JP2697430B2 - 内燃機関の鉄系焼結合金製２層バルブシート - Google Patents
内燃機関の鉄系焼結合金製２層バルブシートInfo
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/02—Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials
- F01L3/04—Coated valve members or valve-seats
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた高温強度を
有し、かつ耐摩耗性にもすぐれた内燃機関の鉄系焼結合
金製２層バルブシートに関するものである。
有し、かつ耐摩耗性にもすぐれた内燃機関の鉄系焼結合
金製２層バルブシート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、
特開平３−１５８４４５号公報に記載される通り、重量
％で（以下％は重量％を示す）、 Ｃｒ：２５〜４５％，Ｗ：２０〜３０％，Ｃｏ：２０〜
３０％，Ｎｂ：０．２〜２％、およびＣ：１〜３％を含
有するＣｒ−Ｗ−Ｃｏ系合金の耐摩耗性分散相：５〜１
５％， Ｃｏ：５５〜６５％，Ｃｒ：２５〜３２％、およびＭ
ｏ：７〜１０％を含有するＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金の耐
酸化性分散相：５〜１５％、 を含有し、残りが素地を形成するＦｅ基合金と不可避不
純物からなり、かつ前記Ｆｅ基合金が、バルブシートに
占める割合で、 Ｃｒ：１〜３％， Ｍｏ：０．３〜３％， Ｎｉ：０．５〜３％， Ｃｏ：２〜８％， Ｃ：０．６〜１．５％， Ｎｂ：０．２〜１％， を含有し、残りがＦｅからなる組成、並びに１０〜２０
容量％の空孔率を有する耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結
合金が用いられている。
特開平３−１５８４４５号公報に記載される通り、重量
％で（以下％は重量％を示す）、 Ｃｒ：２５〜４５％，Ｗ：２０〜３０％，Ｃｏ：２０〜
３０％，Ｎｂ：０．２〜２％、およびＣ：１〜３％を含
有するＣｒ−Ｗ−Ｃｏ系合金の耐摩耗性分散相：５〜１
５％， Ｃｏ：５５〜６５％，Ｃｒ：２５〜３２％、およびＭ
ｏ：７〜１０％を含有するＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金の耐
酸化性分散相：５〜１５％、 を含有し、残りが素地を形成するＦｅ基合金と不可避不
純物からなり、かつ前記Ｆｅ基合金が、バルブシートに
占める割合で、 Ｃｒ：１〜３％， Ｍｏ：０．３〜３％， Ｎｉ：０．５〜３％， Ｃｏ：２〜８％， Ｃ：０．６〜１．５％， Ｎｂ：０．２〜１％， を含有し、残りがＦｅからなる組成、並びに１０〜２０
容量％の空孔率を有する耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結
合金が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の自動車は
じめ、各種駆動機関の高速化、高出力化、および軽量化
はめざましく、これに伴ない、これの構造部材であるバ
ルブシートの使用環境は一段と苛酷さを増し、特に内燃
機関内の燃焼ガスの高温化は著しく、かかる状況下で上
記の従来鉄系焼結合金製バルブシートは、すぐれた耐摩
耗性を示すものの、高温強度が十分でないために、軽量
化のための薄肉化および小型化をはかることができない
のが現状である。
じめ、各種駆動機関の高速化、高出力化、および軽量化
はめざましく、これに伴ない、これの構造部材であるバ
ルブシートの使用環境は一段と苛酷さを増し、特に内燃
機関内の燃焼ガスの高温化は著しく、かかる状況下で上
記の従来鉄系焼結合金製バルブシートは、すぐれた耐摩
耗性を示すものの、高温強度が十分でないために、軽量
化のための薄肉化および小型化をはかることができない
のが現状である。
【０００４】
【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、耐摩耗性および高温強度のすぐ
れた鉄系焼結合金製バルブシートを開発すべく、特に上
記の従来鉄系焼結合金製バルブシートに着目し、研究を
行なった結果、上記の従来鉄系焼結合金製バルブシート
を構成するＦｅ基焼結合金を耐摩耗性の要求されるバル
ブ当接層とし、これにバックアップ層として、 Ｃ：０．３〜１．２％， Ｃｒ：１．２〜３．５
％， Ｍｏ：０．１〜１％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びに１０〜２０容量％の空孔率を有するＦｅ基焼結合金
を一体焼結結合すると、このバックアップ層はすぐれた
高温強度をもつことから、バルブシート自体が、すぐれ
た耐摩耗性と合せてすぐれた高温強度を具備するように
なるという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、耐摩耗性および高温強度のすぐ
れた鉄系焼結合金製バルブシートを開発すべく、特に上
記の従来鉄系焼結合金製バルブシートに着目し、研究を
行なった結果、上記の従来鉄系焼結合金製バルブシート
を構成するＦｅ基焼結合金を耐摩耗性の要求されるバル
ブ当接層とし、これにバックアップ層として、 Ｃ：０．３〜１．２％， Ｃｒ：１．２〜３．５
％， Ｍｏ：０．１〜１％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びに１０〜２０容量％の空孔率を有するＦｅ基焼結合金
を一体焼結結合すると、このバックアップ層はすぐれた
高温強度をもつことから、バルブシート自体が、すぐれ
た耐摩耗性と合せてすぐれた高温強度を具備するように
なるという研究結果を得たのである。
【０００５】したがって、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） Ｆｅ基焼結合金のバルブ当接層と、これと一体
焼結結合されたＦｅ基焼結合金のバックアップ層の２層
構造を有する内燃機関の鉄系焼結合金製２層バルブシー
トにして、上記バルブ当接層を、 Ｃｒ：２５〜４５％，Ｗ：２０〜３０％，Ｃｏ：２０〜
３０％，Ｎｂ：０．２〜２％、およびＣ：１〜３％を含
有するＣｒ−Ｗ−Ｃｏ系合金の耐摩耗性分散相：５〜１
５％、 Ｃｏ：５５〜６５％，Ｃｒ：２５〜３２％、およびＭ
ｏ：７〜１０％を含有するＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金の耐
酸化性分散相：５〜１５％、を含有し、残りが素地を形
成するＦｅ基合金と不可避不純物からなり、かつ前記Ｆ
ｅ基合金が、バルブ当接層に占める割合で、 Ｃｒ：１〜３％， Ｍｏ：０．３〜３％， Ｎｉ：０．５〜３％， Ｃｏ：２〜８％， Ｃ：０．６〜１．５％， Ｎｂ：０．２〜１％， Ｍｎ：０．１〜１％、 を含有し、残りがＦｅからなる組成、並びに１０〜２０
容量％の空孔率を有する耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結
合金で構成し、上記バックアップ層を、 Ｃ：０．３〜１．２％， Ｃｒ：１．２〜３．５
％， Ｍｏ：０．１〜１％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びに１０〜２０容量％の空孔率を有する高温強度のすぐ
れたＦｅ基焼結合金で構成してなる内燃機関の鉄系焼結
合金製２層バルブシート。 （ｂ） 上記（ａ）の鉄系焼結合金製２層バルブシート
に、熱伝導性を向上させる目的で、全体に占める割合で
５〜２０％の純銅またはＣｕ合金を含浸してなる内燃機
関の鉄系焼結合金製２層バルブシート。 （ｃ） 上記（ａ）の鉄系焼結合金製２層バルブシート
に、潤滑性を付与する目的で、全体に占める割合で５〜
２０％の純鉛またはＰｂ合金を溶浸してなる内燃機関の
鉄系焼結合金製２層バルブシート。に特徴を有するもの
である。
にもとづいてなされたものであって、 （ａ） Ｆｅ基焼結合金のバルブ当接層と、これと一体
焼結結合されたＦｅ基焼結合金のバックアップ層の２層
構造を有する内燃機関の鉄系焼結合金製２層バルブシー
トにして、上記バルブ当接層を、 Ｃｒ：２５〜４５％，Ｗ：２０〜３０％，Ｃｏ：２０〜
３０％，Ｎｂ：０．２〜２％、およびＣ：１〜３％を含
有するＣｒ−Ｗ−Ｃｏ系合金の耐摩耗性分散相：５〜１
５％、 Ｃｏ：５５〜６５％，Ｃｒ：２５〜３２％、およびＭ
ｏ：７〜１０％を含有するＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金の耐
酸化性分散相：５〜１５％、を含有し、残りが素地を形
成するＦｅ基合金と不可避不純物からなり、かつ前記Ｆ
ｅ基合金が、バルブ当接層に占める割合で、 Ｃｒ：１〜３％， Ｍｏ：０．３〜３％， Ｎｉ：０．５〜３％， Ｃｏ：２〜８％， Ｃ：０．６〜１．５％， Ｎｂ：０．２〜１％， Ｍｎ：０．１〜１％、 を含有し、残りがＦｅからなる組成、並びに１０〜２０
容量％の空孔率を有する耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結
合金で構成し、上記バックアップ層を、 Ｃ：０．３〜１．２％， Ｃｒ：１．２〜３．５
％， Ｍｏ：０．１〜１％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びに１０〜２０容量％の空孔率を有する高温強度のすぐ
れたＦｅ基焼結合金で構成してなる内燃機関の鉄系焼結
合金製２層バルブシート。 （ｂ） 上記（ａ）の鉄系焼結合金製２層バルブシート
に、熱伝導性を向上させる目的で、全体に占める割合で
５〜２０％の純銅またはＣｕ合金を含浸してなる内燃機
関の鉄系焼結合金製２層バルブシート。 （ｃ） 上記（ａ）の鉄系焼結合金製２層バルブシート
に、潤滑性を付与する目的で、全体に占める割合で５〜
２０％の純鉛またはＰｂ合金を溶浸してなる内燃機関の
鉄系焼結合金製２層バルブシート。に特徴を有するもの
である。
【０００６】つぎに、この発明の鉄系焼結合金製２層バ
ルブシートにおいて、バルブ当接層およびバックアップ
層を構成するＦｅ基焼結合金の組成および空孔率を上記
の通りに限定した理由を説明する。
ルブシートにおいて、バルブ当接層およびバックアップ
層を構成するＦｅ基焼結合金の組成および空孔率を上記
の通りに限定した理由を説明する。
【０００７】Ａ．バルブ当接層の成分組成 （ａ） 耐摩耗性分散相の含有量 これの含有量が５％未満では所望のすぐれた耐摩耗性を
確保することができず、一方これの含有量が１５％を越
えると、相手部材であるバルブの損傷が急激に増すよう
になることから、これの含有量を５〜１５％と定めた。
確保することができず、一方これの含有量が１５％を越
えると、相手部材であるバルブの損傷が急激に増すよう
になることから、これの含有量を５〜１５％と定めた。
【０００８】(i) 耐摩耗性分散相におけるＣｒ含有量 Ｃｒ成分には、分散相の素地に固溶して耐熱性を向上さ
せるほか、炭化物や金属間化合物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２５％未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方これの含有量が
４５％を越えると相手攻撃性が増すようになることか
ら、その含有量を２５〜４５％と定めた。
せるほか、炭化物や金属間化合物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２５％未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方これの含有量が
４５％を越えると相手攻撃性が増すようになることか
ら、その含有量を２５〜４５％と定めた。
【０００９】(ii) 同Ｗ含有量 Ｗ成分にもＣｒと同様炭化物や金属間化合物を形成し、
かつＣｒとの共存において耐摩耗性を向上させる作用が
あるが、その含有量が２０％未満では分散相に所望のす
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３０％を越えると、硬さの上昇を招き、相手攻撃性
が増加するようになることから、その含有量を２０〜３
０％と定めた。
かつＣｒとの共存において耐摩耗性を向上させる作用が
あるが、その含有量が２０％未満では分散相に所望のす
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３０％を越えると、硬さの上昇を招き、相手攻撃性
が増加するようになることから、その含有量を２０〜３
０％と定めた。
【００１０】(iii) 同Ｃｏ含有量 Ｃｏ成分には、分散相の素地に固溶して、これの強度を
向上させる作用があるが、その含有量が２０％未満では
所望の強度向上効果が得られず、一方その含有量が３０
％を越えてもより一層の強度向上効果は現われないこと
から、経済性も考慮して、その含有量を２０〜３０％と
定めた。
向上させる作用があるが、その含有量が２０％未満では
所望の強度向上効果が得られず、一方その含有量が３０
％を越えてもより一層の強度向上効果は現われないこと
から、経済性も考慮して、その含有量を２０〜３０％と
定めた。
【００１１】(iv) 同Ｎｂ含有量 Ｎｂ成分にもＣｒやＷ成分と同様に炭化物を形成して耐
摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が０．２
％未満では所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一方そ
の含有量が２％を越えてもより一層の耐摩耗性向上効果
が現われないことから、その含有量を０．２〜２％と定
めた。
摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が０．２
％未満では所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一方そ
の含有量が２％を越えてもより一層の耐摩耗性向上効果
が現われないことから、その含有量を０．２〜２％と定
めた。
【００１２】(v) 同Ｃ含有量 Ｃ成分には、上記の通り炭化物を形成して耐摩耗性を向
上させると共に、分散相の素地に固溶し、特にＣｏとの
共存において強度を向上させる作用があるが、その含有
量が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％を越えると相手攻撃性が増すように
なることから、その含有量を１〜３％と定めた。
上させると共に、分散相の素地に固溶し、特にＣｏとの
共存において強度を向上させる作用があるが、その含有
量が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％を越えると相手攻撃性が増すように
なることから、その含有量を１〜３％と定めた。
【００１３】なお、上記耐摩耗性分散相は、 Ｃｒ：２５〜４５％， Ｗ：２０〜３０％， Ｃｏ：２０〜３０％， Ｃ：１〜３％， Ｎｂ：０．２〜２％， Ｓｉ：０．２〜２％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成をも
つのが望ましい。
つのが望ましい。
【００１４】（ｂ） 耐酸化性分散相の含有量 これの含有量が５％未満では、所望の耐酸化性を確保す
ることができず、この結果耐摩耗性分散相に酸化による
脱落が起るようになり、一方これの含有量が１５％を越
えると、バルブシートの強度が低下するようになること
から、その含有量を５〜１５％と定めた。
ることができず、この結果耐摩耗性分散相に酸化による
脱落が起るようになり、一方これの含有量が１５％を越
えると、バルブシートの強度が低下するようになること
から、その含有量を５〜１５％と定めた。
【００１５】(i) 耐酸化性分散相におけるＣｏ含有量 Ｃｏ成分には、分散相の素地を形成し、Ｃｒとの共存に
おいて耐酸化性を向上させる作用があるが、その含有量
が５５％未満では所望の耐酸化性を確保することができ
ず、一方その含有量が６５％を越えると相対的にＣｒ含
有量が減少するようになって耐酸化性が低下するように
なることから、その含有量を５５〜６５％と定めた。
おいて耐酸化性を向上させる作用があるが、その含有量
が５５％未満では所望の耐酸化性を確保することができ
ず、一方その含有量が６５％を越えると相対的にＣｒ含
有量が減少するようになって耐酸化性が低下するように
なることから、その含有量を５５〜６５％と定めた。
【００１６】(ii) 同Ｃｒ含有量 Ｃｒ成分には、上記の通り分散相の素地に固溶して耐酸
化性を向上させる作用があるが、その含有量が２５％未
満では所望のすぐれた耐酸化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、焼結時にバル
ブシートの素地を形成するＦｅ基合金とのぬれ性が低下
し、素地に対する密着性が低下するようになることか
ら、その含有量を２５〜３２％と定めた。
化性を向上させる作用があるが、その含有量が２５％未
満では所望のすぐれた耐酸化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、焼結時にバル
ブシートの素地を形成するＦｅ基合金とのぬれ性が低下
し、素地に対する密着性が低下するようになることか
ら、その含有量を２５〜３２％と定めた。
【００１７】(iii) 同Ｍｏ含有量 Ｍｏ成分には、分散相の素地に固溶し、これの強度を向
上させる作用があるが、その含有量が７％未満では所望
の強度向上効果が得られず、一方その含有量が１０％を
越えると分散相自体の靭性が低下するようになることか
ら、その含有量を７〜１０％と定めた。
上させる作用があるが、その含有量が７％未満では所望
の強度向上効果が得られず、一方その含有量が１０％を
越えると分散相自体の靭性が低下するようになることか
ら、その含有量を７〜１０％と定めた。
【００１８】なお、上記耐酸化性分散相は、 Ｃｏ：５５〜６５％， Ｃｒ：２５〜３２％， Ｍｏ：７〜１０％， Ｓｉ：１．５〜３．５％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成をも
つのが望ましい。
つのが望ましい。
【００１９】（ｃ） 素地を形成するＦｅ基合金の成分
組成 (i) Ｃｒ Ｃｒ成分には、素地に固溶して耐酸化性を向上させるほ
か、炭化物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％を越えると焼結性が劣
化し、強度低下をきたすようになることから、その含有
量を１〜３％と定めた。
組成 (i) Ｃｒ Ｃｒ成分には、素地に固溶して耐酸化性を向上させるほ
か、炭化物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％を越えると焼結性が劣
化し、強度低下をきたすようになることから、その含有
量を１〜３％と定めた。
【００２０】(ii) ＭｏおよびＮｂ これらの成分には、炭化物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Ｍｏ：０．３％未満お
よびＮｂ：０．２％未満では所望の耐摩耗性向上効果が
得られず、一方、その含有量がそれぞれＭｏ：３％およ
びＮｂ：１％を越えると、強度が低下するようになるこ
とから、その含有量をそれぞれＭｏ：０．３〜３％、Ｎ
ｂ：０．２〜１％と定めた。
せる作用があるが、その含有量がＭｏ：０．３％未満お
よびＮｂ：０．２％未満では所望の耐摩耗性向上効果が
得られず、一方、その含有量がそれぞれＭｏ：３％およ
びＮｂ：１％を越えると、強度が低下するようになるこ
とから、その含有量をそれぞれＭｏ：０．３〜３％、Ｎ
ｂ：０．２〜１％と定めた。
【００２１】(iii) ＣｏおよびＮｉ これらの成分には、共存した状態で素地に固溶して強度
を向上させる作用があるが、その含有量が、それぞれＣ
ｏ：２％未満およびＮｉ：０．５％未満では所望の強度
向上効果が得られず、一方その含有量がＣｏ：８％およ
びＮｉ：３％をそれぞれ越えてもより一層の向上効果が
現われないことから、経済性を考慮して、その含有量を
Ｃｏ：２〜８％、Ｎｉ：０．５〜３％と定めた。
を向上させる作用があるが、その含有量が、それぞれＣ
ｏ：２％未満およびＮｉ：０．５％未満では所望の強度
向上効果が得られず、一方その含有量がＣｏ：８％およ
びＮｉ：３％をそれぞれ越えてもより一層の向上効果が
現われないことから、経済性を考慮して、その含有量を
Ｃｏ：２〜８％、Ｎｉ：０．５〜３％と定めた。
【００２２】(iv) Ｃ Ｃ成分には、上記の通りＣｒ，Ｍｏ，およびＮｂと結合
して炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させるほか、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０．６％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１．５％を越えると相手攻撃性が増す
ようになることから、その含有量を０．６〜１．５％と
定めた。
して炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させるほか、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０．６％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１．５％を越えると相手攻撃性が増す
ようになることから、その含有量を０．６〜１．５％と
定めた。
【００２３】(v) Ｍｎ Ｍｎ成分には、素地に固溶して靭性を向上させる作用が
あるが、その含有量が０．１％未満では所望の靭性向上
効果が得られず、一方その含有量が１％を越えると耐摩
耗性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。
あるが、その含有量が０．１％未満では所望の靭性向上
効果が得られず、一方その含有量が１％を越えると耐摩
耗性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。
【００２４】Ｂ．バックアップ層の成分組成 （ａ） Ｃ Ｃ成分には、素地に固溶して、これらの強度を向上させ
る作用があるが、その含有量が０．３％未満では所望の
強度向上効果が得られず、一方その含有量が１．２％を
越えると、炭化物が、析出し、高温強度低下の原因とな
ることからその含有量を０．３〜１．２％と定めた。
る作用があるが、その含有量が０．３％未満では所望の
強度向上効果が得られず、一方その含有量が１．２％を
越えると、炭化物が、析出し、高温強度低下の原因とな
ることからその含有量を０．３〜１．２％と定めた。
【００２５】（ｂ） ＣｒおよびＭｏ これらの成分には、いずれも共存固溶して高温強度を向
上させる作用があるが、その含有量がそれぞれＣｒ：
１．２％未満および０．１％未満では所望の高温強度向
上効果が得られるが、一方その含有量がそれぞれＣｒ：
３．５％およびＭｏ：１％を越えると、素地中に炭化物
が析出するようになって、高温強度を低下させることか
ら、その含有量を、それぞれＣｒ：１．２〜３．５％お
よびＭｏ：０．１〜１％と定めた。
上させる作用があるが、その含有量がそれぞれＣｒ：
１．２％未満および０．１％未満では所望の高温強度向
上効果が得られるが、一方その含有量がそれぞれＣｒ：
３．５％およびＭｏ：１％を越えると、素地中に炭化物
が析出するようになって、高温強度を低下させることか
ら、その含有量を、それぞれＣｒ：１．２〜３．５％お
よびＭｏ：０．１〜１％と定めた。
【００２６】Ｃ．空孔率および銅含浸（鉛溶浸）割合 空孔率が１０容量％未満では、銅含浸（鉛溶浸）を行な
う場合、これの割合が５％未満となってしまい、これに
よってもたらされる熱伝導性および潤滑性の向上効果が
十分に得られず、一方空孔率が２０容量％を越えると、
銅含浸（鉛溶浸）の割合も２０％を越えて多くなるが、
強度および耐摩耗性の急激な低下が避けられなくなるこ
とから、空孔率を１０〜２０容量％、銅含浸（鉛溶浸）
割合を５〜２０％と定めた。
う場合、これの割合が５％未満となってしまい、これに
よってもたらされる熱伝導性および潤滑性の向上効果が
十分に得られず、一方空孔率が２０容量％を越えると、
銅含浸（鉛溶浸）の割合も２０％を越えて多くなるが、
強度および耐摩耗性の急激な低下が避けられなくなるこ
とから、空孔率を１０〜２０容量％、銅含浸（鉛溶浸）
割合を５〜２０％と定めた。
【００２７】
【実施例】つぎに、この発明の２層バルブシートを実施
例により具体的に説明する。原料粉末として、いずれも
−１００meshの粒度を有するＦｅ粉末、３５％Ｃｒ−２
５％Ｃｒ−２５％Ｃｏ−２．５％Ｃ−１％Ｓｉ−１％Ｎ
ｂ−０．５％Ｆｅの組成を有する耐摩耗性分散相形成粉
末、５８％Ｃｏ−２８％Ｃｒ−８．５％Ｍｏ−２．５％
Ｓｉ−３％Ｆｅの組成を有する耐酸化性分散相形成粉
末、Ｆｅ−１％Ｃｒ合金粉末、Ｆｅ−１３％Ｃｒ−５％
Ｎｂ合金粉末、Ｍｎ粉末、Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末、Ｍｏ粉
末、および黒鉛粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞ
れ表１に示されるバルブ当接層およびバックアップ層形
成のための配合組成に配合し、ステアリン酸亜鉛：１％
を加えてミキサーにて３０分間混合した後、バルブ当接
層とバックアップ層の相対割合が重量比で４：６となる
割合に金型内に装入し、５〜７ton ／cm2 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、ついでアンモニア分解ガ
ス雰囲気中、１１８０℃の温度に１時間保持の条件で焼
結して、同じく表１に示される空孔率を有し、かつ配合
組成と実質的に同一の組成、並びに外径：３４mm×内
径：２７mm×厚さ：７．２mmの寸法をもった焼結体を形
成し、この焼結体の１部に、純銅または表２に示される
組成のＣｕ合金溶解材を含浸材として用い、所定量の前
記含浸材を上記焼結体の上面に載置し、この状態で、メ
タン変成ガス雰囲気中、温度：１１００℃に１５分間保
持の条件で同じく表２に示される割合の銅含浸処理を行
ない、さらに他の上記焼結体の１部には、溶浸材として
純鉛または表２に示される組成のＰｂ合金材を用い、こ
れら溶浸材の加熱浴中に、窒素雰囲気中、浴表面に８kg
／cm2 の圧力を付加した状態で１時間浸漬し、表１に示
される割合の鉛溶浸処理を行なうことにより焼結ままの
本発明２層バルブシート、銅含浸の本発明２層バルブシ
ート４〜６、および鉛含浸の本発明２層バルブシート７
〜９をそれぞれ製造した。
例により具体的に説明する。原料粉末として、いずれも
−１００meshの粒度を有するＦｅ粉末、３５％Ｃｒ−２
５％Ｃｒ−２５％Ｃｏ−２．５％Ｃ−１％Ｓｉ−１％Ｎ
ｂ−０．５％Ｆｅの組成を有する耐摩耗性分散相形成粉
末、５８％Ｃｏ−２８％Ｃｒ−８．５％Ｍｏ−２．５％
Ｓｉ−３％Ｆｅの組成を有する耐酸化性分散相形成粉
末、Ｆｅ−１％Ｃｒ合金粉末、Ｆｅ−１３％Ｃｒ−５％
Ｎｂ合金粉末、Ｍｎ粉末、Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末、Ｍｏ粉
末、および黒鉛粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞ
れ表１に示されるバルブ当接層およびバックアップ層形
成のための配合組成に配合し、ステアリン酸亜鉛：１％
を加えてミキサーにて３０分間混合した後、バルブ当接
層とバックアップ層の相対割合が重量比で４：６となる
割合に金型内に装入し、５〜７ton ／cm2 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、ついでアンモニア分解ガ
ス雰囲気中、１１８０℃の温度に１時間保持の条件で焼
結して、同じく表１に示される空孔率を有し、かつ配合
組成と実質的に同一の組成、並びに外径：３４mm×内
径：２７mm×厚さ：７．２mmの寸法をもった焼結体を形
成し、この焼結体の１部に、純銅または表２に示される
組成のＣｕ合金溶解材を含浸材として用い、所定量の前
記含浸材を上記焼結体の上面に載置し、この状態で、メ
タン変成ガス雰囲気中、温度：１１００℃に１５分間保
持の条件で同じく表２に示される割合の銅含浸処理を行
ない、さらに他の上記焼結体の１部には、溶浸材として
純鉛または表２に示される組成のＰｂ合金材を用い、こ
れら溶浸材の加熱浴中に、窒素雰囲気中、浴表面に８kg
／cm2 の圧力を付加した状態で１時間浸漬し、表１に示
される割合の鉛溶浸処理を行なうことにより焼結ままの
本発明２層バルブシート、銅含浸の本発明２層バルブシ
ート４〜６、および鉛含浸の本発明２層バルブシート７
〜９をそれぞれ製造した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】また、比較の目的で、表３に示される通り
バックアップ層の形成を行なわない以外は同一の条件で
従来単層バルブシート１〜９をそれぞれ製造した。
バックアップ層の形成を行なわない以外は同一の条件で
従来単層バルブシート１〜９をそれぞれ製造した。
【００３１】つぎに、この結果得られた本発明２層バル
ブシート１〜９および従来単層バルブシート１〜９の常
温および４００℃の引張強さを測定し、この測定結果を
表１，２に示した。
ブシート１〜９および従来単層バルブシート１〜９の常
温および４００℃の引張強さを測定し、この測定結果を
表１，２に示した。
【００３２】
【発明の効果】表１〜３に示される結果から、本発明２
層バルブシート１〜９は、いずれも従来単層バルブシー
ト１〜９に比して相対的に高い常温および高温強度を有
することが明らかである。上述のように、この発明の鉄
系焼結合金製２層バルブシートは、特にすぐれた高温強
度を有するので、小型化および薄肉化した状態で、苛酷
な条件下での実用に供しても、すぐれた性能を長期に亘
って発揮するのである。
層バルブシート１〜９は、いずれも従来単層バルブシー
ト１〜９に比して相対的に高い常温および高温強度を有
することが明らかである。上述のように、この発明の鉄
系焼結合金製２層バルブシートは、特にすぐれた高温強
度を有するので、小型化および薄肉化した状態で、苛酷
な条件下での実用に供しても、すぐれた性能を長期に亘
って発揮するのである。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｆｅ基焼結合金のバルブ当接層と、これ
と一体焼結結合されたＦｅ基焼結合金のバックアップ層
の２層構造を有する内燃機関の鉄系焼結合金製２層バル
ブシートにして、 上記バルブ当接層を、以下重量％で、 Ｃｒ：２５〜４５％，Ｗ：２０〜３０％，Ｃｏ：２０〜
３０％，Ｎｂ：０．２〜２％、およびＣ：１〜３％を含
有するＣｒ−Ｗ−Ｃｏ系合金の耐摩耗性分散相：５〜１
５％， Ｃｏ：５５〜６５％，Ｃｒ：２５〜３２％、およびＭ
ｏ：７〜１０％を含有するＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金の耐
酸化性分散相：５〜１５％、を含有し、残りが素地を形
成するＦｅ基合金と不可避不純物からなり、かつ前記Ｆ
ｅ基合金が、バルブ当接層に占める割合で、 Ｃｒ：１〜３％， Ｍｏ：０．３〜３％， Ｎｉ：０．５〜３％， Ｃｏ：２〜８％， Ｃ：０．６〜１．５％， Ｎｂ：０．２〜１％， Ｍｎ：０．１〜１％、 を含有し、残りがＦｅからなる組成、並びに１０〜２０
容量％の空孔率を有する耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結
合金で構成し、 上記バックアップ層を、 Ｃ：０．３〜１．２％， Ｃｒ：１．２〜３．５
％，Ｍｏ：０．１〜１％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びに１０〜２０容量％の空孔率を有する高温強度のすぐ
れたＦｅ基焼結合金で構成したことを特徴とする内燃機
関の鉄系焼結合金製２層バルブシート。 - 【請求項２】 Ｆｅ基焼結合金のバルブ当接層と、これ
と一体焼結結合されたＦｅ基焼結合金のバックアップ層
の２層構造を有する内燃機関の鉄系焼結合金製２層バル
ブシートにして、 上記バルブ当接層を、以下重量％で、 Ｃｒ：２５〜４５％，Ｗ：２０〜３０％，Ｃｏ：２０〜
３０％，Ｎｂ：０．２〜２％、およびＣ：１〜３％を含
有するＣｒ−Ｗ−Ｃｏ系合金の耐摩耗性分散相：５〜１
５％， Ｃｏ：５５〜６５％，Ｃｒ：２５〜３２％、およびＭ
ｏ：７〜１０％を含有するＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金の耐
酸化性分散相：５〜１５％、を含有し、残りが素地を形
成するＦｅ基合金と不可避不純物からなり、かつ前記Ｆ
ｅ基合金が、バルブ当接層に占める割合で、 Ｃｒ：１〜３％， Ｍｏ：０．３〜３％， Ｎｉ：０．５〜３％， Ｃｏ：２〜８％， Ｃ：０．６〜１．５％， Ｎｂ：０．２〜１％， Ｍｎ：０．１〜１％、 を含有し、残りがＦｅからなる組成、並びに１０〜２０
容量％の空孔率を有する耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結
合金で構成し、 上記バックアップ層を、 Ｃ：０．３〜１．２％， Ｃｒ：１．２〜３．５
％， Ｍｏ：０．１〜１％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びに１０〜２０容量％の空孔率を有する高温強度のすぐ
れたＦｅ基焼結合金で構成し、 かつ、全体に占める割合で５〜２０％の純銅またはＣｕ
合金を含浸したことを特徴とする内燃機関の鉄系焼結合
金製２層バルブシート。 - 【請求項３】 Ｆｅ基焼結合金のバルブ当接層と、これ
と一体焼結結合されたＦｅ基焼結合金のバックアップ層
の２層構造を有する内燃機関の鉄系焼結合金製２層バル
ブシートにして、 上記バルブ当接層を、以下重量％で、 Ｃｒ：２５〜４５％，Ｗ：２０〜３０％，Ｃｏ：２０〜
３０％，Ｎｂ：０．２〜２％、およびＣ：１〜３％を含
有するＣｒ−Ｗ−Ｃｏ系合金の耐摩耗性分散相：５〜１
５％， Ｃｏ：５５〜６５％，Ｃｒ：２５〜３２％、およびＭ
ｏ：７〜１０％を含有するＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金の耐
酸化性分散相：５〜１５％、を含有し、残りが素地を形
成するＦｅ基合金と不可避不純物からなり、かつ前記Ｆ
ｅ基合金が、バルブ当接層に占める割合で、 Ｃｒ：１〜３％， Ｍｏ：０．３〜３％， Ｎｉ：０．５〜３％， Ｃｏ：２〜８％， Ｃ：０．６〜１．５％， Ｎｂ：０．２〜１％， Ｍｎ：０．１〜１％、 を含有し、残りがＦｅからなる組成、並びに１０〜２０
容量％の空孔率を有する耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結
合金で構成し、 上記バックアップ層を、 Ｃ：０．３〜１．２％， Ｃｒ：１．２〜３．５
％， Ｍｏ：０．１〜１％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びに１０〜２０容量％の空孔率を有する高温強度のすぐ
れたＦｅ基焼結合金で構成し、かつ、全体に占める割合
で５〜２０％の純鉛またはＰｂ合金を溶浸したことを特
徴とする内燃機関の鉄系焼結合金製２層バルブシート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3327133A JP2697430B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 内燃機関の鉄系焼結合金製２層バルブシート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3327133A JP2697430B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 内燃機関の鉄系焼結合金製２層バルブシート |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05140702A JPH05140702A (ja) | 1993-06-08 |
| JP2697430B2 true JP2697430B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=18195685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3327133A Expired - Fee Related JP2697430B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 内燃機関の鉄系焼結合金製２層バルブシート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2697430B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101363025B1 (ko) * | 2011-05-26 | 2014-02-14 | 한국분말야금(주) | 고온 내마모용 철계 소결 합금 및 이를 이용한 밸브 시이트의 제조 방법 |
| KR101333747B1 (ko) * | 2011-05-26 | 2013-11-27 | 한국분말야금(주) | 고온 내마모용 철계 소결 합금 및 이를 이용한 밸브 시이트의 제조 방법 |
| CN106121761A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-11-16 | 苏州亘富机械科技有限公司 | 一种涂覆有离子氮化层的气门导管 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59123746A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-17 | Toyota Motor Corp | 焼結複合耐摩耗部材 |
| JPH03158445A (ja) * | 1989-11-16 | 1991-07-08 | Mitsubishi Materials Corp | 耐摩耗性に優れたＦｅ基焼結合金製バルブシート |
-
1991
- 1991-11-15 JP JP3327133A patent/JP2697430B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05140702A (ja) | 1993-06-08 |
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