(57)【要約】【課題】チタン合金製バルブリフタを、製造コストの高騰を抑えながら軽量・小型で優れた耐摩耗性を有するものにすること。【解決手段】チタン合金製バルブリフタ１は、その頂面１ａにて、母材表層に樹枝状組織を含む硬化層２が設けられる。この硬化層２は、ガスノズル１１から不活性ガス１２を供給しながら、頂面１ａにレーザ発振器１３から発射されるレーザビーム１４を照射して母材表層を一旦加熱溶融させる。その後、照射を終えて溶融箇所を凝固させることにより樹枝状組織を形成する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン合金を母材とするチタン合金製バルブリフタであって、
前記母材の表層に樹枝状組織を含む硬化層を設けたことを特徴とするチタン合金製バルブリフタ。
【請求項２】
チタン合金を母材とするチタン合金製バルブリフタであって、
前記母材の表層に、少なくとも板状組織を含む硬化層と樹枝状組織を含む硬化層とを合わせ持つ複合硬化層を設けたことを特徴とするチタン合金製バルブリフタ。
【請求項３】
チタン合金を母材とするチタン合金製バルブリフタの表面処理方法であって、
前記母材の表面に高密度エネルギーを照射して前記母材の表層を一旦加熱溶融させてから前記照射を終えて前記溶融箇所を凝固させることにより樹枝状組織を含む硬化層を形成することを特徴とするチタン合金製バルブリフタの表面処理方法。
【請求項４】
チタン合金を母材とするチタン合金製バルブリフタの表面処理方法であって、
前記母材の表面に高密度エネルギーを照射して前記母材の表層を一旦加熱溶融させてから前記照射を終えて前記溶融箇所を凝固させることにより板状組織を含む硬化層を形成した後、前記照射箇所に前回よりも少量の高密度エネルギーを照射して前記母材の表層を再び加熱溶融させてから前記照射を終えて前記溶融箇所を再び凝固させることにより前記板状組織を含む硬化層を樹枝状組織を含む硬化層とすることを特徴とするチタン合金製バルブリフタの表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、チタン合金を母材として形成されるチタン合金製バルブリフタ及びその表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンに設けられる直動式動弁機構は、カムの回転がバルブリフタを介してエンジンバルブに伝達されることにより、同バルブが開閉されるように構成される。ここで、バルブリフタは、他の部材と繰り返し摺動することから、十分な耐摩耗性が要求される。特に、バルブリフタの頂面は、カムに対して強力に押し付けられ、カムが激しく摺接することから、高い耐摩耗性が要求される。また、エンジンの軽量化を図るために、バルブリフタの軽量化も望まれている。そこで、バルブリフタの耐摩耗性向上と軽量化を目的とした技術が、例えば、下記の特許文献１及び２に記載される。
【０００３】
特許文献１には、図３６に示すように、チタン合金からなり、その表層部に酸素拡散層を有するバルブリフタ本体５０と、この本体５０のカム接触部（頂面）に取り付けられる硬質金属製のアジャスティングシム５１とからなるバルブリフタ５３が記載される。また、この特許文献１には、図３７に示すように、バルブリフタ本体５０のバルブ軸端部当接部（内側底壁）に硬質金属等からなる耐摩耗性チップ５３が更に付設されるバルブリフタ５４が記載される。
【０００４】
特許文献２には、チタン又はチタン合金の表面改質方法が記載される。この方法では、チタン又はチタン合金表面に不活性ガスを供給しながら高エネルギー密度ビームを照射してその照射部分を溶融させる。その後半溶融状態において酸素を含むアシストガスを供給し、最表面に近づくほど酸素濃度が高くなるように吸収固溶させて、表面に緩やかな硬度傾斜を形成している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１３９３１４号公報（第２，３頁、図１，２）
【特許文献２】
特開平７−２６３８７号公報（第２頁、図１，２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１に記載のバルブリフタ５２，５４では、バルブリフタ本体５０がチタン合金製であることで軽量化が図られ、アジャスティングシム５１や耐摩耗性チップ５３が硬質金属等から形成されることで耐摩耗性が図られるものの、２又は３の複数部品から構成されていた。このため、複数部品を組み付ける工程が必要となり、総重量や総容積の点でも不利を残していた。
【０００７】
また、特許文献２に記載の従来技術では、その硬化原理が、吸収された酸素の内部歪みによる固溶硬化であり、針状組織よりなる硬化層が形成されることになった。このため、針状組織の硬化層では、その硬さがＨＶ５００〜６００程度であり、十分な硬度が得られず、耐摩耗性が十分とは言えなかった。また、アシストガスの供給が必要になることから、母材溶融時に不活性ガス供給のための設備の他に、アシストガス供給のための設備が必要となり、その分だけ製造コストが高騰することになった。
【０００８】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、バルブリフタを、製造コストの高騰を抑えながら軽量・小型で優れた耐摩耗性を有するものにすることを可能としたチタン合金製バルブリフタ及びその表面処理方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、チタン合金を母材とするチタン合金製バルブリフタであって、母材の表層に樹枝状組織を含む硬化層を設けたことを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、硬化層が樹枝状組織を含むので、バルブリフタの母材の表層に高硬度で厚膜の硬化層が一体形成される。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、チタン合金を母材とするチタン合金製バルブリフタであって、母材の表層に、少なくとも板状組織を含む硬化層と樹枝状組織を含む硬化層とを合わせ持つ複合硬化層を設けたことを趣旨とする。
【００１２】
上記発明の構成によれば、複合硬化層が板状組織を含む硬化層と樹枝状組織を含む硬化層とを合わせ持つので、バルブリフタの母材の表層に高硬度で厚膜の複合硬化層が一体形成される。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、チタン合金を母材とするチタン合金製バルブリフタの表面処理方法であって、母材の表面に高密度エネルギーを照射して母材の表層を一旦加熱溶融させてから照射を終えて溶融箇所を凝固させることにより樹枝状組織を含む硬化層を形成することを趣旨とする。
【００１４】
上記発明の構成によれば、バルブリフタの母材の表層に樹枝状組織が形成されるので、その母材の表層に高硬度で厚膜の硬化層が一体形成される。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、チタン合金を母材とするチタン合金製バルブリフタの表面処理方法であって、母材の表面に高密度エネルギーを照射して母材の表層を一旦加熱溶融させてから照射を終えて溶融箇所を凝固させることにより板状組織を含む硬化層を形成した後、照射箇所に前回よりも少量の高密度エネルギーを照射して母材の表層を再び加熱溶融させてから照射を終えて溶融箇所を再び凝固させることにより板状組織を含む硬化層を樹枝状組織を含む硬化層とすることを趣旨とする。
【００１６】
上記発明の構成によれば、バルブリフタの母材の表層に板状組織を含む硬化層と樹枝状組織を含む硬化層とが重なり合って形成されるので、母材の表層に高硬度で厚膜の複合硬化層が一体形成される。また、複合硬化層はその表面から母材までの硬さ分布がなだらかになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明のチタン合金製バルブリフタ及びその表面処理方法を具体化した第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１に、チタン合金製バルブリフタ１を斜視図に示す。図２に、同じくバルブリフタ１を断面図に示す。バルブリフタ１は円筒状をなし、平坦な頂面１ａを含む。バルブリフタ１の内側底壁中央には、へそ１ｂが設けられる。図２に示すように、バルブリフタ１の頂面１ａには、硬化層２が設けられる。
【００１９】
図３に、エンジンの直動式動弁機構におけるバルブリフタ１の組付状態を断面図に示す。バルブリフタ１は、シリンダヘッド３のバルブ用孔４に組み付けられる。バルブリフタ１のへそ１ｂには、エンジンバルブ５の軸端部５ａが当接する。この軸端部５ａには、リテーナ６を介してバルブスプリング７が組み付けられる。バルブリフタ１の頂面１ａには、カム８が当接する。このように、バルブリフタ１は、エンジンバルブ５とカム８との間に介在され、エンジンバルブ５の軸端部５ａはバルブスプリング７によりバルブリフタ１のへそ１ｂに強力に押し付けられる。このため、バルブリフタ１の頂面１ａには、カム８が強力に押し付けられて摺接することになる。バルブリフタ１の外周面は、バルブ用孔４の内周面と摺接することになる。
【００２０】
この実施の形態で、バルブリフタ１の母材であるチタン合金として、「Ｔｉ−６Ａ１−４Ｖ」が使用される。硬化層２は、母材の表層に形成された樹枝状組織より形成される。この実施の形態で、バルブリフタ１の外径は、２０〜３０ｍｍである。
【００２１】
次に、バルブリフタ１の製造工程を図４を参照して説明する。
先ず、第１工程では、母材であるチタン合金が準備される。第２工程では、母材が熱間鍛造されることによりバルブリフタ１の原形が形成される。第３工程では、バルブリフタ１の原形が機械加工（表面切削等）される。第４工程では、硬化層２を形成するための部分硬化処理が施される。第５工程では、硬化部位の仕上加工が行われる。この工程では、部分硬化処理で生じる変形が取り除かれる。第６工程では、バルブリフタ１の全面に酸化処理が施される。このようにしてバルブリフタ１が製造される。
【００２２】
ここで、上記した第４工程における部分硬化処理について詳しく説明する。この実施の形態では、バルブリフタ１の母材の表面に高密度エネルギーとしてのレーザビームを照射して母材の表層を一旦加熱溶融させてから照射を終えて溶融箇所を凝固させることにより樹枝状組織を形成するようにしている。この樹枝状組織により硬化層２が構成される。即ち、図５に示すように、バルブリフタ１の頂面１ａにガスノズル１１からアルゴンやヘリウム等の不活性ガス１２を供給しながら、レーザ発振器１３から発射されるレーザビーム１４を頂面１ａにスポット照射する。このとき、バルブリフタ１を回転させると共に、レーザ発振器１３をバルブリフタ１の中心へ向かって移動させることにより、レーザビーム１４の照射軌跡を、図６に示すような渦巻き状とする。これにより、頂面１ａの各部位の母材表層を、一旦加熱溶融させてから凝固させる。このような工程を、渦巻き状の照射軌跡に沿って順次行うようにしている。
【００２３】
上記工程において、レーザ発振器１３の送り速度と、バルブリフタ１の回転速度が一定であると、頂面１ａの内部に向かうほど単位面積当たりの投入熱量が大きくなってしまう。そこで、この実施の形態では、レーザ発振器１３からの出力調整（出力及びパルス発射等）と、レーザ発振器１３の送り速度とバルブリフタ１の回転速度との協働調整を行うようにしている。この他、図７に示すように、バルブリフタ１を一方向へ移動させると共に、その移動方向に直角にレーザ発振器１３を往復移動させることにより、レーザビーム１４の照射軌跡を、ジグザグ状にすることも、頂面１ａに対する投入熱量の均一化に寄与する。
【００２４】
上記のようなレーザビーム１４の照射処理により、バルブリフタ１の頂面１ａに樹枝（デンドライト）状結晶を析出させる。これにより、所定深さを有する樹枝状組織を形成する。この樹枝状組織により所定深さの硬化層２が形成される。
【００２５】
一般に、金属結晶は、樹木のように枝分かれのある形態をとる結晶「樹枝状結晶」と、枝分かれのない「セル状結晶」とに区別される。樹枝状結晶の枝の成長方向は、結晶学的に特定の方向を有しており、合金特有のものである。樹枝状組織を含む硬化層２の硬さは、単位面積に占める樹枝状結晶の面積比率により異なる。
【００２６】
ここで、樹枝状結晶の面積比率と樹枝状組織の硬さ（ビッカース硬さ）との関係につき、その実験結果を図８〜１４を参照して説明する。
【００２７】
この実験では、チタン合金として、「Ｔｉ−６Ａ１−４Ｖ」が使用され、レーザとして「ＹＡＧレーザ」が使用され、レーザビーム照射に際して「窒素シールドガス」が不活性ガスとして使用された。この実験では、チタン合金に対するレーザビームの照射時間を６段階に変えることにより、６つの観察用試料を得た。各観察用試料（樹枝状組織を含む硬化層を含む。）の表面を鏡面研磨した後、適当な腐食液（例えば、フッ酸）に漬け、金属顕微鏡により組織が判別できる倍率で撮られた写真を図８〜１３に示す。各写真の倍率は、いずれも「２００倍」である。撮られた写真をコンピュータにより画像処理することにより樹枝状結晶のみを判別して２値化した。これにより、樹枝状結晶の面積比率を得た。硬さの測定は、樹枝状結晶の面積比率が低いほどバラツキが大きくなることから、１０回程度の平均値をとることにした。
【００２８】
図８に、樹枝状結晶面積比率が「０％」のときの写真１を示す。この場合の硬さは「ＨＶ５０７」であった。図９に、樹枝状結晶面積比率が「１．７％」のときの写真２を示す。この場合の硬さは「ＨＶ５３６」であった。図１０に、樹枝状結晶面積比率が「９．４％」のときの写真３を示す。この場合の硬さは「ＨＶ６２５」であった。図１１に、樹枝状結晶面積比率が「３１．８％」のときの写真４を示す。この場合の硬さは「ＨＶ７２８」であった。図１２に、樹枝状結晶面積比率が「４６．３％」のときの写真５を示す。この場合の硬さは「ＨＶ７９３」であった。図１３に、樹枝状結晶面積比率が「８１．６％」のときの写真６を示す。この場合の硬さは「ＨＶ８６２」であった。
【００２９】
図１４に、図８〜１３に関する試料につき、樹枝状結晶面積比率と硬さの関係をグラフに示す。上記実験結果から明らかなように、樹枝状組織を含む硬化層の硬さは、樹枝状結晶面積比率が多くなるほど増えることが分かる。
【００３０】
ここで、硬化層の表面からの深さとその硬さ（ビッカース硬さ）との関係につき、実験結果を図１５〜１７を参照して説明する。
【００３１】
この実験では、図１５に示すように、棒材試料１５の外周を円周状に硬化処理した。ここではバルブリフタ１の外周面処理を想定した。硬化処理幅を広げるには、棒材試料１５をその軸方向へ移動させながらレーザビーム１４を螺旋状に照射すればよい。
【００３２】
この実験における実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２に関するレーザビーム照射条件等を図１６に表に示す。実施例１、実施例２及び比較例１は、レーザビーム照射処理したものである。実施例１及び実施例２は樹枝状組織を形成したものである。比較例１は、後述する板状組織を形成したものである。比較例２は、対照として酸化処理したものである。得られた実験結果を図１７のグラフに示す。
【００３３】
図１７のグラフから明らかなように、比較例２では、「ＨＶ７５０」程度の最大硬さが「０．１ｍｍ」以下の浅い表面で得られることが分かる。これに対し、実施例１では、「ＨＶ９００」程度の硬さが「１．２ｍｍ」程度の深さまで得られ、「１．２〜２．５ｍｍ」の深さまで硬さが緩やかに減少することが分かる。実施例２では、「ＨＶ７００」程度の硬さが「１．０ｍｍ」程度の深さまで得られ、「１．０〜２．０ｍｍ」の深さまで硬さが比較的緩やかに減少することが分かる。比較例１では、「ＨＶ５４０」程度の硬さが「０．５ｍｍ」程度の深さまで得られ、「０．５〜１．５ｍｍ」の深さまで硬さが緩やかに減少することが分かる。硬化層の硬さは、レーザビーム照射条件を適宜に調整することにより、「６００〜１０００ＨＶ」程度の範囲で設定可能なことが分かる。
【００３４】
図１８，１９に、実際に硬化層２の樹枝状組織について撮影した顕微鏡写真（図８〜１３の写真に準ずる。）を示す。図１８は、一部に樹枝状組織を有するもであり、硬化層２の硬さは「ＨＶ７００」程度であった。図１９は、ほぼ全面に樹枝状組織を有するものであり、硬化層の硬さｈ「ＨＶ９１０」程度であった。
【００３５】
以上説明したこの実施の形態によれば、チタン合金製バルブリフタ１の頂面１ａにレーザビーム１４を照射して母材表層を一旦加熱溶融させてから照射を終えて溶融箇所を凝固させるので、頂面１ａの母材表層に樹枝状組織を含む硬化層２がミリオーダの深さで形成される。従って、バルブリフタ１の頂面１ａの表層に高硬度で厚膜な硬化層２が形成される。ここでは、チタン合金製バルブリフタ１の表面処理を行うのに、アシストガスを供給する必要がなく、製造コストの高騰を抑えることができる。また、チタン合金を母材とすることから、バルブリフタ１を軽量化することができる。しかも、カム８と激しく摺接する頂面１ａに樹枝状組織を含む硬化層２が形成されるので、その部分で優れた耐摩耗性を得ることができる。加えて、バルブリフタ１の頂面１ａに硬化層２が一体形成されるので、アジャスティングシムを設ける必要がなく、バルブリフタ１を単一構成にすることができる。このため、バルブリフタ１の組み付けが簡単となり、バルブリフタ１を軽量・小型にすることができる。
【００３６】
上記説明では、バルブリフタ１の頂面１ａに硬化層２を設ける場合について説明したが、バルブリフタ１の外周面や内側底壁のへそ１ｂにも硬化層を設けてもよい。
【００３７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明のチタン合金製バルブリフタ及びその表面処理方法を具体化した第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３８】
この実施の形態では、第１の実施の形態のバルブリフタ１と表面処理方法の点で構成が異なる。即ち、第１の実施の形態では、不活性ガスを供給しながら、バルブリフタ１の頂面１ａにレーザビーム１４を照射して母材表層を一旦加熱溶融させてから凝固させていた。これに対し、この実施の形態では、図２０に示すように、バルブリフタ１の頂面１ａに第１及び第２のレーザ発振器２１，２２を向ける。そして、ガスノズル１１から不活性ガス１２を供給し、各レーザ発振器２１，２２から第１及び第２のレーザビーム２３，２４をそれぞれ発射しながら、バルブリフタ１を一方向へ移動させると共に、その移動方向と直角に両レーザ発振器２１，２２を往復移動させる。これにより、両レーザビーム２３，２４の照射軌跡をジグザグ状にする。ここで、第１レーザ発振器２１からは、ピーク出力により第１レーザビーム２３を発射させ、第２レーザ発振器２２からは、その照射箇所へ少し遅れて第１レーザビーム２３よりも小出力の第２レーザビーム２４を発射させる。これにより、バルブリフタ１の頂面１ａに、上記照射軌跡に沿って、高密度エネルギーとしての第１レーザビーム２３を照射して母材表層を一旦加熱溶融させてから照射を終えて溶融箇所を凝固させることにより板状組織を含む硬化層を形成する。その後、同じ照射箇所に前回よりも少量の第２レーザビーム２４を照射して母材表層を再び加熱溶融させてから照射を終えて溶融箇所を再び凝固させることにより板状組織を含む硬化浅層を樹枝状組織を含む硬化層とする。ここでも、各レーザ発振器２１，２２からのレーザ発射は、連続発射でもパルス発射でもよい。
【００３９】
即ち、図２１（ａ）にグラフに示すように、最初の時刻ｔ０〜ｔ１の間に、出力Ａで第１レーザビーム２３をバルブリフタ１の頂面１ａに照射して、その頂面１ａの母材表層を一旦加熱溶融させる。次に、時刻ｔ１〜ｔ２の間に、第１レーザビーム２３の照射を中断し、その照射箇所を凝固させる。これにより、図２１（ｂ）に示すように、頂面１ａの照射箇所における母材２６に板状組織２７が形成される。次に、時刻ｔ２〜ｔ３の間に、前と同じ照射箇所に前回よりも低出力Ｂの第２レーザビーム２４を照射して、母材２６の表層を再び加熱溶融させる。その後、第２レーザビーム２４の照射を終えて、その照射箇所を再び凝固させる。これにより、図２１（ｃ）に示すように、板状組織２７の表層のみに樹枝状組織２８が形成される。つまり、この実施の形態では、図２１（ｃ）に示すように、板状組織２７を含む硬化層としての深層２９と樹枝状組織２８を含む硬化層としての浅層３０とを合わせ持つ複合硬化層３１が設けられる。ここでは、時刻ｔ１〜ｔ２の照射間隔の長さを適宜設定することにより、板状組織２７を十分に冷却してもよいし、しなくてもよい。
【００４０】
図２２に、上記した複合硬化層３１の断面を５０倍の顕微鏡写真に示す。この写真から明なように、板状組織２７を含む深層２９よりも樹枝状組織２８を含む浅層３０の方が、組織がちみつであることがその色合いから分かる。図２３には、上記した浅層２９の樹枝状組織２８を顕微鏡写真に示す。図２４に、上記した深層２９の板状組織２８を顕微鏡写真に示す。両写真とも、倍率は２００倍である。この実施の形態では、浅層３０の硬さが「ＨＶ８０６」であるのに対し、深層２９の硬さが「ＨＶ５２９」となった。
【００４１】
ここで、対照とされる酸化処理層と、樹枝状組織のみからなる硬化層と、樹枝状組織及び板状組織からなる複合硬化層につき、表面からの深さと硬さの関係を比較して図２５にグラフに示す。このグラフは、図１７に示すグラフに準ずるものであり、第１の実施の形態と同等の実験により得られたものである。
【００４２】
図２５から明らかなように、酸化処理層では、「ＨＶ７５０」程度の最大硬さが「０．１ｍｍ」以下の浅い表面で得られるだけである。これに対し、単一の硬化層では、「ＨＶ８００」程度の硬さが「１．０ｍｍ」程度の深さまで得られ、「１．０〜２．０ｍｍ」の深さまで硬さが段階的に減少することが分かる。複合硬化層では、「ＨＶ８００」程度の硬さが「０．５ｍｍ」程度の深さまで得られ、「０．５〜２．２ｍｍ」の深さまで硬さがなだらかに減少することが分かる。硬化層や複合硬化層の硬さ、深層２９と浅層３０の厚さ、レーザビーム照射条件を適宜に調整することにより、「６００〜１０００ＨＶ」程度の範囲で設定可能となる。
【００４３】
以上説明したこの実施の形態によれば、チタン合金製バルブリフタ１の頂面１ａに第１レーザビーム２３を照射して母材２６の表層を一旦加熱溶融させてから照射を終えて溶融箇所を凝固させることにより板状組織２７を形成する。その後、その照射箇所に前回よりも低出力の第１レーザビーム２４を照射して母材２６の表層を再び加熱溶融させてから照射を終えて溶融箇所を再び凝固させることにより板状組織２７の浅層３０を樹枝状組織２８とする。これにより、頂面１ａの母材２６の表層に、板状組織２７を含む深層２９と樹枝状組織２８を含む浅層３０とを合わせ持つ高硬度で厚膜な複合硬化層３１が設けられる。ここでも、チタン合金製バルブリフタ１の頂面１ａの表面処理を行うのに、アシストガスを供給する必要がなく、製造コストの高騰を抑えることができる。また、チタン合金を母材とすることから、バルブリフタ１を軽量化することができる。しかも、カム８と激しく摺接する頂面１ａに樹枝状組織２８と板状組織２７を合わせ持つ複合硬化層３１が形成されるので、その部分で優れた耐摩耗性を得ることができる。加えて、バルブリフタ１の頂面１ａに複合硬化層３１が一体形成されることから、アジャスティングシムを設ける必要がなく、バルブリフタ１を単一構成にすることができる。このため、バルブリフタ１の組み付けが簡単となり、バルブリフタ１を軽量・小型にすることができる。
【００４４】
また、この実施の形態では、複合硬化層３１の表面から母材２６までの硬さ分布がなだらかとなる。このため、複合硬化層３１にカム８が強く摺接して激しい摺動摩擦が生じても、容易にピッチングを起こさない耐ピッチング性を得ることができる。複合硬化層を構成する深層と浅層のそれぞれの厚さは任意に調整可能である。
【００４５】
このように軽量で高耐摩耗性、耐ピッチング性を有するバルブリフタ１は、レーシングカー向けの高性能エンジンに適用することができる。
【００４６】
尚、この発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
【００４７】
（１）前記各実施の形態では、バルブリフタ１の頂面１ａにおける母材表層に硬化層２又は複合硬化層３１を設ける場合を説明したが、バルブリフタ１の外周面やへそ１ｂの母材表層に、同様の表面処理方法により硬化層や複合硬化層を設けてもよい。
【００４８】
（２）前記各実施の形態では、ガスノズル１１から不活性ガス１２を供給しながら、レーザ発振器１３，２１，２２から発射さるレーザビーム１２，２３，２４を照射するように構成したが、この不活性ガスの代わりに窒素ガスや酸素ガスを供給してもよく、これら不活性ガス、窒素ガス及び酸素ガスの供給を省略してもよい。
【００４９】
（３）前記各実施の形態では、高密度エネルギーとして、レーザビームをチタン合金製のバルブリフタ１の表面に照射したが、高密度エネルギーはレーザビームに限られるものではなく、電子ビーム又は高周波誘導加熱等であってもよい。
【００５０】
（４）前記第４の実施の形態では、図２６に示すように、複合硬化層３１の全体を母材２６に対して楔状に設け、その中で板状組織２７を含む深層２９と樹枝状組織２８を含む浅層３０を上下に積み上げて形成した。
これに対し、硬化処理条件を変えることにより、図２７に示すように、複合硬化層３１の全体を母材２６に対して楔状に設け、その中で板状組織２７を含む深層２９を楔状に形成し、樹枝状組織２８を含む浅層３０を深層２９に対して楔状に形成してもよい。
更に、図２８に示すように、板状組織２７を含む深層２９と樹枝状組織２８を含む浅層３０を母材２６に対して上下に積層することにより二層構造の複合硬化層４４を設けたり、図２９に示すように、樹枝状組織２８を含む深層２９と板枝状組織２７を含む浅層３０を母材２６に対して上下に積層することにより二層構造の複合硬化層４５を設けたり、板状組織を含む硬化層と樹枝状組織を含む硬化層を母材に対して上下に積層することにより三層構造の複合硬化層を設けたり、図３０に示すように、板状組織２７を含む硬化層４６と樹枝状組織２８を含む硬化層４７を母材２６に対して上下に交互に積層することにより四層構造の複合硬化層４８を設けたりしてもよい。
【００５１】
（５）前記第４の実施の形態では、図３１に示すように、時刻ｔ０〜ｔ１の時間に出力Ａのレーザビームを照射し、時刻ｔ１〜ｔ２の時間にレーザビームの照射を中断し、時刻ｔ２〜ｔ３の時間（時刻ｔ０〜ｔ１の時間より短い時間）に出力Ａよりも低出力Ｂのレーザビームを照射するようにした。これにより、母材の表面に高密度エネルギーを照射して母材の表層を一旦加熱溶融させてから照射を終えてその溶融箇所を凝固させることにより板状組織を含む硬化層を形成した後、その照射箇所に前回よりも少量の高密度エネルギーを照射して母材の表層を再び加熱溶融させてから照射を終えて溶融箇所を再び凝固させることにより板状組織を含む硬化層を樹枝状組織を含む硬化層とする表面処理方法を実施した。
これに対し、２回目に照射するレーザビームを、１回目よりも少量の高密度エネルギーにするために、２回目のレーザビームの出力レベルと出力時間の組合せを適宜に変更してもよい。即ち、例えば、図３２に示すように、時刻ｔ０〜ｔ１の時間に出力Ａのレーザビームを照射し、時刻ｔ１〜ｔ２の時間にレーザビームの照射を中断し、時刻ｔ２〜ｔ４の時間（時刻ｔ０〜ｔ１の時間と同じ時間）に低出力Ｂよりも低い出力Ｃのレーザビームを照射するようにしてもよい。
また、図３３に示すように、時刻ｔ０〜ｔ１の時間に出力Ａのレーザビームを照射し、時刻ｔ１〜ｔ２の時間にレーザビームの照射を中断し、時刻ｔ２〜ｔ５の時間（時刻ｔ２〜ｔ３の時間より短い時間）に出力Ａよりも高出力Ｄのレーザビームを照射するようにしてもよい。
更に、図３４に示すように、時刻ｔ０〜ｔ１の時間に出力Ａのレーザビームを照射し、時刻ｔ１〜ｔ２の時間にレーザビームの照射を中断し、時刻ｔ２〜ｔ６の時間（時刻ｔ２〜ｔ５の時間より長い時間）に出力Ａのレーザビームを照射するようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、硬化層が樹枝状組織を含むので、バルブリフタの母材の表層に高硬度で厚膜の硬化層が一体形成される。このため、バルブリフタを、単一構成にすることができ、製造コストの高騰を抑えながら軽量・小型で優れた耐摩耗性を有するものにすることができる。また、バルブリフタの組み付けを簡単なものにすることができる。
【００５３】
請求項２に記載の発明によれば、複合硬化層が板状組織を含む硬化層と樹枝状組織を含む硬化層とを合わせ持つので、バルブリフタの母材の表層に高硬度で厚膜の複合硬化層が一体形成される。このため、バルブリフタを、単一構成にすることができ、製造コストの高騰を抑えながら軽量・小型で優れた耐摩耗性を有するものにすることができる。また、バルブリフタの組み付けを簡単なものにすることができる。
【００５４】
請求項３に記載の発明によれば、バルブリフタの母材の表層に樹枝状組織を含む硬化層が形成されるので、その母材の表層に高硬度で厚膜の硬化層が一体形成される。このため、バルブリフタを、単一構成にすることができ、製造コストの高騰を抑えながら軽量・小型で優れた耐摩耗性を有するものにすることができる。また、バルブリフタの組み付けを簡単なものにすることができる。
【００５５】
請求項４に記載の発明によれば、バルブリフタの母材の表層に板状組織を含む硬化層と樹枝状組織を含む硬化層とが重なり合って形成されるので、その母材の表層に高硬度で厚膜の複合硬化層が一体形成される。このため、バルブリフタを、単一構成にすることができ、製造コストの高騰を抑えながら軽量・小型で優れた耐摩耗性を有するものにすることができる。また、バルブリフタの組み付けを簡単なものにすることができる。更に、複合硬化層はその表面から母材までの硬さ分布がなだらかになるので、複合硬化層の耐ピッチング性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係り、バルブリフタを示す斜視図。
【図２】バルブリフタを示す断面図。
【図３】バルブリフタの組付状態を示す断面図。
【図４】バルブリフタの製造工程を示すフローチャート。
【図５】バルブリフタの表面処理方法を示す説明図。
【図６】渦巻き状の照射軌跡を示す説明図。
【図７】バルブリフタの表面処理方法を示す説明図。
【図８】樹枝状組織を示す顕微鏡写真。
【図９】樹枝状組織を示す顕微鏡写真。
【図１０】樹枝状組織を示す顕微鏡写真。
【図１１】樹枝状組織を示す顕微鏡写真。
【図１２】樹枝状組織を示す顕微鏡写真。
【図１３】樹枝状組織を示す顕微鏡写真。
【図１４】樹枝状結晶面積比率と硬さの関係を示すグラフ。
【図１５】棒状試料の表面処理方法を示す説明図。
【図１６】レーザビーム照射条件等を比較して示す表。
【図１７】表面からの深さと硬さの関係を示すグラフ。
【図１８】樹枝状組織を示す顕微鏡写真。
【図１９】樹枝状組織を示す顕微鏡写真。
【図２０】第２の実施の形態に係り、バルブリフタの表面処理方法を示す説明図。
【図２１】（ａ）〜（ｃ）は、レーザビーム照射タイミングと板状組織及び樹枝状組織の形成過程を示す説明図。
【図２２】複合硬化層の断面を示す顕微鏡写真。
【図２３】樹枝状組織を示す顕微鏡写真。
【図２４】板状組織を示す顕微鏡写真。
【図２５】表面深さと硬さとの関係を示すグラフ。
【図２６】別の実施の形態に係り、複合硬化層を示す断面図。
【図２７】別の実施の形態に係り、複合硬化層を示す断面図。
【図２８】別の実施の形態に係り、複合硬化層を示す断面図。
【図２９】別の実施の形態に係り、複合硬化層を示す断面図。
【図３０】別の実施の形態に係り、複合硬化層を示す断面図。
【図３１】別の実施の形態に係り、レーザビーム出力を示すタイムチャート。
【図３２】別の実施の形態に係り、レーザビーム出力を示すタイムチャート。
【図３３】別の実施の形態に係り、レーザビーム出力を示すタイムチャート。
【図３４】別の実施の形態に係り、レーザビーム出力を示すタイムチャート。
【図３５】従来技術に係り、バルブリフタの断面図。
【図３６】従来技術に係り、バルブリフタの断面図。
【符号の説明】
１    バルブリフタ
２    硬化層
１４  レーザビーム
２３  第１レーザビーム
２４  第２レーザビーム
２７  板状組織
２８  樹枝状組織
２９  深層
３０  浅層
３１  複合硬化層
４１  複合硬化層
４２  硬化層
４３  硬化層
４４  複合硬化層
４５  複合硬化層
４６  硬化層
４７  硬化層
４８  複合硬化層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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