JP2002115513A - 鉄基燒結合金製２層バルブシートおよびその製造方法 - Google Patents
鉄基燒結合金製２層バルブシート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
燒結合金製２層バルブシートを提供する。 【解決手段】Ｃｕ：８〜３０質量％、Ｃ：０．３〜２．
０質量％、Ｎｉ：０．５〜１０質量％およびＭｏ：０．
５〜１３質量％の内の１種または２種を含有し、さらに
必要に応じてＣｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎの
内の１種または２種以上を合計で０．１〜２０質量％を
含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を
有するバルブ当接層と、Ｃｕ：２〜２５質量％、Ｃ：
０．３〜１．６質量％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バルブシート本体層との
２層から成り、かつ前記バルブ当接層に含まれるＣｕ量
は前記バルブシート本体層に含まれるＣｕ量に比べて相
対的に多くした鉄基燒結合金製２層バルブシート。
燒結合金製２層バルブシートを提供する。 【解決手段】Ｃｕ：８〜３０質量％、Ｃ：０．３〜２．
０質量％、Ｎｉ：０．５〜１０質量％およびＭｏ：０．
５〜１３質量％の内の１種または２種を含有し、さらに
必要に応じてＣｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎの
内の１種または２種以上を合計で０．１〜２０質量％を
含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を
有するバルブ当接層と、Ｃｕ：２〜２５質量％、Ｃ：
０．３〜１．６質量％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バルブシート本体層との
２層から成り、かつ前記バルブ当接層に含まれるＣｕ量
は前記バルブシート本体層に含まれるＣｕ量に比べて相
対的に多くした鉄基燒結合金製２層バルブシート。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、耐摩耗性に優れ
かつ相手攻撃性の少ない鉄基燒結合金製２層バルブシー
トおよびその製造方法に関するものである。
かつ相手攻撃性の少ない鉄基燒結合金製２層バルブシー
トおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関のバルブシートとして、
耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金からなるバルブシートに
熱伝導性の良いＣｕあるいはＣｕ合金を溶浸させて得ら
れたＣｕ溶浸鉄基焼結合金製バルブシートが最も広く使
用されている。しかし、このＣｕ溶浸鉄基焼結合金製バ
ルブシートを製造するには、鉄基合金を焼結するプロセ
スおよびＣｕの溶浸プロセスからなる二つのプロセスを
必要とするためにコストがかかる。そのために、近年、
予めＣｕ粉末を予配合させた原料混合粉末を成形し、燒
結することにより製造したＣｕ含有鉄基焼結合金製バル
ブシートが使用され始めており、さらにバルブ当接層お
よびバルブシート本体層の２層に共にＣｕを含有させて
なる鉄基焼結合金製バルブシートに鉄基焼結合金製２層
バルブシートが提案されている。例えば、特開昭５９−
１２０４４６号公報には、Ｃｕ粉末：５〜３５質量％を
配合したＦｅ−Ｃｕ系圧粉体部分とＣｕ粉末を配合して
いないＦｅ系圧粉体部分からなる２層圧粉体を作製し、
この２層圧粉体を燒結することによりＦｅ−Ｃｕ系圧粉
体部分に含まれるＣｕの一部をＦｅ系圧粉体部分に移動
させ、それによってＣｕ含有量の多いバルブシート本体
層とＣｕ含有量の少ないバルブ当接層の２層からなる鉄
基燒結合金製２層バルブシートを製造する方法が記載さ
れている。
耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金からなるバルブシートに
熱伝導性の良いＣｕあるいはＣｕ合金を溶浸させて得ら
れたＣｕ溶浸鉄基焼結合金製バルブシートが最も広く使
用されている。しかし、このＣｕ溶浸鉄基焼結合金製バ
ルブシートを製造するには、鉄基合金を焼結するプロセ
スおよびＣｕの溶浸プロセスからなる二つのプロセスを
必要とするためにコストがかかる。そのために、近年、
予めＣｕ粉末を予配合させた原料混合粉末を成形し、燒
結することにより製造したＣｕ含有鉄基焼結合金製バル
ブシートが使用され始めており、さらにバルブ当接層お
よびバルブシート本体層の２層に共にＣｕを含有させて
なる鉄基焼結合金製バルブシートに鉄基焼結合金製２層
バルブシートが提案されている。例えば、特開昭５９−
１２０４４６号公報には、Ｃｕ粉末：５〜３５質量％を
配合したＦｅ−Ｃｕ系圧粉体部分とＣｕ粉末を配合して
いないＦｅ系圧粉体部分からなる２層圧粉体を作製し、
この２層圧粉体を燒結することによりＦｅ−Ｃｕ系圧粉
体部分に含まれるＣｕの一部をＦｅ系圧粉体部分に移動
させ、それによってＣｕ含有量の多いバルブシート本体
層とＣｕ含有量の少ないバルブ当接層の２層からなる鉄
基燒結合金製２層バルブシートを製造する方法が記載さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の方
法で作製した鉄基燒結合金製２層バルブシートは、バル
ブシート本体層となるＦｅ−Ｃｕ系圧粉体部分に含まれ
るＣｕをバルブ当接層となるＦｅ系圧粉体に移動させる
ことにより製造されるが、層間におけるＣｕ移動の駆動
力が各圧粉体におけるＣｕの差であるため、バルブ当接
層に含まれるＣｕ含有量は少量にならざるを得ず、軟質
なＣｕ相が少ないために相手攻撃性が高く、最も温度が
高くなるバルブ当接部に放熱性の高いＣｕが十分に含ま
れないために高温摩耗が進行するなどの欠点があった。
法で作製した鉄基燒結合金製２層バルブシートは、バル
ブシート本体層となるＦｅ−Ｃｕ系圧粉体部分に含まれ
るＣｕをバルブ当接層となるＦｅ系圧粉体に移動させる
ことにより製造されるが、層間におけるＣｕ移動の駆動
力が各圧粉体におけるＣｕの差であるため、バルブ当接
層に含まれるＣｕ含有量は少量にならざるを得ず、軟質
なＣｕ相が少ないために相手攻撃性が高く、最も温度が
高くなるバルブ当接部に放熱性の高いＣｕが十分に含ま
れないために高温摩耗が進行するなどの欠点があった。
【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、耐摩耗性に優れかつ相手材であ
るバルブに対する相手攻撃性の低い鉄基燒結合金製２層
バルブシートを得るべく研究を行った結果、（イ）Ｃｕ
またはＣｕ合金粉末、Ｃ粉末およびＦｅ粉末を含むバル
ブシート本体層成形用原料混合粉末を金型に充填し、つ
いでバルブシート本体層成形用原料混合粉末に含まれる
Ｃｕ量以上のＣｕ含有量となるように配合したＣｕまた
はＣｕ合金粉末、Ｃ粉末、Ｎｉ粉末およびＭｏ−Ｆｅ粉
末の内の１種または２種、並びにＦｅ粉末を含むバルブ
当接層成形用原料混合粉末を充填して積層粉末充填層を
形成し、次いで、この積層粉末充填層をプレス成形する
ことによりバルブシート本体圧粉部分およびバルブ当接
圧粉部分からなるバルブシート積層圧粉体を形成し、こ
のバルブシート積層圧粉体を燒結してバルブシート本体
圧粉部分に含まれるＣｕをバルブ当接圧粉部分へ移動さ
せることにより得られたＣｕ：８〜３０質量％、Ｃ：
０．３〜２．０質量％、Ｎｉ：０．５〜１０質量％およ
びＭｏ：０．５〜１３質量％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
するバルブ当接層と、Ｃｕ：２〜２５質量％、Ｃ：０．
３〜１．６質量％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バルブシート本体層との２層
から成り、かつ前記バルブ当接層に含まれるＣｕ量は前
記バルブシート本体層に含まれるＣｕ量に比べて相対的
に多い鉄基燒結合金製２層バルブシートは、従来の鉄基
燒結合金製２層バルブシートに比べて耐摩耗性に優れか
つ相手攻撃性が少ない、（ロ）Ｆｅ相に固溶したＮｉあ
るいはＭｏがＦｅ相とＣｕ相の密着性を高める効果があ
るところから、バルブ当接層とバルブシート本体層間の
ＮｉあるいはＭｏ含有の有無の差によって生じる親和力
の差がＣｕ移動の駆動力となり、バルブシート積層圧粉
体のバルブ当接圧粉部分に含まれるＣｕ量がバルブシー
ト本体圧粉部分に含まれるＣｕ量に比べて多くても燒結
中にＣｕはバルブシート本体層からバルブ当接層に移動
し、バルブ当接層に含まれるＣｕ量はバルブシート本体
層に含まれるＣｕ量に比べて相対的に多くなる、という
研究結果が得られたのである。
上述のような観点から、耐摩耗性に優れかつ相手材であ
るバルブに対する相手攻撃性の低い鉄基燒結合金製２層
バルブシートを得るべく研究を行った結果、（イ）Ｃｕ
またはＣｕ合金粉末、Ｃ粉末およびＦｅ粉末を含むバル
ブシート本体層成形用原料混合粉末を金型に充填し、つ
いでバルブシート本体層成形用原料混合粉末に含まれる
Ｃｕ量以上のＣｕ含有量となるように配合したＣｕまた
はＣｕ合金粉末、Ｃ粉末、Ｎｉ粉末およびＭｏ−Ｆｅ粉
末の内の１種または２種、並びにＦｅ粉末を含むバルブ
当接層成形用原料混合粉末を充填して積層粉末充填層を
形成し、次いで、この積層粉末充填層をプレス成形する
ことによりバルブシート本体圧粉部分およびバルブ当接
圧粉部分からなるバルブシート積層圧粉体を形成し、こ
のバルブシート積層圧粉体を燒結してバルブシート本体
圧粉部分に含まれるＣｕをバルブ当接圧粉部分へ移動さ
せることにより得られたＣｕ：８〜３０質量％、Ｃ：
０．３〜２．０質量％、Ｎｉ：０．５〜１０質量％およ
びＭｏ：０．５〜１３質量％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
するバルブ当接層と、Ｃｕ：２〜２５質量％、Ｃ：０．
３〜１．６質量％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バルブシート本体層との２層
から成り、かつ前記バルブ当接層に含まれるＣｕ量は前
記バルブシート本体層に含まれるＣｕ量に比べて相対的
に多い鉄基燒結合金製２層バルブシートは、従来の鉄基
燒結合金製２層バルブシートに比べて耐摩耗性に優れか
つ相手攻撃性が少ない、（ロ）Ｆｅ相に固溶したＮｉあ
るいはＭｏがＦｅ相とＣｕ相の密着性を高める効果があ
るところから、バルブ当接層とバルブシート本体層間の
ＮｉあるいはＭｏ含有の有無の差によって生じる親和力
の差がＣｕ移動の駆動力となり、バルブシート積層圧粉
体のバルブ当接圧粉部分に含まれるＣｕ量がバルブシー
ト本体圧粉部分に含まれるＣｕ量に比べて多くても燒結
中にＣｕはバルブシート本体層からバルブ当接層に移動
し、バルブ当接層に含まれるＣｕ量はバルブシート本体
層に含まれるＣｕ量に比べて相対的に多くなる、という
研究結果が得られたのである。
【０００５】この発明は、かかる研究結果に基づいて成
されたものであって、（１）Ｃｕ：８〜３０質量％、
Ｃ：０．３〜２．０質量％、Ｎｉ：０．５〜１０質量％
を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成
を有するバルブ当接層と、Ｃｕ：２〜２５質量％、Ｃ：
０．３〜１．６質量％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バルブシート本体層との
２層から成り、かつ前記バルブ当接層に含まれるＣｕ量
は前記バルブシート本体層に含まれるＣｕ量に比べて相
対的に多い鉄基燒結合金製２層バルブシート、（２）Ｃ
ｕ：８〜３０質量％、Ｃ：０．３〜２．０質量％、Ｍ
ｏ：０．５〜１３質量％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バルブ当接層と、Ｃ
ｕ：２〜２５質量％、Ｃ：０．３〜１．６質量％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
るバルブシート本体層との２層から成り、かつ前記バル
ブ当接層に含まれるＣｕ量は前記バルブシート本体層に
含まれるＣｕ量に比べて相対的に多くした鉄基燒結合金
製２層バルブシート、（３）Ｃｕ：８〜３０質量％、
Ｃ：０．３〜２．０質量％、Ｎｉ：０．５〜１０質量
％、Ｍｏ：０．５〜１３質量％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バルブ当接層
と、Ｃｕ：２〜２５質量％、Ｃ：０．３〜１．６質量％
を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成
を有するバルブシート本体層との２層から成り、かつ前
記バルブ当接層に含まれるＣｕ量は前記バルブシート本
体層に含まれるＣｕ量に比べて相対的に多くした鉄基燒
結合金製２層バルブシート、に特徴を有するものであ
る。
されたものであって、（１）Ｃｕ：８〜３０質量％、
Ｃ：０．３〜２．０質量％、Ｎｉ：０．５〜１０質量％
を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成
を有するバルブ当接層と、Ｃｕ：２〜２５質量％、Ｃ：
０．３〜１．６質量％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バルブシート本体層との
２層から成り、かつ前記バルブ当接層に含まれるＣｕ量
は前記バルブシート本体層に含まれるＣｕ量に比べて相
対的に多い鉄基燒結合金製２層バルブシート、（２）Ｃ
ｕ：８〜３０質量％、Ｃ：０．３〜２．０質量％、Ｍ
ｏ：０．５〜１３質量％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バルブ当接層と、Ｃ
ｕ：２〜２５質量％、Ｃ：０．３〜１．６質量％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
るバルブシート本体層との２層から成り、かつ前記バル
ブ当接層に含まれるＣｕ量は前記バルブシート本体層に
含まれるＣｕ量に比べて相対的に多くした鉄基燒結合金
製２層バルブシート、（３）Ｃｕ：８〜３０質量％、
Ｃ：０．３〜２．０質量％、Ｎｉ：０．５〜１０質量
％、Ｍｏ：０．５〜１３質量％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バルブ当接層
と、Ｃｕ：２〜２５質量％、Ｃ：０．３〜１．６質量％
を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成
を有するバルブシート本体層との２層から成り、かつ前
記バルブ当接層に含まれるＣｕ量は前記バルブシート本
体層に含まれるＣｕ量に比べて相対的に多くした鉄基燒
結合金製２層バルブシート、に特徴を有するものであ
る。
【０００６】このようにして得られた前記鉄基燒結合金
製２層バルブシートは、バルブ当接層およびバルブシー
ト本体層の密度比は共に９５％以上となり、熱伝導性に
優れる、このようにして得られた前記鉄基燒結合金製２
層バルブシートは、バルブ当接層およびバルブシート本
体層の密度比が共に９５％ 以上となって熱伝導性に優
れる。また、前記鉄基燒結合金製２層バルブシートの耐
摩耗性を一層向上させるために、前記鉄基燒結合金製２
層バルブシートにおける少なくともバルブ当接層にＣ
ｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎの内の１種または
２種以上を合計で０．１〜２０質量％を含有させること
ができる。したがって、この発明は、（４）少なくとも
バルブ当接層にＣｏ，Ｍｏ，Ｗ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎ
の内の１種または２種以上を合計で０．１〜２０質量％
を含有した（１）、（２）または（３）記載の鉄基燒結
合金製２層バルブシート、に特徴を有するものである。
製２層バルブシートは、バルブ当接層およびバルブシー
ト本体層の密度比は共に９５％以上となり、熱伝導性に
優れる、このようにして得られた前記鉄基燒結合金製２
層バルブシートは、バルブ当接層およびバルブシート本
体層の密度比が共に９５％ 以上となって熱伝導性に優
れる。また、前記鉄基燒結合金製２層バルブシートの耐
摩耗性を一層向上させるために、前記鉄基燒結合金製２
層バルブシートにおける少なくともバルブ当接層にＣ
ｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎの内の１種または
２種以上を合計で０．１〜２０質量％を含有させること
ができる。したがって、この発明は、（４）少なくとも
バルブ当接層にＣｏ，Ｍｏ，Ｗ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎ
の内の１種または２種以上を合計で０．１〜２０質量％
を含有した（１）、（２）または（３）記載の鉄基燒結
合金製２層バルブシート、に特徴を有するものである。
【０００７】この発明の鉄基燒結合金製２層バルブシー
トは、ＣｕまたはＣｕ合金粉末、Ｃ粉末およびＦｅまた
はＦｅ合金粉末を含むバルブシート本体層成形用原料混
合粉末の粉末充填層と、バルブシート本体層成形用原料
混合粉末に含まれるＣｕ量以上のＣｕ含有量となるよう
に配合したＣｕまたはＣｕ合金粉末、Ｎｉ粉末およびＭ
ｏ−Ｆｅ粉末の内の１種または２種、Ｃ粉末およびＦｅ
またはＦｅ合金粉末を含むバルブ当接層成形用原料混合
粉末の粉末充填層とから成る積層粉末充填層を形成し、
次いで、この積層粉末充填層をプレス成形することによ
りバルブシート本体圧粉部分およびバルブ当接圧粉部分
からなるバルブシート積層圧粉体を形成し、得られたバ
ルブシート積層圧粉体を燒結してバルブシート本体圧粉
部分に含まれるＣｕをバルブ当接圧粉部分へ移動させる
ことにより作られるが、前記バルブシート本体層成形用
原料混合粉末およびバルブ当接層成形用原料混合粉末を
製造するには、いずれも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て作
る。さらに前記バルブシート積層圧粉体を燒結するには
水素を含む窒素雰囲気中、温度：１０９０〜１３００℃
で焼結することにより製造する。焼結温度は１１００〜
１２００℃が一層好ましい。
トは、ＣｕまたはＣｕ合金粉末、Ｃ粉末およびＦｅまた
はＦｅ合金粉末を含むバルブシート本体層成形用原料混
合粉末の粉末充填層と、バルブシート本体層成形用原料
混合粉末に含まれるＣｕ量以上のＣｕ含有量となるよう
に配合したＣｕまたはＣｕ合金粉末、Ｎｉ粉末およびＭ
ｏ−Ｆｅ粉末の内の１種または２種、Ｃ粉末およびＦｅ
またはＦｅ合金粉末を含むバルブ当接層成形用原料混合
粉末の粉末充填層とから成る積層粉末充填層を形成し、
次いで、この積層粉末充填層をプレス成形することによ
りバルブシート本体圧粉部分およびバルブ当接圧粉部分
からなるバルブシート積層圧粉体を形成し、得られたバ
ルブシート積層圧粉体を燒結してバルブシート本体圧粉
部分に含まれるＣｕをバルブ当接圧粉部分へ移動させる
ことにより作られるが、前記バルブシート本体層成形用
原料混合粉末およびバルブ当接層成形用原料混合粉末を
製造するには、いずれも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て作
る。さらに前記バルブシート積層圧粉体を燒結するには
水素を含む窒素雰囲気中、温度：１０９０〜１３００℃
で焼結することにより製造する。焼結温度は１１００〜
１２００℃が一層好ましい。
【０００８】つぎに、この発明の鉄基燒結合金製２層バ
ルブシートを構成する鉄基焼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。 ［Ｉ］バルブ当接層 （ａ）Ｃｕ バルブ当接層におけるＣｕは、密度、強度および耐摩耗
性を向上させる、さらに相手攻撃性を低下させる効果が
あるが、その含有量が８質量％未満ではその効果が十分
でなく、一方、３０質量％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８〜３
０質量％に定めた。Ｃｕの含有量の一層好ましい範囲は
９〜２５質量％であり、さらに一層好ましい範囲は１０
〜２０質量％である。
ルブシートを構成する鉄基焼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。 ［Ｉ］バルブ当接層 （ａ）Ｃｕ バルブ当接層におけるＣｕは、密度、強度および耐摩耗
性を向上させる、さらに相手攻撃性を低下させる効果が
あるが、その含有量が８質量％未満ではその効果が十分
でなく、一方、３０質量％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８〜３
０質量％に定めた。Ｃｕの含有量の一層好ましい範囲は
９〜２５質量％であり、さらに一層好ましい範囲は１０
〜２０質量％である。
【０００９】（ｂ）Ｃ Ｃは、強度および硬さを向上させる作用があるが、その
含有量が０．３質量％未満では効果が十分でなく、一
方、２．０質量％を越えて含有する靭性を低下させるの
で好ましくない。したがって、Ｃの含有量は０．３〜
２．０質量％に定めた。Ｃの含有量の一層好ましい範囲
は０．５〜１．６質量％である。
含有量が０．３質量％未満では効果が十分でなく、一
方、２．０質量％を越えて含有する靭性を低下させるの
で好ましくない。したがって、Ｃの含有量は０．３〜
２．０質量％に定めた。Ｃの含有量の一層好ましい範囲
は０．５〜１．６質量％である。
【００１０】（ｃ）Ｎｉ Ｎｉは、Ｃｕ合金相中においてＣｕ合金相の融点を上昇
させ、液相焼結をコントロールし、燒結中のバルブシー
ト本体層に含まれるＣｕをバルブ当接層に移動させるの
を促進する作用を有し、またバルブ当接層のＦｅ合金相
の強度および靭性を向上させる作用があるが、その含有
量が０．５質量％未満ではその効果が十分でなく、一
方、１０質量％を越えて含有してもそれ以上の効果が少
ない。したがって、Ｎｉの含有量は０．５〜１０質量％
に定めた。Ｎｉの含有量の一層好ましい範囲は１．４〜
６質量％である。
させ、液相焼結をコントロールし、燒結中のバルブシー
ト本体層に含まれるＣｕをバルブ当接層に移動させるの
を促進する作用を有し、またバルブ当接層のＦｅ合金相
の強度および靭性を向上させる作用があるが、その含有
量が０．５質量％未満ではその効果が十分でなく、一
方、１０質量％を越えて含有してもそれ以上の効果が少
ない。したがって、Ｎｉの含有量は０．５〜１０質量％
に定めた。Ｎｉの含有量の一層好ましい範囲は１．４〜
６質量％である。
【００１１】（ｄ）Ｍｏ Ｍｏは、燒結中のバルブシート本体層に含まれるＣｕを
バルブ当接層に移動させるのを促進する作用を有し、ま
たバルブ当接層のＦｅ合金相の強度および靭性を向上さ
せる作用があるが、その含有量が０．５質量％未満では
その効果が十分でなく、一方、１３質量％を越えて含有
してもそれ以上の効果が少ない。したがって、Ｍｏの含
有量は０．５〜１３質量％に定めた。Ｍｏの含有量の一
層好ましい範囲は１〜１０質量％である。
バルブ当接層に移動させるのを促進する作用を有し、ま
たバルブ当接層のＦｅ合金相の強度および靭性を向上さ
せる作用があるが、その含有量が０．５質量％未満では
その効果が十分でなく、一方、１３質量％を越えて含有
してもそれ以上の効果が少ない。したがって、Ｍｏの含
有量は０．５〜１３質量％に定めた。Ｍｏの含有量の一
層好ましい範囲は１〜１０質量％である。
【００１２】（ｅ）Ｃｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｂ，
Ｍｎ 鉄基燒結合金製２層バルブシートの耐摩耗性を一層向上
させるために、少なくともバルブ当接層に必要に応じて
Ｃｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎの内の１種また
は２種以上を含有させるが、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎの内の１種または２種以上を合計で０．
３質量％未満分散していても十分な耐摩耗性が得られ
ず、一方、２０質量％を越えて含有させると硬質相が多
くなり過て靭性が不足するので好ましくない。したがっ
て、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎの内の１種
または２種以上を合計で０．１〜２０質量％に定めた。
Ｃｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎの内の１種また
は２種以上を合計の好ましい範囲は２〜１９質量％であ
り、さらに好ましい範囲は５〜１８質量％である。
Ｍｎ 鉄基燒結合金製２層バルブシートの耐摩耗性を一層向上
させるために、少なくともバルブ当接層に必要に応じて
Ｃｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎの内の１種また
は２種以上を含有させるが、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎの内の１種または２種以上を合計で０．
３質量％未満分散していても十分な耐摩耗性が得られ
ず、一方、２０質量％を越えて含有させると硬質相が多
くなり過て靭性が不足するので好ましくない。したがっ
て、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎの内の１種
または２種以上を合計で０．１〜２０質量％に定めた。
Ｃｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎの内の１種また
は２種以上を合計の好ましい範囲は２〜１９質量％であ
り、さらに好ましい範囲は５〜１８質量％である。
【００１３】［II］バルブシート本体層 （ｆ）Ｃｕ バルブシート本体層におけるＣｕは、バルブ当接層に移
動させても密度比および強度が低下しないために最小限
必要な量を添加するが、その含有量が２質量％未満では
その効果が十分でなく、一方、２５質量％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、バルブシ
ート本体層におけるＣｕの含有量は２〜２５質量％に定
めた。バルブシート本体層におけるＣｕの含有量の一層
好ましい範囲は５〜２０質量％であり、さらに一層好ま
しい範囲は７〜１８質量％である。
動させても密度比および強度が低下しないために最小限
必要な量を添加するが、その含有量が２質量％未満では
その効果が十分でなく、一方、２５質量％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、バルブシ
ート本体層におけるＣｕの含有量は２〜２５質量％に定
めた。バルブシート本体層におけるＣｕの含有量の一層
好ましい範囲は５〜２０質量％であり、さらに一層好ま
しい範囲は７〜１８質量％である。
【００１４】（ｇ）Ｃ バルブシート本体層におけるＣは、強度および硬さを向
上させる作用があるが、その含有量が０．３質量％未満
では効果が十分でなく、一方、１．６質量％を越えて含
有する靭性を低下させるので好ましくない。したがっ
て、Ｃの含有量は０．３〜１．６質量％に定めた。Ｃの
含有量の一層好ましい範囲は０．５〜１．３質量％であ
る。
上させる作用があるが、その含有量が０．３質量％未満
では効果が十分でなく、一方、１．６質量％を越えて含
有する靭性を低下させるので好ましくない。したがっ
て、Ｃの含有量は０．３〜１．６質量％に定めた。Ｃの
含有量の一層好ましい範囲は０．５〜１．３質量％であ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】下記の表１に示される成分組成の
原料粉末Ａ〜Ｌを用意した。
原料粉末Ａ〜Ｌを用意した。
【００１６】これら原料粉末を表２〜３に示される割合
で配合し、さらに金型成形時の潤滑剤であるステアリン
酸亜鉛粉末を外掛けで０．８質量％に当たる量だけ添加
して混合することによりバルブ当接層成形用原料混合粉
末およびバルブシート本体層成形用原料混合粉末を作製
し、まずバルブシート本体層成形用原料混合粉末を外
径：３８ｍｍ、内径：２８ｍｍのリング形状金型キャビ
ティーに充填し、さらにその上にバルブ当接層成形用原
料混合粉末を充填して積層粉末充填層を形成し、次い
で、この積層粉末充填層を圧力：６００ＭＰａでプレス
成形することによりバルブシート本体圧粉部分およびバ
ルブ当接圧粉部分からなるバルブシート積層圧粉体を形
成し、得られたバルブシート積層圧粉体を５ｖｏｌ％Ｈ
2含有の窒素雰囲気中、温度：１１２０℃、３０分間保
持の条件で燒結してバルブシート本体圧粉部分に含まれ
るＣｕをバルブ当接圧粉部分へ移動させることにより表
４〜５に示される成分組成を有するバルブ当接層および
バルブシート本体層から成る本発明鉄基燒結合金製２層
バルブシート（以下、本発明２層バルブシートという）
１〜３０および従来鉄基燒結合金製２層バルブシート
（以下、従来２層バルブシートという）１〜２を作製し
た。
で配合し、さらに金型成形時の潤滑剤であるステアリン
酸亜鉛粉末を外掛けで０．８質量％に当たる量だけ添加
して混合することによりバルブ当接層成形用原料混合粉
末およびバルブシート本体層成形用原料混合粉末を作製
し、まずバルブシート本体層成形用原料混合粉末を外
径：３８ｍｍ、内径：２８ｍｍのリング形状金型キャビ
ティーに充填し、さらにその上にバルブ当接層成形用原
料混合粉末を充填して積層粉末充填層を形成し、次い
で、この積層粉末充填層を圧力：６００ＭＰａでプレス
成形することによりバルブシート本体圧粉部分およびバ
ルブ当接圧粉部分からなるバルブシート積層圧粉体を形
成し、得られたバルブシート積層圧粉体を５ｖｏｌ％Ｈ
2含有の窒素雰囲気中、温度：１１２０℃、３０分間保
持の条件で燒結してバルブシート本体圧粉部分に含まれ
るＣｕをバルブ当接圧粉部分へ移動させることにより表
４〜５に示される成分組成を有するバルブ当接層および
バルブシート本体層から成る本発明鉄基燒結合金製２層
バルブシート（以下、本発明２層バルブシートという）
１〜３０および従来鉄基燒結合金製２層バルブシート
（以下、従来２層バルブシートという）１〜２を作製し
た。
【００１７】前記本発明２層バルブシート１〜３０およ
び従来２層バルブシート１〜２について下記の摩耗試験
を行った。ＳＵＨ３５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２層バルブシー
ト１〜３０および従来２層バルブシート１〜２をそれぞ
れ内部が水冷されている治具に圧入し、ガソリン燃焼雰
囲気中で着座荷重：３５ｋｇ、バルブ着座回数：３００
０回／分の条件で２０時間試験し、本発明２層バルブシ
ート１〜３０および従来２層バルブシート１〜２のバル
ブ当接層シートの最大摩耗量および相手材であるバルブ
の最大摩耗量を測定し、その結果を表６に示した。
び従来２層バルブシート１〜２について下記の摩耗試験
を行った。ＳＵＨ３５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２層バルブシー
ト１〜３０および従来２層バルブシート１〜２をそれぞ
れ内部が水冷されている治具に圧入し、ガソリン燃焼雰
囲気中で着座荷重：３５ｋｇ、バルブ着座回数：３００
０回／分の条件で２０時間試験し、本発明２層バルブシ
ート１〜３０および従来２層バルブシート１〜２のバル
ブ当接層シートの最大摩耗量および相手材であるバルブ
の最大摩耗量を測定し、その結果を表６に示した。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
【００２１】
【表４】
【００２２】
【表５】
【００２３】
【表６】
【００２４】表４〜表６に示される結果から、本発明バ
ルブシート１〜３０は従来バルブシート１〜２に比べ
て、いずれもバルブ当接層の最大摩耗量および相手材で
あるバルブの最大摩耗量が少ないことが分かる。
ルブシート１〜３０は従来バルブシート１〜２に比べ
て、いずれもバルブ当接層の最大摩耗量および相手材で
あるバルブの最大摩耗量が少ないことが分かる。
【００２５】
【発明の効果】上述のように、この発明の鉄基燒結合金
製２層バルブシートは、摩耗量が少なく、さらに相手材
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。
製２層バルブシートは、摩耗量が少なく、さらに相手材
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。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ２２Ｃ 38/16 Ｃ２２Ｃ 38/16 38/58 38/58 // Ｆ１６Ｋ 25/00 Ｆ１６Ｋ 25/00 (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 BA02 BA04 BA14 BA19 BA20 CA12 DA11 JA03 KA10
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｃｕ：８〜３０質量％、Ｃ：０．３〜
２．０質量％、Ｎｉ：０．５〜１０質量％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バル
ブ当接層と、Ｃｕ：２〜２５質量％、Ｃ：０．３〜１．
６質量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物から
なる組成を有するバルブシート本体層との２層から成
り、かつ前記バルブ当接層に含まれるＣｕ量は前記バル
ブシート本体層に含まれるＣｕ量に比べて相対的に多い
ことを特徴とする鉄基燒結合金製２層バルブシート。 - 【請求項２】 Ｃｕ：８〜３０質量％、Ｃ：０．３〜
２．０質量％、Ｍｏ：０．５〜１３質量％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バル
ブ当接層と、Ｃｕ：２〜２５質量％、Ｃ：０．３〜１．
６質量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物から
なる組成を有するバルブシート本体層との２層から成
り、かつ前記バルブ当接層に含まれるＣｕ量は前記バル
ブシート本体層に含まれるＣｕ量に比べて相対的に多い
ことを特徴とする鉄基燒結合金製２層バルブシート。 - 【請求項３】 Ｃｕ：８〜３０質量％、Ｃ：０．３〜
２．０質量％、Ｎｉ：０．５〜１０質量％、Ｍｏ：０．
５〜１３質量％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バルブ当接層と、Ｃｕ：２〜２
５質量％、Ｃ：０．３〜１．６質量％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バルブシ
ート本体層との２層から成り、かつ前記バルブ当接層に
含まれるＣｕ量は前記バルブシート本体層に含まれるＣ
ｕ量に比べて相対的に多いことを特徴とする鉄基燒結合
金製２層バルブシート。 - 【請求項４】 少なくともバルブ当接層にＣｏ，Ｃｒ，
Ｗ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎの内の１種または２種以上を
合計で０．１〜２０質量％を含有したことを特徴とする
請求項１、２または３記載の鉄基燒結合金製２層バルブ
シート。 - 【請求項５】 ＣｕまたはＣｕ合金粉末、Ｃ粉末、およ
びＦｅまたはＦｅ合金粉末を含むバルブシート本体層成
形用原料混合粉末の粉末充填層と、 前記バルブシート本体層成形用原料混合粉末に含まれる
Ｃｕ量以上のＣｕ含有量となるように配合したＣｕまた
はＣｕ合金粉末、Ｃ粉末、Ｎｉ粉末およびＭｏ−Ｆｅ粉
末の内の１種または２種、並びにＦｅまたはＦｅ合金粉
末を含むバルブ当接層成形用原料混合粉末の粉末充填層
と、からなる積層粉末充填層を金型内に形成し、 次いで、この積層粉末充填層をプレス成形することによ
りバルブシート本体圧粉部分およびバルブ当接圧粉部分
からなるバルブシート積層圧粉体を形成し、 得られたバルブシート積層圧粉体を燒結してバルブシー
ト本体圧粉部分に含まれるＣｕをバルブ当接圧粉部分へ
移動させることによりバルブ当接層およびバルブシート
本体層から成る２層バルブシートを形成することを特徴
とする鉄基燒結合金製２層バルブシートの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000308935A JP2002115513A (ja) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | 鉄基燒結合金製２層バルブシートおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000308935A JP2002115513A (ja) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | 鉄基燒結合金製２層バルブシートおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002115513A true JP2002115513A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=18789175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000308935A Pending JP2002115513A (ja) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | 鉄基燒結合金製２層バルブシートおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002115513A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100461304B1 (ko) * | 2002-06-21 | 2004-12-14 | 한국분말야금(주) | 밸브 시트용 내마모 소결합금의 제조 방법 |
| CN100340748C (zh) * | 2004-11-03 | 2007-10-03 | 重庆力帆实业（集团）有限公司 | 水冷双燃料发动机排气门座 |
| CN100340747C (zh) * | 2004-11-03 | 2007-10-03 | 重庆力帆实业（集团）有限公司 | 水冷双燃料发动机进气门座 |
-
2000
- 2000-10-10 JP JP2000308935A patent/JP2002115513A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100461304B1 (ko) * | 2002-06-21 | 2004-12-14 | 한국분말야금(주) | 밸브 시트용 내마모 소결합금의 제조 방법 |
| CN100340748C (zh) * | 2004-11-03 | 2007-10-03 | 重庆力帆实业（集团）有限公司 | 水冷双燃料发动机排气门座 |
| CN100340747C (zh) * | 2004-11-03 | 2007-10-03 | 重庆力帆实业（集团）有限公司 | 水冷双燃料发动机进气门座 |
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