JPH04218648A

JPH04218648A - 内燃機関用銅溶浸焼結合金製バルブシート

Info

Publication number: JPH04218648A
Application number: JP41895790A
Authority: JP
Inventors: Osamu Mayama; 間山　治; Tomomi Ishikawa; 石川　智美
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1990-12-17
Filing date: 1990-12-17
Publication date: 1992-08-10

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、苛酷な条件下でもす
ぐれた耐摩耗性を示し、かつ相手攻撃性も著しく小さい
内燃機関用銅溶浸焼結合金製バルブシートに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車などの内燃機関のバルブシ
ートとして、例えば特開昭５８−１７８０７３号公報に
記載される銅溶浸焼結合金製のものはじめ、その他多く
のものが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年の内燃機関
の高速化および高出力化はめざましく、これに伴ない、
これの構造部材であるバルブシートの使用環境も一段と
厳しさを増しているが、上記の従来バルブシートにおい
ては、苛酷な使用条件に適合すべく耐摩耗性を改善する
と相手攻撃性が大きくなり、反面相手攻撃性を小さくす
ると自身の耐摩耗性低下が著しいなどの点で、これに十
分満足に対応することができないのが現状である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、苛酷な使用環境下ですぐれた耐
摩耗性を示し、かつ相手攻撃性の小さい内燃機関用バル
ブシートを開発すべく研究を行なった結果、バルブシー
トを銅溶浸焼結合金で構成し、この場合、銅溶浸前の基
体を、それぞれ硬さ（マイクロビッカース硬さ）が段階
的に連続変化する所定割合の４相の混合組織からなる焼
結合金、すなわち、いずれもマイクロビッカース硬さ（
ＭＨｖ）で、第１相の硬さを１０００〜１５００、第２相の硬さを５００〜１０００、第３相の硬さを３００〜５００、第４相の硬さを１００〜３００、とした硬さ分布とすると共に、それぞれの含有割合を、
重量％で（以下％で示す）、第１相：３〜１５％、　　　　　　第２相：２〜１０％
、第３相：０．３〜３％、　　　　第４相：残り、とし
、さらに第１相を、Ｃｒ−Ｃｏ−Ｗ系合金、望ましくは
、Ｃｏ：２０〜３０％、　　　　　　Ｗ：２０〜３０％、
Ｃｒ：３０〜４０％、　　　　　　Ｎｂ：０．２〜２％
、Ｓｉ：０．２〜２％、　　　　　　Ｃ：１〜３％、を
含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有す
るＣｒ−Ｃｏ−Ｗ系合金、第２相を、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ
系合金、望ましくは、Ｍｏ：２０〜４０％、　　　　　　Ｃｒ：５〜１５％、
Ｓｉ：１〜５％、を含有し、残りがＣｏと不可避不純物
からなる組成を有するＣｏ−Ｍｏ−Ｃｒ系合金、第３相
をＭＨｖで４００〜６００の酸化イットリウム（以下Ｙ
２　Ｏ３　で示す、またＹ２　Ｏ３　の硬さは結晶配向
や不純物含有量などによって前記範囲内で変化する）、
第４相を、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、望ましくは、Ｃｏ：２〜１０％、　　　　　　　　Ｍｏ：０．５〜３
％、Ｎｉ：０．５〜４％、　　　　　　Ｃ：０．５〜１
．５％、を含有し、さらに必要に応じて、Ｃｒ：０．５〜５％、　　　　　　Ｎｂ：０．１〜２％
、のうちの１種以上、を含有し、残りがＦｅと不可避不
純物からなる組成を有するＦｅ−Ｃｏ系合金で構成し、
かつ空孔率を１０〜２０％とした焼結合金で構成すると
、この結果の銅溶浸焼結合金製バルブシートは、これを
苛酷な条件下で使用しても、上記の４相の相互作用で、
相手部材であるバルブの損傷が著しく抑制された状態で
、すぐれた耐摩耗性を示すという研究結果を得たのであ
る。

【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、ＭＨｖ：１０００〜１５００を有するＣｒ−Ｃｏ−Ｗ系
合金からなる第１相：３〜１５％、ＭＨｖ：５００〜１０００を有するＣｏ−Ｍｏ−Ｃｒ系
合金からなる第２相：２〜１０％、ＭＨｖ：４００〜６００を有するＹ２　Ｏ３　からなる
第３相：０．３〜３％、ＭＨｖ：１００〜３００を有するＦｅ−Ｃｏ系合金から
なる第４相：残り、からなる組成、上記第１相、第２相、第３相、および第４相の４相混合
組織、並びに１０〜２０％の空孔率、を有する焼結合金
基体に、銅溶浸してなる銅溶浸焼結合金で構成してなる
内燃機関用銅溶浸焼結合金製バルブシートに特徴を有す
るものである。

【０００６】なお、この発明のバルブシートにおいて、
焼結合金基体を構成する第１〜４相の硬さ分布および含
有割合は、いずれも多数の試験結果にもとづいて経験的
に定めたものであり、したがってそれぞれの硬さが上記
の範囲から外れて４相の連続的硬さ変化が保持されなく
なったり、それぞれの含有割合が上記の範囲を外れて全
体的硬さバランスがくずれ、相対的に硬さが低くなった
り、あるいは高くなったりすると、耐摩耗性および相手
攻撃性のうちの少なくともいずれかの性質が劣ったもの
になるものであり、また空孔率に関しては、従来銅溶浸
焼結合金の場合と同様であって、その値が１０％未満で
は銅溶浸が不十分となって所望の強度を得ることができ
ず、一方その値が２０％を越えると、耐摩耗性の低下が
著しくなるという理由で１０〜２０％に定めたものであ
る。

【０００７】

【実施例】つぎに、この発明のバルブシートを実施例に
より具体的に説明する。

【０００８】原料粉末として、それぞれ表１、表２、お
よび表３に示される硬さおよび組成を有する粒度：１０
０ｍｅｓｈ以下のアトマイズド合金粉末、および平均粒
径：３μｍ、ＭＨｖ：４２０のＹ２　Ｏ３　粉末を用意
し、これら原料粉末を表２に示される配合組成に配合し
、ステアリン酸亜鉛：１％を加えてミキサーにて３０分
間混合した後、５〜７　ｔｏｎ／ｃｍ２　の範囲内の所
定の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を５００
℃に３０分間保持して脱脂し、ついでアンモニア分解ガ
ス雰囲気中、１１００〜１２００℃の範囲内の所定温度
に１時間保持の条件で焼結して、同じく表２に示される
空孔率を有し、かつ配合組成と実質的に同一の組成をも
った４相混合組織の焼結合金基体を形成し、引続いてこ
れにメタン変成ガス雰囲気中、温度：１１００℃に１５
分間保持（溶浸率：８５〜９５％）の条件で銅溶浸を行
ない、さらに６２０〜７００℃の範囲内の所定温度に９
０分間保持の条件で熱処理を施すことにより外径：３４
ｍｍ×内径：２７ｍｍ×厚さ：７ｍｍの寸法をもった本
発明銅溶浸焼結合金製バルブシート（以下本発明銅溶浸
バルブシートという）１〜１６をそれぞれ製造した。

【０００９】

【表１】

【００１０】

【表２】

【００１１】

【表３】

【００１２】また、比較の目的で、上記の特開昭５８−
１７８０７３号公報の実施例にもとずき、原料粉末とし
て、粒度：３２５ｍｅｓｈ以下の黒鉛粉末、平均粒径：
３μｍのＣｏ粉末、粒度：３２５ｍｅｓｈ以下のＮｉ粉
末、同２５０ｍｅｓｈ以下のＦｅ−Ｍｏ合金（Ｍｏ：４
０％含有）粉末、同２５０ｍｅｓｈ以下の２．５％Ｃ−
１０％Ｃｏ−１９％Ｗ−６３．５％Ｃｒ−５％Ｆｅから
なる組成をもったＣｒ基合金粉末、およびアトマイズ鉄
粉を用い、これら原料粉末を、容量％で、Ｃ：１．２％
、Ｃｏ：６％、Ｎｉ：２％、Ｆｅ−Ｍｏ合金：１％、Ｃ
ｒ基合金：８％、鉄粉：残りからなる配合組成に配合し
、上記実施例と同じ条件で、混合し、圧粉体に成形し、
脱油し、さらに焼結して、表２に示される空孔率をもち
、かつＦｅ系合金素地に上記Ｃｒ基合金とＦｅ−Ｍｏ合
金とが均一に分散した組織を有する焼結合金基体を形成
し、これに同じく同一の条件で、銅溶浸、サブゼロ処理
、および熱処理を施すことにより従来銅溶浸焼結合金製
バルブシート（以下従来銅溶浸バルブシートという）を
製造した。

【００１３】ついで、この結果得られた各種の銅溶浸バ
ルブシートを、バルブシート台上摩耗試験機にセットし
、バルブの材質：ＪＩＳ・ＳＵＨ−３６、バルブの加熱温
度：９００℃、バルブの着座回数：３０００回／分、雰囲気：０．４ｋｇ／ｃｍ２　の圧力のプロパンガスと
、流量：１．５ｌ／ｍｉｎ　の酸素による燃焼ガス、バ
ルブシートの加熱温度（水冷）：３００〜３５０℃、試
験時間：１００時間、の苛酷な条件で摩耗試験を行ない、バルブシートの最大
摩耗深さを測定して耐摩耗性を評価し、また相手部材で
バルブの最大摩耗深さを測定して相手攻撃性を評価した
。これらの測定結果を表４に示した。

【００１４】

【表４】

【００１５】

【発明の効果】表１〜４に示される結果から、本発明銅
溶浸バルブシート１〜１６は、いずれも苛酷な条件での
摩耗試験で、従来銅溶浸バルブシートに比して一段とす
ぐれた耐摩耗性を示し、かつ相手攻撃性も相対的に著し
く低いことが明らかである。

【００１６】上述のように、この発明の銅溶浸焼結合金
製バルブシートは、通常の条件では勿論のこと、内燃機
関の高速化および高性能化に伴なう苛酷な条件下での実
用に際しても、相手部材であるバルブの摩耗を著しく抑
制した状態で、すぐれた耐摩耗性を発揮するのである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　マイクロビッカース硬さ（ＭＨｖ）：
１０００〜１５００を有するＣｒ−Ｃｏ−Ｗ系合金から
なる第１相：３〜１５％、ＭＨｖ：５００〜１０００を有するＣｏ−Ｍｏ−Ｃｒ系
合金からなる第２相：２〜１０％、ＭＨｖ：３００〜６００を有する酸化イットリウムから
なる第３相：０．３〜３％、ＭＨｖ：１００〜３００を有するＦｅ−Ｃｏ系合金から
なる第４相：残り、からなる組成（以上重量％）、上記
第１相，第２相，第３相，および第４相の４相混合組織
、並びに１０〜２０％の空孔率、を有する焼結合金基体
に、銅溶浸してなる銅溶浸焼結合金で構成したことを特
徴とする内燃機関用銅溶浸焼結合金製バルブシート。