JPH08312800A - 接合型バルブシート - Google Patents
接合型バルブシートInfo
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- JPH08312800A JPH08312800A JP7115809A JP11580995A JPH08312800A JP H08312800 A JPH08312800 A JP H08312800A JP 7115809 A JP7115809 A JP 7115809A JP 11580995 A JP11580995 A JP 11580995A JP H08312800 A JPH08312800 A JP H08312800A
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- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/22—Valve-seats not provided for in preceding subgroups of this group; Fixing of valve-seats
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
- B22F7/062—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 必要十分な強度で接合され得る接合型バルブ
シートを提供すること。 【構成】 母材表面に被膜４を形成して成る接合型バル
ブシート３において、前記母材をＦｅ系、Ｃｕ系又はＮ
ｉ系燒結材で構成するとともに、前記被膜４を、被接合
材料である鋳造Ａｌ合金との間で双方の材料の元素又は
主成分元素の融点よりも低い融点の共晶合金を形成する
Ｃｕ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｃｕ−Ｚｎ，Ａｌ，Ａｌ−Ｓ
ｉ，Ｓｉ等の材料で構成する。本発明によれば、被膜４
を例えばＣｕで構成した場合、Ｃｕと被接合材料である
鋳造Ａｌ合金の主成分元素であるＡｌがそれぞれの融点
（１０８３℃，６６０℃）よりも低い融点（５４８℃）
の共晶合金を形成し、やがて被膜４が溶融するととも
に、Ａｌ材が接合界面において塑性流れを生じ、バルブ
シート３の母材と被接合材料との界面で固相拡散が生じ
てバルブシート３がシリンダヘッド１に強固に接合され
る。
シートを提供すること。 【構成】 母材表面に被膜４を形成して成る接合型バル
ブシート３において、前記母材をＦｅ系、Ｃｕ系又はＮ
ｉ系燒結材で構成するとともに、前記被膜４を、被接合
材料である鋳造Ａｌ合金との間で双方の材料の元素又は
主成分元素の融点よりも低い融点の共晶合金を形成する
Ｃｕ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｃｕ−Ｚｎ，Ａｌ，Ａｌ−Ｓ
ｉ，Ｓｉ等の材料で構成する。本発明によれば、被膜４
を例えばＣｕで構成した場合、Ｃｕと被接合材料である
鋳造Ａｌ合金の主成分元素であるＡｌがそれぞれの融点
（１０８３℃，６６０℃）よりも低い融点（５４８℃）
の共晶合金を形成し、やがて被膜４が溶融するととも
に、Ａｌ材が接合界面において塑性流れを生じ、バルブ
シート３の母材と被接合材料との界面で固相拡散が生じ
てバルブシート３がシリンダヘッド１に強固に接合され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、抵抗熱接合法によって
内燃エンジンのシリンダヘッドに接合される接合型バル
ブシートに関する。
内燃エンジンのシリンダヘッドに接合される接合型バル
ブシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃エンジンの分野においては、近年、
高速化の一環として多バルブ化が進んでおり、シリンダ
ヘッドの各気筒には複数の吸・排気ポートが近接して配
置されるため、各ポートの間隔が狭くなりつつあり、斯
かる状況下でバルブシートを吸・排気ポートの周縁に従
来通り圧入すると、シリンダヘッドのポート間に割れが
発生する等の問題が生ずる。
高速化の一環として多バルブ化が進んでおり、シリンダ
ヘッドの各気筒には複数の吸・排気ポートが近接して配
置されるため、各ポートの間隔が狭くなりつつあり、斯
かる状況下でバルブシートを吸・排気ポートの周縁に従
来通り圧入すると、シリンダヘッドのポート間に割れが
発生する等の問題が生ずる。
【０００３】そこで、バルブシートをＦｅ系燒結材で構
成し、これを抵抗熱溶接法等によってシリンダヘッドの
吸・排気ポートの周縁に接合する試みがなされている。
成し、これを抵抗熱溶接法等によってシリンダヘッドの
吸・排気ポートの周縁に接合する試みがなされている。
【０００４】しかしながら、バルブシートの材料である
Ｆｅ系焼結材は圧粉体を焼結して得られるものである故
に鋳造Ａｌ合金から成るシリンダヘッドへの接合が難し
く、バルブシートの接合に必要十分な強度を確保するこ
とは至難であった。
Ｆｅ系焼結材は圧粉体を焼結して得られるものである故
に鋳造Ａｌ合金から成るシリンダヘッドへの接合が難し
く、バルブシートの接合に必要十分な強度を確保するこ
とは至難であった。
【０００５】そこで、本出願人は、母材表面に被膜を形
成して成る接合型バルブシートを先に提案した（特開平
７− 号において）。
成して成る接合型バルブシートを先に提案した（特開平
７− 号において）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記提案に
係る接合型バルブシートが鋳造Ａｌ合金で構成される被
接合材であるシリンダヘッドに必要十分な強度で接合さ
れるためには、その母材と被膜の材質として最適なもの
を選定する必要があることが分かった。
係る接合型バルブシートが鋳造Ａｌ合金で構成される被
接合材であるシリンダヘッドに必要十分な強度で接合さ
れるためには、その母材と被膜の材質として最適なもの
を選定する必要があることが分かった。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、必要十分な強度で接合され得
る接合型バルブシートを提供することにある。
で、その目的とする処は、必要十分な強度で接合され得
る接合型バルブシートを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、母材表面に被膜を形成して成る接合型バ
ルブシートにおいて、前記母材をＦｅ系、Ｃｕ系又はＮ
ｉ系燒結材で構成するとともに、前記被膜を、被接合材
料である鋳造Ａｌ合金との間で双方の材料の元素又は主
成分元素の融点よりも低い融点の共晶合金を形成するＣ
ｕ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｃｕ−Ｚｎ，Ａｌ，Ａｌ−Ｓ
ｉ，Ｓｉ等の材料で構成したことを特徴とする。
め、本発明は、母材表面に被膜を形成して成る接合型バ
ルブシートにおいて、前記母材をＦｅ系、Ｃｕ系又はＮ
ｉ系燒結材で構成するとともに、前記被膜を、被接合材
料である鋳造Ａｌ合金との間で双方の材料の元素又は主
成分元素の融点よりも低い融点の共晶合金を形成するＣ
ｕ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｃｕ−Ｚｎ，Ａｌ，Ａｌ−Ｓ
ｉ，Ｓｉ等の材料で構成したことを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明によれば、接合型バルブシートを抵抗熱
接合法によって鋳造Ａｌ合金で構成される被接合材料に
接合する場合、該バルブシートを被接合材料に対して加
圧してこれに通電すれば、バルブシート表面にメッキ等
の方法でコーティングされたＣｕ，Ｓｎ等の材料（被膜
材料）と被接合材料の間で一方又は双方の材料の構成元
素の原子拡散が起こり、界面近傍の材料組成が双方の異
なる元素から成る合金組成となる結果、各純物質より低
い温度にて液相を生じ得る状態となる。抵抗熱による界
面付近の温度上昇の結果、合金層に液相を生じ得るよう
になると、拡散・融解反応は一層促進され、液相の量は
増加するが、このとき、被接合材料の塑性変形が起こ
り、この塑性変形に乗じて液相は外部へ排出される。そ
して、排出された液相は、その部分にある未反応界面で
上記と同様の反応を促進させ、このようにして接合界面
が形成されながら拡大していく。通電と加圧が終わるま
でこの一連の反応が繰り返され、最後に合金組成の液相
が界面外へ排出された状態で接合型バルブシートが被接
合材料に強固に接合される。
接合法によって鋳造Ａｌ合金で構成される被接合材料に
接合する場合、該バルブシートを被接合材料に対して加
圧してこれに通電すれば、バルブシート表面にメッキ等
の方法でコーティングされたＣｕ，Ｓｎ等の材料（被膜
材料）と被接合材料の間で一方又は双方の材料の構成元
素の原子拡散が起こり、界面近傍の材料組成が双方の異
なる元素から成る合金組成となる結果、各純物質より低
い温度にて液相を生じ得る状態となる。抵抗熱による界
面付近の温度上昇の結果、合金層に液相を生じ得るよう
になると、拡散・融解反応は一層促進され、液相の量は
増加するが、このとき、被接合材料の塑性変形が起こ
り、この塑性変形に乗じて液相は外部へ排出される。そ
して、排出された液相は、その部分にある未反応界面で
上記と同様の反応を促進させ、このようにして接合界面
が形成されながら拡大していく。通電と加圧が終わるま
でこの一連の反応が繰り返され、最後に合金組成の液相
が界面外へ排出された状態で接合型バルブシートが被接
合材料に強固に接合される。
【００１０】
【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【００１１】図１乃至図６は本発明に係る接合型バルブ
シートの接合プロセスを説明するための半裁断面図、図
７は図２のＡ部拡大詳細図、図８は図３のＢ部拡大詳細
図、図９は接合型バルブシートの断面形状を示す図、図
１０はバルブシートの接合強度と被膜厚さとの関係を示
す図、図１１はＡｌ−Ｃｕ合金の状態図である。
シートの接合プロセスを説明するための半裁断面図、図
７は図２のＡ部拡大詳細図、図８は図３のＢ部拡大詳細
図、図９は接合型バルブシートの断面形状を示す図、図
１０はバルブシートの接合強度と被膜厚さとの関係を示
す図、図１１はＡｌ−Ｃｕ合金の状態図である。
【００１２】図１において、１は軽量な鋳造Ａｌ合金で
構成されるシリンダヘッドであって、これのポート２の
周縁には上方に向かって拡径するリング状のテーパ面２
ａ，２ｂ，２ｃが形成されている。
構成されるシリンダヘッドであって、これのポート２の
周縁には上方に向かって拡径するリング状のテーパ面２
ａ，２ｂ，２ｃが形成されている。
【００１３】ここで、シリンダヘッド１の材料である鋳
造Ａｌ合金としてはＡＣ２Ｂ，ＡＣ４Ｂ，ＡＣ４Ｃ等が
選定される。これらの化学成分は次表に示される。
造Ａｌ合金としてはＡＣ２Ｂ，ＡＣ４Ｂ，ＡＣ４Ｃ等が
選定される。これらの化学成分は次表に示される。
【００１４】
【表１】 又、図１において、３は本発明に係る接合型バルブシー
トであって、これはＦｅ系、Ｃｕ系又はＮｉ系燒結材に
よってリング状に成形された母材の表面に被膜４（図７
参照）を０．１μｍ以上３０μｍ以下の厚さに形成して
構成されている。
トであって、これはＦｅ系、Ｃｕ系又はＮｉ系燒結材に
よってリング状に成形された母材の表面に被膜４（図７
参照）を０．１μｍ以上３０μｍ以下の厚さに形成して
構成されている。
【００１５】ここで、一般にバルブシートに要求される
機能について説明する。
機能について説明する。
【００１６】４サイクルエンジンにおいては、燃焼室に
おける吸・排気バルブとバルブシートとのシール性がエ
ンジンの性能及び耐久性に大きな影響を及ぼす。そし
て、エンジン運転中にバルブシートにはバルブが繰り返
し衝突するため、バルブシートには高い耐摩耗性が要求
される。
おける吸・排気バルブとバルブシートとのシール性がエ
ンジンの性能及び耐久性に大きな影響を及ぼす。そし
て、エンジン運転中にバルブシートにはバルブが繰り返
し衝突するため、バルブシートには高い耐摩耗性が要求
される。
【００１７】又、バルブの熱の多くはバルブシートを通
ってシリンダヘッドに逃げるため、バルブシートの熱伝
導性を高めることはバルブ温度の低減に寄与する。バル
ブ温度が下がることにより、異常燃焼の防止、バルブの
耐久性向上が図られる。又、バルブシートの熱伝導性の
向上によって該バルブシート自体の温度が下がり、その
耐摩耗性も高められる。従って、バルブシートには高い
熱伝導性が要求される。
ってシリンダヘッドに逃げるため、バルブシートの熱伝
導性を高めることはバルブ温度の低減に寄与する。バル
ブ温度が下がることにより、異常燃焼の防止、バルブの
耐久性向上が図られる。又、バルブシートの熱伝導性の
向上によって該バルブシート自体の温度が下がり、その
耐摩耗性も高められる。従って、バルブシートには高い
熱伝導性が要求される。
【００１８】更に、エンジン運転中に高温となるバルブ
シートの熱負荷はエンジンの出力の増大と共に大きくな
り、高温酸化がバルブシートの耐久性を低下させる。こ
のため、バルブシートには高い耐酸化性が要求される。
シートの熱負荷はエンジンの出力の増大と共に大きくな
り、高温酸化がバルブシートの耐久性を低下させる。こ
のため、バルブシートには高い耐酸化性が要求される。
【００１９】而して、本発明では、接合型バルブシート
３の母材の材質として、Ｆｅ系、Ｃｕ系又はＮｉ系燒結
材を選定し、これらに高い耐摩耗性、熱伝導性及び耐酸
化性を付与するために次表のような手段を講じた。
３の母材の材質として、Ｆｅ系、Ｃｕ系又はＮｉ系燒結
材を選定し、これらに高い耐摩耗性、熱伝導性及び耐酸
化性を付与するために次表のような手段を講じた。
【００２０】
【表２】 ここで、接合型バルブシート３の断面形状の詳細を図９
に示すが、該接合型バルブシート３の内周部には角度α
1 ＝４５°のテーパ面３ａが形成され、外周部には角度
α2 ＝α3 ＝１５°のテーパ面３ｂ，３ｃが形成され、
両テーパ面３ｂ，３ｃが交わる突起部３ｄはＲ１（半径
１ｍｍ）の円弧加工が施されている。
に示すが、該接合型バルブシート３の内周部には角度α
1 ＝４５°のテーパ面３ａが形成され、外周部には角度
α2 ＝α3 ＝１５°のテーパ面３ｂ，３ｃが形成され、
両テーパ面３ｂ，３ｃが交わる突起部３ｄはＲ１（半径
１ｍｍ）の円弧加工が施されている。
【００２１】ところで、上記被膜４の材料としては、シ
リンダヘッド１の材料である鋳造Ａｌ合金（ＡＣ２Ｂ，
ＡＣ４Ｂ，ＡＣ４Ｃ）の主成分元素であるＡｌと当該材
料の元素又は主成分元素との間で、Ａｌ及び当該材料の
元素又は主成分元素の融点よりも低い融点の共晶合金を
形成する材料が選定され、斯かる材料として本発明では
被膜４の形成方法に応じて表３に示すものを選定する。
リンダヘッド１の材料である鋳造Ａｌ合金（ＡＣ２Ｂ，
ＡＣ４Ｂ，ＡＣ４Ｃ）の主成分元素であるＡｌと当該材
料の元素又は主成分元素との間で、Ａｌ及び当該材料の
元素又は主成分元素の融点よりも低い融点の共晶合金を
形成する材料が選定され、斯かる材料として本発明では
被膜４の形成方法に応じて表３に示すものを選定する。
【００２２】
【表３】 ここで、被膜４の材料としてＣｕを選定した場合につい
て説明する。
て説明する。
【００２３】図１１のＡｌ−Ｃｕ合金の状態図に示すよ
うに、Ａｌ，Ｃｕ単体の融点はそれぞれ６６０℃，１０
８３℃であるのに対し、Ａｌ−Ｃｕ合金の共晶点ｅの温
度Ｔ1 はＡｌ，Ｃｕの融点（６６０℃，１０８３℃）よ
りも低い５４８℃であり、従って、被膜４の材料の元素
Ｃｕは、シリンダヘッド１の主成分元素Ａｌとの間に、
Ａｌ，Ｃｕ単体の融点（６６０℃，１０８３℃）よりも
低い融点（５４８℃）の共晶合金を形成する。
うに、Ａｌ，Ｃｕ単体の融点はそれぞれ６６０℃，１０
８３℃であるのに対し、Ａｌ−Ｃｕ合金の共晶点ｅの温
度Ｔ1 はＡｌ，Ｃｕの融点（６６０℃，１０８３℃）よ
りも低い５４８℃であり、従って、被膜４の材料の元素
Ｃｕは、シリンダヘッド１の主成分元素Ａｌとの間に、
Ａｌ，Ｃｕ単体の融点（６６０℃，１０８３℃）よりも
低い融点（５４８℃）の共晶合金を形成する。
【００２４】次に、本発明に係る接合型バルブシート３
をシリンダヘッド１に接合するプロセスを図１乃至図８
に従って説明する。
をシリンダヘッド１に接合するプロセスを図１乃至図８
に従って説明する。
【００２５】先ず、図１に示すように、接合型バルブシ
ート３はその外周の突起部３ｄがシリンダヘッド１のポ
ート２の周縁の突起部２ｄに当接する状態でセットされ
る。
ート３はその外周の突起部３ｄがシリンダヘッド１のポ
ート２の周縁の突起部２ｄに当接する状態でセットされ
る。
【００２６】次に、図２に示すようにガイドバー５に沿
って上下動する抵抗溶接機の電極６が接合型バルブシー
ト３の内周テーパ面３ａに嵌合され、接合型バルブシー
ト３が電極６によって所定の力Ｆで加圧されてシリンダ
ヘッド１に押圧される。このとき、シリンダヘッド１の
材料であるＡｌ合金と被膜４の材料であるＣｕがそれぞ
れ固相状態で接触・押圧される。このときのバルブシー
ト３とシリンダヘッド１との接触部の状態を図７に示
す。
って上下動する抵抗溶接機の電極６が接合型バルブシー
ト３の内周テーパ面３ａに嵌合され、接合型バルブシー
ト３が電極６によって所定の力Ｆで加圧されてシリンダ
ヘッド１に押圧される。このとき、シリンダヘッド１の
材料であるＡｌ合金と被膜４の材料であるＣｕがそれぞ
れ固相状態で接触・押圧される。このときのバルブシー
ト３とシリンダヘッド１との接触部の状態を図７に示
す。
【００２７】そして、図２に示す加圧状態から電極６に
よってバルブシート３に通電がなされると（図３参
照）、該バルブシート３からシリンダヘッド１へと電流
が流れ、両者の接触部及びその周辺が加熱される。この
とき、温度上昇によって活発になった原子運動の結果、
両者の接触部ではＣｕ及びＡｌ原子の相互拡散が起き、
Ｃｕ−Ａｌ合金組成を有する拡散層が生じる。
よってバルブシート３に通電がなされると（図３参
照）、該バルブシート３からシリンダヘッド１へと電流
が流れ、両者の接触部及びその周辺が加熱される。この
とき、温度上昇によって活発になった原子運動の結果、
両者の接触部ではＣｕ及びＡｌ原子の相互拡散が起き、
Ｃｕ−Ａｌ合金組成を有する拡散層が生じる。
【００２８】而して、加熱温度がＣｕ−Ａｌ合金の液相
を生じるに十分な温度に達すると、バルブシート３とシ
リンダヘッド１との接触部に融解が始まり、この融解は
時間の経過と共に進行し、図８に詳細に示すように、バ
ルブシート３の母材であるＦｅ系燒結材とシリンダヘッ
ド１とが直接接触する。このとき、シリンダヘッド１の
Ａｌ材はバルブシート３との接合界面において図８の矢
印方向の塑性流れを生じ、前記反応で生じた液相を外部
へ排出するとともに、接触界面においてはＦｅ原子とＡ
ｌ原子の固相相互拡散によってバルブシート３がシリン
ダヘッド１のポート２の周縁に強固に接合される。
を生じるに十分な温度に達すると、バルブシート３とシ
リンダヘッド１との接触部に融解が始まり、この融解は
時間の経過と共に進行し、図８に詳細に示すように、バ
ルブシート３の母材であるＦｅ系燒結材とシリンダヘッ
ド１とが直接接触する。このとき、シリンダヘッド１の
Ａｌ材はバルブシート３との接合界面において図８の矢
印方向の塑性流れを生じ、前記反応で生じた液相を外部
へ排出するとともに、接触界面においてはＦｅ原子とＡ
ｌ原子の固相相互拡散によってバルブシート３がシリン
ダヘッド１のポート２の周縁に強固に接合される。
【００２９】上述のメカニズムによってバルブシート３
がシリンダヘッド１に強固に接合されると、通電を遮断
する。すると、図４に示すようにバルブシート３とシリ
ンダヘッド１の接合界面にはＡｌの塑性変形層７が形成
され、界面端部には排出された液相が凝固した部分が形
成される。
がシリンダヘッド１に強固に接合されると、通電を遮断
する。すると、図４に示すようにバルブシート３とシリ
ンダヘッド１の接合界面にはＡｌの塑性変形層７が形成
され、界面端部には排出された液相が凝固した部分が形
成される。
【００３０】次に、図５に示すように、電極６を取り除
いてバルブシート３への加圧を解除し、最後に図６に示
すようにバルブシート３を機械加工によって所定の形状
に仕上加工すれば、バルブシート３のシリンダヘッド１
への接合作業が完了し、バルブシート３はシリンダヘッ
ド１のポート２の周縁に強固に接合一体化される。
いてバルブシート３への加圧を解除し、最後に図６に示
すようにバルブシート３を機械加工によって所定の形状
に仕上加工すれば、バルブシート３のシリンダヘッド１
への接合作業が完了し、バルブシート３はシリンダヘッ
ド１のポート２の周縁に強固に接合一体化される。
【００３１】ここで、本発明者が被膜４の厚さを変えて
バルブシート１の接合強度を実測した結果を図１０に示
す。
バルブシート１の接合強度を実測した結果を図１０に示
す。
【００３２】図１０に示す結果から、バルブシート１の
接合強度は被膜４の厚さが０．１μｍ〜３μｍであると
きに高い値を示すことが分かり、実用的に十分な接合強
度を得るには、被膜４の厚さとしては０．１μｍ以上３
０μｍ以下が適当であることが確認された。
接合強度は被膜４の厚さが０．１μｍ〜３μｍであると
きに高い値を示すことが分かり、実用的に十分な接合強
度を得るには、被膜４の厚さとしては０．１μｍ以上３
０μｍ以下が適当であることが確認された。
【００３３】ところで、一般にバルブシートのシリンダ
ヘッドへの接合においてバルブシートに要求される機能
は次の通りである。
ヘッドへの接合においてバルブシートに要求される機能
は次の通りである。
【００３４】即ち、接合時にバルブシートには大電流が
負荷され、バルブシート材自身の抵抗により発熱が生じ
る。このとき、バルブシートの導電性が低いと該バルブ
シート内部の発熱量が大きくなるため、バルブシートを
特にＦｅ系燒結材で構成した場合には、相変態（マルテ
ンサイト化）による著しい硬化を生じてバルブシートと
しての機能が失われる。又、バルブシートの導電性が高
過ぎる場合には、発熱が得られず、該バルブシートの接
合が不可能となるため、バルブシートには或る範囲の導
電性が要求される。
負荷され、バルブシート材自身の抵抗により発熱が生じ
る。このとき、バルブシートの導電性が低いと該バルブ
シート内部の発熱量が大きくなるため、バルブシートを
特にＦｅ系燒結材で構成した場合には、相変態（マルテ
ンサイト化）による著しい硬化を生じてバルブシートと
しての機能が失われる。又、バルブシートの導電性が高
過ぎる場合には、発熱が得られず、該バルブシートの接
合が不可能となるため、バルブシートには或る範囲の導
電性が要求される。
【００３５】又、接合時にバルブシートには大電流が負
荷され、バルブシート材自身の抵抗により発熱が生じ
る。このとき、バルブシートの熱伝導性が低いと該バル
ブシート内部で発生した熱の逃げが不十分となり、バル
ブシートを特にＦｅ系燒結材で構成した場合には、相変
態（マルテンサイト化）による著しい硬化を生じてバル
ブシートとしての機能が失われる。従って、バルブシー
トには高い熱伝導性が要求される。
荷され、バルブシート材自身の抵抗により発熱が生じ
る。このとき、バルブシートの熱伝導性が低いと該バル
ブシート内部で発生した熱の逃げが不十分となり、バル
ブシートを特にＦｅ系燒結材で構成した場合には、相変
態（マルテンサイト化）による著しい硬化を生じてバル
ブシートとしての機能が失われる。従って、バルブシー
トには高い熱伝導性が要求される。
【００３６】更に、接合時にバルブシートには大電流が
負荷され、バルブシート材自身の抵抗により発熱が生じ
る。このとき、同時に加圧も行われるため、バルブシー
ト材は高温で高応力が負荷された状態となり、高温強度
（高温での変形抵抗、伸び等）が不足する場合には、接
合中のバルブシートに割れや著しい変形が発生する。従
って、バルブシートには高い高温強度が要求される。
負荷され、バルブシート材自身の抵抗により発熱が生じ
る。このとき、同時に加圧も行われるため、バルブシー
ト材は高温で高応力が負荷された状態となり、高温強度
（高温での変形抵抗、伸び等）が不足する場合には、接
合中のバルブシートに割れや著しい変形が発生する。従
って、バルブシートには高い高温強度が要求される。
【００３７】而して、本発明では、接合型バルブシート
３の母材の材質として、Ｆｅ系、Ｃｕ系又はＮｉ系燒結
材を選定し、これらに所要の導電性、熱伝導性及び高温
強度を付与するために次表のような手段を講じた。
３の母材の材質として、Ｆｅ系、Ｃｕ系又はＮｉ系燒結
材を選定し、これらに所要の導電性、熱伝導性及び高温
強度を付与するために次表のような手段を講じた。
【００３８】
【表４】 尚、バルブシートの表面に形成される被膜の材料として
は、表３に示すようにＣｕ以外にＺｎ，Ｓｎ，Ａｇ，Ｓ
ｉ等を用いることができ、図１２、図１３、図１４、図
１５にＡｌ−Ｚｎ合金、Ａｌ−Ｓｎ合金、Ａｇ−Ａｌ合
金、Ａｌ−Ｓｉ合金の状態図をそれぞれ示す。
は、表３に示すようにＣｕ以外にＺｎ，Ｓｎ，Ａｇ，Ｓ
ｉ等を用いることができ、図１２、図１３、図１４、図
１５にＡｌ−Ｚｎ合金、Ａｌ−Ｓｎ合金、Ａｇ−Ａｌ合
金、Ａｌ−Ｓｉ合金の状態図をそれぞれ示す。
【００３９】図１２に示すＡｌ−Ｚｎ合金の状態図によ
れば、Ａｌ，Ｚｎ単体の融点がそれぞれ６６０℃、４１
９℃であるのに対し、Ａｌ−Ｚｎ合金の共晶点ｅの温度
Ｔ1は３８２℃であって、Ａｌ，Ｚｎ単体の融点よりも
低い値を示す。
れば、Ａｌ，Ｚｎ単体の融点がそれぞれ６６０℃、４１
９℃であるのに対し、Ａｌ−Ｚｎ合金の共晶点ｅの温度
Ｔ1は３８２℃であって、Ａｌ，Ｚｎ単体の融点よりも
低い値を示す。
【００４０】又、図１３に示すＡｌ−Ｓｎ合金の状態図
によれば、Ａｌ，Ｓｎ単体の融点がそれぞれ６６０℃、
２３２℃であるのに対し、Ａｌ−Ｓｎ合金の共晶点ｅの
温度Ｔ1 は２２８．３℃であって、Ａｌ，Ｓｎ単体の融
点よりも低い値を示す。
によれば、Ａｌ，Ｓｎ単体の融点がそれぞれ６６０℃、
２３２℃であるのに対し、Ａｌ−Ｓｎ合金の共晶点ｅの
温度Ｔ1 は２２８．３℃であって、Ａｌ，Ｓｎ単体の融
点よりも低い値を示す。
【００４１】更に、図１４に示すＡｇ−Ａｌ合金の状態
図によれば、Ａｇ，Ａｌ単体の融点がそれぞれ９５０．
５℃、６６０℃であるのに対し、Ａｇ−Ａｌ合金の共晶
点ｅの温度Ｔ1 は５６６℃であって、Ａｇ，Ａｌ単体の
融点よりも低い値を示す。
図によれば、Ａｇ，Ａｌ単体の融点がそれぞれ９５０．
５℃、６６０℃であるのに対し、Ａｇ−Ａｌ合金の共晶
点ｅの温度Ｔ1 は５６６℃であって、Ａｇ，Ａｌ単体の
融点よりも低い値を示す。
【００４２】同様に図１５に示すＡｌ−Ｓｉ合金の状態
図によれば、Ａｌ，Ｓｉ単体の融点がそれぞれ６６０
℃、１４３０℃であるのに対し、Ａｌ−Ｓｉ合金の共晶
点ｅの温度Ｔ1 は５７７℃であって、Ａｌ，Ｓｉ単体の
融点よりも低い値を示す。
図によれば、Ａｌ，Ｓｉ単体の融点がそれぞれ６６０
℃、１４３０℃であるのに対し、Ａｌ−Ｓｉ合金の共晶
点ｅの温度Ｔ1 は５７７℃であって、Ａｌ，Ｓｉ単体の
融点よりも低い値を示す。
【００４３】従って、被膜の材料としてはＺｎ，Ｓｎ，
Ａｇ，Ｓｉ又はこれらを主成分元素とする合金を用いる
ことができる。
Ａｇ，Ｓｉ又はこれらを主成分元素とする合金を用いる
ことができる。
【００４４】又、バルブシートの表面に被膜を形成する
方法としては、前記電気メッキ、無電解メッキ、溶射等
の他、溶融メッキ、物理的蒸着法、化学的蒸着法、塗布
等の方法を用いることができる。
方法としては、前記電気メッキ、無電解メッキ、溶射等
の他、溶融メッキ、物理的蒸着法、化学的蒸着法、塗布
等の方法を用いることができる。
【００４５】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、母材表面に被膜を形成して成る接合型バルブシ
ートにおいて、前記母材をＦｅ系、Ｃｕ系又はＮｉ系燒
結材で構成するとともに、前記被膜を、被接合材料であ
る鋳造Ａｌ合金との間で双方の材料の元素又は主成分元
素の融点よりも低い融点の共晶合金を形成するＣｕ，Ｓ
ｎ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｃｕ−Ｚｎ，Ａｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ｓｉ
等の材料で構成したため、該接合型バルブシートを必要
十分な強度で接合することができるという効果が得られ
る。
よれば、母材表面に被膜を形成して成る接合型バルブシ
ートにおいて、前記母材をＦｅ系、Ｃｕ系又はＮｉ系燒
結材で構成するとともに、前記被膜を、被接合材料であ
る鋳造Ａｌ合金との間で双方の材料の元素又は主成分元
素の融点よりも低い融点の共晶合金を形成するＣｕ，Ｓ
ｎ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｃｕ−Ｚｎ，Ａｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ｓｉ
等の材料で構成したため、該接合型バルブシートを必要
十分な強度で接合することができるという効果が得られ
る。
【図１】本発明に係る接合型バルブシートの接合プロセ
スを説明するための半裁断面図である。
スを説明するための半裁断面図である。
【図２】本発明に係る接合型バルブシートの接合プロセ
スを説明するための半裁断面図である。
スを説明するための半裁断面図である。
【図３】本発明に係る接合型バルブシートの接合プロセ
スを説明するための半裁断面図である。
スを説明するための半裁断面図である。
【図４】本発明に係る接合型バルブシートの接合プロセ
スを説明するための半裁断面図である。
スを説明するための半裁断面図である。
【図５】本発明に係る接合型バルブシートの接合プロセ
スを説明するための半裁断面図である。
スを説明するための半裁断面図である。
【図６】本発明に係る接合型バルブシートの接合プロセ
スを説明するための半裁断面図である。
スを説明するための半裁断面図である。
【図７】図２のＡ部拡大詳細図である。
【図８】図３のＢ部拡大詳細図である。
【図９】本発明に係る接合型バルブシートの断面形状を
示す図である。
示す図である。
【図１０】バルブシートの接合強度と被膜厚さとの関係
を示す図である。
を示す図である。
【図１１】Ａｌ−Ｃｕ合金の状態図である。
【図１２】Ａｌ−Ｚｎ合金の状態図である。
【図１３】Ａｌ−Ｓｎ合金の状態図である。
【図１４】Ａｇ−Ａｌ合金の状態図である。
【図１５】Ａｌ−Ｓｉ合金の状態図である。
１ シリンダヘッド（被接合材料） ３ 接合型バルブシート ４ 被膜
Claims (1)
- 【請求項１】 母材表面に被膜を形成して成る接合型バ
ルブシートにおいて、前記母材をＦｅ系、Ｃｕ系又はＮ
ｉ系燒結材で構成するとともに、前記被膜を、被接合材
料である鋳造Ａｌ合金との間で双方の材料の元素又は主
成分元素の融点よりも低い融点の共晶合金を形成するＣ
ｕ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｃｕ−Ｚｎ，Ａｌ，Ａｌ−Ｓ
ｉ，Ｓｉ等の材料で構成したことを特徴とする接合型バ
ルブシート。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7115809A JPH08312800A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 接合型バルブシート |
| US08/645,025 US5692726A (en) | 1995-05-15 | 1996-05-15 | Bonded valve seat |
| EP96107813A EP0743428B1 (en) | 1995-05-15 | 1996-05-15 | Valve seat insert |
| DE69612134T DE69612134T2 (de) | 1995-05-15 | 1996-05-15 | Ventilsitzeinsatz |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7115809A JPH08312800A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 接合型バルブシート |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08312800A true JPH08312800A (ja) | 1996-11-26 |
Family
ID=14671636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7115809A Pending JPH08312800A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 接合型バルブシート |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5692726A (ja) |
| EP (1) | EP0743428B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08312800A (ja) |
| DE (1) | DE69612134T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111132777A (zh) * | 2017-09-29 | 2020-05-08 | 同和电子科技有限公司 | 银粉及其制造方法 |
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| JPH09317413A (ja) * | 1996-05-28 | 1997-12-09 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 接合型バルブシート |
| CA2207579A1 (fr) | 1997-05-28 | 1998-11-28 | Paul Caron | Piece frittee a surface anti-abrasive et procede pour sa realisation |
| FR2765915B1 (fr) * | 1997-07-10 | 1999-08-27 | Renault | Procede de fabrication d'une culasse a sieges de soupape integres et culasse a sieges de soupape integres |
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| EP1074329B1 (en) * | 1999-08-06 | 2004-05-19 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Diffusion joining structure |
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| DE102007031464A1 (de) * | 2006-07-17 | 2008-01-24 | Alstom Technology Ltd. | Dampfeinlassventil einer Dampfturbine |
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| WO2016027650A1 (ja) * | 2014-08-18 | 2016-02-25 | オリジン電気株式会社 | 金属接合体及び金属接合体の製造方法 |
| CN105351535B (zh) * | 2015-11-11 | 2017-03-22 | 江西鸥迪铜业有限公司 | 一种铝合金家用空调截止阀 |
| DE102018212908B4 (de) * | 2018-08-02 | 2022-09-01 | Ford Global Technologies, Llc | Beschichteter Ventilsitzbereich eines Verbrennungsmotors |
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| US4011077A (en) * | 1975-06-06 | 1977-03-08 | Ford Motor Company | Copper coated, iron-carbon eutectic alloy powders |
| US4422875A (en) * | 1980-04-25 | 1983-12-27 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Ferro-sintered alloys |
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-
1995
- 1995-05-15 JP JP7115809A patent/JPH08312800A/ja active Pending
-
1996
- 1996-05-15 DE DE69612134T patent/DE69612134T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-05-15 EP EP96107813A patent/EP0743428B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-05-15 US US08/645,025 patent/US5692726A/en not_active Expired - Fee Related
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| CN111132777A (zh) * | 2017-09-29 | 2020-05-08 | 同和电子科技有限公司 | 银粉及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5692726A (en) | 1997-12-02 |
| EP0743428B1 (en) | 2001-03-21 |
| DE69612134D1 (de) | 2001-04-26 |
| DE69612134T2 (de) | 2001-07-19 |
| EP0743428A1 (en) | 1996-11-20 |
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