(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆加工された成形体（６６）を製造する方法であって、前記成形体（６６）は、成形加工のために、第１の処理工程において射出成形され、硬化のために、時間的に前記第１の処理工程の後に実行される第２の処理工程において焼結される、前記方法において、時間的に前記第１の処理工程と前記第２の処理工程との間の第１の中間工程において、前記成形体（６６）には、セラミック懸濁液を含む材料（２）により少なくとも部分的に被覆加工が施され、
前記第１の中間工程では、前記成形体（６６）に対して、浸漬被覆及び／又はスクリーン印刷により少なくとも部分的に被覆加工が施されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
時間的に前記第１の処理工程と前記第２の処理工程との間に行われる第２の中間工程において、前記成形体（６６）に脱バインダ処理が行われ、
−前記第１の中間工程は、時間的に前記第２の中間工程の前に、若しくは前記第２の中間工程の後に実行され、又は、
−前記第１の中間工程と前記第２の中間工程とが同時に実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
時間的に前記第１の処理工程と前記第２の処理工程との間に実行される第３の中間工程において、前記成形体（３）に加熱式の脱バインダ処理が行われ、
−前記第１の中間工程は、時間的に前記第２の中間工程及び前記第３の中間工程の前に実行され、又は、
−前記第１の中間工程は、時間的に前記第２の中間工程と前記第３の中間工程との間に実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の処理工程では、前記成形体（６６）が、少なくとも部分的に磁性材料により射出成形される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記セラミック懸濁液は、ジルコニウムを含有するセラミック懸濁液である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記成形体（６６）は、時間的に第２の処理工程の後に実行される第３の処理工程において、熱間静水圧加圧焼結される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記成形体（６６）は、電磁弁（１０１）のための被覆加工された成形体（６６）である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
成形体（６６）の製造方法であって、前記成形体（６６）が、少なくとも部分的に、射出成形及び後続の焼結によって製造され、前記成形体（６６）は少なくとも部分的に、時間的に前記焼結の前に塗布された被覆であって、セラミック懸濁液を含む上記被覆を有するように製造される、成形体（６６）の製造方法。
【請求項９】
前記成形体（６６）は、少なくとも部分的に時間的に脱バインダ処理の前又は脱バインダ処理の後に塗布された被覆であって、セラミック懸濁液を含む前記被覆を有するように製造される、請求項８に記載の成形体（６６）の製造方法。
【請求項１０】
前記成形体（６６）は、磁性材料を含むように製造される、請求項８又は９に記載の成形体（６６）の製造方法。
【請求項１１】
電磁弁（１０１）のための前記成形体（６６）の製造方法である、請求項８〜１０のいずれかに記載の成形体（６６）の製造方法。
【請求項１２】
前記電磁弁（１０１）の弁ニードルのアーマチャ部（３６）の製造方法である、請求項１１に記載の成形体（６６）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、被覆加工された成形体、及び、被覆加工された成形体を製造する方法に関し、ここでは、被覆加工された成形体が、完成した状態では、例えば電磁弁に組み込まれており、電磁弁自体は、内燃機関の内部の燃料噴射のための噴射装置の一部を成している。上記電磁弁の中心的な構成要素が、一方の末端にアーマチャ部が配置された弁ニードルを形成する。駆動時には、特にアーマチャ部が、内極との衝突と弁ニードルの操作された移動とにより通常引き起こされる負荷に晒されている。典型的に、アーマチャ部が製造される材料の耐摩耗性は、好適に長い寿命を保証するためには十分ではない。
【０００２】
従来技術では、アーマチャ部の被覆として、同時に残留空隙としても役立つクロムめっきが知られ、従って磁気吸着が低減される。セラミック被覆を実現するために、従来では、コストが掛かる後処理が通常必要なプラズマ処理のみ知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、成形体を効果的に保護することが保証でき成形体にクロムめっきを施すことの代替案となりうる、成形体に被覆加工を施す方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本課題は、被覆加工された成形体、特に、電磁弁のための、例えば電磁弁の内部の弁ニードルのアーマチャ部のための、被覆加工された成形体を製造する方法によって解決される。本方法では、成形体は、成形加工のために、第１の処理工程において射出成形され、硬化のために、時間的に第１の処理工程の後に実行される第２の処理工程において焼結され、時間的に第１の処理工程と第２の処理工程との間、即ち、射出成形と焼結との間の第１の中間工程において、成形体には、セラミック懸濁液を含む材料により少なくとも部分的に被覆加工が施される。
【０００５】
従来技術に対して、本発明に係る方法には以下のような利点があり、即ち、セラミック懸濁液を含む材料による被覆加工と、後続の焼結と、によって、耐摩耗性を有した非透磁性のセラミック層が生成し、これにより例えば、電磁弁の内部のアーマチャ部への負荷についての、引き上げられた要求プロファイルに適うという利点がある。その際に、特に焼結によって、大きなコストが掛かることなく成形体とその被覆との間の材料結合式の結合（ｓｔｏｆｆｓｃｈｕｌｕｅｓｓｉｇｅ  Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）が実現され、その際に後処理が必要ではない。
【０００６】
好適に、第１の処理工程と第２の処理工程は、「金属射出成形（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−Ｍｏｌｄｉｎｇ）」処理の一部であり、被覆加工は、この「金属射出成形」処理の範囲内で行われ、即ち、被覆加工は、「金属射出成形」処理の一部であることが構想される。特に、完成した成形体で特別な負荷を予測し又は予測すべき１つ以上の機能表面に対して合目的的に被膜加工が施されることが、本発明に基づいて特に好適に構想される。しかしながら、成形体に完全に被覆加工が施されることも、本発明に基づいて想定されうる。
【０００７】
本発明の有利な構成及び発展形態は、従属請求項及び以下の明細書の記載から、図面を参照して読み取れる。
【０００８】
本発明の他の実施形態によれば、時間的に第１の処理工程と第２の処理工程との間に行われる第２の中間工程において、成形体に脱バインダ処理が行われ、
−第１の中間工程は、射出成形された成形体がグリーン体又はグリーンボディ（金型に射出成形された後の成型物）である場合には、時間的に第２の中間工程の前に実行され、若しくは、射出成形された成形体がブラウン体又はブラウン体（脱バインダ処理後に得られる脱脂体）である場合には、時間的に第２の中間工程の後に実行され、又は、
−第１の中間工程と第２の中間工程とが同時に実行されることが構想されている。
特に、脱バインダ処理が、即ち結合剤の除去、特に有機結合剤の除去が、射出成形された成形体の形状及び化学純度に影響を与えることなく、各結合剤に適合されて行われる。例えば、液相脱バインダ処理（Ｆｌｕｅｓｓｉｇｋｅｉｔｓｈｐａｓｅｎｅｎｄｂｉｎｄｅｒｕｎｇ）又は溶媒方式の脱バインダ処理が実現される。ブラウン体又はブラウンボディへの被覆加工によって、即ち、脱バインダ処理より時間的に後の被覆加工によって、セラミック懸濁液を含む材料が、開気孔を有するブラウン体に進入し、これにより、焼結の後で有利に、成形体との追加的な形状結合式の結合（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇｅ  Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）が形成される。
【０００９】
本発明の他の実施形態によれば、時間的に第１の処理工程と第２の処理工程との間に実行される第３の中間工程において、成形体に加熱式の脱バインダ処理が行われ、
−第１の中間工程は、時間的に第２の中間工程及び第３の中間工程の前に実行され、又は、
−第１の中間工程は、時間的に第２の中間工程と第３の中間工程との間に実行されることが構想される。
有利に損傷を防ぐ脱バインダ処理が、連続的な結合剤除去により比較的短い処理時間で可能であることが証明されている。
【００１０】
本発明の他の実施形態によれば、第１の処理工程では、成形体が少なくとも部分的に磁性材料により射出成形されることが構想される。これにより、例えば電磁弁に組み込まれる磁性部品が実現される。
【００１１】
本発明の他の実施形態によれば、第１の中間工程では、成形体に対して、浸漬被覆及び／又はスクリーン印刷により少なくとも部分的に被覆加工が施されることが構想される。これにより、簡単で複雑ではないやり方で、選択的にブラウン体及び／又はグリーン体に被覆加工が施される。
【００１２】
本発明の他の実施形態によれば、セラミック懸濁液が、ジルコニウムを含有するセラミック懸濁液であり、特に、ＺｒＯ２セラミックスであることが構想される。これにより有利に、比較的高い熱膨張率と、ジルコニア（ＺｒＯ２）セラミックスの亀裂の拡大に対する比較的高い耐性と、が、第１の中間工程における成形体への被覆加工のために利用される。
【００１３】
本発明の他の実施形態によれば、成形体が、時間的に第２の処理工程の後に実行される第３の処理工程において、熱間静水圧加圧焼結（ｈｅｉｓｓｉｓｏｓｔａｔｉｓｃｈ  ｓｉｎｔｅｒｎ）されることが構想される。熱間静水圧圧縮成形によって成形体は再圧縮され、従って、成形体の組織における気孔の割合が約１％に低減される。
【００１４】
本発明の他の主題は、被覆加工された成形体、好適に電磁弁のための成形体、特に好適に電磁弁の弁ニードルのアーマチャ部であって、被覆加工された成形体が、少なくとも部分的に、射出成形及び後続の焼結によって製造され、成形体は少なくとも部分的に、時間的に焼結の前に塗布された被覆であって、セラミック懸濁液を含む上記被覆を有する、上記成形体である。
【００１５】
従来技術と比較して、クロムめっきが施されず、その代りにセラミックスが被覆として利用され、その際に、セラミック被覆は、いずれにせよ行われる焼結により形成される。成形体への本発明に係る被覆加工は、特に、「金属射出成形」（Ｍｅｔａｌ‐Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ‐Ｍｏｌｄｉｎｇ）処理の範囲内で行われる。これにより、大きなコストを掛けることなく、成形体のために又は電磁弁における成形体の機能表面のために特に適した、防護可能な被覆が提供される。
【００１６】
本発明の他の実施形態によれば、成形体は、少なくとも部分的に時間的に脱バインダ処理の前又は脱バインダ処理の後に、即ちグリーン体又はブラウン体として存在する成形体に塗布された被覆であって、セラミック懸濁液を含む上記被覆を有することが構想される。特に、被覆加工されたブラウン体では、成形体と被覆とが材料結合式及び形状結合式に互いに作用する。
【００１７】
本発明の他の実施形態によれば、成形体が磁性材料を含むことが構想される。特に、被覆加工された成形体は、弁ニードルのアーマチャ部の一部、又は、電磁弁の内部の弁ニードルのアーマチャ部である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の例示的な実施形態に係る弁ニードルのアーマチャ部を備えた、燃料噴射のための電磁弁を概略的に示す。
【図２】本発明の例示的な実施形態に係る電磁弁の弁ニードルを詳細に示す。
【図３】本発明の例示的な実施形態に係る電磁弁の弁ニードルのアーマチャ部の形状による、被覆加工された成形体を詳細に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
様々な図面において、同一の構成要素には常に同一の符号を付し、従って通常は１回だけ名称を挙げ又は言及する。
【００２０】
例えば、混合気圧縮型の火花点火式内燃機関のための燃料噴射装置の噴射弁の形態による、図１に例示される電磁弁１０１は、電磁コイル１により取り囲まれた、燃料入口管片として機能する鉄心２０を含む。コイル巻枠３を備えた電磁コイル１には、プラスチック被覆体５が取り付けられ、その際に、電気差込接続部６が同時に一緒に射出成形される。
【００２１】
鉄心２０の下方の鉄心末端１０には、弁長手方向軸１１と同心円状に、管状の金属製の中間部１２が、例えば溶接により密に結合されており、その際に、上方の円筒部１４が、部分的に軸方向に鉄心末端１０に重なっている。コイル巻枠３は、鉄心２０、及び、中間部１２の上方の円頭部１４に部分的に重なっている。中間部１２は、鉄心２０とは反対を向いた末端に、下方の円筒部１８が備えられ、この下方の円筒部１８は、管状のノズルホルダ１９に重なっており、当該ノズル本体１９とは、例えば溶接により密に結合されている。ノズルホルダ１９の、下流側に存在する末端では、弁長手方向軸１１に対して同心円状に伸びる貫通孔２０’内に、円筒形状の弁座体２１が、溶接により密に取り付けられている。弁座体２１は、電磁弁１寄りに、固定の弁座２２を有し、この弁座２２の下流では、弁座体２１に例えば２つの噴口２３が形成されている。噴口２３の下流に、弁座体２１は、流れ方向に切頭円錐状に広がる調整孔２４を有する。
【００２２】
鉄心２０の流路孔２５であって、弁長手方向軸１１に対して同心円上に伸びており段状に細くなった流路孔２５には、戻しばね２６のばね力を調整するために、環状の調整ブッシュ部２７が圧入されている。戻しばね２６は、その一方の末端が、調整ブッシュ部２７の、弁座体２１寄りの下方の端面２８に当接している。鉄心２０の流路孔２５への調整ブッシュ部２７の圧入の深さが、戻しばね２６のばね力を決定し、これにより、弁の開放ストローク及び閉鎖ストロークの間に定められる動的な燃料量にも影響を与える。調整ブッシュ部２７とは反対の方を向いたその末端では、戻しばね２６は、例えば弁長手方向軸１１に対して同心円上に配置された、管状の操作部３２の保持付設部３０により支持される。操作部３２は、縦孔３４を有し、この縦孔３４は、鉄心２０寄りの側では保持付設部３０へと移行している。
【００２３】
図１に示した実施形態に係る弁ニードル５８が、図２でも示されている。
【００２４】
管状の操作部３２は、管状に形成されたアーマチャ部３６であって、鉄心２０寄りにあり、鉄心２０及び電磁コイル１と協働する上記アーマチャ部３６と、弁座体２１の方に向いて延びる管状の弁スリーブ部３８と、で構成される。アーマチャ部３６とは反対を向いたその末端３９の近傍では、操作部３２の縦孔３４に底部４０が形成されている。底部４０は、操作部３２の縦孔３４を、鉄心２０寄りの、鉄心２０の流路孔２５の延長部を形成する止まり穴形状の流路部４２と、当該流路部４２と比べて軸方向に僅かに伸びる止まり穴部４４と、に分ける。弁スリーブ部３８の末端３９では、操作部３２が、溶接結合部４８により、例えば球状の弁閉鎖要素部４６と結合されている。可能な限り良好な結合と、操作部３２に対して球状の弁閉鎖要素部４６が中央に来るように正確に位置決めすることと、を達成するために、操作部３２の弁スリーブ部３８は、保持付設部３０とは反対を向いたその末端３９に、例えば円蓋状に形成された表側の支承面４９を有する。弁スリーブ部３８及び弁閉鎖要素部４６は、通常は、アーマチャ部３６よりも小さな直径を有する。例えば球状の弁閉鎖要素部４６は、その周面上に４つの平坦部５０を有し、この平坦部５０が、弁座体２１の弁座２２の方向への燃料の流入を容易にする。止まり穴部４４の底部４０と、弁閉鎖要素部４６と、の間には中空室５２が形成され、中空室５２の内部には、例えばレーザ溶接による溶接結合の形成時に生じた溶接スパッタがたまる。この溶接スパッタは、中空室５２からは出られず、例えば弁座２２へは達しえず、従って弁の機能を妨げない。
【００２５】
弁長手方向軸１１の方向に、アーマチャ部３６と操作部３２の底部４０との間には、弁スリーブ部３８の壁を貫通する複数の開口部５６が設けられている。この開口部５６によって、鉄心２０の流路孔２５を通る燃料の流れ、及び、弁座体２１の弁座２２の方向へと操作部３２の縦方向孔３４を通る燃料の流れが可能となる。
【００２６】
アーマチャ部３６と弁スリーブ部３８とで構成される操作部３２、及び、場合によっては、弁ニードル５８の弁閉鎖要素部４６は、射出成形及び後続の焼結によって製造される。「金属射出成形」（ＭＩＭ：Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−Ｍｏｌｄｉｎｇ）処理とも呼ばれる本方法には、特に弁ニードル５８又は弁ニードルのアーマチャ部３６の製造のために適した、図３に示す成形体６６のような成形体６６の製造であって、従来のプラスチック射出成形機での、結合剤、例えばプラスチック結合剤を含む金属粉末からの上記製造、並びに、この後に行われる結合剤の除去、及び残留金属粉末骨格の焼結が含まれる。その際に、金属粉末の組成は、簡単なやり方で、アーマチャ部３６及び弁スリーブ部３８で構成される操作部３２又は弁閉鎖要素部４６の最適な磁気特性に対して調整されうる。弁閉鎖要素部４６と弁スリーブ部３８との間に生じ得る溶接結合部４８に対してネガティブに作用する金属粉末中の硫黄及び／又は炭素が回避されうる。最初に、金属粉末が、混合機で、結合剤として利用されるプラスチックと均一に混合される。この混合物は、造粒機で前処理されてペレットとなり、それ自体は公知のやり方で、プラスチック射出成形機により成形体６６へと更に処理される。続いて、射出成形された成形体６６から、プラスチック結合剤の成分が、例えば保護ガスの作用下での熱処理により除去される。成形体６６の残留骨格材料は、約６０容量パーセントまで金属で構成される。成形体６６の密度を上げるために、成形体６６は、例えば保護ガスの作用下で、焼結装置で焼結される。しかしながら、焼結過程は、水素の作用下で又は真空下でも行われうる。必要な際には、成形体６６は、熱間静水圧圧縮成形によって再圧縮され、従って、成形体６６（即ち、後のアーマチャ部３６、後の操作部３２、又は、後の弁ニードル５８）の組織における気孔の割合が約１％に低減される。
【００２７】
図３には、本発明の例示的な実施形態に係る、本発明に係る成形体６６の例としての、図１及び図２に示したような電磁弁１０１の弁ニードル５８のアーマチャ部３６が詳細に示されている。アーマチャ部３６の耐摩耗性を上げるために、アーマチャ部３６、即ち、成形体６６又は弁ニードル５８の一部に、少なくとも部分的に、セラミック混濁液を含む材料で被覆加工を施すことが構想される。特に、アーマチャ部３６と、アーマチャ部３６の他の領域に比べて、例えば電磁弁１０１の駆動時に起きる衝突又はアーマチャ部３６の案内により生じるより高い負荷に晒される領域内の成形体６６と、に対して被覆加工が施される。その際には、特に、成形体６６又はアーマチャ部３６が少なくとも部分的に、金属射出成形（ＭＩＭ：Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−Ｍｏｌｄｉｎｇ）処理の意味において、第１の処理工程で、成形のために射出成形され、第２の処理工程において、射出成形されたアーマチャ部３６（又は成形体６６）の凝固又は硬化のために焼結される。セラミック混濁液を含む材料２による被覆加工は、好適に、時間的に第１の処理工程と第２の処理工程との間、即ち、時間的には射出成形と焼結との間の、第１の中間工程において実行される。その際には、被覆加工が、浸漬被覆及び／又はスクリーン印刷により実現されることが考えられる。第１の処理工程で好適に少なくとも部分的に磁性材料により射出成形された成形体６６又はアーマチャ部３６への被覆加工によって、成形体６６又はアーマチャ部３６に材料結合式に結合されたセラミック層であって、好適に耐摩耗性を有し非透磁性の上記セラミック層が、後続の焼結により生成する。さらに、時間的に第１の処理工程と第２の処理工程との間に実行される第２の中間工程において、成形体６６に脱バインダ処理が行われることが構想される。好適に、第２の中間工程は、時間的に第１の中間工程の前に行われ、及び／又は、第２の中間工程は、時間的に第１の中間工程の後に行われる。即ち、ブラウン体及び／又はグリーン体には、金属射出成形（ＭＩＭ）処理において、セラミック混濁液を含む材料２により被覆加工が施される。ブラウン体に被覆加工が施された場合には、セラミック混濁液を含む材料２が、開気孔を有するブラウン体に進入することが可能であり、これにより好適に、追加的な形状結合が形成される。その際には、特に有利に、金属射出成形（ＭＩＭ）処理により、大きなコストを掛けずに完全に又は部分的に被覆加工を施すことが可能な複雑な構造が実現されうる。特に、第２の処理工程での焼結によって、ほぼ応力が生じない被覆加工を可能とする材料結合式の結合が実現される。さらに、第１の中間工程として少なくとも部分的な被覆加工を間に挟む金属射出成形（ＭＩＭ）処理によって、成形体６６、特にアーマチャ部分又は電磁弁１０１のアーマチャ部３６に被覆加工を施すための従来の不正確な処理、例えばプラズマ処理を行わないということが可能である。
【図１】
0006529060.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006529060.tif 000004