JPH03291361A - 粉末冶金で製造する焼結合金製の成形部品、特にカ ムおよびその製造方法 - Google Patents

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】

［０００１］

【産業上の利用分野】

この発明は、−式にして組み立てられる内燃機関のカム
シャフトに対して粉末冶金で製造される焼結合金製の成
形部品、特にカムに関する。更に、この発明は前記カム
を製造する方法に関する。 ［０００２］

【従来の技術】

内燃機関のカムシャフトのカムは、非常に厳しい摩擦負
荷に曝される。エンジンを駆動する問題を満たすには、
カムの全寿命期間にわたって摩擦を数μｍ以下にすべき
である。この場合、潤滑の不足した状態で負荷繰返にも
耐える必要がある。文献や技術で知られている方法では
、適当な材料から粉末冶金的に、あるいは鋳造鉄を急冷
して作製される炭素含有量の多い合金を使用している。 これによって、研磨による摩耗や付着的な摩耗も限界に
維持されている。 ［０００３］ 機械的なこと以外に、カムは熱的な負荷にも曝されてい
る。それ故、カムは長く継続する焼戻しの後でも硬度を
維持するように形成する必要がある。この状態は、焼き
入れと動作温度以上の温度でのその後の焼戻しによって
得られる。潤滑油が不足したり、付着性の摩耗を助長と
する動作条件の下でも、カムは抜群の動作特性を有する
べきである。 ［０００４］ 数年来、特に組立式の内燃機関のカムシャフトが提唱さ
れて以来（Ｋｉｍｕｒａ　Ｔ、　：Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅ
ｎｔ　ｏｆ　Ｆｅｒｒｏｕｓ　５ｉｎｔｅｒｅｄ　Ｐａ
ｒｔｓ　ｉｎ　Ｊａｐａｎ、　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｄｅｖｅ
ｌｏｐｍｅｎｔｓ　ｉｎＰｏｗｄｅｒ　Ｍｅｔａｌｌｕ
ｒｇｙ、　ｅｄ、Ｐ、　Ｕ、　Ｇｕｍｍｅｓｏｎ、　Ｄ
、　Ａ、　Ｇｕｓｔａｆｓｏｎ　２１　（１９８８）　
５５１−５６１、　Ｔａｎａｓｅ　Ｔ、　、　Ｍａｙａ
ｍａ　Ｏ，、Ｍａｔｓｕｎａｇａ　Ｈ，：　Ｐｒｏｐｅ
ｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｗｅａｒ−ＲｅｓｉｓｔａｎｔＡｌ
ｌｏｙｓ　Ｈａｖｉｎｇ　Ｈｉｇｈ　Ｖｏｌｕｍｅ　Ｆ
ｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃａｒｂｉｄｅｓ、　Ｍｏｄｅ
ｒｎ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ　ｉｎＰｏｗｄｅｒ　
Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ、　ｅｄ、Ｐ、　Ｕ、　Ｇｕｍｍ
ｅｓｏｎ、　Ｄ、　Ａ、　Ｇｕｓｔａｆｓｏｎ　２１　
（１９８８）　５６３−５７３）　　カムとその相手の
系での摩耗に取り組むことに集中している。この系での
摩耗が潤滑油の注油（Ｊａｈａｎｍｉｒ　Ｓ、　：　Ｅ
ｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｗｅａｒ　Ｍｅｃｈａｎ
ｉｓｍ　ｉｎ　Ａｕｔｏ−ｍｏｕｔｉｖｅ　Ｃａｍ５ｈ
ａｆｔｓ、　Ｗｅａｒ　１０８　（１９８６）　２３５
−２５４）および研磨、あるいは超仕上げによる最終加
工（Ｉｓａｋｏｖ　Ａ、　Ｅ、　ｅｔ　ａｌ：　Ｔｈｅ
　Ｏｐｔｉｍａｌ　Ｈａｒｄｎｅｓｓ　ｏｆ　Ｃａｍ５
ｈａｆｔＪｏｕｒｎａｌｓ　ａｎｄ　Ｃａｍ５　ｆｏｒ
　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｗｅａｒ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
、　Ｒｕ５ｓｉａｎ　ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｏｕｒ
ｎａｌ　５４．７　（１９７４）　３８−４０．　ｌ５
ａｋｏｖ　Ａ、　Ｅ、　ｅｔ　ａｌ：　Ｍａｎｕｆａｃ
ｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈ−ｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｄｕｃｅ
ｓ　Ｃａｍ５ｈａｆｔ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ａｎｄ　Ｃａ
ｍ５　ｆｏｒ　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｗｅａｒ−Ｒｅｓｉ
ｓｔａｎｃｅ。 Ｒｕ５ｓｉａｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｊｏｕｒｎ
ａｌ　５４．５　（１９７４）　４９−５１）に敏感に
依存してりると言う事実の外に、この問題を材料開発に
基づき解決しようと研究する多数の文献がある。 ［０００５］ 見込みのある発端には、先ずこの系の摩耗の問題を解析
する必要がある。多くの文献（Ｊａｈａｎｍｉｒ　Ｓ、
　：　Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｗｅａｒ　Ｍｅ
ｃｈａｎｉｓｍ　ｉｎ　Ａｕｔｏｍｏｕｔｉｖｅ　Ｃａ
ｍ−５ｈａｆｔｓ、　Ｗｅａｒ　１０８　（１９８６）
　２３５−２５４　、　Ｅｙｒｅ　Ｔ、　Ｓ、　Ｃｒａ
ｗｌｅｙ　Ｂ、　：　Ｃａｍ５ｈａｆｔ　ａｎｄＣａｍ
　Ｆｏｌｌｏｗｅｒ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、　Ｔｒｉｂ
ｏｌｏｇｙ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　１３．４　
（１９８０）　１４７−１５２゜Ｒｉｃｃｉｏ　　Ｇ：
　　Ｔｈｅ　　Ｃａｍ５ｈａｆｔ、　　Ｍｅｔａｌｌｕ
ｒｇｉｃａｌ　　５ｃｉｅｎｃｅ　　ａｎｄ　　Ｔｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ　　４．　３　　（１９８６）９６−１
０３）では、摩耗の徴候は何よりも摩擦摩耗、ピット形
成および腐食であることが示されている。 ［０００６］ 研磨摩耗は、摩擦摩耗の徴候である。この場合、それに
応じた微細な研磨材によって狭い溝幅の非常に僅かな彫
りがある。このように摩耗したカムはぴかぴかに研磨さ
れているように見える。その場合、摩耗領域の粗さは通
常傷のない（研磨した）領域より相当小さい。研磨摩耗
は油中の石英棒によって３体摩耗としてもたらされる。 砂は工業技術で見られる最も汎用される研磨材の一つで
ある。研磨摩耗は油の汚れを排除できる試験条件下でも
生じるので、別な機構もあるに違いない。明らかに、研
磨摩耗はカーバイドを含まない硬くて粗い相手の部材に
よっても助長される。 ［０００７］ ピットの形成は、表面疲労の結果である。運動力学によ
って予め指定されるカム表面の圧力しきい値応力は局部
的な割れ目の広がりに通ずる。この割れ目は表面下を走
り、他の割れ目と合体したり、再び表面に現れる。結果
はかなり大きな摩耗粒子や表面の小穴の形成となる。油
中の添加物が、例えば表面エネルギを低減させることに
よって割れ目の広がりを容易にする場合、この添加物が
前記の摩耗現象を助長する（Ｊａｈａｎｍｉｒ　Ｓ、　
：　Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｗｅａｒ　Ｍｅｃ
ｈａｎｉｓｍ　ｉｎ　Ａｕｔｏ−ｍｏｕｔｉｖｅ　Ｃａ
ｍ５ｈａｆｔｓ、　Ｗｅａｒ　１０８　（１９８６）　
２３５−２５４）。 ［０００８］ 腐食は付着性の摩耗、つまり表面の相互摩耗の結果であ
る。この腐食はマルテンサイトの基本本体と相手部材を
使用したり（Ｒｅｉｎｋｅ　Ｆ、　：　Ａｕｆｂａｕ　
１ｅｄｅｂｕｒｉｔｉ−ｓｃｈｅｒ　Ｒａｎｄｓｃｈｉ
ｃｈｔｅｎ　ｄｕｒｃｈ　Ｕｍｓｃｈｍｅｌｚｂｅｈａ
ｎｄｌｕｎｇ　ｖｏｎ　Ｎｏｃｋｅｎ　ｕｎｄ　Ｎｏｃ
ｋｅｎ−ｆｏｌｇｅｒｎ、　ＶＤＩ　Ｂｅｒｉｃｈｔ、
　Ｎｒ、　５０６　（１９８４）　６７−７４）　、さ
らさらした油を使用することによって助長される。弁の
バネのバネ力を強くした研究も腐食を助長する。 さらさらした油を使用した場合、４３対のとき２６の対
が腐食によってだめになったが、重質油を使用した場合
、腐食によって１対も壊れなかった（Ｒｅｉｎｋｅ　Ｆ
、　：Ａｕｆｂａｕ　１ｅｄｅｂｕｒｉｔｉｓｃｈｅｒ
　Ｒａｎｄｓｃｈｉｃｈｔｅｎ　ｄｕｒｃｈ　Ｕｍｓｃ
ｈｍｅｌｚｂｅｈａｎｄｌｕｎｇ　ｖｏｎＮｏｃｋｅｎ
　ｕｎｄ　Ｎｏｃｋｅｎｆｏｌｇｅｒｎ、　ＶＤＩ　Ｂ
ｅｒｉｃｈｔ、　Ｎｒ、　５０６　（１９８４）　６７
−７４　）　。これには、ピット形成による故障が重質
油の場合１７の対から３５の対に増加した（Ｒｅｉｎｋ
ｅ　Ｆ、　：　Ａｕｆｂａｕ　１ｅｄｅｂｕｒｉｔｉｓ
ｃｈｅｒ　Ｒａｎｄｓｃｈｉｃｈｔｅｎ　ｄｕｒｃｈ　
Ｕｍｓｃｈｍｅｌｚｂｅｈａｎｄ−１ｕｎｇ　ｖｏｎ　
Ｎｏｃｋｅｎ　ｕｎｄ　Ｎｏｃｋｅｎｆｏｌｇｅｒｎ、
　ＶＤＩ　Ｂｅｒｉｃｈｔ、　Ｎｒ、　５０６　（１９
８４）　６’７−　’７４）［０００９］ ピットの形成がしばしば生じるにも係わらず、この摩耗
現象は試験で他の二つの現象により注意を喚起されてい
ない。ピット形成自体は、カムの機能に基本的に影響を
与えなイ（Ｅｙｒｅ　Ｔ、　Ｓ、　Ｃｒａｗｌｅｙ　Ｂ
、　：　Ｃａｍ５ｈａｆｔ　ａｎｄ　Ｃａｍ　Ｆｏｌｌ
ｏｗｅｒＭａｔｅｒｉａｌｓ、　Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ　
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　１３．４　（１９８０）
　１４７−１５２　）　。しかし、このピット形成は接
触表面が少なくなるので、表面の圧力が上昇し、そのた
め、腐食による故障が生じる。これには、より高い負荷
を加える短期間試験でピットを形成する傾向が良く認識
されいる（Ｒｉｃｃｉｏ　Ｇ：　Ｔｈｅ　Ｃａｍ５ｈａ
ｆｔ、　ＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ　
ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　４．３　（１９８６）
　９６−１０３　）　、他方、研磨摩耗と腐食摩耗の場
合の外挿は最大の注意ももってのみ行える（Ｒｅｉｎｋ
ｅ　Ｆ、　：　Ａｕｆｂａｕ　１ｅｄｅｂｕｒｉｔ−ｉ
ｓｃｈｅｒ　Ｒａｎｄｓｃｈｉｃｈｔｅｎ　ｄｕｒｃｈ
　Ｕｍｓｃｈｍｅｌｚｂｅｈａｎｄｌｕｎｇ　ｖｏｎ　
Ｎｏｃｋｅｎ　ｕｎｄ　Ｎｏｃｋｅｎ−ｆｏｌｇｅｒｎ
、　ＶＤＩ　Ｂｅｒｉｃｈｔ、　Ｎｒ、　５０６　（１
９８４）　６７−７４．　Ｗｅｒｎｅｒ　Ｇ、Ｄ、、　
Ｚｉｅｓｅ　Ｊ、　：Ｖｅｒｂｅｓｓｅｒｕｎｇ　ｄｅ
ｒ　Ｖｅｒｓｃｈｌｅｉｓｓｂｅｓｔａｎｄｉｇｋｅｉ
ｔ　ａｎ　Ｎｏｃｋｅｎｗｅｌｌｅｎ　ｄｕｒｃｈ　ｇ
ｅｚｉｅｌｔｅＮｉｔｒｉｅｒ−ｕｎｄ　Ｏｘｉｄｉｅ
ｒｂｅｄｉｎｇｕｎｇｅｎ、　ＶＤＩ−Ｂｅｒｉｃｈｔ
ｅ、　Ｎｒ／　５０６　（１９８４）　５９−６２）。 ピット形成は、それが僅かな規模で生じる限り、問題に
ならない。更に、このピット形成は研究技術上容易にシ
ュミレートできる。 ［００１０］ 大抵の文献は、腐食摩耗や研磨摩耗の低減を扱っている
。その場合、どの研究もカーバイド成分の多い材料を作
製することを狙っている（Ｔａｎａｓｅ　Ｔ、　、　Ｍ
ａｙａｍａＯ，、Ｍａｔｓｕｎａｇａ　Ｈ，：　Ｐｒｏ
ｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｗｅａｒ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ
　Ａ１１ｏｙｓ　）ｆａｖｉｎｇ　Ｈｉｇｈ　Ｖｏｌｕ
ｍｅＦｒａｃｔｉｏｎ　　ｏｆ　　Ｃａｒｂｉｄｅｓ、
　　Ｍｏｄｅｒｎ　　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ　　ｉ
ｎ　　　Ｐｏｗｄｅｒ　　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ、　　
ｅｄ、　　Ｐ。 Ｕ、　　Ｇｕｍｍｅｓｏｎ、　　Ｄ、　　Ａ、　　Ｇｕ
ｓｔａｆｓｏｎ　　２１　　（１９８８）　　５６３　
−　５７３．　　Ｅｙｒｅ　　Ｔ、　　Ｓ、　　Ｃｒａ
ｗｌｅｙ　　Ｂ、：Ｃａｍ５ｈａｆｔ　ａｎｄ　Ｃａｍ
　Ｆｏｌｌｏｗｅｒ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、　Ｔｒｉｂ
ｏｌｏｇｙ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　１３．４　
（１９８０）　１４７−１５２．　Ｒｅ１ｎｋｅ　Ｆ、
　：　Ａｕｆｂａｕ　１ｅｄｅｂｕｒｉｔｉｓｃｈｅｒ
　Ｒａｎｄｓｃｈｉｃｈｔｅｎ　ｄｕｒｃｈ　Ｕｍ−ｓ
ｃｈｍｅｌｚｂｅｈａｎｄｌｕｎｇ　　ｖｏｎ　　Ｎｏ
ｃｋｅｎ　　ｕｎｄ　　Ｎｏｃｋｅｎｆｏｌｇｅｒｎ、
　　ＶＤＩ　　Ｂｅｒｉｃｈｔ、　　Ｎｒ、　　５０６
　　（１９８４）　６７−７４　、　Ｗｅｒｎｅｒ　Ｇ
、Ｄ、　、　Ｚｉｅｓｅ　Ｊ、　：　Ｖｅｒｂｅｓｓｅ
ｒｕｎｇ　ｄｅｒ　Ｖｅｒｓｃｈｌｅｉｓｓ−ｂｅｓｔ
ａｎｄｉｇｋｅｉｔ　ａｎ　Ｎｏｃｋｅｎｗｅｌｌｅｎ
　ｄｕｒｃｈ　ｇｅｚｉｅｌｔｅＮｉｔｒｉｅｒ−ｕｎ
ｄ　Ｏｘｉｄｉｅｒｂｅｄｉｎｇ−ｕｎｇｅｎ、　　Ｖ
ＤＩ−Ｂｅｒｉｃｈｔｅ、　　Ｎｒ／　　５０６　　（
１９８４）　　５９　−　６２．　　Ａｒｎｈｏｌｄ　
　Ｖ、、　　０ｂｅｒａｃｋｅｒ　　Ｒ，。 Ｋｌａｕｓｍａｎ　Ｒ，：　５ｉｎｔｅｒｅｄ　５ｔｅ
ｅｌ　Ｗｉｔｈ　Ｈｉｇｈ　Ｃａｒｂｉｄｅ　Ｃｏｎｔ
ｅｎｔ、　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｄｅｖｅｌｏｐ−ｍｅｎｔｓ
　ｉｎ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ、　ｅｄ
　Ｐ、　Ｕ、　Ｇｕｍｍｅｓｏｎ、　Ｄ、　Ａ、　Ｇｕ
ｓｔａｆｓｏｎ　２１　（１８８８）１８３−１９５．
　Ｔｈｕｍｍｌｅｒ　Ｆ、　、　０ｂｅｒａｃｋｅｒ　
Ｒ，、Ｋｌａｕｓｅｍａｎｎ　Ｒ，：　５ｉｎｔｅｒｅ
ｄ　５ｔｅｅｌ　ＷｉｔｈＨｉｇｈ　　Ｃａｒｂｉｄｅ
　　Ｃｏｎｔｅｎ七、　　Ｍｏｄｅｒｎ　　Ｄｅｖｅｌ
ｏｐｍｅｎｔｓ　　ｉｎ　　Ｐｏｗｄｅｒ　　Ｍｅｔａ
ｌｌｕｒｇｙ、　　ｅｄ、　　Ｐ。 Ｕ、　Ｇｕｍｍｅｓｏｎ、　Ｄ、　Ａ、　Ｇｕｓｔａｆ
ｓｏｎ　２０　（１９８８）　４３１−４４１．　Ｒｅ
１ｎｋｅ　Ｆ、　ＯｒｔｌｉｃｈｅｓＵｍｓｃｈｍｅｌ
ｚｅｎ　ｚｕｍ　Ａｕｆｂａｕ　ｖｅｒｓｃｈｌｅｉｓ
ｓｆｅｓｔｅｒ　１ｅｄｅｂｕｒｉｔｉｓｃｈｅｒ　Ｒ
ａｎｄｓｃｈｉｃｈｔｅｎａｎ　Ｗｅｒｋｓｔｕｃｋｅ
ｎ　ａｕｓ　Ｇｕｓｓｅｉｓｅｎ、　１ｎｓｂｅｓｏｎ
ｄｅｒｅ　Ｎｏｃｋｅｎｗｅｌｌｅｎ　ｕｎｄ　Ｎｏｃ
ｋｅｎｆｏｌｇｅｒ、　ＡＥＧ−Ｅｌｏｔｈｅｒｍ、　
ｆｉｒｍｅｎｅｉｇｅｎｅｒ　Ｂｅｒｉｃｈｔ　２−１
５．　Ｂｅ１ｓｓ　Ｐ、　Ｄｕｄａ　Ｄ、　Ｗａｈｌｉ
ｎｇ　Ｒ、：　Ｈｏｃｈｖｅｒｓｃｈｌｅｉｓｓｆｅｓ
ｔｅ　Ｆｏｒｍｔｅｉｌｅ　−）１ｅｒｓｔｅｌｌｕｎ
ｇ　−Ｅｉｇｅｎｓｃｈａｆｔｅｎ　−Ａｎｗｅｎｄｕ
ｎｇｓｍｏｇｌｉｃｈｋｅｉｔｅｎ、　Ｋｒｅｓｏｇｅ
　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）　。カーバイドはその硬度
が大きいので相手の部材の侵入深さを低減する。従って
、摩耗粒子の大きさと摩耗速度が低下する（Ａｒｃｈａ
ｒｄ　Ｊ、　Ｆ、　：　Ｃｏｎｔａｃｔ　ａｎｄ　Ｒｕ
ｂｂｉｎｇ　ｏｆ　Ｆｌａｔ　５ｕｒｆａｃｅｓ。 Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ、　２４．８　（１９５３）　９８１−９８８）　。 第二の作用はカーバイドが有する僅かな付着傾向にある
。付着摩耗は充分大きい体積成分の場合、カーバイドに
よって完全に回避される。カムに埋め込んだ固体潤滑材
によってカムの摩耗を低減すると言う開発の始まりは知
られていない。 ［００１１］ 焼結合金の場合に潤滑材を埋め込むことは、自己潤滑軸
受を製造するため、既に以前から使用されている（Ｂｏ
ｙｅｒ　Ｈ，Ｅ、　、　Ｇａ１ｌ　Ｔ、　Ｌ、　：　Ｍ
ｅｔａｌｓ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ　−Ｄｅｓｋ　Ｅｄｉｔ
ｉｏｎ、　ＡＳＭ　Ｍｅｔａｌｓ　Ｐａｒｋ、　０ｈｉ
ｏ　１９８５．２５．１０）。例えば、かなり複雑な合
金（Ｆｅ−Ｃｏ−Ｍｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−３ｉ−Ｃ）に含浸
させて入れた鉛を使用する。この合金は内燃機関の弁座
に使用する場合、真価を発揮する（Ｓｕｚｕｋｉ　Ｋ、
　、　Ｉｋｅｎｏｕｅ　Ｙ、　、　Ｅｎｄｏｈ　Ｈ，。 Ｕｃｈｉｎｏ、　Ｍ、　：　Ｎｅｗ　５ｉｎｔｅｒｅｄ
　Ｖａｌｕｖｅ　５ｅａｔｓ　ｆｏｒ　Ｉｎｔｅｒｎａ
ｌ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ＬＰＧＥｎｇｉｎｅｓ、　
Ｍｏｄｅｒｎ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ　ｉｎ　Ｐｏ
ｗｄｅｒ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ、　ｅｄ、　Ｐ、　Ｕ
、　Ｇｕｍｍｅｓｏｎ、　ＤＡ、　Ｇｕｓｔａｆｓｏｎ
　２１　（１９８８）　１５７−１７０）　。合金要素
として銅に関しては、それが容易に処理できる元素であ
る（銅の酸素電位は鉄の酸素電位より非常に低い）ので
、文献には既にいろいろ議論されている。機械特性（Ｈ
ａｍｉｕｄｄｉｎ　Ｇ、　。 Ｕｐａｄｈｙａｙａ　　Ｇ、　　Ｓ、：　　Ｅｆｆｅｃ
ｔ　　ｏｆ　　Ｃｏｐｐｅｒ　　ｏｎ　　５ｉｎｔｅｒ
ｅｄ　　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　　ｏｆ　　Ｐｈｏｓｐ
ｈｏｒｕｓ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　Ｔｅｒｎａｒｙ　
Ｉｒｏｎ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｐｒｅｍｉｘｅｓ、　ＰＭＩ
　１４．１　（１９８２）　２０−２４゜Ｌｉｎｄｓｋ
ｏｇ　Ｐ、　、　Ｃａｒｌｓｓｏｎ　Ａ、　：　５ｉｎ
ｔｅｒｅｄ　Ａ１１ｏｙｓ　Ｂａ５ｅｄ　ｏｎ　Ｓｐｏ
ｎｇｅ　Ｉｒｏｎ　Ｐｏｗｄｅｒｗｉｔｈ　Ａｄｄｉｔ
ｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｆｅｒｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ、　
ＰＭＩ　４．１　（１９７２）　３９−４３）あるいは
質量特性（Ｄａｕｔｚｅｎｂｅｒｇ　Ｎ、　、　Ｄｏｒ
ｗｅｉｌｅｒ　Ｈ，Ｊ、　：　Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ
　Ｂｅｈａｖｉｏｕｒ　ｏｆ　Ｃｏｐｐｅｒ−Ｃａｒｂ
ｏｎ　５ｉｎｅｔｅｒｅｄ　５ｔｅｅｌｓ、　ＰＭＩ　
１７．６　（１９８５）　２７９−２８１．　Ｂｏｃｋ
ｓｔｉｅｇｅｌ　Ｇ、　：Ｅｒｓｃｈｅｉｎｕｎｇｓｂ
ｉｌｄ　ｕｎｄ　Ｕｒｓａｃｈｅｎ　ｖｏｎ　Ｖｏｌｕ
ｍｅｎａｎｄｅｒｕｎｇｅｎ　ｂｅｉｍ　５ｉｎｔｅｒ
ｎ　ｖｏｎＰｒｅｓｓｌｉｎｇｅｓ　ａｕｓ　Ｅｉｓｅ
ｎ−Ｋｕｐｆｅｒ　ｕｎｄ　Ｅｉｓｅｎ−Ｋｕｐｆｅｒ
−Ｇｒａｐｈｉｔ−Ｐｕｌｖｅｒｍｉｓｃｈｕｎｇｅｎ
。 ５ｔａｈｌ　ｕｎｄ　Ｅｉｓｅｎ　７９．３　（１９６
９）　１１８７−１２０１）および均質化（Ｅｓｐｅｒ
　Ｆ、　Ｊ、　。 Ｆｒ１ｅｓｅ　Ｋ、Ｈ，、Ｚｅｌｌｅｒ、　Ｒ，：　Ｓ
ｉｎｔｅｒｉｎｇ　Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ｒａ
ｄｉａｌ　ＣｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅＳｔｒｅｎｇｔｈ　
ｏｆ　Ｉｒｏｎ−Ｔｉｎ　ａｎｄ　Ｉｒｏｎ−Ｃｏｐｐ
ｅｒ−Ｔｉｎ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｃｏｍｐａｃｔｓ、　Ｉ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｏ
ｗｄｅｒ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　５．３　（１９６９
）　１９−３１）はしばしば議論されている。通常の鉄
鋼業では、銅は赤熱脆性を与える傾向を助長するので、
鋼の有害物質として知られている（Ｗｅｇｓｔ　Ｗ、　
：　５ｔａｈｌｓｃｈｕｓｓｅｌ、　Ｖｅｒｌａｇ　Ｓ
ｔａｈｌｓｃｈｌｕｓｓｅｌＷｅｇｓｔ　ＧｍｂＨ，Ｍ
ａｒｂａｃｈ　１９８９．４　）　。しかし、粉末冶金
製造では、この不要なケースが成形部品を焼結鍛造で形
成しない限り、役に立たない。 ［００１２］ 焼結鉄の摩耗に対する銅の影響は、少なくとも０〜２％
の銅の混合物の場合、密度の影響よりも相当少ない（Ｂ
ｉｇｇｉｅｒｏ　Ｇ、、　Ｂｏｒｒｕｔｏ　Ａ、、　Ｅ
ｒｃｏｌａｎｉ　Ｄ、　：　Ｉｎｆｌｕ−ｅｎｃｅ　ｏ
ｆ　ｔｈｅ　Ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｐｐｅｒ　
ｏｎ　ｔｈｅ　Ｗｅａｒ　Ｒｅ５ｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ
　５ｉｎｔｅｒｅｄ　Ｆｅｒ−ｒｏｕｓ　Ｍａｔｅｒｉ
ａｌｓ、　Ｈｒｉｚｏｎｓ　ｏｆ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｍｅ
ｔａｌｌｕｒｇｙ、　ｅｄ、　Ｗ、　Ａ、　：　Ｋａｙ
ｓｓｅｒ、　Ｗ、　Ｊ。 Ｈｕｐｐｍａｎｎ　（１９８６）　１２８９−１２９５
）。アムスラー摩擦測定装置（二つのローラが１０％の
滑り成分で互いに転がる）で種々の密度の試料が研究さ
れている。 ［００１３］ 雰囲気（空気、アルゴンあるいは酸素）は摩耗の値に決
定的な影響を及ぼす。 酸素下での摩耗は空気下での摩耗より係数７２はど大き
い。アルゴン下での摩耗は両方の値の中間にあるので、
これ等の試験では水蒸気の影響がありそうである。焼結
条件（１１２０°Ｃ）から銅は完全に母材に溶解してい
ると推測される。 ［００１４］ 燐を含む種々の焼結鋼に対して０〜４％の範囲で銅を添
加する影響も研究されている（Ｈａｍｉｕｄｄｉｎ　Ｍ
、　：　Ｗｅａｒ　Ｂｅｈａｖｉｏｕｒ　ｏｆ　５ｉｎ
ｔｅｒｅｄ　Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　Ｃｏｎｔａｉｎｉ
ｎｇＴｅｒｎａｒｙ　Ｉｒｏｎ　Ａ１１ｏｙ　Ｐｏｗｄ
ｅｒ　Ｃｏｍｐａｃｔｓ、　ＰＭＩ　１７．１　（１９
８５）　２０−２２）　。高い合金変成範囲（４％Ｍｏ
、　４％Ｎｉまたは４％ＭＣＭ、モリブデン、クロムお
よびマンガンの母合金）では、銅の添加がピンと円板の
試験で摩耗を低減させている。低い合金変成範囲では、
銅を添加しても比較的系統的な影響がない。銅の作用は
母材の硬化に依存している。銅の成分が増加すると共に
焼結密度が低下するが、硬度は銅の含有量と共に連続的
に上昇する。この場合、硬度が高くなるため、銅は母材
に完全に溶解していることに由来している。この密度の
低下もその証拠である。銅が母材に溶け、元あった場所
に孔を残す場合、この銅は焼結の間に密度の低下をもた
らす。 ［００１５］ 非常に硬いＨ５Ｓ粒子を有する銅、マンガンあるいはニ
ッケル、ないしはそれ等の組み合わせによる結合相の組
み合わせは既に研究されている（Ｆｉｓｃｈｍｅｉｓｔ
ｅｒＨ，：　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ　Ｒｅｌａｔｉ
ｎｇ　ｔｏ　Ｔｏｕｇｈ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　ｆｏｒ　
Ｔｏｏｌ　ａｎｄｌｏｒ　ＷｅａｒｉｎｇＰａｒｔｓ、
　Ｐａｔｅｎｔ　ＧＢ２１５７７１１Ａ、　ＵＫ　４．
　Ａｐｒｉｌ　１９８５）　。そのように作製された組
織はる。 ［００１６］ 他の多くの研究（Ｃｈｅｎ　Ｌ、　Ｈ，、Ｒｉｇｎｅｙ
　Ｄ、　Ａ、　：　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｄｕｒｉｎｇ　
ＵｎｌｕｂｒｉｃａｔｅｄＳｌｉｄｉｎｇ　Ｗｅａｒ　
ｏｆ　５ｅｌｌｅｃｔｅｄ　Ｍｅｔａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ
ｓ、　Ｗｅａｒ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、　ｅｄ、
　Ｋ、　Ｃ。 Ｌｕｄｅｍａ　ＡＳＭＥ　（１９８５）　４３７−４４
６．５ｈｅａｓｂｙ　Ｊ、Ｓ、　、　Ｍｏｕｎｔ　Ｇ、
Ｒ，、Ｅｌｄｅｒ　Ｊ、　Ｅ、　：Ｄｉｒｅｃｔ　０ｂ
ｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｗｅａｒ　ｏｆ　
Ｃｏｐｐｅｒ、　Ｗｅａｒ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
、　ｅｄ、　ＬｕｄｅｍａＡＳＭＥ　（１９８５）　５
４５−５４９．５ａｓａｄａ　Ｔ、　、　Ｎｏｒｏｓｅ
　Ｓ、　：　Ｔｈｅ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｗ
ｅａｒ　Ｒａｔｅｏｎ　Ｓｌｉｄｅｉｎｇ　Ｖｅｌｏｃ
ｉｔｙ　ａｎｄ　Ｓｌｉｄｉｎｇ　Ｄｉｓｔａｎｃｅ　
ｆｏｒ　Ｄｒｙ　Ｃｕ／Ｆｅ　ａｎｄ　Ｎｉ／Ｆｅ、　
Ｗｅａｒｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、　ｅｄ、　Ｌｕｄ
ｅｍａ　ＡＳＭＥ　（１９８５）　４３２−４３６．　
Ｒｅ１ｄ　Ｊ、Ｖ、　、　５ｃｈｅｙ　Ｊ、Ａ、　：Ａ
ｄｈｅｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ａ１１ｏｙｓ、
　Ｗｅａｒ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、　ｅｄ、　Ｌ
ｕｄｅｍａ　ＡＳＭＥ　（１９８５）　５５０−５５７
）では、銅が基本研究のモデル材料として使用されてい
る。鉄に対する乾燥した摺動の場合、銅の摩耗速度はニ
ッケルの摩耗速度に比べて係数５はど低いことの発見は
注目される（Ｓａｓａｄａ　Ｔ、　、　Ｎｏｒｏｓｅ　
Ｓ、　：　Ｔｈｅ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｗｅ
ａｒＲａｔｅｏｎ　Ｓｌｉｄｅｉｎｇ　Ｖｅｌｏｃｉｔ
ｙ　ａｎｄ　Ｓｌｉｄｉｎｇ　Ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｆｏ
ｒ　Ｄｒｙ　Ｃｕ／Ｆｅ　ａｎｄ　Ｎｉ／Ｆｅ。 Ｗｅａｒ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、　ｅｄ、　Ｌｕ
ｄｅｍａ　ＡＳＭＥ　（１９８５）　４３２−４３６）
。この結果は、銅・鉄対には付着性が少なく、これに関
連して銅の緊急特性が優れていることを示している。 ［００１７］ モリブデンは、非常に多くのＰ／Ｍ鋼に使用されている
。０．５％のモリブデンを頻繁に使用する理由は、確か
な純実用的な特性にある。市場にあるベース鉄粉には０
．５％のモリブデンが含まれている。知られている混合
物は殆ど稀な場合にしか生じない。４％までのＣｕ含有
量と２％と４％のＭｏ含有量のＦｅ−Ｐ−Ｃｕ−Ｍｏ合
金も同じように研究されている（Ｈａｍｉｕｄｄｉｎ　
Ｇ、　、　Ｕｐａｄｈｙａｙａ　Ｇ、　Ｓ、　：　Ｅｆ
ｆｅｃｔ　ｏｆＣｏｐｐｅｒ　ｏｎ　５ｉｎｔｅｒｅｄ
　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　Ｔｅｒｎａｒｙ　ＩｒｏｎＰ
ｏｗｄｅｒ　Ｐｒｅｍｉｘｅｓ、　ＰＭＩ　１４．１　
（１９８２）　２０−２４　）　。全ての合金元素は基
本的に混合されている。２％ＭＯと４％Ｃｕの試料には
１２００°Ｃで１時間の焼結で不規則な２相組織がある
。炭素はＦｅ中のＣｕの拡散を減速させるが、完全な溶
解を防止している。 ［００１８］ カムと相手の部材の系の摩耗を制御するため、多くの研
究が知られている。これ等は何れも今までカーバイドの
多い組織を発生させることに基づいている。 ［００１９］

【発明が解決しようとする課題】

上に述べた従来の技術を出発点として、この発明の課題
は、−式にして組み立てられる内燃機関のカムシャフト
に対して粉末冶金で製造される焼結合金製の成形部品、
特にカムの緊急特性を改良することにある。 ［００２０３ 更に、この発明の課題は前記カムを製造するのに相応し
い方法を提供することにある。 ［００２１］

【課題を解決するための手段】

上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた成形部品
を製造する方法の場合合金が銅を貯蔵する硬化された母
材を有し、０．５〜１６重景％重量リブデン、１〜２０
重量％の銅、０．１〜１．５重量％の炭素と、場合によ
って、総和が最大５重量％のクロム、マンガン、珪素お
よびニッケルの添加物と、残りの鉄とで構成されている
ことによって解決されている。 ［００２２］ これ等の添加物は、合金を二次硬化、加工硬化および完
全硬化性に関して応用例に合わせるため入れ換えてもよ
い。 ［００２３］ 更に、上記の課題は、この発明により、−式にして組み
立てられる内燃機関のカムシャフトに対して粉末冶金で
製造される焼結合金製の成形部品の場合、０．５〜１６
重量％のモリブデン、１〜２０重量％の銅、０．１〜１
．５重量％の炭素と、場合によって、総和が最大５重量
％のクロム、マンガン、珪素およびニッケルの添加物と
、残りの鉄とから成る焼結粉末をプレスして、基本密度
７　ｇ／ｃｍ３以上のカム素材にし、１１５０°Ｃ以下
の温度で１０〜６０分の焼結時間の間焼結し、次いで調
質することによって解決されている。 ［００２４］

【実施例】

以下に、この発明を実施例に基づきより詳しく説明する
。 ［００２５］ 鉄とモリブデンから成る予め合金にした粉末をベースに
して、１．５重量％のモリブデン、１０重量％の銅、０
．８重量％の炭素および残り鉄の粉末混合物を作製した
。圧力１５００　ＭＰａでプレスして、７．２　ｇ／ｃ
ｍ３の基本密度のカムを作製した。焼結を１１２０°Ｃ
で３０分間行い、組織を成長させた。次いで９３０°Ｃ
で６０分間灼熱して調質し、油で急冷し、１５０°Ｃで
６０分間焼戻して組織を形成した。この組織は４４．４
　ＨＲＣ（７９３ＨＶＩ）の表面硬度を保有していた。 元素の銅からなる組織が７容量％以上生じるにもかかわ
らず、高い硬度になった。このカムは試験状態では、極
度に摩耗に強かった。潤滑油がな、く、それ故付着摩擦
を助長する条件下でも、このカムは際立った運転特性を
保有している。 ［００２６］ 添付した図面は、上に説明した例に従って作製したこの
発明によるカムの研磨写真である。図１は倍率２００の
拡大図であり、図２は同じ研磨像を更に倍率５００に拡
大したものである。 ［００２７］ この研磨写真から、三つの相が非常に明確に識別できる
。即ち、１、マルテンサイト（灰色） ２、銅（白色） ３、孔（黒色） マルテンサイトは非常に均一に形成されている。不均一
を見出すことができない。このことは、予測したことに
一致している。何故なら、予め合金にした既に均質な粉
末が使用されているからである。 ［００２８］ 銅は不規則な斑点になって組織全体にわたり一様に分布
している。銅の粒径は１０〜３０μｍである。孔は良好
に丸くなっている。これ等の孔は二色に分布している。 第一の大きさの範囲は、鋼の場合通常観察される値は５
μｍであり、第二の大きさの範囲は５０μｍである。大
きな孔の場合には、銅の溶解によって生じる二次孔が問
題になる。 ［００２９］ マイクロ硬度測定によって、個々の相を判定した。明る
い領域では、５０　ＨＶｏ。 ０１のマイクロ硬度であった。この相は以上に緻密に分
布しているので、押し込み頂部は殆どその領域程度の大
きさで、正確なマイクロ硬度を得ることが不可能であっ
た。純粋な銅の硬度は３４　ＨＶである（Ｓａｍｓｏｎ
ｏｖ　Ｇ、　Ｖ、　：　Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　ｔｈ
ｅＰｈｙｓｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅ
ｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔｓ、　ＩＦＩ／Ｐｌ
ｅｎｕｍ　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ　１９６８．３０３）。 ［００３０］ 従って、明るい領域では銅が大切で、カーバイドあるい
は銅と鉄の合金あるいは鉄とモリブデンの金属間化合物
相は大切でないことが確実である。孔およびマルテンサ
イトの多さに関しては、何れにしても疑問はない。核の
マルテンサイトの領域は丁度４００　ＨＶｏ、０１の硬
度を有する。マクロ硬度ＨＶＩＯは３７２と測定された
。これ等の硬度値は核で測定された。 ［００３１３ 定量的な立体（ステレオ）測定（点分析Ｕｎｄｅｒｗｏ
ｏｄ　Ｅ、Ｅ、　：　ＱｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅＳｔｅ
ｒｏｌｏｇｙ、　Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ　（１
９７０））によって、溶解しなかった銅の体積を測定し
た。７．８体積％の銅体績であった。化学分析した銅の
含有量は７．４重量％と測定された。銅の密度は鉄の密
度より幾分大きいので、ステレオ分析から重量的により
大きい成分が生じる。常時見られる測定誤差の範囲内で
、両方の分析によるこれ等の結果は等しいと見做すべき
である。このことは、銅が完全に溶解していて、母材は
完全に銅がないと思える。 ［００３２］ 孔の体積も同じ様に立体的に、また重量測定法によって
測定された。合金Ｆｅ／１、５Ｍｏ／１０Ｃｕ１０．８
は、僅かな孔の体積の外に元素状の銅と、僅かな銅しか
溶けていないマルテンサイトとで構成されている。表面
にある孔は潤滑を幾分改善するが銅の成分は緊急特性を
改善する固体潤滑材として使用される。このマルテンサ
イトは研磨摩耗に対する抵抗となる。 ［００３３］ 合金化された粉末を使用すると、加圧力が低下し、工具
の摩耗も素材を形成する時、低減し、僅かに異なる合金
含有量も調節できる。混合合金にした粉末を使用するこ
ともできる。その場合、銅とモリブデンの拡散特性を考
慮して、重大な他の組織が形成することを排除すべきで
ない。何故なら、銅は鉄に部分的に溶解するので、組織
中の自由元素鋼の成分が急激に低下するからである。 ［００３４］ この発明による提案によって達成される結果は、当業者
にとっても驚くほどである。従来の経験によれば、合金
中に含まれる銅の大部分は、比較的短い焼結時間と低い
焼結温度でも溶解している筈である。基礎的な仕事で、
Ｂｏｃｋｓｔｉｅｇｅｌは１１５０°Ｃでの溶解工程は
既に３０分以内で完全に完了しえいることを示している
（Ｂｏｃｋｓｔｉｅｇｅｌ　Ｇ、　：　Ｅｒｓｃｈｅｉ
ｎｕｎｇｓｂｉｌｄ　ｕｎｄ　Ｕｒｓａｃｈｅｎ　ｖｏ
ｎ　Ｖｏｌｕｍｅｎａｎｄｅｒｕｎｇｅｎｂｅｉｍ　５
ｉｎｔｅｒｎ　ｖｏｎ　Ｐｒｅｓｓｌｉｎｇｅｓ　ａｕ
ｓ　Ｅｉｓｅｎ−Ｋｕｐｆｅｒ　ｕｎｄ　Ｅｉｓｅｎ−
Ｋｕｐｆｅｒ−Ｇｒａｐｈｉｔ−Ｐｕｌｖｅｒｍｉｓｃ
ｈｕｎｇｅｎ、　５ｔａｈｌ　ｕｎｄ　Ｅｉｓｅｎ　７
９．３（１９６９）　１１８７−１２０１）。Ｂｏｃｋ
ｓｔｉｅｇｅｌは報告（Ｈａｎｓｅｎ　Ｍ、　：　Ｃｏ
５１ｔｉｔｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｉｎａｒｙ　Ａ１１ｏ
ｙｓ、　Ｍｅ　Ｇｒａｗ−Ｈｉｌｌ　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ
Ｌ９５８．５９０）と同じで７．５％の溶解度を与えて
いる。従って、銅含有量が１０％の場合、充分焼結した
後でも未だ２．５％の溶解していない銅がある。しかし
、合金を定量的に分析すると、全部の銅が実際には母材
に溶解していないことを示している。 ［００３５］ これにはモリブデンのみが関与している。銅のモリブデ
ンへの非溶解性（Ｈａｎｓｅｎ　Ｍ、　：　Ｃｏ５１ｔ
ｉｔｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｉｎａｒｙ　Ａ１１ｏｙｓ、
　Ｍｃ　Ｇｒａｗ−Ｈｉｌｌ　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ　１９
５８゜６００）は、モリブデンが銅の鉄への溶解度を急
激に低下させることを推測させる。 ［００３６］ Ｆｅ−Ｍｏの相図を調べると、２．６重量％（１，５容
量％）のＭｏの場合、１１００°Ｃの領域で、γ鉄から
α鉄に移行する。モリブデンは非常に強いα除去材であ
る。つまり、鋼は専らｋｒｚ組織である。 ［００３７］ しかし、銅の鉄への溶解度はｋｆｚのγ相よりもα相で
大幅に低い。γ鉄には７．５重量％の銅が溶解するが、
α相への最大溶解度は１．４重量％に過ぎない（Ｈａｎ
ｓｅｎ　Ｍ、　：　Ｃｏ５１ｔｉｔｕｔｉｏｎ　ｏｆ　
Ｂｉｎａｒｙ　Ａ１１ｏｙｓ、　Ｍｃ　Ｇｒａｗ−Ｈｉ
ｌｌ　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ　１９５８゜５９０）。α相が
モリブデン（１，５重量％）で大幅に安定化することか
ら、銅の拡散が強く防止される。しかし、Ｆｅ−Ｍｏ中
で銅が完全に不溶解であることは明らかでない。Ｆｅ−
ＩＺＭｏの系では、銅の拡散係数が測定されている（Ｎ
、　Ｎ、　：　ＤｉｆｆｕｓｉｏｎＤａｔａ　４　（１
９７０）　４２４）。この測定から、少なくともこの低
モリブデン濃度の場合、銅に対する有限の溶解度がある
こを確認できる。 ［００３８］ これ等の研究結果は、モリブデンの含有量を適当な程度
に選択することを指摘している。０．５％の含有量は、
銅の溶解度をここに測定した程度に低下させるには明ら
かに充分でない。それ故、０．５％はまともな下限と見
做せる。 ［００３９］ 上限は、経済的な配慮から設定される。それ故、Ｍｏの
含有量は約１６％に限定される。１６重量％では、焼結
温度（１１２０°Ｃ）のときα領域を離れ、合金の特性
を変えることになる。それ故、この限界を上限と見做せ
る。 ［００４０］ 銅の含有量は必要な緊急特性を保証するように選択すべ
きである。下限は約１％に設定できる。何故なら、それ
以下では固体潤滑材としての銅の作用が未だ充分でない
からである。上限としては、支持表面が未だ充分広いこ
とを保証するため、組織の大部分が硬質マルテンサイト
母材の形状になっている値に選択すべきである。この場
合、上限は２０％の程度になる。 ［００４１］ この発明による合金は粉末冶金的にのみ製造できる。マ
ルテンサイト母材と元素の銅からなる特殊な組織は焼結
工程によって直接作製される。その場合、Ｆｅ−Ｍｏへ
の銅の非常に低い溶解度を利用している。従って、銅の
成分は実際上固体潤滑材として完全に利用され、銅合金
の材料の場合、スウェリング（膨らみ）に通ずることも
ない。混合または拡散合金の粉末を使用する場合に匹敵
する組織が生じることが推測される。 ［００４２］ いる。しかし、カムと相手の部材の系に対する問題とし
て銅を利用することは新規である。固体潤滑材、例えば
鉛を母材に含浸させて導入する幾つかの方法に比べて、
この発明による合金の利点は、銅を初めから材料に含ま
せている点にある。銅を低密度の成形品に含浸させるこ
とによって拡散させることもできる。更に、−様な銅の
分布と一定の銅含有量を保証できる。従って、含浸させ
る場合、体積比と分布を開口した孔の分布と大きさによ
って予め指定できる。このことは、粉末混合での銅の量
と分布に非常に困難な影響を及ぼすので、製造の信頼性
がここに提唱する系で向上する。 ［００４３］ モリブデンは、銅が母材に溶解するのを非常に効果的に
防止するので、銅を固体潤滑材として利用できる。固体
潤滑材を導入することによって、カムと相手の部材の系
での摩耗の主問題、付着が成功裏に解決される。有効な
二次効果としてモリブデンは銅合金の材料の場合以外で
見られるスウェリングを防止する。従って、作業精度が
高まり、機械特性を改善する。 ［００４４］ この発明の利点は、特に予め合金にした粉末を使用する
ことによってもたらされる。即ち、他と同等な組織が造
り出していると考えられる。即ち、混合合金にしたＦｅ
−Ｃ−Ｍｏ粉末を、先ず焼結で固化して均一にする。非
常に僅かな基本密度を選択して、組織に開口した孔を残
す。銅を含浸させてこれ等の孔を塞ぐ。こうして、比較
できる程度の組織が作製できる。その場合、この方法の
実施態様でも予め合金にした粉末から出発できる。 ［００４５］ カムの摩耗特性に関する限り、上に述べた考察は摩耗を
受ける他の成形品、例えばスリップレバー　ロッキング
レバー等、即ち摺動摩耗に耐える成形部品にも重要であ
る。 ［００４６］

【発明の効果】

この発明による成形部品の製造方法によれば、粉末冶金
法により焼結された合金はモリブデンにより銅の母材へ
の溶解を阻止し、多孔質な孔に遊離した銅が効果的に潤
滑に作用する。 この固体物質による潤滑が摩耗特性を改善し、カムの緊 急特性を一層改善する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による製造方法で作製されたカムの２００倍に
拡大した研磨面の写真である。

【図２】 この発明による製造方法で作製されたカムの５００倍に
拡大した研磨面の写真である。

【書類者】

図面

【図１】

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の組立式カムシャフトに対する粉
   末冶金で製造する焼結合金製の成形部品、特にカムにお
   いて、合金が銅を貯蔵する硬化された母材を有し、０．
   ５〜１６重量％のモリブデン、１〜２０重量％の銅、０
   ．１〜１．５重量％の炭素と、場合によって、総和が最
   大５重量％のクロム、マンガン、珪素およびニッケルの
   添加物と、残りの鉄とで構成されていることを特徴とす
   る成形部品。
2. 【請求項２】特許請求の範囲の請求項１に規定する成形
   部品、特にカムを製造する方法において、０．５〜１６
   重量％のモリブデン、１〜２０重量％の銅、０．１〜１
   ．５重量％の炭素と、場合によって、総和が最大５重量
   ％のクロム、マンガン、珪素およびニッケルの添加物と
   、残りの鉄とから成る焼結粉末をプレスして、基本密度
   ７ｇ／ｃｍ＾３以上のカム素材にし、１１５０℃以下の
   温度で１０〜６０分の焼結時間の間焼結し、次いで調質
   することを特徴とする製造方法。
3. 【請求項３】予め合金にした鉄・モリブデン粉末を使用
   する請求項２に記載の製造方法。
4. 【請求項４】予め合金にした鉄・モリブデン粉末に銅を
   混合添加させている請求項３に記載の製造方法。
5. 【請求項５】合金化または混合合金化した鉄・モリブデ
   ン粉末を焼結で固化し、均質にし、次いで銅を加工素材
   の組織の開口した孔に含浸させて導入している請求項２
   または３に記載の製造方法。
6. 【請求項６】焼結及び／又は硬化期間中、グラファイト
   を焼結粉末に添加して、あるいは炭化雰囲気で全部また
   は部分的に炭素を導入する請求項２〜５のいずれか１項
   の製造方法。