JP3068128B2

JP3068128B2 - 耐摩耗性鉄基焼結合金およびその製造方法

Info

Publication number: JP3068128B2
Application number: JP5258709A
Authority: JP
Inventors: 義孝高橋; 明真鍋; 忠孝金子; 博司岡島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 2000-07-24
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: JPH06220591A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に使用される
バルブシート、ピストンリング或いは排気系のカラー等
の焼結部品に有用な耐摩耗性に優れた鉄基焼結用鉄基合
金とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のバルブシート材料としては、Ｆｅ
−Ｃ−Ｃｏ−Ｎｉ基材料、Ｆｅ−Ｃ基材料に耐摩耗性の
向上を狙ってフェロモリブデン（Ｆｅ−Ｍｏ）、フェロ
クロム（Ｆｅ−Ｃｒ）等の金属間化合物またはＦｅ−Ｃ
−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ合金等を添加したものが使用されてい
る（特開昭５６−１５４１１０号公報）。

【０００３】さらに、ＣｒおよびＭｏを含有するＦｅ−
Ｃ基地組織中に、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ等からなる鉄系硬質粒
子を分散させ耐摩耗性と相手攻撃性を改善した焼結合金
（特開昭６０−２２４７６２号公報）、またＦｅ−Ｃ−
Ｃｏ−Ｎｉ系基地組織中にＦｅＭｏおよびＦｅＷからな
る硬質粒子を分散させさらにＰｂ合金等を含浸させて耐
摩耗性を改善した焼結合金（特開昭６２−２０２０５８
号公報）が開示されている。

【０００４】バルブシート材に要求される特性として
は、耐摩耗性の他に耐腐食性および耐熱性が挙げられ、
耐摩耗性は主として硬質粒子が受持ち、耐腐食性および
耐熱性は主として基地組織が受持ち、両者が相まって耐
久性を確保している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最近、自動車エンジン
において、長寿命化、高出力、高回転化、排出ガス浄化
対策、あるいは燃費向上対策に対する改善要求が一段と
高まっている。このため、自動車エンジンにおけるエン
ジンバルブ、バルブシートに対しては、従来にも増して
厳しい使用環境に耐えることが不可避となってきてお
り、耐熱性、耐摩耗性をより一層向上させると共に、高
温での耐腐食性を向上させる必要が生じてきた。

【０００６】しかるに、従来の鉄系バルブシート材料の
基地の形成は、鉄粉に対して、合金元素であるＮｉ、Ｃ
ｏ、Ｍｏ等のそれぞれの元素の要素粉末を混合後、この
混合粉末を原料として成形、焼結し、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ
等を鉄中に拡散させている。そのため、これら合金元素
を鉄中に完全に拡散させることが難しく、添加量に見合
った特性の向上が得られにくい。

【０００７】そこで、合金元素添加の効果を効率良く引
き出すために、合金元素を予め鉄と合金化することが考
えられるが、これら合金元素を鉄と予め合金化すると、
固溶硬化により合金鉄粉の圧縮性が低下するため、圧粉
体の高密度化が難しくなり、耐久性向上に対し不利に作
用する。

【０００８】また、これらの焼結材料は、製造工程およ
びエンジン部品として仕立てられる過程にて、切削加工
を施す場合が多く、特性向上による被削性の低下を招く
ことが予想され、これに伴う加工費の上昇等のコスト・
生産面への悪影響が考えられるため、性能向上と合わせ
て被削性の悪化防止要求が強い。

【０００９】本発明は従来の鉄系バルブシート材料およ
び鉄系バルブシート材料に用いられる鉄基合金粉末の前
記のごとき問題点を解決すべくなされたものであって、
近年のバルブシート材料の厳しい使用環境に対応し、耐
熱性、耐摩耗性をより一層向上させると共に被削性の低
下を防止した鉄系焼結合金およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
耐摩耗性、耐腐食性、耐酸化性を向上するため、バルブ
シート用鉄系焼結合金のマトリックスの化学成分と合金
化形態、硬質粒子の種類と添加量、マトリックス組織と
焼結条件等々について、鋭意研究を重ねた。その結果、
優れた耐酸化性と耐腐食性を発揮するマトリックスの特
定組成範囲および合金化形態を見出すと共に、このマト
リックス中に、特定組成範囲の硬質粒子を分散させるこ
とにより、極めて良好な耐摩耗性、耐腐食性および耐酸
化性を保持し得ることを知見し、かつ従来材に比べ経済
性に優れていることを見出し、さらに特定の快削材を特
定量分散させることにより、焼結体特性低下を最小限に
抑えると共に、切削性の向上を図り得ることを知見し、
本発明を完成した。

【００１１】本発明の請求項１の耐摩耗性鉄基焼結合金
は、重量比で、全体組成が、Ｃｏ；１．３〜１５％、Ｍ
ｏ；１．５〜１６％、Ｃｒ；０．４〜１２％、Ｗ；０．
２〜６％、Ｃ；０．２〜３．２％、Ｎｉ；０．６〜１５
％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、
かつ重量比で、Ｃｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２〜１０％、
Ｃ；０．２〜２％、Ｎｉ；１０％以下を含有し残部がＦ
ｅおよび不可避不純物からなる基地中に、重量比で、Ｍ
ｏ；５〜２０％、Ｃｒ；２０〜４０％、Ｗ；１０〜２０
％、Ｃ；０．５〜４％を含有し、残部がＮｉおよび不可
避不純物からなる硬質粒子を２〜３０％分散したことを
要旨とする。

【００１２】本発明の請求項２の耐摩耗性鉄基焼結合金
は、請求項１の耐摩耗性鉄基焼結合金において、基地中
に含まれるＭｏが３％を越えて１０％以下であることを
要旨とする。

【００１３】また、本発明の請求項３の耐摩耗性に優れ
た鉄基焼結合金の製造方法は、重量比でＣｏ；２〜１５
％、Ｍｏ；２〜１０％を含有し、残部がＦｅおよび不可
避不純物からなる鉄基合金粉末に対し、重量比でＭｏ；
５〜２０％、Ｃｒ；２０〜４０％、Ｗ；１０〜２０％を
含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなるＮｉ基
合金粉末を２〜３０％と、黒鉛粉末０．２〜２％と、成
形用潤滑剤を混合、成形し、１３２３ＫからＮｉ基合金
粉末の融点以下の温度で焼結することを要旨とする。

【００１４】本発明の請求項４の耐摩耗性鉄基焼結合金
は、請求項３の耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法におい
て、鉄基粉末合金のＭｏ含有量が３％を越え１０％以下
であること要旨とする。

【００１５】本発明の請求項５の耐摩耗性鉄基焼結合金
の製造方法は、重量比でＣｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２〜
１０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
る鉄基合金粉末に対し、重量比でＭｏ；５〜２０％、Ｃ
ｒ；２０〜４０％、Ｗ；１０〜２０％、Ｃ；１〜４％を
含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなるＮｉ基
合金粉末を２〜３０％と、黒鉛粉末０．２〜２％と、成
形用潤滑剤を混合、成形し、１３２３ＫからＮｉ基合金
粉末の融点以下の温度で焼結することを要旨とする。

【００１６】本発明の請求項６の耐摩耗性鉄基焼結合金
の製造方法は、請求項５の耐摩耗性鉄基焼結合金の製造
方法において、鉄基粉末合金に含まれるＭｏ含有量が３
％を越え１０％以下であること要旨とする。

【００１７】本発明の請求項７の耐摩耗性鉄基焼結合金
は、重量比で、全体組成が、Ｃｏ；１．３〜１５％、Ｍ
ｏ；１．５〜１６％、Ｃｒ；０．４〜１２％、Ｗ；０．
２〜６％、Ｃ；０．２〜３．２％、Ｎｉ；０．６〜１５
％と、ＣａＦ₂、ＭｎＦおよびＭｏＳ₂のうち１種以上を
０．２〜２％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物
からなり、かつ重量比で、Ｃｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２
〜１０％、Ｃ；０．２〜２％、Ｎｉ；１０％以下を含有
し残部がＦｅおよび不可避不純物からなる基地中に、重
量比で、Ｍｏ；５〜２０％、Ｃｒ；２０〜４０％、Ｗ；
１０〜２０％、Ｃ；０．５〜４％を含有し、残部がＮｉ
および不可避不純物からなる硬質粒子を２〜３０％分散
し、ＣａＦ₂、ＭｎＳおよびＭｏＳ₂のうち１種以上を
０．２〜２％を分散したことを要旨とする。

【００１８】本発明の請求項８の耐摩耗性鉄基焼結合金
は、請求項７の耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法におい
て、鉄基粉末合金に含まれるＭｏ含有量が３％を越え１
０％であること要旨とする。

【００１９】本発明の請求項９の耐摩耗性鉄基焼結合金
の製造方法は、重量比でＣｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２〜
１０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
る鉄基合金粉末に対し、重量比でＭｏ；５〜２０％、Ｃ
ｒ；２０〜４０％、Ｗ；１０〜２０％、Ｃ；４％以下を
含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなるＮｉ基
合金粉末を２〜３０％と、ＣａＦ₂、ＭｎＳおよびＭｏ
Ｓ₂のうち１種以上を合計で０．２〜２％と、黒鉛粉末
０．２〜２％と、成形用潤滑剤を混合、成形し、１３２
３ＫからＮｉ基合金粉末の融点以下の温度で焼結するこ
とを要旨とする。

【００２０】本発明の請求項１０の耐摩耗性鉄基焼結合
金の製造方法は、請求項９の耐摩耗性鉄基焼結合金の製
造方法において、鉄基粉末合金に含まれるＭｏ含有量が
３％を越え１０％であること要旨とする。

【００２１】

【作用】本発明の鉄基焼結合金は、重量比でＣｏ；２〜
１５％、Ｍｏ；２〜１０％、好ましくは３％を越え１０
％以下、Ｃ；０．２〜２％、Ｎｉ；１０％以下を含有し
基地組織としたので、優れた耐腐食性、耐酸化性および
耐摩耗性を得ることができる。

【００２２】この基地組織中に分散させるＮｉ基合金粉
末は新規なものであり、Ｎｉ基合金粉末中のＭｏ、Ｃ
ｒ、ＷはＣと結合し、炭化物を形成することにより耐摩
耗性を向上させる。また、Ｎｉ基合金粉末中のＮｉは、
焼結の際にマトリクッス中へ拡散し、耐酸化性を向上さ
せる。

【００２３】本発明の鉄基焼結合金の製造方法は、重量
比でＣｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２〜１０％、好ましくは
３％を越え１０％以下、を含有した合金粉末を用いて基
地組織を焼結したので、合金元素の素地への固溶均質度
が高く、要素粉末を混合する従来法に比べて、少ない合
金量で優れた耐腐食性、耐酸化性および耐摩耗性を得る
ことができる。また、合金元素の組成範囲を前記組成範
囲に規制したので、圧縮性の低下割合が少なく、要素粉
末を混合する従来法に比べて、圧縮性が若干低下するも
ののほぼ同等であり、密度と関連性の強い耐酸化性、耐
食性に対して影響を及ぼすおそれはない。

【００２４】また、本発明においては特に請求項７〜請
求項１０の発明において、快削材としてＣａＦ₂、Ｍｎ
ＳおよびＭｏＳ₂のうち１種以上を０．２〜２％を分散
したので、焼結体特性低下を最小限に抑えると共に、被
削性を改善することができた。

【００２５】本発明の焼結条件は、非酸化性雰囲気中に
て、１３２３Ｋから硬質粒子の融点以下の温度範囲、好
ましくは１３２３Ｋから１４７３Ｋにて、９００から７
２００ｓ保持することが必要である。焼結温度が１３２
３Ｋ未満であると、焼結進行が不充分なため、マトリッ
クスの強度不足や硬質粒子とマトリックスとの結合力不
足を招くからであり、また、硬質粒子の融点を越える温
度の場合、硬質粒子の有する耐摩耗性が消失するからで
ある。この焼結温度において、９００〜７２００ｓ保持
することにより、硬質粒子中のＮｉ成分の一部がマトリ
ックス中に拡散し、マトリクッスの耐熱性が向上すると
共に、硬質粒子とマトリックスの結合が強化され、硬質
粒子の耐脱落性が向上する。

【００２６】次に、本発明において、合金粉末等の成分
組成を限定した理由について説明する。Ｆｅ−２〜１５％Ｃｏ−２〜１０％Ｍｏ合金粉末；この
合金粉末は本発明材のマトリックスを形成するものであ
り、Ｃｏは素地に固溶してこれを強化するとともに、耐
熱性を向上させる効果があるが、２％未満ではその効果
が不足し、一方１５％を越えて含有させると効果のさら
なる向上は見られるものの経済性に欠けるため、この点
を考慮してその含有量を２〜１５％と定めた。

【００２７】Ｍｏは素地に固溶してこれを強化するとと
もに、高温域における強度および耐腐食性の改善に効果
を示し、炭素を含む焼結体においては、一部が炭化物を
生成し耐摩耗性の改善に効果を示す。これらの効果は、
含有量が２％未満では不充分であり、３％以上で効果が
安定し、１０％を越えると効果の向上は認められるもの
の、粉末の圧縮性低下を招くため、２〜１０％、好まし
くは３％を越え１０％以下が適当である。

【００２８】Ｎｉ基合金粉末；Ｎｉ基合金粉末は、本発
明者等が開発した硬質粒子粉末であり、耐摩耗性の向上
に寄与する。Ｎｉ基硬質粒子は、Ｍｏ；５〜２０％、Ｃ
ｒ；２０〜４０％、Ｗ；１０〜２０％、Ｃ；０．５〜４
％を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなる。
Ｍｏ、Ｃｒ、ＷはＣと結合し炭化物を形成することによ
り耐摩耗性向上に寄与する。Ｎｉの一部は焼結によりマ
トリックス中に拡散し、耐酸化性の向上に寄与する。Ｆ
ｅ−Ｃｏ−Ｍｏ合金粉末にＮｉを予め合金化させると圧
縮性が悪化するが、本発明ではＮｉ基合金粉末中のＮｉ
がマトリックスに拡散して耐酸化性を向上するので、Ｆ
ｅ−Ｃｏ−Ｍｏ合金粉末にＮｉを予め合金化させる必要
がない。

【００２９】この硬質粒子の添加量が２％未満では、耐
摩耗性向上が不充分であり、３０％を越えて添加して
も、添加の割に向上が小さく、また成形性の低下を招く
ため、その添加量を２〜３０％とした。

【００３０】黒鉛粉末；０．２〜２％炭素はマトリックスに固溶してマトリックスを強化する
とともに、一部はＮｉ基合金粉末に拡散し、Ｎｉ基合金
粉末の硬度を高め、耐摩耗性の向上に効果を示す。０．
２％未満の添加では前記効果が期待できず、また２％を
越えて添加すると焼結合金を脆化させるので好ましくな
く、０．２〜２％の添加が適当である。

【００３１】ＣａＦ₂、ＭｎＳおよびＭｏＳ₂のうち１種
以上を０．２〜２％ＣａＦ₂、ＭｎＳおよびＭｏＳ₂は、いずれも被削性（切
削性）の向上を目的に添加するものであり、０．２％未
満の添加では、被削性向上効果が不足し２．０％を越え
ると機械的性質に対し悪影響を及ぼすため０．２〜２．
０％が適当である。

【００３２】

【実施例】本発明の好適な実施例を比較例と対比して説
明し、本発明の特徴を明らかにする。（実施例１）本発明の実施例１〜７として、重量比でＭ
ｏ；４．２％、Ｃｏ；６．０％残部が実質的にＦｅであ
る鉄基噴霧合金粉Ａ、重量比でＭｏ；２．３％、Ｃｏ；
６．１％残部が実質的にＦｅである鉄基噴霧合金粉Ｅ、
重量比でＭｏ；３．２％、Ｃｏ；５．９％残部が実質的
にＦｅである鉄基噴霧合金粉Ｆ（いずれも粒径１７７μ
ｍ以下）、重量比でＣｒ；３５．２％、Ｗ；１４．４
％、Ｍｏ；１０．３％残部が実質的にＮｉのＮｉ基噴霧
合金粉Ｂ（粒径１４９μｍ以下）、重量比でＣｒ；３
３．７％、Ｗ；１６．５％、Ｍｏ；１２．１％、Ｃ；
２．７％残部が実質的にＮｉのＮｉ基噴霧合金粉Ｃ（粒
径１４９μｍ以下）、黒鉛粉および潤滑剤ステアリン酸
亜鉛を準備し、表１に示す配合組成になるように秤量
後、密度６．９ｇ／ｃｍ³の圧粉体を成形した。

【００３３】また、比較材１〜３として、噴霧鉄粉、Ｃ
ｏ粉、Ｍｏ粉、Ｎｉ粉、黒鉛粉、ＦｅＭｏ粉、重量比で
Ｍｏ；１．５％、Ｃｏ；５．８％残部が実質的にＦｅで
ある鉄基噴霧合金粉Ｄ、市販の１％Ｃｒ−０．７％Ｍｎ
−０．３％（ＫＩＰ４１００ＶＳ）合金粉末Ｇ（いずれ
も粒径１７７μｍ以下）および黒鉛粉および潤滑剤ステ
アリン酸亜鉛を準備し、表１に示す配合組成になるよう
に秤量後、密度６．９ｇ／ｃｍ³の圧粉体を成形した。
得られた実施例および比較例の圧粉体を分解アンモニア
ガス雰囲気中で、１３９３Ｋの温度で１．８Ｋｓの時間
焼結合金し、各実施例と比較材を製作した。

【００３４】

【表１】

【００３５】これら実施例１〜７および比較材１〜３の
試験片について、耐摩耗性の評価として大越摩耗試験を
行い、実施例２と比較材１については、実機評価を行い
バルブシートとしての適合性を調査した。なお、耐摩耗
性評価結果は、実施例および比較材の全体の化学成分と
ともに表２に示し、実機耐久試験におけるバルブとバル
ブシートの摩耗量を図１に示した。

【００３６】なお、大越摩耗試験条件は次に示す通りで
あった。相手材（ロータ）ＪＩＳＳＵＨ３５ブロック材実施例および比較材滑り速度０．５１ｍ／ｓ摩擦距離１００ｍ最終荷重３１．５Ｎ温度ロータ；７７３Ｋブロック；６９３Ｋ測定項目ブロック摩耗体積

【００３７】また、実機耐久試験条件は次の通りであっ
た。エンジン４気筒２０００ｃｃ運転条件６０００ｒｐｍ×６４８Ｋｓ全負荷水温３８３Ｋバルブシート実施例２および比較材１バルブＪＩＳＳＵＨ３５フェース；ステライトＮｏ．６盛金測定項目バルブシート、バルブ摩耗量

【００３８】

【表２】

【００３９】表２に示したように、比較材１は合金要素
粉末を用いたため合金含有量が実施例より多かったにも
かかわらず固溶が不均質であって、摩耗体積が７２×１
０^-3ｍｍ³であり、Ｍｏ含有量が３％未満であった比較
材２は、摩耗体積が６９×１０^-3ｍｍ³であり、市販の
耐摩耗性焼結材料製造用原料粉末を用いた比較材３は、
摩耗体積が１５８×１０^-3ｍｍ³であった。これに対し
て、本発明の実施例１〜７は合金粉末を用いＮｉ基硬質
合金粉末を分散させたので、摩耗体積が４１〜５２×１
０^-3ｍｍ³であって、本発明合金が耐摩耗性に優れてい
ることが判明し、本発明の効果が確認された。

【００４０】また、図１に示したように、実基耐久試験
におけるバルブ、バルブシートの摩耗量は、実施例２が
比較材１のおよそ１／２と小さくなっており、本発明合
金はバルブシートとしての適合性が認められた。

【００４１】（実施例２）本発明の実施例８〜１３とし
て、重量比でＭｏ；６．３％、Ｃｏ；４．２％残部が実
質的にＦｅである基地用噴霧合金粉Ａ（粒径１７７μｍ
以下）、重量比でＷ；１４．４％、Ｃｒ；３５．２％、
Ｍｏ；１０．３％残部が実質的にＮｉのＮｉ基噴霧合金
粉Ｂ（粒径１４９μｍ以下）、市販に黒鉛粉、Ｃａ
Ｆ₂、ＭｏＳ₂、ＭｎＳ粉および潤滑剤ステアリン酸亜鉛
を準備し、表３に示す配合組成になるように秤量後、密
>度６．９ｇ／ｃｍ³の圧粉体を成形した。

【００４２】同様に比較材４〜６についても表３に示す
配合組成になるように秤量後、密度６．９ｇ／ｃｍ³の
圧粉体を成形した。なお、比較材４は快削材を全く配合
しないものであり、比較材５６快削材の配合が本発明の
組成範囲より少ないものであり、比較材６は快削材の配
合が本発明の組成範囲より多いものである。得られた実
施例および比較例の圧粉体をＮ₂ガス雰囲気中で、１３
９３Ｋの温度で１．８Ｋｓの時間焼結合金し、各実施例
と比較材を製作した。

【００４３】

【表３】

【０００４４】これら実施例８〜１３および比較材４〜
６の試験片について、実機に模したバルブ、バルブシー
ト試験機を用い、耐摩耗性の評価を行った。この試験装
置はプロパンガスの燃焼によってバルブとバルブシート
を加熱し、カムの駆動によってバルブを開閉する機構に
より、バルブとバルブシートの叩き摩耗状況を再現する
ものである。

【００４５】試験はバルブ材質をＪＩＳＳＵＨ３７
（フェース部にステライトＮｏ．６盛金）とし、バルブ
の温度を１０７３Ｋ、バルブシートの温度を６７０Ｋに
保つように制御し、カム回転数を２５００ｒｐｍにし、
運転時間を３６Ｋｓの条件で行い、バルブシートの摩耗
をバルブシート当たり幅増加量として測定した。

【００４６】また、試験片の切削性の評価として、下記
の切削性試験条件で超硬工具を用いた切削試験を行い、
切削抵抗を測定し、これの大小により切削性の良否を比
較した。切削速度５０ｍ／ｍｉｎ送り０．０５ｍｍ／ｒｅｖ切り込み０．５ｍｍ測定切削動力計耐摩耗性評価結果および切削抵抗測定結果は表４に示し
た。

【００４７】

【表４】

【００４８】表４に示したように、バルブシート当り幅
増加量は、快削成分を含まない比較材４の９２μｍに対
し、実施例８〜１３は、８６〜９６μｍの範囲にあり、
ほぼ同等の増加量であることから、耐摩耗性の低下は極
めて少ないと言える。一方、快削成分添加量が請求範囲
を越えている比較材６の当り幅増加量は、比較材４に対
して大幅に増えており、耐摩耗性の低下が認められた。

【００４９】切削抵抗比については、実施例８〜１３が
比較材４に比べ小さくなっており、被削性の向上が確認
できた。一方、比較材５は快削成分の添加量が少なく、
被削性向上は僅かであった。

【００５０】

【発明の効果】本発明の耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金
およびその製造方法は以上詳述したように、重量比でＣ
ｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２〜１０％、好ましくは３％を
越えて１０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避不
純物からなる鉄基合金粉末に対し、重量比でＭｏ；５〜
２０％、Ｃｒ；２０〜４０％、Ｗ；１０〜２０％を含有
し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなるＮｉ基合金
粉末を２〜３０％と、黒鉛粉末０．２〜２％と、必要に
応じて快削材を０．２〜２％を混合成形し、１３２３Ｋ
からＮｉ基合金粉末の融点以下の温度で焼結することを
特徴とするものであって、合金粉末を用いて基地組織を
焼結したので、合金元素の素地への固溶均質度が高く、
要素粉末を混合する従来法に比べて、少ない合金量で優
れた耐腐食性、耐酸化性および耐摩耗性を得ることがで
き、Ｎｉ基合金粉末中のＭｏ、Ｃｒ、ＷはＣと結合し、
炭化物を形成することにより耐摩耗性を向上させると共
に快削材の添加により被削性も改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明合金と比較材の実機耐久試験におけるバ
ルブおよびバルブシートの摩耗量を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡島博司愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開平６−172942（ＪＰ，Ａ) 特開平６−60095（ＪＰ，Ａ) 特開平２−111848（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−117255（ＪＰ，Ａ) 特開平６−57387（ＪＰ，Ａ) 特開平３−225008（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−183448（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 C22C 33/02 B22F 1/00 - 8/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比で、全体組成が、Ｃｏ；１．３〜
１５％、Ｍｏ；１．５〜１６％、Ｃｒ；０．４〜１２
％、Ｗ；０．２〜６％、Ｃ；０．２〜３．２％、Ｎｉ；
０．６〜１５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純
物からなり、かつ重量比で、Ｃｏ；２〜１５％、Ｍｏ；
２〜１０％、Ｃ；０．２〜２％、Ｎｉ；１０％以下を含
有し残部がＦｅおよび不可避不純物からなる基地中に、
重量比で、Ｍｏ；５〜２０％、Ｃｒ；２０〜４０％、
Ｗ；１０〜２０％、Ｃ；０．５〜４％を含有し、残部が
Ｎｉおよび不可避不純物からなる硬質粒子を２〜３０％
分散したことを特徴とする耐摩耗性に優れた鉄基焼結合
金。
【請求項２】基地中に含まれるＭｏが３％を越えて１
０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の耐摩
耗性に優れた鉄基焼結合金。
【請求項３】重量比でＣｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２〜
１０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
る鉄基合金粉末に対し、重量比でＭｏ；５〜２０％、Ｃ
ｒ；２０〜４０％、Ｗ；１０〜２０％を含有し、残部が
Ｎｉおよび不可避不純物からなるＮｉ基合金粉末を２〜
３０％と、黒鉛粉末０．２〜２％と、成形用潤滑剤を混
合、成形し、１３２３ＫからＮｉ基合金粉末の融点以下
の温度で焼結することを特徴とする耐摩耗性に優れた鉄
基焼結合金の製造方法。
【請求項４】鉄基粉末合金に含まれるＭｏ含有量が３
％を越え１０％以下であることを特徴とする請求項３に
記載の耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金の製造方法。
【請求項５】重量比でＣｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２〜
１０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
る鉄基合金粉末に対し、重量比でＭｏ；５〜２０％、Ｃ
ｒ；２０〜４０％、Ｗ；１０〜２０％、Ｃ；１〜４％を
含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなるＮｉ基
合金粉末を２〜３０％と、黒鉛粉末０．２〜２％と、成
形用潤滑剤を混合、成形し、１３２３ＫからＮｉ基合金
粉末の融点以下の温度で焼結することを特徴とする耐摩
耗性に優れた鉄基焼結合金の製造方法。
【請求項６】鉄基粉末合金に含まれるＭｏ含有量が３
％を越え１０％以下であることを特徴とする請求項５に
記載の耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金の製造方法。
【請求項７】重量比で、全体組成が、Ｃｏ；１．３〜
１５％、Ｍｏ；１．５〜１６％、Ｃｒ；０．４〜１２
％、Ｗ；０．２〜６％、Ｃ；０．２〜３．２％、Ｎｉ；
０．６〜１５％と、ＣａＦ₂、ＭｎＳおよびＭｏＳ₂のう
ち１種以上を０．２〜２％を含有し、残部がＦｅおよび
不可避不純物からなり、かつ重量比で、Ｃｏ；２〜１５
％、Ｍｏ；２〜１０％、Ｃ；０．２〜２％、Ｎｉ；１０
％以下を含有し残部がＦｅおよび不可避不純物からなる
基地中に、重量比で、Ｍｏ；５〜２０％、Ｃｒ；２０〜
４０％、Ｗ；１０〜２０％、Ｃ；０．５〜４％を含有
し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなる硬質粒子を
２〜３０％分散し、ＣａＦ₂、ＭｎＳおよびＭｏＳ₂のう
ち１種以上を０．２〜２％を分散したことを特徴とする
耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金。
【請求項８】基地中に含まれるＭｏが３％を越えて１
０％以下であることを特徴とする請求項７に記載の耐摩
耗性に優れた鉄基焼結合金。
【請求項９】重量比でＣｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２〜
１０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
る鉄基合金粉末に対し、重量比でＭｏ；５〜２０％、Ｃ
ｒ；２０〜４０％、Ｗ；１０〜２０％、Ｃ；４％以下を
含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなるＮｉ基
合金粉末を２〜３０％と、ＣａＦ₂、ＭｎＳおよびＭｏ
Ｓ₂のうち１種以上を合計で０．２〜２％と、黒鉛粉末
０．２〜２％と、成形用潤滑剤を混合、成形し、１３２
３ＫからＮｉ基合金粉末の融点以下の温度で焼結するこ
とを特徴とする耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金の製造方
法。
【請求項１０】鉄基粉末合金に含まれるＭｏが３％を
越えて１０％以下であることを特徴とする請求項９に記
載の耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金。