JP3229390B2 - 鉄系焼結合金およびその製造方法 - Google Patents
鉄系焼結合金およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被削性および耐磨耗性
に優れた鉄系焼結合金およびその製造方法に関する。
に優れた鉄系焼結合金およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】粉末冶金により得られる焼結部品は、原
料粉末から一気に製品形状まで成形してしまう短い製造
工程で大量に生産されるところに特長がある。しかし中
には部品の形状あるいは寸法精度の点から焼結後に切削
加工しなければならないものもある。焼結部品は大抵の
場合硬度が高いが、このような部品の場合には切削性が
良いことが条件となる。また焼結部品は摺動部に用いら
れる場合が多く、その場合は耐磨耗性を要求される。
料粉末から一気に製品形状まで成形してしまう短い製造
工程で大量に生産されるところに特長がある。しかし中
には部品の形状あるいは寸法精度の点から焼結後に切削
加工しなければならないものもある。焼結部品は大抵の
場合硬度が高いが、このような部品の場合には切削性が
良いことが条件となる。また焼結部品は摺動部に用いら
れる場合が多く、その場合は耐磨耗性を要求される。
【０００３】エンジンのバルブシートには焼結合金が使
用されるケースが多い。焼結バルブシートは耐磨耗性は
良いが、焼結部品に特有の空孔があるため、断続切削と
なり、切削性が悪い。切削性を良くするためには次の２
つの方法がある。すなわち、鉄系焼結材は空孔が多いこ
とから、切削加工の場合微細な断続切削の作用を受け、
刃具寿命が問題となっている。
用されるケースが多い。焼結バルブシートは耐磨耗性は
良いが、焼結部品に特有の空孔があるため、断続切削と
なり、切削性が悪い。切削性を良くするためには次の２
つの方法がある。すなわち、鉄系焼結材は空孔が多いこ
とから、切削加工の場合微細な断続切削の作用を受け、
刃具寿命が問題となっている。
【０００４】そこで従来の技術では、 水ガラス、樹脂などで空孔を封孔処理する方法。 固体潤滑剤として焼結原料にＦｅＳを添加する方法。 などが採用されている。しかしながら、従来の封孔処理
にあっては、被削性改善効果はそれほど期待できず、ま
た含油軸受けのように焼結体の空孔を利用した用途には
使用できないということがある。またＦｅＳについては
融点（６４２℃）が低く、焼結過程で分解してしまうと
いうことで、被削性改善の効果的な方法ではない。
にあっては、被削性改善効果はそれほど期待できず、ま
た含油軸受けのように焼結体の空孔を利用した用途には
使用できないということがある。またＦｅＳについては
融点（６４２℃）が低く、焼結過程で分解してしまうと
いうことで、被削性改善の効果的な方法ではない。
【０００５】特開昭６１−１４７８０１号公報には粒径
１０μm 以下のＭｎＳ添加で被削性が改善されるという
技術がすでに公開されているが、耐磨耗性の向上につい
てはあまり効果の無い結果となっている。前述のように
摺動部分に使用される焼結材においては被削性とともに
耐磨耗性も要求されるので、これら２つの特性を同時に
満足する必要がある。
１０μm 以下のＭｎＳ添加で被削性が改善されるという
技術がすでに公開されているが、耐磨耗性の向上につい
てはあまり効果の無い結果となっている。前述のように
摺動部分に使用される焼結材においては被削性とともに
耐磨耗性も要求されるので、これら２つの特性を同時に
満足する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な従来の問題点を解決するためになされたもので、鉄系
焼結合金において、焼結部品本来の特性を変えずに被削
性を改善させ、かつ耐磨耗性も向上させることを目的と
する。
な従来の問題点を解決するためになされたもので、鉄系
焼結合金において、焼結部品本来の特性を変えずに被削
性を改善させ、かつ耐磨耗性も向上させることを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らはＭｎＳの粒
度の影響について鋭意研究を進めた結果、被削性につい
ては、粒度の細かい１０μm 以下のＭｎＳが有効であ
り、耐磨耗性については粒度のある程度大きい１０〜１
００μm のＭｎＳが有効であることを発見した。よって
本発明は、これら２種の粒度を適度の配合比によって混
在させ、被削性と耐磨耗性の２つの特性を兼ね備えたＦ
ｅ基焼結材である。
度の影響について鋭意研究を進めた結果、被削性につい
ては、粒度の細かい１０μm 以下のＭｎＳが有効であ
り、耐磨耗性については粒度のある程度大きい１０〜１
００μm のＭｎＳが有効であることを発見した。よって
本発明は、これら２種の粒度を適度の配合比によって混
在させ、被削性と耐磨耗性の２つの特性を兼ね備えたＦ
ｅ基焼結材である。
【０００８】すなわち本発明は、粒径１０μm 以下の粒
子が５〜５０重量％、粒径１０〜１００μm の粒子が５
０〜９５重量％であるＭｎＳ粒子が０．１〜５．０重量
％均一に分散した組織状態としたことを特徴とした鉄系
焼結合金であり、また本発明は、粒径１０μm 以下の粒
子５〜５０重量％、粒径１０〜１００μm の粒子５０〜
９５重量％からなるＭｎＳ粒子を鉄系焼結原料に０．１
〜５．０重量％均一に混合し成形・焼結することを特徴
とする鉄系焼結合金の製造方法である。
子が５〜５０重量％、粒径１０〜１００μm の粒子が５
０〜９５重量％であるＭｎＳ粒子が０．１〜５．０重量
％均一に分散した組織状態としたことを特徴とした鉄系
焼結合金であり、また本発明は、粒径１０μm 以下の粒
子５〜５０重量％、粒径１０〜１００μm の粒子５０〜
９５重量％からなるＭｎＳ粒子を鉄系焼結原料に０．１
〜５．０重量％均一に混合し成形・焼結することを特徴
とする鉄系焼結合金の製造方法である。
【０００９】
【作用】被削性に関して、ＭｎＳは機械加工時に刃先と
の切削面にあってその刃具磨耗を抑え、切削寿命を伸ば
すが、その粒度が１０μm 以下のように細かい方が刃物
と接触する機会が増し、効果を発揮する。１０μm 以下
の粒子が全ＭｎＳ粒子の５％未満ではその効果が少な
く、５０％越えではその効果が変わらないため、１０μ
m 以下のＭｎＳ粒子の全ＭｎＳ粒子の占める割合を５〜
５０％とする。
の切削面にあってその刃具磨耗を抑え、切削寿命を伸ば
すが、その粒度が１０μm 以下のように細かい方が刃物
と接触する機会が増し、効果を発揮する。１０μm 以下
の粒子が全ＭｎＳ粒子の５％未満ではその効果が少な
く、５０％越えではその効果が変わらないため、１０μ
m 以下のＭｎＳ粒子の全ＭｎＳ粒子の占める割合を５〜
５０％とする。
【００１０】耐磨耗性に関して発明者らが鋭意研究した
結果、ＭｎＳ粒子は固体潤滑作用を有し、Ｆｅ基摺動部
にあって自らの耐磨耗性向上は勿論、相手材の攻撃性を
も和らげる効果があることが発見された。この効果はＭ
ｎＳ粒度がある程度大きい方が良く、すなわち１０〜１
００μm の粒度が良好で、その全ＭｎＳ粒子に占める比
率が５０％未満では効果が少なく、９５％越えではその
効果が変わらないため、その範囲を５０〜９５％とす
る。
結果、ＭｎＳ粒子は固体潤滑作用を有し、Ｆｅ基摺動部
にあって自らの耐磨耗性向上は勿論、相手材の攻撃性を
も和らげる効果があることが発見された。この効果はＭ
ｎＳ粒度がある程度大きい方が良く、すなわち１０〜１
００μm の粒度が良好で、その全ＭｎＳ粒子に占める比
率が５０％未満では効果が少なく、９５％越えではその
効果が変わらないため、その範囲を５０〜９５％とす
る。
【００１１】そして鉄系原料粉末に対する上記粒度のＭ
ｎＳの添加量に関しては、ＭｎＳが０．１％未満である
と被削性が得られずまた５．０％越えであると焼結に影
響を及ぼして焼結後の硬さ、強度が低下する。よってＭ
ｎＳの添加量は０．１〜５．０％の範囲とした。上記の
ようなＭｎＳ粉末を鉄系原料粉末に混合し、さらに黒
鉛、潤滑剤、Ｃｕ粉末などの通常の添加物と混合して焼
結原料とした後の製造工程は、ＭｎＳを加えることによ
ってとくに影響されることなく、通常の成形・焼結条件
を用いて良い。
ｎＳの添加量に関しては、ＭｎＳが０．１％未満である
と被削性が得られずまた５．０％越えであると焼結に影
響を及ぼして焼結後の硬さ、強度が低下する。よってＭ
ｎＳの添加量は０．１〜５．０％の範囲とした。上記の
ようなＭｎＳ粉末を鉄系原料粉末に混合し、さらに黒
鉛、潤滑剤、Ｃｕ粉末などの通常の添加物と混合して焼
結原料とした後の製造工程は、ＭｎＳを加えることによ
ってとくに影響されることなく、通常の成形・焼結条件
を用いて良い。
【００１２】
【実施例】以下に本発明を実施例にもとづいて説明す
る。対象部品としてガソリンエンジンのバルブシートを
選んだ。バルブシートには比較的高温で用いられる排気
側バルブシートと比較的低温側で用いられる吸気側バル
ブシートの２種があるが、その両方について実験を行っ
た。
る。対象部品としてガソリンエンジンのバルブシートを
選んだ。バルブシートには比較的高温で用いられる排気
側バルブシートと比較的低温側で用いられる吸気側バル
ブシートの２種があるが、その両方について実験を行っ
た。
【００１３】吸気側バルブシートとして１．０ｗｔ％Ｃ
−２．５ｗｔ％Ｃｕ−０．５ｗｔ％Ｍｏ−残部Ｆｅの組
成の原料と、これに０．５ｗｔ％のＭｎＳを、粒径１０
μm 以下の粒子と粒径１０〜１００μm の粒子との比率
を変えて添加したもの（表１）および粒径１０μm 以下
が３０％、粒径１０〜１００μm が７０％の粒子構成と
したＭｎＳの添加量を種々変えたもの（表２）を用い
た。
−２．５ｗｔ％Ｃｕ−０．５ｗｔ％Ｍｏ−残部Ｆｅの組
成の原料と、これに０．５ｗｔ％のＭｎＳを、粒径１０
μm 以下の粒子と粒径１０〜１００μm の粒子との比率
を変えて添加したもの（表１）および粒径１０μm 以下
が３０％、粒径１０〜１００μm が７０％の粒子構成と
したＭｎＳの添加量を種々変えたもの（表２）を用い
た。
【００１４】排気側バルブシートとしては１．５ｗｔ％
Ｃ−２．０ｗｔ％Ｎｉ−１０．０ｗｔ％Ｃｒ−０．５ｗ
ｔ％Ｍｏ−８．０ｗｔ％Ｃｏ−３．０ｗｔ％Ｗ−残部Ｆ
ｅの組成の原料と、これに１ｗｔ％のＭｎＳを、粒径１
０μm 以下の粒子と粒径１０〜１００μm の粒子との比
率を変えて添加したもの（表３）および粒径１０μm 以
下が１５％、粒径１０〜１００μm が８５％の粒子構成
としたＭｎＳの添加量を種々変えたもの（表４）を用い
た。
Ｃ−２．０ｗｔ％Ｎｉ−１０．０ｗｔ％Ｃｒ−０．５ｗ
ｔ％Ｍｏ−８．０ｗｔ％Ｃｏ−３．０ｗｔ％Ｗ−残部Ｆ
ｅの組成の原料と、これに１ｗｔ％のＭｎＳを、粒径１
０μm 以下の粒子と粒径１０〜１００μm の粒子との比
率を変えて添加したもの（表３）および粒径１０μm 以
下が１５％、粒径１０〜１００μm が８５％の粒子構成
としたＭｎＳの添加量を種々変えたもの（表４）を用い
た。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４】
【００１９】成形・焼結条件は、面圧６ton/cm2 でプレ
ス成形し、アンモニア分解ガス焼結炉にて１１３０℃で
３０分焼結した。シート形状は外径３０、内径２０×厚
さ７ｍｍのドーナツ状であり、下記の切削条件にて外周
切削を行い、１００本終了後のチップのフランク磨耗量
を測定した。
ス成形し、アンモニア分解ガス焼結炉にて１１３０℃で
３０分焼結した。シート形状は外径３０、内径２０×厚
さ７ｍｍのドーナツ状であり、下記の切削条件にて外周
切削を行い、１００本終了後のチップのフランク磨耗量
を測定した。
【００２０】切削条件は、 ワーク回転数 ５６０ｒｐｍ 切り込み量 ０．５ｍｍ 送り ０．１５ｍｍ／ｒｅｖ チップ 超硬合金 結果を表１〜表４に示す。切削性試験結果の１例を比較
し図１に示す。これらから、ＭｎＳを添加しないもの、
粒径が１０μm 以下の粒子が５％未満のものに比べて、
本発明例の方がチップのフランク磨耗量が少ないことが
わかる。
し図１に示す。これらから、ＭｎＳを添加しないもの、
粒径が１０μm 以下の粒子が５％未満のものに比べて、
本発明例の方がチップのフランク磨耗量が少ないことが
わかる。
【００２１】耐磨耗性試験には図３に示す試験装置を用
いた。被験材のバルブシート２を図の如く固定しそれに
熱源３により加熱されたバルブ１を摺動させて行った。
耐磨耗試験の条件は次の通りである。 繰り返し速度 ３０００ｒｐｍ 相手バルブ材 ＳＶＨ３５ 温度：吸気側バルブシート ２００℃ 排気側バルブシート ３００℃ 時間 ９時間 リフト荷重 ６０ｋｇｆ 結果を表１〜表４に示す。耐磨耗性試験結果の１例を比
較し図２に示す。これらからＭｎＳを添加しないもの、
粒径が１０μm 以下のみのもの、粒径が１０μm 以下の
ものが５０％越えのものに比べて、本発明例の方がシー
ト磨耗、バルブ磨耗ともに優れていることがわかる。相
手材のバルブの磨耗量も少ないことが注目される。
いた。被験材のバルブシート２を図の如く固定しそれに
熱源３により加熱されたバルブ１を摺動させて行った。
耐磨耗試験の条件は次の通りである。 繰り返し速度 ３０００ｒｐｍ 相手バルブ材 ＳＶＨ３５ 温度：吸気側バルブシート ２００℃ 排気側バルブシート ３００℃ 時間 ９時間 リフト荷重 ６０ｋｇｆ 結果を表１〜表４に示す。耐磨耗性試験結果の１例を比
較し図２に示す。これらからＭｎＳを添加しないもの、
粒径が１０μm 以下のみのもの、粒径が１０μm 以下の
ものが５０％越えのものに比べて、本発明例の方がシー
ト磨耗、バルブ磨耗ともに優れていることがわかる。相
手材のバルブの磨耗量も少ないことが注目される。
【００２２】
【発明の効果】ＭｎＳは自己潤滑作用があるため、被削
性のみならず、耐磨耗性にも効果がある。実際、ＭｎＳ
の粒度構成を本発明の如くにすることによって、被削性
も耐磨耗性も大幅に改善された。また磨耗の相手材のバ
ルブの磨耗量も減少した。本発明によると、このように
切削の能率、原単位を向上させたばかりでなく、バルブ
シートおよびバルブの寿命も延長することができた。
性のみならず、耐磨耗性にも効果がある。実際、ＭｎＳ
の粒度構成を本発明の如くにすることによって、被削性
も耐磨耗性も大幅に改善された。また磨耗の相手材のバ
ルブの磨耗量も減少した。本発明によると、このように
切削の能率、原単位を向上させたばかりでなく、バルブ
シートおよびバルブの寿命も延長することができた。
【図１】切削チップの磨耗試験結果を示す特性図
【図２】バルブおよびブルブシートの磨耗試験結果を示
す特性図
す特性図
【図３】バルブシート磨耗試験機の説明正面図
１ バルブ ２ バルブシート ３ 熱源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅沢 幸二 栃木県都賀郡野木町野木1111番地 日本 ピストンリング株式会社 栃木工場内 (56)参考文献 特開 昭62−167864（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−210402（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 C22C 33/02
Claims (2)
- 【請求項１】 粒径１０μm 以下の粒子が５〜５０重量
％、粒径１０〜１００μm の粒子が５０〜９５重量％で
あるＭｎＳ粒子を０．１〜５．０重量％均一に分散させ
た組織状態としたことを特徴とする鉄系焼結合金。 - 【請求項２】 鉄系粉末原料に粒径１０μm 以下の粒子
５〜５０重量％、１０〜１００μm の粒子５０〜９５重
量％からなるＭｎＳ粒子を０．１〜５．０重量％均一に
混合したものを鉄系焼結原料として、成形・焼結するこ
とを特徴とする鉄系焼結合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29339292A JP3229390B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 鉄系焼結合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29339292A JP3229390B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 鉄系焼結合金およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06145916A JPH06145916A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3229390B2 true JP3229390B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=17794174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29339292A Expired - Fee Related JP3229390B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 鉄系焼結合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3229390B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69717099T2 (de) * | 1997-09-02 | 2003-03-27 | Federal-Mogul Deva Gmbh | Verwendung von rostfreier gesinterten Stahlegierung mit mangan sulphi für hochtemperaturbeanspruchte Lager. |
| KR100974231B1 (ko) * | 2008-08-06 | 2010-08-06 | 가야에이엠에이 주식회사 | 내열성 저하를 방지한 필터용 철계 다공질 소결체 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 필터용 철계 다공질 소결체 |
| JP5649830B2 (ja) * | 2010-02-23 | 2015-01-07 | 株式会社リケン | バルブシート |
| JP2015508455A (ja) * | 2012-01-05 | 2015-03-19 | ホガナス アクチボラグ （パブル） | 新規金属粉末及びその使用 |
-
1992
- 1992-10-30 JP JP29339292A patent/JP3229390B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06145916A (ja) | 1994-05-27 |
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