JPH0641699A - 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材 - Google Patents
耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材Info
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- JPH0641699A JPH0641699A JP21973592A JP21973592A JPH0641699A JP H0641699 A JPH0641699 A JP H0641699A JP 21973592 A JP21973592 A JP 21973592A JP 21973592 A JP21973592 A JP 21973592A JP H0641699 A JPH0641699 A JP H0641699A
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- wear resistance
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブ
ガイド部材を提供する。 【構成】 内燃機関のバルブガイド部材が、重量％で、
Ｃ：１〜４％、Ｃｕ：１．５〜６％、Ｐ：０．１〜０．
８％を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組
成、並びにパーライトを主体とする素地に、硬質のＦｅ
−Ｃ−Ｐ化合物と遊離黒鉛が分散分布した組織を有する
Ｆｅ基焼結合金からなり、かつ一方側端部または両側端
部の理論密度比を８７〜９７％とし、他方側部分または
中央部分の理論密度比を７９〜８５％としてなる。
ガイド部材を提供する。 【構成】 内燃機関のバルブガイド部材が、重量％で、
Ｃ：１〜４％、Ｃｕ：１．５〜６％、Ｐ：０．１〜０．
８％を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組
成、並びにパーライトを主体とする素地に、硬質のＦｅ
−Ｃ−Ｐ化合物と遊離黒鉛が分散分布した組織を有する
Ｆｅ基焼結合金からなり、かつ一方側端部または両側端
部の理論密度比を８７〜９７％とし、他方側部分または
中央部分の理論密度比を７９〜８５％としてなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた耐摩耗性を
発揮する内燃機関用Ｆｅ基焼結合金製バルブガイド部材
に関するものである。
発揮する内燃機関用Ｆｅ基焼結合金製バルブガイド部材
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関のバルブガイド部材に、
多くのＦｅ基焼結合金が適用されていることは良く知ら
れるところである。
多くのＦｅ基焼結合金が適用されていることは良く知ら
れるところである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の内燃機関
の高出力化および高速化はめざましく、これに伴ない、
これの構造部材の使用条件は一段と苛酷さを増し、特に
中心孔に挿通されて往復動するバルブとの間ではげしい
摺動摩耗を受けるバルブガイド部材には、より一層の耐
摩耗性の向上が要求されるが、従来の多くのＦｅ基焼結
合金製バルブガイド部材はこれに対応できる十分な耐摩
耗性を示すものではなく、すぐれた耐摩耗性を安定的に
発揮するバルブガイド部材の開発が望まれている。
の高出力化および高速化はめざましく、これに伴ない、
これの構造部材の使用条件は一段と苛酷さを増し、特に
中心孔に挿通されて往復動するバルブとの間ではげしい
摺動摩耗を受けるバルブガイド部材には、より一層の耐
摩耗性の向上が要求されるが、従来の多くのＦｅ基焼結
合金製バルブガイド部材はこれに対応できる十分な耐摩
耗性を示すものではなく、すぐれた耐摩耗性を安定的に
発揮するバルブガイド部材の開発が望まれている。
【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、耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結
合金製バルブガイド部材を開発すべく研究を行なった結
果、内燃機関のバルブガイド部材を、重量％で（以下、
％は重量％を示す）、Ｃ：１〜４％、 Ｃｕ：
１．５〜６％、Ｐ：０．１〜０．８％、を含有し、残り
がＦｅと不可避不純物からなる組成、並びにパーライト
を主体とする素地に硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物と遊離黒
鉛が分散分布した組織を有するＦｅ基焼結合金で構成す
ると共に、これの一方側端部または両側端部、望ましく
は一方側端部の場合（すなわちバルブシート側のみの場
合）には全長の１／５〜１／２、両側端部の場合にはそ
れぞれ全長の１／５〜１／３の長さ部分の理論密度比を
相対的に８７〜９７％の高密度とし、かつ他方側部分ま
たは中央部分の理論密度比を７９〜８５％の低密度とし
た構造をもったものにすると、素地に分散する硬質のＦ
ｅ−Ｃ−Ｐ化合物と遊離黒鉛、一方側端部または両側端
部に形成した高密度化部分、さらに他方側部分または中
央部分の低密度部分、すなわち相対的に気孔率の高い部
分における高い保油効果によって、苛酷な条件下での実
用に際しても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。
上述のような観点から、耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結
合金製バルブガイド部材を開発すべく研究を行なった結
果、内燃機関のバルブガイド部材を、重量％で（以下、
％は重量％を示す）、Ｃ：１〜４％、 Ｃｕ：
１．５〜６％、Ｐ：０．１〜０．８％、を含有し、残り
がＦｅと不可避不純物からなる組成、並びにパーライト
を主体とする素地に硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物と遊離黒
鉛が分散分布した組織を有するＦｅ基焼結合金で構成す
ると共に、これの一方側端部または両側端部、望ましく
は一方側端部の場合（すなわちバルブシート側のみの場
合）には全長の１／５〜１／２、両側端部の場合にはそ
れぞれ全長の１／５〜１／３の長さ部分の理論密度比を
相対的に８７〜９７％の高密度とし、かつ他方側部分ま
たは中央部分の理論密度比を７９〜８５％の低密度とし
た構造をもったものにすると、素地に分散する硬質のＦ
ｅ−Ｃ−Ｐ化合物と遊離黒鉛、一方側端部または両側端
部に形成した高密度化部分、さらに他方側部分または中
央部分の低密度部分、すなわち相対的に気孔率の高い部
分における高い保油効果によって、苛酷な条件下での実
用に際しても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、Ｃ：１〜４％、 Ｃ
ｕ：１．５〜６％、Ｐ：０．１〜０．８％、を含有し、
残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並びにパーラ
イトを主体とする素地に硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物と遊
離黒鉛が分散分布した組織を有するＦｅ基焼結合金から
なると共に、一方側端部または両側端部の理論密度比を
８７〜９７％とし、他方側部分またはは中央部分の理論
密度比を７９〜８５％としてなる耐摩耗性のすぐれたバ
ルブガイド部材に特徴を有するものである。
なされたものであって、Ｃ：１〜４％、 Ｃ
ｕ：１．５〜６％、Ｐ：０．１〜０．８％、を含有し、
残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並びにパーラ
イトを主体とする素地に硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物と遊
離黒鉛が分散分布した組織を有するＦｅ基焼結合金から
なると共に、一方側端部または両側端部の理論密度比を
８７〜９７％とし、他方側部分またはは中央部分の理論
密度比を７９〜８５％としてなる耐摩耗性のすぐれたバ
ルブガイド部材に特徴を有するものである。
【０００６】つぎに、この発明のバルブガイド部材にお
いて、これを構成するＦｅ基焼結合金の組成および理論
密度比を上記の通りに限定した理由を説明する。
いて、これを構成するＦｅ基焼結合金の組成および理論
密度比を上記の通りに限定した理由を説明する。
【０００７】Ａ．組成 （ａ） Ｃ Ｃ成分には、素地のパーライトを形成して、これを強化
するほか、硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物を形成して硬さを
向上させ、さらに遊離黒鉛としても分布して自己潤滑性
を改善し、もって部材の耐摩耗性を向上させる作用があ
るが、その含有量が１％未満では前記作用に所望の向上
効果が得られず、一方その含有量が４％を越えると、脆
化して所望の強度が得られなくなることから、その含有
量を１〜４％と定めた。
するほか、硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物を形成して硬さを
向上させ、さらに遊離黒鉛としても分布して自己潤滑性
を改善し、もって部材の耐摩耗性を向上させる作用があ
るが、その含有量が１％未満では前記作用に所望の向上
効果が得られず、一方その含有量が４％を越えると、脆
化して所望の強度が得られなくなることから、その含有
量を１〜４％と定めた。
【０００８】（ｂ） Ｃｕ Ｃｕ成分には、素地に固溶して、これを強化するほか、
パーライト素地を安定化させる作用があるが、その含有
量が１．５％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が６％を越えても、前記作用により
一層の向上効果は現われず、かえって脆化するようにな
ることから、その含有量を１．５〜６％と定めた。
パーライト素地を安定化させる作用があるが、その含有
量が１．５％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が６％を越えても、前記作用により
一層の向上効果は現われず、かえって脆化するようにな
ることから、その含有量を１．５〜６％と定めた。
【０００９】（ｃ） Ｐ Ｐ成分には、焼結性を向上させ、もって強度向上に寄与
するほか、上記の通りＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物を形成して耐
摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が０．１
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量が０．８％を越えると、素地が硬化しすぎると共
に、粗大なＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物が析出するようになって
被削性が著しく悪化することから、その含有量を０．１
〜０．８％と定めた。
するほか、上記の通りＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物を形成して耐
摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が０．１
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量が０．８％を越えると、素地が硬化しすぎると共
に、粗大なＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物が析出するようになって
被削性が著しく悪化することから、その含有量を０．１
〜０．８％と定めた。
【００１０】Ｂ．理論密度比 バルブガイド部材の片側端部または両側端部を高密度化
することによりこの部分の硬さを一段と高め、一方残り
の低密度部分で十分な保油効果を発揮せしめ、もって耐
摩耗性の向上に寄与せしめるが、前記高密度部分の理論
密度比が８７％未満では、十分な硬さ向上が得られず、
一方これを９７％を越えて高くするには、圧粉体の成形
圧を高くすると共に、焼結温度を高くする必要があり、
これは成形金型の使用寿命の短命化および焼結後の寸法
精度低下、さらに組織粗大化の原因となるものであり、
また前記低密度部分の理論密度比が７９％未満では、バ
ルブガイド部材の強度が低下し、シリンダーヘッドの圧
入取付け時に割れなどが発生し易くなり、一方その理論
密度比が８５％を越えて高くなると所望の保油効果が得
られなくなり、摩耗進行が促進するようになることか
ら、前記高密度部分の理論密度比を８７〜９７％、前記
低密度部分のそれを７９〜８５％と定めた。
することによりこの部分の硬さを一段と高め、一方残り
の低密度部分で十分な保油効果を発揮せしめ、もって耐
摩耗性の向上に寄与せしめるが、前記高密度部分の理論
密度比が８７％未満では、十分な硬さ向上が得られず、
一方これを９７％を越えて高くするには、圧粉体の成形
圧を高くすると共に、焼結温度を高くする必要があり、
これは成形金型の使用寿命の短命化および焼結後の寸法
精度低下、さらに組織粗大化の原因となるものであり、
また前記低密度部分の理論密度比が７９％未満では、バ
ルブガイド部材の強度が低下し、シリンダーヘッドの圧
入取付け時に割れなどが発生し易くなり、一方その理論
密度比が８５％を越えて高くなると所望の保油効果が得
られなくなり、摩耗進行が促進するようになることか
ら、前記高密度部分の理論密度比を８７〜９７％、前記
低密度部分のそれを７９〜８５％と定めた。
【００１１】
【実施例】つぎに、この発明のバルブガイド部材を実施
例により具体的に説明する。原料粉末として、粒度：−
８０meshのＦｅ粉末、同−１５０meshの炭素粉末、同−
１００meshのＣｕ粉末、同−１５０meshのＦｅ−２７％
Ｐ合金粉末、および同−２００meshのＣｕ−８％Ｐ合金
粉末を用い、これら原料粉末をそれぞれ表１，２に示さ
れる配合組成には配合し、１％のステアリン酸亜鉛を加
えてＶ型ミキサにて３０分間混合した後、これら混合粉
末を、図１（ａ）に概略縦断面図で示される通り、ダイ
１の中心孔と、この中心孔に下方から嵌装された下パン
チ２の上面と、この下パンチ２の中心孔を通ってダイ１
内に挿入されたコアロッド３の外周面によって形成され
たキャビティ内に挿入し、ついで一方側端部に高密度部
分を形成する場合には、同（ｂ）に示される通り圧力を
５〜７ton ／cm2 の範囲内で調整すると共に、ストロー
クも調節した状態で、上パンチ４をダイ１の中心孔内に
圧入し、また両側端部に高密度部分を形成する場合に
は、同（ｃ）に示される通り同じく圧力およびストロー
クを調整しながら、下パンチ２を固定し、上パンチ４、
ダイ１、およびコアロッド３をそれぞれ所定のストロー
クで加工させて圧粉体Ｓ，Ｓ′をそれぞれプレス成形
し、これら圧粉体を、天然ガスの分解ガス雰囲気中、温
度：６５０℃に２０分間保持して脱脂し、引続いて１０
５０〜１１５０℃の範囲内の所定温度に昇温し、この温
度に６０分間保持して焼結し、焼結後仕上加工を施すこ
とにより実質的に配合組成と同じ成分組成を有すると共
に、いずれもパーライトを主体とした素地に微細なＦｅ
−Ｃ−Ｐ化合物と遊離黒鉛が分散分布した組織を有する
Ｆｅ基焼結合金で構成され、かつ片側端部または両側端
部を表１，２に示される理論密度比とし、さらに長さ：
５０mm×外径：１２mm×内径：６．６mmの寸法をもった
本発明Ｆｅ基焼結合金製バルブガイド部材（以下、本発
明焼結バルブガイドという）１〜９、並びに成分組成お
よび理論密度比のうちのいずれかがこの発明の範囲から
外れた比較Ｆｅ基焼結合金製バルブガイド部材（以下、
焼結バルブガイドという）１〜５をそれぞれ製造した。
例により具体的に説明する。原料粉末として、粒度：−
８０meshのＦｅ粉末、同−１５０meshの炭素粉末、同−
１００meshのＣｕ粉末、同−１５０meshのＦｅ−２７％
Ｐ合金粉末、および同−２００meshのＣｕ−８％Ｐ合金
粉末を用い、これら原料粉末をそれぞれ表１，２に示さ
れる配合組成には配合し、１％のステアリン酸亜鉛を加
えてＶ型ミキサにて３０分間混合した後、これら混合粉
末を、図１（ａ）に概略縦断面図で示される通り、ダイ
１の中心孔と、この中心孔に下方から嵌装された下パン
チ２の上面と、この下パンチ２の中心孔を通ってダイ１
内に挿入されたコアロッド３の外周面によって形成され
たキャビティ内に挿入し、ついで一方側端部に高密度部
分を形成する場合には、同（ｂ）に示される通り圧力を
５〜７ton ／cm2 の範囲内で調整すると共に、ストロー
クも調節した状態で、上パンチ４をダイ１の中心孔内に
圧入し、また両側端部に高密度部分を形成する場合に
は、同（ｃ）に示される通り同じく圧力およびストロー
クを調整しながら、下パンチ２を固定し、上パンチ４、
ダイ１、およびコアロッド３をそれぞれ所定のストロー
クで加工させて圧粉体Ｓ，Ｓ′をそれぞれプレス成形
し、これら圧粉体を、天然ガスの分解ガス雰囲気中、温
度：６５０℃に２０分間保持して脱脂し、引続いて１０
５０〜１１５０℃の範囲内の所定温度に昇温し、この温
度に６０分間保持して焼結し、焼結後仕上加工を施すこ
とにより実質的に配合組成と同じ成分組成を有すると共
に、いずれもパーライトを主体とした素地に微細なＦｅ
−Ｃ−Ｐ化合物と遊離黒鉛が分散分布した組織を有する
Ｆｅ基焼結合金で構成され、かつ片側端部または両側端
部を表１，２に示される理論密度比とし、さらに長さ：
５０mm×外径：１２mm×内径：６．６mmの寸法をもった
本発明Ｆｅ基焼結合金製バルブガイド部材（以下、本発
明焼結バルブガイドという）１〜９、並びに成分組成お
よび理論密度比のうちのいずれかがこの発明の範囲から
外れた比較Ｆｅ基焼結合金製バルブガイド部材（以下、
焼結バルブガイドという）１〜５をそれぞれ製造した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】ついで、この結果得られた各種の焼結バル
ブガイドを、排気量：２０００ccのＤＯＨＣ型エンジン
のＡｌ鋳物製シリンダヘッドの排気側に、高密度部分が
バルブシート側に位置するように圧入取付け、内径の仕
上げ加工を行なった状態で、燃料として無鉛ガソリンを
用い、回転数：６０００rpm で２００時間運転の実機試
験を行ない、バルブシート側の端縁から長さ方向５mmの
内面位置での内径を測定し、試験前の内径に対する試験
後の内径変化量を摩耗量として測定した。これらの測定
結果を表１，２に示した。
ブガイドを、排気量：２０００ccのＤＯＨＣ型エンジン
のＡｌ鋳物製シリンダヘッドの排気側に、高密度部分が
バルブシート側に位置するように圧入取付け、内径の仕
上げ加工を行なった状態で、燃料として無鉛ガソリンを
用い、回転数：６０００rpm で２００時間運転の実機試
験を行ない、バルブシート側の端縁から長さ方向５mmの
内面位置での内径を測定し、試験前の内径に対する試験
後の内径変化量を摩耗量として測定した。これらの測定
結果を表１，２に示した。
【００１５】
【発明の効果】表１，２に示される結果から、本発明焼
結バルブガイド１〜９は、いずれもきわめて高速の長時
間連続運転にもかかわらず、すぐれた耐摩耗性を示すの
に対して、比較焼結バルブガイド１〜５に見られるよう
に、これを構成するＦｅ基焼結合金の成分組成および理
論密度比のうちのいずれかでもこの発明の範囲から外れ
ると所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができない
ことが明らかである。上述のように、この発明のＦｅ基
焼結合金製バルブガイド部材は、苛酷な条件下での使用
に際してもすぐれた耐摩耗性を発揮し、内燃機関の高性
能化および高速化に十分対応できる特性をもつものであ
る。
結バルブガイド１〜９は、いずれもきわめて高速の長時
間連続運転にもかかわらず、すぐれた耐摩耗性を示すの
に対して、比較焼結バルブガイド１〜５に見られるよう
に、これを構成するＦｅ基焼結合金の成分組成および理
論密度比のうちのいずれかでもこの発明の範囲から外れ
ると所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができない
ことが明らかである。上述のように、この発明のＦｅ基
焼結合金製バルブガイド部材は、苛酷な条件下での使用
に際してもすぐれた耐摩耗性を発揮し、内燃機関の高性
能化および高速化に十分対応できる特性をもつものであ
る。
【図１】圧粉体のプレス成形工程を示す概略縦断面図で
ある。
ある。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：１〜４％、 Ｃｕ：１．５〜６％、 Ｐ：０．１〜０．８％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びにパーライトを主体とする素地に、硬質のＦｅ−Ｃ−
Ｐ化合物と遊離黒鉛が分散分布した組織を有するＦｅ基
焼結合金からなり、かつ一方側端部の理論密度比を８７
〜９７％とし、他方側部分の理論密度比を７９〜８５％
としたことを特徴とする耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結
合金製バルブガイド部材。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ：１〜４％、 Ｃｕ：１．５〜６％、 Ｐ：０．１〜０．８％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びにパーライトを主体とする素地に、硬質のＦｅ−Ｃ−
Ｐ化合物と遊離黒鉛が分散分布した組織を有するＦｅ基
焼結合金からなり、かつ両側端部の理論密度比を８７〜
９７％とし、中央部分の理論密度比を７９〜８５％とし
たことを特徴とする耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金
製バルブガイド部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21973592A JPH0641699A (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21973592A JPH0641699A (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0641699A true JPH0641699A (ja) | 1994-02-15 |
Family
ID=16740168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21973592A Pending JPH0641699A (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0641699A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2813317A1 (fr) * | 2000-08-31 | 2002-03-01 | Hitachi Powdered Metals | Materiau d'alliage fritte pour guides de soupape |
| EP1619263A1 (en) * | 2004-07-15 | 2006-01-25 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Sintered valve guide and manufacturing method thereof |
| CN102443739A (zh) * | 2010-09-30 | 2012-05-09 | 日立粉末冶金株式会社 | 烧结阀导承材料及其制备方法 |
| JP2012092439A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-05-17 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 焼結バルブガイド材およびその製造方法 |
| CN107761003A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-03-06 | 上海汽车粉末冶金有限公司 | 轴承盖的粉末冶金烧结方法 |
-
1992
- 1992-07-27 JP JP21973592A patent/JPH0641699A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2813317A1 (fr) * | 2000-08-31 | 2002-03-01 | Hitachi Powdered Metals | Materiau d'alliage fritte pour guides de soupape |
| EP1619263A1 (en) * | 2004-07-15 | 2006-01-25 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Sintered valve guide and manufacturing method thereof |
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| EP2474637A1 (en) * | 2010-09-30 | 2012-07-11 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Sintered material for valve guides and production method therefor |
| US8617288B2 (en) | 2010-09-30 | 2013-12-31 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Sintered material for valve guides and production method therefor |
| CN107761003A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-03-06 | 上海汽车粉末冶金有限公司 | 轴承盖的粉末冶金烧结方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030212 |