CN110914009B - 铁基烧结合金制阀导管及其制造方法 - Google Patents

铁基烧结合金制阀导管及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种铁基烧结合金制阀导管的制造方法及利用该制造方法制造的阀导管，耐磨性及导热性出色；该铁基烧结合金制阀导管的制造方法的特征在于经过成形工序和烧结工序而制造铁基烧结合金制阀导管，其中，在成形工序中，将含有扩散合金粉末的原料粉末进行成形而得到压型体，该扩散合金粉末含有通过扩散与芯子铁粉接合的Cu，在烧结工序中将所述压型体进行烧结。

Description

铁基烧结合金制阀导管及其制造方法
技术领域
本发明涉及铁基烧结合金制阀导管(valve guide)及其制造方法。
背景技术
在近年的汽车用汽油发动机中，正指向低燃料消耗率、低排放、高输出，并通过小型化、真喷高增压等各种技术的组合而谋求燃烧效率的改善。燃烧效率的改善是减少各种损失，尤其着眼于损失比例大的排气热损失，作为减少排气热损失的技术，尝试了高压压缩化。高压压缩化必然会引起发动机温度的上升并伴随着爆燃等异常燃烧发生的风险，因此需要采取燃烧室内的冷却对策。尤其是环境温度变为高温的排气侧阀周围必须进行冷却改善，对于承担阀的冷却功能的阀导管也要求具有高的阀冷却能力。
作为阀冷却能力高的阀导管材，例如可举出黄铜制阀导管。但是，黄铜制阀导管存在下述问题：由于具有保油性的孔穴少而导致耐磨性不足、与目前所使用的铁基烧结合金的阀导管相比加工费用等成本也高。因此，提出了对相比黄铜制阀导管而成本低的烧结合金制阀导管改善阀冷却能力和耐磨性的技术(专利文献1、2)。
例如，在专利文献1中提出了以下的烧结合金制阀导管：按质量百分比(wt％)计具有Cu：10％～90％、Cr：0％～10％、Mo：0％～6％、V：0％～8％、W：0％～8％、C：0.5％～3％、剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成、且上述Cr、Mo、V及W合计为2％以上且16％以下这一组成，并且，具有由以Fe作为主要成分的Fe基合金相、Cu相或以Cu作为主要成分的Cu基合金相、以及石墨相构成的组织。另外，在专利文献2中提出了由烧结材料构成的烧结合金制阀导管，其中，该烧结材料是铁系合金粉与含有26wt％～30wt％的Ni的铜系合金粉以重量配合比为4:6～6:4的比例混合而成。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利第5658804号
专利文献2：日本特开平6-66117号公报
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其课题在于提供一种耐磨性及导热性出色的铁基烧结合金制阀导管及其制造方法。
上述课题通过以下的本发明而实现。即，
本发明的铁基烧结合金制阀导管的制造方法的特征在于：经过成形工序和烧结工序而制造铁基烧结合金制阀导管，其中，在成形工序中，将含有扩散合金粉末的原料粉末进行成形而得到压型体，所述扩散合金粉末含有通过扩散与芯子铁粉接合的Cu，在烧结工序中将压型体进行烧结。
本发明的铁基烧结合金制阀导管的制造方法的一实施方式优选：(1)所述原料粉末中所含的Cu成分的含量在14wt％～40wt％的范围内，并且，(2)所述原料粉末中所含的Cu成分之中源自含有通过扩散与所述芯子铁粉接合的Cu的扩散合金粉末的Cu成分的比例为45％以上。
本发明的铁基烧结合金制阀导管的制造方法的另一实施方式优选：原料粉末含有C粉末和固体润滑剂。
本发明的铁基烧结合金制阀导管的制造方法优选：烧结工序中的烧结温度在1102℃～1152℃的范围内。
本发明的铁基烧结合金制阀导管的制造方法优选：烧结工序中的烧结时间在10分钟～2小时的范围内。
第一本发明的铁基烧结合金制阀导管的特征在于：经过成形工序和烧结工序而制造，其中，在成形工序中，将含有扩散合金粉末的原料粉末进行成形而得到压型体，所述扩散合金粉末含有通过扩散与芯子铁粉接合的Cu，在烧结工序中将压型体进行烧结。
第一本发明的铁基烧结合金制阀导管的一实施方式优选：(1)原料粉末中所含的Cu成分的含量在14wt％～40wt％的范围内，并且，(2)原料粉末中所含的Cu成分之中源自含有通过扩散与芯子铁粉接合的Cu的扩散合金粉末的Cu成分的比例为45％以上。
第二本发明的铁基烧结合金制阀导管的特征在于：含有10wt％～40wt％的Cu，具有含孔穴和Cu相的组织，孔穴的孔穴面积率为3％以上，Cu相的Cu面积率为11％～36％。
第一和第二本发明的铁基烧结合金制阀导管的一实施方式优选：含有12wt％～35wt％的Cu。
第一和第二本发明的铁基烧结合金制阀导管的另一实施方式优选：含有20wt％～30wt％的Cu。
第一和第二本发明的铁基烧结合金制阀导管的另一实施方式优选：Cu面积率为13.1％～33.8％。
第一和第二本发明的铁基烧结合金制阀导管的另一实施方式优选：Cu面积率为17％～29％。
第一和第二本发明的铁基烧结合金制阀导管的另一实施方式优选：孔穴面积率为3.6％以上。
第一和第二本发明的铁基烧结合金制阀导管的另一实施方式优选：孔穴面积率为7.3％以上。
第一和第二本发明的铁基烧结合金制阀导管的另一实施方式优选：孔穴面积率为15％以下。
(发明效果)
根据本发明，能够提供耐磨性及导热性出色的铁基烧结合金制阀导管及其制造方法。
附图说明
图1是表示相对于Cu含量(wt％)的孔穴面积率(％)的变化的坐标图。
图2是表示相对于Cu含量(wt％)的Cu面积率(％)的变化的坐标图。
图3是表示相对于Cu含量(wt％)的导热系数(W/m·K)的变化的坐标图。
图4是表示相对于Cu含量(wt％)的磨损量(μm)的变化的坐标图。
图5是表示Cu含量为40wt％以下范围内的实验例A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4相关的相对于Cu含量(wt％)的磨损量(μm)的变化的坐标图。
图6是表示相对于Cu含量(wt％)的硬度(HRB)的变化的坐标图。
图7是表示Cu部分扩散合金粉末(Cu含量25wt％)的一例的照片，在此，图7中(A)是表示Cu部分扩散合金粉末的外观形状的电子显微照片，图7中(B)是表示图7中(A)所示Cu部分扩散合金粉末的表面上的Cu的分布的组成map。
图8是表示将原料粉末加压压缩后且烧结之前的状态的样品(烧结前的压型体)的截面的一例的图像，在此，图8中(A)是实验例A3的电子显微照片，图8中(B)是实验例B3的电子显微照片，图8中(C)是实验例A3的Fe元素的成分像，图8中(D)是实验例B3的Fe元素的成分像，图8中(E)是实验例A3的Cu元素的成分像，图8中(F)是实验例B3的Cu元素的成分像。
具体实施方式
本实施方式的铁基烧结合金制阀导管(以下，有时简称为“阀导管”)的制造方法包括：将包含扩散合金粉末(以下有时称为“Cu部分扩散合金粉末”)的原料粉末进行成形而得到压型体的成形工序，以及将压型体进行烧结的烧结工序，其中，扩散合金粉末含有通过扩散与芯子铁粉接合的Cu。该情况下，作为Cu部分扩散合金粉末中的Cu的含量，并未特别限定，但优选为8wt％～45wt％(质量百分比)，更优选为10wt％～30wt％，尤其优选为25wt％±2wt％。作为Cu部分扩散合金粉末，例如可使用Cu含量为25wt％的Cu部分扩散合金粉末，或者Cu含量为约10wt％的Cu部分扩散合金粉末等。
优选在原料粉末中除了使用Cu部分扩散合金粉末以外还使用C粉末和固体润滑剂，另外，优选进一步含有使用模具成形压型体时的润滑剂。另外，作为固体润滑剂，并未特别限定，只要是公知的固体润滑剂，则可利用任意一种，例如可举出MoS2等，另外，作为脱模剂，并未特别限定，只要是公知的脱模剂，则可利用任意一种，例如可举出硬脂酸锌等。另外，作为原料粉末中的Fe成分及Cu成分的主要供给源，使用Cu部分扩散合金粉末，但是，为了将阀导管中的Cu含量调整为所希望的值，也可以根据需要进一步同时使用Fe粉末、Fe基合金粉末、Cu粉末、或者Cu基合金粉末。另外，除了上述粉末之外，也可以同时使用含有其他的金属元素、非金属元素或含这些元素的化合物(例如氧化物、碳化物、碳酸盐、合金等)作为主要成分的粉末。作为含有如上的元素作为主要成分的粉末，可举出含有Ca、Zn、Ni、Cr、V、W等作为主要成分的粉末。
将各成分的粉末混合而得到的原料粉末被填充于模具中，通过压型机等进行压缩、成形，由此得到压型体。另外，压型体的密度例如能够设定为6.55g/cm3～7.15g/cm3左右。接着，根据需要将压型体进行脱脂处理之后，在超过Cu的熔点(1085℃)的温度范围、例如1102℃～1152℃的范围内进行烧结。烧结时的气氛环境可设定为真空气氛或氮气等非氧化性气体气氛。此时的烧结时间优选为10分钟～2小时，更优选为15分钟～1小时，进一步优选为20分钟～40分钟。然后，通过将烧结后的压型体进行切削加工等而得到规定形状的阀导管。
另外，在本实施方式的阀导管的制造方法中优选：(1)原料粉末中所含的Cu成分的含量在14wt％～40wt％的范围内，并且，(2)原料粉末中所含的Cu成分中源自Cu部分扩散合金粉末的Cu成分的比例为45％以上。该情况下，与分别仅使用Fe粉及Cu粉作为原料粉末中的Fe成分及Cu成分的供给源而制造的阀导管相比，能够确保同等程度左右的导热性，并且大幅改善耐磨性。
通过使(1)原料粉末中所含的Cu成分的含量为14wt％以上，并且，(2)原料粉末中所含的Cu成分中源自Cu部分扩散合金粉末的Cu成分的比例为45％以上，与分别仅使用Fe粉及Cu粉作为原料粉末中的Fe成分及Cu成分的供给源而制造的阀导管相比，容易使耐磨性的改善程度更大。另外，(1)原料粉末中所含的Cu成分的含量越增加，则越存在绝对的耐磨性恶化的倾向，但通过使Cu成分的含量为40wt％以下，容易确保实用的范围的耐磨性。
另外，通过使(2)原料粉末中所含的Cu成分中源自Cu部分扩散合金粉末的Cu成分的比例为45％以上，与分别仅使用Fe粉及Cu粉作为原料粉末中的Fe成分及Cu成分的供给源而制造的阀导管相比，能够使基体中的Cu的分散更为均匀，结果是进一步改善耐磨性变得容易。
在此，(1)原料粉末中所含的Cu成分的含量更优选为20wt％～40wt％，进一步优选为23wt％～37wt％。另外，(2)原料粉末中所含的Cu成分中源自Cu部分扩散合金粉末的Cu成分的比例优选为50％以上，更优选为56％以上，进一步优选为80％以上，特别优选为100％。另外，作为与条件(1)组合的条件(2)的替代条件，使原料粉末中所含的Cu部分扩散合金粉末的配合比例为55wt％以上，也能够发挥与组合条件(1)和(2)时的同样的效果。该情况下，原料粉末中所含的Cu部分扩散合金粉末的配合比例优选为80wt％以上，进一步优选为90wt％以上。
接下来，对本实施方式的阀导管进行说明。
第一本实施方式的阀导管的特征在于是利用本实施方式的阀导管的制造方法制造的阀导管。由此，能够提供与利用现有的阀导管制造方法制造的阀导管相比在耐磨性及导热性上具有同等程度或更佳的性能的阀导管。尤其是，在(1)原料粉末中所含的Cu成分的含量为14wt％～40wt％的范围内、并且(2)原料粉末中所含的Cu成分中源自Cu部分扩散合金粉末的Cu成分的比例为45％以上的情况下，与分别仅使用Fe粉及Cu粉作为原料粉末中的Fe成分及Cu成分的供给源而制造的阀导管相比，能够确保同等程度左右的导热性，同时能够大幅改善耐磨性。
另外，在第一本实施方式的阀导管中优选：含有10wt％～40wt％的Cu，具有含孔穴和Cu相的组织，孔穴的孔穴面积率为3％以上，Cu相的Cu面积率为11％～36％。
通过使Cu的含量为10wt％以上并且使Cu面积率为11％以上，容易获得出色的导热性。另外，通过使Cu的含量为40wt％以下并且使Cu面积率为36％以下，容易使孔穴面积率为3％以上。另外，通过使孔穴面积率为3％以上，阀导管能够确保充分的保油性，因此容易获得出色的耐磨性。该情况下，因阀导管的导热性出色，故阀导管的温度上升被抑制，阀冷却能力变强，促进了来自阀的散热，能够抑制阀的温度上升，因此，能够抑制阀的磨损，并且能够对爆燃等发动机异常燃烧的减少作出贡献。
在第一本实施方式的阀导管中，主要通过选择Cu含量及Cu面积率，而能够将400℃下的导热系数控制在28W/m·K～60W/m·K左右的范围内。另外，从阀冷却能力的观点出发，导热系数优选为40W/m·K～60W/m·K，更优选为50W/m·K～60W/m·K，从阀冷却能力和其他特性均衡地并存的观点出发，导热系数进一步优选为50W/m·K～55W/m·K。
另外，通过使Cu的含量为40wt％以下，也容易降低制造成本。Cu的含量优选为超过10wt％且40wt％以下，更优选为12wt％～35wt％，进一步优选为20wt％～30wt％，特别优选为23wt％～27wt％。
另外，Cu面积率优选为13.1％～33.8％，更优选为17％～29％。
另外，孔穴面积率优选为3.6％以上，更优选为7.3％以上。另外，孔穴面积率的上限值未特别限定，从确保阀导管的强度的观点出发，优选为15％以下，更优选为12％以下，进一步优选为11.5％以下。由此，在将阀导管压入汽缸体之后，能够防止阀导管从汽缸体脱落。
第一本实施方式的阀导管具有至少含有Cu、Fe以及不可避免的杂质的组成，但也可以进一步含有Cu及Fe以外的其他金属元素及非金属元素。作为这样的元素，可例示出C、Mo、S、Ca、Zn、Ni、Cr、V、W等，可根据需要适当地选择元素的种类、含量。但是，已知Ni由于与Cu形成无限固溶体，因此Ni向Cu的固溶使得导热系数显著降低(例如，专利文献1/0015段落等)。即，由于Ni阻碍导热系数的提高，因此在本实施方式的阀导管中优选不含有Ni。
另外，Cr、Mo、V、W使得成本增大。因此，优选基本不含有Cr、Mo、V、W，或者各元素的含量尽可能少。但是，对于这些元素，在本实施方式的阀导管中，从改善耐磨性及可加工性的观点出发，适宜使用少量的Mo。
C是强化烧结体的铁基体并提高强度、硬度的元素，但是，当C过多时，基体中容易形成渗碳体。因此，在使用C的情况下，C的含量优选为0.8wt％～1.2wt％。另外，作为成形时的脱模剂，例如也可以使用硬脂酸锌等。另外，上述列举的其他金属元素，除了以金属形态以外，也可以以硫化物(例如MoS2等)或碳酸化物的形态包含于基体中。
第二本实施方式的阀导管的特征在于：含有10wt％～40wt％的Cu，具有含孔穴和Cu相的组织，孔穴的孔穴面积率为3％以上，Cu相的Cu面积率为11％～36％。另外，第二本实施方式的阀导管的其他形态可与第一本实施方式的阀导管相同。另外，第二本实施方式的阀导管能够利用本实施方式的阀导管的制造方法进行制造，但也可以为利用该制造方法以外的制造方法进行制造。
另外，第一及第二本实施方式的阀导管也能够作为内燃机的吸气阀用或排气阀用的任一种阀导管而利用，优选作为排气阀用的阀导管而使用。
[实施例]
以下，列举实验例对本发明进行说明，但本发明并不仅限于以下的实验例。
1.阀导管的制作
在各实验例的阀导管的制作中，作为原料粉末，适当地组合使用了以下所列举的粉末。另外，作为原料粉末而使用的各成分的粉末的粒径(粒度分布中频率较高的范围的粒径)如下。
＜Fe及Cu成分＞
·Cu部分扩散合金粉末(Cu含量25wt％)：106μm～150μm范围
·Cu部分扩散合金粉末(Cu含量10wt％)
·Fe粉末：106μm～150μm范围
·Cu粉末：45μm以下
＜Fe及Cu以外的其他成分＞
·C粉末：50μm以下
·其他粉末(固体润滑剂、脱模剂等)
准备了以表1所示的配合组成混合了各成分的粉末的原料粉末。接着，通过对原料粉末进行加压压缩，得到了外径为10.5mm、内径为5.0mm、长度为45.5mm的圆管形状的压型体。另外，通过适当地选择加压压缩时的成形压力，如表2所示对压型体的密度进行了调整。接着，通过将该压型体在氮气气氛中以1127℃的温度烧结30分钟，得到了烧结体。然后，通过对该烧结体进行切削加工，得到了外径为10.3mm、内径为5.5mm、长度为43.5mm的阀导管。将各实施例的阀导管的Cu含量以及C含量表示于表2。另外，表2中所示的“阀导管的Cu含量”是与表1中所示的“原料粉末中的Cu成分的含量”对应的值。
2.密度的测量
烧结处理前的压型体的密度根据日本工业标准JIS Z 2501进行了测量。结果表示于表2。
3.孔穴面积率的测量
对于将阀导管以与轴向垂直的方向切断而得到的截面，利用激光显微镜(Losertec公司制HYBIRD L3)以放大倍数20倍进行了摄像。接着，将得到的图像数据进行二值化处理，求出观察视野内的孔穴面积相对于整个面积的比率，由此确定了孔穴面积率。结果表示于表2。
4.Cu面积率的测量
与测量孔穴面积率时同样地进行了摄像，并对阀导管截面的图像数据进行了二值化处理。此时，相对于测量孔穴面积率的情况，通过变更摄像时的亮度，从而在进行二值化处理时能够识别Cu相和Cu相以外的部分。然后，根据进行了二值化处理后的图像数据，求出观察视野内的Cu相的面积相对于整个面积的比率，由此确定了Cu面积率。结果表示于表2。
5.导热系数的测量
阀导管的导热系数是利用激光闪光法进行了测量。对于以与各实验例的阀导管相同的制造条件制作的圆盘状的试件(直径10mm、厚度2mm)，使用真空理工(现公司名称：ADVANCE RIKO,Inc.)制的立式热膨胀计(DL-7000型)进行了测量。导热系数是对从激光照射开始至热传递至试件的背面为止的时间进行计量并根据试件的厚度而算出。结果表示于表2。
6.磨损量的测量
在阀导管的孔中插入了阀(阀杆外径：5.48mm、材质：与SUH35相当)。接着，以使阀导管的下端侧(燃烧室侧)的外周面的温度为300度的方式，利用煤气燃烧喷嘴对阀的下端面进行加热，同时将阀导管的轴向中央部附近进行水冷，进而，沿着与阀的轴向垂直的方向对阀的下端侧的侧面施加了70N的按压载荷。另外，从阀导管的上端侧以0.4cc/hr滴定润滑油(机油：与0W-20相当)。在该状态下，保持使阀杆转速为0不变，而使阀以3000转/分钟往复运动4小时。试验气氛设为空气。试验结束后，对与施加了按压载荷的方向平行的方向的阀导管的上端侧、中央部以及下端侧的内径进行测量，根据试验前后的阀导管的上端侧、中央部以及下端侧的内径的变化量，测量了各个位置上的磨损量。然后，求出上述三处测量位置上的磨损量的平均值。结果表示于表2。
7.硬度的测量
关于阀座的硬度，使用株式会社Mitutoyo制洛氏硬度计(HR-100型)对烧结后的试件进行了测量。对每一试件测量了四处硬度，并求出了平均值。
[表1]
Figure GDA0002369129320000101
[表2]
Figure GDA0002369129320000111
8.相对于Cu含量的各种物理参数、特征值的变化
将根据表1及表2作成的表示相对于Cu含量的各种物理参数、特征值的变化的坐标图表示于图1～图6。在此，图1是表示相对于Cu含量(wt％)的孔穴面积率(％)的变化的坐标图，图2是表示相对于Cu含量(wt％)的Cu面积率(％)的变化的坐标图，图3是表示相对于Cu含量(wt％)的导热系数(W/m·K)的变化的坐标图，图4是表示相对于Cu含量(wt％)的磨损量(μm)的变化的坐标图，图5是表示Cu含量为40wt％以下范围内的实验例A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4相关的相对于Cu含量(wt％)的磨损量(μm)的变化的坐标图，图6是表示相对于Cu含量(wt％)的硬度(HRB)的变化的坐标图。
根据图2、图3、图6，有关相对于Cu含量的Cu面积率、导热系数以及硬度的变化，在至少使用Cu部分扩散合金粉末作为Cu成分及Fe成分而制作的阀导管(实验例A系列)和仅使用Cu粉末及Fe粉末作为Cu成分及Fe成分而制作的阀导管(实验例B系列)之间未发现明显的显著性差异。
另外，参照图1，可认为关于相对于Cu含量的孔穴面积率的变化，存在下述倾向：即，较之实验例B系列，实验例A系列在同一Cu含量下孔穴面积率整体显现更高的值。但是，如表2的栏下※1、※3所示，即使是同一实验例的阀导管，由于根据测量样品不同而孔穴面积率偏差较大等，因此难以断言在实验例A系列和实验例B系列之间存在能够根据某个数值或参数而定量地且具体地确定的程度的明显的显著性差异。然而，根据图1明确可知：较之使用Cu粉末和Fe粉末而制作的阀导管(实验例B系列)，使用Cu部分扩散合金粉末或者适当地并用Cu部分扩散合金粉末和Fe粉末及/或Cu粉末而制作的阀导管(实验例A系列)显现出孔穴面积率普遍高的倾向。因此，推测：与使用Cu粉末及Fe粉末而制作的阀导管相比，使用Cu部分扩散合金粉末作为主要的原料成分而制作的阀导管的保油性更高，与耐磨性的提高相关联。
另外，参照图4，实验例A系列和实验例B系列均为下述情况：相对于Cu含量的增加，磨损量增大，尤其是当Cu含量超过40wt％的话，实验例A系列中磨损量急剧地增大。在此，进一步参照图3可知：当Cu含量超过40wt％时，导热系数的提高处于饱和的倾向。根据上述方面，当Cu含量超过40wt％时，导热系数的提高达到饱和，另外仅磨损量急剧地增大，因此判断为：在综合改善耐磨性和导热性这一观点上，与Cu含量为40wt％以下时相比差。根据这一点，示出图5，以针对Cu含量为40wt％以下的范围探讨相对于Cu含量(wt％)的磨损量(μm)的变化。
另外，图5是针对下述实验例作成的坐标图，即，在表1及表2中所示的各实验例中除了改变了阀导管的制造中所使用的原料粉末中的Cu成分及Fe成分的金属粉末的组成、配合比率之外，其他制造条件全部相同而制造的实验例。如从图5中明确可知，在实验例A1-4以及实验例B1-4中，相对于Cu含量的增加，磨损量呈直线性增加，另外，相对于Cu含量的磨损量的增加率(图中的两根直线的倾斜度)，在实验例B1-4中显著大于实验例A1-4。而且，如在Cu含量为14wt％以上的情况下明确可知，对于同一Cu含量下的磨损量，较之实验例B系列而实验例A系列小，另外，伴随着Cu含量的增加而两者的磨损量的背离(差异)程度也增大。
在此，在实验例A1-4中，符合(1)Cu含量为14wt％～40wt％的范围的是实验例A2-4。而且，实验例A2-4与在Cu含量这一点上对应的实验例B2-4相比较，特征在于使用Cu部分扩散合金粉末作为主要的原料粉末而制造这一点，两者均是(2)原料粉末中所含的Cu成分中源自Cu部分扩散合金粉末的Cu成分的比例为45％以上。即，在满足上述(1)和(2)的条件下制造的阀导管，与分别仅使用Fe粉及Cu粉作为原料粉末中的Fe成分及Cu成分的供给源而制造的阀导管相比，能够确保同等程度左右的导热性，同时大幅改善耐磨性。
另外，根据图5所示的坐标图可理解：耐磨性的改善与制造阀导管时使用Cu部分扩散合金粉末作为原料粉末这一点存在极强的相关关系。
9.Cu部分扩散合金粉末的电子显微镜观察
图7是表示Cu部分扩散合金粉末(Cu含量25wt％)的一例的照片，在此，图7中(A)是表示Cu部分扩散合金粉末的外观形状的电子显微照片，图7中(B)是表示图7中(A)所示Cu部分扩散合金粉末的表面上的Cu的分布的组成map图(EDS(X射线能谱)分析map)。由于分辨率和黑白显示的关系，从本申请的附图7的(B)中无法进行判别，但是，在图7的(B)的原始数据中确认到：在芯子铁粉的表面上除了Cu偏集中分布存在的区域以外，Cu还以细点状的区域的形式分散存在。由此可掌握：Cu通过扩散与芯子铁粉接合。
10.烧结前的压型体的截面观察
图8是表示将原料粉末加压压缩后且烧结之前的状态的样品(烧结前的压型体)的截面的一例的图像，在此，图8中所示的六个图像中，左列侧的三个图像(图8中(A)、(C)、(E))是实验例A3((1)原料粉末中所含的Cu成分的含量：25wt％，(2)原料粉末中所含的Cu成分中源自Cu部分扩散合金粉末的Cu成分的比例：100％)的样品的图像的一例，右列侧的三个图像(图8中(B)、(D)、(F))是实验例B3((1)原料粉末中所含的Cu成分的含量：25wt％，(2)原料粉末中所含的Cu成分中源自Cu部分扩散合金粉末的Cu成分的比例：0％)的样品的图像的一例。
另外，图8中所示的六个图像中，上层的两个图像(图8中(A)、(B))是电子显微照片(SEM像：扫描电子显微镜像)，中间的两个图像(图8中(C)、(D))是与上层的电子显微照片对应的Fe元素的成分像(compositional image)，下层的两个图像(图8中(E)、(F))是与上层的电子显微照片对应的Cu元素的成分像。另外，在中间所示的Fe元素的成分像中，被二值化为白和黑的各区域中，白色部分为Fe，在下层所示的Cu元素的成分像中，被二值化为白和黑的各区域中，白色部分为Cu。
在图8所示的实验例A3和实验例B3中，原料粉末中的Cu的全部含量为相同，但是，在是使用Cu部分扩散合金粉末而制造的阀导管、还是使用Cu粉末及Fe粉末而制造的阀导管这一点上存在大不同。而且，尤其是参照图8中(E)、(F)可判别：较之实验例B3，在实验例A3中，基体中的Cu的偏集中分布小，呈更均匀地分散的倾向。另外，认为该Cu的偏集中分布程度的差异并不依赖于Cu的面积率的差异以及原料粉末中的Cu的全部含量的差异。这是因为：在实验例A系列和实验例B系列之间，如图2所示相对于Cu的含量而Cu面积率上并无显著性差异，并且，在实验例A3和实验例B3中，原料粉末中的Cu的全部含量是相同的。因此，认为Cu的偏集中分布程度的差异很大地依赖于作为原料粉末中的Fe成分及Cu成分是否使用了Cu部分扩散合金粉末作为主要成分。
而且，对于表示伴随着Cu含量的增加而实验例A系列较之实验例B系列显示出更出色的耐磨性的图5的结果，推测也起因于基体中的Cu的偏集中分布程度的差异。理由是：如图6所示，Cu含量越变大，硬度越发降低，因此，认为在基体中Cu的偏集中分布程度更大的实验例B系列中也更容易促进局部的磨损。因此，本发明者们对于如图8中(E)、(F)所示的Cu的偏集中分布，研究了为了定量且具体地掌握而根据某个数值进行的定量化，但并未发现具体的对策。

Claims (5)

1.一种铁基烧结合金制阀导管的制造方法，其特征在于，
经过成形工序和烧结工序而制造铁基烧结合金制阀导管，其中，
在所述成形工序中，将含有扩散合金粉末的原料粉末进行成形而得到压型体，所述扩散合金粉末含有通过扩散与芯子铁粉接合的Cu，
在所述烧结工序中将所述压型体进行烧结；
(1)所述原料粉末中所含的Cu成分的含量在14wt％～40wt％的范围内，并且，(2)所述原料粉末中所含的Cu成分之中源自含有通过扩散与所述芯子铁粉接合的Cu的扩散合金粉末的Cu成分的比例为45％以上；
构成所述铁基烧结合金制阀导管的铁基烧结合金，含有作为主要成分的Fe、作为主要成分的Cu、不可避免的杂质以及其他成分，
所述其他成分是选自由C、Mo、S、Ca、Zn、Ni、Cr、V、W、固体润滑剂以及脱模剂构成的群中的一种或一种以上的成分，
所述铁基烧结合金中所含的Cu的含量为10wt％～40wt％，
所述烧结工序中的烧结温度在1102℃～1152℃的范围内。
2.根据权利要求1所述的铁基烧结合金制阀导管的制造方法，其特征在于，
所述烧结工序中的烧结时间在10分钟～2小时的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的铁基烧结合金制阀导管的制造方法，其特征在于，
所制造的所述铁基烧结合金制阀导管不含有Ni。
4.一种铁基烧结合金制阀导管，其特征在于，
经过成形工序和烧结工序而制造，其中，
在所述成形工序中，将含有扩散合金粉末的原料粉末进行成形而得到压型体，所述扩散合金粉末含有通过扩散与芯子铁粉接合的Cu，
在所述烧结工序中将所述压型体进行烧结；
(1)所述原料粉末中所含的Cu成分的含量在14wt％～40wt％的范围内，并且，(2)所述原料粉末中所含的Cu成分之中源自含有通过扩散与所述芯子铁粉接合的Cu的扩散合金粉末的Cu成分的比例为45％以上；
所述铁基烧结合金含有作为主要成分的Fe、作为主要成分的Cu、不可避免的杂质以及其他成分，
所述其他成分是选自由C、Mo、S、Ca、Zn、Ni、Cr、V、W、固体润滑剂以及脱模剂构成的群中的一种或一种以上的成分，
所述铁基烧结合金中所含的Cu的含量为10wt％～40wt％，
所述烧结工序中的烧结温度在1102℃～1152℃的范围内。
5.根据权利要求4所述的铁基烧结合金制阀导管，其特征在于，
所述铁基烧结合金制阀导管不含有Ni。
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