当气门工作机构的零件总重量变大时，转速越高，气门元件的凸轮的可流动性越低，使气门元件中发生涡动，使得输出功率减少。因而，气门元件不采用常规耐热钢，而由低比重、高耐热性的Ti或Ti合金模制而成，从而减轻了气门元件的重量。然而，在气门元件由Ti或Ti合金模制而成的发动机气门中，Ti或Ti合金的洛氏硬度(HRC)为约30—40，从而使总是被气门导管导向并高速往复滑动的气门杆的耐磨性降低，以至于易于发生受热退火(baking)或磨损。
为克服上述缺点，日本实用新型公开专利第4—103211描述了一种发动机气门，其中将盐浴软渗氮法施用于气门杆的外周缘表面，以增加其耐磨性。但在发动机气门中，若软渗氮法直接施用于Ti气门元件表面的时间仅为常规处理时间例如1.5—2小时，则渗氮层(硬化层)比较薄，这不能达到合适的耐磨性和疲劳强度。因此，需要长时间来形成理想的渗氮层，这就显著降低了生产率。
为克服这个缺点，本发明的一个目的是提供发动机气门中Ti或Ti合金气门元件表面的处理方法，以增进气门的耐磨性和耐久性。
根据本发明提供发动机气门中Ti或Ti合金气门元件表面的处理方法，气门元件包括气门头和气门杆，所述方法包括在可与气门导管滑动接触的气门杆的外周缘表面形成Fe覆盖层，并向所述覆盖层渗氮以形成渗氮层。
在Fe覆盖层在气门杆的外周缘表面形成后，对覆盖层渗氮，以使得与直接在Ti上渗氮的常规气门元件相比，氮能深入地扩散。因此，形成比较厚的渗氮层。相应地，与气门导管滑动接触的气门杆的耐磨性也显著提高了，这就提供了耐久的发动机气门。
本发明的特征和优点以附图为基础，结合下列实施例进行说明。
图1是本发明的发动机气门的一个实施例的中纵断面前视图；和图2是图1中“A”部分的放大视图。
图1说明本发明的发动机气门，其中包括气门头1和气门杆2的气门元件3由Ti或Ti合金(Ti-Al-V)整体模制而成。在气门元件3的整个表面上除了气门头之外，均由耐热钢或合金钢例如Fe、Ni或Co热喷镀材料形成覆盖层4为基底。覆盖层4是采用诸如等离子体和气体火焰之类的热喷镀方法，由粉末状、棒状或丝状热喷镀材料制成的，厚度50—200μm。
在形成覆盖层4之前，气门元件3的外周缘表面可以是由喷砂处理得到的粗糙表面5，如图2所示，以增进喷镀材料与元件表面之间的结合强度，从而增进覆盖层4的耐剥离性。
在覆盖层4的表面上，形成有厚度为10—30μm的渗氮层6。可容易地通过常规的盐浴软渗氮法(Tufftriding)形成渗氮层6。例如将含有KCN、KOCN和Na4[Fe(CN)6]主要成分的处理浴加热至约600℃，并将气门元件3在浴中浸渍1-2小时。由于渗碳和渗氮在钢覆盖层4的表面层扩散，形成含有非常硬的碳化物和氮化物的化合物层(渗氮层)。化合物层提供极佳的耐磨和抗退火能力，从而不仅使得与气门导管7滑动接触的气门杆部分，而且使得与锁臂和挺杆(未示出)相接触的气门杆表面8以及与气门座(未示出)和销槽10接触的气门面9的耐磨性均提高。
如上所述，在前面的实施例中，在Ti气门元件的表面形成钢制覆盖层4后，对覆盖层4的表面进行软渗氮处理以形成渗氮层6，使得与常规的Ti气门元件表面直接渗氮法相比，氮扩散得更深，从而仅用一般的处理时间就可得到厚的渗氮层6。
为形成覆盖层4，可采用铺垫方法(padding)代替热喷镀法，热喷镀材料可包括用便宜的碳钢或不锈钢来代替前述的耐热钢。可采用气体、液体、离子或气体渗碳渗氮法代替盐浴软渗氮法。
前面仅仅涉及了本发明的实施例。本领域技术人员可在不偏离权利要求书的范围的情况下对本发明进行改变或改进。
权利要求
1.发动机气门中Ti或Ti合金气门元件表面的处理方法，所述气门元件包括气门头和气门杆，所述方法包括以下步骤在可与气门导管滑动接触的气门杆的外周缘表面形成Fe覆盖层；和向所述覆盖层渗氮以形成渗氮层。
2.权利要求1所述的方法，其中所述形成覆盖层的步骤包括热喷镀。
3.权利要求1所述的方法，共中所述渗氮步骤包括盐浴软渗氮。
全文摘要
本发明公开了发动机气门中Ti或Ti合金气门元件表面的处理方法，即在气门杆的外周缘形成耐热钢制成的覆盖层，然后对覆盖层进行渗氮处理，以使氮更深地扩散到层中，从而形成比较厚的渗氮层。
文档编号C23C28/00GK1127801SQ9510073
公开日1996年7月31日 申请日期1995年1月24日 优先权日1993年10月27日
发明者毛利彰良, 见目武司 申请人:富士乌兹克斯株式会社