JPH06346708A - アルミニウム合金製部材及びその製造方法 - Google Patents
アルミニウム合金製部材及びその製造方法Info
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- JPH06346708A JPH06346708A JP16648693A JP16648693A JPH06346708A JP H06346708 A JPH06346708 A JP H06346708A JP 16648693 A JP16648693 A JP 16648693A JP 16648693 A JP16648693 A JP 16648693A JP H06346708 A JPH06346708 A JP H06346708A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 アルミニウム合金製部材における摺接部を肉
盛り法により形成するとしたときに、摺接部の耐摩耗性
を向上するようにする。 【構成】 シリンダヘッド１のバルブシート部８は、基
材２上に形成された銅合金層からなる第１肉盛層６と、
第１肉盛層６の上に形成された第２肉盛層７とからな
る。第２肉盛層７は、１２．５重量％のＣr を含む鉄合
金粉末に２００メッシュアンダーのＣｒ3 Ｃ2 粉末を２
５重量％混合したものに対してレーザビームを照射する
ことにより形成する。
盛り法により形成するとしたときに、摺接部の耐摩耗性
を向上するようにする。 【構成】 シリンダヘッド１のバルブシート部８は、基
材２上に形成された銅合金層からなる第１肉盛層６と、
第１肉盛層６の上に形成された第２肉盛層７とからな
る。第２肉盛層７は、１２．５重量％のＣr を含む鉄合
金粉末に２００メッシュアンダーのＣｒ3 Ｃ2 粉末を２
５重量％混合したものに対してレーザビームを照射する
ことにより形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム合金製部
材及びその製造方法に関し、より詳しくはアルミニウム
合金部材の摺接部における耐摩耗性を向上させるものに
関する。
材及びその製造方法に関し、より詳しくはアルミニウム
合金部材の摺接部における耐摩耗性を向上させるものに
関する。
【０００２】
【従来技術】部材の軽量化を図り得る素材としてアルミ
ニウム合金が知られてる。例えば、自動車用エンジンに
おいても、シリンダヘッドのアルミニウム合金化が実用
段階に入っている。
ニウム合金が知られてる。例えば、自動車用エンジンに
おいても、シリンダヘッドのアルミニウム合金化が実用
段階に入っている。
【０００３】ところで、シリンダヘッドのバルブシー
ト、つまり吸気弁、排気弁等の機関弁が摺接する弁座部
は、バルブシート部材と呼ばれる別部品を用いて構成す
るのが一般的である。具体的に説明すると、一般車両に
あっては、鋳鉄あるいは鉄系焼結材で形成されたバルブ
シート部材を焼き嵌めすることによりシリンダヘッドに
対する組み付けが行われており、他方、レース用車両に
あっては、銅系合金からなるバルブシート部材を焼き嵌
めすることによりその組み付けが行われている。しかし
ながら、このような方法によれば、バルブシート部材が
別部品であるが故にその保持性を確実なものにすべく、
バルブシート部材を大きな形状にせざるを得ず、このた
めバルブ回りにおける設計上の自由度、例えばポート径
の拡大あるいは多弁化にかなりの制約を受けているのが
現状である。
ト、つまり吸気弁、排気弁等の機関弁が摺接する弁座部
は、バルブシート部材と呼ばれる別部品を用いて構成す
るのが一般的である。具体的に説明すると、一般車両に
あっては、鋳鉄あるいは鉄系焼結材で形成されたバルブ
シート部材を焼き嵌めすることによりシリンダヘッドに
対する組み付けが行われており、他方、レース用車両に
あっては、銅系合金からなるバルブシート部材を焼き嵌
めすることによりその組み付けが行われている。しかし
ながら、このような方法によれば、バルブシート部材が
別部品であるが故にその保持性を確実なものにすべく、
バルブシート部材を大きな形状にせざるを得ず、このた
めバルブ回りにおける設計上の自由度、例えばポート径
の拡大あるいは多弁化にかなりの制約を受けているのが
現状である。
【０００４】このような問題を解決する手法として、特
公平２ー５８４４４号公報に見られるように、シリンダ
ヘッドの弁座部に直接耐摩耗銅合金を肉盛りしてバルブ
シートを形成する方法が開発され、シートレスシリンダ
ヘッドと呼ばれて既に実用化されている。このシートレ
スシリンダヘッドによれば、銅合金からなるバルブシー
トとシリンダヘッドとが溶着しているため、バルブフェ
ース面と接触する必要最小限の部位だけバルブシート部
を形成すればよいという利点がある。
公平２ー５８４４４号公報に見られるように、シリンダ
ヘッドの弁座部に直接耐摩耗銅合金を肉盛りしてバルブ
シートを形成する方法が開発され、シートレスシリンダ
ヘッドと呼ばれて既に実用化されている。このシートレ
スシリンダヘッドによれば、銅合金からなるバルブシー
トとシリンダヘッドとが溶着しているため、バルブフェ
ース面と接触する必要最小限の部位だけバルブシート部
を形成すればよいという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、銅合金
は鉄系材料に比べて高硬度化しにくく、近時、エンジン
における高出力及び高回転化の要請に対して長時間耐摩
耗性を維持するのに問題を有している。
は鉄系材料に比べて高硬度化しにくく、近時、エンジン
における高出力及び高回転化の要請に対して長時間耐摩
耗性を維持するのに問題を有している。
【０００６】そこで、本発明の第１の目的は、肉盛層か
らなる摺接部の耐摩耗性が向上されるアルミニウム合金
製部材を提供することにある。また、第２の目的は、上
記アルミニウム合金製部材を容易に製造できるアルミニ
ウム合金製部材の製造方法を提供することにある。
らなる摺接部の耐摩耗性が向上されるアルミニウム合金
製部材を提供することにある。また、第２の目的は、上
記アルミニウム合金製部材を容易に製造できるアルミニ
ウム合金製部材の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用】上記第１の目的を
達成するために本発明（第１の発明）にあっては、アル
ミニウム合金製基材上に摺接部が設けられ、前記摺接部
が、前記基材上に設けられる第１肉盛層と、該第１肉盛
層上に設けられる第２肉盛層とで構成され、前記第１肉
盛層が銅合金層からなり、前記第２肉盛層が、Ｃｒ3 Ｃ
2 粒子を約２０重量％〜約３０重量％分散含有する鉄合
金層からなる、ことを特徴とするアルミニウム合金製部
材とした構成としてある。上述の構成により、第１肉盛
層に、アルミニウム合金製基材、第２肉盛層としての鉄
合金層の両者に対して接合性の良い銅合金層が用いられ
ることから、鉄合金層は銅合金層を介してアルミニウム
合金製基材に良好に接合される。その一方、最外層とし
ての鉄合金層は、その構成要素としての所定割合のＣｒ
3 Ｃ2 粒子により耐摩耗性が効果的に高められる。この
ため、肉盛層からなる摺接部の耐摩耗性は向上すること
になる。
達成するために本発明（第１の発明）にあっては、アル
ミニウム合金製基材上に摺接部が設けられ、前記摺接部
が、前記基材上に設けられる第１肉盛層と、該第１肉盛
層上に設けられる第２肉盛層とで構成され、前記第１肉
盛層が銅合金層からなり、前記第２肉盛層が、Ｃｒ3 Ｃ
2 粒子を約２０重量％〜約３０重量％分散含有する鉄合
金層からなる、ことを特徴とするアルミニウム合金製部
材とした構成としてある。上述の構成により、第１肉盛
層に、アルミニウム合金製基材、第２肉盛層としての鉄
合金層の両者に対して接合性の良い銅合金層が用いられ
ることから、鉄合金層は銅合金層を介してアルミニウム
合金製基材に良好に接合される。その一方、最外層とし
ての鉄合金層は、その構成要素としての所定割合のＣｒ
3 Ｃ2 粒子により耐摩耗性が効果的に高められる。この
ため、肉盛層からなる摺接部の耐摩耗性は向上すること
になる。
【０００８】また、上記第２の目的を達成するために本
発明（第２の発明）にあっては、アルミニウム合金製基
材上に、摺接部形成部位において銅合金層からなる第１
肉盛層を形成した後、該第１肉盛層上に、肉盛層用粉末
として、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末を約２０重量％〜約３０重量％
用意するとともに、Ｃｒを約１０重量％〜約４０重量％
含む鉄合金粉末を約８０重量％〜約７０重量％用意し、
前記Ｃｒ3 Ｃ2 粉末と前記鉄合金粉末の混合粉末に対し
て高密度エネルギ源を照射して、鉄合金層からなる第２
肉盛層を形成する、ことを特徴とするアルミニウム合金
製部材の製造方法とした構成としてある。上述の構成に
より、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末と共に用意した鉄合金粉末に所定
割合のＣｒが含めてあることから、肉盛処理時に、融点
を低下させて肉盛し易くする他に、Ｃｒ3 Ｃ2 中のＣｒ
が鉄合金中に溶解して該Ｃｒ3 Ｃ2 が減少することを防
止することになり、第２肉盛層中のＣｒ3 Ｃ2 粒子を、
当初通りＣｒ3 Ｃ2 粉末割合と同じく、約２０重量％〜
約３０重量％の割合をもって分散含有させておくことが
できることになる。このため、肉盛層からなる摺接部の
耐摩耗性を向上させた前述の第１発明と同様のアルミニ
ウム合金製部材を容易に製造できることになる。しか
も、この製造方法に係るアルミニウム合金製部材にはＣ
ｒが含有されることになることから、耐食性をも向上さ
せたものとなる。
発明（第２の発明）にあっては、アルミニウム合金製基
材上に、摺接部形成部位において銅合金層からなる第１
肉盛層を形成した後、該第１肉盛層上に、肉盛層用粉末
として、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末を約２０重量％〜約３０重量％
用意するとともに、Ｃｒを約１０重量％〜約４０重量％
含む鉄合金粉末を約８０重量％〜約７０重量％用意し、
前記Ｃｒ3 Ｃ2 粉末と前記鉄合金粉末の混合粉末に対し
て高密度エネルギ源を照射して、鉄合金層からなる第２
肉盛層を形成する、ことを特徴とするアルミニウム合金
製部材の製造方法とした構成としてある。上述の構成に
より、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末と共に用意した鉄合金粉末に所定
割合のＣｒが含めてあることから、肉盛処理時に、融点
を低下させて肉盛し易くする他に、Ｃｒ3 Ｃ2 中のＣｒ
が鉄合金中に溶解して該Ｃｒ3 Ｃ2 が減少することを防
止することになり、第２肉盛層中のＣｒ3 Ｃ2 粒子を、
当初通りＣｒ3 Ｃ2 粉末割合と同じく、約２０重量％〜
約３０重量％の割合をもって分散含有させておくことが
できることになる。このため、肉盛層からなる摺接部の
耐摩耗性を向上させた前述の第１発明と同様のアルミニ
ウム合金製部材を容易に製造できることになる。しか
も、この製造方法に係るアルミニウム合金製部材にはＣ
ｒが含有されることになることから、耐食性をも向上さ
せたものとなる。
【０００９】また、上記第２の目的を達成するために本
発明（第３の発明）にあっては、請求項３において、Ｃ
ｒ3 Ｃ2 粉末の粒径が１００ミクロン以下である、構成
としてある。上述の構成により、前述の第２の発明と同
様の作用を生じる他に、Ｃｒ3 Ｃ2粉末の粒径が１００
ミクロン以下であることから、肉盛処理時に、Ｃｒ3 Ｃ
2 粉末は適切に溶融することになる。このため、肉盛処
理を的確に行うことができることになる。
発明（第３の発明）にあっては、請求項３において、Ｃ
ｒ3 Ｃ2 粉末の粒径が１００ミクロン以下である、構成
としてある。上述の構成により、前述の第２の発明と同
様の作用を生じる他に、Ｃｒ3 Ｃ2粉末の粒径が１００
ミクロン以下であることから、肉盛処理時に、Ｃｒ3 Ｃ
2 粉末は適切に溶融することになる。このため、肉盛処
理を的確に行うことができることになる。
【００１０】
【実施例】以下に、具体的な実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１において、１はアルミニウム合金
製部材としてのシリンダヘッドで、そのシリンダヘッド
１の基材２は、アルミニウム合金、具体的には、JIS AC
4Dにより形成されている。このシリンダヘッド１の基材
２には、吸気ポートあるいは排気ポート３のシリンダブ
ロック側開口端において面取部４が形成されており、こ
の面取部４は、シリンダヘッドの基材２におけるブロッ
ク合わせ面５に対して傾斜角度４５度、６mm幅となるよ
うに面取り加工されている。尚、図１中、９はバルブ孔
である。
詳細に説明する。図１において、１はアルミニウム合金
製部材としてのシリンダヘッドで、そのシリンダヘッド
１の基材２は、アルミニウム合金、具体的には、JIS AC
4Dにより形成されている。このシリンダヘッド１の基材
２には、吸気ポートあるいは排気ポート３のシリンダブ
ロック側開口端において面取部４が形成されており、こ
の面取部４は、シリンダヘッドの基材２におけるブロッ
ク合わせ面５に対して傾斜角度４５度、６mm幅となるよ
うに面取り加工されている。尚、図１中、９はバルブ孔
である。
【００１１】上記面取部４上には、第１肉盛層６と、該
第１肉盛層６上に配設される第２肉盛層７とが設けら
れ、これらにより、吸気弁あるいは排気弁（共に図示せ
ず）のバルブシ−ト部（摺接部）８が形成されている。
第１肉盛層６上に配設される第２肉盛層７とが設けら
れ、これらにより、吸気弁あるいは排気弁（共に図示せ
ず）のバルブシ−ト部（摺接部）８が形成されている。
【００１２】上記第１肉盛層６は、０．５〜１．５ mm
の層厚もって銅合金層により形成されており、この銅合
金層には、ＮｉとＳｉとが含有されている。
の層厚もって銅合金層により形成されており、この銅合
金層には、ＮｉとＳｉとが含有されている。
【００１３】上記Ｎｉは、肉盛処理時に融点を下げて肉
盛し易くすると共に、肉盛材の硬度を高めるために含有
されることになっており、本実施例においては、Ｎｉ量
は第１肉盛層６全体に対して１０〜５０重量％とされて
いる。これは、図２に示すように、Ｎｉ量を１０重量％
未満とすると、良好に肉盛ができないと共に所定以上の
硬度（硬さ）を得られない一方、Ｎｉ量が５０重量％を
越えると、基材２のアルミニウム合金と反応して脆弱な
金属間化合物を生成し、第１肉盛層６と基材２との界面
を脆くし、所定の接合強度を得られないからである。
尚、図２に示す接合強度比は次の関係式で定義される。 接合強度比＝接合強度/ バルブシートの要求強度
盛し易くすると共に、肉盛材の硬度を高めるために含有
されることになっており、本実施例においては、Ｎｉ量
は第１肉盛層６全体に対して１０〜５０重量％とされて
いる。これは、図２に示すように、Ｎｉ量を１０重量％
未満とすると、良好に肉盛ができないと共に所定以上の
硬度（硬さ）を得られない一方、Ｎｉ量が５０重量％を
越えると、基材２のアルミニウム合金と反応して脆弱な
金属間化合物を生成し、第１肉盛層６と基材２との界面
を脆くし、所定の接合強度を得られないからである。
尚、図２に示す接合強度比は次の関係式で定義される。 接合強度比＝接合強度/ バルブシートの要求強度
【００１４】上記Ｓｉは、第１肉盛層６の肉盛処理時
に、溶融金属の湯流れを良好にし滑らかなビードを形成
し易くするために含有されることになっており、本実施
例においては、Ｓｉ量は、上述した第１肉盛層６全体に
対して１．０重量％〜４．０重量％とされている。これ
は、Ｓｉを１．０重量％以上の含有とすることで、自溶
性を有しハンピングビード及び欠肉のない良好な肉盛り
が可能になるが、Ｓi 量が４．０重量％を越えると肉盛
り材が脆弱になりクラックあるいは欠肉等の不都合が生
じるからである。
に、溶融金属の湯流れを良好にし滑らかなビードを形成
し易くするために含有されることになっており、本実施
例においては、Ｓｉ量は、上述した第１肉盛層６全体に
対して１．０重量％〜４．０重量％とされている。これ
は、Ｓｉを１．０重量％以上の含有とすることで、自溶
性を有しハンピングビード及び欠肉のない良好な肉盛り
が可能になるが、Ｓi 量が４．０重量％を越えると肉盛
り材が脆弱になりクラックあるいは欠肉等の不都合が生
じるからである。
【００１５】上記第２肉盛層７は、前記第１肉盛層６と
同様の層厚もって鉄合金層により形成されており、この
鉄合金層には、Ｃｒ3 Ｃ2 粒子とＣｒとが含有されてい
る。
同様の層厚もって鉄合金層により形成されており、この
鉄合金層には、Ｃｒ3 Ｃ2 粒子とＣｒとが含有されてい
る。
【００１６】上記Ｃｒ3 Ｃ2 は、バルブフェースとの接
触面の高い耐摩耗性を効果的に確保するために含有され
ることになっており、Ｃｒ3 Ｃ2 量は第２肉盛層全体に
対して約２０重量％〜約３０重量％とされている。これ
は、Ｃｒ3 Ｃ2 量が２０重量％未満では、図３に示すよ
うに、現行のバルブシート材の耐摩耗性よりも劣ること
になる一方、Ｃｒ3 Ｃ2 量が３０重量％を越えたときに
は、自摩耗は少ないが、図４に示すように、相手となる
バルブ材の摩耗が現行のバルブ材の摩耗よりも大きくな
って好ましくないからである。尚、図３、図４に示す比
摩耗量は次の関係式で定義され、その比摩耗量が大きく
なるほど摩耗が大きくなることを示すことになってい
る。 比摩耗量＝摩耗重量/ （密度・摺動長さ・接触面圧）
触面の高い耐摩耗性を効果的に確保するために含有され
ることになっており、Ｃｒ3 Ｃ2 量は第２肉盛層全体に
対して約２０重量％〜約３０重量％とされている。これ
は、Ｃｒ3 Ｃ2 量が２０重量％未満では、図３に示すよ
うに、現行のバルブシート材の耐摩耗性よりも劣ること
になる一方、Ｃｒ3 Ｃ2 量が３０重量％を越えたときに
は、自摩耗は少ないが、図４に示すように、相手となる
バルブ材の摩耗が現行のバルブ材の摩耗よりも大きくな
って好ましくないからである。尚、図３、図４に示す比
摩耗量は次の関係式で定義され、その比摩耗量が大きく
なるほど摩耗が大きくなることを示すことになってい
る。 比摩耗量＝摩耗重量/ （密度・摺動長さ・接触面圧）
【００１７】上記Ｃr は、第２肉盛層７の肉盛処理時
に、融点を低下させて肉盛をし易くすると共に、前述の
Ｃｒ3 Ｃ2 量を変化させないで、高い耐摩耗性を維持す
るようにし、さらには、耐食性を向上させるために含有
されることになっており、本実施例においては、前記Ｃ
ｒ3 Ｃ2 量の残部である、Ｃr と鉄合金との含有割合８
０重量％〜７０重量％のうち、Ｃr 量は１０重量％〜４
０重量％とされている（すなわち、Ｃr 量は第２肉盛層
７全体に対して７〜３２重量％となる）。これは、Ｃr
が４０重量％を越えると、図５に示すように、それまで
次第に下がっていた融点が上昇に転じて肉盛がしにくく
なる一方、Ｃr 量が、図６に示すように、１０重量％未
満ではＣｒ3 Ｃ2 のＣr が基材に溶融して、高い耐摩耗
性を確保することになるＣｒ3 Ｃ2 が減少してしまから
である。
に、融点を低下させて肉盛をし易くすると共に、前述の
Ｃｒ3 Ｃ2 量を変化させないで、高い耐摩耗性を維持す
るようにし、さらには、耐食性を向上させるために含有
されることになっており、本実施例においては、前記Ｃ
ｒ3 Ｃ2 量の残部である、Ｃr と鉄合金との含有割合８
０重量％〜７０重量％のうち、Ｃr 量は１０重量％〜４
０重量％とされている（すなわち、Ｃr 量は第２肉盛層
７全体に対して７〜３２重量％となる）。これは、Ｃr
が４０重量％を越えると、図５に示すように、それまで
次第に下がっていた融点が上昇に転じて肉盛がしにくく
なる一方、Ｃr 量が、図６に示すように、１０重量％未
満ではＣｒ3 Ｃ2 のＣr が基材に溶融して、高い耐摩耗
性を確保することになるＣｒ3 Ｃ2 が減少してしまから
である。
【００１８】したがって、このようなシートレスシリン
ダヘッドにおけるバルブシ−ト部８において、高い耐摩
耗性を確保し、さらにはＣｒ含有に基づいて耐食性を向
上させることができることになる。それを裏付けるため
上記シートレスシリンダヘッドをエンジンに組み込ん
で、特にバルブシ−ト部８の耐摩耗性を調べたところ、
バルブシ−ト部が銅合金肉盛層だけからなるものに比べ
て耐摩耗性が１０倍向上した。
ダヘッドにおけるバルブシ−ト部８において、高い耐摩
耗性を確保し、さらにはＣｒ含有に基づいて耐食性を向
上させることができることになる。それを裏付けるため
上記シートレスシリンダヘッドをエンジンに組み込ん
で、特にバルブシ−ト部８の耐摩耗性を調べたところ、
バルブシ−ト部が銅合金肉盛層だけからなるものに比べ
て耐摩耗性が１０倍向上した。
【００１９】次に、アルミニウム合金製部材としての上
記シートレスシリンダヘッドの製造方法について説明す
る。
記シートレスシリンダヘッドの製造方法について説明す
る。
【００２０】先ず、前記シリンダヘッド１の基材２に前
記面取部４を形成した後、図７に示すように、その面取
部４上で、前記第１肉盛層６の形成のために肉盛処理を
行う。上記第１肉盛層６の形成のための肉盛処理は、面
取部４上に、第１肉盛層６用粉末として、Ｎｉ、Ｓｉを
含むＣｕ合金粉末をおき、そのＣｕ合金粉末に対して高
密度エネルギ源としてのレ−ザビ−ムを照射することに
より行われる。上記Ｎｉ、Ｓｉの含有割合は、前述のそ
の各存在理由を意義あらしめるべく、前記第１肉盛層６
内での含有割合となるように調整されるが、好ましく
は、Ｃｕ合金粉末全体に対して、Ｎｉを２０重量％、Ｓ
i を３．０重量％を含む２００メッシュアンダー（粒径
７４ミクロン以下）のＣｕ合金粉末を用いるのがよい。
上記レ−ザビ−ムの照射は、例えば、下記条件の下で行
われる。 レ−ザビ−ム径：６．０mm レ−ザ出力：４．０KW 溶融（肉盛り）速度：０．６ｍ／min 粉末供給量：４０ｇ／min 上記肉盛処理の最後においては、層厚調整が行われるこ
とになっており、本実施例においては、第１肉盛層６の
層厚は１mmに調整される（図７中、一点鎖線参照）。
記面取部４を形成した後、図７に示すように、その面取
部４上で、前記第１肉盛層６の形成のために肉盛処理を
行う。上記第１肉盛層６の形成のための肉盛処理は、面
取部４上に、第１肉盛層６用粉末として、Ｎｉ、Ｓｉを
含むＣｕ合金粉末をおき、そのＣｕ合金粉末に対して高
密度エネルギ源としてのレ−ザビ−ムを照射することに
より行われる。上記Ｎｉ、Ｓｉの含有割合は、前述のそ
の各存在理由を意義あらしめるべく、前記第１肉盛層６
内での含有割合となるように調整されるが、好ましく
は、Ｃｕ合金粉末全体に対して、Ｎｉを２０重量％、Ｓ
i を３．０重量％を含む２００メッシュアンダー（粒径
７４ミクロン以下）のＣｕ合金粉末を用いるのがよい。
上記レ−ザビ−ムの照射は、例えば、下記条件の下で行
われる。 レ−ザビ−ム径：６．０mm レ−ザ出力：４．０KW 溶融（肉盛り）速度：０．６ｍ／min 粉末供給量：４０ｇ／min 上記肉盛処理の最後においては、層厚調整が行われるこ
とになっており、本実施例においては、第１肉盛層６の
層厚は１mmに調整される（図７中、一点鎖線参照）。
【００２１】次に、前記第１肉盛層６上において、前記
第２肉盛層７形成のための肉盛処理を行う。上記第２肉
盛層７形成のための肉盛処理は、第１肉盛層６上に、第
２肉盛層７用粉末として、前記第２肉盛層７内での含有
割合となるように、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末を２０重量％〜３０
重量％、１０重量％〜４０重量％含有割合（Ｆｅ合金粉
末全体に対する含有割合）のＣr を含むＦｅ合金粉末を
残部とする混合粉末を用意し、その混合粉末に対して高
密度エネルギ源としてのレ−ザビ−ムを照射することに
より行われる。上記混合粉末に対するＣｒ3 Ｃ2 粉末の
混合割合は、前述の第２肉盛層７完成後の高い耐摩耗性
を確保する上で重要な意味を有するが、好ましくは、そ
の混合割合を２５重量％とするのがよい。また、上記Ｃ
ｒ3 Ｃ2 粉末には、約１００ミクロン以下、好ましくは
２００メッシュアンダー（粒径７４ミクロン以下）の粒
径のものを用いるのがよい。Ｃｒ3 Ｃ2 粉末の粒径が約
１００ミクロン以下であれば、肉盛処理時に溶融し、小
さな粒子（粒径３０ミクロン以下）として残存或いは析
出するが、１００ミクロンを越えた粒径のときには、図
４に示すように、大きな粒子のままで残存して、この大
きな粒子が相手となるバルブ材（吸気弁等）を損傷する
ことになり、円滑な肉盛処理とはならないからである。
上記混合粉末の残部となる上記Ｆｅ合金粉末について
は、前述したように、その含有物であるＣr が、第２肉
盛層７の肉盛処理時に、Ｃｒ3 Ｃ2 の分解を抑制して、
該Ｃｒ3 Ｃ2 に基づく第２肉盛層７完成後における高い
耐摩耗性を確保する点で、そのＦｅ合金粉末に対するＣ
ｒの含有割合は重要な意味を有するが、このことは同時
に、製造段階において、第２肉盛層７中の含有割合をＣ
ｒ3 Ｃ2 粉末の混合割合として決めることができること
を意味し、第２肉盛層７におけるＣｒ3 Ｃ2 の含有割合
を高い耐摩耗性を確保できる範囲に容易に設定できるこ
とを意味する。このＦｅ合金粉末に対するＣｒの含有割
合は、好ましくは１２．５重量％がよい。上記レ−ザビ
−ムの照射は、前記第１肉盛層６形成の肉盛処理の場合
と同様の条件の下で行われ、また、この後、やはり、第
１肉盛層６の場合同様、第２肉盛層７の層厚は、１mmに
仕上げ加工される。
第２肉盛層７形成のための肉盛処理を行う。上記第２肉
盛層７形成のための肉盛処理は、第１肉盛層６上に、第
２肉盛層７用粉末として、前記第２肉盛層７内での含有
割合となるように、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末を２０重量％〜３０
重量％、１０重量％〜４０重量％含有割合（Ｆｅ合金粉
末全体に対する含有割合）のＣr を含むＦｅ合金粉末を
残部とする混合粉末を用意し、その混合粉末に対して高
密度エネルギ源としてのレ−ザビ−ムを照射することに
より行われる。上記混合粉末に対するＣｒ3 Ｃ2 粉末の
混合割合は、前述の第２肉盛層７完成後の高い耐摩耗性
を確保する上で重要な意味を有するが、好ましくは、そ
の混合割合を２５重量％とするのがよい。また、上記Ｃ
ｒ3 Ｃ2 粉末には、約１００ミクロン以下、好ましくは
２００メッシュアンダー（粒径７４ミクロン以下）の粒
径のものを用いるのがよい。Ｃｒ3 Ｃ2 粉末の粒径が約
１００ミクロン以下であれば、肉盛処理時に溶融し、小
さな粒子（粒径３０ミクロン以下）として残存或いは析
出するが、１００ミクロンを越えた粒径のときには、図
４に示すように、大きな粒子のままで残存して、この大
きな粒子が相手となるバルブ材（吸気弁等）を損傷する
ことになり、円滑な肉盛処理とはならないからである。
上記混合粉末の残部となる上記Ｆｅ合金粉末について
は、前述したように、その含有物であるＣr が、第２肉
盛層７の肉盛処理時に、Ｃｒ3 Ｃ2 の分解を抑制して、
該Ｃｒ3 Ｃ2 に基づく第２肉盛層７完成後における高い
耐摩耗性を確保する点で、そのＦｅ合金粉末に対するＣ
ｒの含有割合は重要な意味を有するが、このことは同時
に、製造段階において、第２肉盛層７中の含有割合をＣ
ｒ3 Ｃ2 粉末の混合割合として決めることができること
を意味し、第２肉盛層７におけるＣｒ3 Ｃ2 の含有割合
を高い耐摩耗性を確保できる範囲に容易に設定できるこ
とを意味する。このＦｅ合金粉末に対するＣｒの含有割
合は、好ましくは１２．５重量％がよい。上記レ−ザビ
−ムの照射は、前記第１肉盛層６形成の肉盛処理の場合
と同様の条件の下で行われ、また、この後、やはり、第
１肉盛層６の場合同様、第２肉盛層７の層厚は、１mmに
仕上げ加工される。
【００２２】これにより、バルブシ−ト部８が、図１に
示すように得られることになる。
示すように得られることになる。
【００２３】前記面取部４には、図８に示す肉盛処理開
始点１０の部位付近において、図９あるいは図１０に示
すように、深さ１００〜５００ミクロン、幅３〜６mm、
長さ３〜６mmに渡って段下げした段部１１を設けるのが
好ましい。これにより、ポート２の周回りにおいて、図
８〜図１０に示す矢印Ａ方向に、第１肉盛層６形成のた
めの肉盛処理を行っても、１周して肉盛処理開始点１０
とオーバラップするとき、給粉状態が開始点１０の肉盛
り層に当たって乱されることが無くなり、給粉不良によ
る欠肉の発生を完全に防止できることになる。
始点１０の部位付近において、図９あるいは図１０に示
すように、深さ１００〜５００ミクロン、幅３〜６mm、
長さ３〜６mmに渡って段下げした段部１１を設けるのが
好ましい。これにより、ポート２の周回りにおいて、図
８〜図１０に示す矢印Ａ方向に、第１肉盛層６形成のた
めの肉盛処理を行っても、１周して肉盛処理開始点１０
とオーバラップするとき、給粉状態が開始点１０の肉盛
り層に当たって乱されることが無くなり、給粉不良によ
る欠肉の発生を完全に防止できることになる。
【００２４】また、上記肉盛処理開始点１０は、図１
１、図１２に示すように、シリンダヘッド１のボア部１
２における肉厚が薄くなる弁間付近１３及び弁（ポート
２）とプラグホール１４とで挟まれた部位を避ける部位
に設定するのが好ましい。換言すれば、熱容量の大きな
部位から肉盛処理を開始すればよい。これにより、ポー
ト２の周回りに肉盛処理を行うに際して、肉盛り開始と
終了とがオーバラップする部位付近での入熱過多を防
ぎ、肉盛り材が基材で希釈されて材料特性が変質、つま
り組成が変わるのを防止することができることになる。
１、図１２に示すように、シリンダヘッド１のボア部１
２における肉厚が薄くなる弁間付近１３及び弁（ポート
２）とプラグホール１４とで挟まれた部位を避ける部位
に設定するのが好ましい。換言すれば、熱容量の大きな
部位から肉盛処理を開始すればよい。これにより、ポー
ト２の周回りに肉盛処理を行うに際して、肉盛り開始と
終了とがオーバラップする部位付近での入熱過多を防
ぎ、肉盛り材が基材で希釈されて材料特性が変質、つま
り組成が変わるのを防止することができることになる。
【００２５】
【発明の効果】以上の述べたように、第１の発明にあっ
ては、摺接部の耐摩耗性を向上することができる。第
２、第３の発明にあっては、前記第１の発明に係るアル
ミニウム合金製部材を容易に製造できる。しかも、特に
第３の発明にあっては、肉盛処理を的確に行なうことが
できる。
ては、摺接部の耐摩耗性を向上することができる。第
２、第３の発明にあっては、前記第１の発明に係るアル
ミニウム合金製部材を容易に製造できる。しかも、特に
第３の発明にあっては、肉盛処理を的確に行なうことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリンダヘッドのポート開口端（面取部）に形
成されたバルブシート部としての第１、第２の肉盛層を
示す図。
成されたバルブシート部としての第１、第２の肉盛層を
示す図。
【図２】Ｆe 系合金に含まれるＮi 添加量と、基材に対
する第１肉盛層の接合強度及び硬さとの関係を示す図。
する第１肉盛層の接合強度及び硬さとの関係を示す図。
【図３】第２肉盛層におけるＣｒ3 Ｃ2 添加量とバルブ
シート部の摩耗との関係を示す図。
シート部の摩耗との関係を示す図。
【図４】第２肉盛層におけるＣｒ3 Ｃ2 添加量とバルブ
の摩耗との関係を示す図。
の摩耗との関係を示す図。
【図５】Ｆe-Ｃr 合金における状態図。
【図６】Ｆe-Ｃr 合金に含まれるＣr 量と第２肉盛層に
おけるＣｒ3 Ｃ2 量との関係を示す図。
おけるＣｒ3 Ｃ2 量との関係を示す図。
【図７】シリンダヘッドのポート開口端（面取部）に肉
盛処理している状態を示す図。
盛処理している状態を示す図。
【図８】シリンダヘッドのポートを拡大して示す要部平
面図。
面図。
【図９】図８のＢ−Ｂ線断面図。
【図１０】図９に対応し、その変形例を示す断面図。
【図１１】２弁型エンジンにおける肉盛開始点の選定を
説明するシリンダヘッドの要部平面図。
説明するシリンダヘッドの要部平面図。
【図１２】４弁型エンジンにおける肉盛開始点の選定を
説明するシリンダヘッドの要部平面図。
説明するシリンダヘッドの要部平面図。
１ アルミニウム合金製シリンダヘッド ２ 基材 ６ 第１肉盛層 ７ 第２肉盛層 ８ バルブシート部
Claims (5)
- 【請求項１】 アルミニウム合金製基材上に摺接部が設
けられ、 前記摺接部が、前記基材上に設けられる第１肉盛層と、
該第１肉盛層上に設けられる第２肉盛層とで構成され、 前記第１肉盛層が銅合金層からなり、 前記第２肉盛層が、Ｃｒ3 Ｃ2 粒子を約２０重量％〜約
３０重量％分散含有する鉄合金層からなる、ことを特徴
とするアルミニウム合金製部材。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記摺接部が、エンジンにおけるシリンダヘッドの機関
弁用弁座部である、ことを特徴とするアルミニウム合金
製部材。 - 【請求項３】 アルミニウム合金製基材上に、摺接部形
成部位において銅合金層からなる第１肉盛層を形成した
後、該第１肉盛層上に、肉盛層用粉末として、Ｃｒ3 Ｃ
2 粉末を約２０重量％〜約３０重量％用意するととも
に、Ｃｒを約１０重量％〜約４０重量％含む鉄合金粉末
を約８０重量％〜約７０重量％用意し、 前記Ｃｒ3 Ｃ2 粉末と前記鉄合金粉末の混合粉末に対し
て高密度エネルギ源を照射して、鉄合金層からなる第２
肉盛層を形成する、ことを特徴とするアルミニウム合金
製部材の製造方法。 - 【請求項４】 請求項３において、 Ｃｒ3 Ｃ2 粉末の粒径が１００ミクロン以下である、こ
とを特徴とするアルミニウム合金製部材の製造方法。 - 【請求項５】 請求項３又は４において、 前記摺接部が、エンジンにおけるシリンダヘッドの機関
弁用弁座部である、ことを特徴とするアルミニウム合金
製部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16648693A JP3456224B2 (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | アルミニウム合金製部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16648693A JP3456224B2 (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | アルミニウム合金製部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06346708A true JPH06346708A (ja) | 1994-12-20 |
| JP3456224B2 JP3456224B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=15832287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16648693A Expired - Fee Related JP3456224B2 (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | アルミニウム合金製部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3456224B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005053892A1 (fr) | 2003-12-02 | 2005-06-16 | Oy Crs-Technology Ltd | Procede permettant de fabriquer une piece dotee d'un revetement de rechargement ou une partie d'une telle piece, et piece preparee a l'aide dudit procede |
| JP2013056447A (ja) * | 2011-09-07 | 2013-03-28 | Castem:Kk | ハイブリッド金型 |
| CN108425032A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-21 | 中国科学院金属研究所 | 具有弥散型复合凝固组织的Cu-Cr电触头合金的凝固制备方法 |
-
1993
- 1993-06-11 JP JP16648693A patent/JP3456224B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005053892A1 (fr) | 2003-12-02 | 2005-06-16 | Oy Crs-Technology Ltd | Procede permettant de fabriquer une piece dotee d'un revetement de rechargement ou une partie d'une telle piece, et piece preparee a l'aide dudit procede |
| EP1702706A1 (en) * | 2003-12-02 | 2006-09-20 | Oy CRS-Technology Ltd. | Method for producing a piece or the part thereof provided with a weld deposit and a piece produced by said method |
| EP1702706A4 (en) * | 2003-12-02 | 2008-11-05 | Crs Technology Ltd Oy | METHOD FOR PRODUCING A PIECE OR A PART THEREOF, OR THE BZW. WELDED GOODS AND PIECES PRODUCED BY THE PROCEDURE |
| JP2013056447A (ja) * | 2011-09-07 | 2013-03-28 | Castem:Kk | ハイブリッド金型 |
| CN108425032A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-21 | 中国科学院金属研究所 | 具有弥散型复合凝固组织的Cu-Cr电触头合金的凝固制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3456224B2 (ja) | 2003-10-14 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |