JP2000064003A

JP2000064003A - 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000064003A
Application number: JP10233342A
Authority: JP
Inventors: Norimasa Aoki; 徳眞青木; Koichiro Hayashi; 幸一郎林; Koichi Aonuma; 浩一青沼
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1998-08-19
Filing date: 1998-08-19
Publication date: 2000-02-29

Abstract

(57)【要約】【課題】材料強度が高く、優れた高温耐摩耗性を有す
る焼結材料を提供する。【解決手段】Ｎｉ：１．２３〜１９．４３重量％、Ｃ
ｒ：０．８９〜１１．０３重量％、Ｍｏ：１．４３〜
９．０７重量％、Ｃｏ：３．５６〜２０．００重量％、
Ｖ：０．０１６〜０．２６重量％、Ｓｉ：０．１〜０．
７５重量％、Ｓ：０．３〜１．５重量％、Ｃ：０．３２
〜１．４９重量％、およびＦｅ：残部からなる全体組成
を有し、マルテンサイトとソルバイトおよびオーステナ
イトの一部にＣｒ硫化物が分散した混合組織中に、主と
してＭｏ珪化物とＣｒ硫化物よりなる硬質相を核として
その周囲をＣｏが拡散してなる拡散相が取り囲む第１の
硬質相と、Ｃｒ炭化物とＣｒ硫化物よりなる硬質相を核
としてその周囲をフェライトとオーステナイトの混合相
が取り囲む第２の硬質相とが、それぞれ分散する金属組
織を呈する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温における耐摩
耗性に優れた耐摩耗性焼結合金および製造方法に係り、
主として内燃機関用のバルブシートに用いて好適な技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車エンジンは高性能化により
作動条件が一段と厳しくなっており、エンジンに用いら
れるバルブシートにおいても、従来に増して厳しい使用
環境条件に耐えることが必要となってきている。このよ
うな要請から、本出願人は、先に、特公昭４９−１７９
６８号公報、特公昭５５−３６２４２号公報、特公昭５
７−５６５４７号公報、特公平５−５５５９３号公報、
特公平７−９８９８５号公報、特願平９−３４４４９等
において耐摩耗性に優れた焼結合金を提案してきた。

【０００３】上記提案に係る耐摩耗性焼結合金のうち、
特公昭５７−５６５４７号公報に開示のものは、バルブ
シートとしての基地を形成するために、上記特公昭４９
−１７９６８号公報および特公昭５５−３６２４２号公
報で開示の合金から各々黒鉛を除いた成分を合金化して
２種の合金粉末を製造し、これら合金粉末に黒鉛粉末を
混合した混合粉末を用いて成形および焼結したもので、
斑状基地組織を呈することにより耐摩耗性を改善した焼
結合金である。具体的には、Ｃｒ：２〜４重量％、Ｍ
ｏ：０．２〜０．４重量％、Ｖ：０．２〜０．４重量
％、およびＦｅ：残部よりなるＡ合金粉末と、Ｎｉ：
０．５〜３重量％、Ｍｏ：０．５〜３重量％、Ｃｏ：
５．５〜７．５重量％およびＦｅ：残部よりなるＢ合金
粉末の混合粉末に黒鉛を添加し、Ａ合金粉末とＢ合金粉
末の重量比を２５：７５〜７５：２５とすることで耐摩
耗性を向上させたものである。

【０００４】また、特公平５−５５５９３号公報に開示
の耐摩耗性焼結合金は、上記特公昭５５−３６２４２号
公報で開示の合金に、Ｍｏ：２６〜３０重量％。Ｃｒ：
７〜９重量％、Ｓｉ：１．５〜２．５重量％およびＣ
ｏ：残部のＣ合金粉末と黒鉛粉末との混合粉末を成形お
よび焼結することで製造することができる。さらに、特
公平７−９８９８５号公報に開示の耐摩耗性焼結合金
は、上記特公平５−５５５９３号公報に開示の合金を改
良したもので、この合金にＮｉ：５〜２７重量％を含有
させることにより、基地を強化したものである。また、
特願平９−３４４４９号の耐摩耗性焼結合金は、上記特
公昭５７−５６５４７の合金に、さらにＮｉ：３〜２０
重量％を含有させることで基地を強化し、硬質粒子とし
て、Ｍｏ：２６〜３０重量％、Ｃｒ：７〜９重量％、Ｓ
ｉ：２〜３重量％、およびＣｏ：残部のＣ合金粉末を５
〜２５重量％と、Ｃｒ：４〜２５重量％、Ｃ：０．２５
〜２．４重量％およびＦｅ：残部のＤ合金粉末またはＣ
ｒ：４〜２５重量％、Ｃ：０．２５〜２．４重量％を含
有し、Ｍｏ：０．３〜３重量％、Ｖ：０．２〜２．２重
量％、Ｗ：１〜５重量％のうちの１種もしくは２種以上
を含有し、Ｆｅ：残部のＥ合金粉末のいずれか１種を５
〜３０重量％分散させたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように本出願人も
時代の要請に従い、より耐摩耗性に優れた焼結合金を提
供してきたが、自動車エンジンのさらなる高性能化によ
り作動条件が一段と厳しくなっているのが現状であり、
前記した焼結合金よりもさらに高温における耐摩耗性、
強度に優れる材料が望まれている。

【０００６】たとえば、ガス燃料エンジン車や直噴ガソ
リンエンジン車、またはタクシー車に搭載されるＬＰＧ
燃料エンジンにおいては、バルブおよびバルブシートの
摺接面が乾燥状態で使用されるため、ガソリンエンジン
のバルブシートに比べ摩耗が早い。また、高有鉛ガソリ
ンエンジンのようにスラッジが付着するような環境で
は、バルブシートに対する面圧が高い場合、あるいはデ
ィーゼルエンジンのように高温・高圧縮比の場合に、ス
ラッジにより摩耗が促進される。このような厳しい環境
で使用される場合には、耐摩耗性が良いことに併せ、へ
たり現象を生じないような高い強度が要求される。

【０００７】一方、バルブシートが摩耗してもバルブの
位置とバルブ駆動タイミングを自動調節できるラッシュ
アジャスタ装置を備えた動弁機構も実用化されている
が、バルブシートの摩耗によるエンジン寿命の問題が解
決されたわけではなく、低コスト化の強い要望からも耐
摩耗性に優れたバルブシート用材料の開発が望まれてい
る。また、近年の自動車開発が高性能化を目指すだけで
なく、経済性を重視した安価な自動車の開発も重要視さ
れつつある。従ってこれからのバルブシート用焼結合金
としては、上記のような付加的な機構を必要としない高
温耐摩耗性、高強度を有するものであることが求められ
るようになってきている。本発明は、このような事情を
背景としてなされたものであって、材料強度が高く、優
れた高温耐摩耗性を有する焼結材料を提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の耐摩耗性
焼結合金は、本出願人が先に開示した耐摩耗性焼結合金
の改良に関するものであり、基地組織として特公昭５７
−５６５４７号公報に開示の合金、すなわちＡ合金粉末
とＢ合金粉末による斑状組織を呈する合金をベースとし
て、基地強化のためにＮｉを添加するとともに、特公平
５−５５５９３号公報および特公平７−９８９８５号公
報で用いたＣ合金粉末と、特願平９−３４４４９号で用
いた、Ｃｒ：４〜２５重量％、Ｆｅ：残部よりなるＤ合
金粉末の２種の合金粉末を硬質相形成のために添加し、
本発明者等の検討の結果採用したＦｅＳ粉末を自己潤滑
物析出のために添加したものである。

【０００９】すなわち、本発明の第１の耐摩托性焼結合
金は、マルテンサイトとソルバイトおよびオーステナイトの
一部にＣｒ硫化物が分散した混合組織中に、主としてＭｏ珪化物とＣｒ硫化物よりなる硬質相を核
としてその周囲をＣｏが拡散してなる拡散相が取り囲む
第１の硬質相と、Ｃｒ炭化物とＣｒ硫化物よりなる硬質相を核としてそ
の周囲をフェライトとオーステナイトの混合相が取り囲
む第２の硬質相とが、それぞれ分散する金属組織を呈す
ることを特徴としている。

【００１０】以下、上記構成の耐摩耗性焼結合金の作用
について、図１を参照しながら説明する。基地図１は上記耐摩耗性焼結合金の表面をナイタール等で腐
食した場合の金属組織を示す模式図である。図１に示す
ように、この耐摩耗性焼結合金の基地は、マルテンサイ
トとソルバイトおよびオーステナイトの混合組織の一部
にＣｒ硫化物が分散したものである。マルテンサイト
は、硬く強度が高い組織であり耐摩耗性の向上に寄与す
る。しかしながら、その硬さ故に、たとえば相手部品と
なるバルブの摩耗を促進する。そこで、マルテンサイト
程硬くないソルバイトと、靭性に富むオーステナイトと
を分散させ、自己潤滑性のあるＣｒ硫化物もさらに分散
させることで、基地に高い耐摩耗性を付与すると同時に
相手部品に対して与えるダメージを軽減した。

【００１１】第１の硬質相図１に示すように、基地には、主としてＭｏ珪化物とＣ
ｒ硫化物よりなる硬質相を核としてその周囲をＣｏが拡
散してなる拡散相が取り囲む第１の硬質相が分散してい
る。拡散相はＣｏ濃度が高く金属顕微鏡で観察すると白
く見えるため、図１では白色相と示している。このよう
な第１の硬質相は、硬質なＭｏ珪化物と自己潤滑性のあ
るＣｒ硫化物の存在により耐摩耗性を一層向上させる。

【００１２】第２の硬質相図１に示すように、基地には、Ｃｒ炭化物およびＣｒ硫
化物よりなる硬質相を核としてその周囲をフェライトと
オーステナイトの混合相が取り囲む第２の硬質相が分散
している。第２の硬質相は、上記第１の硬質相に比べて
硬さは低いが、第１の硬質相と併存することによって第
１の硬質相のみで得られる耐摩耗性をさらに向上させ
る。すなわち、第２の硬質相を形成することにより耐摩
耗性および自己潤滑性が向上することは勿論のこと、オ
ーステナイトとフェライトの混合相はＣｒ濃度が高いた
め、靭性に富み材料強度を高める。さらに、第２の硬質
相のＣｒが基地に拡散することにより炭化物で基地を強
化し、Ｃｒ硫化物で自己潤滑性をもたせることで、耐摩
耗性をより一層向上させる。

【００１３】上記のような金属組織を有する耐摩耗性合
金は以下の製造方法によって製造することができる。す
なわち、本発明の製造方法は、Ｃｒ：２〜４重量％、Ｍ
ｏ：０．２〜０．４重量％、Ｖ：０．２〜０．４重量
％、およびＦｅ：残部のＡ合金粉末と、Ｎｉ：３重量％
以下、Ｍｏ：０．５〜３重量％、Ｃｏ：５．５〜７．５
重量％、およびＦｅ：残部のＢ合金粉末と、Ｍｏ：２６
〜３０重量％、Ｃｒ：７〜９重量％、Ｓｉ：２〜３重量
％、およびＣｏ：残部のＣ合金粉末と、Ｃｒ：４〜２５
重量％、Ｃ：０．２５〜２．４重量％およびＦｅ：残部
のＤ合金粉末と、ＦｅＳ粉末を用意し、互いの重量比を
２５：７５〜７５：２５とした上記Ａ合金粉末と、上記
Ｂ合金粉末に、Ｎｉ粉末：３〜２０重量％、黒鉛粉末：
０．６〜１．２重量％を添加して予混合粉末となし（た
だし、重量比は予混合粉末全体に対する割合）、予混合
粉末に、Ｃ合金粉末を５〜２５重量％と、上記Ｄ合金粉
末を５〜３０重量％と、ＦｅＳ粉末を０．８２〜４．１
１重量％とを添加した混合粉末（ただし、重量比は混合
粉末全体に対する割合）を用いることを特徴としてい
る。

【００１４】次に上記製造方法における各粉末の成分と
各成分の割合の限定理由について説明する。まず、予混
合粉末について説明する。（１）予混合粉末Ａ合金粉末Ｃｒ：Ｃｒは基地に固溶して基地を強化し、耐摩耗性を
向上させるとともに基地組織の焼入れ性を改善する元素
であり、またＳと結合することで自己潤滑性のあるＣｒ
硫化物を生成し耐摩耗性のみならず被削性も改善され
る。Ａ合金粉末中に固溶して含有されるＣｒ量は、Ａ合
金粉末の重量に対して２重量％未満であると上記効果が
不充分であり、４重量％を越えると粉末が硬くなって圧
縮性が損なわれるため２〜４重量％とした。

【００１５】Ｍｏ，Ｖ：Ｍｏ，Ｖは基地に固溶して基地
を強化し、強度を向上させる働きがある。Ａ合金粉末中
に固溶して含有されるＭｏ，Ｖの含有量は、Ａ合金粉末
の重量に対してともに０．２重量％未満であるとその効
果が不充分であり、ともに０．４重量％を超えると、粉
末が硬くなって圧縮性が損なわれる。よって、Ｍｏ，Ｖ
の含有量は、ともに０．２〜０．４重量％とした。

【００１６】Ｂ合金粉末Ｎｉ：Ｎｉは基地に固溶して基地を強化し、耐摩耗性を
向上させるとともに基地組織の焼入れ性を改善する元素
である。Ｂ合金粉末中に固溶して含有されるＮｉの含有
量は、Ｂ合金粉末の重量に対して３重量％を超えると粉
末が硬くなって圧縮性が損なわれるため３重量％以下と
した。なお、この製造方法ではＮｉを単味粉の形態で予
混合粉末に添加するため、Ｂ合金粉末のＮｉの含有量は
０であっても差し支えない。

【００１７】Ｍｏ：Ｍｏは基地に固溶して基地を強化
し、強度を向上させるとともに焼入れ性の向上に効果の
ある元素である。Ｂ合金粉末中に固溶して含有されるＭ
ｏ量は、Ｂ合金粉末の重量に対して０．５重量％未満で
あるとその効果が乏しく、３重量％を超えると、粉末が
硬くなって圧縮性が損なわれるため０．５〜３重量％と
した。

【００１８】Ｃｏ：Ｃｏは基地に固溶して基地の耐熱性
を向上させるとともに、高温強度、高温耐摩耗性を向上
させる元素である。Ｂ合金粉末中に固溶して含有される
Ｃｏ量は、Ｂ合金粉末の重量に対して５．５重量％未満
であるとその効果が不充分であり、７．５重量％を超え
ると粉末が硬くなって圧縮性が損なわれるため５．５〜
７．５重量％とした。

【００１９】Ａ合金粉末とＢ合金粉末の重量比Ａ合金粉末を用いた組織は、Ｂ合金粉末を用いた組織と
比べて基地硬さが硬いが、耐摩耗性をより向上させるた
めには、硬さが均一であるよりも斑状で硬さが異なる部
分が分布する方が効果的である。そして、２種の合金粉
末を混合して用いることにより、硬さが異なる部分が斑
状に分散する組織を得ることが可能となる。本発明者等
の検討によれば、Ａ合金粉末のみ、もしくはＢ合金粉末
のみで基地組織を形成する場合に比べ、Ａ合金粉末とＢ
合金粉末の重量比が２５：７５〜７５：２５の範囲のと
きに耐摩耗性が改善され、この範囲を逸脱すると耐摩耗
性がさほど改善されないか、場合によっては悪化するこ
とが判った。よって、両粉末の重量比は２５：７５〜７
５：２５とした。

【００２０】Ｎｉ粉末上記Ａ合金粉末とＢ合金粉末による基地組織のみでは、
現在のエンジンの高出力化に対応しきれないため、基地
強化のためにＮｉを単味粉の形態で添加する。Ｎｉは基
地に拡散して固溶強化するとともに、基地組織の焼入れ
性を改善することで基地のマルテンサイト化を促進し、
これにより耐摩耗性の向上に寄与する。また、Ｎｉ濃度
の高い基地の部分は、オーステナイトとして残留し、基
地の靱性を向上させる。

【００２１】なお、Ｎｉは、上記Ａ合金粉末またはＢ合
金粉末もしくは両者に部分拡散させることにより添加す
ることも可能である。ここで、部分拡散とは、Ａ合金粉
末またはＢ合金粉末にＮｉ粉末を部分的に拡散させて固
着することをいう。ただし、Ｎｉの単味粉を全く用いず
に完全に合金化させた合金粉の形態でのみ添加するとＮ
ｉの濃度が均一になり、成分偏析が生じない。このた
め、上記したような効果が得られず、また、圧縮性も低
下するため不適当である。Ｎｉは、予混合粉末の重量に
対する比が３重量％未満であると上記効果が不充分であ
り、２０重量％を超えて添加すると軟質なオーステナイ
ト相の量が増加することにより耐摩耗性が損なわれる。
よって、Ｎｉの添加量は、３〜２０重量％とした。

【００２２】黒鉛粉末ＣをＡ合金粉末もしくはＢに固溶させて与えた場合、合
金粉末が硬くなって圧縮性が低下するので、黒鉛粉末の
形態で添加する。黒鉛粉末の形態で添加されたＣは、基
地を強化するとともに、耐摩耗性を向上させる。黒鉛粉
末の添加量が０．６重量％未満であると基地組織に耐摩
耗牲、強度ともに低いフェライトが残留するようにな
り、１．２重量％を超えると粒界にセメンタイトが析出
し始めて強度が低下する。よって、添加する黒鉛は、予
混合粉末の重量に対して０．６〜１．２重量％とした。

【００２３】（２）混合粉末Ｃ合金粉末以上のＡ合金粉末およびＢ合金粉末、Ｎｉ粉末および黒
鉛粉末により形成される基地に、第１の硬質相を分散さ
せて耐摩耗性を付与するため、Ｃｏ基合金からなるＣ合
金粉末を用意する。Ｃｏ：Ｃｏは、基地に拡散して第１
の硬質相を基地に強固に結合する働きがある。また、基
地に拡散したＣｏは基地を強化するとともに、基地およ
び第１の硬質相の基地の耐熱性の向上に働く。さらに、
Ｃｏの一部はＭｏ、ＳｉとともにＭｏ−Ｃｏ珪化物を形
成し、この珪化物が第１の硬質相の核となって耐摩耗性
の向上に寄与する。以上により、Ｃ合金粉末をＣｏ基合
金により構成した。以下、Ｃ合金粉末に含有される成分
組成の数値限定の根拠について説明する。

【００２４】Ｍｏ：Ｃ合金粉末中のＭｏは、主にＳｉと
結合して硬質なＭｏ珪化物を形成するとともに、一部は
Ｃｏとも反応してＭｏ−Ｃｏ珪化物を形成し、これら珪
化物は、第１の硬質相の核となって耐摩耗性の向上に寄
与する。Ｃ合金粉末中のＭｏの含有量は、Ｃ合金粉末の
重量に対して２６重量％未満であると、充分な量の珪化
物が析出せず、３０重量％を超えると形成される珪化物
の量が増加して相手部品の摩耗を促進する。よって、Ｃ
合金粉末中のＭｏの含有量は、２６〜３０重量％とし
た。

【００２５】Ｓｉ：Ｃ合金粉末中のＳｉは、Ｍｏ，Ｃｏ
と結合し、硬質なＭｏ珪化物、Ｍｏ−Ｃｏ珪化物を形成
し、第１の硬質相の核となって耐摩耗性の向上に寄与す
る。Ｃ合金粉末中のＳｉの含有量は、Ｃ合金粉末の重量
に対して２重量％未満であると、充分な量の珪化物が析
出せず、３重量％を超えると粉末の硬さが増大して圧縮
性が損なわれるとともに、形成される珪化物の量が増加
して相手部品の摩耗を促進する。よって、Ｃ合金粉末中
のＳｉの含有量は２６〜３０重量％とした。

【００２６】Ｃｒ：Ｃ合金粉末中のＣｒは焼結合金の基
地に拡散し、基地の固溶強化および基地の焼入れ性の向
上に働くとともに、第１の硬質相を基地に強固に結合す
る働きがある。さらに、Ｃｏとともに第１の硬質相の周
囲に拡散相を形成し、相手部品と当接する際の衝撃を緩
和する効果がある。またＣｒの一部はＳと結合し、自己
潤滑性のあるＣｒ硫化物を析出することで耐摩耗性のみ
ならす被削性も改善する。Ｃ合金粉末中のＣｒの含有量
は、７重量％未満であると上記効果が不充分となり、９
重量％を超えると粉末の硬さが増大して圧縮性を損な
う。よって、Ｃｒの含有量は７〜９重量％とした。

【００２７】Ｃ合金粉末の添加量上述のように、Ｃ合金粉末による第１の硬質相は、基地
に強固に固着し、元の粉末部分がＭｏ珪化物を主体とす
る硬質粒子を有する硬質相の核を形成するとともに、こ
の核の周囲をＣｏ，Ｃｒ濃度の高い拡散相（白色相）が
取り囲む組織を形成する。Ｃ合金粉末の添加量が混合粉
末全体の重量に対して５重量％未満であると、第１の硬
質相の形成量が不充分で耐摩耗性の向上に寄与せず、２
５重量％を超えて添加しても耐摩耗性のより一層の向上
は得られないばかりでなく、硬質であるが靭性の乏しい
相が増加することによる材料強度の低下、圧縮性の低下
および成形時の金型摩耗の促進等の不具合が生じる。よ
って、Ｃ合金粉末の添加量は混合粉末の重量全体の５〜
２５重量％とした。

【００２８】Ｄ合金粉末上述のように、耐摩耗性を向上させようとしてもＣ合金
粉末のみでは限界がある。よって、さらに耐摩耗性の向
上を図るためには、第２の硬質相の形成が有効であるこ
とを見い出し、下記組成のＤ合金粉末を用意した。以
下、Ｄ合金粉末に含有される成分組成の数値限定の根拠
について説明する。Ｃｒ：Ｄ合金粉末中のＣｒは、Ｄ合
金粉末中のＣとＣｒ炭化物を、またＳとＣｒ硫化物を形
成し、第２の硬質相の核となって耐摩耗性および被削性
の向上に寄与する。また、Ｃｒの一部は基地に拡散し、
基地の焼入れ性を向上させてマルテンサイト化を促進す
るとともに、第２の硬質相周囲のＣｒ濃度の高い部分で
は、フェライトとオーステナイトの混合相を形成し、バ
ルブ着座時の衝撃を緩和する効果に寄与する。Ｄ合金粉
末中のＣｒの含有量は、Ｄ合金粉末全体の重量に対して
４重量％未満であると、形成するＣｒ炭化物およびＣｒ
硫化物の量が不充分で耐摩耗性および被削性に寄与しな
くなる。また、２５重量％を超えると形成する炭化物の
量が多くなり、相手部品の摩耗を促進するようになると
ともに、粉末の硬さが増大して圧縮性が損なわれる。ま
た、フェライトとオーステナイトの混合相の量が増加す
ることにより耐摩耗性も低下する。以上により、Ｄ合金
粉末中のＣｒの含有量は、４〜２５重量％とした。

【００２９】Ｃ：Ｄ合金粉末中のＣは、上記ＣｒとＣｒ
炭化物を形成し、第２の硬質相の核となって耐摩耗性の
向上に寄与する。Ｄ合金粉末中のＣの含有量は、Ｄ合金
粉末全体の重量に対して０．２５重量％未満では炭化物
の形成量が不充分で耐摩耗性の向上に寄与せず、２．４
重量％を超えると、形成する炭化物の量が増加して相手
部品の摩耗を促進するとともに、粉末の硬さが増大して
圧縮性が低下する。よって、Ｄ合金粉末におけるＣの含
有量は、０．２５〜２．４重量％とした。

【００３０】Ｄ合金粉末の添加量Ｄ合金粉末により形成される第２の硬質相は、元の粉末
部分がＣｒ炭化物およびＣｒ硫化物による硬質粒子を有
する硬質相の核を形成するとともに、この核の周囲を軟
質なＣｒ濃度の高いオーステナイトとフェライトの混合
相が取り囲む組織を形成する。この第２の硬質相は、前
述のように、第１の硬質相による耐摩耗性を補完すると
ともに、靭性に富む混合相の存在により材料強度の低下
を防止する機能を有する。Ｄ合金粉末の添加量は、混
合粉末全体の重量に対して５重量％未満であると、形成
する硬質相の量が不充分で耐摩耗性に寄与せず、３０重
量％を超えて添加しても耐摩耗性のより一層の向上は得
られないばかりでなく、軟質なＣｒ濃度の高いオーステ
ナイトとフェライトの混合相の量が増加することによる
材料強度の低下、圧縮性の低下等の不具合が生じる。よ
って、Ｄ合金粉末の添加量は、混合粉末全体の重量の５
〜３０重量％とした。

【００３１】ＦｅＳ粉末およびその添加量ＦｅＳ中のＳは、上記Ａ、Ｃ、Ｄ合金粉末中のＣｒと結
合し、Ｃｒ硫化物を析出する。このＣｒ硫化物は自己潤
滑性を有しており、耐摩耗性および被削性の向上に寄与
する。全体組成中のＳ量が０．３％未満、すなわちＦｅ
Ｓの添加量が０．８２重量％未満では、Ｃｒ硫化物の形
成が不充分となって、耐摩耗性および被削性の向上が不
充分となる。一方、全体組成中のＳ量が１．５重量％、
すなわちＦｅＳの添加量が４．１１重量％を超えると、
Ｃｒ硫化物析出量が過多となり、強度が低下する。よっ
てＦｅＳの含有量は、０．８２〜４．１１重量％とし
た。

【００３２】そして、上記の所定量のＡ合金粉末〜Ｄ合
金粉末、Ｎｉ粉末、ＦｅＳ粉末および黒鉛粉末からなる
混合粉末を用いることにより、前述のような金属組織を
呈し、かつ、Ｎｉ：１．２３〜１９．４３重量％、Ｃ
ｒ：０．８９〜１１．０３重量％、Ｍｏ：１．４３〜
９．０７重量％、Ｃｏ：３．５６〜２０．００重量％、
Ｖ：０．０１６〜０．２６重量％、Ｓｉ：０．１〜０．
７５重量％、Ｓ：０．３〜１．５重量％、Ｃ：０．３２
〜１．４９重量％、およびＦｅ：残部からなる全体組成
を有する本発明の第１の耐摩耗性焼結合金を製造するこ
とができる。

【００３３】次に、本発明の第２の耐摩耗性焼結合金
は、上記第１の耐摩耗性焼結合金を製造するためのＦｅ
Ｓ粉末に換えてＭｏＳ_２粉末を用いたことを特徴として
いる。これにより、Ｃｒ硫化物の自己潤滑性によって耐
摩耗性および被削性が向上することは勿論のこと、マル
テンサイトとソルバイトおよびオーステナイトの一部に
Ｃｒ硫化物に加えてＭｏ炭化物が分散した混合組織を呈
することにより、基地の強化が促進され、耐摩耗性がよ
り一層向上されたものとなる。

【００３４】上記の耐摩耗性焼結合金における全体組成
中のＳの含有量は、第１の耐摩耗性焼結合金と同様に、
０．３〜１．５重量％が有効である。そのために、混合
粉末中のＭｏＳ_２粉末の割合は、０．７５〜３．７５重
量％とした。また、ＭｏＳ_２粉末の添加量が上限３．７
５重量％を超えると、基地中に含有するＭｏ量が増加し
て被削性が低下する一方、Ｃｒ硫化物析出量が過多とな
って強度が低下する。また下限の０．７５重量％を下回
ると、耐摩耗性および被削性の向上が不充分となる。

【００３５】そして、上記所定量のＡ合金粉末〜Ｄ合金
粉末、Ｎｉ粉末、ＭｏＳ_２粉末、および黒鉛粉末からな
る混合粉末を用いることにより、前述のような金属組織
を呈し、かつ、Ｎｉ：１．２４〜１９．４４重量％、Ｃ
ｒ：０．８９〜１１．０３重量％、Ｍｏ：１．８９〜１
１．２５重量％、Ｃｏ：３．５６〜２０．０１重量％、
Ｖ：０．０１６〜０．２６重量％、Ｓｉ：０．１〜０．
７５重量％、Ｓ：０．３〜１．５重量％、Ｃ：０．３２
〜１．４９重量％、およびＦｅ：残部からなる全体組成
を有する本発明の第２の耐摩耗性焼結合金を製造するこ
とができる。

【００３６】次に、本発明の第３の耐摩耗性焼結合金
は、第１の耐摩耗性焼結合金を製造するためのＦｅＳ粉
末に換えてＷＳ_２粉末を用いたことを特徴としている。
これにより、Ｃｒ硫化物の自己潤滑性によって耐摩耗性
および被削性が向上することは勿論のこと、マルテンサ
イトとソルバイトおよびオーステナイトの一部にＣｒ硫
化物に加えてＷ炭化物が分散した混合組織を呈すること
により、基地の強化が促進され、耐摩耗性がより一層向
上されたものとなる。

【００３７】上記の耐摩耗性焼結合金における全体組成
中のＳの含有量は、第１の耐摩耗性焼結合金と同様に、
０．３〜１．５重量％が有効である。そのために、混合
粉末中のＷＳ_２粉末の割合は、１．１６〜５．７９重量
％とした。また、ＷＳ_２粉末の添加量が上限５．７９重
量％を超えると、基地中に含有するＷ量が増加して被削
性が低下するとともに、Ｃｒ硫化物析出量が過多とな
り、強度が低下する。また、添加量が下限の１．１６重
量％を下回ると、耐摩耗性および被削性の向上が不充分
となる。

【００３８】そして、上記所定量のＡ合金粉末〜Ｄ合金
粉末、Ｎｉ粉末、ＷＳ_２粉末、および黒鉛粉末からなる
混合粉末を用いることにより、前述のような金属組織を
呈し、かつ、Ｎｉ：１．１８〜１９．３６重量％、Ｃ
ｒ：０．８８〜１１．０２重量％、Ｍｏ：１．４３〜
９．０６重量％、Ｃｏ：３．５４〜１９．９８重量％、
Ｖ：０．０１５〜０．２６重量％、Ｗ：０．８６〜４．
２９重量％、Ｓｉ：０．１〜０．７５重量％、Ｓ：０．
３〜１．５重量％、Ｃ：０．３１〜１．４９重量％、お
よびＦｅ：残部からなる全体組成を有する本発明の第３
の耐摩耗性焼結合金を製造することができる。

【００３９】次に、本発明の第４の耐摩耗性焼結合金
は、第１の耐摩耗性焼結合金を製造するためのＦｅＳ粉
末に換えてＣｕＳ粉末を添加することを特徴としてい
る。これにより、Ｃｒ硫化物の自己潤滑性によって耐摩
耗性および被削性が向上することは勿論のこと、Ｃｕが
基地中に拡散して基地の強化が促進されるのに加えて焼
入れ性が改善され、耐摩耗性がより一層向上されたもの
となる。

【００４０】上記の耐摩耗性焼結合金における全体組成
中のＳの含有量は、第１の耐摩耗性焼結合金と同様に、
０．３〜１．５重量％が有効である。そのために、混合
粉末中のＣｕＳ粉末の割合は、０．９〜４．４８重量％
とした。また、ＣｕＳ粉末の添加量が上限４．４８重量
％を超えると、基地中に含有するＣｕ量が増加して被削
性が低下するとともに、Ｃｒ硫化物析出量が過多とな
り、強度が低下する。また下限０．９０重量％を下回る
と、耐摩耗性および被削性の向上が不充分となる。

【００４１】そして、上記所定量のＡ合金粉末〜Ｄ合金
粉末、Ｎｉ粉末、ＣｕＳ粉末、および黒鉛粉末からなる
混合粉末を用いることにより、前述のような金属組織を
呈し、かつ、Ｎｉ：１．２２〜１９．４１重量％、Ｃ
ｒ：０．８９〜１１．０３重量％、Ｍｏ：１．４３〜
９．０７重量％、Ｃｏ：３．５６〜２０．００重量％、
Ｖ：０．０１６〜０．２６重量％、Ｃｕ：０．６〜２．
９８重量％、Ｓｉ：０．１〜０．７５重量％、Ｓ：０．
３〜１．５重量％、Ｃ：０．３２〜１．４９重量％、お
よびＦｅ：残部からなる全体組成を有する本発明の第４
の耐摩耗性焼結合金を製造することができる。

【００４２】次に、本発明の第５の耐摩耗性焼結合金
は、上記した第１の耐摩耗性焼結合金を製造するための
Ｄ合金粉末に換えて、後述するＥ合金粉末を添加するこ
とを特徴としている。これにより、硬質相内の硬質粒子
は、Ｃｒ炭化物およびＣｒ硫化物に加えてＭｏ炭化物、
Ｖ炭化物あるいはＷ炭化物や、ＣｒとＭｏ、Ｖあるいは
Ｗの金属間化合物から構成される。すなわち、図１の模
式図において、「Ｃｒ炭化物およびＣｒ硫化物よりな
る」核を「主としてＣｒ炭化物およびＣｒ硫化物よりな
る核」に置き換えた金属組織となる。さらに、Ｖおよび
Ｗは、Ｃと微細な炭化物を形成して耐摩耗性の向上に寄
与するとともに、これらの金属間化合物および炭化物
は、Ｃｒ炭化物の粗大化を防止する効果を有する。粗大
化したＣｒ炭化物は相手部品の摩耗を促進するので、粗
大化の防止によって相手部品であるバルブの摩耗が抑制
され、耐摩耗性も向上する。したがって、本発明の第５
の耐摩耗性焼結合金は、上記した優れた特性を有するの
は勿論のこと、耐摩耗性がより一層向上されたものとな
る。

【００４３】上記のような金属組織を有する耐摩耗性合
金は以下の製造方法によって製造することができる。す
なわち、本発明の耐摩耗性焼結合金の他の製造方法は、
上記した製造方法において、Ｄ合金粉末に換えてＣｒ：
４〜２５重量％、Ｃ：０．２５〜２．４重量％を含有
し、Ｍｏ：０．３〜３重量％、Ｖ：０．２〜２．２重
量％、Ｗ：１〜５重量％、およびＦｅ：残部のＥ合金
粉末を用意し、このＥ合金粉末を５〜３０重量％添加し
た混合粉末（ただし、重量比は混合粉末全体に対する割
合）を用いることを特徴としている。以下、Ｅ合金粉末
の成分と各成分の割合の限定理由について説明する。

【００４４】Ｅ合金粉末Ｃｒ：Ｅ合金粉末中のＣｒは、Ｅ合金粉末中のＣとＣｒ
炭化物およびＳとＣｒ硫化物を形成し、第２の硬質相の
核となって耐摩耗性および被削性の向上に寄与する。ま
た、Ｃｒの一部は基地に拡散し、基地の焼入れ性を向上
させてマルテンサイト化を促進するとともに、第２の硬
質相の周囲のＣｒ濃度の高い部分では、フェライトとオ
ーステナイトの混合相を形成し、相手部品と当接する際
の衝撃を緩和する効果を有する。Ｅ合金粉末中のＣｒの
含有量は、Ｅ合金粉末全体の重量に対して４重量％未満
であると、形成する炭化物および硫化物の量が不充分で
耐摩耗性および被削性の向上に寄与しなくなる。一方、
Ｃｒの含有量が２５重量％を超えると、形成する炭化物
の量が多くなって相手部品の摩耗を促進するとともに、
粉末の硬さが増大して圧縮性が損なわれる。また、フェ
ライトとオーステナイトの混合相の量が増加することに
より耐摩耗性も低下する。よって、Ｅ合金粉末中のＣｒ
の含有量は４〜２５重量％とした。

【００４５】Ｍｏ：Ｅ合金粉末中のＭｏは、Ｃｒと金属
間化合物を形成するとともにＥ合金粉末中のＣと炭化物
を形成し、上記したＣｒ炭化物とともに第２の硬質相の
核となって耐摩耗性の向上に寄与する。また、炭化物も
しくは金属間化合物を形成しなかったＭｏは第２の硬質
相中に固溶し、第２の硬質相の高温硬さ、高温強度を向
上させる働きを有する。Ｅ合金粉末中のＭｏの含有量
は、Ｅ合金粉末全体の重量に対して０．３重量％未満で
あると上記効果が不充分となり、３重量％を超えると析
出する炭化物の量が増加して相手部品の摩耗を促進す
る。よって、Ｅ合金粉末中のＭｏの含有量は０．３〜３
重量％とした。

【００４６】Ｖ，Ｗ：Ｅ合金粉末中のＶ，Ｗは、Ｅ合金
粉末中のＣと微細な炭化物を形成して耐摩耗性の向上に
寄与する。また、上記金属間化合物および炭化物は、Ｃ
ｒ炭化物の粗大化を防止する効果を有し、これにより、
相手部品の摩耗が抑制されて耐摩耗性も向上する。Ｅ合
金粉末中のＶ，Ｗの含有量は、Ｅ合金粉末全体の重量に
対してそれぞれ０．２重量％未満、１重量％未満である
と、上記効果が不充分となり、それぞれ２．２重量％、
５重量％を超えると、析出する炭化物の量が増加して相
手部品の摩耗を促進する。よって、Ｅ合金粉末中のＶの
含有量は０．２〜２．２重量％、Ｗの含有量は１〜５重
量％とした。

【００４７】Ｃ：Ｅ合金粉末中のＣは、前述したように
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，ＷとＣｒ炭化物を形成し、第２の硬質
相の核となって耐摩耗性の向上に寄与する。Ｅ合金粉末
中のＣの含有量は、Ｅ合金粉末全体の重量に対して０．
２５重量％未満では、炭化物の形成量が不充分で耐摩耗
性の向上に寄与しなくなる。一方、Ｃの含有量が２．４
重量％を超えると、形成する炭化物の量が増加し、相手
部品の摩耗を促進するとともに、粉末が硬くなって圧縮
性が低下する。よって、Ｅ合金粉末中のＣの含有量は
０．２５〜２．４重量％とした。

【００４８】Ｅ合金粉末の添加量Ｅ合金粉末により形成される第２の硬質相は、元の粉末
部分が主としてＣｒ炭化物およびＣｒ硫化物による硬質
粒子を有する硬質相の核を形成するとともに、この核の
周囲を軟質なＣｒ濃度の高いオーステナイトとフェライ
トの混合相が取り囲む組織を形成する。Ｅ合金粉末の添
加量が混合粉末全体の重量に対して５重量％未満である
と、形成する硬質相が乏しく耐摩耗性に寄与しなくな
る。一方、３０重量％を超えて含有しても耐摩耗性のよ
り一層の向上は得られないばかりでなく、軟質なＣｒ濃
度の高いオーステナイトとフェライトの混合相の量が増
加することによる材料強度の低下、粉末の圧縮性の低下
等の不具合が生じる。よって、Ｅ合金粉末の添加量は混
合粉末全体の重量に対して５〜３０重量％とした。な
お、他の粉末の添加量は第１の耐摩耗性焼結合金の製造
方法と同じであり、それらの上限値および下限値の根拠
も同じである。

【００４９】そして、上記の所定量のＡ合金粉末〜Ｃ合
金粉末、Ｅ合金粉末、Ｎｉ粉末、ＦｅＳ粉末および黒鉛
粉末からなる混合粉末を用いることにより、前述したよ
うな金属組織を呈し、かつ、上記第１の耐摩耗性焼結合
金において、Ｍｏの含有量を１．４３〜９．４０重量
％、Ｖの含有量を０．０１６〜０．８５重量％に換え、
さらに、Ｗを０〜１．５０重量％含有させるとともに、
第２の硬質相中にＭｏ炭化物、Ｖ炭化物およびＷ炭化物
の少なくとも１種以上をさらに分散させた耐摩耗性焼結
合金を製造することができる。

【００５０】次に、本発明の第６の耐摩耗性焼結合金
は、上記した第２の耐摩耗性焼結合金を製造するための
Ｄ合金粉末の代わりにＥ合金粉末を用いることを特徴と
している。これにより、Ｃｒ硫化物の自己潤滑性が得ら
れるのに加えてＭｏ炭化物が基地中に拡散して基地の強
化が促進されるのは勿論のこと、ＶおよびＷによる微細
な炭化物の形成、さらにこれらの金属間化合物および炭
化物によるＣｒ炭化物の粗大化の防止等の効果が得ら
れ、耐摩耗性がより一層向上されたものとなる。

【００５１】上記第６の耐摩耗性焼結合金を製造するた
めのＥ合金粉末の成分および混合粉末に対する重量割合
は、前記第５の耐摩耗性焼結合金の製造方法の場合と同
じであり、このような製造方法により、前記第２の耐摩
耗性焼結合金において、Ｍｏの含有量を１．８９〜１
１．５８重量％、Ｖの含有量を０．０１６〜０．８５重
量％に換え、さらに、Ｗを０〜１．５０重量％含有させ
るとともに、第２の硬質相中にＭｏ炭化物、Ｖ炭化物お
よびＷ炭化物の少なくとも１種以上をさらに分散させた
本発明の第６の耐摩耗性焼結合金を製造することができ
る。

【００５２】次に、本発明の第７の耐摩耗性焼結合金
は、上記した第３の耐摩耗性焼結合金を製造するための
Ｄ合金粉末の代わりにＥ合金粉末を用いることを特徴と
している。これにより、Ｃｒ硫化物の自己潤滑性が得ら
れるのに加えてＷ炭化物が基地中に拡散して基地の強化
が促進されるのは勿論のこと、ＶおよびＷによる微細な
炭化物の形成、さらにこれらの金属間化合物および炭化
物によるＣｒ炭化物の粗大化の防止等の効果が得られ、
耐摩耗性がより一層向上されたものとなる。

【００５３】上記第７の耐摩耗性焼結合金を製造するた
めのＥ合金粉末の成分および混合粉末に対する重量割合
は、前記第５の耐摩耗性焼結合金の製造方法の場合と同
じであり、このような製造方法により、前記第３の耐摩
耗性焼結合金において、Ｍｏの含有量を１．４３〜９．
３９重量％、Ｖの含有量を０．０１５〜０．８５重量
％、およびＷの含有量を０．８６〜５．７９重量％に換
えるとともに、第２の硬質相中にＭｏ炭化物、Ｖ炭化物
およびＷ炭化物の少なくとも１種以上をさらに分散させ
た本発明の第７の耐摩耗性焼結合金を製造することがで
きる。

【００５４】次に、本発明の第８の耐摩耗性焼結合金
は、上記した第４の耐摩耗性焼結合金を製造するための
Ｄ合金粉末の代わりにＥ合金粉末を用いることを特徴と
している。これにより、Ｃｒ硫化物の自己潤滑性が得ら
れるのに加えてＣｕが基地中に拡散して基地の強化が促
進されるのは勿論のこと、ＶおよびＷによる微細な炭化
物の形成、さらにこれらの金属間化合物および炭化物に
よるＣｒ炭化物の粗大化の防止等の効果が得られ、耐摩
耗性がより一層向上されたものとなる。

【００５５】上記第８の耐摩耗性焼結合金を製造するた
めのＥ合金粉末の成分および混合粉末に対する重量割合
は、前記第５の耐摩耗性焼結合金の製造方法の場合と同
じであり、このような製造方法により、前記第４の耐摩
耗性焼結合金において、Ｍｏの含有量を１．４３〜９．
４０重量％、Ｖの含有量を０．０１６〜０．８５重量％
に換え、さらにＷを０〜１．５０重量％含有させるとと
もに、第２の硬質相中にＭｏ炭化物、Ｖ炭化物およびＷ
炭化物の少なくとも１種以上をさらに分散させた本発明
の第８の耐摩耗性焼結合金を製造することができる。

【００５６】次に、本発明の第９の耐摩耗性焼結合金
は、上記第１〜８の耐摩耗性焼結合金の金属組織中に、
鉛、硫化マンガン、窒化硼素、メタ珪酸マグネシウム系
鉱物のうちの１種もしくは２種以上を総量で０．３〜
２．０重量％分散させたものである。これらは被削性改
善成分であり、基地中に分散させることによって切削加
工の際に切屑のブレーキングの起点となり、焼結合金の
被削性を改善することができる。これら被削性改善成分
の含有量は、０．３重量％未満であるとその効果が不充
分であり、２．０重量％を超えて含有すると焼結合金の
強度が低下する。よって、含有量は０．３〜２．０重量
％とした。

【００５７】また、本発明の第１０の耐摩耗性焼結合金
は、上記第１〜９の耐摩耗性焼結合金の気孔中に、鉛も
しくは鉛合金、銅もしくは銅合金、またはアクリル樹脂
を含有させたものである。これらも被削性改善成分であ
り、特に、気孔を有する焼結合金を切削すると断続切削
となるが、鉛や鋼を気孔中に含有させることによって連
続切削となり、工具の刃先への衝撃が緩和される。ま
た、鉛もしくは鉛合金は固体潤滑剤としても機能する
他、銅もしくは銅合金は熱伝導性が高いので熱のこもり
を防止し、熱による刃先のダメージを軽減する機能があ
り、アクリル樹脂は切屑のチップブレーキングの起点と
なる機能がある。

【００５８】さらに、本願発明の耐摩耗性焼結合金に深
冷処理を施してもよい。深冷処理により、オーステナイ
ト相の一部が強度の高いマルテンサイトに変態し、強
度、耐摩耗性をさらに向上させることが可能となる。た
だし、被削性は低下するため、所望の特性に応じた耐摩
耗性、被削性を勘案の上で行う必要がある。また、上述
のアクリル樹脂の含浸を施す場合には、深冷処理により
含浸した樹脂が劣化することを防ぐため、樹脂を含浸す
る前に深冷処理を施す必要がある。

【００５９】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。評価試験１Ｆｅ−３Ｃｒ−０．３Ｍｏ−０．３ＶのＡ合金粉末、Ｆ
ｅ−６．５Ｃｏ−１．５ＭｏのＢ合金粉末、Ｎｉ粉末、
黒鉛粉末を表１に示す配合比で混合し、表１に示す粉末
組成を有する本発明の予混合粉末（Ｙ１〜Ｙ１０）と、
いずれかの範囲が本発明範囲から逸脱した比較用の予混
合粉末（Ｙ１１〜Ｙ２１）の合計２０種の予混合粉末を
作製した。また、Ｃｏ−２８Ｍｏ−８Ｃｒ−２．５Ｓｉ
のＣ合金粉末、および表２に示す粉末組成を有する本発
明のＤ合金粉末（Ｄ１〜Ｄ６）と、いずれかの成分が本
発明範囲から逸脱した比較用のＤ合金粉末（Ｄ７、Ｄ
８）の合計８種のＤ合金粉末と、７種のＥ合金粉末（Ｅ
１〜Ｅ７）を用意した。また、ＦｅＳ、ＭｏＳ_２、ＷＳ
_２、ＣｕＳ粉末も用意した。

【００６０】

【表１】

【００６１】

【表２】

【００６２】上記予混合粉末、Ｃ合金粉末、Ｄ合金粉末
またはＥ合金粉末、ＦｅＳ粉末、ＭｏＳ_２粉末、ＷＳ_２
粉末またはＣｕＳ粉末を表３および表４に示す配合比で
混合した後、成形圧力６．５ｔｏｎ／ｃｍ^２で成形し、
アンモニア分解ガス雰囲気中１１８０℃で６０分間焼結
して、表５および表６に示す成分組成を有する本発明合
金（試料番号１〜４２）と、いずれかの成分組成が本発
明範囲から逸脱した比較合金（試料番号４３〜６８）を
得た。なお、試料番号６９の比較合金は、すでに参照し
た従来例の特公平５−５５５９３号公報に開示の合金で
あり、試料番号７０の比較合金は、特公平７−９８９８
５号公報に開示の合金である。

【００６３】

【表３】

【００６４】

【表４】

【００６５】

【表５】

【００６６】

【表６】

【００６７】以上の合金について、圧環強さの測定、簡
易摩耗試験および被削性試験を行った。その結果を表７
および表８、図２〜１１に示す。なお、簡易摩耗試験
は、アルミ合金製ハウジングにバルブシート形状に加工
した焼結合金を圧入嵌合し、バルブをモータ駆動による
偏心カムの回転で上下ピストン運動させることにより、
バルブのフェース面とバルブシートのシート面とを繰り
返し衝突させる試験である。また、この試験での温度の
設定は、バルブの傘をバーナーで加熱することにより行
い、簡易的にエンジン室内での使用環境を摸した試験と
した。今回の試験では、偏心カムの回転数を２７００ｒ
ｐｍ、バルブシート部分の試験温度を２５０℃、繰り返
し時間を１５時間に設定し、試験後のバルブシートおよ
びバルブの摩耗量を測定して評価を行った。また被削性
試験は、卓上ボール盤を使用して一定の荷重でドリルで
試料に穴をあけ、その可能な加工数を比較する試験であ
り、今回の試験では荷重は１．０ｋｇ、使用ドリルはφ
３超硬ドリル、試料の厚さを３ｍｍに設定して行った。

【００６８】

【表７】

【００６９】

【表８】

【００７０】表１に示すように、予混合粉末番号Ｙ１、
Ｙ５、Ｙ１０、Ｙ１１〜Ｙ１４は、Ａ合金粉末とＢ合金
粉末の粉末の重量比を互いに異ならせたもので、予混合
粉末Ｙ１、Ｙ５、Ｙ１０、Ｙ１１〜Ｙ１４を用いた表３
および表４の試料番号１、１１、３１、４３〜４６の焼
結合金の試験結果を比較することにより、Ａ合金粉末と
Ｂ合金粉末の重量比の相異がもたらす影響を調べる。上
記した試験の結果を試料番号６９、７０の従来の焼結合
金の合計摩耗量とともに図２にまとめた。

【００７１】図２（ａ）に示すように、Ａ合金粉末とＢ
合金粉末の重量比が２５：７５〜７５：２５の範囲であ
る焼結合金（試料番号１、１１、３１）では、バルブシ
ート摩耗量、バルブ摩耗量は安定して低くなっており、
良好な耐摩耗性を示すことが判る。一方、重量比が２
５：７５〜７５：２５の範囲を逸脱した焼結合金（試料
番号４３〜４６、６９、７０）では、バルブシート摩耗
量、バルブ摩耗量ともに大きくなっていることが判る。
また、図２（ｂ）に示すように、圧環強さは、Ａ合金粉
末とＢ合金粉末の比が５０：５０で若干低下している
が、従来合金である試料７０の圧環強さよりも高く全く
問題がない。このように、Ａ合金粉末とＢ合金粉末の重
量比が２５：７５〜７５：２５の範囲であれば、強度の
低下を招くことなく耐摩耗性が向上することが確認され
た。

【００７２】次に、表１の予混合粉末Ｙ２、Ｙ３、Ｙ
５、Ｙ８、Ｙ９、Ｙ１５〜Ｙ１７は、予混合粉末に添加
するＮｉ粉末の添加量を互いに異ならせたもので、予混
合粉末Ｙ２、Ｙ３、Ｙ５、Ｙ８、Ｙ９、Ｙ１５〜Ｙ１７
を用いた表３および表４の試料番号２、３、１１、２
９、３０、４７〜４９の焼結合金の試験結果を比較する
ことにより、予混合粉末に添加するＮｉ粉末の添加量の
相異がもたらす影響を調べる。上記した試験の結果を試
料番号６９、７０の従来の焼結合金の合計摩耗量ととも
に図３にまとめた。

【００７３】図３（ａ）に示すように、予混合粉末中の
Ｎｉ粉末の添加量が３〜２０重量％の範囲である焼結合
金（試料番号２、３、１１、２９、３０）では、バルブ
シート摩耗量、バルブ摩耗量は安定して低くなっており
良好な耐摩耗性を示すことが判る。また、図３（ｂ）に
示すように、本発明範囲の焼結合金では圧環強さが高い
ことが判る。一方、Ｎｉ粉末の添加量が３〜２０重量％
の範囲を逸脱した焼結合金（試料番号４７〜４９、６
９、７０）では、バルブシート摩耗量、バルブ摩耗量と
もに大さく、圧環強さも低いことが判る。このように、
Ｎｉ粉末の添加量が２０重量％を超えると、軟質なオー
ステナイト相が増加しすぎるため強度、耐摩耗性がかえ
って低下することが確認された。

【００７４】次に、表１の予混合粉末Ｙ４〜Ｙ７、Ｙ１
８、Ｙ１９は、予混合粉末に添加する黒鉛粉末の添加量
を互いに異ならせたもので、予混合粉末Ｙ４〜Ｙ７、Ｙ
１８、Ｙ１９を用いた表３および表４の試料番号４、１
１、２７、２８、５０、５１の焼結合金の試験結果を比
較することによって、予混合粉末に添加する黒鉛粉末の
添加量の相異がもたらす影響を調べる。上記した試験の
結果を試料番号６９、７０の従来の焼結合金の合計摩耗
量とともに図４にまとめた。

【００７５】図４（ａ）から判るように、予混合粉末中
の黒鉛粉末の添加量が増加するに従い基地が強化され、
１．２重量％まではバルブシート摩耗量は低下する傾向
を示すが、逆に、バルブ摩耗量は緩やかに増加する傾向
を示している。しかしながら、黒鉛粉末の添加量が１．
２重量％を超えると、セメンタイトが析出してくるため
基地が脆くなり、かえって耐摩耗性が損なわれてバルブ
シート摩耗量が増大するとともに、バルブ攻撃性が高ま
ってバルブの摩耗量も急激に増加することが判る。この
ように、黒鉛粉末の添加量が０．６〜１．２重量％の範
囲では、バルブとバルブシートの合計摩耗量が安定した
低い値を示している。また、図４（ｂ）に示すように、
黒鉛粉末の添加量の増加にともない、基地が強化されて
圧環強さも増加するが、黒鉛粉末の添加量が１．２重量
％を超えると、セメンタイトの析出による基地の脆化に
より圧環強さがかえって低下している。このように、予
混合粉末中への黒鉛粉末の添加量が０．６〜１．２重量
％の範囲であると、耐摩耗性、強度ともに良好であるこ
とが確認された。

【００７６】次に、表３および表４の試料番号５、６、
１１、２５、２６、５２〜５４は、混合粉末へのＣ合金
粉末の添加量を互いに異ならせたもので、これらの焼結
合金の試験結果を比較することにより、混合粉末に添加
するＣ合金粉末の添加量の相異がもたらす影響を調べ
る。上記した試験の結果を試料番号６９、７０の従来の
焼結合金の合計摩耗量とともに図５にまとめた。

【００７７】図５（ａ）に示すように、Ｃ合金粉末の添
加によりバルブシート摩耗量は低下し、Ｃ合金粉末の添
加量が、５．０〜２５．０重量％の範囲でバルブシート
は良好な耐摩耗性を示す。また、バルブ摩耗量は、Ｃ合
金粉末の添加量が１５重量％を超えたあたりからバルブ
攻撃性の増加により徐々に増加する。添加量が２５．０
重量％を超えると、バルブシート成形時の圧縮性が低下
して成形体密度が低下し、焼結体の強度が低下するこ
と、および、バルブ攻撃性が高まった結果、過度に摩耗
したバルブの摩耗粉が研磨粒子として作用することによ
りバルブシート、バルブとも急激に摩耗量が増加する。
したがって、Ｃ合金粉末の添加量は５．０〜２５．０重
量％で耐摩耗性が良好であることが判る。なお、同図
（ｂ）に示すように、Ｃ合金粉末の添加量が２５．０重
量％を超えると圧環強さが急激に低下していることから
も、成形体密度が低下して強度が低下していることが判
る。

【００７８】次に、表２のＤ合金粉末Ｄ１〜Ｄ８は、Ｄ
合金粉末中のＣｒ量を互いに異ならせたもので、Ｄ合金
粉末Ｄ１〜Ｄ８を用いた表３および表４の試料番号７、
８、１１、２２〜２４、５５、５６の焼結合金の試験結
果を比較することにより、Ｄ合金粉末中のＣｒ含有量の
相異がもたらす影響を調べる。上記した試験の結果を試
料番号６９、７０の従来の焼結合金の合計摩耗量ととも
に図６にまとめた。

【００７９】図６（ａ）に示すように、Ｄ合金粉末中の
Ｃｒの含有量が４．０〜２５．０重量％の範囲ではバル
ブシートの摩耗量は低い値で安定しており、Ｄ合金粉末
中のＣｒの含有量を４．０〜２５．０重量％（試料番号
７、８、１１、２２〜２４）にすることで、試料番号７
０の比較合金（特公平７−９８９８５号の合金）よりも
耐摩耗性が良好になることが確認された。Ｄ合金粉末中
のＣｒの含有量が４．０重量％を下回ると、Ｃｒ炭化物
による硬質相形成量が乏しいこと、および基地に拡散し
基地を強化するＣｒ量が乏しいことにより、バルブシー
トの摩耗量が多くなる。一方、Ｄ合金粉末中のＣｒの含
有量が２５．０重量％を超えると、硬質相の形成量が多
くなるためバルブの攻撃性が高まり、その結果、バルブ
摩耗量が急激に増加する。さらに、Ｃｒ含有量の増加に
より粉末が硬くなり、粉末の圧縮性が損なわれるため基
地強度が低下するとともに、バルブの摩耗粉が研磨粒子
として作用する結果、バルブシート摩耗量も大きくな
り、両者の合計摩耗量が大きくなる。また、Ｄ合金粉末
中のＣｒの含有量の影響は、図６（ｂ）に示すように、
バルブシートの圧環強さにも顕著に現れており、Ｃｒの
含有量が４．０〜２５．０重量％の範囲で高い値を示し
ている。

【００８０】このように、Ｄ合金粉末中のＣｒの含有量
が４．０〜２５．０重量％のときに、耐摩耗性、強度と
もに良好であることが確認された。なお、図６（ａ）か
ら判るように、Ｄ合金粉末中のＣｒの含有量が２０．０
重量％以下の場合には、バルブシートとバルブの摩耗量
はかなり低い値で安定している。よって、Ｄ合金粉末中
のＣｒの含有量は、２０．０重量％以下であればより好
適である。

【００８１】次に、表３および表４の試料番号９〜１
４、５７〜５９は、混合粉末に対するＤ粉末合金の添加
量が互いに異なっており、これらの焼結合金の試験結果
を比較することによって、Ｄ合金粉末の添加量の相異が
もたらす影響を調べる。上記した試験の結果を試料番号
６９、７０の従来の焼結合金の合計摩耗量とともに図７
にまとめた。図７（ａ）に示すように、Ｄ合金粉末の添
加量が３．０重量％では、添加量が乏しいために耐摩耗
性改善の効果が不充分であるが、添加量が５．０重量％
から増加するにつれて耐摩耗性改善の効果が顕著とな
り、５．０〜３０．０重量％でバルブシート摩耗量が低
く安定した値となる。しかしながら、添加量が３０．０
重量％を超えると粉末の圧縮性が損なわれるため基地強
度が低下し、その結果、バルブシート摩耗量が大きくな
るとともに、バルブ攻撃性が高まるためバルブ摩耗量も
増大して合計摩耗量が増大する。また、Ｄ合金粉末の添
加量の影響は、同図（ｂ）に示すバルブシートの圧環強
さにも顕著に現れており、添加量が５．０〜３０．０重
量％の範囲で高い値を示している。このように、Ｄ合金
粉末の添加量が５．０〜３０．０重量％のときに、耐摩
耗性、強度ともに良好であることが確認された。

【００８２】次に、表２のＥ合金粉末Ｅ１〜Ｅ７は、Ｄ
合金粉末にＭｏ、Ｖ、Ｗをさらに含有させたもので、Ｅ
合金粉末Ｅ１〜Ｅ７を用いた表３〜表６に示す試料番号
１５〜２１の焼結合金の試験結果を比較することによっ
て、Ｄ合金粉末へのＭｏ、Ｖ、Ｗの添加の影響を調べ
る。上記した試験の結果をＭｏ、Ｖ、Ｗを含有しない試
料番号１１の焼結合金（Ｄ合金粉末を添加したもの）の
合計摩耗量とともに図８にまとめた。図８（ａ）に示す
ように、Ｄ合金粉末にＭｏ、Ｖ、Ｗを添加したＥ合金粉
末を用いた焼結合金は、同図（ｂ）から判るように強度
の低下を招くことなく、Ｄ合金粉末を用いた焼結合金よ
りもバルブシート摩耗量が少なくなるとともに合計摩耗
量も少なくなり、耐摩耗性がさらに改善されることが判
る。

【００８３】次に、表３および表４の試料番号１１、３
２、３３、６０〜６２は、ＦｅＳ粉末の添加量が互いに
異なっており、これらの焼結合金の試験結果を比較する
ことによって、ＦｅＳ粉末の添加量の相異がもたらす影
響を調べる。上記した試験の結果を試料番号６９、７０
の従来の焼結合金の合計摩耗量とともに図９にまとめ
た。図９（ａ）に示すように、ＦｅＳ粉末の添加量が
０．７２重量％では、添加量が乏しいために耐摩耗性改
善の効果が不充分であるが、添加量が０．８２重量％か
ら増加するにつれて耐摩耗性改善の効果が顕著となり、
０．８２〜４．１１重量％でバルブシート摩耗量が低く
安定した値となる。しかしながら、添加量が４．１１重
量％を超えると強度が低下し、その結果、バルブシート
摩耗量が大きくなる。また図９（ｂ）に示すように、Ｆ
ｅＳ粉末の添加および添加量の増加により加工孔数が増
加し、被削性改善の効果が認められる。また、圧環強さ
は徐々に低下し、添加量が４．１１重量％を超えると急
激に低下する。このように、ＦｅＳ粉末の添加量が０．
８２〜４．１１重量％のときに、耐摩耗性、被削性、強
度ともに良好であることが確認された。

【００８４】次に、表３および表４の試料番号３４〜３
６、６０、６３、６４は、ＭｏＳ_２粉末の添加量が互い
に異なっており、これらの焼結合金の試験結果を比較す
ることによって、ＭｏＳ_２粉末の添加量の相異がもたら
す影響を調べる。上記した試験の結果を試料番号６９、
７０の従来の焼結合金の合計摩耗量とともに図１０にま
とめた。図１０（ａ）に示すように、ＭｏＳ_２粉末の添
加量が０．６５重量％では、添加量が乏しいために耐摩
耗性改善の効果が不充分であるが、添加量が０．７５重
量％から増加するにつれて耐摩耗性改善の効果が顕著と
なり、０．７５〜３．７５重量％でバルブシート摩耗量
が低く安定した値となる。しかしながら、添加量が３．
７５重量％を超えると強度が低下し、その結果、バルブ
シート摩耗量が大きくなる。また図１０（ｂ）に示すよ
うに、ＭｏＳ_２粉末の添加量の増加により加工孔数が増
加し、被削性改善の効果が認められる。また、圧環強さ
はＭｏの固溶強化により添加量が０．７５重量％までは
ほとんど低下しないが、０．７５重量％を越えると強度
の低下が顕著となり、３．７５重量％を超えると急激に
低下する。このように、ＭｏＳ_２粉末の添加量が０．７
５〜３．７５重量％のときに、耐摩耗性、被削性、強度
ともに良好であることが確認された。

【００８５】次に、表３および表４の試料番号３７〜３
９、６０、６５、６６は、ＷＳ_２粉末の添加量が互いに
異なっており、これらの焼結合金の試験結果を比較する
ことによって、ＷＳ_２粉末の添加量の相異がもたらす影
響を調べる。上記した試験の結果を試料番号６９、７０
の従来の焼結合金の合計摩耗量とともに図１１にまとめ
た。図１１（ａ）に示すように、ＷＳ_２粉末の添加量が
１．０６重量％では、添加量が乏しいために耐摩耗性改
善の効果が不充分であるが、添加量が１．１６重量％か
ら増加するにつれて耐摩耗性改善の効果が顕著となり、
１．１６〜５．７９重量％でバルブシート摩耗量が低く
安定した値となる。しかしながら、添加量が５．７９重
量％を超えると強度が低下し、その結果、バルブシート
摩耗量が大きくなる。また図１１（ｂ）に示すように、
ＷＳ_２粉末の添加および添加量の増加により加工孔数が
増加し、被削性改善の効果が認められる。また、圧環強
さはＷの固溶強化により添加量が１．１６重量％までは
ほとんど低下しないが、１．１６重量％を越えると強度
の低下が顕著となり、５．７９重量％を超えると急激に
低下する。このように、ＷＳ_２粉末の添加量が１．１６
〜５．７９重量％のときに、耐摩耗性、被削性、強度と
もに良好であることが確認された。

【００８６】次に、表３および表４の試料番号４０〜４
２、６０、６７、６８は、ＣｕＳ粉末の添加量が互いに
異なっており、これらの焼結合金の試験結果を比較する
ことによって、ＣｕＳ粉末の添加量の相異がもたらす影
響を調べる。上記した試験の結果を試料番号６９、７０
の従来の焼結合金の合計摩耗量とともに図１２にまとめ
た。図１２（ａ）に示すように、ＣｕＳ粉末の添加量が
０．８重量％では、添加量が乏しいために耐摩耗性改善
の効果が不充分であるが、添加量が０．９重量％から増
加するにつれて耐摩耗性改善の効果が顕著となり、０．
９〜４．４８重量％でバルブシート摩耗量が低く安定し
た値となる。しかしながら、添加量が４．４８重量％を
超えると強度が低下し、その結果、バルブシート摩耗量
が大きくなる。また図１２（ｂ）に示すように、ＣｕＳ
粉末の添加および添加量の増加により加工孔数が増加
し、被削性改善の効果が認められる。また、圧環強さは
Ｃｕの固溶強化および基地焼入れ性改善の効果により添
加量が０．９重量％までは増加するが添加量が増加する
と徐々に低下し、添加量が５．７９重量％を超えると急
激に低下する。このように、ＣｕＳ粉末の添加量が１．
１６〜５．７９重量％のときに、耐摩耗性、被削性、強
度ともに良好であることが確認された。

【００８７】評価試験２次に、表１の粉末番号Ｙ５の予混合粉末、Ｃｏ−２８Ｍ
ｏ−８Ｃｒ−２．５ＳｉのＣ合金粉末、および表２の粉
末番号Ｄ３のＤ合金粉末とＦｅＳ粉末に、硫化マンガン
粉末、鉛粉末、窒化棚素粉末、もしくはメタ珪酸マグネ
シウム系鉱物粉末としてＭｇＳｉＯ_３粉末を表９に示す
配合比で添加・混合し、評価試験１と同一の条件で成形
および焼結を行い、表１０に示す成分組成を有する本発
明合金７１〜８６と、被削性改善成分量が本発明範囲か
ら逸脱する比較合金８７〜９４を作製した。また、試料
番号１１の本発明合金の気孔中に、鉛、銅もしくはアク
リル樹脂を溶浸または含浸して本発明合金９５〜９７を
作製した。以上の焼結合金について、圧環強さ、簡易摩
耗試験、および被削性試験を行った。その結果を表１１
および図１３〜図１７に示す。

【００８８】

【表９】

【００８９】

【表１０】

【００９０】

【表１１】

【００９１】次に、表９および表１０の試料番号１１、
７１〜７４、８７、８８の焼結合金の試験結果を比較す
ることによって、硫化マンガン粉末の添加量の影響を調
べる。この試験結果を試料番号６９、７０の従来の焼結
合金の合計摩耗量とともに図１３にまとめた。図１３
（ｂ）に示すように、硫化マンガン粉末の添加量が０．
３重量％以上で被削性改善の効果が顕著に認められ、硫
化マンガン粉末の添加量の増加に伴い、基地中に分散し
た硫化マンガン粒子の効果で被削性は向上するが、硫化
マンガン粉末が焼結時に粉末どうしの拡散を阻害する結
果、基地強度が低下するため圧環強さは低下することが
わかる。また、同図１３（ａ）に示すように、バルブシ
ート摩耗量は、硫化マンガン粉末の添加量が２．０重量
％までは若干の増加傾向を示すものの低い値であり、良
好な耐摩耗性を示すが、２．０重量％を超えると基地強
度低下の影響により摩耗量が増大する。このことから、
硫化マンガン粉末の添加量が０．３〜２．０重量％の範
囲で、強度、耐摩耗性を損なうことなく被削性を改善で
きることが判った。

【００９２】次に、表９および表１０の試料番号１１、
７５〜７８、８９、９０の焼結合金の試験結果を比較す
ることによって、鉛粉末の添加量の影響を調べる。上記
した試験の結果を試料番号６９、７０の従来の焼結合金
の合計摩耗量とともに図１４にまとめた。図１４（ｂ）
に示すように、鉛粉末の添加量が０．３重量％のときに
被削性改善の効果が顕著に認められ、鉛粉末の添加量の
増加に従って被削性が向上することが判る。また、鉛粉
末の添加量が２．０重量％までは、基地中に微細な鉛相
が分散した金属組織となり、強度、耐摩耗性ともに無添
加の場合とほぼ同等の良好な特性値を示すが、鉛粉末の
添加量が２．０重量％を超えると、耐摩耗性が低下する
傾向を示すことが判る（同図（ａ）参照）。その理由は
以下のように考えられる。すなわち、鉛粉末を２．０重
量％を超えて添加すると、鉛粉末が凝集して基地中に粗
大な鉛相が生じる。この基地中の粗大な鉛相により、高
温下において鉛の膨張現象により基地を押し広げようと
する力が大きくなり、その結果、基地の強度が低下する
ものと考えられる。ただし、この傾向は常温下での圧環
試験では顕著には現れていない。このことから、鉛粉末
を０．３〜２．０重量％の範囲で添加することにより、
強度、耐摩耗性を損なうことなく被削性を改善すること
ができることが判る。

【００９３】次に、表９および１０の試料番号１１、７
９〜８２、９１、９２を比較することによって、窒化棚
素（ＢＮ）粉末の添加量の影響を調べる。上記試験の結
果を試料番号６９、７０の従来の焼結合金の合計摩耗量
とともに図１５にまとめた。図１５（ｂ）に示すよう
に、窒化硼素粉末の添加量が０．３重量％のときに被削
性改善の効果が顕著に認められ、窒化硼素粉末の添加量
の増加に伴い基地中に分散した窒化硼素粒子の効果で被
削性は向上するが、窒化硼素粉末が焼結時に粉末どうし
の拡散を阻害する結果、基地強度が低下するため圧環強
さは低下することが判る。また、同図（ａ）に示すよう
に、バルブシート摩耗量は、窒化硼素粉末の添加量が
２．０重量％までは若干の増加傾向を示すものの低い値
であり、良好な耐摩耗性を示すが、２．０重量％を超え
ると基地強度低下の影響により摩耗量が増大する。この
ことから、窒化硼素粉末を０．３〜２．０重量％の範囲
で添加することにより、強度、耐摩耗性を損なうことな
く被削性を改善できることが判る。

【００９４】次に、表９および表１０の試料番号１１、
８３〜８６、９３、９４の焼結合金の試験結果を比較す
ることによって、ＭｇＳｉＯ_３粉末の添加量の影響を調
べる。上記の試験の結果を試料番号６９、７０の従来の
焼結合金の合計摩耗量とともに図１６にまとめた。図１
６（ｂ）に示すように、ＭｇＳｉＯ_３粉末の添加量が
０．３重量％のときに被削性改善の効果が顕著に認めら
れ、ＭｇＳｉＯ_３粉末の添加量の増加に伴い基地中に分
散したＭｇＳｉＯ_３粒子の効果で被削性は向上するが、
ＭｇＳｉＯ_３粉末が焼結時に粉末どうしの拡散を阻害す
る結果、基地強度が低下するため圧環強さは低下するこ
とが判る。また、同図（ａ）に示すように、バルブシー
ト摩耗量はＭｇＳｉＯ_３粉末の添加量が２．０重量％ま
では若干の増加傾向を示すものの低い値であり、良好な
耐摩耗性を示すが、２．０重量％を超えると基地強度低
下の影響により摩耗量が増大する。このことから、Ｍｇ
ＳｉＯ_３粉末を０．３〜２．０重量％の範囲で添加する
ことにより、強度、耐摩耗性を損なうことなく被削性を
改善できることが判る。

【００９５】次に、表９および表１０の試料番号１１、
９５〜９７を比較することによって、鉛等の溶浸もしく
は含浸の影響を調べる。上記試験の結果を図１７にまと
めた。図１７に示すように、鉛、銅、アクリル樹脂を溶
浸もしくは含浸することによって、耐摩耗性は、浸溶も
しくは含浸しない場合と同等以上であり、良好な耐摩耗
性を維持したまま被削性が大幅に改善できることが判
る。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明の耐摩耗性焼
結合金およびその製造方法では、内燃機関のバルブシー
ト用焼結合金として、従来の技術と比較して高い耐摩耗
性および被削性を付与することができる。また、硫化マ
ンガン粉末、鉛粉末、窒化硼素粉末もしくはメタ珪酸マ
グネシウム系鉱物粉末の添加、あるいは鉛もしくは鉛合
金、銅もしくは銅合金、またはアクリル樹脂を溶浸もし
くは含浸することによって、良好な耐摩耗性を維持しつ
つさらに被削性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の耐摩耗性焼結合金の金属組織を模式
的に表す図である。

【図２】本発明の実施例において、予混合粉末におけ
るＡ合金粉末とＢ合金粉末の割合の変化が特性に与える
影響を示す線図である。

【図３】本発明の実施例において、予混合粉末中のＮ
ｉ粉末の添加量の変化が特性に与える影響を示す線図で
ある。

【図４】本発明の実施例において、予混合粉末中の黒
鉛粉末の添加量の変化が特性に与える影響を示す線図で
ある。

【図５】本発明の実施例において、Ｃ合金粉末の添加
量の変化が特性に与える影響を示す線図である。

【図６】本発明の実施例において、Ｄ合金粉末中のＣ
ｒの含有量の変化が特性に与える影響を示す線図であ
る。

【図７】本発明の実施例において、Ｄ合金粉末の添加
量の変化が特性に与える影響を示す線図である。

【図８】本発明の実施例において、Ｅ合金粉末中のＭ
ｏ、Ｖ、Ｗが特性に与える影響を示す線図である。

【図９】本発明の実施例において、ＦｅＳ粉末の添加
量の変化が特性に与える影響を示す線図である。

【図１０】本発明の実施例において、ＭｏＳ_２粉末の
添加量の変化が特性に与える影響を示す線図である。

【図１１】本発明の実施例において、ＷＳ_２粉末の添
加量の変化が特性に与える影響を示す線図である。

【図１２】本発明の実施例において、ＣｕＳ粉末の添
加量の変化が特性に与える影響を示す線図である。

【図１３】本発明の実施例において、硫化マンガン粉
末の添加量の変化が特性に与える影響を示す線図であ
る。

【図１４】本発明の実施例において、鉛粉末の添加量
の変化が特性に与える影響を示す線図である。

【図１５】本発明の実施例において、窒化硼素粉末の
添加量の変化が特性に与える影響を示す線図である。

【図１６】本発明の実施例において、ＭｇＳｉＯ_３粉
末の添加重の変化が特性に与える影響を示す線図であ
る。

【図１７】本発明の実施例において、鉛、銅およびア
クリル樹脂の溶浸もしくは含浸が特性に与える影響を示
す線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青沼浩一千葉県松戸市稔台1018−２誠和寮613号室Ｆターム(参考） 4K018 AA34 AA36 AB04 AB05 AC01 BA04 BA15 BA16 BA19 BC12 FA36 FA37 FA47 KA07 KA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎｉ：１．２３〜１９．４３重量％、Ｃ
ｒ：０．８９〜１１．０３重量％、Ｍｏ：１．４３〜
９．０７重量％、Ｃｏ：３．５６〜２０．００重量％、
Ｖ：０．０１６〜０．２６重量％、Ｓｉ：０．１〜０．
７５重量％、Ｓ：０．３〜１．５重量％、Ｃ：０．３２
〜１．４９重量％、およびＦｅ：残部からなる全体組成
を有し、マルテンサイトとソルバイトおよびオーステナ
イトの一部にＣｒ硫化物が分散した混合組織中に、主と
してＭｏ珪化物とＣｒ硫化物よりなる硬質相を核として
その周囲をＣｏが拡散してなる拡散相が取り囲む第１の
硬質相と、Ｃｒ炭化物とＣｒ硫化物よりなる硬質相を核
としてその周囲をフェライトとオーステナイトの混合相
が取り囲む第２の硬質相とが、それぞれ分散する金属組
織を呈することを特徴とする耐摩耗性焼結合金。
【請求項２】Ｎｉ：１．２４〜１９．４４重量％、Ｃ
ｒ：０．８９〜１１．０３重量％、Ｍｏ：１．８９〜１
１．２５重量％、Ｃｏ：３．５６〜２０．０１重量％、
Ｖ：０．０１６〜０．２６重量％、Ｓｉ：０．１〜０．
７５重量％、Ｓ：０．３〜１．５重量％、Ｃ：０．３２
〜１．４９重量％、およびＦｅ：残部からなる全体組成
を有し、マルテンサイトとソルバイトおよびオーステナ
イトの一部にＣｒ硫化物およびＭｏ炭化物が分散した混
合組織中に、主としてＭｏ珪化物とＣｒ硫化物よりなる
硬質相を核としてその周囲をＣｏが拡散してなる拡散相
が取り囲む第１の硬質相と、Ｃｒ炭化物とＣｒ硫化物よ
りなる硬質相を核としてその周囲をフェライトとオース
テナイトの混合相が取り囲む第２の硬質相とが、それぞ
れ分散する金属組織を呈することを特徴とする耐摩耗性
焼結合金。
【請求項３】Ｎｉ：１．１８〜１９．３６重量％、Ｃ
ｒ：０．８８〜１１．０２重量％、Ｍｏ：１．４３〜
９．０６重量％、Ｃｏ：３．５４〜１９．９８重量％、
Ｖ：０．０１５〜０．２６重量％、Ｗ：０．８６〜４．
２９重量％、Ｓｉ：０．１〜０．７５重量％、Ｓ：０．
３〜１．５重量％、Ｃ：０．３１〜１．４９重量％、お
よびＦｅ：残部からなる全体組成を有し、マルテンサイ
トとソルバイトおよびオーステナイトの一部にＣｒ硫化
物およびＷ炭化物が分散した混合組織中に、主としてＭ
ｏ珪化物とＣｒ硫化物よりなる硬質相を核としてその周
囲をＣｏが拡散してなる拡散相が取り囲む第１の硬質相
と、Ｃｒ炭化物とＣｒ硫化物よりなる硬質相を核として
その周囲をフェライトとオーステナイトの混合相が取り
囲む第２の硬質相とが、それぞれ分散する金属組織を呈
することを特徴とする耐摩耗性焼結合金。
【請求項４】Ｎｉ：１．２２〜１９．４１重量％、Ｃ
ｒ：０．８９〜１１．０３重量％、Ｍｏ：１．４３〜
９．０７重量％、Ｃｏ：３．５６〜２０．００重量％、
Ｖ：０．０１６〜０．２６重量％、Ｃｕ：０．６〜２．
９８重量％、Ｓｉ：０．１〜０．７５重量％、Ｓ：０．
３〜１．５重量％、Ｃ：０．３２〜１．４９重量％、お
よびＦｅ：残部からなる全体組成を有し、マルテンサイ
トとソルバイトおよびオーステナイトの一部にＣｒ硫化
物が分散した混合組織中に、主としてＭｏ珪化物とＣｒ
硫化物よりなる硬質相を核としてその周囲をＣｏが拡散
してなる拡散相が取り囲む第１の硬質相と、Ｃｒ炭化物
とＣｒ硫化物よりなる硬質相を核としてその周囲をフェ
ライトとオーステナイトの混合相が取り囲む第２の硬質
相とが、それぞれ分散する金属組織を呈することを特徴
とする耐摩耗性焼結合金。
【請求項５】請求項１に記載の耐摩耗性焼結合金にお
いて、Ｍｏの含有量を１．４３〜９．４０重量％、Ｖの
含有量を０．０１６〜０．８５重量％に換え、さらに、
Ｗを０〜１．５０重量％含有させるとともに、前記第２
の硬質相中にＭｏ炭化物、Ｖ炭化物およびＷ炭化物の少
なくとも１種以上をさらに分散させたことを特徴とする
耐摩耗性焼結合金。
【請求項６】請求項２に記載の耐摩耗性焼結合金にお
いて、Ｍｏの含有量を１．８９〜１１．５８重量％、Ｖ
の含有量を０．０１６〜０．８５重量％に換え、さら
に、Ｗを０〜１．５０重量％含有させるとともに、前記
第２の硬質相中にＭｏ炭化物、Ｖ炭化物およびＷ炭化物
の少なくとも１種以上をさらに分散させたことを特徴と
する耐摩耗性焼結合金。
【請求項７】請求項３に記載の耐摩耗性焼結合金にお
いて、Ｍｏの含有量を１．４３〜９．３９重量％、Ｖの
含有量を０．０１５〜０．８５重量％、およびＷの含有
量を０．８６〜５．７９重量％に換えるとともに、前記
第２の硬質相中にＭｏ炭化物、Ｖ炭化物およびＷ炭化物
の少なくとも１種以上をさらに分散させたことを特徴と
する耐摩耗性焼結合金。
【請求項８】請求項４に記載の耐摩耗性焼結合金にお
いて、Ｍｏの含有量を１．４３〜９．４０重量％、Ｖの
含有量を０．０１６〜０．８５重量％に換え、さらにＷ
を０〜１．５０重量％含有させるとともに、前記第２の
硬質相中にＭｏ炭化物、Ｖ炭化物およびＷ炭化物の少な
くとも１種以上をさらに分散させたことを特徴とする耐
摩耗性焼結合金。
【請求項９】鉛、硫化マンガン、窒化硼素、メタ珪酸
マグネシウム系鉱物のうち１種もしくは２種以上が総量
で０．３〜２．０重量％前記金属組織中に分散している
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の
耐摩耗性焼結合金。
【請求項１０】請求項１ないし９のいずれかに記載の
耐摩耗性焼結合金の気孔中に、鉛もしくは鉛合金、銅も
しくは銅合金、またはアクリル樹脂を含有していること
を特徴とする耐摩耗性焼結合金。
【請求項１１】Ｃｒ：２〜４重量％、Ｍｏ：０．２〜
０．４重量％、Ｖ：０．２〜０．４重量％、およびＦ
ｅ：残部のＡ合金粉末と、Ｎｉ：３重量％以下、Ｍｏ：
０．５〜３重量％、Ｃｏ：５．５〜７．５重量％、およ
びＦｅ：残部のＢ合金粉末と、Ｍｏ：２６〜３０重量
％、Ｃｒ：７〜９重量％、Ｓｉ：２〜３重量％、および
Ｃｏ：残部のＣ合金粉末と、Ｃｒ：４〜２５重量％、
Ｃ：０．２５〜２．４重量％およびＦｅ：残部のＤ合金
粉末と、ＦｅＳ粉末、ＭｏＳ_２粉末、ＷＳ_２粉末および
ＣｕＳ粉末を用意し、互いの重量比を２５：７５〜７
５：２５とした上記Ａ合金粉末と、上記Ｂ合金粉末に、
Ｎｉ粉末：３〜２０重量％、黒鉛粉末：０．６〜１．２
重量％を添加して予混合粉末となし（ただし、重量比は
予混合粉末全体に対する割合）、上記予混合粉末に、上
記Ｃ合金粉末を５〜２５重量％と、上記Ｄ合金粉末を５
〜３０重量％と、０．８２〜４．１１重量％のＦｅＳ粉
末、０．７５〜３．７５重量％のＭｏＳ_２粉末、１．１
６〜５．７９重量％のＷＳ_２粉末もしくは０．９０〜
４．４８重量％のＣｕＳ粉末の硫化物形成粉末いずれか
１種を添加した混合粉末（ただし、重量比は混合粉末全
体に対する割合）を用いることを特徴とする耐摩耗性焼
結合金の製造方法。
【請求項１２】請求項１１に記載の耐摩耗性焼結合金
の製造方法において、Ｄ合金粉末に換えてＣｒ：４〜２
５重量％、Ｃ：０．２５〜２．４重量％を含有し、Ｍ
ｏ：０．３〜３重量％、Ｖ：０．２〜２．２重量％、
Ｗ：１〜５重量％、およびＦｅ：残部のＥ合金粉末を用
意し、このＥ合金粉末を５〜３０重量％添加した混合粉
末（ただし、重量比は混合粉末全体に対する割合）を用
いることを特徴とする耐摩耗性焼結合金の製造方法。
【請求項１３】前記混合粉末に、鉛粉末、硫化マンガ
ン粉末、窒化硼素粉末、メタ珪酸マグネシウム系鉱物粉
末のうち１種もしくは２種以上を上記混合粉末全体に対
して総量で０．３〜２．０重量％配合したことを特徴と
する請求項１１または１２に記載の耐摩耗性焼結合金の
製造方法。
【請求項１４】請求項１１ないし１３のいずれかに記
載の混合粉末を用いて製造した耐摩耗性焼結合金の気孔
中に、鉛もしくは鉛合金、銅もしくは銅合金、またはア
クリル樹脂を含浸もしくは溶浸することを特徴とする耐
摩耗性焼結合金の製造方法。