JP2001214245A - 鉄基焼結合金およびその製造方法 - Google Patents
鉄基焼結合金およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】耐摩耗性に優れかつ相手攻撃性の少ない鉄基燒
結合金を提供する。 【解決手段】Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．５
〜１０重量％を含有し、さらに必要に応じてＮｉ：０．
５〜１０重量％、Ｃ：０．０５〜３重量％を含有し、さ
らに必要に応じてＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃ
ｏ，Ｎｂのうち１種または２種以上を合計で０．５〜２
０重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物から
なる組成を有し、かつ平均粒径：１０〜１００μｍのＭ
ＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子相が１〜３０面積％
の割合で均一分散している素地の気孔内部に、前記Ｃａ
Ｆ2が存在して分散している組織を有する。
結合金を提供する。 【解決手段】Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．５
〜１０重量％を含有し、さらに必要に応じてＮｉ：０．
５〜１０重量％、Ｃ：０．０５〜３重量％を含有し、さ
らに必要に応じてＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃ
ｏ，Ｎｂのうち１種または２種以上を合計で０．５〜２
０重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物から
なる組成を有し、かつ平均粒径：１０〜１００μｍのＭ
ＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子相が１〜３０面積％
の割合で均一分散している素地の気孔内部に、前記Ｃａ
Ｆ2が存在して分散している組織を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、自己潤滑性、切
削性、耐焼付き性および強度を有すると共に耐摩耗性に
優れかつ相手攻撃性が少ない鉄基焼結合金に関するもの
であり、この鉄基焼結合金は、バルブシート、バルブガ
イド、ピストン耐摩環などエンジンの耐摩耗部品の製造
に使用される。
削性、耐焼付き性および強度を有すると共に耐摩耗性に
優れかつ相手攻撃性が少ない鉄基焼結合金に関するもの
であり、この鉄基焼結合金は、バルブシート、バルブガ
イド、ピストン耐摩環などエンジンの耐摩耗部品の製造
に使用される。
【０００２】
【従来の技術】焼結技術が進歩し、鉄基焼結合金からな
る各種機械部品を精度良く量産できるようになり、エン
ジンの耐摩耗部品も鉄基焼結合金により製造するように
なってきた。一方、近年、天然ガスをはじめとする気体
燃料を使用するエンジン、あるいは燃料を燃焼室内に直
接噴射する直噴射エンジンが開発されている。これら新
型エンジンでは吸気側バルブからは気体だけを供給し、
従来エンジンのようにガソリンと空気の混合ガスを供給
するものではないところから、吸気側バルブ部分でのガ
ソリンによる潤滑作用が全く無く、したがって吸気側バ
ルブシートおよびバルブガイドは吸気側バルブを激しく
摩耗するという欠点があった。また従来エンジンでは燃
焼室内で発生した微量の煤など燃焼生成物が排気側バル
ブガイドおよびバルブシートに潤滑性を付与していた
が、気体燃料を使用する新型エンジンの場合、燃焼生成
物の生成が極めて少く、そのために排気側バルブガイド
およびバルブシートは排気側バルブを激しく摩耗すると
いう欠点があった。これを解決するために鉄基焼結合金
に固体潤滑剤としてＣａＦ2を添加して自己潤滑性を高
めることにより、激しい摩耗を防止しようとしている。
例えば、ＣａＦ2を含む鉄基焼結合金の一例として、重
量％で、Ｃ：０．７〜１．６％、Ｓｉ：０．１〜１％、
Ｍｎ：０．０５〜１％，Ｃｒ：１〜８％，Ｍｏ：１〜１
０％，Ｖ：０．１〜２％，Ｃｏ：１〜２０％を含み、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、硬質粒子が粒径１
０〜１５０μｍのＣｒ−Ｍｏ−Ｓｉ−Ｃｏ系金属間化合
物粒子、Ｆｅ−Ｍｏ粒子およびＦｅ−Ｓｉ−Ｍｏ系金属
間化合物粒子の内の１種または２種以上を合計で５〜２
５重量％を素地中に分散させ、さらに粒径１〜５０μｍ
のＣａＦ2を分散させた鉄基焼結合金が知られており、
この鉄基焼結合金はバルブシートなど摺動部材の素材と
して使用されるとしている（特開平１１−２１６５９号
公報参照）。
る各種機械部品を精度良く量産できるようになり、エン
ジンの耐摩耗部品も鉄基焼結合金により製造するように
なってきた。一方、近年、天然ガスをはじめとする気体
燃料を使用するエンジン、あるいは燃料を燃焼室内に直
接噴射する直噴射エンジンが開発されている。これら新
型エンジンでは吸気側バルブからは気体だけを供給し、
従来エンジンのようにガソリンと空気の混合ガスを供給
するものではないところから、吸気側バルブ部分でのガ
ソリンによる潤滑作用が全く無く、したがって吸気側バ
ルブシートおよびバルブガイドは吸気側バルブを激しく
摩耗するという欠点があった。また従来エンジンでは燃
焼室内で発生した微量の煤など燃焼生成物が排気側バル
ブガイドおよびバルブシートに潤滑性を付与していた
が、気体燃料を使用する新型エンジンの場合、燃焼生成
物の生成が極めて少く、そのために排気側バルブガイド
およびバルブシートは排気側バルブを激しく摩耗すると
いう欠点があった。これを解決するために鉄基焼結合金
に固体潤滑剤としてＣａＦ2を添加して自己潤滑性を高
めることにより、激しい摩耗を防止しようとしている。
例えば、ＣａＦ2を含む鉄基焼結合金の一例として、重
量％で、Ｃ：０．７〜１．６％、Ｓｉ：０．１〜１％、
Ｍｎ：０．０５〜１％，Ｃｒ：１〜８％，Ｍｏ：１〜１
０％，Ｖ：０．１〜２％，Ｃｏ：１〜２０％を含み、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、硬質粒子が粒径１
０〜１５０μｍのＣｒ−Ｍｏ−Ｓｉ−Ｃｏ系金属間化合
物粒子、Ｆｅ−Ｍｏ粒子およびＦｅ−Ｓｉ−Ｍｏ系金属
間化合物粒子の内の１種または２種以上を合計で５〜２
５重量％を素地中に分散させ、さらに粒径１〜５０μｍ
のＣａＦ2を分散させた鉄基焼結合金が知られており、
この鉄基焼結合金はバルブシートなど摺動部材の素材と
して使用されるとしている（特開平１１−２１６５９号
公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のＣ
ａＦ2を含有する鉄基焼結合金からなるバルブシートは
十分な強度および耐摩耗性が得られず、また自己潤滑性
に劣るために相手攻撃性が大きいという欠点があった。
ａＦ2を含有する鉄基焼結合金からなるバルブシートは
十分な強度および耐摩耗性が得られず、また自己潤滑性
に劣るために相手攻撃性が大きいという欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような観点から、優れた強度および耐摩耗性を有
すると共に自己潤滑性に優れかつ相手攻撃性が少ない鉄
基焼結合金を得るべく研究を行っていたところ、（ａ）
Ｃｕ粉末、ＣａＦ2粉末およびＦｅ粉末からなる組成の
混合粉末を成形したのちＣｕ液相による液相焼結を行う
ことにより得られたＣｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：
０．５〜１０重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避
不純物からなる組成の鉄基焼結合金は、図１に示される
ように、ＣａＦ2粒子１が素地の気孔２の内部に存在し
た組織が形成され、かかる組成および組織を有する鉄基
焼結合金は優れた強度および耐摩耗性を有すると共に自
己潤滑性に優れかつ相手攻撃性が少ない、（ｂ）Ｃｕ粉
末、ＣａＦ2粉末、Ｎｉ粉末およびＣ粉末の内の１種ま
たは２種、並びにＦｅ粉末からなる組成の混合粉末を成
形したのちＣｕ液相による液相焼結を行うことにより得
られたＣｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜１０
重量％を含有し、さらにＮｉ：０．５〜１０重量％、
Ｃ：０．０５〜３重量％の内の１種または２種を含有
し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有す
る鉄基焼結合金は、図１に示されるように、ＣａＦ2粒
子１が素地の気孔２の内部に存在した組織が形成され、
かかる組成および組織を有する鉄基焼結合金は優れた強
度および耐摩耗性を有すると共に自己潤滑性に優れかつ
相手攻撃性が少ない、という知見を得たのである。
上述のような観点から、優れた強度および耐摩耗性を有
すると共に自己潤滑性に優れかつ相手攻撃性が少ない鉄
基焼結合金を得るべく研究を行っていたところ、（ａ）
Ｃｕ粉末、ＣａＦ2粉末およびＦｅ粉末からなる組成の
混合粉末を成形したのちＣｕ液相による液相焼結を行う
ことにより得られたＣｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：
０．５〜１０重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避
不純物からなる組成の鉄基焼結合金は、図１に示される
ように、ＣａＦ2粒子１が素地の気孔２の内部に存在し
た組織が形成され、かかる組成および組織を有する鉄基
焼結合金は優れた強度および耐摩耗性を有すると共に自
己潤滑性に優れかつ相手攻撃性が少ない、（ｂ）Ｃｕ粉
末、ＣａＦ2粉末、Ｎｉ粉末およびＣ粉末の内の１種ま
たは２種、並びにＦｅ粉末からなる組成の混合粉末を成
形したのちＣｕ液相による液相焼結を行うことにより得
られたＣｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜１０
重量％を含有し、さらにＮｉ：０．５〜１０重量％、
Ｃ：０．０５〜３重量％の内の１種または２種を含有
し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有す
る鉄基焼結合金は、図１に示されるように、ＣａＦ2粒
子１が素地の気孔２の内部に存在した組織が形成され、
かかる組成および組織を有する鉄基焼結合金は優れた強
度および耐摩耗性を有すると共に自己潤滑性に優れかつ
相手攻撃性が少ない、という知見を得たのである。
【０００５】この発明は、かかる知見にもとづいて成さ
れたものであって、（１）Ｃｕ：８〜４０重量％、Ｃａ
Ｆ2：０．５〜１０重量％を含有し、残りがＦｅおよび
不可避不純物からなる組成を有し、かつ前記ＣａＦ2は
素地の気孔内部に存在して分散している組織を有する鉄
基焼結合金、（２）Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：
０．５〜１０重量％、Ｎｉ：０．５〜１０重量％を含有
し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有
し、かつ前記ＣａＦ2は素地の気孔内部に存在して分散
している組織を有する鉄基焼結合金、（３）Ｃｕ：８〜
４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％、Ｃ：０．
０５〜３重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純
物からなる組成を有し、かつ前記ＣａＦ2は素地の気孔
内部に存在して分散している組織を有する鉄基焼結合
金、（４）Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜
１０重量％、Ｎｉ：０．５〜１０重量％、Ｃ：０．０５
〜３重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物か
らなる組成を有し、かつ前記ＣａＦ2は素地の気孔内部
に存在して分散している組織を有する鉄基焼結合金、に
特徴を有するものである。
れたものであって、（１）Ｃｕ：８〜４０重量％、Ｃａ
Ｆ2：０．５〜１０重量％を含有し、残りがＦｅおよび
不可避不純物からなる組成を有し、かつ前記ＣａＦ2は
素地の気孔内部に存在して分散している組織を有する鉄
基焼結合金、（２）Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：
０．５〜１０重量％、Ｎｉ：０．５〜１０重量％を含有
し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有
し、かつ前記ＣａＦ2は素地の気孔内部に存在して分散
している組織を有する鉄基焼結合金、（３）Ｃｕ：８〜
４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％、Ｃ：０．
０５〜３重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純
物からなる組成を有し、かつ前記ＣａＦ2は素地の気孔
内部に存在して分散している組織を有する鉄基焼結合
金、（４）Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜
１０重量％、Ｎｉ：０．５〜１０重量％、Ｃ：０．０５
〜３重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物か
らなる組成を有し、かつ前記ＣａＦ2は素地の気孔内部
に存在して分散している組織を有する鉄基焼結合金、に
特徴を有するものである。
【０００６】この発明の鉄基焼結合金が優れた強度を有
すると共に自己潤滑性および耐摩耗性に優れかつ相手攻
撃性が少ない理由として下記の理由が考えられる。すな
わち、従来の鉄基焼結合金は、図２（ａ）の組織説明図
に示されるように、固体潤滑剤として角張ったＣａＦ2
粒子１が素地３中に埋め込まれた状態で分散した組織を
有しており、かかる組織を有する鉄基焼結合金が摩耗す
ると、図２（ｂ）の組織説明図に示されるように、角張
ったＣａＦ2粒子１が脱落してその部分に鋭角部分４を
有する空孔６が形成され、この鉄基焼結合金に荷重が付
加されると、ＣａＦ2粒子が脱落して形成された空孔６
の鋭角部分４から亀裂５が発生し、そのために亀裂周囲
の破壊や摩耗の進行が生じる。ところが、この発明の鉄
基焼結合金は、図１（ａ）に示されるように、鋭角部分
４を有するＣａＦ２粒子１は素地の気孔２の内部に付着
した状態で存在する組織が形成され、かかる鉄基焼結合
金の素地３に形成されている気孔２はほぼ球形であるた
めに、摩耗中にＣａＦ2粒子１が気孔２から脱落しても
気孔２は球形のまま残り、荷重が付加されても亀裂は気
孔２から発生し難く、そのために局所的な破壊や摩耗の
進行が防止されるものと考えられる。さらに、気孔２に
付着したＣａＦ2粒子１は素地３中に埋め込まれたもの
より脱落しやすく効率的に潤滑剤の役目を果たすために
自己潤滑性に優れかつ相手攻撃性も少なくなるものと考
えられる。
すると共に自己潤滑性および耐摩耗性に優れかつ相手攻
撃性が少ない理由として下記の理由が考えられる。すな
わち、従来の鉄基焼結合金は、図２（ａ）の組織説明図
に示されるように、固体潤滑剤として角張ったＣａＦ2
粒子１が素地３中に埋め込まれた状態で分散した組織を
有しており、かかる組織を有する鉄基焼結合金が摩耗す
ると、図２（ｂ）の組織説明図に示されるように、角張
ったＣａＦ2粒子１が脱落してその部分に鋭角部分４を
有する空孔６が形成され、この鉄基焼結合金に荷重が付
加されると、ＣａＦ2粒子が脱落して形成された空孔６
の鋭角部分４から亀裂５が発生し、そのために亀裂周囲
の破壊や摩耗の進行が生じる。ところが、この発明の鉄
基焼結合金は、図１（ａ）に示されるように、鋭角部分
４を有するＣａＦ２粒子１は素地の気孔２の内部に付着
した状態で存在する組織が形成され、かかる鉄基焼結合
金の素地３に形成されている気孔２はほぼ球形であるた
めに、摩耗中にＣａＦ2粒子１が気孔２から脱落しても
気孔２は球形のまま残り、荷重が付加されても亀裂は気
孔２から発生し難く、そのために局所的な破壊や摩耗の
進行が防止されるものと考えられる。さらに、気孔２に
付着したＣａＦ2粒子１は素地３中に埋め込まれたもの
より脱落しやすく効率的に潤滑剤の役目を果たすために
自己潤滑性に優れかつ相手攻撃性も少なくなるものと考
えられる。
【０００７】また、本発明者らは、（ｃ）前記（ａ）ま
たは（ｂ）記載の混合粉末に、さらにマイクロビッカー
ス硬さ（以下、ＭＨＶという）：５００〜２０００の硬
質粉末を０．５〜２０重量％添加した混合粉末を成形し
たのち、Ｃｕ液相による液相焼結を行うことにより、Ｃ
ｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％を
含有し、さらに必要に応じてＮｉ：０．５〜１０重量
％、Ｃ：０．０５〜３重量％の内の１種または２種を含
有し、さらにＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，
Ｎｂのうち１種または２種以上を合計で０．５〜２０重
量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる
組成を有する鉄基焼結合金は耐摩耗性が一層向上する、
（ｄ）前記Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎ
ｂのうち１種または２種以上の成分は、素地の固溶させ
ても良く、またはＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子
相として素地中に均一分散させても良く、この硬質粒子
相が分散した素地中の気孔の内部にＣａＦ2粒子が存在
し分散している組織を有する鉄基焼結合金は、素地中に
硬質粒子が均一分散しているために耐摩耗性が一層向上
する、という知見を得たのである。
たは（ｂ）記載の混合粉末に、さらにマイクロビッカー
ス硬さ（以下、ＭＨＶという）：５００〜２０００の硬
質粉末を０．５〜２０重量％添加した混合粉末を成形し
たのち、Ｃｕ液相による液相焼結を行うことにより、Ｃ
ｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％を
含有し、さらに必要に応じてＮｉ：０．５〜１０重量
％、Ｃ：０．０５〜３重量％の内の１種または２種を含
有し、さらにＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，
Ｎｂのうち１種または２種以上を合計で０．５〜２０重
量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる
組成を有する鉄基焼結合金は耐摩耗性が一層向上する、
（ｄ）前記Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎ
ｂのうち１種または２種以上の成分は、素地の固溶させ
ても良く、またはＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子
相として素地中に均一分散させても良く、この硬質粒子
相が分散した素地中の気孔の内部にＣａＦ2粒子が存在
し分散している組織を有する鉄基焼結合金は、素地中に
硬質粒子が均一分散しているために耐摩耗性が一層向上
する、という知見を得たのである。
【０００８】この発明は、かかる知見に基づいて成され
たものであって、前記Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓ
ｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち１種または２種以上の成分を素地
に固溶させたこの発明は、（５）Ｃｕ：８〜４０重量
％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％を含有し、さらにＣ
ｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち１種
または２種以上を合計で０．５〜２０重量％を含有し、
残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、か
つ前記ＣａＦ2は素地の気孔内部に存在して分散してい
る組織を有する鉄基焼結合金、（６）Ｃｕ：８〜４０重
量％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％、Ｎｉ：０．５〜
１０重量％を含有し、さらにＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，
Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち１種または２種以上を合計
で０．５〜２０重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可
避不純物からなる組成を有し、かつ前記ＣａＦ2は素地
の気孔内部に存在して分散している組織を有する鉄基焼
結合金、（７）Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．
５〜１０重量％、Ｃ：０．０５〜３重量％を含有し、さ
らにＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのう
ち１種または２種以上を合計で０．５〜２０重量％を含
有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有
し、かつ前記ＣａＦ2は素地の気孔内部に存在して分散
している組織を有する鉄基焼結合金、（８）Ｃｕ：８〜
４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％、Ｎｉ：
０．５〜１０重量％、Ｃ：０．０５〜３重量％を含有
し、さらにＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎ
ｂのうち１種または２種以上を合計で０．５〜２０重量
％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組
成を有し、かつ前記ＣａＦ2は素地の気孔内部に存在し
て分散している組織を有する鉄基焼結合金、（９）前記
（５）〜（８）記載のＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓ
ｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち１種または２種以上からなる成分
は、ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子相として素地
中に均一分散しており、前記ＣａＦ2は硬質粒子相が均
一分散している素地の気孔内部に存在して分散している
組織を有する鉄基焼結合金、に特徴を有するものであ
る。
たものであって、前記Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓ
ｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち１種または２種以上の成分を素地
に固溶させたこの発明は、（５）Ｃｕ：８〜４０重量
％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％を含有し、さらにＣ
ｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち１種
または２種以上を合計で０．５〜２０重量％を含有し、
残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、か
つ前記ＣａＦ2は素地の気孔内部に存在して分散してい
る組織を有する鉄基焼結合金、（６）Ｃｕ：８〜４０重
量％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％、Ｎｉ：０．５〜
１０重量％を含有し、さらにＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，
Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち１種または２種以上を合計
で０．５〜２０重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可
避不純物からなる組成を有し、かつ前記ＣａＦ2は素地
の気孔内部に存在して分散している組織を有する鉄基焼
結合金、（７）Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．
５〜１０重量％、Ｃ：０．０５〜３重量％を含有し、さ
らにＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのう
ち１種または２種以上を合計で０．５〜２０重量％を含
有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有
し、かつ前記ＣａＦ2は素地の気孔内部に存在して分散
している組織を有する鉄基焼結合金、（８）Ｃｕ：８〜
４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％、Ｎｉ：
０．５〜１０重量％、Ｃ：０．０５〜３重量％を含有
し、さらにＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎ
ｂのうち１種または２種以上を合計で０．５〜２０重量
％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組
成を有し、かつ前記ＣａＦ2は素地の気孔内部に存在し
て分散している組織を有する鉄基焼結合金、（９）前記
（５）〜（８）記載のＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓ
ｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち１種または２種以上からなる成分
は、ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子相として素地
中に均一分散しており、前記ＣａＦ2は硬質粒子相が均
一分散している素地の気孔内部に存在して分散している
組織を有する鉄基焼結合金、に特徴を有するものであ
る。
【０００９】前記（９）記載のＭＨＶ：５００〜２００
０の硬質粒子相は、平均粒径：１０〜１００μｍを有
し、素地中に１〜３０面積％の割合で均一分散している
ことが一層好ましい。したがって、この発明は、（10）
Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％
を含有し、さらにＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃ
ｏ，Ｎｂのうち１種または２種以上を合計で０．５〜２
０重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物から
なる組成を有し、かつ平均粒径：１０〜１００μｍのＭ
ＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子相が１〜３０面積％
の割合で均一分散している素地の気孔内部に、前記Ｃａ
Ｆ2が存在して分散している組織を有する鉄基焼結合
金、（11）Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜
１０重量％、Ｎｉ：０．５〜１０重量％を含有し、さら
にＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち
１種または２種以上を合計で０．５〜２０重量％を含有
し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有
し、かつ平均粒径：１０〜１００μｍのＭＨＶ：５００
〜２０００の硬質粒子相が１〜３０面積％の割合で均一
分散している素地の気孔内部に、前記ＣａＦ2が存在し
て分散している組織を有する鉄基焼結合金、（12）Ｃ
ｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％、
Ｃ：０．０５〜３重量％を含有し、さらにＣｒ，Ｍｎ，
Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち１種または２種
以上を合計で０．５〜２０重量％を含有し、残りがＦｅ
および不可避不純物からなる組成を有し、かつ平均粒
径：１０〜１００μｍのＭＨＶ：５００〜２０００の硬
質粒子相が１〜３０面積％の割合で均一分散している素
地の気孔内部に、前記ＣａＦ2が存在して分散している
組織を有する鉄基焼結合金、（13）Ｃｕ：８〜４０重量
％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％、Ｎｉ：０．５〜１
０重量％、Ｃ：０．０５〜３重量％を含有し、さらにＣ
ｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち１種
または２種以上を合計で０．５〜２０重量％を含有し、
残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、か
つ平均粒径：１０〜１００μｍのＭＨＶ：５００〜２０
００の硬質粒子相が１〜３０面積％の割合で均一分散し
ている素地の気孔内部に、前記ＣａＦ2が存在して分散
している組織を有する鉄基焼結合金、に特徴を有するも
のである。
０の硬質粒子相は、平均粒径：１０〜１００μｍを有
し、素地中に１〜３０面積％の割合で均一分散している
ことが一層好ましい。したがって、この発明は、（10）
Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％
を含有し、さらにＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃ
ｏ，Ｎｂのうち１種または２種以上を合計で０．５〜２
０重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物から
なる組成を有し、かつ平均粒径：１０〜１００μｍのＭ
ＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子相が１〜３０面積％
の割合で均一分散している素地の気孔内部に、前記Ｃａ
Ｆ2が存在して分散している組織を有する鉄基焼結合
金、（11）Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜
１０重量％、Ｎｉ：０．５〜１０重量％を含有し、さら
にＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち
１種または２種以上を合計で０．５〜２０重量％を含有
し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有
し、かつ平均粒径：１０〜１００μｍのＭＨＶ：５００
〜２０００の硬質粒子相が１〜３０面積％の割合で均一
分散している素地の気孔内部に、前記ＣａＦ2が存在し
て分散している組織を有する鉄基焼結合金、（12）Ｃ
ｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％、
Ｃ：０．０５〜３重量％を含有し、さらにＣｒ，Ｍｎ，
Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち１種または２種
以上を合計で０．５〜２０重量％を含有し、残りがＦｅ
および不可避不純物からなる組成を有し、かつ平均粒
径：１０〜１００μｍのＭＨＶ：５００〜２０００の硬
質粒子相が１〜３０面積％の割合で均一分散している素
地の気孔内部に、前記ＣａＦ2が存在して分散している
組織を有する鉄基焼結合金、（13）Ｃｕ：８〜４０重量
％、ＣａＦ2：０．５〜１０重量％、Ｎｉ：０．５〜１
０重量％、Ｃ：０．０５〜３重量％を含有し、さらにＣ
ｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち１種
または２種以上を合計で０．５〜２０重量％を含有し、
残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、か
つ平均粒径：１０〜１００μｍのＭＨＶ：５００〜２０
００の硬質粒子相が１〜３０面積％の割合で均一分散し
ている素地の気孔内部に、前記ＣａＦ2が存在して分散
している組織を有する鉄基焼結合金、に特徴を有するも
のである。
【００１０】前記素地中に形成されたＭＨＶ：５００〜
２０００の硬質粒子相は、具体的には、Ｍｏ−Ｆｅ合金
粉末、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ−Ｓｉ合金粉末、Ｃｒ−Ｗ−Ｃ
ｏ−Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ−Ｎｂ合金粉末、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ
−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｃ−Ｓｉ−Ｖ合金粉末の内の１種または
２種以上からなる硬質粉末を原料粉末として添加するこ
とにより形成されるが、これら硬質粒子相と素地の間で
相互拡散が起こるために硬質粉末の組成と全く同じでは
ない。したがって、前記素地中に形成されたＭＨＶ：５
００〜２０００の硬質粒子相は、ＭｏおよびＦｅを主成
分とするＭｏ−Ｆｅ系合金、Ｍｏ、ＦｅおよびＣを主成
分とするＭｏ−Ｆｅ−Ｃ系合金、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｎｉおよ
びＣを主成分とするＭｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ系合金、Ｃ
ｏ、Ｍｏ、ＣｒおよびＳｉを主成分とするＣｏ−Ｍｏ−
Ｃｒ−Ｓｉ系合金、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ、
Ｎｂを主成分とするＣｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ−
Ｎｂ系合金、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃ、Ｓ
ｉ、Ｖを主成分とするＣｏ−Ｍｏ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｍｎ−
Ｃ−Ｓｉ−Ｖ系合金の内の１種または２種以上からなる
ものであり、若干の素地成分であるＦｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、
Ｃが含まれる場合もある。したがってこの発明は、（1
4）前記ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子相は、Ｍ
ｏおよびＦｅを主成分とするＭｏ−Ｆｅ系合金からなる
前記（９）〜（13）の内のいずれかに記載の鉄基焼結合
金、（15）前記ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子相
は、Ｍｏ、ＦｅおよびＣを主成分とするＭｏ−Ｆｅ−Ｃ
系合金からなる前記（９）〜（13）の内のいずれかに記
載の鉄基焼結合金、（16）前記ＭＨＶ：５００〜２００
０の硬質粒子相は、Ｍｏ、Ｆｅ、ＮｉおよびＣを主成分
とするＭｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ系合金からなる前記（９）
〜（13）の内のいずれかに記載の鉄基焼結合金、（17）
前記ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子相は、Ｃｏ、
Ｍｏ、ＣｒおよびＳｉを主成分とするＣｏ−Ｍｏ−Ｃｒ
−Ｓｉ系合金からなる前記（９）〜（13）の内のいずれ
かに記載の鉄基焼結合金、（18）前記ＭＨＶ：５００〜
２０００の硬質粒子相は、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃ、
Ｓｉ、Ｎｂを主成分とするＣｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃ−
Ｓｉ−Ｎｂ系合金からなる前記（９）〜（13）の内のい
ずれかに記載の鉄基焼結合金、（19）前記ＭＨＶ：５０
０〜２０００の硬質粒子相は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｍｎ、Ｃ、Ｓｉ、Ｖを主成分とするＣｏ−Ｍｏ−Ｃ
ｒ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｃ−Ｓｉ−Ｖ系合金からなる前記
（９）〜（13）の内のいずれかに記載の鉄基焼結合金、
（20）前記（14）〜（19）記載のＭＨＶ：５００〜２０
００の硬質粒子相の２種以上が混在している鉄基焼結合
金、に特徴を有するものである。
２０００の硬質粒子相は、具体的には、Ｍｏ−Ｆｅ合金
粉末、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ−Ｓｉ合金粉末、Ｃｒ−Ｗ−Ｃ
ｏ−Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ−Ｎｂ合金粉末、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ
−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｃ−Ｓｉ−Ｖ合金粉末の内の１種または
２種以上からなる硬質粉末を原料粉末として添加するこ
とにより形成されるが、これら硬質粒子相と素地の間で
相互拡散が起こるために硬質粉末の組成と全く同じでは
ない。したがって、前記素地中に形成されたＭＨＶ：５
００〜２０００の硬質粒子相は、ＭｏおよびＦｅを主成
分とするＭｏ−Ｆｅ系合金、Ｍｏ、ＦｅおよびＣを主成
分とするＭｏ−Ｆｅ−Ｃ系合金、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｎｉおよ
びＣを主成分とするＭｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ系合金、Ｃ
ｏ、Ｍｏ、ＣｒおよびＳｉを主成分とするＣｏ−Ｍｏ−
Ｃｒ−Ｓｉ系合金、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ、
Ｎｂを主成分とするＣｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ−
Ｎｂ系合金、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃ、Ｓ
ｉ、Ｖを主成分とするＣｏ−Ｍｏ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｍｎ−
Ｃ−Ｓｉ−Ｖ系合金の内の１種または２種以上からなる
ものであり、若干の素地成分であるＦｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、
Ｃが含まれる場合もある。したがってこの発明は、（1
4）前記ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子相は、Ｍ
ｏおよびＦｅを主成分とするＭｏ−Ｆｅ系合金からなる
前記（９）〜（13）の内のいずれかに記載の鉄基焼結合
金、（15）前記ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子相
は、Ｍｏ、ＦｅおよびＣを主成分とするＭｏ−Ｆｅ−Ｃ
系合金からなる前記（９）〜（13）の内のいずれかに記
載の鉄基焼結合金、（16）前記ＭＨＶ：５００〜２００
０の硬質粒子相は、Ｍｏ、Ｆｅ、ＮｉおよびＣを主成分
とするＭｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ系合金からなる前記（９）
〜（13）の内のいずれかに記載の鉄基焼結合金、（17）
前記ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子相は、Ｃｏ、
Ｍｏ、ＣｒおよびＳｉを主成分とするＣｏ−Ｍｏ−Ｃｒ
−Ｓｉ系合金からなる前記（９）〜（13）の内のいずれ
かに記載の鉄基焼結合金、（18）前記ＭＨＶ：５００〜
２０００の硬質粒子相は、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃ、
Ｓｉ、Ｎｂを主成分とするＣｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃ−
Ｓｉ−Ｎｂ系合金からなる前記（９）〜（13）の内のい
ずれかに記載の鉄基焼結合金、（19）前記ＭＨＶ：５０
０〜２０００の硬質粒子相は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｍｎ、Ｃ、Ｓｉ、Ｖを主成分とするＣｏ−Ｍｏ−Ｃ
ｒ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｃ−Ｓｉ−Ｖ系合金からなる前記
（９）〜（13）の内のいずれかに記載の鉄基焼結合金、
（20）前記（14）〜（19）記載のＭＨＶ：５００〜２０
００の硬質粒子相の２種以上が混在している鉄基焼結合
金、に特徴を有するものである。
【００１１】この発明の鉄基焼結合金の素地中に分散す
る硬質粒子相は、ＭＨＶ：５００〜２０００の範囲内の
硬質粒子相であればよいが、相手材であるバルブの材質
によって鉄基焼結合金の素地中に分散する硬質粒子相を
ＭＨＶ：５００〜１０００の硬質粒子相、ＭＨＶ：８０
０〜２０００の硬質粒子相、並びにＭＨＶ：５００〜１
０００およびＭＨＶ：８００〜２０００の硬質粒子混合
相に分けて使用することが一層好ましい。例えば、相手
材であるバルブの材質がＳＵＨ３５、ＳＵＨ３６などの
オーステナイト系耐熱鋼である場合は、鉄基焼結合金の
素地中に分散する硬質粒子相をＭＨＶ：５００〜１００
０の範囲内の硬質粒子相であることが一層好ましく、相
手材であるバルブの材質がＳＵＨ３、ＳＵＨ１１などの
マルテンサイト系耐熱鋼である場合は、鉄基焼結合金の
素地中に分散する硬質粒子相をＭＨＶ：８００〜２００
０の硬質粒子相であることが一層好ましく、さらに、相
手材であるバルブのフェース面材質がＣｏ基耐熱合金の
盛金である場合は、鉄基焼結合金の素地中に分散する硬
質粒子相をＭＨＶ：５００〜１０００およびＭＨＶ：８
００〜２０００の硬質粒子混合相とすることが一層好ま
しい。
る硬質粒子相は、ＭＨＶ：５００〜２０００の範囲内の
硬質粒子相であればよいが、相手材であるバルブの材質
によって鉄基焼結合金の素地中に分散する硬質粒子相を
ＭＨＶ：５００〜１０００の硬質粒子相、ＭＨＶ：８０
０〜２０００の硬質粒子相、並びにＭＨＶ：５００〜１
０００およびＭＨＶ：８００〜２０００の硬質粒子混合
相に分けて使用することが一層好ましい。例えば、相手
材であるバルブの材質がＳＵＨ３５、ＳＵＨ３６などの
オーステナイト系耐熱鋼である場合は、鉄基焼結合金の
素地中に分散する硬質粒子相をＭＨＶ：５００〜１００
０の範囲内の硬質粒子相であることが一層好ましく、相
手材であるバルブの材質がＳＵＨ３、ＳＵＨ１１などの
マルテンサイト系耐熱鋼である場合は、鉄基焼結合金の
素地中に分散する硬質粒子相をＭＨＶ：８００〜２００
０の硬質粒子相であることが一層好ましく、さらに、相
手材であるバルブのフェース面材質がＣｏ基耐熱合金の
盛金である場合は、鉄基焼結合金の素地中に分散する硬
質粒子相をＭＨＶ：５００〜１０００およびＭＨＶ：８
００〜２０００の硬質粒子混合相とすることが一層好ま
しい。
【００１２】前記（１）〜（19）記載の鉄基焼結合金
は、Ｆｅ粉末、Ｃｕ粉末、ＣａＦ2粉末を必須の原料粉
末として混合し、さらに必要に応じてＮｉ粉末、Ｃ粉末
およびＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粉末を混合して
得られた混合粉末を、成形したのちＣｕ液相による液相
焼結することにより製造することができる。したがって
この発明は、（20）Ｆｅ粉末、Ｃｕ粉末、ＣａＦ2粉末
を必須の原料粉末として混合し、さらに必要に応じてＮ
ｉ粉末、Ｃ粉末およびＭＨＶ：５００〜２０００の硬質
粉末を混合して得られた混合粉末を、成形したのちＣｕ
液相による液相焼結する鉄基焼結合金の製造方法、に特
徴を有するものである。
は、Ｆｅ粉末、Ｃｕ粉末、ＣａＦ2粉末を必須の原料粉
末として混合し、さらに必要に応じてＮｉ粉末、Ｃ粉末
およびＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粉末を混合して
得られた混合粉末を、成形したのちＣｕ液相による液相
焼結することにより製造することができる。したがって
この発明は、（20）Ｆｅ粉末、Ｃｕ粉末、ＣａＦ2粉末
を必須の原料粉末として混合し、さらに必要に応じてＮ
ｉ粉末、Ｃ粉末およびＭＨＶ：５００〜２０００の硬質
粉末を混合して得られた混合粉末を、成形したのちＣｕ
液相による液相焼結する鉄基焼結合金の製造方法、に特
徴を有するものである。
【００１３】この発明の鉄基焼結合金は、一層具体的に
は、原料粉末として、Ｆｅ粉末、Ｃｕ粉末、ＣａＦ2粉
末、黒鉛粉末、Ｎｉ粉末およびＭＨＶ：５００〜２００
０の硬質粉末およびＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粉
末を用意し、これら原料粉末を所定の割合で配合し混合
し、さらに金型成形時の潤滑剤であるステアリン酸亜鉛
粉末とともにダブルコーンミキサーで混合し、プレス成
形して圧粉体を作製し、圧粉体を水素を含む窒素雰囲気
中、温度：１１００〜１３００℃（一層好ましくは、１
０９０〜１２００℃）で焼結し、Ｃｕ液相による液相焼
結することにより製造する。このようにしてＣｕ液相に
よる液相焼結を行なうと、ＣａＦ2の周囲のＣｕ液相
は、ＣａＦ2から離れるように流動し、ＣａＦ2の周囲は
気孔となり、結果としてＣａＦ2が気孔内部に押し出さ
れた組織となるものと考えられる。また、気孔内部に存
在するＣａＦ2は、素地の気孔内の合金と緩く結合して
いるために脱落しやすく、脱落したＣａＦ2は摩耗面に
散乱して固体潤滑剤として効率的に作用することにより
自己潤滑性を向上させる。
は、原料粉末として、Ｆｅ粉末、Ｃｕ粉末、ＣａＦ2粉
末、黒鉛粉末、Ｎｉ粉末およびＭＨＶ：５００〜２００
０の硬質粉末およびＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粉
末を用意し、これら原料粉末を所定の割合で配合し混合
し、さらに金型成形時の潤滑剤であるステアリン酸亜鉛
粉末とともにダブルコーンミキサーで混合し、プレス成
形して圧粉体を作製し、圧粉体を水素を含む窒素雰囲気
中、温度：１１００〜１３００℃（一層好ましくは、１
０９０〜１２００℃）で焼結し、Ｃｕ液相による液相焼
結することにより製造する。このようにしてＣｕ液相に
よる液相焼結を行なうと、ＣａＦ2の周囲のＣｕ液相
は、ＣａＦ2から離れるように流動し、ＣａＦ2の周囲は
気孔となり、結果としてＣａＦ2が気孔内部に押し出さ
れた組織となるものと考えられる。また、気孔内部に存
在するＣａＦ2は、素地の気孔内の合金と緩く結合して
いるために脱落しやすく、脱落したＣａＦ2は摩耗面に
散乱して固体潤滑剤として効率的に作用することにより
自己潤滑性を向上させる。
【００１４】つぎに、この発明の鉄基燒結合金の成分組
成を上記のごとく限定した理由について説明する。
成を上記のごとく限定した理由について説明する。
【００１５】（ａ）Ｃｕ Ｃｕは、耐摩耗性、放熱性、切削性および耐焼付き性を
向上させ、さらに相手攻撃性を減少させる効果がある
が、その含有量が８重量％未満ではその効果が十分でな
く、一方、４０重量％を越えると液相が過大となり、焼
結中に変形が生じて寸法のバラツキが大きくなるので好
ましくない。したがって、Ｃｕの含有量は８〜４０重量
％に定めた。Ｃｕの含有量の一層好ましい範囲は９〜２
５重量％である。
向上させ、さらに相手攻撃性を減少させる効果がある
が、その含有量が８重量％未満ではその効果が十分でな
く、一方、４０重量％を越えると液相が過大となり、焼
結中に変形が生じて寸法のバラツキが大きくなるので好
ましくない。したがって、Ｃｕの含有量は８〜４０重量
％に定めた。Ｃｕの含有量の一層好ましい範囲は９〜２
５重量％である。
【００１６】（ｂ）ＣａＦ2 ＣａＦ2は、自己潤滑性、切削性、耐焼付き性および耐
摩耗性の向上に効果があるので添加するが、０．５重量
％未満ではその効果が十分でなく、一方、１０重量％を
越えて添加すると焼結中に変形が生じて寸法のバラツキ
が大きくなるので好ましくない。したがって、ＣａＦ2
の含有量は０．５〜１０重量％に定めた。ＣａＦ2の含
有量の一層好ましい範囲は１〜７重量％である。
摩耗性の向上に効果があるので添加するが、０．５重量
％未満ではその効果が十分でなく、一方、１０重量％を
越えて添加すると焼結中に変形が生じて寸法のバラツキ
が大きくなるので好ましくない。したがって、ＣａＦ2
の含有量は０．５〜１０重量％に定めた。ＣａＦ2の含
有量の一層好ましい範囲は１〜７重量％である。
【００１７】（ｃ）Ｎｉ ＮｉはＦｅ基合金相とＣｕ基合金相の密着性を向上させ
ることにより、強度と耐摩耗性を向上させるので必要に
応じて含有させるが、その量が０．５重量％未満では効
果が現れず、一方、１０重量％を越えて含有させてもも
効果が少なく経済的に好ましくない。したがって、Ｎｉ
の含有量は０．５〜１０重量％に定めた。Ｎｉ含有量の
一層好ましい範囲は１〜８重量％である。
ることにより、強度と耐摩耗性を向上させるので必要に
応じて含有させるが、その量が０．５重量％未満では効
果が現れず、一方、１０重量％を越えて含有させてもも
効果が少なく経済的に好ましくない。したがって、Ｎｉ
の含有量は０．５〜１０重量％に定めた。Ｎｉ含有量の
一層好ましい範囲は１〜８重量％である。
【００１８】（ｄ）Ｃ Ｃは、強度と耐摩耗性を向上させるので必要に応じて添
加するが、その量が０．０５重量％未満では効果が現れ
ず、一方、３重量％を越えて含有させると、靭性および
寸法安定性が低下するので好ましくない。したがって、
Ｃの含有量は０．０５〜３重量％に定めた。Ｃ含有量の
一層好ましい範囲は０．１〜２重量％である。
加するが、その量が０．０５重量％未満では効果が現れ
ず、一方、３重量％を越えて含有させると、靭性および
寸法安定性が低下するので好ましくない。したがって、
Ｃの含有量は０．０５〜３重量％に定めた。Ｃ含有量の
一層好ましい範囲は０．１〜２重量％である。
【００１９】（ｅ）Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，
Ｃｏ，Ｎｂ これら成分は、耐摩耗性および強度を向上させるために
必要に応じて含有させるが、これら成分の１種または２
種以上を合計で０．５重量％未満含有させても所望の効
果が現れず、一方、２０重量％を越えて含有させると、
靭性が低下するので好ましくない。したがって、これら
成分の１種または２種以上を合計で０．５〜２０重量％
に定めた。一層好ましい範囲は１〜１０重量％である。
また、これら成分は硬質合金粉末として添加し、素地に
分散させて硬質粒子相を形成させることができるが、硬
質粒子相を形成させる場合は１〜１５重量％の範囲内と
することが好ましい。この場合の一層好ましい範囲は４
〜１０重量％である。そして素地に分散する硬質粒子相
は、平均粒径：１０〜１００μｍ、ＭＨＶ：５００〜２
０００の範囲内の硬質粒子相を面積率：１〜３０％で分
散させることが好ましく、その理由は、ＭＨＶが５００
未満の硬質合金粒子相では十分な耐摩耗性が得られない
ので硬質合金粒子相を形成させる意味が無くなく、一
方、ＭＨＶが２０００を越えるとバルブを過大に摩耗さ
せるので好ましくないことによるものである。また、鉄
基燒結合金素地中に面積率で１％分散していても十分な
耐摩耗性が得られず、一方、３０％を越えて分散すると
硬質粒子相が多過て靭性が不足するので好ましくないか
らである。硬質合金粒子相の分散量の一層好ましい範囲
は面積率で８〜２５％である。
Ｃｏ，Ｎｂ これら成分は、耐摩耗性および強度を向上させるために
必要に応じて含有させるが、これら成分の１種または２
種以上を合計で０．５重量％未満含有させても所望の効
果が現れず、一方、２０重量％を越えて含有させると、
靭性が低下するので好ましくない。したがって、これら
成分の１種または２種以上を合計で０．５〜２０重量％
に定めた。一層好ましい範囲は１〜１０重量％である。
また、これら成分は硬質合金粉末として添加し、素地に
分散させて硬質粒子相を形成させることができるが、硬
質粒子相を形成させる場合は１〜１５重量％の範囲内と
することが好ましい。この場合の一層好ましい範囲は４
〜１０重量％である。そして素地に分散する硬質粒子相
は、平均粒径：１０〜１００μｍ、ＭＨＶ：５００〜２
０００の範囲内の硬質粒子相を面積率：１〜３０％で分
散させることが好ましく、その理由は、ＭＨＶが５００
未満の硬質合金粒子相では十分な耐摩耗性が得られない
ので硬質合金粒子相を形成させる意味が無くなく、一
方、ＭＨＶが２０００を越えるとバルブを過大に摩耗さ
せるので好ましくないことによるものである。また、鉄
基燒結合金素地中に面積率で１％分散していても十分な
耐摩耗性が得られず、一方、３０％を越えて分散すると
硬質粒子相が多過て靭性が不足するので好ましくないか
らである。硬質合金粒子相の分散量の一層好ましい範囲
は面積率で８〜２５％である。
【００２０】
【発明の実施の形態】実施例１ 原料粉末として、平均粒径：５５μｍのＦｅ粉末、平均
粒径：１１μｍのＣｕ粉末、平均粒径：１０μｍのＮｉ
粉末、平均粒径：１８μｍの黒鉛粉末および平均粒径：
２０μｍのＣａＦ2粉末を用意した。さらに下記の表１
に示される成分組成を有する硬質合金粉末Ａ〜Ｄを用意
した。
粒径：１１μｍのＣｕ粉末、平均粒径：１０μｍのＮｉ
粉末、平均粒径：１８μｍの黒鉛粉末および平均粒径：
２０μｍのＣａＦ2粉末を用意した。さらに下記の表１
に示される成分組成を有する硬質合金粉末Ａ〜Ｄを用意
した。
【００２１】
【表１】
【００２２】前記用意したＦｅ粉末、Ｃｕ粉末、ＣａＦ
2粉末、Ｎｉ粉末、黒鉛粉末、および表１の硬質合金粉
末Ａ〜Ｄを表２〜３に示される割合で配合し混合して原
料混合粉末を作製し、この原料混合粉末にさらに金型成
形時の潤滑剤であるステアリン酸亜鉛粉末を外掛けで
０．８重量％に当たる量だけ添加して混合し、プレス成
形して圧粉体を作製した。この圧粉体をＮ2−５％Ｈ2の
混合雰囲気中、温度：１１４０℃、２０分保持の条件で
焼結し、表４〜５に示される成分組成を有する本発明鉄
基燒結合金（以下、本発明合金という）１〜２１を作製
した。
2粉末、Ｎｉ粉末、黒鉛粉末、および表１の硬質合金粉
末Ａ〜Ｄを表２〜３に示される割合で配合し混合して原
料混合粉末を作製し、この原料混合粉末にさらに金型成
形時の潤滑剤であるステアリン酸亜鉛粉末を外掛けで
０．８重量％に当たる量だけ添加して混合し、プレス成
形して圧粉体を作製した。この圧粉体をＮ2−５％Ｈ2の
混合雰囲気中、温度：１１４０℃、２０分保持の条件で
焼結し、表４〜５に示される成分組成を有する本発明鉄
基燒結合金（以下、本発明合金という）１〜２１を作製
した。
【００２３】一方、前記特開平１１−２１６５９号公報
記載の、重量％で、Ｃ：１．０、Ｓｉ：０．２６％、Ｍ
ｎ：０．１３％，Ｃｒ：３．１４％，Ｍｏ：３．３７
％，Ｖ：０．２５％，Ｃｏ：６．０％およびＣａＦ２：
５％を含み、さらに、粒径：１０μｍのＣｒ−Ｍｏ−Ｓ
ｉ−Ｃｏ金属間化合物：１０％を２０面積％となるよう
に含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる従来鉄基
焼結合金（以下、従来合金という）を用意した。
記載の、重量％で、Ｃ：１．０、Ｓｉ：０．２６％、Ｍ
ｎ：０．１３％，Ｃｒ：３．１４％，Ｍｏ：３．３７
％，Ｖ：０．２５％，Ｃｏ：６．０％およびＣａＦ２：
５％を含み、さらに、粒径：１０μｍのＣｒ−Ｍｏ−Ｓ
ｉ−Ｃｏ金属間化合物：１０％を２０面積％となるよう
に含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる従来鉄基
焼結合金（以下、従来合金という）を用意した。
【００２４】前記本発明合金１〜２１および従来合金に
ついて下記の摩耗試験を行った。
ついて下記の摩耗試験を行った。
【００２５】ＳＵＨ３６の材質からなり外径が３０ｍｍ
の傘部分を有するバルブを用意し、このバルブの傘部分
を温度：９００℃に保持し、さらに本発明合金１〜２１
および従来合金からなるバルブシートを作製し、これら
バルブシートをそれぞれ内部が水冷されている治具に圧
入し、天然ガス燃焼雰囲気中で着座荷重：３０ｋｇ、バ
ルブ着座回数：３０００回／分の条件で１５０時間試験
し、バルブシートおよびバルブの最大摩耗量を測定し、
その結果を表４〜５に示した。
の傘部分を有するバルブを用意し、このバルブの傘部分
を温度：９００℃に保持し、さらに本発明合金１〜２１
および従来合金からなるバルブシートを作製し、これら
バルブシートをそれぞれ内部が水冷されている治具に圧
入し、天然ガス燃焼雰囲気中で着座荷重：３０ｋｇ、バ
ルブ着座回数：３０００回／分の条件で１５０時間試験
し、バルブシートおよびバルブの最大摩耗量を測定し、
その結果を表４〜５に示した。
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
【表４】
【００２９】
【表５】
【００３０】表４〜表５に示される結果から、本発明合
金１〜２１で作製したバルブシートは従来合金で作製し
たバルブシートに比べて、バルブシートの最大摩耗量が
少ないところから、本発明合金１〜２１は従来合金に比
べて優れた耐摩耗性を有し、さらに本発明合金１〜２１
は従来合金に比べて相手材であるバルブの最大摩耗量が
少ないところから相手攻撃性が少ないことが分かる。
金１〜２１で作製したバルブシートは従来合金で作製し
たバルブシートに比べて、バルブシートの最大摩耗量が
少ないところから、本発明合金１〜２１は従来合金に比
べて優れた耐摩耗性を有し、さらに本発明合金１〜２１
は従来合金に比べて相手材であるバルブの最大摩耗量が
少ないところから相手攻撃性が少ないことが分かる。
【００３１】
【発明の効果】上述のように、この発明の鉄基燒結合金
は、従来以上の耐摩耗性を有し、また相手材であるバル
ブに対する相手攻撃性が少ないところから、エンジンな
どの自動車産業の発展に大いに貢献し得るものである。
は、従来以上の耐摩耗性を有し、また相手材であるバル
ブに対する相手攻撃性が少ないところから、エンジンな
どの自動車産業の発展に大いに貢献し得るものである。
【図１】この発明の鉄基燒結合金の組織を説明するため
の説明図である。
の説明図である。
【図２】従来の鉄基燒結合金の組織を説明するための説
明図である。
明図である。
１ ＣａＦ2粒子２ 気孔３ 素地４ 鋭角部分５ 亀
裂６ ＣａＦ2が脱落してできた空孔
裂６ ＣａＦ2が脱落してできた空孔
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｌ 3/08 Ｆ０１Ｌ 3/08 Ａ // Ｆ０２Ｆ 5/00 Ｆ０２Ｆ 5/00 Ｎ (72)発明者 石井 義成 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテリ アル株式会社総合研究所内 (72)発明者 森本 耕一郎 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテリ アル株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 4K018 AA29 AB10 BA02 BA04 BA13 DA18 KA02 KA09
Claims (18)
- 【請求項１】 Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ２：０．
５〜１０重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純
物からなる組成を有し、かつ前記ＣａＦ2は素地の気孔
内部に存在して分散している組織を有することを特徴と
する鉄基焼結合金。 - 【請求項２】 Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．
５〜１０重量％、Ｎｉ：０．５〜１０重量％を含有し、
残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、か
つ前記ＣａＦ2は素地の気孔内部に存在して分散してい
る組織を有することを特徴とする鉄基焼結合金。 - 【請求項３】 Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．
５〜１０重量％、Ｃ：０．０５〜３重量％を含有し、残
りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、かつ
前記ＣａＦ2は素地の気孔内部に存在して分散している
組織を有することを特徴とする鉄基焼結合金。 - 【請求項４】 Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．
５〜１０重量％、Ｎｉ：０．５〜１０重量％、Ｃ：０．
０５〜３重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純
物からなる組成を有し、かつ前記ＣａＦ2は素地の気孔
内部に存在して分散している組織を有することを特徴と
する鉄基焼結合金。 - 【請求項５】 Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．
５〜１０重量％を含有し、さらにＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち１種または２種以上を
合計で０．５〜２０重量％を含有し、残りがＦｅおよび
不可避不純物からなる組成を有し、かつ前記ＣａＦ2は
素地の気孔内部に存在して分散している組織を有するこ
とを特徴とする鉄基焼結合金。 - 【請求項６】 Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．
５〜１０重量％、Ｎｉ：０．５〜１０重量％を含有し、
さらにＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂの
うち１種または２種以上を合計で０．５〜２０重量％を
含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を
有し、かつ前記ＣａＦ2は素地の気孔内部に存在して分
散している組織を有することを特徴とする鉄基焼結合
金。 - 【請求項７】 Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．
５〜１０重量％、Ｃ：０．０５〜３重量％を含有し、さ
らにＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのう
ち１種または２種以上を合計で０．５〜２０重量％を含
有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有
し、かつ前記ＣａＦ2は素地の気孔内部に存在して分散
している組織を有することを特徴とする鉄基焼結合金。 - 【請求項８】 Ｃｕ：８〜４０重量％、ＣａＦ2：０．
５〜１０重量％、Ｎｉ：０．５〜１０重量％、Ｃ：０．
０５〜３重量％を含有し、さらにＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｎｂのうち１種または２種以上を
合計で０．５〜２０重量％を含有し、残りがＦｅおよび
不可避不純物からなる組成を有し、かつ前記ＣａＦ2は
素地の気孔内部に存在して分散している組織を有するこ
とを特徴とする鉄基焼結合金。 - 【請求項９】 前記Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｓｉ，
Ｃｏ，Ｎｂのうち１種または２種以上からなる成分は、
マイクロビッカース硬さ（以下、ＭＨＶという）：５０
０〜２０００の硬質粒子相として素地中に均一分散して
おり、前記ＣａＦ2は硬質粒子相が均一分散している素
地の気孔内部に存在して分散している組織を有すること
を特徴とする請求項５、６、７または８記載の鉄基焼結
合金。 - 【請求項１０】 前記ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質
粒子相は、平均粒径：１０〜１００μｍを有し、素地中
に１〜３０面積％の割合で均一分散していることを特徴
とする請求項９記載の鉄基焼結合金。 - 【請求項１１】 前記ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質
粒子相は、ＭｏおよびＦｅを主成分とするＭｏ−Ｆｅ系
合金からなることを特徴とする請求項９または１０記載
の鉄基焼結合金。 - 【請求項１２】 前記ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質
粒子相は、Ｍｏ、ＦｅおよびＣを主成分とするＭｏ−Ｆ
ｅ−Ｃ系合金からなることを特徴とする請求項９または
１０記載の鉄基焼結合金。 - 【請求項１３】 前記ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質
粒子相は、Ｍｏ、Ｆｅ、ＮｉおよびＣを主成分とするＭ
ｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ系合金からなることを特徴とする請
求項９または１０記載の鉄基焼結合金。 - 【請求項１４】 前記ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質
粒子相は、Ｃｏ、Ｍｏ、ＣｒおよびＳｉを主成分とする
Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金からなることを特徴とす
る請求項９または１０記載の鉄基焼結合金。 - 【請求項１５】 前記ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質
粒子相は、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ、Ｎｂを主
成分とするＣｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ−Ｎｂ系合
金からなることを特徴とする請求項９または１０記載の
鉄基焼結合金。 - 【請求項１６】 前記ＭＨＶ：５００〜２０００の硬質
粒子相は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃ、Ｓｉ、
Ｖを主成分とするＣｏ−Ｍｏ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｃ−
Ｓｉ−Ｖ系合金からなることを特徴とする請求項９また
は１０記載の鉄基焼結合金。 - 【請求項１７】 請求項１１、１２、１３、１４、１５
および１６記載のＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粒子
相の２種以上が混在していることを特徴とする鉄基焼結
合金。 - 【請求項１８】 Ｆｅ粉末、Ｃｕ粉末、ＣａＦ2粉末を
必須の原料粉末として混合し、さらに必要に応じてＮｉ
粉末、Ｃ粉末およびＭＨＶ：５００〜２０００の硬質粉
末の１種または２種以上を混合して得られた混合粉末
を、成形したのちＣｕ液相による液相焼結することを特
徴とする鉄基焼結合金の製造方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008279463A (ja) * | 2007-05-08 | 2008-11-20 | Toyota Motor Corp | 肉盛耐摩耗鉄基合金 |
| JP2011094167A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Diamet:Kk | 鉄銅系焼結摺動部材およびその製造方法 |
| CN103899376A (zh) * | 2013-09-30 | 2014-07-02 | 安徽金亿合金新材料有限公司 | 一种天燃气发动机气门导管 |
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2000
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