JPH06212367A - 焼結用鉄基合金粉末および耐摩耗性鉄基焼結合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮性および耐腐食性に優れた焼結用鉄基合
金粉末および耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金を提供す
る。 【構成】 鉄基合金粉末は、合金元素として重量比でＣ
ｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２〜１０％、好ましくは３％を
越え１０％以下を含有し、残部が不可避不純物とＦｅか
らなり、鉄基焼結合金はこの鉄基合金粉末に対し、黒鉛
粉末０．２〜２．１％と成形用潤滑剤を混合し、成形、
焼結して得られる。合金元素の素地への固溶均質度が高
く、要素粉末を混合する従来法に比べて、少ない合金量
で優れた耐腐食性、耐酸化性および耐摩耗性を得ること
ができる。また、ＣｏおよびＭｏがＦｅ基地に均一に固
溶するので、基地がベイナイト組織となり、耐摩耗性に
優れる。さらに、焼結合金へのＰｂ、Ｃｕ、Ｐｂ−Ｃｕ
合金およびこれらを主成分とする合金を溶浸し、耐焼付
性と耐摩耗性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に使用される
バルブシート、ピストンリング或いは排気系のカラー等
の焼結部品に有用な圧縮性および耐腐食性に優れた焼結
用鉄基合金粉末と耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のバルブシート材料としては、Ｆｅ
−Ｃ−Ｃｏ−Ｎｉ基材料、Ｆｅ−Ｃ基材料に耐摩耗性の
向上を狙ってフェロモリブデン（Ｆｅ−Ｍｏ）、フェロ
クロム（Ｆｅ−Ｃｒ）等の金属間化合物またはＦｅ−Ｃ
−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ合金等を添加したものが使用されてい
る（特開昭５６−１５４１１０号公報）。

【０００３】さらに、ＣｒおよびＭｏを含有するＦｅ−
Ｃ基地組織中に、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ等からなる鉄系硬質粒
子を分散させ耐摩耗性と相手攻撃性を改善した焼結合金
（特開昭６０−２２４７６２号公報）、またＦｅ−Ｃ−
Ｃｏ−Ｎｉ系基地組織中にＦｅＭｏおよびＦｅＷからな
る硬質粒子を分散させさらにＰｂ合金等を含浸させて耐
摩耗性を改善した焼結合金（特開昭６２−２０２０５８
号公報）が開示されている。

【０００４】バルブシート材に要求される特性として
は、耐摩耗性の他に耐腐食性および耐熱性が挙げられ、
耐摩耗性は主として硬質粒子が受持ち、耐腐食性および
耐熱性は主として基地組織が受持ち、両者が相まって耐
久性を確保している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最近、自動車エンジン
において、長寿命化、高出力、高回転化、排出ガス浄化
対策、あるいは燃費向上対策に対する改善要求が一段と
高まっている。このため、自動車エンジンにおけるエン
ジンバルブ、バルブシートに対しては、従来にも増して
厳しい使用環境に耐えることが不可避となってきてお
り、耐熱性、耐摩耗性をより一層向上させると共に、高
温での耐腐食性を向上させる必要が生じてきた。

【０００６】しかるに、従来の鉄系バルブシート材料の
基地の形成は、鉄粉に対して、合金元素であるＮｉ、Ｃ
ｏ、Ｍｏ等のそれぞれの元素の要素粉末を混合後、この
混合粉末を原料として成形、焼結し、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ
等を鉄中に拡散させている。そのため、これら合金元素
を鉄中に完全に拡散させることが難しく、添加量に見合
った特性の向上が得られにくい。

【０００７】そこで、合金元素添加の効果を効率良く引
き出すために、合金元素を予め鉄と合金化することが考
えられるが、これら合金元素を鉄と予め合金化すると、
固溶硬化により合金鉄粉の圧縮性が低下するため、圧粉
体の高密度化が難しくなり、耐久性向上に対し不利に作
用する。

【０００８】本発明は従来の鉄系バルブシート材料およ
び鉄系バルブシート材料に用いられる鉄基合金粉末の前
記のごとき問題点を解決すべくなされたものであって、
近年のバルブシート材料の厳しい使用環境に対応し、耐
熱性、耐摩耗性をより一層向上させた鉄系焼結合金およ
び圧縮性と耐腐食性を向上させた焼結用鉄基合金粉末を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者等は、鉄粉に添加
元素を合金化すると合金粉末が固溶硬化して圧縮性が低
下することに鑑み、合金化しても固溶硬化しない添加元
素の組成範囲について研究を進めた。その結果、添加元
素の特定組成範囲において、合金粉末の圧縮性が確保で
きることを見出した。また、前記特定組成範囲の合金粉
末を用いた場合、焼結体の耐腐食性および耐摩耗性の向
上についても研究を重ね、特定の添加元素の組合せによ
り、焼結体の耐腐食性および耐摩耗性が著しく向上する
ことを見出して、本発明を完成した。

【００１０】さらに、発明者は耐摩耗性、耐焼付性等の
特性を向上するために、バルブシート用鉄系焼結合金の
マトリックスの化学成分と合金化形態、およびマトリッ
クスの組織と耐摩耗性の関係および溶浸材料、溶浸率と
耐摩耗性、耐焼付性等との関係などについて鋭意研究を
重ねた。その結果、優れた耐摩耗性を発揮するマトリッ
クスの特定組織範囲および合金化形態ならびに溶浸合金
を見出して本発明を完成した。

【００１１】本発明の請求項１または請求項２の圧縮性
および耐腐食性に優れた焼結用鉄基合金粉末は、合金元
素として、重量比でＣｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２〜１０
％、好ましくは３％を越えて〜１０％を含有し、残部が
不可避不純物とＦｅからなることを要旨とする。

【００１２】また、本発明の請求項３または請求項４の
耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金は、重量比で、Ｃｏ；２
〜１５％、Ｍｏ；２〜１０％、好ましくは３％を越えて
〜１０％をを含有し、残部が不可避不純物とＦｅからな
る鉄基合金粉末に対し、黒鉛粉末０．２〜２．１％と成
形用潤滑剤を混合し、成形、焼結して得られることを要
旨とする。

【００１３】さらに、本発明の請求項５または請求項６
の耐焼付性、耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金は、請求項
３または請求項４で得られた耐摩耗性に優れた鉄基焼結
合金に、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｐｂ−Ｃｕ合金およびこれらを主
成分とする合金の何れかからなる溶浸合金を３〜２５％
を溶浸処理し、前記焼結合金の気孔部および気孔部周辺
に溶浸・拡散させて得られることを要旨とする。

【００１４】

【作用】本発明の焼結用鉄基合金粉末は、合金元素とし
て、重量比でＣｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２〜１０％を含
有した合金粉末であるので、合金元素の素地への固溶均
質度が高く、要素粉末を混合する従来法に比べて、少な
い合金量で優れた耐腐食性、耐酸化性および耐摩耗性を
得ることができる。

【００１５】また、合金元素の組成範囲を前記組成範囲
に規制したので、圧縮性の低下割合が少なく、要素粉末
を混合する従来法に比べて、圧縮性が若干低下するもの
のほぼ同等であり、密度と関連性の強い耐酸化性、耐食
性に対して影響を及ぼすおそれはない。

【００１６】本発明の鉄基焼結合金は、従来の要素粉を
混合した焼結合金がＭｏ、Ｃｏ濃度にバラツキがあり、
オーステナイト生成元素のＣｏ濃度の高いところでオー
ステナイトとなり、フェライト生成元素のＭｏの多いと
ころはパーライトとなり、混合組織となるので耐摩耗性
に劣るのに対して、ＣｏおよびＭｏがＦｅ基地に均一に
固溶するので、基地がベイナイトとなり、耐摩耗性に優
れる。

【００１７】本発明で得られた焼結合金へのＰｂ、Ｃ
ｕ、Ｐｂ−Ｃｕ合金およびこれらを主成分とする合金の
溶浸は、より厳しい条件下で使用されるバルブシートに
行われ、溶浸された溶浸合金はバルブとバルブシートと
の接触部に介在して潤滑剤として作用して、さらに焼結
合金の熱伝導性を向上させることにより、バルブシート
当り面の温度を効率的に低下させる作用により、耐摩耗
性を向上させる。

【００１８】Ｐｂ、Ｃｕ、Ｐｂ−Ｃｕ合金およびこれら
を主成分とする合金の溶浸量が、３％未満では、溶浸の
効果が発揮できず、２５％を越えて溶浸するとスケルト
ンの脆化、弱化などにより逆効果を来すおそれがあるこ
とから、３〜２５％を溶浸範囲とした。溶浸金属として
は、鉛、鉛−銅および銅ないしこれらを主成分とする金
属系が適している。

【００１９】次に、本発明において、合金元素等の組成
範囲を限定した理由について説明する。 Ｃｏ；２〜１５％ Ｃｏは素地に固溶してこれを強化するとともに、耐熱性
および耐腐食性を向上させる効果があるが、含有量が２
％未満ではその効果が不足し、一方１５％を越えて含有
させると、効果のさらなる向上は見られるものの経済性
に欠けるため、この点を考慮してその含有量を２〜１５
％と定めた。

【００２０】Ｍｏ；２〜１０％ Ｍｏは、素地に固溶してこれを強化するとともに、高温
域における強度の改善に効果を示し、炭素を含む焼結体
においては一部が炭化物を生成し耐摩耗性の改善に効果
を示す。これらの効果は、含有量が２％未満では不十分
であり、１０％を越えても効果の向上は認められるもの
の、粉末の圧縮性低下を招くため、その含有量を２〜１
０％に限定した。

【００２１】なお、合金粉末に含有される酸素および炭
素は、粉末の圧縮性を低下させる作用があるため、酸素
は０．３％以下に、炭素は０．２％以下に抑えることが
望ましい。

【００２２】黒鉛粉末；０．２〜２．１％ 黒鉛は炭素分としてマトリックスに固溶しマトリックス
を強化するとともに、一部はマトリックス中のＦｅまた
はＭｏと炭化物を形成し、耐摩耗性の向上に効果を示
す。添加量が０．２％未満では前記効果が期待できず、
また２．１％を越えて添加すると焼結合金を脆化させる
ので、その添加量を０．２〜２．１％に限定した。

【００２３】本発明の焼結合金の焼結温度は１３２３〜
１５７３Ｋとすることが好ましい。焼結温度が１３２３
Ｋ未満では、焼結進行が不十分であり耐摩耗性が不足す
るからであり、焼結温度が１５７３Ｋを越えると結晶粒
の粗大化のため好ましくないからである。

【００２４】

【実施例】本発明の好適な実施例を比較例と対比して説
明し、本発明の特徴を明らかにする。 （実施例１）表１のＮｏ．１〜５およびＮｏ．７〜１１
に示す組成の合金を溶製し、噴霧法により合金粉末とし
た後、還元処理を施し、粉砕、篩別を行って、粒径１５
０μｍ以下の粉末とした。なお、Ｎｏ．１〜５はＣｏお
よびＭｏを本発明の組成範囲で含有する本発明の実施例
であり、Ｎｏ．７〜１１は比較例であって、Ｎｏ．７は
Ｃｏ含有量が少ない比較例、Ｎｏ．８はＭｏ含有量が少
ない比較例、Ｎｏ．９はＭｏ含有量が多い比較例、Ｎ
ｏ．１０は炭素含有量が多い比較例、Ｎｏ．１１は酸素
含有量が多い比較例である。

【００２５】また、表１のＮｏ．６は本発明の実施例で
あるが、Ｆｅ−９％Ｍｏ噴霧合金を用意し、この噴霧合
金粉にＣｏを拡散処理し表１に示すＣｏ含有量とした部
分合金粉で、粒径は１５０μｍ以下のものである。

【００２６】さらに、Ｎｏ．１２〜１３は要素粉末を混
合した比較例であって、市販の純鉄粉、コバルト粉、モ
リブデン粉（粒径はいずれも４５μｍ以下）を準備し、
これら粉末を表１に示す配合組成になるように秤量後、
Ｖ型混粉機により混合を行った。

【００２７】

【表１】

【００２８】得られた焼結用粉末について、粉末の圧縮
性と焼結体の耐腐食性を調査した。粉末の圧縮性は直径
１１．３ｍｍの金型を用い、潤滑剤を金型に塗布後、成
形圧力５８８ＭＰａにて圧粉体を製作し、これの密度を
測定したものである。

【００２９】焼結体の耐腐食性は、密度６．９ｇ／ｃｍ
³の圧粉体を成形後、窒素雰囲気中にて１４００Ｋの温
度に１８００秒保持後、２０〜３０℃／ｍｉｎにて冷却
した焼結体を試験片として製作した。この試験片を酸化
鉛と硫酸鉛の混合試薬に埋没した状態で加熱（１１０８
Ｋ×３．６Ｋｓ）処理を行い、試験後の重量変化を求め
た。なお、Ｎｏ．１０〜１１についての耐腐食性試験は
行わなかった。得られた結果は、表１にまとめて示し
た。

【００３０】表１に示したように、比較例であるＮｏ．
７はＣｏ含有量が１．２％と少ないため、圧縮性は良い
ものの耐腐食性が実施例に比較して劣っており、比較例
であるＮｏ．８はＭｏ含有量が１．３％と少ないため、
圧縮性に優れるが耐腐食性が実施例に比較して劣ってお
り、また比較例であるＮｏ．９はＭｏ含有量が１２．０
％と多かったため、腐食減量は少ないが圧縮性が実施例
に比較して劣っている。比較例のＮｏ．１０〜１１は酸
素または炭素の含有量が高かったため、実施例と比較し
て圧縮性が劣っている。

【００３１】また、要素粉末を用いた比較例であるＮ
ｏ．１２〜１３は、合金元素の素地への拡散が焼結時に
おこなわれるが、完全に拡散することが難しく、合金元
素を多量に添加しても、固溶度の低い部位が生じ、この
部位から選択的に腐食酸化が生じ、耐腐食性において実
施例と比較して著しく劣った。例えば、比較例Ｎｏ．１
２は実施例Ｎｏ．３とは同一組成であるにもかかわら
ず、Ｎｏ．３の腐食減量が０．７２７ｇ／ｃｍ³である
のに対して、Ｎｏ．１２の腐食減量は１．０４７ｇ／ｃ
ｍ³と著しく多い。

【００３２】これに対して本発明の実施例であるＮｏ．
１〜６は、合金元素を予め合金化したため、固溶均質化
に優れ、合金元素の添加の効果が最大限発揮され、腐食
減量は０．６４５〜０．８３２ｇ／ｃｍ³であって、少
ない合金量で優れた耐腐食性および耐酸化性が得られる
ことが確認された。

【００３３】また、粉末の圧縮性については、合金量を
所定範囲に規制したので、圧縮性の低下割合が低く、従
来の要素粉末を用いた比較例であるＮｏ．１２〜１３が
６．８５〜６．９２ｇ／ｃｍ³であるのに対して、本発
明の実施例は６．８０〜７．０２ｇ／ｃｍ³であって、
ほぼ同等の圧縮性が確保できることが判明した。

【００３４】（実施例２）表２のＮｏ．１４〜２１およ
びＮｏ．２４〜２６に示す組成のＣｏおよびＭｏを含有
し、不可避不純物を含む残部Ｆｅからなる噴霧合金粉末
（粒径１７７μｍ以下）を予め製作し、この噴霧合金粉
に表２に示す組成の黒鉛（Ｇｒ；天然黒鉛、粒径４０μ
ｍ以下）と潤滑剤ステアリン酸亜鉛１．０％とを秤量
後、Ｖ型混合機により混粉を行った。

【００３５】次に、圧粉体密度が７．０ｇ／ｃｍ³にな
るよう成形圧力を調整し、試験片を製作した。続いて窒
素雰囲気中にて、表２に示す焼結温度（Ｋ）にて焼結を
行った。なお、Ｎｏ．１４〜２１はＣｏ、Ｍｏおよび黒
鉛を本発明の組成範囲で含有する本発明の実施例、Ｎ
ｏ．２４〜２６は比較例であって、Ｎｏ．２４はＣｏ含
有量が少ない比較例、Ｎｏ．２５はＭｏ含有量が少ない
比較例、Ｎｏ．２６はＭｏ含有量が多い比較例である。

【００３６】

【表２】

【００３７】なお、表２のＮｏ．２２〜２３は要素粉末
を用いた比較例であって、噴霧鉄粉、Ｃｏ粉、Ｍｏ粉、
ＦｅＭｏ粉および黒鉛粉を準備し、表２の示す配合組成
になるように秤量後、前記と同様に混粉し、成形して圧
粉体を得、窒素雰囲気中にて、表２に示す焼結温度
（Ｋ）にて焼結を行った。

【００３８】なお、圧粉体を得るに当たって、比較例で
あるＮｏ．２６を除き、実施例および比較例共に、成形
圧力は５〜７Ｔｏｎ／ｃｍ³であったが、Ｎｏ．２６は
１０Ｔｏｎ／ｃｍ³以上の圧力が必要であり、金型寿命
を考慮すると実用性に問題があることがわかった。

【００３９】また、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｍｏ合金粉を使用した
ものは、例えば実施例Ｎｏ．１４では、Ｆｅ−３．１％
Ｃｏ−６．５％Ｍｏ粉を９９．１％とＧｒ粉を０．９％
で計１００％、さらにステアリン酸亜鉛１％を加えて混
合している。要素粉を配合したものは、例えば比較例Ｎ
ｏ．２２では、Ｃｏ粉８％、Ｍｏ粉６％、Ｇｒ粉０．９
％、Ｆｅ粉８５．１％で計１００％、さらにステアリン
酸１％を加えて混合している。

【００４０】表２で得られた実施例および比較例の焼結
体について、摩耗試験を行い、各材料の耐摩耗性を評価
した。摩耗試験は、各実施例および各比較例の焼結体を
バルブシートリングに加工し、実機に模したバルブ、バ
ルブシート試験機を用いて行った。この試験装置は、プ
ロバンガスの燃焼によってバルブとバルブシートを加熱
し、カムの駆動によってバルブを開閉する機構により、
バルブとバルブシートの叩き摩耗状態を再現するもので
ある。

【００４１】試験は、バルブ材質をＪＩＳ ＳＵＨ３と
し、バルブ温度を１０２３Ｋ、バルブシートの温度を６
７３Ｋに保つよう制御し、カム回転数を２０００ｒｐｍ
にし、運転時間２８．８Ｋｓの条件で行い、バルブシー
トの摩耗量を測定した。得られた結果は図１に示した。

【００４２】図１に示したように、要素粉を配合した比
較例Ｎｏ．２２は摩耗量が最も多く８９μｍであった。
比較例Ｎｏ．２２の組成は、実施例Ｎｏ．１５とほぼ同
一であるが、摩耗量は実施例Ｎｏ．１５の約３倍と大き
くなっている。これは組織の違いによる硬さの高低が、
耐摩耗性の違いとなって表れたものと考えられる。即
ち、本発明による実施例Ｎｏ．１５の基地組織は、ベイ
ナイトであるのに対して、比較例Ｎｏ．２２の基地組織
は、パーライトを主体としているため、見掛け硬さを比
較すると、比較例Ｎｏ．２２は実施例Ｎｏ．１５のおよ
そ１／２となっている。

【００４３】また、同様に要素粉末を混合した比較例Ｎ
ｏ．２３は、比較例Ｎｏ．２２に硬質粒子としてＦｅＭ
ｏ金属間化合物を添加した材料であるが、摩耗量は５０
μｍであり、比較例Ｎｏ．２２より耐摩耗性は向上した
ものの、本発明の実施例に比べると耐摩耗性は劣ってい
ることが判る。

【００４４】比較例であるＮｏ．２４はＣｏ含有量が
１．２％と少ないため、また比較例であるＮｏ．２５は
Ｍｏ含有量が１．３％と少ないため、摩耗量が４５〜５
２μｍであって、耐摩耗性に劣る。また比較例であるＮ
ｏ．９はＭｏ含有量が１２．２％と多かったため、摩耗
量は３０μｍであって、耐摩耗性にすぐれるが、前記の
ごとく圧縮性が良くないので、密度向上が不十分であ
る。

【００４５】これに対して本発明の実施例であるＮｏ．
１４〜２１は、合金元素が基地組織に固溶均質化したた
め、基地組織がベイナイト組織となり、摩耗量は２５〜
３５μｍであって、耐摩耗性が著しく向上していること
が判明した。

【００４６】（実施例３）表３に示すＣｏおよびＭｏを
含有し、不可避不純物を含む残部Ｆｅの噴霧合金粉末
（粒径１７７μｍ以下）および溶浸合金粉末Ａ〜Ｃ（溶
浸材Ａ；Ｐｂ、溶浸材Ｂ；Ｃｕ−３０Ｐｂ、溶浸材Ｃ；
Ｃｕ）を予め製作し、この噴霧合金粉に表３に示す黒鉛
（Ｇｒ：天然黒鉛粉、粒径４０μｍ以下）と潤滑剤ステ
アリン酸亜鉛１．０％を秤量後、Ｖ型混粉機により混粉
を行った。次に圧粉体密度が７．０ｇ／ｃｍ³になるよ
う成形圧力を調整し、試験片を製作した。続いて、窒素
雰囲気中にて、１４０３Ｋに保持し、焼結を実施した。
次いで、溶浸処理を焼結と同一雰囲気、同一温度条件に
て行った。

【００４７】

【表３】

【００４８】なお、表３において、Ｎｏ．２７〜３７は
本発明の実施例である。Ｎｏ．３８〜４０は比較材であ
って、Ｎｏ．３８は溶浸材を全く溶浸しなかった比較材
であり、Ｎｏ．３９はＣｏ含有量が少なかった比較材で
あり、Ｎｏ．４０は溶浸材の溶浸量が本発明の組成範囲
より少なかった比較材である。

【００４９】次に、得られた実施例および比較材につい
て、摩耗試験を行い、各材料の耐摩耗性を調査し、バル
ブシートとしての適合性を調査した。摩耗試験は、得ら
れた実施例および比較材をブロック材とし、相手材（ロ
ータ）をＪＩＳ ＳＵＨ１１として、大越式摩耗試験機
を用いて、下記の試験条件で耐摩耗性を評価した。耐摩
耗性はブロック摩耗痕幅として評価し、表３に併せて示
した。

【００５０】 （大越摩耗試験条件） 相手材（ロータ） ＪＩＳ ＳＵＨ１１ ブロック材 試料Ｎｏ．２４〜４１ すべり速度 ０．５１ｍ／ｓ 摩擦距離 １００ｍ 最終荷重 ３１．５Ｎ 温度 常温 測定項目 ブロック摩耗痕幅

【００５１】表３に示したように、溶浸材の溶浸量が０
であった比較材Ｎｏ．３８および溶浸材の溶浸量が２％
と少なかった比較材Ｎｏ．４０は、ブロック摩耗痕幅が
２．２〜２．３ｍｍと大きく、またＣｏ含有量の少なか
った比較材Ｎｏ．３９もブロック摩耗痕幅が２．１ｍｍ
と大きく、いずれも耐摩耗性に劣った。

【００５２】これに対して本発明の実施例であるＮｏ．
２７〜３７は、溶浸材を本発明の組成範囲である１４％
を溶浸したので、溶浸材が接触部に介在して潤滑剤とし
て作用し、ブロック摩耗痕幅は、１．４〜１．９ｍｍで
あって、耐摩耗性および耐焼付性の向上していることが
確認された。

【００５３】（実施例４）合金元素が、Ｍｏ；３．３
％、Ｃｏ；６．１％、Ｏ；０．０４％、Ｃ；０．０３
％、残部が不可避不純物とＦｅからなる鉄基合金粉末
（粒径１７７μｍ以下）を、噴霧法により製造した。得
られた焼結用粉末について、粉末の圧縮性と焼結体の耐
腐食性を評価した。

【００５４】粉末の圧縮性は実施例１と同じ方法であっ
て、直径１１．３ｍｍの金型を用い、潤滑剤を金型に塗
布後、成形圧力５８８ＭＰａにて圧粉体を製作し、これ
の密度を測定したものである。また、焼結体の耐腐食性
は実施例１で行ったと同じであって、密度６．９ｇ／ｃ
ｍ³の圧粉体を成形後、窒素雰囲気中にて１４００Ｋの
温度に１８００秒保持後、２０〜３０℃／ｍｉｎにて冷
却した焼結体を試験片として製作し、この試験片を酸化
鉛と硫酸鉛の混合試薬に埋没した状態で加熱（１１０８
Ｋ×３．６Ｋｓ）処理を行い、試験後の重量変化を求め
た。

【００５５】その結果、粉体の圧縮性は、６．９８ｇ／
ｃｍ³であって、実施例１の表１の結果と比較して、何
ら遜色のない圧縮性を示した。また、焼結体の耐腐食性
重量変化も−０．７９０ｇ／ｃｍ³であって，同様に実
施例１の表１と対比しても、同等の値が得られた。

【００５６】（実施例５）合金元素が、Ｍｏ；３．２
％、Ｃｏ；８．１％、残部が不可避不純物とＦｅからな
る鉄基合金粉末（粒径１７７μｍ以下）を、噴霧法によ
り製造した。この噴霧合金粉に、市販の黒鉛０．９％と
潤滑剤１．０％とを秤量後、Ｖ型混合機により混粉をお
こなった。次に圧粉体密度が７．０ｇ／ｃｍ³になるよ
う形成圧力を調整し、試験片を製作した。続いて窒素雰
囲気中にて、１４０３Ｋの焼結温度にて焼結を行って焼
結体を得た。

【００５７】得られた焼結体について、耐摩耗性を評価
したが、評価方法は実施例２で行ったと同じ方法であっ
て、焼結体をバルブシートリングに加工し、実機に模し
たバルブ、バルブシート試験機を用いて行った。この試
験装置は、プロバンガスの燃焼によってバルブとバルブ
シートを加熱し、カムの駆動によってバルブを開閉する
機構により、バルブとバルブシートの叩き摩耗状態を再
現するものである。

【００５８】試験は、バルブ材質をＪＩＳ ＳＵＨ３と
し、バルブ温度を１０２３Ｋ、バルブシートの温度を６
７３Ｋに保つよう制御し、カム回転数を２０００ｒｐｍ
にし、運転時間２８．８Ｋｓの条件で行い、バルブシー
トの摩耗量を測定した。本実施例の摩耗量は２９μｍで
あって、実施例２で得られた図１の摩耗量を示す図と比
較してほぼ同等の結果が得られた。

【００５９】

【発明の効果】本発明の焼結用鉄基合金粉末は合金元素
として、重量比でＣｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２〜１０％
を含有し、残部が不可避不純物とＦｅからなり、鉄基焼
結合金はこの鉄基合金粉末に対し、黒鉛粉末０．２〜
２．１％と成形用潤滑剤を混合し、成形、焼結して得ら
れることを特徴とするものであって、合金元素の素地へ
の固溶均質度が高く、要素粉末を混合する従来法に比べ
て、少ない合金量で優れた耐腐食性、耐酸化性および耐
摩耗性を得ることができる。合金元素の組成範囲を前記
組成範囲に規制したので、圧縮性の低下割合が少なく、
要素粉末を混合する従来法に比べて、圧縮性が若干低下
するもののほぼ同等であり、密度と関連性の強い耐酸化
性、耐食性に対して影響を及ぼすおそれはない。また、
ＣｏおよびＭｏがＦｅ基地に均一に固溶するので、基地
がベイナイトとなり、耐摩耗性に優れる。本発明で得ら
れた焼結合金へのＰｂ、Ｃｕ、Ｐｂ−Ｃｕ合金およびこ
れらを主成分とする合金の溶浸は、バルブとバルブシー
トとの接触部に介在して潤滑剤として作用して、さらに
焼結合金の熱伝導性を向上させることにより、バルブシ
ート当り面の温度を効率的に低下させる作用により、耐
摩耗性を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】摩耗試験における本発明の実施例と比較例の摩
耗量を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡島 博司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合金元素として、重量比でＣｏ；２〜１
   ５％、Ｍｏ；２〜１０％を含有し、残部が不可避不純物
   とＦｅからなることを特徴とする圧縮性および耐腐食性
   に優れた焼結用鉄基合金粉末。
2. 【請求項２】Ｍｏが３％を越え〜１０％であることを特
   徴とする請求項１に記載の焼結用鉄基合金粉末。
3. 【請求項３】 重量比で、Ｃｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２
   〜１０％を含有し、残部が不可避不純物とＦｅからなる
   鉄基合金粉末に対し、黒鉛粉末０．２〜２．１％と成形
   用潤滑剤を混合し、成形、焼結して得られることを特徴
   とする耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金。
4. 【請求項４】Ｍｏが３％を越え〜１０％であることを特
   徴とする請求項３に記載の耐摩耗性に優れた鉄基焼結合
   金。
5. 【請求項５】重量比で、Ｃｏ；２〜１５％、Ｍｏ；２〜
   １０％を含有し、残部が不可避不純物とＦｅからなる鉄
   基合金粉末に対し、黒鉛粉末０．２〜２．１％と成形用
   潤滑剤を混合し、成形、焼結し、続いてＰｂ、Ｃｕ、Ｐ
   ｂ−Ｃｕ合金およびこれらを主成分とする合金の何れか
   からなる溶浸合金を３〜２５％を、前記焼結合金に溶浸
   処理し、前記焼結合金の気孔部および気孔部周辺に溶浸
   ・拡散させて得られることを特徴とする耐摩耗性、耐焼
   付性に優れた鉄基焼結合金。
6. 【請求項６】Ｍｏが３％を越え〜１０％であることを特
   徴とする請求項５に記載の耐摩耗性、耐焼付性に優れた
   鉄基焼結合金。