JP3275729B2 - 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブシートの製造方法 - Google Patents
耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブシートの製造方法Info
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- JP3275729B2 JP3275729B2 JP25152796A JP25152796A JP3275729B2 JP 3275729 B2 JP3275729 B2 JP 3275729B2 JP 25152796 A JP25152796 A JP 25152796A JP 25152796 A JP25152796 A JP 25152796A JP 3275729 B2 JP3275729 B2 JP 3275729B2
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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Ｆｅ基焼結合金製バルブシートの製造方法に関するも
のである。
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Ｆｅ基焼結合金製バルブシート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Ｆｅ基焼結合金製バル
ブシートとしては、例えば特開昭５５−１６４０６３号
公報や特開昭５８−１７８０７３号公報などに記載され
るように、硬質粒子分散型のＦｅ基焼結合金で構成され
たものが多く提案されている。
ブシートとしては、例えば特開昭５５−１６４０６３号
公報や特開昭５８−１７８０７３号公報などに記載され
るように、硬質粒子分散型のＦｅ基焼結合金で構成され
たものが多く提案されている。
【０００３】
【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、
内燃機関の構造部材であるバルブシートは、より一段の
高温環境下での稼働を余儀なくされるが、上記の従来Ｆ
ｅ基焼結合金製バルブシートはじめ、その他多くのバル
ブシートをより一段の高温環境下で用いた場合、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。
の高出力化および大型化はめざましく、これに伴ない、
内燃機関の構造部材であるバルブシートは、より一段の
高温環境下での稼働を余儀なくされるが、上記の従来Ｆ
ｅ基焼結合金製バルブシートはじめ、その他多くのバル
ブシートをより一段の高温環境下で用いた場合、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。
【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、特に高温環境にさらされても、
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、バルブシートを、 （ａ）素地形成用合金粉末として、重量％（質量％）で
［以下、組成に関する％は重量％（質量％）を示す］、 Ｃ：０．２〜３％、 Ｎｉ：０．５〜７％、 Ｃｏ：１〜１２％、 Ｎｂ：０．０５〜１．５
％、 を含有し、さらに、 Ｃｒ：０．３〜６％、 Ｍｏ：０．２〜６％、 Ｗ：０．５〜６％、 Ｓｉ：０．１〜１％、 のうちの１種または２種以上、を含有し、または含有せ
ず、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有する合
金鋼粉末、 （ｂ）硬質粒子Ａ形成用合金粉末として、 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−Ｍｏ−Ｃｒ系合金からなるＣｏ基合金粉末、 （ｃ）硬質粒子Ｂ形成用合金粉末として、 Ｃ：０．５〜３％、 Ｗ：１５〜３０％、 Ｃｏ：１５〜３０％、 Ｆｅ：５〜１５％、 Ｎｂ：０．２〜２％、 Ｓｉ：０．２〜２％、 を含有し、残りがＣｒと不可避不純物からなる組成を有
するＣｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ系合金からなるＣｒ基合金粉
末、以上（ａ）〜（ｃ）粉末を原料粉末として用いて製
造した、 Ｃ：０．５〜２％、 Ｓｉ：０．０５〜１％、 Ｃｏ：８〜１６％、 Ｃｒ：２〜８％、 Ｍｏ：１．５〜６％、 Ｗ：１．５〜６％、 Ｎｉ：０．５〜２％、 Ｎｂ：０．０５〜１％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる全体組
成、合金鋼の素地に、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ系合金からなる
Ｃｏ基合金硬質粒子Ａと、Ｃｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ系合金
からなるＣｒ基合金硬質粒子Ｂとが、光学顕微鏡組織写
真で観察して、合量で６〜２６面積％の割合で分散分布
し、かつ前記硬質粒子Ａの割合が硬質粒子に占める割合
で２５〜７５面積％である組織、および５〜２５％の気
孔率、を有するＦｅ基焼結合金で構成すると、この結果
製造されたＦｅ基焼結合金製バルブシートにおいては、
特に上記硬質粒子Ａが高温耐摩耗性にすぐれていること
から、これによってより高温下での使用に際してもすぐ
れた耐摩耗性が確保され、また上記硬質粒子Ｂはすぐれ
た常温耐摩耗性をもつことから、これによって特に内燃
機関の初期稼動時および低速運転時における耐摩耗性が
確保され、全体的にすぐれた耐摩耗性を長期に亘って発
揮するようになり、また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し、さらに鉛または鉛
合金を溶浸させると潤滑性、制振性、および被削性が向
上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、特に高温環境にさらされても、
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、バルブシートを、 （ａ）素地形成用合金粉末として、重量％（質量％）で
［以下、組成に関する％は重量％（質量％）を示す］、 Ｃ：０．２〜３％、 Ｎｉ：０．５〜７％、 Ｃｏ：１〜１２％、 Ｎｂ：０．０５〜１．５
％、 を含有し、さらに、 Ｃｒ：０．３〜６％、 Ｍｏ：０．２〜６％、 Ｗ：０．５〜６％、 Ｓｉ：０．１〜１％、 のうちの１種または２種以上、を含有し、または含有せ
ず、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有する合
金鋼粉末、 （ｂ）硬質粒子Ａ形成用合金粉末として、 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−Ｍｏ−Ｃｒ系合金からなるＣｏ基合金粉末、 （ｃ）硬質粒子Ｂ形成用合金粉末として、 Ｃ：０．５〜３％、 Ｗ：１５〜３０％、 Ｃｏ：１５〜３０％、 Ｆｅ：５〜１５％、 Ｎｂ：０．２〜２％、 Ｓｉ：０．２〜２％、 を含有し、残りがＣｒと不可避不純物からなる組成を有
するＣｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ系合金からなるＣｒ基合金粉
末、以上（ａ）〜（ｃ）粉末を原料粉末として用いて製
造した、 Ｃ：０．５〜２％、 Ｓｉ：０．０５〜１％、 Ｃｏ：８〜１６％、 Ｃｒ：２〜８％、 Ｍｏ：１．５〜６％、 Ｗ：１．５〜６％、 Ｎｉ：０．５〜２％、 Ｎｂ：０．０５〜１％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる全体組
成、合金鋼の素地に、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ系合金からなる
Ｃｏ基合金硬質粒子Ａと、Ｃｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ系合金
からなるＣｒ基合金硬質粒子Ｂとが、光学顕微鏡組織写
真で観察して、合量で６〜２６面積％の割合で分散分布
し、かつ前記硬質粒子Ａの割合が硬質粒子に占める割合
で２５〜７５面積％である組織、および５〜２５％の気
孔率、を有するＦｅ基焼結合金で構成すると、この結果
製造されたＦｅ基焼結合金製バルブシートにおいては、
特に上記硬質粒子Ａが高温耐摩耗性にすぐれていること
から、これによってより高温下での使用に際してもすぐ
れた耐摩耗性が確保され、また上記硬質粒子Ｂはすぐれ
た常温耐摩耗性をもつことから、これによって特に内燃
機関の初期稼動時および低速運転時における耐摩耗性が
確保され、全体的にすぐれた耐摩耗性を長期に亘って発
揮するようになり、また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し、さらに鉛または鉛
合金を溶浸させると潤滑性、制振性、および被削性が向
上するようになるという研究結果を得たのである。
【０００５】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）素地形成用合金粉末として、 Ｃ：０．２〜３％、 Ｎｉ：０．５〜７％、 Ｃｏ：１〜１２％、 Ｎｂ：０．０５〜１．５
％、 を含有し、さらに、 Ｃｒ：０．３〜６％、 Ｍｏ：０．２〜６％、 Ｗ：０．５〜６％、 Ｓｉ：０．１〜１％、 のうちの１種または２種以上、を含有し、または含有せ
ず、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有する合
金鋼粉末、 （ｂ）硬質粒子Ａ形成用合金粉末として、 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−Ｍｏ−Ｃｒ系合金からなるＣｏ基合金粉末、 （ｃ）硬質粒子Ｂ形成用合金粉末として、 Ｃ：０．５〜３％、 Ｗ：１５〜３０％、 Ｃｏ：１５〜３０％、 Ｆｅ：５〜１５％、 Ｎｂ：０．２〜２％、 Ｓｉ：０．２〜２％、 を含有し、残りがＣｒと不可避不純物からなる組成を有
するＣｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ系合金からなるＣｒ基合金粉
末、以上（ａ）〜（ｃ）粉末を原料粉末として用い、 Ｃ：０．５〜２％、 Ｓｉ：０．０５〜１％、 Ｃｏ：８〜１６％、 Ｃｒ：２〜８％、 Ｍｏ：１．５〜６％、 Ｗ：１．５〜６％、 Ｎｉ：０．５〜２％、 Ｎｂ：０．０５〜１％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる全体組
成、素地中に、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ系合金からなる高温耐
摩耗性Ｃｏ基合金硬質粒子Ａと、Ｃｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ
系合金からなる常温耐摩耗性Ｃｒ基合金硬質粒子Ｂと
が、光学顕微鏡組織写真で観察して、合量で６〜２６面
積％の割合で分散分布し、かつ前記硬質粒子Ａの割合が
硬質粒子に占める割合で２５〜７５面積％である組織、
および５〜２５％の気孔率、を有するＦｅ基焼結合金か
らなり、さらに必要に応じてこれに銅または銅合金、あ
るいは鉛または鉛合金を溶浸してなる、耐摩耗性のすぐ
れＦｅ基焼結合金製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。
なされたものであって、 （ａ）素地形成用合金粉末として、 Ｃ：０．２〜３％、 Ｎｉ：０．５〜７％、 Ｃｏ：１〜１２％、 Ｎｂ：０．０５〜１．５
％、 を含有し、さらに、 Ｃｒ：０．３〜６％、 Ｍｏ：０．２〜６％、 Ｗ：０．５〜６％、 Ｓｉ：０．１〜１％、 のうちの１種または２種以上、を含有し、または含有せ
ず、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有する合
金鋼粉末、 （ｂ）硬質粒子Ａ形成用合金粉末として、 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−Ｍｏ−Ｃｒ系合金からなるＣｏ基合金粉末、 （ｃ）硬質粒子Ｂ形成用合金粉末として、 Ｃ：０．５〜３％、 Ｗ：１５〜３０％、 Ｃｏ：１５〜３０％、 Ｆｅ：５〜１５％、 Ｎｂ：０．２〜２％、 Ｓｉ：０．２〜２％、 を含有し、残りがＣｒと不可避不純物からなる組成を有
するＣｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ系合金からなるＣｒ基合金粉
末、以上（ａ）〜（ｃ）粉末を原料粉末として用い、 Ｃ：０．５〜２％、 Ｓｉ：０．０５〜１％、 Ｃｏ：８〜１６％、 Ｃｒ：２〜８％、 Ｍｏ：１．５〜６％、 Ｗ：１．５〜６％、 Ｎｉ：０．５〜２％、 Ｎｂ：０．０５〜１％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる全体組
成、素地中に、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ系合金からなる高温耐
摩耗性Ｃｏ基合金硬質粒子Ａと、Ｃｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ
系合金からなる常温耐摩耗性Ｃｒ基合金硬質粒子Ｂと
が、光学顕微鏡組織写真で観察して、合量で６〜２６面
積％の割合で分散分布し、かつ前記硬質粒子Ａの割合が
硬質粒子に占める割合で２５〜７５面積％である組織、
および５〜２５％の気孔率、を有するＦｅ基焼結合金か
らなり、さらに必要に応じてこれに銅または銅合金、あ
るいは鉛または鉛合金を溶浸してなる、耐摩耗性のすぐ
れＦｅ基焼結合金製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。
【０００６】なお、この発明のバルブシートは、上記の
通りの組成をもった素地形成用合金粉末、硬質粒子Ａ形
成用合金粉末、および硬質粒子Ｂ形成用合金粉末を原料
粉末として用い、これら原料粉末を所定の割合に配合
し、以下通常の条件で、混合し、所定の形状にプレス成
形し、焼結し、さらに必要に応じて銅または銅合金、あ
るいは鉛または鉛合金を溶浸することによって製造され
る。
通りの組成をもった素地形成用合金粉末、硬質粒子Ａ形
成用合金粉末、および硬質粒子Ｂ形成用合金粉末を原料
粉末として用い、これら原料粉末を所定の割合に配合
し、以下通常の条件で、混合し、所定の形状にプレス成
形し、焼結し、さらに必要に応じて銅または銅合金、あ
るいは鉛または鉛合金を溶浸することによって製造され
る。
【０００７】つぎに、この発明の方法によって製造され
たバルブシートにおいて、これを構成するＦｅ基焼結合
金の全体組成、硬質粒子の割合、および気孔率を上記の
通りに限定した理由を説明する。 （Ａ） 成分組成 （ａ） Ｃ Ｃ成分には、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、さらに硬質粒子Ａ，Ｂのそれぞれに含有して耐摩耗
性を向上させる作用があるが、その含有量が０．５％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２％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０．５〜２％、望ま
しくは０．８〜１．５％と定めた。
たバルブシートにおいて、これを構成するＦｅ基焼結合
金の全体組成、硬質粒子の割合、および気孔率を上記の
通りに限定した理由を説明する。 （Ａ） 成分組成 （ａ） Ｃ Ｃ成分には、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、さらに硬質粒子Ａ，Ｂのそれぞれに含有して耐摩耗
性を向上させる作用があるが、その含有量が０．５％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２％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０．５〜２％、望ま
しくは０．８〜１．５％と定めた。
【０００８】（ｂ） Ｓｉ Ｓｉ成分は、主に硬質粒子Ａ，Ｂに含有して、硬質の金
属間化合物を形成し、これの耐摩耗性向上に寄与する
が、その含有量が０．０５％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％を越えると硬質
粒子Ｂ自体が脆化し、耐摩耗性低下の原因となることか
ら、その含有量を０．０５〜１％、望ましくは０．２〜
０．７％と定めた。
属間化合物を形成し、これの耐摩耗性向上に寄与する
が、その含有量が０．０５％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％を越えると硬質
粒子Ｂ自体が脆化し、耐摩耗性低下の原因となることか
ら、その含有量を０．０５〜１％、望ましくは０．２〜
０．７％と定めた。
【０００９】（ｃ） Ｃｏ Ｃｏ成分には、素地にあっては、これを固溶強化し、ま
た硬質粒子Ａではこれの高温耐摩耗性向上に寄与し、か
つ硬質粒子Ｂにおいては、これを固溶強化する作用があ
るが、その含有量が８％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１６％を越えると、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、その含有量を８〜１６％、望ましくは１０〜１４％
と定めた。
た硬質粒子Ａではこれの高温耐摩耗性向上に寄与し、か
つ硬質粒子Ｂにおいては、これを固溶強化する作用があ
るが、その含有量が８％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１６％を越えると、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、その含有量を８〜１６％、望ましくは１０〜１４％
と定めた。
【００１０】（ｄ） Ｃｒ Ｃｒ成分には、素地にあってはこれを固溶強化し、また
硬質粒子Ｂでは、主成分として含有して炭化物および金
属間化合物を形成して常温耐摩耗性を向上させ、さらに
硬質粒子Ａでは同じく炭化物および金属間化合物を形成
し、Ｃｏとの共存で高温耐摩耗性向上に寄与する作用が
あるが、その含有量が２％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８％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、その含有量を２〜８％、望まし
くは４〜６％と定めた。
硬質粒子Ｂでは、主成分として含有して炭化物および金
属間化合物を形成して常温耐摩耗性を向上させ、さらに
硬質粒子Ａでは同じく炭化物および金属間化合物を形成
し、Ｃｏとの共存で高温耐摩耗性向上に寄与する作用が
あるが、その含有量が２％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８％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、その含有量を２〜８％、望まし
くは４〜６％と定めた。
【００１１】（ｅ） Ｍｏ Ｍｏ成分には、素地においては、これを固溶強化し、か
つ硬質粒子Ｂには実質的に含有せず、主体が硬質粒子Ａ
に含有して炭化物を形成し、主成分であるＣｏとの共存
において高温耐摩耗性を向上させる作用があるが、その
含有量が１．５％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６％を越えると相手攻撃性が増
大するようになることから、その含有量を１．５〜６
％、望ましくは２〜４％と定めた。
つ硬質粒子Ｂには実質的に含有せず、主体が硬質粒子Ａ
に含有して炭化物を形成し、主成分であるＣｏとの共存
において高温耐摩耗性を向上させる作用があるが、その
含有量が１．５％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６％を越えると相手攻撃性が増
大するようになることから、その含有量を１．５〜６
％、望ましくは２〜４％と定めた。
【００１２】（ｆ） Ｗ Ｗ成分には、主として硬質粒子Ｂに含有して炭化物およ
び金属間化合物を形成し、もって常温耐摩耗性の向上に
寄与するが、その含有量が１．５％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６％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
１．５〜６％、望ましくは２〜４％と定めた。
び金属間化合物を形成し、もって常温耐摩耗性の向上に
寄与するが、その含有量が１．５％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６％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
１．５〜６％、望ましくは２〜４％と定めた。
【００１３】（ｇ） Ｎｉ Ｎｉ成分には、素地および硬質粒子Ａ，Ｂのいずれにも
固溶して、これを強化する作用があるが、その含有量が
０．５％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方その含有量が２％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０．５〜２％、望ましく
は０．８〜１．５％と定めた。
固溶して、これを強化する作用があるが、その含有量が
０．５％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方その含有量が２％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０．５〜２％、望ましく
は０．８〜１．５％と定めた。
【００１４】（ｈ） Ｎｂ Ｎｂ成分は、主に硬質粒子Ｂに含有して炭化物を形成
し、常温耐摩耗性向上に寄与する作用をもつが、その含
有量が０．０５％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％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０．０５〜１％、
望ましくは０．２〜０．７％と定めた。
し、常温耐摩耗性向上に寄与する作用をもつが、その含
有量が０．０５％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％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０．０５〜１％、
望ましくは０．２〜０．７％と定めた。
【００１５】（Ｂ） 硬質粒子の割合 上記の通り、バルブシートは、それぞれの硬質粒子Ａ，
Ｂによってすぐれた高温耐摩耗性と常温耐摩耗性をもつ
ようになり、したがって硬質粒子に占める割合で、硬質
粒子Ａの割合が２５面積％未満では所望の高温耐摩耗性
を確保することができず、一方その割合が７５面積％を
越えると相対的に硬質粒子Ｂの割合が少なくなりすぎて
所望の常温耐摩耗性を確保することができなくなること
から、硬質粒子Ａの割合を２５〜７５面積％、望ましく
は４０〜６０容量％と定めた。また、硬質粒子の全体割
合が６面積％未満では所望の耐摩耗性を確保することが
できず、一方その全体割合が２６面積％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、その全体割合を６〜２６面積％、
望ましくは１０〜２０面積％と定めた。
Ｂによってすぐれた高温耐摩耗性と常温耐摩耗性をもつ
ようになり、したがって硬質粒子に占める割合で、硬質
粒子Ａの割合が２５面積％未満では所望の高温耐摩耗性
を確保することができず、一方その割合が７５面積％を
越えると相対的に硬質粒子Ｂの割合が少なくなりすぎて
所望の常温耐摩耗性を確保することができなくなること
から、硬質粒子Ａの割合を２５〜７５面積％、望ましく
は４０〜６０容量％と定めた。また、硬質粒子の全体割
合が６面積％未満では所望の耐摩耗性を確保することが
できず、一方その全体割合が２６面積％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、その全体割合を６〜２６面積％、
望ましくは１０〜２０面積％と定めた。
【００１６】（Ｃ） 気孔率 １０％未満の気孔率では保油効果による潤滑性向上効果
が期待できないばかりでなく、銅および銅合金や鉛およ
び鉛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２５
％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５〜２５％、望ましくは１０〜２０
％と定めた。
が期待できないばかりでなく、銅および銅合金や鉛およ
び鉛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２５
％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５〜２５％、望ましくは１０〜２０
％と定めた。
【００１７】
【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、原
料粉末として、それぞれ表１〜３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合金粉末Ｍ−１〜Ｍ−
１３、硬質粒子Ａ形成用合金粉末Ａ−１〜Ａ−６、およ
び硬質粒子Ｂ形成用合金粉末Ｂ−１〜Ｂ−１３を用意
し、これらを表４に示される組合せで所定の割合に配合
し、ステアリン酸亜鉛：１％を加えてミキサーにて３０
分間混合し後、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、アンモニア分解ガス雰囲気中、１
１８０〜１２５０℃の範囲内の所定温度に１時間保持の
条件で焼結して、表５〜８に示される全体組成、硬質粒
子の割合（１００倍の光学顕微鏡組織写真にもとづいて
画像解析装置にて測定）、および気孔率を有するＦｅ基
焼結合金で構成され、外径：３４mm×最小内径：２７mm
×厚さ：７．２mmの寸法をもった本発明バルブシート１
〜１３および比較バルブシート１〜４をそれぞれ製造し
た。なお、上記比較バルブシート１〜４は、いずれも硬
質粒子の割合がこの発明の範囲から外れ、これによって
全体組成もこの発明の組成範囲から外れるようになった
ものである。
の製造方法を実施例により具体的に説明する。まず、原
料粉末として、それぞれ表１〜３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合金粉末Ｍ−１〜Ｍ−
１３、硬質粒子Ａ形成用合金粉末Ａ−１〜Ａ−６、およ
び硬質粒子Ｂ形成用合金粉末Ｂ−１〜Ｂ−１３を用意
し、これらを表４に示される組合せで所定の割合に配合
し、ステアリン酸亜鉛：１％を加えてミキサーにて３０
分間混合し後、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、アンモニア分解ガス雰囲気中、１
１８０〜１２５０℃の範囲内の所定温度に１時間保持の
条件で焼結して、表５〜８に示される全体組成、硬質粒
子の割合（１００倍の光学顕微鏡組織写真にもとづいて
画像解析装置にて測定）、および気孔率を有するＦｅ基
焼結合金で構成され、外径：３４mm×最小内径：２７mm
×厚さ：７．２mmの寸法をもった本発明バルブシート１
〜１３および比較バルブシート１〜４をそれぞれ製造し
た。なお、上記比較バルブシート１〜４は、いずれも硬
質粒子の割合がこの発明の範囲から外れ、これによって
全体組成もこの発明の組成範囲から外れるようになった
ものである。
【００１８】さらに、上記本発明バルブシート１〜１３
および比較バルブシート１〜４を本体とし、これのそれ
ぞれの上面に、純銅、Ｃｕ−３％Ｃｏ合金（以下、Ｃｕ
合金１という）またはＣｕ−３％Ｆｅ−２％Ｍｎ−２％
Ｚｎ合金（以下、Ｃｕ合金２という）の溶浸材を表９に
示される組合せで載置し、この状態でメタン変成ガス雰
囲気中、温度：１１００℃に１５分間保持の条件で銅ま
たは銅合金の溶浸処理を施すことにより本発明銅溶浸バ
ルブシート１〜１３および比較銅溶浸バルブシート１〜
４をそれぞれ製造した。また、同じく上記本発明バルブ
シート１〜１３および比較バルブシート１〜４を本体と
し、これに表１０に示される組合せで、純鉛、Ｐｂ−４
％Ｓｂ合金（以下、合金ａという）、またはＰｂ−５％
Ｓｎ合金（以下、合金ｂという）の溶浸材の加熱浴中
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時間浸漬の条件で鉛または鉛合金の溶浸処理
を施すことにより本発明鉛溶浸バルブシート１〜１３お
よび比較鉛溶浸バルブシート１〜４をそれぞれ製造し
た。
および比較バルブシート１〜４を本体とし、これのそれ
ぞれの上面に、純銅、Ｃｕ−３％Ｃｏ合金（以下、Ｃｕ
合金１という）またはＣｕ−３％Ｆｅ−２％Ｍｎ−２％
Ｚｎ合金（以下、Ｃｕ合金２という）の溶浸材を表９に
示される組合せで載置し、この状態でメタン変成ガス雰
囲気中、温度：１１００℃に１５分間保持の条件で銅ま
たは銅合金の溶浸処理を施すことにより本発明銅溶浸バ
ルブシート１〜１３および比較銅溶浸バルブシート１〜
４をそれぞれ製造した。また、同じく上記本発明バルブ
シート１〜１３および比較バルブシート１〜４を本体と
し、これに表１０に示される組合せで、純鉛、Ｐｂ−４
％Ｓｂ合金（以下、合金ａという）、またはＰｂ−５％
Ｓｎ合金（以下、合金ｂという）の溶浸材の加熱浴中
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時間浸漬の条件で鉛または鉛合金の溶浸処理
を施すことにより本発明鉛溶浸バルブシート１〜１３お
よび比較鉛溶浸バルブシート１〜４をそれぞれ製造し
た。
【００１９】つぎに、この結果得られた各種のバルブシ
ートについて、バルブシート台上摩耗試験機を用い、 バルブの材質：ＳＵＨ−３、 バルブの加熱温度：８００℃、 バルブの着座回数：３０００回／min 、 雰囲気：０．４kg／cm2 の圧力のプロパンガスと、流
量：１．５ｌ／min の酸素ガスによる燃焼ガス、 バルブシートの加熱温度（水冷）：３００〜４００℃、 着座荷重：３０kg、 試験時間：１時間の連続運転と１０分間の停止を１サイ
クルとして２０サイクル、 の条件で摩耗試験を行ない、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７〜１０に示した。
ートについて、バルブシート台上摩耗試験機を用い、 バルブの材質：ＳＵＨ−３、 バルブの加熱温度：８００℃、 バルブの着座回数：３０００回／min 、 雰囲気：０．４kg／cm2 の圧力のプロパンガスと、流
量：１．５ｌ／min の酸素ガスによる燃焼ガス、 バルブシートの加熱温度（水冷）：３００〜４００℃、 着座荷重：３０kg、 試験時間：１時間の連続運転と１０分間の停止を１サイ
クルとして２０サイクル、 の条件で摩耗試験を行ない、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７〜１０に示した。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
【表３】
【００２３】
【表４】
【００２４】
【表５】
【００２５】
【表６】
【００２６】
【表７】
【００２７】
【表８】
【００２８】
【表９】
【００２９】
【表１０】
【００３０】
【発明の効果】表４〜１０に示される結果から、本発明
バルブシート１〜１３、本発明銅溶浸バルブシート１〜
１３、および本発明鉛溶浸バルブシート１〜１３は、い
ずれも低い相手攻撃性で、かつ高温運転条件下ですぐれ
た耐摩耗性を示すのに対して、比較バルブシート１〜
４、比較銅溶浸バルブシート１〜４、および比較鉛溶浸
バルブシート１〜４に見られるように、これを構成する
Ｆｅ基焼結合金の硬質粒子の割合がこの発明の範囲から
外れると、耐摩耗性が低下したり、相手攻撃性が増した
りすることが明らかである。上述のように、この発明の
方法によって製造されたバルブシートは、特に硬質粒子
Ａ，Ｂを含有することによって高温および常温耐摩耗性
が著しく向上したＦｅ基焼結合金で構成されているの
で、これを高温運転の内燃機関に用いてもすぐれた耐摩
耗性を長期に亘って発揮するのである。
バルブシート１〜１３、本発明銅溶浸バルブシート１〜
１３、および本発明鉛溶浸バルブシート１〜１３は、い
ずれも低い相手攻撃性で、かつ高温運転条件下ですぐれ
た耐摩耗性を示すのに対して、比較バルブシート１〜
４、比較銅溶浸バルブシート１〜４、および比較鉛溶浸
バルブシート１〜４に見られるように、これを構成する
Ｆｅ基焼結合金の硬質粒子の割合がこの発明の範囲から
外れると、耐摩耗性が低下したり、相手攻撃性が増した
りすることが明らかである。上述のように、この発明の
方法によって製造されたバルブシートは、特に硬質粒子
Ａ，Ｂを含有することによって高温および常温耐摩耗性
が著しく向上したＦｅ基焼結合金で構成されているの
で、これを高温運転の内燃機関に用いてもすぐれた耐摩
耗性を長期に亘って発揮するのである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−225008（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−134607（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−330261（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−271998（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−202451（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−163350（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−178073（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 304 C22C 33/02 C22C 38/52 F01L 3/02
Claims (2)
- 【請求項１】 （ａ）素地形成用合金粉末として、重量
％（質量％）で、 Ｃ：０．２〜３％、 Ｎｉ：０．５〜７％、 Ｃｏ：１〜１２％、 Ｎｂ：０．０５〜１．５
％、 を含有し、さらに、 Ｃｒ：０．３〜６％、 Ｍｏ：０．２〜６％、 Ｗ：０．５〜６％、 Ｓｉ：０．１〜１％、 のうちの１種または２種以上、 を含有し、または含有せず、残りがＦｅと不可避不純物
からなる組成を有する合金鋼粉末、 （ｂ）硬質粒子Ａ形成用合金粉末として、重量％（質量
％）で、 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−Ｍｏ−Ｃｒ系合金からなるＣｏ基合金粉末、 （ｃ）硬質粒子Ｂ形成用合金粉末として、重量％（質量
％）で、 Ｃ：０．５〜３％、 Ｗ：１５〜３０％、 Ｃｏ：１５〜３０％、 Ｆｅ：５〜１５％、 Ｎｂ：０．２〜２％、 Ｓｉ：０．２〜２％、 を含有し、残りがＣｒと不可避不純物からなる組成を有
するＣｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ系合金からなるＣｒ基合金粉
末、 以上（ａ）〜（ｃ）粉末を原料粉末として用い、同じく
重量％（質量％）で、 Ｃ：０．５〜２％、 Ｓｉ：０．０５〜１％、 Ｃｏ：８〜１６％、 Ｃｒ：２〜８％、 Ｍｏ：１．５〜６％、 Ｗ：１．５〜６％、 Ｎｉ：０．５〜２％、 Ｎｂ：０．０５〜１％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる全体組
成、 合金鋼の素地に、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ系合金からなる高温
耐摩耗性Ｃｏ基合金硬質粒子Ａと、Ｃｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆ
ｅ系合金からなる常温耐摩耗性Ｃｒ基合金硬質粒子Ｂと
が、光学顕微鏡組織写真で観察して、合量で６〜２６面
積％の割合で分散分布し、かつ前記硬質粒子Ａの割合が
硬質粒子に占める割合で２５〜７５面積％である組織、 および５〜２５％の気孔率、 を有するＦｅ基焼結合金で構成されたバルブシートを製
造することを特徴とする耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結
合金製バルブシートの製造方法。 - 【請求項２】 （ａ）素地形成用合金粉末として、重量
％（質量％）で、 Ｃ：０．２〜３％、 Ｎｉ：０．５〜７％、 Ｃｏ：１〜１２％、 Ｎｂ：０．０５〜１．５
％、 を含有し、さらに、 Ｃｒ：０．３〜６％、 Ｍｏ：０．２〜６％、 Ｗ：０．５〜６％、 Ｓｉ：０．１〜１％、 のうちの１種または２種以上、 を含有し、または含有せず、残りがＦｅと不可避不純物
からなる組成を有する合金鋼粉末、 （ｂ）硬質粒子Ａ形成用合金粉末として、重量％（質量
％）で、 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−Ｍｏ−Ｃｒ系合金からなるＣｏ基合金粉末、 （ｃ）硬質粒子Ｂ形成用合金粉末として、重量％（質量
％）で、 Ｃ：０．５〜３％、 Ｗ：１５〜３０％、 Ｃｏ：１５〜３０％、 Ｆｅ：５〜１５％、 Ｎｂ：０．２〜２％、 Ｓｉ：０．２〜２％、 を含有し、残りがＣｒと不可避不純物からなる組成を有
するＣｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆｅ系合金からなるＣｒ基合金粉
末、 以上（ａ）〜（ｃ）粉末を原料粉末として用い、同じく
重量％（質量％）で、 Ｃ：０．５〜２％、 Ｓｉ：０．０５〜１％、 Ｃｏ：８〜１６％、 Ｃｒ：２〜８％、 Ｍｏ：１．５〜６％、 Ｗ：１．５〜６％、 Ｎｉ：０．５〜２％、 Ｎｂ：０．０５〜１％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる全体組
成、 合金鋼の素地に、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ系合金からなる高温
耐摩耗性Ｃｏ基合金硬質粒子Ａと、Ｃｒ−Ｗ−Ｃｏ−Ｆ
ｅ系合金からなる常温耐摩耗性Ｃｒ基合金硬質粒子Ｂと
が、光学顕微鏡組織写真で観察して、合量で６〜２６面
積％の割合で分散分布し、かつ前記硬質粒子Ａの割合が
硬質粒子に占める割合で２５〜７５面積％である組織、 および５〜２５％の気孔率、 を有するＦｅ基焼結合金で構成され、かつ銅または銅合
金、あるいは鉛または鉛合金を溶浸してなるバルブシー
トを製造することを特徴とする耐摩耗性のすぐれたＦｅ
基焼結合金製バルブシートの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25152796A JP3275729B2 (ja) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブシートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25152796A JP3275729B2 (ja) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブシートの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1096068A JPH1096068A (ja) | 1998-04-14 |
| JP3275729B2 true JP3275729B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=17224143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25152796A Expired - Fee Related JP3275729B2 (ja) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブシートの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3275729B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102965590B (zh) * | 2012-11-20 | 2015-12-09 | 江苏高博智融科技有限公司 | 一种改性硬质合金及其制备 |
| CN102994917B (zh) * | 2012-12-11 | 2015-07-15 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 合金材料、气门座圈及其制备方法、气门座圈的安装方法 |
-
1996
- 1996-09-24 JP JP25152796A patent/JP3275729B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH1096068A (ja) | 1998-04-14 |
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