JPH0953423A - すぐれた耐摩耗性と低い相手攻撃性を有する鉛溶浸Fe基焼結合金製バルブガイド部材 - Google Patents

すぐれた耐摩耗性と低い相手攻撃性を有する鉛溶浸Fe基焼結合金製バルブガイド部材

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JPH0953423A
JPH0953423A JP22470895A JP22470895A JPH0953423A JP H0953423 A JPH0953423 A JP H0953423A JP 22470895 A JP22470895 A JP 22470895A JP 22470895 A JP22470895 A JP 22470895A JP H0953423 A JPH0953423 A JP H0953423A
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JP
Japan
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lead
sintered alloy
valve guide
phase
guide member
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JP22470895A
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Inventor
Koji Kobayashi
孝司 小林
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 すぐれた耐摩耗性と低い相手攻撃性を有する
内燃機関の鉛溶浸Fe基焼結合金製バルブガイド部材を
提供する。 【解決手段】 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、素地
の主体がパーライト相からなり、前記素地中に、セメン
タイト相、フェライト相、および遊離黒鉛が分布し、か
つ前記セメンタイト相の周辺部に前記フェライト相が存
在した組織、並びに6〜20%の気孔率を有するFe基
焼結合金に、鉛または鉛合金を溶浸してなる鉛溶浸Fe
基焼結合金で構成してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、すぐれた耐摩耗
性を有し、かつ相手攻撃性も低く、さらに良好な制振性
および被削性も具備した鉛溶浸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】一般に、内燃機関の構造部材であるバル
ブガイド部材は、往復動するバルブを支持する機能をも
つものであるため、長さ方向中心部に形成された貫通孔
の内面はバルブのステム(軸)によって摺動摩耗を受け
るものである。したがって、その製造には、例えば特開
昭50−57010号公報や特開昭51−96714号
公報、さらに特開昭50−75510号公報などに記載
される通り、耐摩耗性のすぐれたFe基焼結合金が用い
られている。
【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、バル
ブガイド部材においては、中心部貫通孔に挿通されて往
復動するバルブ(相手材)との間ではげしい摺動摩耗を
受けるようになるが、上記の従来バルブガイド部材はじ
め、その他多くのFe基焼結合金製バルブガイド部材に
おいては、上記の苛酷な条件下で、すぐれた耐摩耗性を
示すものは、相手攻撃性が強く、一方低い相手攻撃性し
か示さないものは、耐摩耗性に劣るのが現状である。
【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、すぐれた耐摩耗性と低い相手攻
撃性を具備した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、原料粉末として、Fe粉
末、炭素粉末、Cu−P合金粉末、およびFe−P合金
粉末を用い、これら原料粉末を、重量%で(以下、組成
に関する%は重量%を示す) C:1〜4%、 Cu:1.5〜6%、P:
0.1〜0.8%、 Fe:残りからなる配合組成に
配合し、いずれも通常の条件で、混合した後、圧粉体に
プレス成形し、この圧粉体を還元性雰囲気中で液相焼結
することにより製造した、実質的に上記配合組成と同じ
成分組成を有し、かつ素地の主体がパーライト相からな
り、前記素地中に、セメンタイト相、フェライト相、お
よび遊離黒鉛が分布し、かつ前記セメンタイト相の周辺
部に前記フェライト相が存在した組織、並びに6〜20
%の気孔率をもったFe基焼結合金に、鉛または鉛合金
を溶浸してなる鉛溶浸Fe基焼結合金でバルブガイド部
材を構成すると、この結果のバルブガイド部材は、上記
組織における素地のパーライト相と、これに分布するセ
メンタイト相によってすぐれた耐摩耗性を示し、さらに
上記フェライト相が特に前記セメンタイト相の周辺部に
あって、これによる相手攻撃性を著しく緩和し、かつ潤
滑性を有する遊離黒鉛および鉛溶浸材によってより一段
の耐摩耗性向上効果が発揮され、さらに前記鉛溶浸材に
よって制振性を具備し、被削性が向上するようになると
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、素地の主体が
パーライト相からなり、前記素地中に、セメンタイト
相、フェライト相、および遊離黒鉛が分布し、かつ前記
セメンタイト相の周辺部に前記フェライト相が存在した
組織、並びに、6〜20%の気孔率、を有するFe基焼
結合金に鉛または鉛合金を溶浸してなる鉛溶浸Fe基焼
結合金で構成してなる、すぐれた耐摩耗性と低い相手攻
撃性を有し、かつ制振性および良好な被削性も具備した
鉛溶浸Fe基焼結合金製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を構
成するFe基焼結合金の成分組成および気孔率を上記の
通りに限定した理由を説明する。 (A) 成分組成 (a) C C成分には、素地のパーライト相、および素地に分布す
るセメンタイト相を形成して耐摩耗性を向上させるほ
か、遊離黒鉛を形成して自己潤滑性を向上させ、もって
耐摩耗性の一段の向上をはかる作用があるが、その含有
量が1%未満になると、特にセメンタイト相および遊離
黒鉛の形成が不十分となって所望の耐摩耗性を確保する
ことができず、一方その含有量が4%を越えると、特に
セメンタイト相の形成が多量となって相手攻撃性が増大
するようになることから、その含有量を1〜4%、望ま
しくは1.5〜3%と定めた。
【0007】(b) Cu Cu成分には、素地に固溶して、これを強化するほか、
フェライト相の形成を促進する作用があるが、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%を越えるとセメンタイト相の
形成が抑制されるようになることから、その含有量を
1.5〜6%、望ましくは2〜4%と定めた。
【0008】(c) P P成分には、焼結性を良好ならしめ、もって強度を向上
させるほか、セメンタイト相の形成を促進する作用があ
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
フェライト相の形成が抑制されるようになることから、
その含有量を0.1〜0.8%、望ましくは0.2〜
0.5%と定めた。
【0009】(B) 気孔率 6%未満の気孔率では、鉛溶浸の均一性が損なわれ、か
つその割合も不十分となって所望の潤滑性向上効果を確
保することができないばかりでなく、制振性および被削
性の向上も不十分となり、一方気孔率が20%を越える
と鉛溶浸の割合が多くなりすぎ、耐摩耗性が低下するよ
うになることから、気孔率を6〜20%、望ましくは1
0〜15%と定めた。
【0010】
【発明の実施の形態】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−200meshの炭
素粉末、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に示される配合組成に配合
し、1%のステアリン酸亜鉛を加えてV型ミキサーにて
30分間混合した後、5〜7ton /cm2 の範囲内の所定
の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついでこの圧粉体を、
天然ガスの分解ガス雰囲気中、温度:650℃に30分
間保持して脱脂し、引続いて1050〜1150℃の範
囲内の所定の焼結温度に昇温し、この温度に60分間保
持後、徐冷の条件で焼結して、上記配合組成と実質的に
同一の組成および表1に示される気孔率をもったFe基
焼結合金本体A〜Qを形成し、これに表2に示される組
合せで、銅溶湯浸漬法により純鉛Pb−30%Snの組
成をもったPb合金を溶浸し、最終的に仕上加工を施す
ことにより、いずれも長さ:50mm×外径:12mm×内
径:6.6mmの寸法をもった本発明鉛溶浸Fe基焼結合
金製バルブガイド部材(以下、本発明バルブガイドとい
う)1〜11、および比較鉛溶浸Fe基焼結合金製バル
ブガイド部材(以下、比較バルブガイドという)1〜6
をそれぞれ製造した。なお、上記比較バルブガイド1〜
6は、合金成分のうちのいずれかの成分含有量(表中に
※印を付す)がこの発明の範囲から外れた組成を有する
Fe基焼結合金で構成されたものである。
【0011】また、図1,2に、それぞれ本発明バルブ
ガイド2,3を構成する鉛溶浸Fe基焼結合金の金属顕
微鏡による組織写真(400倍)の模写図を示したが、
図示されるように本発明バルブガイド1〜11は、いず
れも素地の主体がパーライト相からなり、前記素地中に
セメンタイト相、フェライト相、および遊離黒鉛(図2
に示されるように粗大遊離黒鉛が存在する場合もある)
が分布し、かつ前記セメンタイト相の周辺部に前記フェ
ライト相が存在した組織を有し、さらに気孔には鉛溶浸
されてなるものであった。
【0012】つぎに、この結果得られた各種のバルブガ
イドを、排気量:2000ccのDOHC型エンジンのA
l合金鋳物製シリンダヘッドの排気側に圧入して取付
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:6000r.p.m.で500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、並びにタフトライド
処理したSUH−11製バルブステム(相手材)におけ
る最小外径を測定し、試験前の内径および外径に対する
試験後の内径変化量および外径変化量をそれぞれ摩耗量
とて測定し、耐摩耗性および相手攻撃性を評価した。こ
れらの測定結果を表2に示した。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【発明の効果】表2に示される結果から、本発明バルブ
ガイド1〜11は、いずれもきわめて低い相手攻撃性
で、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、比較バルブガ
イド1〜6に見られるように、これを構成するFe基焼
結合金の合金成分のうちのいずれかの成分含有量がこの
発明の範囲から外れると、遊離黒鉛、セメンタイト相、
およびフェライト相の相互バランスがくずれて、耐摩耗
性が低下したり、相手攻撃性が増大したりするようにな
ることが明らかである。上述のように、この発明の鉛溶
浸バルブガイド部材は、内燃機関の高出力化および高速
化によって、その使用条件が苛酷になっても相手攻撃性
を増大させることなく、すぐれた熱伝導性を具備するこ
とと相まって、すぐれた耐摩耗性を発揮するのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明バルブガイド2を構成する鉛溶浸Fe基
焼結合金の金属顕微鏡による組織写真(400倍)の模
写図である。
【図2】本発明バルブガイド3を構成する鉛溶浸Fe基
焼結合金の金属顕微鏡による組織写真(400倍)の模
写図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、 素地の主体がパーライト相からなり、前記素地中に、セ
    メンタイト相、フェライト相、および遊離黒鉛が分布
    し、かつ前記セメンタイト相の周辺部に前記フェライト
    相が存在した組織、並びに、 6〜20%の気孔率、を有するFe基焼結合金に、鉛ま
    たは鉛合金を溶浸してなる鉛溶浸Fe基焼結合金で構成
    したことを特徴とするすぐれた耐摩耗性と低い相手攻撃
    性を有する鉛溶浸Fe基焼結合金製バルブガイド部材。
JP22470895A 1995-08-09 1995-08-09 すぐれた耐摩耗性と低い相手攻撃性を有する鉛溶浸Fe基焼結合金製バルブガイド部材 Withdrawn JPH0953423A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6012703A (en) * 1996-07-10 2000-01-11 Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. Valve guide and process for manufacturing 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

Cited By (2)

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