CN107614163A - 导热性优异的耐磨环用复合体 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导热性优异的耐磨环用复合体。利用铝合金铸包耐磨环用铁基烧结体，制成铝合金含浸在空孔内的耐磨环用复合体。耐磨环用铁基烧结体，组成以质量％计含有C：0.4％～1.5％、Cu：20％～40％，组织以体积率计空孔率为15％～50％，空孔连续地存在，基体为珠光体，在基体中分散有游离Cu相、或进而分散有分散粒子。藉此，导热性优异的耐磨环用复合体：导热率为40W/m/K以上且散热性优异，压环强度为300MPa以上，线膨胀系数为13.6～16.9×10^‑6/K，与铝合金的边界强度σ为铸包高镍耐热铸铁制耐磨环时的与铝合金的边界强度σ_E的1.5倍以上，可防止制造时及实际运转时的剥离，高温耐磨耗性也优异。

Description

导热性优异的耐磨环用复合体

技术领域

本发明涉及一种汽车等内燃机中所使用的适合用作为耐磨环的铁基烧结体，尤其涉及一种将耐磨环用铁基烧结体铸包在铝合金中而成的耐磨环用复合体。

背景技术

近年来，就保护地球环境这一观点而言，强烈期望提高汽车等的燃料效率。因此种期望，引擎的轻量化得到发展，铝合金制引擎正在普及。但是，与先前的铸铁相比，铝合金的耐磨耗性低，对于铝合金制引擎，特别是在高温下滑动的滑动部而言，要求提升耐磨耗性。

针对此种问题，自先前以来，使用将包含强度高于铝合金(活塞材料)的材料的耐磨环铸包在活塞环槽部中，并利用该耐磨环支撑活塞环的结构的铝制活塞。作为铸包在此种铝制活塞中的耐磨环，通常为经镀铝处理(铝翅处理(Al-Fin process)等)的高镍耐热铸铁(Ni-resist cast iron)制耐磨环。利用铝合金铸包经铝翅处理的耐磨环，由此可提升耐磨环与铝合金的粘接强度。

最近，作为成为铝合金制构件的强化材(耐磨环)的高强度的材料，提出使用多孔质金属烧结体来代替高镍耐热铸铁。

例如，在专利文献1中提出有如下的金属烧结体复合材料，其包括：具备具有气孔的三维晶格结构的铁系的多孔质金属烧结体以及含浸在多孔质金属烧结体的气孔中并固化的轻金属，且以显微维氏硬度(micro vickers hardness)计将构成多孔质金属烧结体的金属设定成HV200～800。在专利文献1中所记载的技术中，对使用具有如下的组成的铁系原料粉末所形成的粉末成形体进行烧结，所述组成以重量比计含有铬(Cr)、钼(Mo)、钒(V)、钨(W)、锰(Mn)、硅(Si)中的至少一种2％～70％，碳(C)0.07％～8.2％，不可避免的杂质且剩余部分包含铁(Fe)，制成具有具备包含气孔且体积率为30％～88％的三维晶格结构且可进行气体淬火的组成的铁系的多孔质金属烧结体，进行在气体中对该多孔质金属烧结体进行冷却的气体淬火后，使轻金属的金属熔液含浸在该多孔质金属烧结体的气孔中，并使其固化而制成复合体。

另外，在专利文献2中记载有一种具备构成活塞环槽的支撑构件的内燃机用铝合金制活塞。在专利文献2中所记载的活塞中，将相对密度为50％～80％的奥氏体(austenite)系不锈钢多孔质体作为支撑构件，该支撑构件铸包在构成活塞本体的铝合金中。

另外，在专利文献3中记载有一种轻合金构件增强用多孔质金属烧结体。专利文献3中所记载的多孔质金属烧结体是对含有合金粉末的混合粉进行压粉、烧结而成的多孔质金属烧结体，其具有15％～50％的空孔率，且空孔之中直径超过5μm的空孔，相对于总空孔率，具有80％以上，压环强度为200MPa以上，轻金属的含浸性优异。在专利文献3中所记载的技术中，优选将多孔质金属烧结体设为多孔质不锈钢烧结体、或多孔质Fe-Cu-C烧结体。再者，在多孔质铁-铜-碳(Fe-Cu-C)烧结体中，优选含有2质量％～6质量％的Cu。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平08-319504号公报

专利文献2：日本专利特开2001-32747号公报

专利文献3：日本专利特开2003-73755号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，在专利文献1中所记载的技术中，为了能够进行气体淬火，大量地含有Cr、Mo、V等合金元素，作为铸包在轻合金中的材料，价格高，在经济方面变得不利。另外，在专利文献1中所记载的复合体中，存在导热率低且散热(heat dissipation)性不足这一问题。另外，在专利文献2中所记载的技术中，利用奥氏体系不锈钢构成支撑构件，且大量地含有Cr、Ni等合金元素，不仅价格高，而且导热率低，尤其作为近年来的高负荷引擎用的构件，存在散热性不足这一问题。另外，在专利文献3中所记载的技术中，若将多孔质金属烧结体设为多孔质不锈钢烧结体，则大量地含有Cr、Ni等合金元素，不仅价格高，而且导热率低。因此，尤其作为近年来的高负荷引擎用的构件，存在散热性不足这一问题。另外，若将多孔质金属烧结体设为含有2％～6％的低Cu量的多孔质Fe-Cu-C烧结体，则存在作为复合体的散热性不足这一问题。

本发明的目的在于解决所述现有技术的问题，并提供一种导热性优异的耐磨环用复合体，其是适合用于增强引擎等铝合金制构件的利用铝合金铸包耐磨环用铁基烧结体而成的耐磨环用复合体，压环强度为300MPa以上，且导热率变成40W/m/K以上。

解决问题的技术手段

本发明者等人为了达成所述目的，对影响到利用铝合金铸包铁基烧结体而成的复合体的导热性的各种因素进行了努力研究。其结果，首先想到将所使用的铁基烧结体设为具有如下的组织的铁基烧结体，该组织具有空孔率为15％～50％的连续的空孔，并含有Cu，且游离Cu相分散在基体中。但是，即便以提升复合体的导热率为目的，增加Cu的含量或导热率高的铝合金的含浸量，至某一固定的范围为止，也未看到复合体的导热率的显著的增加。而且，若超过该固定的范围增加Cu的含量或铝合金的含浸量，则会导致复合体的强度下降。

因此，本发明者等人进一步研究的结果，想到铁基烧结体的基体相(matrixphase)的导热性对复合体的导热性的影响大，并想到使用作为导热率比较高的珠光体(pearlite)基体的组织的铁基烧结体有效。但是，珠光体基体的线膨胀系数低于奥氏体基体，因此可认为在制造复合体时，因利用铝合金铸包时或实际运转时的热负荷，而在铝合金与烧结体的边界面(界面)上产生大的膨胀差，并产生剥离等。但是，本发明者等人想到若可将铁基烧结体与铝合金的边界强度提高至固定强度以上，则即便铁基烧结体的线膨胀系数比较低，铸包时或实施时也可以避免剥离等。

因此，进一步研究的结果，本发明者等人发现若铸包在铝合金中的耐磨环的材料是具有包含空孔率为15％～50％的连续的空孔，且游离Cu相分散在珠光体基体中的组织的铁基烧结体，则可将利用铝合金铸包的复合体中的与铝合金的边界强度提高至某一固定强度以上。

发现此种构成的耐磨环用复合体具有所期望的压环强度，且导热性显著地提升，进而，即便具有比较低的线膨胀系数，与铝合金的边界强度也高，因此可防止制造时或实际运转时的剥离。

本发明是根据所述发现，进一步加强研究而完成者。即，本发明的主旨如下所示。

(1)一种导热性优异的耐磨环用复合体，其是利用铝合金铸包耐磨环用铁基烧结体而成的耐磨环用复合体，其特征在于：所述耐磨环用铁基烧结体是具有如下的组成与组织的铁基烧结体，所述组成以质量％计含有C：0.4％～1.5％、Cu：20％～40％，并且剩余部分包含Fe及不可避免的杂质，所述组织以体积率计空孔率为15％～50％，空孔连续地存在，基体为珠光体，在该基体中分散有游离Cu相，且铝合金含浸在所述空孔内，导热率为40W/m/K以上，压环强度为300MPa以上。

(2)根据(1)所述的耐磨环用复合体，其特征在于：除所述导热率、所述压环强度以外，自室温至300℃为止的平均线膨胀率为13.6～16.9×10^-6/K，与所述铝合金的边界强度为将实施了镀铝处理的高镍耐热铸铁铸包在铝合金中而成的复合体的与铝合金的边界强度的1.5倍以上。

(3)根据(1)或(2)所述的耐磨环用复合体，其特征在于：将所述耐磨环用铁基烧结体的所述组织设为如下的组织，即在所述基体中除所述游离Cu相以外，进而分散有合计为2质量％以下的含有Mo或Si的分散粒子。

(4)一种耐磨环用复合体的制造方法，其将耐磨环用铁基烧结体安装在铸模的规定的部位上，向该铸模中注入铝合金金属熔液，铸包所述耐磨环用铁基烧结体而制成耐磨环用复合体，其特征在于：在铁基粉末中，以相对于铁基粉末、石墨粉末、Cu粉末及分散粒子用粉末的合计量的质量％计，调配Cu粉末20％～40％、石墨粉末0.4％～1.5％，或进而调配分散粒子用粉末2.0％以下，进而以相对于铁基粉末、石墨粉末、Cu粉末及分散粒子用粉末的合计量：100质量份的质量份计，调配润滑剂粉末0.3质量份～3.0质量份，进行混合、混炼而制成混合粉，进而将该混合粉装入至模具中，进行加压成形而制成大致等同于规定形状的压粉体后，继而对该压粉体进行烧结，制成具有如下的组成与组织的规定形状的铁基烧结体，所述组成以质量％计含有C：0.4％～1.5％、Cu：20％～40％，并且剩余部分包含Fe及不可避免的杂质，所述组织以体积率计空孔率为15％～50％，空孔连续地存在，基体为珠光体，在该基体中分散有游离Cu相、或进而分散有以质量％计为2％以下的分散粒子，将该铁基烧结体用作所述摩环用铁基烧结体，将所述耐磨环用复合体制成铝合金含浸在空孔内，导热率为40W/m/K以上，压环强度为300MPa以上的复合体。

(5)根据(4)所述的耐磨环用复合体的制造方法，其特征在于：所述铁基粉末具有穿过60目的筛、且不穿过350目的筛的粒度分布。

(6)根据(4)或(5)所述的耐磨环用复合体的制造方法，其特征在于：使用Fe-Cu合金粉来代替所述铁基粉末与Cu粉末。

(7)根据(4)至(6)中任一项所述的耐磨环用复合体的制造方法，其特征在于：将所述烧结设为在烧结温度：1000℃～1200℃下进行的处理。

(8)根据(4)至(7)中任一项所述的耐磨环用复合体的制造方法，其特征在于：所述耐磨环用复合体进而自室温至300℃为止的平均线膨胀率为13.6～16.9×10^-6/K，与所述铝合金的边界强度为复合体的与铝合金的边界强度的1.5倍以上，所述复合体将实施了镀铝处理的高镍耐热铸铁铸包在铝合金中而成。

(9)根据(4)至(8)中任一项所述的耐磨环用复合体的制造方法，其特征在于：所述分散粒子为含有Mo或Si的分散粒子。

发明的效果

根据本发明，可稳定地制造压环强度优异且导热率高、导热性(散热性)优异的耐磨环用复合体，在产业上取得特别的效果。另外，根据本发明，也具有可进一步促进汽车等的轻量化这一效果。

具体实施方式

本发明的耐磨环用复合体是利用铝合金铸包耐磨环用铁基烧结体而成的复合体、或使铝合金含浸在耐磨环用铁基烧结体中而成的复合体。因此，铝合金含浸在铁基烧结体的空孔中。

在本发明耐磨环用复合体中，将由铝合金铸包的耐磨环用铁基烧结体设为如下的铁基烧结体：具有以质量％计含有C：0.4％～1.5％、Cu：20％～40％，并且剩余部分包含Fe及不可避免的杂质的组成；以体积率计空孔率为15％～50％的连续的空孔；以及基体为珠光体，在该基体中分散有游离Cu相、或者以相对于烧结体总量的质量％计进而分散有合计为2质量％以下的含有Mo或Si的分散粒子的组织。

首先，对由铝合金铸包、或可使铝合金含浸的耐磨环用铁基烧结体的组成限定理由进行说明。以下，组成中的质量％仅记作％。

C：0.4％～1.5％

C是增加烧结体的强度、硬度的元素，在本发明中，为了确保所期望的强度及将基体设为富有切削性(被削性)、且导热性良好的珠光体组织，需要含有0.4％以上的C。另一方面，含有超过1.5％的C时，碳化物会粗大化，切削性(被削性)、导热性、强度反而下降。因此，将C限定在0.4％～1.5％的范围内。

Cu：20％～40％

Cu固溶来增加烧结体的强度，并且作为游离Cu相分散在基体相中及空孔内，当由铝合金铸包时，与铝合金进行反应来增加铁基烧结体与铝合金(铝合金制构件)的粘接强度(边界强度)。若Cu含量未满20％，则无法使导热率变成40W/m/K以上。另一方面，若超过40％而大量地含有Cu，则复合体的强度等机械特性下降。因此，将Cu限定在20％～40％的范围内。再者，优选25％～35％。

再者，除所述游离Cu相以外，进而分散有含有Mo或Si的分散粒子的烧结体具有除C、Cu以外，即便未特别明示，也对应于分散粒子的分散量含有Mo或Si的组成，这一点自不待言。

所述成分以外的剩余部分包含Fe及不可避免的杂质。

继而，对本发明中所使用的耐磨环用铁基烧结体的组织限定理由进行说明。

将本发明中所使用的耐磨环用铁基烧结体的基体设为珠光体。

铁氧体(ferrite)、马氏体(martensite)等基体组织之中，珠光体基体的切削性良好且导热率高。因此，在本发明中，将铁基烧结体的基体限定为珠光体。

而且，本发明中所使用的耐磨环用铁基烧结体具有在基体中分散有游离Cu相、或者进而分散有含有Mo或Si的分散粒子的组织。

游离Cu相具有在制造复合体时与含浸在空孔内的铝合金进行反应，而使铝合金与铁基烧结体牢固地粘接的作用。若为本发明范围的Cu含量，则显示出粘接强度(边界强度)增加，导热性也提升的倾向。再者，游离Cu相的分散量依存于铁基烧结体的Cu含量、或进而含有的合金元素量来决定，因此无需特别限定。在本发明中所使用的铁基烧结体的组成范围内，含有固溶极限以上的Cu，Cu作为游离Cu相大量地分散。

另外，Mo、Si均显示出导热率高于Fe的倾向，是有助于提升导热率的元素，特别为了提升导热率而使含有Mo或Si的分散粒子分散。

为了获得此种效果，使合计为2质量％以下的含有Mo或Si的分散粒子分散在烧结体中。若含有Mo或Si的分散粒子合计超过2质量％而变多，则烧结性、复合性下降。其原因在于：除铁基粉末以外，含有Mo或Si的分散粒子作为分散粒子用粉末来调配。所调配的含有Mo或Si的粉末在烧结体中，仅一部分固溶，大部分作为含有Mo或Si的分散粒子分散并存在于基体相中。再者，作为含有Mo或Si的分散粒子，可例示：Mo粒子、Fe-Mo粒子、Fe-Si粒子、SiC粒子等。通过此种导热率比Fe高的分散粒子分散，或多或少可提升作为复合体的导热率。

进而，将本发明的复合体中所使用的铁基烧结体设为空孔率以体积率计为15％～50％的烧结体。

空孔率：15％～50％

若空孔率未满15％，则当利用铝合金铸包铁基烧结体时、或使铝合金含浸时，铝合金的金属熔液不会充分地含浸在空孔内，粘接强度下降。另一方面，若超过50％，则空孔过多且强度过度下降，而导致构件强度的下降。因此，将所使用的铁基烧结体的空孔率以体积率计限定在15％～50％的范围内。再者，优选25％～35％。

此处所述的“空孔率”为总空孔率，根据利用阿基米德(archimedes)法所测定的密度进行换算来求出。

再者，本发明的复合体中所使用的铁基烧结体为了使铝合金含浸在空孔内，需要空孔连续地存在。此处所述的“空孔连续地存在”是指相对于总空孔量的连续的空孔量的比率(＝{(连续的空孔量)/(总空孔量)}×100％)超过50的情况。此处所述的“总空孔量”根据利用阿基米德法所测定的密度进行换算来求出。另外，“连续的空孔量”是将烧结体在液状的蜡等中浸渍60分钟而使蜡等渗透，根据渗透前后的重量变化量进行换算来求出其量作为连续的空孔量。

继而，对本发明的复合体中所使用的耐磨环用铁基烧结体的优选的制造方法进行说明。

将铁粉(铁基粉末)、Cu粉末、石墨粉末、或进而分散粒子用粉末、及润滑剂粉末混合而制成混合粉后，使该混合粉成形并作为耐磨环用混合粉而制成规定形状的压粉体。然后，对所获得的压粉体进行烧结而制成耐磨环用铁基烧结体。再者，也可以使用Fe-Cu合金粉来代替铁粉(铁基粉末)与Cu粉。再者，Fe-Cu合金粉也可以含有使Cu在铁粉的周围部分地合金化而成的粉末。

再者，Cu粉或Fe-Cu合金粉的调配量当然是以变成铁基烧结体的Cu含量(20质量％～40质量％)的方式调整。

另外，为了使含有Mo或Si的分散粒子分散在烧结体中，优选以相对于烧结体总量的质量％计，合计变成2％以下的方式调配含有Mo或Si的分散粒子用粉末。作为含有Mo或Si的粉末，优选设为Mo粉末、Fe-Mo粉末、Fe-Si粉末、SiC粉末，但当然并不限定于此。

再者，将铁基粉末(铁粉或Fe-Cu合金粉)设为调整成穿过60目的筛(以下，也称为少于60目、或-60目)、且不穿过350目的筛(以下，也称为超过350目、或+350目)的粒度分布的粉末。

若存在+60目的粒子，则混合粉的压粉性下降。另一方面，若存在-350目的粒子，则难以变成连续的空孔，铝合金的含浸性下降。再者，若-60～+100目的粒子未满总粉末的40％，则对于制成具有所期望的空孔率的压粉体而言变得有利。

将具有如上所述的粒度分布的铁基粉末(铁粉或Fe-Cu合金粉)、及Cu粉末、分散粒子用粉末进而与石墨粉末、润滑剂粉末一同混合，而制成混合粉。

石墨粉末是为了调节铁基烧结体的C含量而调配。以相对于铁基粉末、石墨粉末、Cu粉末及分散粒子粉末的合计量的质量％计，调配比率优选设为0.4％～1.5％。若调配率未满0.4％，则难以确保所期望的强度。另外，若调配率超过1.5％，则碳化物会粗大化，切削性、导热性、强度下降。另外，石墨粉的粒径优选设为0.1μm～10μm。若未满0.1μm，则处理变得困难，另一方面，若超过10μm，则均匀分散变得困难。

另外，润滑剂粉末是为了提升压粉成形时的成形性，并增加压粉密度而包含在混合粉中。作为润滑剂粉末，硬脂酸锌等常用的润滑剂粉末均适宜。再者，相对于铁基粉末、石墨粉末、Cu粉末及分散粒子用粉末的合计量100质量份，混合粉中的调配量优选设为0.3质量份～3.0质量份。

将此种混合粉装入至铸模中并进行加压成形，而制成大致等同于规定形状的形状的压粉体。压粉体的成形方法无需特别限定，但优选使用成形按压等。而且，经成形的压粉体随后得到烧结，而制成规定形状的铁基烧结体。再者，优选以空孔率以体积率计变成15％～50％的方式调整烧结条件。

再者，烧结优选在烧结温度：1000℃～1200℃下，在惰性气体环境或非氧化性环境等中进行。

进而，优选将以所述方式获得的耐磨环用铁基烧结体安装在形成铝合金制构件的铸模的对应部位上，向该铸模中注入铝合金金属熔液，并进行高压压铸或金属熔液锻造，而制成铸包有耐磨环用铁基烧结体的耐磨环用复合体(铝合金构件)。

再者，通过高压压铸等而注入至复合体中的铝合金例如可应用AC8A、ADC12等常用的铝合金中的任一者。另外，应用AC9A等过共晶Si系铝合金也不存在任何问题。

以所述方式获得的耐磨环用复合体成为如下的耐磨环用复合体：铝合金含浸在空孔中，进而在基体中分散有游离Cu相、或进而分散有分散粒子，导热率为40W/m/K以上，压环强度为300MPa以上，导热性优异，散热性优异，高温耐磨耗性提升。另外，所获得的耐磨环用复合体成为如下的复合体：具有自室温至300℃为止的平均为13.6～16.9×10^-6/K的线膨胀率，且与铝合金的边界强度σ变成将实施了镀铝处理的高镍耐热铸铁铸包在铝合金中而成的复合体的与铝合金的边界强度σ_E的1.5倍以上，具有高粘接强度，可防止制造时的剥离及实际运转时的剥离。再者，将实施了镀铝处理的高镍耐热铸铁铸包在铝合金中而成的复合体的与铝合金的边界强度σ_E通常显示30MPa左右。

以下，根据实施例来进一步对本发明进行说明。

实施例

在作为铁基粉末的调整成穿过60目的筛、且不穿过350目的筛的粒度分布的纯铁粉中，以表1中所示的调配量(质量％)调配Cu粉、石墨粉、或进而调配表1中所示的种类的分散粒子用粉末，进而，以表1中所示的调配量(质量份)调配润滑剂粒子粉末，利用混合机进行混合而制成混合粉。再者，将石墨粉、Cu粉、分散粒子用粉末的平均粒径设为150μm以下。

将所获得的混合粉装入至模具中，通过成形按压来制成环状(外径90mmφ×内径60mmφ×壁厚5mm)的压粉体。继而，对所获得的压粉体实施烧结处理，而制成耐磨环用铁基烧结体。再者，烧结处理是在氮气环境中以1000℃～1200℃的范围的温度来进行。

从所获得的耐磨环用铁基烧结体中选取试验片，测定烧结体的组成、空孔率，并观察组织。再者，空孔率根据利用阿基米德法所测定的密度进行换算。另外，查明存在的空孔是否为“连续的空孔”。将烧结体在液状的蜡等中浸渍60分钟而使蜡等渗透，根据渗透前后的重量变化量进行换算来求出其量作为连续的空孔量，算出由下式

连续的空孔量的比率(＝{(连续的空孔量)/(总空孔量)}×100％)

所定义的值，将超过50的情况评价为是“连续的空孔”。此处，总空孔量根据利用阿基米德法所获得的密度进行换算。

另外，关于组织，从铁基烧结体中选取组织观察用试验片，对按压方向剖面进行研磨，并加以腐蚀(腐蚀液：硝酸酒精溶液(nital))，通过光学显微镜来鉴定基体相组织，及观察是否存在游离Cu相、分散粒子。进而，测定游离Cu相及分散粒子的分散量。使用电子探针显微分析仪(Electron Probe Micro Analyzer，EPMA)，通过面分析来测定游离Cu相、分散粒子的面积率，并换算成相对于基体相整体的面积率来作为分散量。再者，关于分散粒子，根据所获得的相对于基体相整体的面积率进而换算成相对于烧结体总量的质量％。

将所获得的结果示于表2中。

本发明例中所使用的铁基烧结体均为如下的烧结体：具有含有C：0.4％～1.5％、Cu：20％～40％的组成，及基体为珠光体，在基体中分散有游离Cu相、或进而分散有分散粒子的组织，并具有空孔率为15％～50％的连续的空孔。另一方面，比较例为如下的烧结体：C和/或Cu脱离本发明的范围，基体为包含铁氧体或渗碳体(cementite)的珠光体基体、或者游离Cu相未分散在基体中、或者空孔率脱离本发明的范围、或者未变成连续的空孔、或者分散粒子脱离本发明的范围。

再者，关于分散有含有Mo或Si的分散粒子的烧结体(No.25～No.29)，在烧结体的化学成分一栏中，省略关于Mo量、Si量的记载。该烧结体当然含有与分散粒子的分散量相称的Mo量或Si量。

继而，将所获得的耐磨环用铁基烧结体安装在形成铝合金制构件的铸模的规定的位置上，通过压铸将铝合金(日本工业标准(Japanese Industrial Standards，JIS)AC8A组成的)金属熔液高压注入至铸模内，铸包耐磨环用铁基烧结体，而制成耐磨环用复合体。再者，空孔率低者无法充分地含浸铝合金，而无法制成复合体。

从所获得的耐磨环用复合体中选取试验片，测定导热率、线膨胀、压环强度、边界强度。试验方法如下所述。

(1)导热率测定

从所获得的耐磨环用复合体中选取导热率测定用试验片(大小：10mmφ×厚度3mm)，利用激光闪光法测定室温下的导热率。

(2)线膨胀测定

从所获得的耐磨环用复合体中选取线膨胀试验片(大小：2mm×2mm×长度20mm)，利用线膨胀测定装置测定室温～300℃下的线膨胀，并求出室温～300℃之间的平均线膨胀系数。

(3)压环强度测定

从所获得的耐磨环用复合体中选取压环强度测定用试验片(外径85mmφ×内径65mmφ×厚度4mm)，依据JIS Z 2507的规定实施压环强度试验，并测定复合体的压环强度。

(4)边界强度(粘接强度)测定

从所获得的耐磨环用复合体中选取包含铝合金与复合体的粘接边界的拉伸试验片(大小：8mm×3mm×长度10mm)，实施拉伸试验，并求出边界强度(粘接强度)σ。再者，将拉伸试验片的选取方向设为相对于试验片的轴垂直地包含边界面的方向。再者，边界强度σ由相对于利用铝合金铸包经镀铝处理(铝翅处理)的高镍耐热铸铁制耐磨环时的边界强度σ_E的比(边界强度比)σ/σ_E来评价。再者，σ_E为30MPa。

将所获得的结果一并记载在表2中。

[表1]

*)A：纯铁粉

**)w：Mo粉，x：Fe-60％Mo粉，y：Fe-45％Si粉，z：SiC粉

***)a：硬脂酸锌粉

****)(铁基粉末+分散粒子用粉末+Cu粉末+石墨粉末)：100质量份

本发明例均成为铝合金含浸在空孔内，压环强度为300MPa以上，且导热率变成40W/m/K以上的导热性优异的耐磨环用复合体。再者，本发明例与先前的高镍耐热铸铁制耐磨环相比，导热性提升2.0倍左右以上(高镍耐热铸铁材的导热率为20W/m/K左右)。另外，本发明例成为线膨胀系数为13.6～16.9×10^-6/K的范围，且与铝合金的边界强度(粘接强度)高，变成铸包有高镍耐热铸铁制耐磨环的复合体的与铝合金的边界强度(粘接强度)的1.5倍以上的优异的耐磨环用复合体。

另一方面，脱离本发明的范围的比较例成为如下的无法确保所期望的特性的复合体：压环强度未满足所期望的值，或导热率低于规定的值，导热性下降，或与铝合金的边界强度与将高镍耐热铸铁制耐磨环铸包在铝合金中时的边界强度相比未满1.5倍，边界强度下降，或线膨胀系数未满13.6×10^-6/K。

Claims (3)

1.一种导热性优异的耐磨环用复合体，其是利用铝合金铸包耐磨环用铁基烧结体而成的耐磨环用复合体，其特征在于：

所述耐磨环用铁基烧结体是具有如下的组成与组织的铁基烧结体，所述组成以质量％计含有C：0.4％～1.5％、Cu：20％～40％，并且剩余部分包含Fe及不可避免的杂质，

所述组织以体积率计空孔率为15％～50％，空孔连续地存在，基体为珠光体，在所述基体中分散有游离Cu相，且

铝合金含浸在所述空孔内，

导热率为40W/m/K以上，压环强度为300MPa以上。

2.根据权利要求1所述的耐磨环用复合体，其特征在于：除了所述导热率、所述压环强度以外，自室温至300℃为止的平均线膨胀率为13.6～16.9×10^-6/K，与所述铝合金的边界强度为复合体的与铝合金的边界强度的1.5倍以上，所述复合体是将实施了镀铝处理的高镍耐热铸铁铸包在铝合金中而成。

3.根据权利要求1或2所述的耐磨环用复合体，其特征在于：将所述耐磨环用铁基烧结体的所述组织设为如下的组织，在所述基体中除所述游离Cu相以外，进而分散有合计为2质量％以下的含有Mo或Si的分散粒子。