JP4140786B2

JP4140786B2 - バルブガイド

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Publication number: JP4140786B2
Application number: JP19055897A
Authority: JP
Inventors: 克直近畑; 幸一郎林
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2017-07-01
Also published as: JPH1081943A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、焼結合金製のエンジン用バルブガイドに係り、特に、耐摩耗性に優れ、しかもバルブステムのスカッフィングの発生を防止することができるバルブガイドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車などのエンジンのバルブガイドとしては、焼結合金で製造されたものが多く提供されている。このバルブガイドには、耐摩耗性を付与するため何らかの硬質相が含まれており、例えば、本出願人が特公昭５５−３４８５８号公報や特公平１−５２４６３号公報等で開示したバルブガイドでは、硬質相としてＦｅ−Ｐ−Ｃ共晶化合物（ステダイト）を含んでいる。このような焼結合金製のバルブガイドは、圧粉体を焼結した後、エンジンのシリンダヘッドに圧入し、次いでリーマ加工によって内径の仕上げを行って完成される。このバルブガイドには、エンジンに設けられた給油装置から潤滑油が供給され、潤滑油はバルブガイド内部の気孔を通ってバルブステムとの摺動面に浸み出す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バルブガイドの摺接面に浸み出す潤滑油の量が少ないと、バルブステムの表面が焼き付くスカッフィングと呼ばれる現象が生じる。一方、バルブガイドの内部を潤滑油が通り易いと、潤滑油が負圧によってエンジン内に漏れ出して排気ガスに白煙が含まれるようになる。したがって、バルブガイドには、適度な量の潤滑油を通過させる性質が要求される。さらに、バルブガイドには耐摩耗性は勿論のこと、被削性も重要な性能の一つとして要求されるが、焼結合金製のバルブガイドは上述のように硬質相を分散させているため加工しにくくなっている。このため、本出願人は、上述の特公昭５５−３４８５８号公報のバルブガイドの耐摩耗性を維持したまま被削性を改善した特開平４−５７１４０号公報のバルブガイド等を提案してきたが、なお一層の被削性の改善が望まれている。
このように、バルブガイドには種々の性能が高いレベルで求められており、本発明はそのような要求に充分応えることができるバルブガイドおよびその製造方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、バルブステムのスカッフィングが生じる原因について検討した結果、バルブガイドの内周面を機械加工する際に、内周面に露出している気孔が閉塞されることが要因であることを見い出した。そこで、機械加工後の内周面に露出している気孔とスカッフィングの発生状況との関係を調査したところ、まず、気孔径の大きさが所定以上必要であることが判った。これは、内周面に露出している気孔であっても気孔径が小さいと、内部の気孔と連通していないことが多く、また、機械加工により閉塞され易いからである。ただし、ここで言う気孔径とは、測定した気孔の面積を同じ面積の真円に置き換えたときの円の直径をいう。また、気孔径の大きな気孔であってもバルブガイドの内周面に偏在していたのでは、内周面に潤滑されない部分が生じる。さらに、気孔の内周面における面積率は、内周面に充分な潤滑油を供給するための重要なファクターである。
【０００５】
本発明のバルブガイドは、このような知見から各種実験を行った結果に基づいてなされたもので、バルブステムと摺接する内周面に機械加工による仕上げを行った焼結合金からなるバルブガイドであって、機械加工後の内周面に露出している気孔の面積率を２．７〜１０．７％とし、内周面の１ｍｍ²当たりに気孔径が８０μｍ以上の気孔を１個以上露出させたことを特徴としている。以下、上記数値限定の根拠について本発明の作用とともに説明する。
【０００６】
本発明者等の実験によれば、機械加工後の内周面に露出している気孔の面積率が３．０％の場合にはバルブステムにスカッフィングが発生せず、面積率が２．５％のときにスカッフィングが発生した。スカッフィングが発生するか否かの臨界条件は、これら２つの数値の平均値付近に存すると推認することができるので面積率の下限値を２．７％とした。なお、より確実にスカッフィングを防止するためには、面積率を３．０％以上にすることが好ましく、４．０％以上にするとさらに良好な結果を得ることができる。
【０００７】
また、本発明者等は、面積率と潤滑油の漏出の関係を調査した。この調査ではバルブガイドの一端部を真空タンクから突出させ、突出した端部に潤滑油を供給するとともに、真空タンクをエンジンの吸気時と同等の負圧に減圧し、真空タンク内に潤滑油が漏出するか否かを観察した。実験によれば、面積率が１１．４％の場合に潤滑油の漏出が発生し、面積率が１０．０％の場合に漏出は生じなかった。そこで、面積率の上限値としてこれら２つの数値の平均値である１０．７％を設定した。なお、潤滑油の漏出をより確実に防止するためには、面積率を１０．０％以下にすることが望ましい。
よって、以上の知見により、本発明では、内周面に露出している気孔の面積率を２．７〜１０．０％、３．０〜１０．０％、４．０〜１０．０％、３．０〜１０．７％、４．０〜１０．７％のいずれかの範囲にすることもできる。
【０００８】
また、本発明者等は、気孔径と気孔の分布について検討したところ、面積率が本発明の範囲内であっても、気孔径が８０μｍ以上の気孔が少なくとも１ｍｍ²当たりに１個存在していない場合には、スカッフィングが発生することも見い出した。よって、本発明では、上記数値限定の範囲を設定した。
なお、気孔の個数と気孔径は、本発明の面積率を１０．７％（好ましい上限値は１０．０％）以下としていることから自ずから制限される。また、内周面の機械加工の手段としては、エンドミル、ドリル、グラインダ、バニッシャなどを用いることができるが、簡便で精度が高いことを考慮するとリーマが最も適している。
【０００９】
本発明のバルブガイドの成分組成は、重量比でＣｕ：１．０〜１０．０％、Ｃ：０．６〜１．２％、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、基地組織が主としてパーライトまたはパーライトとベイナイトの混合組織であって、ステダイトを含まない焼結合金で構成する。また、上記成分にＮｉ：３％以下を加えることができる。ここで、基地組織は、全てパーライトまたはパーライトとベイナイトの混合組織で構成するが、一部にフェライトやマルテンサイトが含まれていても良い。また、Ｎｉを含有するか否かは任意であり、含有しない場合にはＦｅ−Ｃｕ−Ｃ系焼結合金、含有する場合にはＦｅ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃ系焼結合金となる。
本発明のバルブガイドでは、内周面が潤滑油によって適度に潤滑されるので、ステダイト（Ｆｅ−Ｐ−Ｃ共晶化合物）のような硬質成分を含有していなくても耐摩耗性を向上させることができる。そして、基地組織が主としてパーライト、またはパーライトとベイナイトの混合組織であって硬質成分が含まれていないため、被削性も向上させることができる。以下、上記成分組成の数値限定の根拠について説明する。
【００１０】
Ｃｕ：焼結合金の基地を強化するために添加される元素であり、１．０％を下回ると必要な圧環強さが得られなくなる。一方、１０．０％を越えて含有すると、基地中に固溶しきれないＣｕの残留が多くなるため、かえって強度が低下する。また、マルテンサイトが基地中に分散するようになり、被削性の低下も生じる。
Ｃ：焼結合金にパーライトを形成することにより、基地の強化と耐摩耗性を向上させるために添加される元素である。ただし、含有量が０．６％を下回るとパーライトの量が乏しく、かかる効果が期待できなくなる一方、１．２％を越えて含有すると、結晶粒界に脆いセメンタイトが網目状に析出し、強度および被削性の低下を来す。
Ｎｉ：焼結合金の基地に拡散して基地硬さを向上させ、基地を強化するために添加する元素であり、基地を強化することによって、内周面の機械加工を行う際の基地の塑性流動を少なくして気孔を内周面に残留させることができる。ただし、３．０％を越えて含有すると、基地の一部が硬いマルテンサイトに変態するため被削性が低下するとともに、相手部品であるバルブの摩耗を早めたりする。また、Ｎｉの拡散の遅い部分はオーステナイトとして残留するが、残留オーステナイトを切削加工すると工具刃先に構成刃先が生じ易く、これも被削性低下の一因となる。
【００１１】
次に、本発明では、上記成分に加え、重量比でＢＮ（六方晶窒化ほう素）：０．０１〜０．５％およびＭｇＳｉＯ_３（例えばエンスタタイト）：０．０５〜１．０％の少なくとも一方を含有することも可能である。これら添加成分は固体潤滑剤として作用するとともに、機械加工で生成する切粉を分断し易くして被削性をさらに向上させること（チップブレーカ作用）ができる。また、被削性が向上することにより、内周面を機械加工する際の工具が基地に与える負荷が小さくなり、基地の塑性流動を小さく抑えることができる。上記数値限定の下限値は、かかる効果を発揮するために最小限必要とする含有量である。また、過度に含有すると焼結の進行を阻害して基地の強度が低下するので上記上限値を設定した。
なお、ＢＮを添加するに際しては、Ｆｅ粉末にＢＮを固着させた複合粉末（特開平３−７９７０１号等）を用いると、ＢＮが均一に分散するのでより効果的である。
さらに、焼結を促進し基地を強化する元素として、Ｐを０．２重量％以下添加することもできる。０．２重量％以下としたのは、これを越えて添加するとステダイトが析出して被削性が低下するからである。
なお、本発明のバルブガイドにおいて、気孔の面積率と所定の気孔径の気孔の数を上述した範囲に設定する手段は任意である。たとえば、機械加工の切削条件を適宜選定することによっても可能であり、その際には、Ｎｉを３重量％以下添加することにより、機械加工による素地の塑性流動が防止されて面積率を高めることができる。また、下記のように、粗い粉末を用いることによっても本発明のバルブガイドを製造することができる。以下、本発明のバルブガイドの好ましい製造方法の例について説明する。
【００１２】
従来のバルブガイドの製造に際して用いるＦｅ粉の粒度分布は、重量比で１０５〜１７７μｍ未満が約２０％、４４〜１０５μｍ未満が約５５％、４４μｍ未満が約２５％程度となっていた。従来のバルブガイドはこのようなＦｅ粉で製造されていたため、加工後の内周面に露出している気孔の量が不十分となり、摺接面の潤滑が不充分でスカッフィングが生じ易くなっていた。
本発明者等は、Ｆｅ粉末の粒度分布とスカッフィングの発生との関係を調査した結果、潤滑油を摺接面に適度に供給することができる関係を見い出した。本発明のバルブガイドの好ましい製造方法の例は、そのような知見に基づいてなされたもので、粒径が７４〜２５０μｍのＦｅ粉末を８５重量％以上含む粉末を成形後に焼結し、内周面を機械加工することを特徴としている。
【００１３】
本発明の好ましい製造方法の例では、上記のように粗粒の粉末を用いることにより、圧粉体を成形したときに粉末どうしの間の隙間が大きいことは勿論のこと、粉末どうしが互いに支持し合ってブリッジングに似た現象が生じるため大きな空間が形成される。よって、このような圧粉体を焼結すると大きな気孔が形成される。そして、バルブガイドの内周面を機械加工すると、内周面に露出しているいくつかの気孔は基地の塑性流動により閉塞するが、それでもスカッフィングの発生を防止するのに充分な大きさおよび量の気孔が残される。本発明者等の実験によれば、上記粒径のＦｅ粉を８０％含有させた場合にスカッフィングが発生したが、９０％含有させた場合にはスカッフィングが発生せず、９５％以上にしたときに極めて良好な結果が得られた。
よって、粒径が７４μｍ以上（２００メッシュ篩上）から２５０μｍ以下（６０メッシュ篩下）のＦｅ粉末を８５重量％以上含む粉末を使用することが好ましく、より好ましい範囲として９０％以上、さらに好ましい範囲としては９５％以上である。なお、Ｆｅ粉末の好ましい粒度の範囲は１０５μｍ以上（１４５メッシュ篩上）から２５０μｍ以下である。
なお、本発明のバルブガイドの好適な製造方法は、上述した製造方法の例に限定されるものではないが、上記粒度分布のＦｅ粉末を成形後に焼結し、次いで、内周面に残存している気孔の面積率が上記した範囲となり、かつ、気孔径が８０μｍ以上の気孔が内周面１ｍｍ^２当たりに１個以上露出するように機械加工を行うこともできる。
【００１４】
ところで、Ｆｅ粉の粒度は焼結合金のマトリックスの粒子径にほぼ対応するが、焼結合金の断面の顕微鏡組織では、切断面が粒子の中心付近を通らないものでは径が小さく観察される。本発明者等の調査によれば、７４μｍ未満の粉末が５％含有されている場合には、７４μｍ以下の粒子の面積はマトリックスの面積のほぼ１０％であり、７４μｍ未満の粉末が１０％含有されている場合には、７４μｍ以下の粒子の面積はマトリックスの面積のほぼ１５％である。
【００１５】
また、本発明の請求項３に記載のバルブガイドの製造方法の例としては、粒径が７４〜２５０μｍのＣｕ粉末をＣｕ粉末全体に対して２５重量％以上含む粉末を成形後に焼結し、内周面を機械加工する方法が挙げられる。
Ｃｕ粉末は焼結により基地中に固溶して強化する元素であるが、Ｃｕが拡散したあとに気孔が形成され（カーケンダール効果）、その気孔の大きさはＣｕ粉末の粒度に依存する。本発明者等の実験によれば、上記粒径のＣｕ粉末が２０％の場合にはスカッフィングが発生し、３０％の場合に発生しないことが確認された。よって、Ｃｕ粉末の含有量の下限値は２５％が好ましく、より好ましい範囲は３０％以上である。
なお、Ｃｕ粉末の含有量は、全体の成分組成中の１．０〜１０．０重量％と少ないため、例えば、粒径が７４〜２５０μｍのＣｕ粉末を１００重量％用いても、潤滑油の漏洩は生じない。
ここで、上述した２つの製造方法で粒径の上限値を設定したのは、潤滑油の漏洩を防止する観点からである。また、これら製造方法において、粉末にＮｉを３重量％以下添加することにより、内周面の機械加工を行う際に素地の塑性流動を防止して気孔の面積率を高めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
Ａ．第１実施例
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明において配合比および組成は重量基準とする。
［試料の作製］
各種の粒度分布を有するＦｅ粉に、Ｃｕ粉５％と黒鉛粉１％を混合し、６．８ｇ／ｃｍ³の成形密度で円筒状に圧粉成形した。次いで、圧粉体を還元性ガス中で温度１１３０゜Ｃにして６０分間焼結し、その後、各試料の孔にリーマ加工を施した。使用したリーマは直径８ｍｍの超硬合金製で、切削速度は９５０ｒｐｍ、送り量は０．４ｍｍ／ｒｅｖとした。
【００１７】
［摺接面の評価］
各試料に潤滑油を含浸させた後、縦型バルブガイド摩耗試験機に取り付けてバルブステムの摩耗試験を行った。摩耗試験機は、軸線を上下方向に向けたピストンの下端部にバルブステムを取り付け、ピストンに横加重を加えながら試料に挿通させたバルブを往復動させる構造のものを使用した。この摩耗試験でのバルブのストローク数は３０００回／分で、ストローク長は８ｍｍとした。また、ピストンに加える横加重は３ｋｇｆとし、２００゜Ｃの排気ガス雰囲気で３０時間行った。この摩耗試験後のバルブステムの状態を観察し、スカッフィングの有無とその評価を表１に記載した。なお、表１では、バルブステムに通常の摩耗が生じている場合を「良好」、摩耗は生じているが表面が平滑で極めて良好な状態の場合を「最も良好」と記載した。
【００１８】
［オイル下がりの観察］
油透過測定装置を用いてオイル下がりの発生の有無を調査した。この油透過測定装置は、減圧タンクの上部に油槽を配置して二層の空間を設けたもので、潤滑油を含浸させたバルブガイドの試料を油槽の底部に設けた挿通孔に気密に嵌合させるようになっている。この実験では、試料の上端部を油槽に突出させるとともに、試料の下端部を減圧タンク内に突出させ、減圧タンクの圧力をエンジンの吸気時と同等の負圧に減圧して所定時間保持し、その間に減圧タンク内に油が滴下するか否かを観察した。なお、減圧タンク内の圧力は４００mmＨｇ、保持時間は３００分とした。この調査におけるオイル下がりの有無とその評価を表１に併記した。
【００１９】
［面積率と気孔径の測定］
各試料を切断して内周面を顕微鏡で観察し、全視野中の気孔の面積を測定するとともに、全視野の面積に対する気孔の面積の比率（面積率）を計算し、その計算結果を表１に併記した。また、気孔径を８０μｍ未満、８０μｍ以上〜１５０μｍ未満、１５０μｍ以上〜３００μｍ未満、３００μｍ以上に分類し、内周面の１ｍｍ²当たりに当該気孔径の気孔がいくつ存在するかを調べた。その結果を表１に併記した。以下、表１に示す結果に基づいて本発明の数値限定を検証する
。
【００２０】
【表１】

【００２１】
［数値限定の検証］
▲１▼面積率（２．７〜１０．７％）
気孔の面積率が本発明の下限値を下回っている試料１，２では、バルブステムの外周面にスカッフィングが発生し、上限値を上回っている試料１８，１９，２１および２２ではオイルの滴下（オイル下がり）が発生した。これに対して、面積率が本発明の範囲内である試料３〜１７のほとんどにスカッフィングもオイル下がりも発生しなかった。特に、試料２では、気孔径が８０μｍ以上の気孔が１個／ｍｍ²以上存在するという、本発明の他の条件を満足しているにもかかわらずスカッフィングが生じており、面積率の下限値の信憑性を裏付ける結果となった。
【００２２】
▲２▼気孔の数（気孔径８０μｍ以上の気孔が１個／ｍｍ²以上）
面積率が本発明の範囲内でありながらスカッフィングが生じたのは、試料４，７，１０，１３であるが、これらは、本発明の気孔の個数の条件を満足していない。また、試料２０に至っては、面積率が本発明の範囲を上回っているにもかかわらず、所定の気孔の数が本発明の範囲を下回っているため、スカッフィングが発生している。
以上の検討結果から、本発明の面積率と気孔率の数に対する数値限定は、互いに密接不可分な関係にあり、スカッフィングを防止しかつオイル下がりを防止するために必須の条件であることが確認された。
【００２３】
Ｂ．第２実施例
［試料の作製］
Ｃｕ，Ｃ粉末の他に、に、Ｐ，ＢＮ，ＭｇＳｉＯ₃粉末を適宜添加した粉末を６．８ｇ／ｃｍ³の成形密度でφ１１×φ６．４×１０の円筒状に圧粉成形した。次に、圧粉体を還元性ガス中で温度１１３０゜Ｃにして６０分間焼結し、試料の孔にリーマ加工を施した。使用したリーマは直径７．０ｍｍの超硬合金製で、切削速度は９５０ｒｐｍ、送り量は０．４ｍｍ／ｒｅｖとした。ただし、被削性の測定は、焼結したままの試料を下記の条件でリーマ加工することにより行った
。
【００２４】
［各種特性の測定］
各試料の硬さ、圧環強さ、被削性および摩耗量を測定するとともに、スカッフィングの有無を確認した。被削性の目安として、直径６．４ｍｍの下穴を直径７．０ｍｍの超硬合金製リーマで１０ｍｍの全長を加工するのに要する時間を測定した。この場合、切削加重は３．２ｋｇｆで一定とし、切削速度は１０００ｒｐｍとした。また、実施例１で用いたものと同じ縦型バルブガイド摩耗試験機に各試料を取り付け、試料に挿通させたバルブを往復動させたときの内周面の摩耗量を測定した。この場合のバルブのストローク数は３０００回／分で、ストローク長は８ｍｍとした。また、バルブに加える横加重は３ｋｇｆとし、２００゜Ｃの排気ガス雰囲気で３０時間行った。以上の試験の結果と各試料の成分組成を表２に示した。なお、表２において、圧環強さ：７０ｋｇｆ／ｍｍ²以下、被削性：１０ｓ／１０ｍｍ以上および摩耗量：９０μｍ以上（スカッフィング発生）となる場合を許容限度を超えるものとして「ＮＧ」と表示した。また、表２において、本発明の請求項２以降に規定した数値限定の上限値を上回る数値には「＊」、数値限定の下限値を下回る数値には「☆」を付した。
【００２５】
【表２】

【００２６】
［特性の評価−Ｃｕの影響］
試料３０では、圧環強さが７０ｋｇｆ／ｍｍ²以下でＮＧとなるとともに、摩耗量が増大してスカッフィングが発生した。これは、試料３０はＣｕの含有量が本発明（請求項２，３）の範囲（１．０〜１０．０％）の下限値を下回っているため、基地の強化が不充分であるためと考えられる。また、試料５９でも圧環強さが７０ｋｇｆ／ｍｍ²以下でＮＧとなったが、これは、試料５９では、Ｃｕの含有量が本発明の上限値を上回っているため、基地に固溶できない余分なＣｕが析出し、基地の強度が低下したからと考えられる。
【００２７】
［特性の評価−Ｃの影響］
試料３３では、圧環強さが７０ｋｇｆ／ｍｍ²以下でＮＧとなるとともに、摩耗量が増大してスカッフィングが発生した。これは、試料３３では、Ｃの含有量が本発明（請求項２，３）の範囲（０．６〜１．２％）の下限値を下回っているため、パーライトが充分に析出しなかったためと考えられる。また、試料５６でも圧環強さが７０ｋｇｆ／ｍｍ²以下でＮＧとなるとともに、被削性も悪化した。これは、試料５６では、Ｃの含有量が本発明の上限値を上回っているため、結晶粒界に脆いセメンタイトが網目状に析出したためと考えられる。
【００２８】
［特性の評価−Ｎｉの影響］
基地を強化する元素であるＮｉを含有する試料５１〜５４では、摩耗量が少なく耐摩耗性が良好であった。また、Ｎｉを含有していない試料３６と含有している試料５１〜５４とを比較すると、Ｎｉを含有している方がマイクロビッカース硬さ（ＭＨＶ）の値が総じて高かった。しかも、Ｎｉの含有量が増加するにつれてＭＨＶ値が高くなっており、Ｎｉ添加の効果がはっきりと発現されている。しかしながら、試料５４では、Ｎｉの含有量が本発明（請求項２，３）の範囲（３％以下）を上回っているため、基地の一部がマルテンサイトに変態して被削性はＮＧとなった。
【００２９】
［特性の評価−ＢＮ，ＭｇＳｉＯ₃の影響］
被削性を向上させる元素であるＢＮ，ＭｇＳｉＯ₃を含有する試料３７〜４７では、切削に要する時間が他の試料と比較して総じて短く、被削性が良好であった。しかしながら、試料４１で圧環強さがＮＧとなっているのは、ＭｇＳｉＯ₃の含有量が本発明（請求項４）の範囲（１．０％以下）を上回り、焼結の進行を阻害したためと考えられる。また、試料４７で圧環強さがＮＧとなっているのは、ＢＮの含有量が本発明（請求項４）の範囲（０．５％以下）を上回り、同様に焼結の進行が阻害されているからと考えられる。
【００３０】
［特性の評価−Ｐの影響］
基地を強化する元素であるＰを含有する試料４８〜５０では、摩耗量が少なく耐摩耗性が良好であった。しかしながら、Ｐの含有量が本発明（請求項５）の範囲（０．２％以下）を上回る試料５０では、基地中にステダイトが析出したため被削性はＮＧとなった。
【００３１】
Ｃ．第３実施例（製造方法の例）
［試料の作製］
粒径が７４〜２５０μｍのＦｅ粉またはＣｕ粉を各種の比率で含有する粉末を用意し、第１実施例と同等の工程により試料を作製した。次いで、第１実施例と同じ条件で摩耗試験を行い、スカッフィングの発生の有無を調査した。その結果を表３に示す。
【００３２】
【表３】

【００３３】
表３に示すように、粒径が７４〜２５０μｍのＦｅ粉を９０％以上含有する試料では、スカッフィングが発生せず、良好ないしは最も良好な結果が得られたのに対し、含有量が８０％の場合にはスカッフィングが発生した。また、粒径が７４〜２５０μｍのＣｕ粉を３０％以上含有する試料においても、最も良好な結果が得られたのに対し、含有量が２０％の場合にはスカッフィングが発生した。
【００３４】
Ｄ．第４実施例
粒径が７４〜２５０μｍのＣｕ粉を全Ｃｕ粉に対して３０重量％以上含有する試料６０と、この試料６０の成分組成にさらにＮｉを含有する試料６１を作製した。また、比較例として、試料６０，６１と同一の試料にさらに焼入れ−焼戻しの熱処理を施して基地組織が主としてマルテンサイトである試料（比較例１，２）、および比較例１の基地中にＭｇＳｉＯ₃を分散させて被削性を改善した試料（比較例３）、さらに従来のバルブガイドとして特開平４−５７１４０号で開示した成分組成のバルブガイド（比較例４）を用意した。なお、これらの試料６０，６１および比較例１〜４の成分組成を表４に示した。これらの試料に第２実施例と同じ条件で摩耗試験を行った。この試験における各試料の摩耗量と被削性を調査した結果を表４に示す。なお、切削条件は第２実施例と同じである。
【００３５】
【表４】

【００３６】
表４より、本発明の試料６０，６１および比較例１〜３は、機械加工後の内周面に露出している気孔の面積率が２．７〜１０．７％の範囲内にあり、該内周面の１ｍｍ²当たりに気孔径が８０μｍ以上の気孔が１個以上露出しており、表２の耐摩耗性調査結果（摩耗量）と比べると、全て摩耗量が小さく耐摩耗性は良好であることが明らかである。
【００３７】
次に、表４より、硬質相を含まない本発明の試料６０，６１では、基地が主としてマルテンサイトの比較例１，２、マルテンサイト基地に快削成分を添加して被削性を改善した比較例３および硬質相を有する従来のバルブガイド（比較例４）と比較すると、切削に要する時間が短く、被削性に優れていることが明らかである。
このように、本発明により製造したバルブガイドは、耐摩耗性および被削性の両面で優れていることが明らかとなった。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、摺接面を適度に潤滑することができるので、バルブステムのスカッフィングの発生を防止することができるのは勿論のこと、潤滑油の漏洩も防止することができる（請求項１，６，７）。また、耐摩耗性を維持したまま被削性を改善することができ（請求項２，３，５）、なお一層の被削性の向上も図ることができる（請求項４）。

Claims

バルブステムと摺接する内周面に機械加工による仕上げを行った焼結合金からなるバルブガイドであって、
前記焼結合金は、重量比でＣｕ：１．０〜１０．０％、Ｃ：０．６〜１．２％、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、基地組織が主としてパーライトまたはパーライトとベイナイトの混合組織であってステダイトを含まないとともに、
機械加工後の内周面に露出している気孔の面積率を２．７〜１０．７％とし、上記内周面の１ｍｍ^２当たりに気孔径が８０μｍ以上の気孔を１個以上露出させたことを特徴とするバルブガイド。
バルブステムと摺接する内周面に機械加工による仕上げを行った焼結合金からなるバルブガイドであって、
前記焼結合金は、重量比でＣｕ：１．０〜１０．０％、Ｃ：０．６〜１．２％、Ｎｉ：０％を上回り３％以下、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、基地組織が主としてパーライトまたはパーライトとベイナイトの混合組織であってステダイトを含まないとともに、
機械加工後の内周面に露出している気孔の面積率を２．７〜１０．７％とし、上記内周面の１ｍｍ^２当たりに気孔径が８０μｍ以上の気孔を１個以上露出させたことを特徴とするバルブガイド。
前記基地組織中に、さらにフェライトおよび／またはマルテンサイトが分散することを特徴とする請求項１または２に記載のバルブガイド。
重量比でＢＮ：０．０１〜０．５％およびＭｇＳｉ０3：０．０５〜１．０％の少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバルブガイド。
重量比で０．２％以下のＰを含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバルブガイド。