[发明专利]设有防腐蚀层的换气阀

说明书

本发明涉及一种包括阀锥的内燃机换气阀，该阀锥主要是由气门杆构成，该气门杆在形成倒圆内角的条件下逐渐过渡为阀盘。

换气阀，即用于打开和关闭内燃机气体通道的进气门和排气门，由于燃烧气体经受大的机械负荷和热负荷以及的腐蚀性侵蚀。只有高温强度大且抗氧化性好的高度合金钢可以应对特别是排气门的负荷。

为了提高这种换气阀的使用寿命，已经公开了多种措施。因此，例如阀盘在密封面上，利用特别具有抵抗能力的CrNi合金来铠装(gepanzert)。

如在DE 43 41 811 A1中所建议，在承受高度负荷的发动机中，除了上述的铠装之外，排气门的使用寿命还通过形式为推进器的旋转装置而提高了几倍，该推进器设在气门杆上。由于通过推动推进器的流出废气而产生的强制旋转，气门杆端部和阀盘保持没有沉积物，并且单侧发热不会使阀盘泄漏。

然而，换气阀的其他部件在高温强度、疲劳强度及耐腐蚀性方面也经受着不同要求。众所周知，对于在阀锥的不同温度带上的高温强度、疲劳强度及耐腐蚀性方面的不同要求，是这样进行考虑的：即阀盘由一种耐高温且抗烧损的材料制成，而气门杆连同推进器由切口敏感性小且疲劳强度高的材料，也就是说具有足够韧性的材料组成，以抵消在该区域出现的弯曲应力。优选地，对于阀盘使用由典型的气门钢材组成的材料或者由超级合金组成的材料，例如NiCr2OTiAl，而对气门杆连同推进器使用由典型的气门钢材组成的材料，例如X45CrSi9-3。由于众所周知，镍基合金钢用于避免腐蚀太昂贵，因此很大程度上，在能够经受的情况下，换气阀正是由典型的气门钢材，例如X45CrSi9-3制成。

此外，已经公开的是，换气阀负荷的另一方面在于，气门杆和倒圆内角通过由于在发动机停机时燃烧气体温度降至露点以下的湿腐蚀(冷凝)而被腐蚀。

另一方面，在形成氮化物的钢中进行等离子渗氮或等离子氮碳共渗的硬化方法当然已经公开了。

一般地，等离子渗氮/等离子氮碳共渗是指在钢的表面上进行硬化处理，其中，氮或者碳原子扩散并在这里在表面薄层中与铁反应形成氮化物或者氮碳化物，化合层(VS)。在与化合层紧贴的扩散层(DS)中，氮在冷却时才部分地作为氮化物析出，然后起到提高硬度的作用。硬度本身取决于氮化物的类型。根据氮与钢的反应情况，渗氮时间和渗氮层各不相同。换句话说，为了提高硬度、耐磨性、疲劳强度或者抗腐蚀性，利用氮使材料表层扩散饱和。该表层在渗氮/氮碳共渗之后由外部的氮化物或碳氮化物层(化合层)和紧贴的由富含氮的混合晶体和析出氮化物组成的层(扩散层)组成。

通过氮气由辉光放电的离子化，即所谓的等离子渗氮，可以缩短渗氮时间(在450℃至550℃下等离子渗氮)。

在处理介质除了氮之外还含有提供碳的成分的氮碳共渗时，的确可以在粉末、盐浴、气体或者等离子体中进行氮碳共渗(在500℃至590℃下，优选在大约520℃下等离子氮碳共渗)。

由此出发，本发明的任务在于，如下进一步改进这种的换气阀：即使是由开头所述的典型气门钢材组成的换气阀部件也具有良好的防腐蚀层。

该任务是通过权利要求1特征部分中这种类型换气阀的特征得以解决。

如果换气阀的阀体正是设计成单构件，并且如开头所述，阀盘在密封面上或者在气门座区域上铠装，那么以优选的方式，氮化物或碳氮化物层完全地设在气门杆和倒圆内角直到经过铠装的密封面上。

借助唯一的附图来说明本发明：

用于内燃机的换气阀，特别是排气门1具有形式为设置在其气门杆2上的推进器3的旋转装置。阀盘4在其密封面5上铠装。推进器3的翼片6是由推进器的旋转型铣削出来。

此外，对于在阀锥1的不同温度带上的高温强度、疲劳强度及耐腐蚀性方面的不同要求，是这样进行考虑：即阀盘4由一种耐高温且抗烧损的材料制成，而气门杆2连同推进器3由切口敏感性小且疲劳强度高的材料，也就是说具有足够韧性的材料组成，以抵抗在该区域出现的弯曲应力。优选地，对于阀盘4，使用由典型的气门钢组成的材料或者由超级合金组成的材料，例如NiCr2OTiAl，而对于气门杆2连同推进器3，使用由耐热工具钢组成的材料，例如X45CrSi9-3。阀盘4通过摩擦焊接处7与气门杆2连接。

在这里作为示例而示出的排气门1中，阀锥至少在部分区域内设有形式为渗氮层8的防腐蚀层，其中，防腐蚀层是由形成氮化物的基础合金在氮或氮碳气氛中通过等离子渗氮或者等离子氮碳共渗的转化而形成。