JP3309451B2 - Ｔｉ合金バルブ用銅合金製バルブガイド - Google Patents
Ｔｉ合金バルブ用銅合金製バルブガイドInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、Ｔｉ合金バルブと組
み合わせて使用するに適した銅合金製バルブガイドに関
するものである。
み合わせて使用するに適した銅合金製バルブガイドに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、内燃機関のバルブは各種耐熱鋼
で製造されている。この各種耐熱鋼製バルブ用バルブガ
イドとして、例えば、Ｚｎ：８〜１８％、Ｔｉ：０．２
〜２％、鉄族金属：１．３〜５％、Ｃｒ：０．０５〜１
％を含有し、さらに必要に応じて、Ａｌ：０．０５〜
０．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．５％を含有し、残りが
Ｃｕおよび不可避不純物からなる組成を有するＣｕ合金
製バルブガイドが知られている（特開平３−１９９３３
３号公報参照）。
で製造されている。この各種耐熱鋼製バルブ用バルブガ
イドとして、例えば、Ｚｎ：８〜１８％、Ｔｉ：０．２
〜２％、鉄族金属：１．３〜５％、Ｃｒ：０．０５〜１
％を含有し、さらに必要に応じて、Ａｌ：０．０５〜
０．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．５％を含有し、残りが
Ｃｕおよび不可避不純物からなる組成を有するＣｕ合金
製バルブガイドが知られている（特開平３−１９９３３
３号公報参照）。
【０００３】近年、内燃機関の燃費の向上のための軽量
化が計られており、内燃機関のバルブとして軽量で耐熱
性のあるＴｉ合金バルブが使用されるようになってき
た。このＴｉ合金バルブは、主に、Ｔｉ−６％Ａｌ−４
％Ｖ（％は質量％。以下％は、質量％を示す。）合金で
作製されている。かかるＴｉ合金バルブに対するバルブ
ガイドも従来のＣｕ合金製バルブガイドが使用されてい
た。
化が計られており、内燃機関のバルブとして軽量で耐熱
性のあるＴｉ合金バルブが使用されるようになってき
た。このＴｉ合金バルブは、主に、Ｔｉ−６％Ａｌ−４
％Ｖ（％は質量％。以下％は、質量％を示す。）合金で
作製されている。かかるＴｉ合金バルブに対するバルブ
ガイドも従来のＣｕ合金製バルブガイドが使用されてい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記Ｔｉ合金
バルブのバルブガイドとして前記従来のＣｕ合金製バル
ブガイドを使用すると、前記従来のＣｕ合金製バルブガ
イドはＴｉ合金バルブを激しく摩耗し、Ｔｉ合金製バル
ブの寿命が短くなるなどの問題があった。
バルブのバルブガイドとして前記従来のＣｕ合金製バル
ブガイドを使用すると、前記従来のＣｕ合金製バルブガ
イドはＴｉ合金バルブを激しく摩耗し、Ｔｉ合金製バル
ブの寿命が短くなるなどの問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような観点から、従来よりもＴｉ合金バルブを摩
耗させることの少ない新しいＣｕ合金製バルブガイドを
開発すべく研究を行った結果、 Ｚｎ：２１〜４２％、 Ａｌ：２〜６％、 Ｔｉ：１〜４％、 ＦｅおよびＮｉのうち１種または２種を合計で２〜６
％、 を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなり、か
つ、ＺｎおよびＡｌの含有量が、４２％≦Ｚｎ＋３．５
Ａｌ≦４９％の関係を満足するＣｕ合金製バルブガイド
は、β相組織を有し、Ｔｉ合金バルブに対する摩耗が大
幅に軽減されるという知見を得たのである。
上述のような観点から、従来よりもＴｉ合金バルブを摩
耗させることの少ない新しいＣｕ合金製バルブガイドを
開発すべく研究を行った結果、 Ｚｎ：２１〜４２％、 Ａｌ：２〜６％、 Ｔｉ：１〜４％、 ＦｅおよびＮｉのうち１種または２種を合計で２〜６
％、 を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなり、か
つ、ＺｎおよびＡｌの含有量が、４２％≦Ｚｎ＋３．５
Ａｌ≦４９％の関係を満足するＣｕ合金製バルブガイド
は、β相組織を有し、Ｔｉ合金バルブに対する摩耗が大
幅に軽減されるという知見を得たのである。
【０００６】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、以下に、この発明のＣｕ合金製バル
ブガイドの成分組成を前記のごとく限定した理由につい
て説明する。
れたものであって、以下に、この発明のＣｕ合金製バル
ブガイドの成分組成を前記のごとく限定した理由につい
て説明する。
【０００７】（ａ） Ｚｎ Ｚｎは、Ｃｕとともに合金の素地を形成し、バルブガイ
ドの強度および靭性を向上させる作用があり、さらにＴ
ｉ合金バルブの高温での耐焼付き性および耐摩耗性を改
善する作用を有するが、２１％未満ではその効果がな
く、一方、４２％を越えて含有すると、熱伝導度が低下
するとともに高温下での耐焼付き性が低下するようにな
る。したがって、Ｚｎの含有量は、２１〜４２％に定め
た。
ドの強度および靭性を向上させる作用があり、さらにＴ
ｉ合金バルブの高温での耐焼付き性および耐摩耗性を改
善する作用を有するが、２１％未満ではその効果がな
く、一方、４２％を越えて含有すると、熱伝導度が低下
するとともに高温下での耐焼付き性が低下するようにな
る。したがって、Ｚｎの含有量は、２１〜４２％に定め
た。
【０００８】（ｂ） Ａｌ Ａｌは、素地に固溶して酸化性雰囲気での強度を向上さ
せる作用があり、さらに高温での耐摩耗性および耐焼付
き性を改善する作用を有するが、これらの成分は、２％
未満ではその効果がなく、一方、６％をそれそれ越えて
含有すると逆に耐焼付き性が低下し相手攻撃性が増すの
で好ましくない。したがって、Ａｌの含有量は２〜６％
に定めた。
せる作用があり、さらに高温での耐摩耗性および耐焼付
き性を改善する作用を有するが、これらの成分は、２％
未満ではその効果がなく、一方、６％をそれそれ越えて
含有すると逆に耐焼付き性が低下し相手攻撃性が増すの
で好ましくない。したがって、Ａｌの含有量は２〜６％
に定めた。
【０００９】（ｃ） Ｔｉ Ｔｉは、素地に固溶して耐熱疲労性を向上させるほかＦ
ｅおよびＮｉと金属間化合物を形成して素地中に微細均
一に析出し、高温下での耐摩耗性を向上させる作用を有
するが、その含有量が１％未満ではその効果がなく、一
方、４％を越えて含有すると、熱伝導性を低下させるの
で好ましくない。したがって、Ｔｉの含有量は１〜４％
に定めた。
ｅおよびＮｉと金属間化合物を形成して素地中に微細均
一に析出し、高温下での耐摩耗性を向上させる作用を有
するが、その含有量が１％未満ではその効果がなく、一
方、４％を越えて含有すると、熱伝導性を低下させるの
で好ましくない。したがって、Ｔｉの含有量は１〜４％
に定めた。
【００１０】（ｄ） ＦｅおよびＮｉ これらの成分は、いずれもＴｉとともに金属間化合物を
形成して素地中に分散させ、高温での耐摩耗性を向上さ
せる作用があるが、その含有量が合計で２％未満では、
所望の効果が得られず、一方、その含有量が６％を越え
て含有すると熱伝導度が低下する。したがって、Ｆｅお
よびＮｉの含有量は合計で２〜６％に定めた。
形成して素地中に分散させ、高温での耐摩耗性を向上さ
せる作用があるが、その含有量が合計で２％未満では、
所望の効果が得られず、一方、その含有量が６％を越え
て含有すると熱伝導度が低下する。したがって、Ｆｅお
よびＮｉの含有量は合計で２〜６％に定めた。
【００１１】（ｅ） ４２％≦Ｚｎ＋３．５Ａｌ≦４９
％ ＺｎとＡｌの量によりバルブガイドのＣｕ合金組織を変
えることができ、Ｚｎ＋３．５Ａｌが４２％より少ない
とα相またはα＋β相が現れてＴｉ合金バルブの摩耗を
増加させ、一方、Ｚｎ＋３．５Ａｌが４９％を越える
と、γ相が現れてβ＋γ相となり、Ｔｉ合金バルブの摩
耗を増加させる。すなわち、Ｚｎ＋３．５Ａｌが４２％
未満または４９％超ではＴｉ合金バルブに対する相手攻
撃性の少ないβ相組織を形成することができないところ
からＺｎ＋３．５Ａｌ：４２〜４９％に定めた。
％ ＺｎとＡｌの量によりバルブガイドのＣｕ合金組織を変
えることができ、Ｚｎ＋３．５Ａｌが４２％より少ない
とα相またはα＋β相が現れてＴｉ合金バルブの摩耗を
増加させ、一方、Ｚｎ＋３．５Ａｌが４９％を越える
と、γ相が現れてβ＋γ相となり、Ｔｉ合金バルブの摩
耗を増加させる。すなわち、Ｚｎ＋３．５Ａｌが４２％
未満または４９％超ではＴｉ合金バルブに対する相手攻
撃性の少ないβ相組織を形成することができないところ
からＺｎ＋３．５Ａｌ：４２〜４９％に定めた。
【００１２】
【実施例】つぎに、この発明のＴｉ合金バルブ用Ｃｕ合
金製バルブガイドを実施例により具体的に説明する。通
常の高周波溶解炉を用い、黒鉛るつぼの中で、それぞれ
表１〜表２に示される成分組成のＣｕ合金を５Ｋｇづつ
溶製し、金型に鋳造した後、面削し、通常の条件で熱間
鍛造を施し、ついで、５５０℃、１．５時間保持の条件
で均質化処理を施したものから、外径：１１ｍｍ、内
径：６．２ｍｍ、長さ：４５ｍｍの寸法を有するパイプ
を削り出し、表１〜表２に示される組織を有する本発明
Ｔｉ合金バルブ用Ｃｕ合金製バルブガイド（以下、本発
明バルブガイドという）１〜９、比較Ｔｉ合金バルブ用
Ｃｕ合金製バルブガイド（以下、比較バルブガイドとい
う）１〜８および従来Ｔｉ合金バルブ用Ｃｕ合金製バル
ブガイド（以下、従来バルブガイドという）１〜２を作
製した。
金製バルブガイドを実施例により具体的に説明する。通
常の高周波溶解炉を用い、黒鉛るつぼの中で、それぞれ
表１〜表２に示される成分組成のＣｕ合金を５Ｋｇづつ
溶製し、金型に鋳造した後、面削し、通常の条件で熱間
鍛造を施し、ついで、５５０℃、１．５時間保持の条件
で均質化処理を施したものから、外径：１１ｍｍ、内
径：６．２ｍｍ、長さ：４５ｍｍの寸法を有するパイプ
を削り出し、表１〜表２に示される組織を有する本発明
Ｔｉ合金バルブ用Ｃｕ合金製バルブガイド（以下、本発
明バルブガイドという）１〜９、比較Ｔｉ合金バルブ用
Ｃｕ合金製バルブガイド（以下、比較バルブガイドとい
う）１〜８および従来Ｔｉ合金バルブ用Ｃｕ合金製バル
ブガイド（以下、従来バルブガイドという）１〜２を作
製した。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】前記本発明バルブガイド１〜９、比較バル
ブガイド１〜８および従来バルブガイド１〜２につい
て、電気伝導率を測定してバルブガイドの熱伝導度を評
価し、さらに下記の摩耗試験を行った。
ブガイド１〜８および従来バルブガイド１〜２につい
て、電気伝導率を測定してバルブガイドの熱伝導度を評
価し、さらに下記の摩耗試験を行った。
【００１６】（１） 加熱磨耗試験 Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖからなり、直径：６．１ｍｍ、
長さ：１５０ｍｍの寸法を有する丸棒を用意し、この丸
棒を前記表１〜表２に示される本発明バルブガイド１〜
９、比較バルブガイド１〜８および従来バルブガイド１
〜２に挿通し、丸棒の一端をバーナーで加熱し、４４０
℃に保持した状態で前記本発明バルブガイド１〜９、比
較バルブガイド１〜８および従来バルブガイド１〜２に
それぞれ押付荷重：５Ｋｇで押付け、オイルを滴下しな
がら、バルブガイド孔の軸方向にストローク摺動距離：
１２ｍｍ、４０００ストローク／分で３０分間摺動の条
件の摩耗試験を行い、バルブガイドおよび加熱丸棒の最
大摩耗量を測定してそれらの結果結果を表３〜表４に示
し、高温時における耐摩耗性および相手攻撃性を評価し
た。
長さ：１５０ｍｍの寸法を有する丸棒を用意し、この丸
棒を前記表１〜表２に示される本発明バルブガイド１〜
９、比較バルブガイド１〜８および従来バルブガイド１
〜２に挿通し、丸棒の一端をバーナーで加熱し、４４０
℃に保持した状態で前記本発明バルブガイド１〜９、比
較バルブガイド１〜８および従来バルブガイド１〜２に
それぞれ押付荷重：５Ｋｇで押付け、オイルを滴下しな
がら、バルブガイド孔の軸方向にストローク摺動距離：
１２ｍｍ、４０００ストローク／分で３０分間摺動の条
件の摩耗試験を行い、バルブガイドおよび加熱丸棒の最
大摩耗量を測定してそれらの結果結果を表３〜表４に示
し、高温時における耐摩耗性および相手攻撃性を評価し
た。
【００１７】（２） 常温磨耗試験 本発明バルブガイド１〜９、比較バルブガイド１〜８お
よび従来バルブガイド１〜２を構成する合金と同一成分
組成の縦：２０ｍｍ、横：５０ｍｍ、厚さ：７ｍｍの寸
法を有する合金板それぞれ用意した。一方、Ｔｉ−６％
Ａｌ−４％Ｖからなり、直径：３０ｍｍ、厚さ：１０ｍ
ｍの寸法を有するディスクを用意し、このディスクに前
記合金板をそれぞれ荷重：１８．２Ｋｇで押付け、無潤
滑下、ディスクを０．９４ｍ／ｓで回転させ、１００ｍ
摩擦後の比磨耗量を測定してその測定結果を表３〜表４
に示し、本発明バルブガイド１〜９、比較バルブガイド
１〜８および従来バルブガイド１〜２の常温における耐
摩耗性も評価した。
よび従来バルブガイド１〜２を構成する合金と同一成分
組成の縦：２０ｍｍ、横：５０ｍｍ、厚さ：７ｍｍの寸
法を有する合金板それぞれ用意した。一方、Ｔｉ−６％
Ａｌ−４％Ｖからなり、直径：３０ｍｍ、厚さ：１０ｍ
ｍの寸法を有するディスクを用意し、このディスクに前
記合金板をそれぞれ荷重：１８．２Ｋｇで押付け、無潤
滑下、ディスクを０．９４ｍ／ｓで回転させ、１００ｍ
摩擦後の比磨耗量を測定してその測定結果を表３〜表４
に示し、本発明バルブガイド１〜９、比較バルブガイド
１〜８および従来バルブガイド１〜２の常温における耐
摩耗性も評価した。
【００１８】
【表３】
【００１９】
【表４】
【００２０】
【発明の効果】表１〜表４に示される結果から、本発明
バルブガイド１〜９は、従来バルブガイド１〜２に比べ
て、電気伝導度は差がないことから熱伝導度はほぼ同等
であるが、本発明バルブガイド１〜９を構成する合金板
の常温磨耗試験による比磨耗量が少ないことから常温下
での本発明バルブガイド１〜９の摩耗量は少なく、ま
た、高温下での本発明バルブガイド１〜９の摩耗量も格
段に少なく、さらに、本発明バルブガイド１〜９は従来
バルブガイド１〜２に比べて加熱丸棒を摩耗させること
も少ないところからＴｉ合金バルブに対する相手攻撃性
も少ないことが分かる。
バルブガイド１〜９は、従来バルブガイド１〜２に比べ
て、電気伝導度は差がないことから熱伝導度はほぼ同等
であるが、本発明バルブガイド１〜９を構成する合金板
の常温磨耗試験による比磨耗量が少ないことから常温下
での本発明バルブガイド１〜９の摩耗量は少なく、ま
た、高温下での本発明バルブガイド１〜９の摩耗量も格
段に少なく、さらに、本発明バルブガイド１〜９は従来
バルブガイド１〜２に比べて加熱丸棒を摩耗させること
も少ないところからＴｉ合金バルブに対する相手攻撃性
も少ないことが分かる。
【００２１】しかし、比較バルブガイド１〜８に見られ
るように、この発明の条件から外れると、常温または高
温下で摩耗量が増加したり、さらに加熱丸棒の摩耗が増
加するなどして相手攻撃性も強まり、バルブガイドとし
て好ましくない性質が現れることが明らかである。上述
のように、この発明の銅合金製バルブガイドは、Ｔｉ合
金バルブのためのバルブガイドとして優れた性能を発揮
することができ、工業上優れた効果をもたらすものであ
る。
るように、この発明の条件から外れると、常温または高
温下で摩耗量が増加したり、さらに加熱丸棒の摩耗が増
加するなどして相手攻撃性も強まり、バルブガイドとし
て好ましくない性質が現れることが明らかである。上述
のように、この発明の銅合金製バルブガイドは、Ｔｉ合
金バルブのためのバルブガイドとして優れた性能を発揮
することができ、工業上優れた効果をもたらすものであ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−100913（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−81650（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−199333（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 9/00 - 9/10 F16K 29/00
Claims (1)
- 【請求項１】 質量％で、 Ｚｎ：２１〜４２％、 Ａｌ：２〜６％、 Ｔｉ：１〜４％、 ＦｅおよびＮｉのうち１種または２種を合計で２−６
％、 を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなり、 かつ、ＺｎおよびＡｌの含有量が、４２％≦Ｚｎ＋３．
５Ａｌ≦４９％の関係を満足する組成を有し、さらにそ
の組織はβ相組織であることを特徴とするＴｉ合金バル
ブ用銅合金製バルブガイド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32500492A JP3309451B2 (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | Ｔｉ合金バルブ用銅合金製バルブガイド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32500492A JP3309451B2 (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | Ｔｉ合金バルブ用銅合金製バルブガイド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06145846A JPH06145846A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3309451B2 true JP3309451B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=18172062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32500492A Expired - Fee Related JP3309451B2 (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | Ｔｉ合金バルブ用銅合金製バルブガイド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3309451B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101928858B (zh) * | 2010-09-01 | 2012-03-14 | 武汉泛洲中越合金有限公司 | 一种高强度耐磨铜合金及其制造方法 |
-
1992
- 1992-11-10 JP JP32500492A patent/JP3309451B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06145846A (ja) | 1994-05-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020423 |
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