JPH01503076A

JPH01503076A - 耐熱性部品およびその製法

Info

Publication number: JPH01503076A
Application number: JP62504146A
Authority: JP
Inventors: エングストレム，ウルフ; ムストネン，オラビ
Original assignee: ヘーガネス、アクチエボラーグ
Priority date: 1986-07-04
Filing date: 1987-06-24
Publication date: 1989-10-19
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: SE459863B; AU7700487A; SE8602994L; US4964909A; DE3766661D1; JP2654043B2; ES2020305B3; BR8707740A; WO1988000102A1; AU600966B2; SE8602994D0; EP0252048B1; EP0252048A1

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】耐熱性部品およびその製法技術分野本発明は、耐熱性部品およびその製法に関する。また、本発明は、成形し焼結することによって鉄基粉末混合物から得られる部品の熱伝導率を低下する方法に関する。

背景技術内燃機関で使用するのに好適であるセラミック材料を開発しようとする実質的努力は、多年にわたってなされている。これらの努力は成る成功を経験しているが、セラミック材料は、比較的脆いことによって、多数の問題を生じて、それらの有用性を減少している。また、常用されている材料は異なる熱膨張率を有するので、セラミック材料を金属に耐久的に接合する際に困難に遭遇している。同様に、セラミック材料は、後処理が形状または公差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）の要求によって必要とされるならば、セラミック材料を使用することは困難または不可能である。

熱が内燃機関のエンジンブロックに伝導されるのを防止することができるというニーズは、排気制御の要求、例えば、熱損失を制御することによるディーゼルエンジンの効率の増大の要求などの排気制御の要求とともに増大している。

発明の開示それ″ゆえ、本発明の目的は、靭性、強度、機械加工性、製法の点での選択の自由度および熱膨張率との組み合わせで低い熱伝導率、より詳細には熱伝導率的１２Ｗ／ｍ″に未満、最も好ましくは約７Ｗ／ｍχ未満を有していて製品を単純で耐久性のある方法で金属に接合させる製品を開発する二とにある。全く驚異的なことに、このことが金属粉末から出発して実行可能であることが見出された。

発明を実施するための最良の形態配向セラミックフレークの添加なしの金属は、耐熱性目的で使用できることは予想されない。このように、配向セラミックフレーク１０〜３０重量％をステンレス合金で使用して方向性熱伝達を有するブレーキ部品を製作することは、英国特許第２．１２４．６５８号明細書から既知である。

しかしながら、ケイ素および場合によってマンガンを純鉄または鉄−ニッケルからなる粉末または噴霧化用溶湯に加えた後、多孔焼結体を製造することによって、耐熱性を酸化ジルコニウムを使用して得られたものに等しい値に調節することが可能であることが見出された。

ケイ素は、熱伝導率に強い影響を及ぼし且つケイ素の量は、２〜１０重量％、好ましくは４〜８重量％であるべきである。ケイ素の量が過剰になると、液相も過剰になり、粉体が焼結時に崩壊し且つ気孔率が劇的に減少することを必然的に伴う。

マンガンの添加は、主として焼結体の加工性に影響するが、成る程度熱伝導率にも影響する。マンガンを加えるべきであるならば、量は、３〜１２重量％、好ましくは５〜１０重量％であるべきであることが見出された。

高い耐食性の要求があるならば、クロムも加えてもよい。クロムの量は、２５！ｉ量％を超えてはならない。その理由は、より多い量を使用すると、圧粉体が圧粉後に一緒に保持しないであろうからである。約２１％のクロム量は、特に好適である。

焼結体の増大された強度のためには、ニッケルは、１５重量％までの量で加えてもよい。

また、他の合金材料、例えば、モリブデンおよび炭素は、発明の効果を著しくは劣化させずに添加できる。

粉末混合物は、好ましいことがあり、合金添加剤の選択の増大された融通性を与え且つ時々所要の圧縮性を達成するのに必要である。しかしながら、成る部品および製法の場合には、予備合金化噴霧化粉末を使用することがより適当であることが見出された。

要約すると、本発明は、セラミックフレークまたは配向粒子を決して必要としないが、優秀な耐熱性は、主としてケイ素により、しかしまたマンガンによる構造変態によって熱バリヤーを製造することによって達成される。

このことは、必然的に、例えば、英国特許第２．１２４．６５８号明細書に開示のものとは反対に本発明に係る部品が完成部品の所望の断熱容量および所要の正確さに応じて細孔形成用添加剤を使用するか使用せずに粉末冶金内で現在使用されているすべての技術によって製造できることを伴う。

本発明を今や後述の非限定例でより詳細に例証する。

例１下記組成の３ｗｉの金属粉末Ａ、ＢおよびＣを調製した。

Ａ：純鉄粉末１００．０％Ｂ：９７．５％Ｆｅ＋２．５％ＳｉＣ：９０．０％Ｆｅ＋７．５％Ｍｎ＋２．５％Ｓｉこれらの３Ｎの粉末から、試料を圧粉圧力４００ＭＰａで圧粉した。試料を１２５０℃において水素ガス雰囲気中で１時間焼結した。

熱伝導率は材料の気孔率に直接依存するので、圧粉圧力は、３種の異なる粉末の試料がすべて焼結後に気孔率２５容量％を有するように調節した。

次いで、熱伝導率を測定し、下記結果が得られた。

材料　熱伝導率（Ｗ／ｍ″Ｋ）Ａ　３０．ＯＢ　１０．ＯＣ７，５例２下記組成の４種の金属粉末り、Ｅ、ＦおよびＧを調製した。

Ｄ：８５％Ｆｅ＋１５％ＣｒＥ：８０％Ｆｅ＋１５％Ｃｒ＋５％ＳＬＦニア５％Ｆｅ＋１５％Ｃｒ＋５％Ｓｉ＋５％ＭｎＧ＝７０％Ｆｅ＋１５％Ｃｒ＋５％Ｓｉ＋１０％Ｎ　ｉ　＋０．８％Ｃ例１と同様に、焼結後の気孔率２５容量％を有する試料を調製した。

異なる材料の熱伝導率並びに熱膨張率および引張強さくＲ）を測定して、下記結果を与えた。

熱伝導率　熱膨張率　ＲｍＤ　１４．０　１３．０　１２０Ｅ　１２．１　１３．２　１９０Ｆ　６．５　１４．７　２４０Ｇ　４．０　１７０前記表から、粉末Ｆは最も驚異的に非常１；低い熱伝導率と、例えば鋳鉄と厳密に合致する熱膨張率および満足な機械的強さとを兼備するすることが可能である材料を調製することがわかる。

例３下記組成の２種の金属粉末ＨおよびＩを調製した。

Ｈニア０％Ｆｅ＋１０％Ｎｉ＋１８％Ｃｒ＋２％Ｍ。

１：６２％Ｆｅ＋１０％Ｎｉ＋１８％Ｃ「＋２％Ｍｏ　＋　３％Ｓｉより前の例と同様に、気孔率２５容量％を有する試料を：Ａ製した。その際に、熱伝導率、熱膨張率および引張強さを測定した。

下記結果が得られた。

熱伝導率　熱膨張率　ＲｍＨ７，０２２，２１２０１３，５１７，５１００これらの結果は、熱伝導率が、ステンレス粉末をケイ素またはケイ素およびマンガンで合金化することによって、引張強さを変えずにかなり減少できることを示す。

熱バリヤーが異なる製法によって悪影響を及ぼされないことをチェックするために、例１．２および３の試料を押出、射出成形およびアイソスタティック圧粉によって調製した。焼結し、わずかに変わる細孔容積のだめの補正を施した後、例１．２および３を使用した異なる製法は、十分に匹敵できる熱伝導率を与えることが見出された。

熱伝導率に対するケイ素、マンガンおよびクロムの量の変動の効果を更に解明するために、試料は、これらの合金材料の１つの変量を使用した金属粉末をベースとして前記のように調製した。

例４後述のように恒量のマンガンおよびクロムおよび変量のケイ素を有する４１ｉの金属粉末Ｊ、に、ＬおよびＭを調製した。

Ｊ：８０％Ｆｅ＋１０％Ｍｎ＋１０％Ｃ「＋０％ＳｉＫニア８％Ｆｅ＋１０％Ｍｎ＋１０％Ｃｒ＋２％ＳｔＬニア５％Ｆｅ＋１０％Ｍｎ＋１０％Ｃ「＋５％ＳｉＭニア０％Ｆｅ＋１０％Ｍｎ＋１０％Ｃｒ＋１０％Ｓｉこれらの混合物から調製された試料の熱伝導率を測定し、下記結果が得られた。

Ｋ　１０．０材料Ｍは、過剰の液相の結果としてかなり減少された気孔率を示した。二のように、熱伝導率は、ケイ素約１０％までの増大量のケイ素の場合にかなり減少する。

例５後述のように恒量のケイ素およびマンガンおよび変量のクロムを有する４Ｎの金属粉末Ｎ、Ｏ１ＰおよびＱを調製した。

Ｎ：８０％Ｆｅ＋５％ＳＬ＋５％Ｍｎ＋１０％ＣｒＯニア５％Ｆｅ＋５％Ｓｉ＋５％Ｍｎ＋１５％ＣｒＰ：　７０％Ｆｅ＋５％Ｓｉ＋５％Ｍｎ　＋　２０％ＣｒＯ：６５％Ｆｅ＋５９６Ｓｉ＋５％Ｍ　ｎ　＋　２５％Ｃｒこれらの混合物から調製された試料の熱伝導率を測定し、下記結果が得られた。

材料Ｑは、不良なグリーン強度を示し、圧粉後に一緒に保持せず、それゆえ、焼結できなかった。増大量のクロムの場合に熱伝導率の成る少しの減少がこのように見出された。

例６下記組成の３種の金属粉末Ｒ％ＳおよびＴを調製した。

Ｒ：８０％Ｆｅ＋５％Ｓｉ＋１５％Ｃｒ＋Ｏ％ＭｎＳニア５％Ｆｅ＋５％Ｓｉ＋１５％Ｃ「＋５％ＭｎＴ　：　７５９６　Ｆ　ｅ　＋５％Ｓｉ＋１０％Ｃｒ＋１０％Ｍｎこれらの混合物から調製された試料の熱伝導率を測定し、下記結果が得られた。

Ｔ６．０この場合にも、増大量のマンガンの場合に熱伝導率の国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．ケイ素２〜１０重量％、好ましくは４〜８重量％の混和材、マンガン３〜１２重量％、好ましくは５〜１０重量％の混和材、およびクロム２５重量％未満、好ましくは２１重量％未満の混和材を有する鉄基粉末を成形し、焼結することによって得られた多孔体からなることを特徴とする耐熱性部品。
２．粉末が、ニッケル１５％までの更に他の混和材を有する、請求項１に記載の耐熱性部品。
３．粉末が、モリブデン２．５重量％までの更に他の混和材を有する、請求項１または２に記載の耐熱性部品。
４．粉末が、炭素２重量％までの更に他の混和材を有する、請求項１または２に記載の耐熱性部品。
５．クロムの混和材が、１０〜２５重量％である、請求項１に記載の耐熱性部品。
６．ケイ素２〜１０重量％、好ましくは４〜８重量％の混和材、マンガン３〜１２重量％、好ましくは５〜１０重量％の混和材、およびクロム２５重量％までの混和材を有する鉄基粉末混合物を調製し；場合によって粉末にニッケル１５重量％まで、モリブデン２．５重量％までおよび炭素２重量％までの形態の更に他の混和材を加え；粉末混合物を所望の形状のボディーに成形し、ボディーを焼結して熱伝導率約１２Ｗ／ｍ°Ｋ未満、好ましくは７Ｗ／ｍ°Ｋ未満および鋳鉄の熱膨張率と厳密に合致する熱膨張率を有する多孔部品を得ることを特徴とする耐熱性部品の製法。