JP2004124162A

JP2004124162A - 高面圧付加条件下ですぐれた耐摩耗性を発揮するＦｅ基焼結合金製バルブシートの製造方法

Info

Publication number: JP2004124162A
Application number: JP2002289577A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kawakami; 川上　淳; Kazuyuki Hoshino; 星野　和之; Kunio Hanada; 花田　久仁夫
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: DE60300570D1; KR20040030358A; EP1405929B1; DE60300570T2; CN1497056A; US6793876B2; EP1405929A1; US20040131492A1; CN1316050C; JP3786267B2

Abstract

【課題】耐摩耗性のすぐれたバルブシートを製造する方法を提供する。
【解決手段】バルブシートを、（ａ）素地形成用原料粉末として、２０〜５０μｍの平均粒径を有するＦｅ基合金粉末、硬質分散相形成用原料粉末として、２０〜５０μｍの平均粒径を有するＣｏ基合金粉末を使用し、（ｂ）前記Ｆｅ基合金粉末に前記Ｃｏ基合金粉末を、前記Ｆｅ基合金粉末との合量に占める割合で２５〜３５質量％配合し、混合してなる混合粉末のプレス成形体を、真空雰囲気中で固相焼結して、前記Ｃｏ基合金粉末におけるＣｏ、Ｃｒ、およびＳｉ成分を素地に、同時に前記Ｆｅ基合金粉末におけるＦｅ成分を硬質分散相にそれぞれ拡散移動させ、もって前記硬質分散相の前記素地に対する密着性を著しく向上させる。（ｃ）前記Ｆｅ基焼結合金基体に、銅または銅合金を溶浸する。
【選択図】　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関の構造部材であるバルブシートにかかり、特に高面圧付加条件下ですぐれた耐摩耗性を発揮するＦｅ基焼結合金製バルブシート（以下、単にバルブシートという）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関のシリンダーヘッドには排気バルブおよび吸気バルブ用のバルブシートが設けられている。
従来、バルブシートとして、質量％で（以下、組成に関する％は質量％を示す）、
Ｃ：０．７〜１．４％、
Ｓｉ：０．２〜０．９％、
Ｃｏ：１５．１〜２６％、
Ｍｏ：６．１〜１１％、
Ｃｒ：２．６〜４．７％、
Ｎｉ：０．５〜１．２％、
Ｎｂ：０．２〜０．７％、
を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる全体組成、
Ｆｅ基合金の素地に、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ系合金からなる硬質分散相が分布した組織、
および５〜１５％の気孔率、
を有するＦｅ基焼結合金で構成された基体に、銅または銅合金を溶浸してなるバルブシートが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、上記のバルブシートが、素地形成用原料粉末として、７５〜１０７μｍの平均粒径を有し、かつ、
Ｃ：０．８〜２．１％、
Ｎｉ：０．６〜１．７％、
Ｃｒ：１．２〜３．６％、
Ｎｂ：０．３〜０．９％、
Ｃｏ：４．３〜１３％、
Ｍｏ：１．４〜４．２％、
を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金粉末、硬質分散相形成用原料粉末として、６８〜１０２μｍの平均粒径を有し、かつ、
Ｍｏ：２０〜３５％、
Ｃｒ：５〜１０％、
Ｓｉ：１〜４％、
を含有し、残りがＣｏと不可避不純物からなる組成を有するＣｏ基合金粉末を用い、
上記Ｆｅ基合金粉末に上記Ｃｏ基合金粉末を、前記Ｆｅ基合金粉末との合量に占める割合で２５〜３５質量％配合し、混合してなる混合粉末のプレス成形体を、アンモニア分解ガス雰囲気中で固相焼結して、Ｆｅ基焼結合金基体を形成し、
上記Ｆｅ基焼結合金基体に、銅または銅合金を溶浸する、ことによって製造されることも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２０９８５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年の内燃機関の高出力化および大型化はめざましく、これに伴ない、燃焼ガスのガス抜けを防止する目的でバルブスプリングのバネ定数は高くなる傾向にあり、このためバルブシートのバルブ当接面にかかる着座荷重はより一段と大きくなり、このようにバルブシートは高面圧付加条件下での稼働を余儀なくされるが、上記の従来バルブシートはじめ、その他多くのバルブシートを高面圧付加条件で用いた場合、摩耗進行が急激に促進されるようになり、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に高面圧付加条件下での実用に際しても、すぐれた耐摩耗性を発揮するバルブシートを開発すべく研究を行なった結果、
（ａ）上記の従来バルブシートが高面圧付加条件下で十分な耐摩耗性を示さないのは、硬質分散相の素地に対する密着性が不十分であるために高面圧付加条件では前記硬質分散相が前記素地から剥離し易くなり、これが原因で摩耗が促進されることに理由があること。
【０００７】
（ｂ）上記の従来バルブシートを構成するＦｅ基焼結合金基体は、上記の通り原料粉末として、いずれも６８〜１０７μｍの平均粒径を有する素地形成用Ｆｅ基合金粉末と硬質分散相形成用Ｃｏ基合金粉末を用い、アンモニア分解ガス雰囲気中で焼結することにより製造され、この結果焼結後のＦｅ基焼結合金基体は、その素地が前記素地形成用Ｆｅ基合金粉末のもつ組成と実質的に同じ組成をもち、同じく硬質分散相も前記硬質分散相形成用Ｃｏ基合金粉末と実質的に同じ組成をもったものになるが、焼結雰囲気を真空雰囲気（減圧雰囲気）とすると共に、素地形成用原料粉末と硬質分散相形成用原料粉末の粒度を、平均粒径で２０〜５０μｍに細粒化して用い、さらに、前記素地形成用原料粉末として、
Ｃ：０．５〜１．５％、
Ｎｉ：０．１〜３％、
Ｍｏ：０．５〜３％、
Ｃｏ：３〜８％、
Ｃｒ：０．２〜３％、
を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基焼結合金粉末、また前記硬質分散相形成用原料粉末として、
Ｍｏ：２０〜３２％、
Ｃｒ：５〜１０％、
Ｓｉ：０．５〜４％、
を含有し、残りがＣｏと不可避不純物からなる組成を有するＣｏ基合金粉末を用いると、焼結時に前記Ｃｏ基合金粉末におけるＣｏ、Ｃｒ、およびＳｉ成分が素地中に拡散移動し、同時に前記Ｃｏ基合金粉末のＣｏ、Ｃｒ、およびＳｉ成分が移動した跡には前記Ｆｅ基焼結合金粉末からＦｅ成分が拡散移動した来る、合金成分の相互拡散移動現象が発生するようになること。
【０００８】
（ｃ）上記（ｂ）の焼結時に素地と硬質分散相間で合金成分が相互拡散移動したＦｅ基焼結合金基体は、Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いた測定で、
Ｃ：０．５〜１．５％、
Ｎｉ：０．１〜３％、
Ｍｏ：０．５〜３％、
Ｃｏ：１３〜２２％、
Ｃｒ：１〜５％、
Ｓｉ：０．１〜１％、
を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有するＦｅ−Ｃｏ系合金の素地に、
Ｆｅ：２０〜３０％、
Ｃｏ：１３〜２２％、
Ｃｒ：１〜５％、
Ｓｉ：０．３〜３％、
を含有し、残りがＭｏと不可避不純物からなる組成、並びにＦｅ−Ｃｏ系合金相とＭｏ−Ｃｏ系合金相の２相混合組織を有するＭｏ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金の硬質分散相が均一に分布した組織をもち、かつ１０〜２０％の気孔率を有するＦｅ基焼結合金で構成されたものになり、この結果から明かな通り、上記素地と硬質分散相間の多量の合金成分の相互拡散移動によって硬質分散相の素地に対する密着性が著しく向上し、しかも素地は燃料燃焼ガス雰囲気ですぐれた高温耐食性を示し、また硬質分散相は高い高温硬さを具備した上ですぐれた高温耐食性を示すことから、バルブシートとしての高面圧付加条件適用に際してもすぐれた耐摩耗性を発揮し、さらにこれに銅または銅合金を溶浸させると熱伝導性および強度が向上するようになること。
以上（ａ）〜（ｃ）に示される研究結果を得たのである。
【０００９】
この発明は、上記の研究結果にもとづいてなされたものであって、
（ａ）素地形成用原料粉末として、
Ｃ：０．５〜１．５％、
Ｎｉ：０．１〜３％、
Ｍｏ：０．５〜３％、
Ｃｏ：３〜８％、
Ｃｒ：０．２〜３％、
を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、および２０〜５０μｍの平均粒径を有するＦｅ基合金粉末、硬質分散相形成用原料粉末として、
Ｍｏ：２０〜３２％、
Ｃｒ：５〜１０％、
Ｓｉ：０．５〜４％、
を含有し、残りがＣｏと不可避不純物からなる組成、および２０〜５０μｍの平均粒径を有するＣｏ基合金粉末を使用し、
（ｂ）上記Ｆｅ基合金粉末に上記Ｃｏ基合金粉末を、前記Ｆｅ基合金粉末との合量に占める割合で２５〜３５質量％配合し、混合してなる混合粉末のプレス成形体を、真空雰囲気中で固相焼結して、前記Ｃｏ基合金粉末におけるＣｏ、Ｃｒ、およびＳｉ成分を素地に、同時に前記Ｆｅ基合金粉末におけるＦｅ成分を硬質分散相にそれぞれ拡散移動させ、もって前記硬質分散相の前記素地に対する密着性を著しく向上させ、この結果として、Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いた測定で、
Ｃ：０．５〜１．５％、
Ｎｉ：０．１〜３％、
Ｍｏ：０．５〜３％、
Ｃｏ：１３〜２２％、
Ｃｒ：１〜５％、
Ｓｉ：０．１〜１％、
を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有するＦｅ−Ｃｏ系合金の素地に、
Ｆｅ：２０〜３０％、
Ｃｏ：１３〜２２％、
Ｃｒ：１〜５％、
Ｓｉ：０．３〜３％、
を含有し、残りがＭｏと不可避不純物からなる組成、並びにＦｅ−Ｃｏ系合金相とＭｏ−Ｃｏ系合金相の２相混合組織を有するＭｏ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金の硬質分散相が均一に分布し、かつ１０〜２０％の気孔率を有するＦｅ基焼結合金基体を形成し、
（ｃ）上記Ｆｅ基焼結合金基体に、銅または銅合金を溶浸する、
以上（ａ）〜（ｃ）により耐摩耗性のすぐれたバルブシートを製造する方法に特徴を有するものである。
【００１０】
つぎに、この発明のバルブシートの製造方法において、原料粉末の組成、平均粒径、および配合割合、Ｆｅ基焼結合金基体の組成、並びに気孔率を上記の通りに限定した理由を説明する。
（Ａ）　素地形成用原料粉末およびＦｅ基焼結合金基体素地の組成
（ａ）　Ｃ
Ｃ成分は、焼結後も基体素地に原料粉末と同じ含有量で存在し、素地に固溶して、これを強化するほか、素地に分散する炭化物を形成して素地の耐摩耗性を向上させ、さらに硬質分散相にも含有して、これ自体の耐摩耗性を向上させる作用をもつが、その含有量が０．５％未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が１．５％を越えると、相手攻撃性が急激に増大するようになることから、その含有量を０．５〜１．５％と定めた。
【００１１】
（ｂ）　Ｎｉ
Ｎｉ成分もＣ成分と同じく硬質分散相に拡散移動することなく、基体素地にとどまり、素地に固溶して、これを強化する作用があるが、その含有量が０．１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が３％を越えると強度が低下するようになることから、その含有量を０．１〜３％と定めた。
【００１２】
（ｃ）　Ｍｏ
Ｍｏ成分もＣ成分およびＮｉ成分と同様に焼結時に硬質分散相に拡散移動することなく、基体素地にとどまり、素地に固溶すると共に、素地に分散する炭化物を形成して、素地の強度および耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が０．５％未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が３％を越えると素地強度が低下するようになることから、その含有量を０．５〜３％と定めた。
【００１３】
（ｄ）　Ｃｏ
素地形成用原料粉末中に３〜８％含有していたＣｏ成分は、焼結後の基体素地では硬質分散相から拡散移動してきた多量のＣｏ成分と一緒になって１３〜２２％含有するようになって、燃焼ガス雰囲気での高温耐食性を向上させるほか、前記拡散移動現象によって硬質分散相との密着性を一段と向上させ、もって高面圧付加条件下での耐摩耗性向上に寄与する作用があるが、素地形成用原料粉末中の含有量が３％未満では焼結後の基体素地中に２２％以上のＣｏの含有はきわめて困難となり、前記作用に所望の効果が得られず、一方素地形成用原料粉末中の含有量が８％を越えると、焼結後の基体素地中のＣｏ含有量が２２％を越えて高くなり過ぎ、バルブシート自体の耐摩耗性が低下するようになることから、素地形成用原料粉末中のＣｏ含有量を３〜８％、焼結後の基体素地中のＣｏ含有量を１３〜２２％と定めた。
【００１４】
（ｅ）　Ｃｒ
Ｃｒ成分は、素地形成用原料粉末中に０．２〜３％含有し、焼結後の基体素地には拡散移動によって１〜５％含有するようになるが、素地形成用原料粉末中のＣｒ含有量が０．２％未満では、焼結後の基体素地中のＣｒ含有量が１％未満となってしまい、素地の固溶強化および炭化物形成による耐摩耗性向上が不十分となり、一方素地形成用原料粉末中のＣｒ含有量が３％を越えると、焼結後の基体素地中のＣｒ含有量も５％を越えて高くなってしまい、高面圧付加条件下での実用に際して、相手攻撃性が急激に増大するようになることから、素地形成用原料粉末中のＣｒ含有量を０．２〜３％、焼結後の基体素地中のＣｒ含有量を１〜５％と定めた。
【００１５】
（ｆ）　Ｓｉ
基体素地中に含有するＳｉ成分は、焼結時に硬質分散相より拡散移動したものであり、このＳｉ成分の素地基体中への拡散移動によって硬質分散相からのＣｏ成分の拡散移動が促進されるようになり、この結果基体素地に対する硬質分散相の密着性が著しく向上したものになるが、その含有量が０．１％未満では前記硬質分散相形成用原料粉末中のＳｉ含有量とも関連するが、Ｃｏ成分の基体素地中への十分な拡散移動を図ることができず、一方その含有量が１％を越えると強度が低下するようになることから、その含有量を０．１〜１％と定めた。
【００１６】
（Ｂ）　硬質分散相形成用原料粉末および基体硬質分散相の組成
（ａ）　Ｍｏ
硬質分散相形成用原料粉末中のＭｏ成分は、焼結後の基体硬質分散相で、これの２相混合相の構成相である硬質のＭｏ−Ｃｏ系合金相を形成して、耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が２０％未満では同じく構成相であるＦｅ−Ｃｏ系合金相の割合が多くなり過ぎて、所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、一方その含有量が３２％を越えると焼結性が低下し、バルブシートに所望の強度を確保することができなくなることから、硬質分散相形成用原料粉末中のＭｏ含有量を２０〜３２％と定めた。
【００１７】
（ｂ）　Ｃｒ
Ｃｒ成分は、硬質分散相形成用原料粉末中に５〜１０％含有し、これの一部が焼結時に基体素地に拡散移動して１〜５％含有するようになるが、硬質分散相形成用原料粉末中のＣｒ含有量が５％未満では、焼結後の基体素地中に１％以上のＣｒを含有させることができず、この場合上記の通り、素地の固溶強化および炭化物形成による耐摩耗性向上効果が不十分となり、一方硬質分散相形成用原料粉末中のＣｒ含有量が１０％を越えると基体素地中のＣｒ含有量が５％を越えて高くなってしまい、高面圧付加条件下での実用に際して、相手攻撃性が急激に増大するようになることから、硬質分散相形成用原料粉末中のＣｒ含有量を５〜１０％とし、焼結後の基体素地中のＣｒ含有量が１〜５％となる、この場合硬質分散相におけるＣｒ含有量も１〜５％となるように定めた。
【００１８】
（ｃ）　Ｆｅ
基体硬質分散相中のＦｅ成分は、素地形成用原料粉末からの焼結時の拡散移動により含有するものであり、基体硬質分散相で、これの２相混合相の構成相である高靭性のＦｅ−Ｃｏ系合金相を形成して、高面圧付加条件下での硬質Ｍｏ−Ｃｏ系合金相による相手攻撃性を緩和する作用があるが、その含有量が２０％未満では前記Ｍｏ−Ｃｏ系合金相の割合が多くなり過ぎて、所望の相手攻撃性緩和効果を確保することができず、一方その含有量が３０％を越えると基体硬質分散相の硬さが低下し、バルブシートの耐摩耗性低下の原因となることから、基体硬質分散相中のＦｅ含有量を２０〜３０％と定めた。
【００１９】
（ｄ）　Ｃｏ
硬質分散相形成用原料粉末中のＣｏ成分は、焼結後の基体硬質分散相で、これの２相混合相の構成相である硬質のＭｏ−Ｃｏ系合金相および高靭性のＦｅ−Ｃｏ系合金相を形成して、耐摩耗性を向上させ、かつ相手攻撃性を緩和する効果を発揮するが、その含有量が１３％未満では前記Ｆｅ−Ｃｏ系合金相およびＦｅ−Ｃｏ系合金相の２相混合組織を有するＭｏ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金相の強度が低下し、バルブシートに所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができなくなり、一方その含有量が２２％を越えると素地硬質分散相自体の硬さが低下し、この場合もバルブシートに所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができなくなることから、基体硬質分散相のＣｏ含有量を１３〜２２％と定めた。
【００２０】
（ｅ）　Ｓｉ
硬質分散相形成用原料粉末中のＳｉ成分には、上記の通りＳｉ自体も拡散移動して、これのＣｏおよびＣｒ成分の焼結時の基体素地への拡散移動を促進して、基体素地に対する硬質分散相の密着性を著しく向上させる作用があるが、その含有量が０．５％未満では、ＣｏおよびＣｒ成分の基体素地中への拡散移動が不十分となって、硬質分散相と素地の間にすぐれた密着性を確保することができず、一方その含有量が４％を越えると、基体素地中に含有するＳｉ成分が１％を越えて高くなり、基体素地強度が低下するようになることから、硬質分散相形成用原料粉末中の含有量を０．５〜４％（この結果として焼結後の基体硬質分散相のＳｉ含有量は０．３〜３％となる）と定めた。
【００２１】
（Ｂ）　原料粉末
（ａ）　平均粒径
素地形成用原料粉末および硬質分散相形成用原料粉末の平均粒径が２０μｍ未満でも、また５０μｍを越えた平均粒径になっても硬質分散相形成用原料粉末から基体素地へのＣｏ成分の拡散移動が困難になり、これに伴なって素地形成用原料粉末から硬質分散相へのＦｅ成分の相互拡散移動も満足に行われず、この結果焼結後の基体素地に対する硬質分散相の密着性が不十分となり、特に高面圧付加条件下では摩耗進行が著しく進行するようになることから、前記両原料粉末の平均粒径を２０〜５０μｍと定めた。
【００２２】
（ｂ）　硬質分散相形成用原料粉末の配合割合
その配合割合が２５質量積％未満では所望の耐摩耗性を確保することができず、一方その配合割合が３５質量％を越えると相手攻撃性が急激に増大するばかりでなく、強度も低下するようになることから、その配合割合を素地形成用原料粉末との合量に占める割合で２５〜３５質量％と定めた。
【００２３】
（Ｃ）　Ｆｅ基焼結合金基体の気孔率
５％未満の気孔率では銅および銅合金の溶浸が不均一になって、これら溶浸による効果を十分に発揮させることができず、一方気孔率が１５％を越えると強度および耐摩耗性の低下が避けられないことから、気孔率を５〜１５％と定めた。
【００２４】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明のバルブシートの製造方法を実施例により具体的に説明する。
まず、それぞれ表１、２に示される平均粒径および成分組成をもった素地形成用原料粉末Ｍ−１〜Ｍ−１１、および硬質分散相形成用原料粉末Ｈ−１〜Ｈ−７を用意し、これら原料粉末を表３に示される組合せで、かつ同じく表３に示される割合に配合し、ステアリン酸亜鉛：１％を加えてミキサーにて３０分間混合し、この混合粉末を６００〜８００ＭＰａの範囲内の所定の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を５００℃に３０分間保持して脱脂し、１００Ｐａ以下の真空雰囲気中、１１３０〜１２５０℃の範囲内の所定温度に１時間保持の条件で焼結して、Ｆｅ基焼結合金基体を製造し、この時点で前記Ｆｅ基焼結合金基体の素地および硬質分散相の成分組成をＸ線マイクロアナライザーを用いて測定し、さらに気孔率も測定すると共に、光学顕微鏡にて組織も観察し、ついで前記Ｆｅ基焼結合金基体に、メタン変性ガス雰囲気中、１１００℃に１５分保持の条件で銅溶浸処理を施すことにより本発明法１〜１１を実施し、いずれも外径：４２ｍｍ×最小内径：３４．５ｍｍ×厚さ：６．５ｍｍの寸法をもったバルブシート（以下、本発明法１〜１１のそれぞれに対応して製造されたバルブシートを本発明バルブシート１〜１１という）をそれぞれ製造した。
上記の本発明バルブシート１〜１１を構成するそれぞれのＦｅ基焼結合金基体についての測定結果を表４に示した。また、いずれのＦｅ基焼結合金基体も微細な炭化物が分散分布したオーステナイトの素地に、Ｆｅ−Ｃｏ系合金相とＭｏ−Ｃｏ系合金相の２相混合組織を有するＭｏ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金の硬質分散相が均一に分布した組織を示した。
【００２５】
また、比較の目的で、それぞれ表５、６に示される平均粒径および成分組成（成分組成は上記の原料粉末Ｍ−１〜Ｍ−１１およびＨ−１〜Ｈ−７と同じ）をもった素地形成用原料粉末ｍ−１〜ｍ−１１、および硬質分散相形成用原料粉末ｈ−１〜ｈ−７を用い、表７に示される組合せで、かつ割合で配合し、焼結雰囲気をアンモニア分解ガス雰囲気とする以外は本発明法１〜１１のそれぞれの条件と対応して同じくした条件で比較法１〜１１を行ない、バルブシート（以下、比較法１〜１１のそれぞれに対応して製造されたバルブシートを比較バルブシート１〜１１という）をそれぞれ製造した。
この結果得られた比較バルブシート１〜１１を構成するそれぞれのＦｅ基焼結合金基体について、これを構成する基体および硬質分散相の成分組成および気孔率の測定結果を表８に示した。また、いずれのＦｅ基焼結合金基体も微細な炭化物が分散分布したフェライトの素地に、単一相のＣｏ−Ｍｏ−Ｃｒ系合金の硬質分散相が均一に分布した組織を示した。
【００２６】
つぎに、この結果得られた各種のバルブシートについて、これを排気量：８０００ｃｃのディーゼルエンジンに組み込み、
バルブの材質：ステライト　　　　　　　、
シリンダー内圧力：１７．６ＭＰａ、
バルブスプリング荷重：６００ＭＰａ、
エンジン回転数：３０００ｒ．ｐ．ｍ．、
運転時間：５００時間、
運転条件：エンジン回転数一定で５００時間、
の高面圧付加条件で実機試験を行ない、バルブシートの最大摩耗深さと相手材であるバルブの最大摩耗深さを測定した。これらの測定結果を表９に示した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【表２】

【００２９】
【表３】

【００３０】
【表４】

【００３１】
【表５】

【００３２】
【表６】

【００３３】
【表７】

【００３４】
【表８】

【００３５】
【表９】

【００３６】
【発明の効果】
表９に示される結果から、本発明法１〜１１で製造された本発明バルブシート１〜１１は、表４に示される通り、焼結時における硬質分散相形成用原料粉末からのＣｏ、Ｃｒ、およびＳｉ成分の素地への拡散移動、並びに前記Ｃｏ、Ｃｒ、およびＳｉ成分の素地への拡散移動跡への素地形成用原料粉末を構成するＦｅ成分の拡散移動によって、硬質分散相の素地に対する密着性はきわめて強固なものとなるので、いずれも高面圧付加条件下ですぐれた耐摩耗性を示し、さらに前記硬質分散相のもつ２相混合組織によって相手攻撃性の小さいものとなることから、相手材であるバルブの摩耗も小さなものとなるのに対して、比較法１〜１１で製造された比較バルブシート１〜１１においては、表８に示される通り、これを構成するＦｅ基焼結合金基体における素地と硬質分散相の成分組成に焼結前と焼結後で殆ど変化が見られず、これは焼結時に素地形成用原料粉末と硬質分散相形成用原料粉末との間で構成成分の拡散移動が実質的に起らなかったことを示すものであり、この結果素地に対する硬質分散相の密着性が相対的に低いものとなるので、いずれも高面圧付加条件下では摩耗進行が速くなり、さらに前記硬質分散相がきわめて硬質であることから、相手攻撃性も大きなものとなることが明らかである。
上述のように、この発明の方法によれば、特に高面圧付加条件下での実用に際して、低い相手攻撃性で、すぐれた耐摩耗性を発揮するバルブシートを製造することができ、内燃機関の大型化および高出力化に十分満足に寄与することができるものである。

Claims

（ａ）素地形成用原料粉末として、質量％で、
Ｃ：０．５〜１．５％、
Ｎｉ：０．１〜３％、
Ｍｏ：０．５〜３％、
Ｃｏ：３〜８％、
Ｃｒ：０．２〜３％、
を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、および２０〜５０μｍの平均粒径を有するＦｅ基合金粉末、硬質分散相形成用原料粉末として、同じく質量％で、
Ｍｏ：２０〜３２％、
Ｃｒ：５〜１０％、
Ｓｉ：０．５〜４％、
を含有し、残りがＣｏと不可避不純物からなる組成、および２０〜５０μｍの平均粒径を有するＣｏ基合金粉末を使用し、
（ｂ）上記Ｆｅ基合金粉末に上記Ｃｏ基合金粉末を、前記Ｆｅ基合金粉末との合量に占める割合で２５〜３５質量％配合し、混合してなる混合粉末のプレス成形体を、真空雰囲気中で固相焼結して、前記Ｃｏ基合金粉末におけるＣｏ、Ｃｒ、およびＳｉ成分を素地に、同時に前記Ｆｅ基合金粉末におけるＦｅ成分を硬質分散相にそれぞれ拡散移動させ、もって前記硬質分散相の前記素地に対する密着性を著しく向上させ、この結果として、Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いた測定で、質量％で、
Ｃ：０．５〜１．５％、
Ｎｉ：０．１〜３％、
Ｍｏ：０．５〜３％、
Ｃｏ：１３〜２２％、
Ｃｒ：１〜５％、
Ｓｉ：０．１〜１％、
を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有するＦｅ−Ｃｏ系合金の素地に、同じく質量％で、
Ｆｅ：２０〜３０％、
Ｃｏ：１３〜２２％、
Ｃｒ：１〜５％、
Ｓｉ：０．３〜３％、
を含有し、残りがＭｏと不可避不純物からなる組成、並びにＦｅ−Ｃｏ系合金相とＭｏ−Ｃｏ系合金相の２相混合組織を有するＭｏ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金の硬質分散相が均一に分布し、かつ１０〜２０％の気孔率を有するＦｅ基焼結合金基体を形成し、
（ｃ）上記Ｆｅ基焼結合金基体に、銅または銅合金を溶浸する、
以上（ａ）〜（ｃ）により耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブシートを製造する方法。