JPH01116012A

JPH01116012A - 鋳鉄部材上に焼結層を形成する方法

Info

Publication number: JPH01116012A
Application number: JP27124787A
Authority: JP
Inventors: Shigezo Osaki; 茂三大崎; Sumio Jinno; 神野　純夫
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-10-27
Filing date: 1987-10-27
Publication date: 1989-05-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コこの発明は、鋳鉄部材上に焼結層を形成する方法に関す
る。

［従来の技術］従来より、例えば、カムと摺接するタペットなどのよう
に、表面層に高い耐摩耗性が要求される部品の製造方法
の１つとして、鋳鉄等の鉄系部材上に耐摩耗性を有する
焼結合金層を焼結接合する方法は一般に良く知られてい
る。

この焼結接合法は、高い耐摩耗性を有する合金粉末と潤
滑剤（例えば、パラフィン或いはステアリン酸亜鉛など
）とから成る圧粉体を鉄系部材上に載置又は接着し、上
記圧粉体を合金粉末の共晶温度以上に加熱することによ
り、硬度の高い焼結合金層を得るとともに、この合金層
の一部を成す液相によって上記焼結合金層と鉄系部材と
を強固に接合するものである。

ところが、鋳鉄部材のようにその表面組織中に多量の黒
鉛が存在する部材に上記焼結接合法を適用した場合、上
記黒鉛中の炭素が焼結合金側に拡散して合金の共晶点を
低下させるために接合面の液相が過多となり、この結果
、焼結合金層と鋳鉄部材との間にすべりが生じ、例えば
第６図に示すように、焼結合金層２３が鋳鉄部材２１の
表面２Ｉａからずれたり、或いは極端な場合には脱落す
るなどという接合不良が生じるという問題がある。

この問題に関して、例えば、特開昭６１−９６０１２号
、公報では、圧粉体と鉄系部材との間に、本来の焼結温
度では液相が全く生じないか生じても微虫であるところ
の組成を有する中間シート材を介在させ、該中間シート
材と上記圧粉体とを積層一体化し、次にこの積層物と鉄
系部材とを焼結温度に加熱して一体化するごとにより、
鉄系部材からの炭素の拡散を防止して鉄系部材の表面の
浸食を防止し、且つ所望の焼結組織を有する焼結層を接
合不良を生じることなく形成する焼結接合方法が提案さ
れている。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上記従来の焼結接合方法では、圧粉体と
鉄系部材との間に焼結温度での液相の発生量を抑生じた
中間シート材を介在させたので、確かに、液相過多によ
る接合不良を防止することができるものの、中間シート
材を形成するために比較的特殊な合金粉末を要する上、
これをシート状に成形する手間がかかり、更に、焼結接
合に先立って、圧粉体と上記中間シート材とを積層一体
化するという工程を要するために手間がかかるという問
題があった。

［発明の目的］この発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、鋳鉄部材上に焼結層を形成する方法において、比較
的簡単な方法により、焼結層と鋳鉄部材との接合面にお
ける両者のすべりに起因する接合不良を防止することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］このため、この発明は、鋳鉄部材上に焼結層を形成する
方法において、上記鋳鉄部材の焼結層を形成すべき表面
にエツチングを施した後に、上記表面上に合金粉末成形
体を載置するとともに係止し、その後に該合金粉末成形
体を上記表面に焼結接合さ仕るようにしたものである。

［発明の効果］この発明によれば、鋳鉄部材の焼結層を形成すべき表面
にエツチングを施すようにしたので、該表面を、表面組
織中の基地（パーライト）が腐食されて除去され、黒鉛
のみが突出した状態とすることができる。そして、この
エツチング処理を施した後に、合金粉末成形体を上記表
面上に載置するとともに係止し、その後に該合金粉末成
形体を上記表面に焼結接合させるようにしたので、合金
粉末成形体と鋳鉄部材との接合部では、鋳鉄部材の表面
から突出した黒鉛が基地よりも先に溶融して局部的に合
金化されるとともに、基地よりも先に凝固し、この部分
の融点を予め高くすることができる。

このことにより、鋳鉄部材の表面にエツチング処理を施
すだけの比較的簡単な方法で、焼結接合時に、鋳鉄部材
の表面組織の黒鉛中の炭素か焼結合金側に拡散すること
に起因して、従来、過剰に発生していた接合面の液相量
を抑制することができ、この結果、焼結合金層が鋳鉄部
材の表面から位置ずれを生じたり、或いは脱落するなど
という接合不良を防止することができる。

［実施例］以下、この発明の実施例を、カムとの摺憶面に耐摩耗性
が要求されるタペットの製造に適用し−た場合について
、添付図面を参照しながら説明する。

（１）鋳鉄部材の機械加工まず、鋳鉄部材に機械加工を行い、第１図に示すように
、所定の形状・寸法を有するタペット基材ｌを作成する
とともに、該タペット基材Ｉの焼結層を形成すべき表面
１ａを仕上げる。

（２）エツチング処理次に、上記タペット基材ｌの焼結層を形成すべき表面１
ａにエツチング処理を施し、その表面組織中の基地（パ
ーライト）を腐食させて除去することにより黒鉛を突出
させる。

このエツチング処理としては、酸による化学エツチング
又は電解エツチングを用いることができろ。

尚、上記化学エツチングには、好ましくは、塩酸、硝酸
、硫酸、又はリン酸を用いる。

（３）合金粉末成形体の形成次に、所定の化学組成及び所定の粉末粒度を有する合金
粉末に、例えば、潤滑剤を１〜３重量％添加して混合し
、プレスにより圧粉成形した後、予備焼結を行って所定
の形状・寸法を有する合金粉末成形体３を形成する（第
２図参照）。

上記潤滑剤としては、例えば、パラフィン又はステアリ
ン酸亜鉛などを用いることができる。

（４）焼結次いで、第３図に示すように、上記合金粉末成形体３を
、タペット基材ｌのエツチング処理を施した表面ｌａ上
に載置するとともに、例えば両面接着テープなどを用い
て上記表面ｌａ上に係止し、この状態で、熱処理炉内で
所定の熱処理条件による熱処理を施し、上記合金粉末成
形体３をタペット基材１の表面１ａに焼結接合させる。

このとき、タペット基材ｌの表面１ａでは、エツチング
処理により黒鉛が突出した状態にあるので、この黒鉛部
分が、基地部分よりも先に溶融して合金化するとともに
基地部分よりも先に凝固する。

すなわち、この焼結工程において、タペット基材ｌの表
面Ｉａ上に突出した黒鉛部分は、基地部分よりも先に、
局部的に合金化されるのでこの部分の融点は予め高くな
っており、このため、焼結接合時の液相量は比較的少な
くなるようになっている。

以下、タペット基材の材質として片状黒鉛を育する合金
鋳鉄を用いた第１実施例について説明する。

まず、例えば、Ｃ：　３，１重量％、Ｓｉ：　２．０重
量％、Ｍｎ：０．７重量％、Ｐ：　ｏ、を重量％、Ｓ：
　Ｏ，０７重量％、Ｃｒ：　　１．０重量％、Ｃｕ：０
゜３重量％、Ｍｏ：　０．４重重％、Ｎｉ：　０．２重
量％、残部が実質的にＦｅから成るとともに、組織中に
片状黒鉛を有する合金鋳鉄部材に機械加工を行い、所定
の寸法・形状を有するタペット基材を作成した。

そして、上記タペット基材の焼結層を形成すべき表面部
を、例えば、濃度１０％の硝酸水溶液中に３０秒間浸漬
することにより、上記表面部にエツチング処理を施し、
その後、水洗して乾燥させた。

このエツチング処理により、上記タペット基材の表面部
は、第４ａ図に示すように、表面部１ａの片状黒鉛ｔｂ
、・・・、ｌｂが基地ｌｃ中に散在してその表面の一部
が単に露呈していた状態から、第４ｂ図に示すように、
基地１ｃの表面層がエツチングにより除去されて黒鉛ｔ
ｂ、・・・、Ｉｂのみが表面１ａ上に突出した状態とな
る。

次に、例えば、Ｐ：　　１．１重量％、Ｃ：　２．５重
量％、Ｍｏ：４．３重量％、Ｃｒ：　８．６重量％、残
部が実質的にＦｅから成り、粉末粒度が１５０メツシユ
以下の耐摩耗性合金粉末に、例えば、ステアリン酸亜鉛
を２重量％添加し、両者を混合した後、例えば、５，５
トン／ａｍ２の圧力でプレス成形し、外径３８φ、厚さ
５ｍｍの合金粉末成形体を形成する。そして、この合金
粉末成形体を水素雰囲気炉内に入れ、６００℃の温度条
件にて予備焼結を行った。

次に、上記合金粉末成形体を、タペット基材のエツチン
グ処理を施した表面上に載置するとともに、例えば両面
接着テープ等により上記表面に係止し、この状態で焼結
接合を行った。

焼結接合は真空炉内で行い、まず１０８０℃に加熱昇温
しでその温度で２０分間保持し、次いで、９００℃に温
度を降下させてその温度で３０分間保持した後に油焼入
れを行い、その後に、真空炉内で、５６０℃の温度で１
００分間保持する焼戻し処理を施した。

上記の焼結工程において、合金粉末成形体は、タペット
基材の表面上で位置ずれ或いは脱落等を生じることな（
、該表面上に強固に焼結接合された。

また、焼結接合後の焼結層の硬さは、ロックウェル硬さ
ＨＲｃ５７であった。

以上、説明したように、本実施例によれば、タペット基
材ｌの焼結層を形成すべき表面１ａにエツチングを施す
ようにしたので、該表面１ａを、表面組織中の基地１ｃ
（パーライト）が腐食されて除去され、黒鉛１ｂのみが
突出した状態とすることができる。そして、このエツチ
ング処理を施した後に、合金粉末成形体３を上記表面Ｉ
ａ上に載置するとともに係止し、その後に上記合金粉末
成形体３を上記表面１ａに焼結接合させるようにしたの
で、合金粉末成形体３とタペット基材１との接合面では
、タペット基材ｌの表面１ａから突出した黒鉛ｔｂが基
地１ｃよりも先に溶融して局部的に合金化されるととも
に、基地１ｃよりも先に凝固し、この部分の融点を予め
高くすることができる。

このことにより、タペット基材ｌの表面１ａにエツチン
グ処理を施すだけの比較的簡単な方法で、焼結接合時に
、タペット基材１の表面１ａの組織の黒鉛ｌｂ中の炭素
が焼結合金３側に拡散することに起因して、従来、過剰
に発生していた接合部１ａの液相量を抑制することがで
き、この結果、焼結合金層３がタペット基材ｌの表面１
ａから位置ずれを生じたり、或いは脱落するなどという
接合不良を防止することができるのである。

上記第１実施例は、タペット基材の材質として、片状黒
鉛を有する合金鋳鉄を用いたものであったが、本発明は
、黒鉛が球状化された球状黒鉛鋳鉄の場合でも適用する
ことができる。

以下、この発明の第２実施例について説明する。

まず、例えば、Ｃ：　３．５重量％、Ｓｉ：　２．５重
里％、Ｍｎ：０．３重量％、Ｐ：　０．１重要％、Ｓ：
　０．０５重貴％、Ｍｇ：０．０４重重機、残部が実質
的にＦｅから成る球状黒鉛鋳鉄部材に機械加工を行い、
所定の寸法・形状を有するタペット基材を作成した。

そして、上記タペット基材の焼結層を形成すべき表面部
を、例えば、濃度７０％の塩酸水溶液中に２分間浸漬す
ることにより、上記表面部にエツチング処理を施し、そ
の後、水洗して乾燥させた。

このエツチング処理により、上記タペット基材の表面部
は、第５ａ図に示すように、表面部１１ａの球状黒鉛１
１ｂ、・・・、１　ｌｂが基地１１ｃ中に散在してその
表面の一部が単に露呈していた状態から、第５ｂ図に示
すように、基地１１ｃの表面層がエツチングにより除去
されて黒鉛１１ｂ、・・・、１　ｌｂのみが表面１１ａ
上に突出した状態となる。

次に、第１実施例において作成したものと同様の合金粉
末成形体を、タペット基材のエツチング処理を施した表
面上に載置するとともに、例えば両面接着テープ等によ
り上記表面に係止し、この状態で、第１実施例の場合と
同一の熱処理条件にて焼結接合を行った。

この焼結工程において、合金粉末成形体は、タペット基
材の表面上で位置ずれ或いは脱落等を生じることなく、
該表面上に強固に焼結接合された。

また、焼結接合後の焼結層の硬さは、ロックウェル硬さ
ＨＲｃ５８であった。

尚、上記第１実施例及び第２実施例は、いずれもタペッ
トの製造に適用したものであったが、本発明は、これら
実施例に限らず、表面部に焼結層を形成する他の部品等
の製造にも適用することができるのはもちろんのことで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るタペット基材の斜視図、
第２図は本発明の実施例に係る合金粉末成形体の斜視図
、第３図は本発明の実施例に係る合金粉末成形体をタペ
ット基材上に載置した状態で示した正面図、第４ａ図及
び第４ｂ図は本発明の第１実施例に係るタペット基材の
表面部を拡大して示した断面図であり、第４ａ図はエツ
チング処理前、第４ｂ図はエツチング処理後の状態をそ
れぞれ示した拡大断面図、第５ａ図及び第５ｂ図は本発
明の第２実施例に係るタペット基材の表面部を拡大して
示した断面図であり、第５ａ図はエツチング処理前、第
５ｂ図はエツチング処理後の状態をそれぞれ示した拡大
断面図、第６図は従来例に係る焼結合金層の接合不良を
説明するための鋳鉄部材及び焼結合金層の斜視図である
。ｌ・・・タペット基材、Ｉａ、ｌｌａ・・・タペット基
材の表面、３・・・合金粉末成形体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋳鉄部材上に焼結層を形成する方法であって、上記鋳鉄部材の焼結層を形成すべき表面にエッチングを
施した後に、上記表面上に合金粉末成形体を載置すると
ともに係止し、その後に該合金粉末成形体を上記表面に
焼結接合させることを特徴とする鋳鉄部材上に焼結層を
形成する方法。