JP4673963B2 - Surface treatment method for a follower for an internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【技術分野】
本発明は,回転カムと摺動する摺動面を有する内燃機関用フォロワの表面処理方法に関する。
【0002】
【従来技術】
内燃機関の燃費性能を向上させるためには,内燃機関の各部における摩擦抵抗を低減させることが有効である。特に,バルブの開閉を行う回転カムと,該回転カムと摺動を行うフォロアとの間の摩擦抵抗を適切な範囲まで低減させることが有効である。
【0003】
例えば,特開平6−248915号公報に開示されているように,フォロアの摺動面にバレル研磨加工を施した後,該摺動面にリン酸塩皮膜を形成する方法がある。この方法においては,リン酸塩皮膜により,組付後の運転初期において回転カムとフォロアの摺動面とが直接接触することを避けて,それらが馴染みやすくしている。そして,ある程度,それらが摺動した後にリン酸塩皮膜は剥離し,バレル研磨仕上げを行った表面が摺動面となり,回転カムと摺動をさせるというものである。
【0004】
【解決しようとする課題】
しかしながら,上記従来の表面処理方法においては,以下のような問題点がある。
即ち,上記バレル研磨加工後にリン酸塩皮膜を形成したものは,リン酸塩皮膜が剥離した後においては,必ずしも十分な摩擦抵抗低減の効果を得ることができない。この理由は,バレル研磨仕上げを行った摺動面は,リン酸塩皮膜を形成するときに,その表面粗さが変化し,粗くなってしまうためであると考えられる。特に,これは,マンガン系のリン酸塩皮膜の形成を行った場合に顕著である。そのため,上記摺動における摩擦抵抗を確実に低減することが困難になっている。
【0005】
本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので,潤滑油の保持性能に優れ,小さな摩擦抵抗で優れた摺動を行うことができる内燃機関用フォロワの表面処理方法を提供しようとするものである。
【0006】
【課題の解決手段】
請求項1に記載の発明は,回転カムと摺動する摺動面を有する内燃機関用フォロワの表面処理方法において,
上記フォロアの材料には,熱処理を行った浸炭焼入れ鋼,窒化鋼又は合金鋼を用い,
上記フォロワの摺動面にバレル研磨加工を施した後,
リン酸イオンとモリブデンの酸素酸イオン及び/又はタングステンの酸素酸イオンとを含有すると共に,リンの含有量が0.05〜1mol/リットル,モリブデン及び/又はタングステンの合計含有量が0.1〜50mmol/リットルである酸性水溶液に,上記摺動面を接触させることにより,上記摺動面にモリブデン又はタングステンの少なくとも一方を含むMo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を形成することを特徴とする内燃機関用フォロワの表面処理方法にある。
【0007】
本発明において最も注目すべきことは,上記フォロワの摺動面にバレル研磨加工を施した後に,上記摺動面にMo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を形成することである。
上記フォロアの材料には,熱処理を行った浸炭焼入れ鋼,窒化鋼又は合金鋼を用いることができる。例えば,それらには,JIS規格のSCM,SCR,SUJ,SKD及びSKH等の材料を用いることができる。
また,上記Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜は,モリブデン(Mo)又はタングステン(W)の少なくとも一方を含む無機複合皮膜である。
【0008】
また,上記Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を形成するためには,上記のごとく,上記酸性水溶液に上記摺動面を接触させる。このときの酸性水溶液においては,リンの含有量を0.05〜1mol/リットルとする。
上記リンの含有量が0.05mol/リットル未満の場合は,皮膜形成反応が十分に起こらないおそれがある。
一方,リンの含有量が1mol/リットルを超える場合は,皮膜形成反応におけるエッチング反応が激しく起こり,摺動面を粗くしてしまうおそれがある。
【0009】
また,上記酸性水溶液においては,モリブデン及び/又はタングステンの合計含有量を0.1〜50mmol/リットルとする。
上記モリブデン及び/又はタングステンの合計含有量が0.1mmol/リットル未満の場合は,形成された皮膜中のモリブデン及び/又はタングステンの酸化物が不足して,十分な耐摩耗性が得られないおそれがある。
一方,モリブデン及び/又はタングステンの合計含有量が50mmol/リットルを超える場合は,フォロアの鉄鋼素材に対する皮膜の密着性が劣化するおそれがある。
【0010】
次に,本発明の作用効果につき説明する。
本発明においては,まずは,フォロアの摺動面にバレル研磨加工を施す。このバレル研磨加工により,十点平均粗さRzが約0.4μm以下という平滑な表面を形成することができると共に,その表面には微小な凹部であるディンプルを一面に形成することができる。
【0011】
そして,上記バレル研磨加工を行った後,上記摺動面にMo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を形成する。具体的には,リン酸イオンとモリブデンの酸素酸イオン及び/又はタングステンの酸素酸イオンとを含有すると共に,リンの含有量が0.05〜1mol/リットル,モリブデン及び/又はタングステンの合計含有量が0.1〜50mmol/リットルである酸性水溶液に,上記摺動面を接触させることにより形成する。
【0012】
このMo・W含有鉄系リン酸塩皮膜により,組付後の運転初期において回転カムとフォロアの摺動面とが直接接触することを避けて,それらが馴染みやすくすることができる。そして,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜は,適度に摺動が行われた後に剥離し,バレル研磨加工を行った表面が摺動面となる。
【0013】
ここに,注目すべきことは,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を形成した後に,バレル研磨加工後の摺動面の表面粗さにほとんど変化がないということである。つまり,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜は,皮膜形成前の表面粗さをほぼ保ったまま,摺動面に形成される。そのため,上記バレル研磨加工により形成したディンプルの凹凸形状を保持したまま,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜が形成される。
【0014】
そのため,フォロアの摺動面においては,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜が剥離する前後のいずれにおいても,同様のディンプルを有する微小な凹凸形状が維持される。そして,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜が剥離する前後のいずれにおいても,ディンプルに潤滑油が溜まることにより,潤滑油の保持性能を向上させることができる。
それ故,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜が存在する間は勿論,これが剥離した後においても,小さな摩擦抵抗で優れた摺動を行うことができる。
【0015】
以上,本発明によれば,潤滑油の保持性能に優れ,小さな摩擦抵抗で優れた摺動を行うことができる内燃機関用フォロワの表面処理方法を提供することができる。
【0016】
次に,請求項2に記載の発明のように,上記Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜は,モリブデン及び/又はタングステンの酸化物の付着量が0.3〜3g/m2であることが好ましい。
これにより,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜は,組付後の運転初期において馴染みに必要な期間は十分に皮膜として維持され,その後,適切な時期に剥離することができる。
【0017】
なお,上記付着量が0.3g/m2未満の場合には,組付後の運転初期におけるMo・W含有鉄系リン酸塩皮膜が形成された摺動面と回転カムとの摩擦抵抗を小さくすることが難しくなる。
一方,上記付着量が3g/m2を超える場合には,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を形成した後に,皮膜形成前の表面粗さをほぼ保ったまま摺動面を形成することが困難になる。
【0018】
次に,請求項3に記載の発明のように,上記Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜は,上記モリブデン及び/又はタングステンの酸化物の合計含有量が1〜20重量%であることが好ましい。
これにより,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜は,組付後の運転初期において適度に摺動が行われた後,一層適切な時期に剥離することができる。
【0019】
なお,上記酸化物の合計含有量が1重量%未満の場合には,組付後の運転初期におけるMo・W含有鉄系リン酸塩皮膜が形成された摺動面と回転カムとの摩擦抵抗を小さくすることが難しくなる。
一方,上記酸化物の合計含有量が20重量%を超える場合には,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を形成した後に,皮膜形成前の表面粗さをほぼ保ったまま摺動面を形成することが困難になる。
【0020】
次に,請求項4に記載の発明のように,上記酸性水溶液はpHが3〜4に調整されていることが好ましい。
これにより,上記摺動面にMo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を効率よく形成することができる。
上記pHの調整は,Mo・W含有鉄系リン酸塩に対して適量のアルカリ金属の水酸化物又はアンモニア水を添加することで行うことができる。
なお,pHが3よりも小さいときには,酸性が強すぎて,皮膜形成反応におけるエッチング反応が激しく起こり,摺動面を粗くしてしまうおそれがある。
一方,pHが4よりも大きいときは,酸性が弱くて,皮膜形成反応が十分に起こらないおそれがある。
【0021】
次に,請求項5に記載の発明のように,上記酸性水溶液の温度は50〜80℃とすることが好ましい。
これにより,上記摺動面にMo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を効率よく形成することができる。
なお,温度が50℃よりも低いときには,形成される皮膜の付着量が不足するおそれがある。
一方,温度が80℃よりも高いときには,皮膜形成反応におけるエッチング反応が激しく起こり,摺動面を粗くしてしまうおそれがある。
【0022】
次に,請求項6に記載の発明のように,上記酸性水溶液と上記摺動面との接触時間は10〜15分とすることが好ましい。
これにより,上記摺動面にMo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を効率よく形成することができる。
なお,接触時間が10分よりも短いときには,形成される皮膜の付着量が不足するおそれがある。
一方,接触時間が15分よりも長いときには,皮膜形成反応におけるエッチング反応が激しく起こり,摺動面を粗くしてしまうおそれがある。
【0023】
【発明の実施の形態】
実施形態例1
本発明の実施形態例にかかる内燃機関用フォロワの表面処理方法につき,図1を用いて説明する。
図1(a)に示すごとく,本例における表面処理方法においては,内燃機関における回転カム2と摺動する内燃機関用フォロワ3の摺動面30に対して処理を行う。
まずは,上記フォロワ3の摺動面30に,バレル研磨加工を施す。その後,リン酸イオンとモリブデンの酸素酸イオン及び/又はタングステンの酸素酸イオンとを含有すると共に,リンの含有量が0.05〜1mol/リットル,モリブデン及び/又はタングステンの合計含有量が0.1〜50mmol/リットルである酸性水溶液に,摺動面30を接触させて,摺動面30にMo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を形成する。
【0024】
以下に,これを詳説する。
図1(a)に示すごとく,内燃機関において回転カム2の回転による摺動を受けて,エンジンバルブ41の開閉を行うリフト部1は,フォロア3,バルブスプリングリテーナ42,バルブスプリング43等により構成されている。
フォロア3は,回転カム2と摺動する外側端面にアウターシム31を設けてなり,フォロア3の側壁32は,バルブスプリング43等の外周を囲んでいる。
【0025】
バルブスプリング43は,エンジンバルブ41を閉じる方向に付勢しており,バルブスプリングリテーナ42を介してフォロア3を回転カム2に押さえ付けている。また,回転カム2は,バルブスプリング43の付勢力に抗してエンジンバルブ41を開けるようになっている。
本例においては,アウターシム31の摺動面30に,表面処理として,バレル研磨加工とMo・W含有鉄系リン酸塩皮膜の形成を行う。
【0026】
図1(b)に示すごとく,上記表面処理は,回転カム2との摺動面30にはアウターシム31を有しておらず,エンジンバルブ41の先端とフォロア3の内側面との間にインナーシム33を有している場合にも行うことができる。この場合には,回転カム2と摺動する摺動面30は,フォロア3の外側端面となり,表面処理は,この外側端面に直接行うことになる。
【0027】
次に,バレル研磨加工について説明する。
まずは,材料に冷間鍛造,鉄板打抜きあるいは丸棒切断等を行い,形成するアウターシム31の大きさよりも大きめな外形の中間品を形成する。
なお,アウターシム31の材料には,熱処理を行った浸炭焼入れ鋼,窒化鋼又は合金鋼を用いることができる。例えば,それらには,JIS規格のSCM,SCR,SUJ,SKD及びSKH等の材料を用いることができる。
【0028】
次に,アウターシム31の摺動面30となる上記中間品の表面に荒研磨を行い,その後熱処理をして,硬度,靱性等を向上させる。
次に,上記中間品の全体に仕上げ研磨を行い,外形を整える。
次に,上記中間品に荒バレルと仕上げバレルとの2段階で遠心流動バレル研磨加工を行う。このバレル研磨加工は,合計で約40分間行う。
【0029】
具体的には,荒バレルは,研磨材であるメディアにHBS−5(チップトン製),コンパウンドにAL−203(武山技術製),添加剤にスチールパウダー(チップトン製)を用い,約30分間行った。また,仕上げバレルは,メディアにPS−5(チップトン製),コンパウンドにTH33L(チップトン製),添加剤にスチールパウダー(チップトン製)を用い,約10分間行った。
【0030】
上記のように,バレル研磨加工を行うことにより,十点平均粗さRzが約0.4μm以下という平滑な表面を形成することができると共に,その表面には微小な凹部であるディンプルを一面に形成することができる。
【0031】
次に,無機複合皮膜であるMo・W含有鉄系リン酸塩皮膜の形成方法について説明する。
まずは,アルカリ脱脂工程において,アウターシム31を温度が60〜70℃のアルカリタイプの脱脂剤の溶液に約10分間浸して,バレル研磨加工後のアウターシム31の摺動面30から油,塵等の付着物を取り除く。そして,常温の水で,約1〜2分間洗浄する。
なお,アルカリタイプの脱脂剤には,例えば,日本パーカ製ファインクリーナー301等がある。
【0032】
次に,化成工程として,アウターシム31の摺動面30を温度が68〜72℃でpHが3〜4に調整された酸性水溶液に約15分間接触させて,摺動面30にMo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を形成する。そして,常温の水で,約1〜2分間洗浄する。
次に,防錆工程として,アウターシム31を85〜95℃のトリアゾールタイプの防錆剤等の溶液に約3〜5分間浸して,摺動面30の防錆処理を行う。その後,アウターシム31を100〜120℃の恒温槽の中に約10分間放置して,全体の表面を乾燥させる。
【0033】
このようにして,形成を行った上記Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜は,モリブデン及びタングステンの酸化物の付着量が約1.5g/m2であった。また,上記酸化物の合計含有量は,1.96重量%であった。
また,上記のごとく,アウターシム31に表面処理を行った後には,該アウターシム31をフォロア3に組み付ける。そして,該フォロア3をリフト部1に組み付けて使用をする。
【0034】
次に,本例における作用効果につき説明する。
本例においては,上記Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜により,組付後の運転初期において回転カム2とアウターシム31の摺動面30とが直接接触することを避けて,それらが馴染みやすくすることができる。また,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜は,適度に摺動が行われた後に剥離し,バレル研磨加工を行った表面が摺動面となる。
【0035】
また,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を形成した後に,バレル研磨加工後の摺動面30の表面粗さにほとんど変化がなく,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜は,皮膜形成前の表面粗さをほぼ保ったまま,摺動面30に形成される。そのため,上記バレル研磨加工により形成したディンプルの凹凸形状を保持したまま,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜が形成される。
【0036】
そのため,アウターシム31の摺動面30においては,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜が剥離する前後のいずれにおいても,同様のディンプルを有する微小な凹凸形状が維持される。そして,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜が剥離する前後のいずれにおいても,ディンプルに潤滑油が溜まることにより,潤滑油の保持性能を向上させることができる。
それ故,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜が存在する間は勿論,これが剥離した後においても,小さな摩擦抵抗で優れた摺動を行うことができる。
【0037】
実施形態例2
上記実施形態例1におけるアウターシム31は,上述のごとく,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜が剥離した後には,バレル研磨加工を行った表面が摺動面30となる。
そのため,本例においては,バレル研磨加工後のアウターシム31(発明品)の摺動面30の摩擦抵抗が,砥石研磨仕上げ後のアウターシム31(比較品)の摺動面30の摩擦抵抗に比べて,どれだけ低減されているかを確認する試験を行った。
【0038】
具体的には,それらのアウターシム31の摺動面30と回転カム2との間の摩擦トルクを測定し,比較を行った。
なお,アウターシム31の材料には,発明品,比較品共にSCM415の浸炭焼入れ焼戻し材を使用した。
【0039】
また,上記摩擦トルクの測定は,アウターシム31の摺動面30と回転カム2の接触表面との合成粗さを0.2〜2μmと変化させて行った。なお,この合成粗さは,アウターシム31の摺動面30の十点平均粗さをRzs,回転カム2の接触表面の十点平均粗さをRzcとして,(Rzs2+Rzc2)1/2で表わされる値としている。
【0040】
上記測定の結果を図2に示す。
同図からわかるように,発明品は,比較品に比べて,上記合成粗さの違いに関係なく,全体的に摩擦トルクが小さいことがわかる。これは,合成粗さが同じであっても,バレル研磨加工を行った発明品においては,摺動面に微小な凹部であるディンプルを一面に有しており,このディンプルに潤滑油が溜まって,摩擦トルクを低減しているものと考えられる。
【0041】
実施形態例3
本例においては,上記実施形態例1におけるアウターシム31の摺動面30に,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を形成する場合(発明品)と,マンガン系リン酸塩皮膜を形成する場合(従来品)とについて,摺動面30の表面粗さの測定を行い,比較を行った。
【0042】
図3(a)に示すごとく,発明品における上記バレル研磨加工を行った後のアウターシム31の摺動面30の十点平均粗さRzは,0.28μmであった。
そして,図3(b)に示すごとく,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を形成した後のアウターシム31の摺動面30の十点平均粗さRzも,0.28μmであった。
また,図3(c)に示すごとく,皮膜形成後のアウターシム31の上記皮膜を剥離させて,その下地の十点平均粗さRzを測定したところ,皮膜形成前とほとんど変化がなく,0.29μmであった。
【0043】
一方,図4(a)に示すごとく,従来品における上記砥石研磨仕上げを行った後のアウターシム31の摺動面30の十点平均粗さRzは,0.20μmであった。
そして,図4(b)に示すごとく,マンガン系リン酸塩皮膜を形成した後のアウターシム31の摺動面30の十点平均粗さRzは,粗くなって1.40μmであった。
また,図4(c)に示すごとく,皮膜形成後のアウターシム31の上記皮膜を剥離させて,その下地の十点平均粗さRzを測定したところ,更に粗くなって1.65μmであった。
なお,従来品のこのような結果は,上記砥石研磨仕上げに替えて,バレル研磨加工を行った摺動面30に上記マンガン系リン酸塩皮膜を形成したときでも同様の結果となった。
【0044】
上記のように,発明品は,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜の形成を行った後においても,摺動面30の表面粗さがほとんど変わることがない。そのため,回転カム2とアウターシム31の摺動面30との摺動により,Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜が剥離した後においても,小さな摩擦抵抗で優れた摺動を行うことができる。
【0045】
これに対して,従来品においては,上記マンガン系リン酸塩皮膜を形成したときに,砥石研磨仕上げを行った摺動面30の表面粗さが著しく粗くなってしまっていることがわかる。つまり,従来の皮膜形成の方法では,研磨加工後の平滑な表面を維持することができない。
【0046】
なお,発明品の皮膜形成処理をイメージ図として表すと,図5(a),(b)のようになる。つまり,図5(a)に示すごとく,皮膜形成前におけるアウターシム31の摺動面30の表面粗さは,図5(b)に示すごとく,皮膜形成後においてもほとんど変化していないことを表している。
【0047】
【発明の効果】
上述のごとく,本発明によれば,潤滑油の保持性能に優れ,小さな摩擦抵抗で優れた摺動を行うことができる内燃機関用フォロワの表面処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例1における,内燃機関における回転カム及びリフト部を示す図で,(a)フォロアにアウターシムを設けた場合,(b)フォロアにアウターシムを設けていない場合を示す説明図。
【図2】実施形態例2における,合成粗さと摩擦トルクの関係を示すグラフ。
【図3】実施形態例3における,発明品におけるアウターシムの摺動面の表面粗さを示す図で,(a)バレル研磨加工を行った後,(b)Mo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を形成した後,(c)皮膜形成後の皮膜を剥離させた後の摺動面の表面粗さを示す説明図。
【図4】実施形態例3おける,従来品におけるアウターシムの摺動面の表面粗さを示す図で,(a)砥石研磨仕上げを行った後,(b)マンガン系リン酸塩皮膜を形成した後,(c)皮膜形成後の皮膜を剥離させた後の摺動面の表面粗さを示す説明図。
【図5】実施形態例3おける,アウターシムの摺動面を示す図で,(a)皮膜形成前,(b)皮膜形成後を示す説明図。
【符号の説明】
1...リフト部,
2...回転カム,
3...フォロア,
30...摺動面,
31...アウターシム,[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a surface treatment method for a follower for an internal combustion engine having a sliding surface sliding with a rotating cam.
[0002]
[Prior art]
In order to improve the fuel efficiency of the internal combustion engine, it is effective to reduce the frictional resistance in each part of the internal combustion engine. In particular, it is effective to reduce the frictional resistance between the rotating cam that opens and closes the valve and the follower that slides with the rotating cam to an appropriate range.
[0003]
For example, as disclosed in JP-A-6-248915, there is a method of forming a phosphate film on a sliding surface of the follower after barrel polishing is performed on the sliding surface. In this method, the phosphate film avoids direct contact between the rotating cam and the sliding surface of the follower at the initial stage of operation after assembling, so that they are easy to become familiar with. Then, the phosphate film is peeled off after they slide to some extent, and the barrel-polished surface becomes a sliding surface that slides with the rotating cam.
[0004]
[Problems to be solved]
However, the conventional surface treatment method has the following problems.
That is, the one in which the phosphate film is formed after the barrel polishing process cannot always obtain a sufficient frictional resistance reduction effect after the phosphate film is peeled off. The reason for this is considered to be that when the phosphate coating is formed, the surface of the sliding surface that has been barrel-polished finish changes and becomes rough. This is particularly noticeable when a manganese phosphate film is formed. Therefore, it is difficult to reliably reduce the frictional resistance during the sliding.
[0005]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a surface treatment method for a follower for an internal combustion engine that has excellent lubricating oil retention performance and can perform excellent sliding with a small frictional resistance. To do.
[0006]
[Means for solving problems]
The invention according to
The follower material is carburized hardened steel, nitrided steel or alloy steel that has been heat-treated.
After barreling the sliding surface of the follower,
It contains phosphoric acid ions and molybdenum oxyacid ions and / or tungsten oxyacid ions, and the phosphorus content is 0.05 to 1 mol / liter, and the total content of molybdenum and / or tungsten is 0.1 to 0.1. A Mo · W-containing iron-based phosphate film containing at least one of molybdenum and tungsten is formed on the sliding surface by bringing the sliding surface into contact with an acidic aqueous solution of 50 mmol / liter. It is in the surface treatment method of the follower for internal combustion engines.
[0007]
The most notable point in the present invention is to form a Mo · W-containing iron phosphate coating on the sliding surface after barrel polishing is applied to the sliding surface of the follower.
As the material for the follower, carburized hardened steel, nitrided steel, or alloy steel subjected to heat treatment can be used. For example, materials such as SCM, SCR, SUJ, SKD, and SKH of JIS standards can be used for them.
The Mo / W-containing iron-based phosphate film is an inorganic composite film containing at least one of molybdenum (Mo) and tungsten (W).
[0008]
In order to form the Mo / W-containing iron-based phosphate film, the sliding surface is brought into contact with the acidic aqueous solution as described above. In the acidic aqueous solution at this time, the phosphorus content is 0.05 to 1 mol / liter.
If the phosphorus content is less than 0.05 mol / liter, the film formation reaction may not occur sufficiently.
On the other hand, when the phosphorus content exceeds 1 mol / liter, the etching reaction in the film formation reaction occurs vigorously, and the sliding surface may be roughened.
[0009]
In the acidic aqueous solution, the total content of molybdenum and / or tungsten is 0.1 to 50 mmol / liter.
When the total content of molybdenum and / or tungsten is less than 0.1 mmol / liter, molybdenum and / or tungsten oxide in the formed film may be insufficient and sufficient wear resistance may not be obtained. There is.
On the other hand, when the total content of molybdenum and / or tungsten exceeds 50 mmol / liter, the adhesion of the film to the steel material of the follower may be deteriorated.
[0010]
Next, the effects of the present invention will be described.
In the present invention, first, barrel polishing is applied to the sliding surface of the follower. By this barrel polishing process, a smooth surface having a ten-point average roughness Rz of about 0.4 μm or less can be formed, and dimples, which are minute concave portions, can be formed on the surface.
[0011]
And after performing the said barrel grinding | polishing process, a Mo * W containing iron-type phosphate membrane | film | coat is formed in the said sliding surface. Specifically, it contains phosphoric acid ions and molybdenum oxygenate ions and / or tungsten oxygenate ions, and the phosphorus content is 0.05 to 1 mol / liter, and the total content of molybdenum and / or tungsten. Is formed by bringing the sliding surface into contact with an acidic aqueous solution of 0.1 to 50 mmol / liter.
[0012]
With this Mo / W-containing iron-based phosphate coating, it is possible to avoid the direct contact between the rotating cam and the sliding surface of the follower at the initial stage of operation after assembly, and to make them familiar. The Mo / W-containing iron-based phosphate film is peeled off after being moderately slid, and the surface subjected to barrel polishing becomes the sliding surface.
[0013]
What should be noted here is that there is almost no change in the surface roughness of the sliding surface after barrel polishing after the formation of the Mo · W-containing iron phosphate coating. That is, the Mo / W-containing iron-based phosphate coating is formed on the sliding surface while maintaining the surface roughness before the coating is formed. Therefore, the Mo · W-containing iron-based phosphate film is formed while maintaining the uneven shape of the dimples formed by the barrel polishing process.
[0014]
Therefore, on the sliding surface of the follower, the minute uneven shape having the same dimple is maintained before and after the Mo · W-containing iron-based phosphate film is peeled off. And before and after a Mo * W containing iron-type phosphate film peels, the retention performance of lubricating oil can be improved because lubricating oil accumulates in a dimple.
Therefore, it is possible to perform excellent sliding with a small frictional resistance not only while the Mo · W-containing iron-based phosphate film is present but also after peeling.
[0015]
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a surface treatment method for a follower for an internal combustion engine, which has excellent lubricating oil retention performance and can perform excellent sliding with a small frictional resistance.
[0016]
Next, as in the second aspect of the present invention, the Mo · W-containing iron-based phosphate film has an adhesion amount of molybdenum and / or tungsten oxide of 0.3 to 3 g / m 2. Is preferred.
As a result, the Mo / W-containing iron-based phosphate coating is sufficiently maintained as a coating for a period required for familiarization at the initial stage of operation after assembly, and can then be peeled off at an appropriate time.
[0017]
When the adhesion amount is less than 0.3 g / m 2 , the frictional resistance between the sliding surface on which the Mo / W-containing iron-based phosphate coating is formed and the rotating cam in the initial stage of operation after assembly is obtained. It becomes difficult to make it smaller.
On the other hand, when the adhesion amount exceeds 3 g / m 2 , the sliding surface should be formed while the surface roughness before the film formation is substantially maintained after the Mo / W-containing iron-based phosphate film is formed. Becomes difficult.
[0018]
Next, as in the invention described in
As a result, the Mo / W-containing iron-based phosphate film can be peeled off at a more appropriate time after being appropriately slid at the initial stage of operation after assembly.
[0019]
When the total content of the oxides is less than 1% by weight, the frictional resistance between the sliding surface on which the Mo / W-containing iron-based phosphate film is formed and the rotating cam in the initial stage of operation after assembling. It becomes difficult to make small.
On the other hand, when the total content of the above oxides exceeds 20% by weight, the sliding surface is maintained with the surface roughness before the film formation being substantially maintained after the Mo / W-containing iron-based phosphate film is formed. It becomes difficult to form.
[0020]
Next, as in the invention described in
Thereby, a Mo * W containing iron-type phosphate membrane | film | coat can be efficiently formed in the said sliding surface.
The pH can be adjusted by adding an appropriate amount of alkali metal hydroxide or aqueous ammonia to the Mo / W-containing iron phosphate.
When the pH is less than 3, the acidity is too strong, and the etching reaction in the film formation reaction may occur vigorously, resulting in roughening of the sliding surface.
On the other hand, when the pH is higher than 4, the acidity is weak and the film formation reaction may not occur sufficiently.
[0021]
Next, as in the invention described in
Thereby, a Mo * W containing iron-type phosphate membrane | film | coat can be efficiently formed in the said sliding surface.
In addition, when temperature is lower than 50 degreeC, there exists a possibility that the adhesion amount of the membrane | film | coat formed may be insufficient.
On the other hand, when the temperature is higher than 80 ° C., the etching reaction in the film formation reaction occurs vigorously, and the sliding surface may be roughened.
[0022]
Next, as in the invention described in claim 6, the contact time between the acidic aqueous solution and the sliding surface is preferably 10 to 15 minutes.
Thereby, a Mo * W containing iron-type phosphate membrane | film | coat can be efficiently formed in the said sliding surface.
In addition, when the contact time is shorter than 10 minutes, there is a possibility that the amount of the formed film is insufficient.
On the other hand, when the contact time is longer than 15 minutes, the etching reaction in the film formation reaction occurs vigorously, and the sliding surface may be roughened.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A surface treatment method for a follower for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1A, in the surface treatment method in this example, the treatment is performed on the sliding
First, barrel polishing is applied to the sliding
[0024]
This is described in detail below.
As shown in FIG. 1A, a
The
[0025]
The
In this example, barrel polishing and formation of a Mo / W-containing iron phosphate film are performed on the sliding
[0026]
As shown in FIG. 1 (b), the surface treatment does not have an
[0027]
Next, barrel polishing will be described.
First, cold forging, iron plate punching or round bar cutting is performed on the material to form an intermediate product having an outer shape larger than the size of the
As the material of the
[0028]
Next, rough polishing is performed on the surface of the intermediate product which becomes the sliding
Next, finish polishing is performed on the entire intermediate product to adjust the outer shape.
Next, centrifugal fluid barrel polishing is performed on the intermediate product in two stages, a rough barrel and a finished barrel. This barrel polishing is performed for a total of about 40 minutes.
[0029]
Specifically, the rough barrel is performed for about 30 minutes using HBS-5 (Chipton) as the abrasive media, AL-203 (Takeyama Technology) as the compound, and Steel Powder (Chipton) as the additive. It was. Further, the finishing barrel was performed for about 10 minutes using PS-5 (made by Chipton) as a medium, TH33L (made by Chipton) as a compound, and steel powder (made by Chipton) as an additive.
[0030]
As described above, by performing barrel polishing, a smooth surface having a ten-point average roughness Rz of about 0.4 μm or less can be formed, and dimples that are minute concave portions are formed on the surface. Can be formed.
[0031]
Next, the formation method of the Mo * W containing iron-type phosphate membrane | film | coat which is an inorganic composite membrane | film | coat is demonstrated.
First, in the alkali degreasing step, the
Examples of the alkaline type degreasing agent include Fine Cleaner 301 manufactured by Nihon Parka.
[0032]
Next, as a chemical conversion step, the sliding
Next, as a rust prevention step, the
[0033]
The Mo · W-containing iron phosphate film thus formed had an adhesion amount of molybdenum and tungsten oxide of about 1.5 g / m 2 . The total content of the oxides was 1.96% by weight.
Further, as described above, after the
[0034]
Next, the effect in this example is demonstrated.
In this example, the Mo / W-containing iron-based phosphate film avoids direct contact between the
[0035]
In addition, after forming the Mo / W-containing iron-based phosphate film, there is almost no change in the surface roughness of the sliding
[0036]
For this reason, on the sliding
Therefore, it is possible to perform excellent sliding with a small frictional resistance not only while the Mo · W-containing iron-based phosphate film is present but also after peeling.
[0037]
As described above, after the Mo · W-containing iron-based phosphate coating is peeled off, the
Therefore, in this example, the frictional resistance of the sliding
[0038]
Specifically, the friction torque between the sliding
As the material of the
[0039]
The friction torque was measured by changing the combined roughness of the sliding
[0040]
The result of the measurement is shown in FIG.
As can be seen from the figure, the invention product as a whole has a smaller friction torque than the comparative product, regardless of the difference in the synthetic roughness. This is because even if the synthetic roughness is the same, the invention that has been barrel-polished has dimples that are minute recesses on the sliding surface on one side, and lubricating oil accumulates on these dimples. It is thought that the friction torque is reduced.
[0041]
In this example, a Mo / W-containing iron-based phosphate coating is formed on the sliding
[0042]
As shown in FIG. 3A, the ten-point average roughness Rz of the sliding
And as shown in FIG.3 (b), the 10-point average roughness Rz of the sliding
Further, as shown in FIG. 3C, when the film of the
[0043]
On the other hand, as shown in FIG. 4A, the ten-point average roughness Rz of the sliding
And as shown in FIG.4 (b), 10-point average roughness Rz of the sliding
Further, as shown in FIG. 4C, the above-mentioned film of the
Such a result of the conventional product was the same even when the manganese phosphate coating was formed on the sliding
[0044]
As described above, the surface roughness of the sliding
[0045]
On the other hand, in the conventional product, it is understood that the surface roughness of the sliding
[0046]
In addition, when the film formation process of an invention is represented as an image diagram, it is as shown in FIGS. That is, as shown in FIG. 5 (a), the surface roughness of the sliding
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a surface treatment method for a follower for an internal combustion engine that is excellent in lubricating oil retention performance and can perform excellent sliding with a small frictional resistance.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a rotating cam and a lift portion in an internal combustion engine in
FIG. 2 is a graph showing the relationship between synthetic roughness and friction torque in Example 2;
FIG. 3 is a diagram showing the surface roughness of the sliding surface of the outer shim in the invention product in
FIG. 4 is a diagram showing the surface roughness of a sliding surface of an outer shim in a conventional product in
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a sliding surface of an outer shim in
[Explanation of symbols]
1. . . Lift section,
2. . . Rotating cam,
3. . . Followers,
30. . . Sliding surface,
31. . . Outer shim,
Claims (6)
上記フォロアの材料には,熱処理を行った浸炭焼入れ鋼,窒化鋼又は合金鋼を用い,
上記フォロワの摺動面にバレル研磨加工を施した後,
リン酸イオンとモリブデンの酸素酸イオン及び/又はタングステンの酸素酸イオンとを含有すると共に,リンの含有量が0.05〜1mol/リットル,モリブデン及び/又はタングステンの合計含有量が0.1〜50mmol/リットルである酸性水溶液に,上記摺動面を接触させることにより,上記摺動面にモリブデン又はタングステンの少なくとも一方を含むMo・W含有鉄系リン酸塩皮膜を形成することを特徴とする内燃機関用フォロワの表面処理方法。In a surface treatment method for a follower for an internal combustion engine having a sliding surface sliding with a rotating cam,
The follower material is carburized hardened steel, nitrided steel or alloy steel that has been heat-treated.
After barreling the sliding surface of the follower,
It contains phosphate ions and molybdenum oxyacid ions and / or tungsten oxyacid ions, and the phosphorus content is 0.05 to 1 mol / liter, and the total content of molybdenum and / or tungsten is 0.1 to 0.1. A Mo / W-containing iron-based phosphate film containing at least one of molybdenum and tungsten is formed on the sliding surface by bringing the sliding surface into contact with an acidic aqueous solution of 50 mmol / liter. Surface treatment method for a follower for an internal combustion engine.
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