JPS58178062A - 複合焼結バルブシ−ト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関用のバルブシートに関するものであり
、特に異なる。２種の焼結合金の複合によりなるバルブ
シートに関するものである。

内燃機関用のバルブシ−１・とじては無鉛カッリンが使
用されてより耐割れ性に優れることから焼結合金製バル
ブシートが広く使用されるようにｈつだものであるが、
焼結合金製バルブシートの耐摩耗性に寄ちする焼結空孔
の存在はそのませバルブシート強度の問題とされる。

従来ノバルブシートはアルミニウム合金製ノリングヘッ
ドに組付けられる場合には′Ｖｌきばめ冷しばめ、又は
圧入されてもバルブシート肉厚が適当であればシリンダ
ヘッドからの脱落が心配されることはなかったが、エン
ジン出力向上のためにシリンダヘッドのバルブ開口面積
を大きくとられ、その方法としてバルブシート肉厚を薄
くする必要が生じているが、その場合にバルブシートの
脱Ｗや変形等の問題が生じる。又主としてディ−４？ル
機関の如く鋳鉄製シリンダヘッドを使用される機関では
バルブシートと鋳鉄製シリンダヘッドとの熱膨張率の差
異によってバルブシート脱落が問題とされる場合がある
。これら薄肉化されたバルブシートや鋳鉄製ンリンダー
・ラドに組込まれるバルブシートにはバルブシー）・自
体の強度・剛性が、特に高温条件での強度及び剛性が要
求される、一方焼結合金製バルブンートでは耐熱性、耐
摩耗性を満たすため高価な元素を多量に含むため第１図
に示す如くバルブ４との当り面を形成する第７部材１と
シリン・り゛ヘッド３側を形成する第１部材２との二層
の複合焼結バルブシートとすることによって経済性、被
剛性、熱伝導性などの複合化による効果を向上させる複
合焼結バルブシートが用いられており、近年この複合焼
結バルブノートの７リングヘツド側の第１部材密度を鍛
造手段によって向上しバルブノート自体の強度を向上さ
せる試みが行なわれている。

又特に排気側のバルブシートは排気ガスに」：つて著し
く高温となり易く高温腐食摩耗が進行し易いため熱伝導
率を向上し、バルブシートの蓄熱をできるだけ下げる必
要があるため焼結合金に銅合金を溶浸させて使用に供せ
られるものがある。

バルブシートとしての前記した強度、剛性、耐学耗性、
耐摩耗性と係る熱伝導率、さらに複合バルブシートとす
る条件を満たすことが本発明の目的であり、本発明の要
旨とするところは特許請求の範囲に記載した如く下記ｊ
つの構成要件によりなるバルブシートにある。

（１）　　バルブ当り面側の第１部材を形成する第１焼
結合金が１．２　ｊ　Ｏ，１ツシユ以■の硬質粒子を容
積チにてに〜７．２％含む。

（２）　　第１焼結合金の基地がアトマイズ鉄粉により
形成される空孔量が容積チにてｚ〜／≠チの鉄系焼結合
金である。

（３）　　シリンダヘッド側の第２部材を形成する第！
焼結合金が重量％にてＣＯ６タ〜／、グチ、ＰＯ０／〜
ｏ、ｌｌ−５残実質的にｈよりなる鉄系焼結合金である
。

（４）第２焼結合金がアトマイズ粉末によって形成され
る、空孔量が答４ｊｔチにて乙〜７．２％の鉄系焼結合
金である。

（５）　　第１焼結合金及び第２焼結合金の双方には銅
合金が溶浸されてなる複合焼結バルブシートである。

かかる本発明の複合焼結バルブシートの最も特徴とされ
るところは焼結合金において不可避的に存在する独立空
孔と連続空孔のバランスを改善し。

かつ溶浸処理効果と併せた相乗効果により、複合焼結合
金バルブシートとしての効果を最大に牛かしたものであ
る。即ち焼結合金バルブシートのペース鉄粉としては、
通常は還元鉄粉とアトマイズ粉末の二種が主として用い
られ相対的に高密度の焼結合金を得るには粒径が微細で
かつ球状に近似したアトマイズ粉末が用いられる。とこ
ろが前記した如く耐摩耗性に必要な合金粒子を多く必要
とするバルブシート用焼結合金にあってはこれら合金粒
子はその拳独粉末で配合され、さらに極めて微細な炭素
粉末やコパル！・粉末を配合されることもあり使用粉末
による差異によって焼結合金の密度及び七の空孔分布が
それぞれ異なるものであり。

連続空孔量と独立空孔量にも差異が生じる。

さらｆＩＣ銅合金を溶浸された焼結合金ではこの連続空
孔中に銅合金が溶浸されることによって焼結合金の強度
の向上と熱伝導率の向上が達成きれる一方で、高温条件
のバルブシートでは銅合金と焼結合金の熱膨張率の差異
によって内部応力が生じ、加熱冷却が繰り返烙れる中で
焼結合金の強度低下が進行するものである。

逆に独立空孔量が多大であると銅合金の溶浸がこの独立
空孔に達１−ないため焼結合金の強度及び熱伝導率が低
下する。

又抱合焼結バルブシートにあっては第１焼結合金と第２
焼結合金との強度、熱膨張率ができるだけ近似しバルブ
シートとしての均質性が要求されるものであるが、その
ためには使用される原料粉末及び製造条件が適切でなけ
ればならない。

本発明にあってはこれらの複合バルブシートの条件を満
たすために、まず耐摩耗性の要求される第１焼結合金が
２オ０メツンユ以下の硬質粒子を容積チでｇ〜７２％含
み、基地がアトマイズ鉄粉により形成される空孔量が乙
〜／１．を容積チであり、さらに好ましくは独立空孔量
が０１．２〜／、２％容積係存在する鉄系焼結合金であ
ることが必要とされる。

かかる第７焼結合金は後述する第２焼結合金と密接な関
係を持っているが、まずその最も特徴とされるところは
空孔量がｚ〜／４答積チにされることであり、この空孔
量中の銅合金の溶浸これない独立空孔量が０１．２〜７
．２容積％にさ、ｆすることにある。理由として空孔量
が／１Ｌｌ−容量％超であると焼結合金自体の強度が低
く、かつ銅合金溶浸されて用いられる際の高温強度の低
下が避けられないため／グ芥禎チ以下であることが必要
であり、乙容量チ未満では逆に溶浸される伸１合金景が
過少となって熱伝導率が低下し第１焼結合金の高温耐摩
耗性が低下するものであり、空孔量は乙〜／ｌＩ−容積
チが必要である。

これに対して鋼合金が溶浸されない独立空孔け０．２〜
７．２容積チであることが望まれる。理由は独立空孔に
は銅溶浸さ１′ｌ、ないことＶこよって銅溶浸による熱
伝導率、強度の向上を阻害されるもので７．２％以■で
あることが必要であるが、逆に独立空孔が全体空孔量に
対して過少にしようとするには焼結空孔量自体を多くす
ることが避けられず、又銅合金溶浸層と焼結合金との熱
膨張率差の調整機能を有する独立空孔の効果が失せられ
焼結合金の高温強度が低下することにより独立空孔量は
０．２％以上存在することが好ましい。

このような焼結空孔を有する焼結合金を得るには、焼結
合金が、２！ｒＯメツシユ以下の硬質粒子を体積チにて
ｇ〜７２％有し、かつ基地を形成する鉄系合金の粉末が
アトマイズ粉末であることが必要である。

基地にアトマイズ粉末を用いる理由としては前記した如
くアトマイズ粉末が微細かつ球状に近似するため圧縮成
形性に優れ高密度でありかつ連続空孔量比を調整する為
に必要なものであるが、耐摩耗性に寄与する硬質粒子を
２ｊＯメツシユ以下の微粉末を用い、かつその体積チを
に〜／２容積チとして鉄系合金アトマイズ粉末に配合さ
れることによって前記した独立空孔と全体空孔のバラン
スが達成されることによる。

即ち硬質粒子は第／焼結合金のバルブ当り面にあって直
接的にバルブとの摺動面を形成するために所要の容積チ
、が存在する必要があり、耐摩耗性が充分であるために
はど容積チ以上全必要とされる一方で、かかる硬質粒子
ｉｔが過多であると焼結合金の強度が低下する上に、さ
らにアトマイズ粉末と硬質粒子の配合で硬質粒子量が過
多であると焼結空孔量が過多となるものであり、これら
の条件によって硬質粒子量はｇ〜／２容積チであること
が必要である。

さらにこの硬質粒子の粒径は、２ｊ０１ツシユ以下の微
細粉であることが必要であり、２ＪＯメツシュ以上の相
対的に大きな粒子を用いた場合には前記した如き全体空
孔量比の増大化が進み、かつ配合された粉末の流動性が
低下することで圧粉成形性が低下し焼結合金密度が低下
するものである。

かかる第１焼結合金はその成分として下記の焼結合金で
あることが好ましい。

（成分重量％）　ＣＯ，Ｚ〜／、　７．　Ｎｌ　Ｏ，ｊ
〜ノ、ｊ、Ｃｒ　３．０〜Ａ、　３　、　Ｍｏ　Ｏ，／
　〜０．り、Ｗ／、θ〜２．７、Ｃｏ１Ｉ−ｊ〜７ｊ、
残部実質的にｈよりなり、焼結空孔にＣｕ　／　０〜／
４ｔ％を含む。

この第１焼結合金は例えば特公昭よ／　−１３０９３号
のパルブンート合金に比較し硬質粒子を形成するＣｒ　
、　Ｇｏ、　ｗ量が押さえられ、さらに硬質粒子がより
微細にされたことによって表面の強度と耐摩耗性が向上
されることに特徴を有する。

各添加元素について説明するとＣは基地調整に不可欠で
あって／、７％超ではセメンタイト量が過大となって被
削性、強度が低下し、０．５％未満であると基地のフェ
ライト量が過大となり基地硬度の低下による耐摩耗性劣
化が防がれないため０．ｊ〜／、７％、より好ま１．　
＜は／、０〜／、５％で選ばれる。Ｎ１　については基
地に固溶し耐熱性の向上に寄与するが、０，５％未満で
は耐熱性の効果が得られず、ノ、５％超では、焼入れ性
が劣化することによる硬質の均一性を失い耐摩耗性の劣
化が生じるため０．３−ノ、ｊ％妊りに好壕しくは０１
ｇ〜ノ、３チの範囲で選択される。Ｃｒ　、　Ｗ　、Ｃ
ｏ　　についてはＣＣｒ　　Ｗ　　Ｃｏ　　／’ａｌｃ
よる硬質粒子として添加さす）耐摩耗性に寄与する他、
基地中に固溶し耐熱性と強度の向上に寄与するものであ
るが、これらＣ「、　Ｗ　、　Ｃｏの限定値については
前記した硬質粒子量の限定範囲及び後記するＣ　−Ｃｒ
−Ｗ　−Ｃｏ　Ｐｇ粒子成分によって決定される他、Ｃ
ｒについては３．０％未満であると耐熱性の効果が失な
われ、Ｗについては７．０％未満では高温強度の低下が
生じ、Ｃｏ　については＋、１％未満であると高温強度
及びＣ−Ｃｒ　−Ｗ　−Ｃｏ　−Ｆｈの硬質粒子と基地
との結合強度か低下するもので、Ｃｒ３．０〜Ｊ、Ｊ″
チ、　Ｗ　／、　０〜ノ、７係、Ｇｏ４４ｊ〜７３”チ
、より好ましくはＣｒ３、、Ｓ−−乙、θ％、Ｗ／、３
〜２．！；％、Ｃｏ量；、０〜７．０％で選択され硬質
粒子量を調整される。

さらにＭｏはＦｓ　−Ｍｏとして添加されることにより
耐摩耗性に寄与する硬質粒子を形成するものであるが、
０．７％超では耐摩耗性効果に対して経済性及び粉末圧
粉成形性が劣化し、又０Ｉ％未満であると硬質粒子量が
過少となる他高幅強変も低下するため０．７〜０．５７
％、より好ましくは０．３〜０．７の範囲で選択される
。かかる成分の第１焼結合金は、より具体的にはｈ粉、
Ｃ粉、　Ｃｏ粉、　Ｎｌ粉、　／；’Ｊ！−ＭＯ粉、　
Ｃ−Ｃｒ　−Ｃｏ−Ｗ−Ｐｉ合金粉末を混合されて焼結
されることによって達成されるものであるが、ここで硬
質粒子を形成するＣ　−Ｃｒ　−Ｃｏ　−Ｗ　−Ｐａ粉
末については好ましくはＣ，２，Ｏ〜３．０％、Ｃｏ７
．０〜／ｊチ、Ｗ／ｊ〜２ｊ％、Ｃｒ３；Ｊ　〜７０％
％ｐｇ　／、　ｏ　〜乙０　％の範囲で選択される合金
粉末であることが好ましい。

かかる合金粉末は通常ステライトと称される合金に対し
てＣｒ量が多大であり、Ｃｏ量が低減されることによっ
て合金粒子自体の硬度を高くされうるものであり、ＣＯ
が硬質粒子周囲に存在するため硬質粒子と基地との結合
強度を高くされるものである。

以上本発明の第１焼結合金につき説明したが、本発明に
あっては以上記した第１焼結合金と複合されるに最適な
第２焼結合金との複合焼結バルブシートとすることによ
り著しく優れた効果を発揮するものである。

第２焼結合金は、重量％にてＣＯ，Ｓ〜／、≠チ、ＰＯ
０／〜０．’ｌ−％、残実質的に八よりなる成分であり
、アトマイズ粉によって形成される空孔量が乙〜／２容
積チであり、さらに望ましくは空孔のうちの独立空孔量
が０．　ｊ　−２，ｊ容積チである鉄系焼結合金である
ことが必要である。

まず焼結空孔量については焼結合金の強度に及ぼす影響
の他溶浸による効果についても前記した如くであるが、
第２焼結合金には第１焼結合金に比較し、耐摩耗性を必
要とされないために低合金の焼結合金を用いられること
が複合化に際しての経済的効果及び被削性、生産性の効
果を高める上で絶対的な要件である。さらにかかる第２
焼結合金と第１焼結合金を複合化する場合には、粉末圧
粉体の状態で予め二層に形成され、同一条件の温度、雰
囲気１時間にて焼結されるものであって第コ焼結合金と
第１焼結合金ＶＣはほぼ近似した焼結収縮が要求され、
実用に際してはバルブシート全体としての内部歪を防ぐ
べぐ幡は近似した熱膨張率が必要ときれるものであり、
さらには第１焼結合金にて不足され易い熱伝導率を相対
的に向−卜することが必要となる。

かかる条件に７１　して本発明にあっては第１焼結合金
の全体空孔量を乙〜７２％とされる。空孔量が／、２容
積％を超えた場合には焼結合金自身の強度が低下するの
みならず、特に低合金である第２焼結合金にあっては溶
浸される銅合金との熱膨張率差が焼結合金に及ぼす高温
強度低下を受は易いために全体空孔量は／、２容積チ以
下であり、さらに好捷しくは第７焼結合金に対し、て０
５〜３％の範囲で低くされることが好ましい。逆に焼結
空孔量が乙答量チ未満の場合に溶浸される空孔量が過少
となり、熱伝導率の向上効果が得られないものであって
、焼結空孔は乙〜／、２容積チの範囲で選択される必要
がある。父上記した如く第１焼結合金空孔量より３容量
チ超第コ焼結合金空孔量が低くなると銅溶浸されたこと
による熱膨張率差が双方の焼結合金間で過大となり好ま
しくない。逆に第１焼結合金に比し０．ｊ％未満で、第
２焼結合金空孔量が低い場合に第２焼結合金自体が材料
として第１焼結合金より強度的に劣るため、同一の焼結
空孔量か、又は第２焼結合金空孔量が相対的に多いと第
２焼結合金の第１焼結合金に対しての強度が劣ることと
なるため（（第２焼結合金と第１焼結合金間には０．ｊ
〜３答積チの範囲で焼結空孔量差を有していることが好
ましい、。

さらに第２焼結合金の独立空孔量は全体容積のλ、ｊ％
以下であることが必要である。これは第２焼結合金には
後述する如く前記した焼結空孔量の範囲を達成するため
に添加するＰの影響によって均一に分散して局所的な焼
結収縮があり独立空孔量が増加する傾向にあるのに対し
て、独立空孔量が２．ｊ容積％を超えると独立空孔に銅
溶浸がされないことによって、熱伝導率と強度の低下が
著しるしくなるために２．５％以下とすることが必要で
ある。逆に独立空孔量が０．ｊ％未満としようするため
には焼結空孔量自体を大きくせざるを得ないばかりか、
焼結合金自体の強度が相対的に劣る第２焼結合金の銅溶
浸層との熱膨張率の差異に基く高１席強度の劣化に対し
て調整機能を有する独立空孔量が過少となり高温強度の
低下を生じるため独立空孔量は好ましくは第２焼結合金
容積の０．タ〜！、ｊ容積チの範囲で選択される。

かかる全体空孔と独立空孔を有する焼結合金を得るため
には、第２焼結合金が重量％にてＣＯ，オ〜ハｔ　％　
、Ｐ　Ｏ，／−０，ｌＩｔ％、残臭質的にＦｌよりなる
焼結合金であり、かつアトマイズ粉末によって形成され
ることが必要である。

アトマイズ粉末を用いる理由としては一般的（知られて
いる如く圧縮成形性に優れ相対的に高密度の圧粉体が形
成されうるため焼結空孔量を低減されうるためである。

さらに本発明にあっては熱伝導率、強度、剛性を向上す
るため銅溶浸が不可欠であり、銅溶浸により銅の空孔へ
の溶浸と共に一部基地焼結合金へ拡散することによって
強度の向上が達成されることに特徴を有する。

即ち銅は通常焼結膨張を発生させる元素であって第２焼
結合金の如く低合金の鉄系焼結合金に対してその影響を
強く有するものであるが、本発明にあってはかかる銅溶
浸に対してＰを０．／〜ｏ、ｌＩ−チ含む鉄系合金粉末
を用いることによって対処するものである。Ｐけ焼結収
縮に効果を有し、銅の焼結膨張効果に対して相殺するも
のであり、さらに焼結合金自体の空孔量低減に効果があ
るものであり、ｐｏ、ｉ％未満ではその効果がなく、逆
にＰｏ、≠チを超えた場合にＦｓ　−Ｐ　−Ｃのステダ
イト晶出による被削性及び強靭低下があり、焼結収縮が
進行しすぎることで独立空孔量が過多となって溶浸量が
低下し、Ｐけ０．　／〜θグ重量係の範囲で選択される
必要がある。又Ｃは第２焼結合金の基地調整のため不可
欠であり、０．ｊ％未満ではフェライト量が多く低硬度
となり強度が低下するもので、／、　Ｆ　％超ではセメ
ンタイト量が過多となり基地が脆化するばかりでなく被
剛性も劣化するためＣＯ，ｊ〜／、グーの範囲で選択さ
れる必要がある。

以下本発明の複合焼結パルブンートの実施例につき説明
する。

まず本発明の第２焼結合金の原料粉末としてＰ０．３％
含むアトマイズ鉄粉７７％と−３，２ｊメンンユＣ粉末
／％と残アトマイズ鉄粉を配合混合し、これを粉末成形
金型に充填後、下記第１焼結合金の風刺粉末を配合混合
し第１焼結台金粉上に充填する。

Ｃ粉末（−３２，３−メソシュ）／、、２％Ｃｏ粉末（
ｊμ以下）　　　乙、０％ Ｎ１粉末（−３，２！；メツシュ）、！、θ％Ｆｎ−Ｍ
Ｏ粉末（−２３；０メツシユ）　７．０％ｃ、２ｊ　−
Ｇｏ　／　０−ｗ／　９−ｃｒｇ　３Ｊ−Ｆｓ！；合金
粉末（−、、ＺＳＯメツシュ）ｇ、０チ 残アトマイズ鉄粉 上記二層の粉末を成形圧力乙ｔ／ｃ１ｄで圧粉成形し還
元性雰囲申にて／／１０℃乙０ｍＩｎ焼結しこれＶ（溶
浸用銅合金を載置し／／３０℃ｇ□ｍｉｎ浴浸処理を行
った。さらにとｆＯ℃で３０分保持抜油冷焼入・焼戻し
下記物性値測定用テストピース及び後記試験用のテスト
ピース（外径／３／、内径／２３、高さ７ｒｒｍ）（５
作成した。

このパルプノートの物性値を測定したところ、／、　第
１焼結合金 （成分重量％）　　Ｃ／、／り襲、Ｎ＋／、７３％、Ｃ
ｒ！、ｆ７％、ＭｏＯ，’Ａ、！ｉ％、Ｗ　／、　！　
、！ｉ’　％、Ｃｏ　ｌｙ、乙　／　％、　Ｃｕ／２．
３／　　％残微少不純物を含むｆｉｒ （硬度）ＨＲＣ３３，０ （空孔率）／Ａに％（溶浸前） （ぎ１セ立空孔率）　０．　ｊ　／φ Ｊ、第２焼結合金 （成分子ｉｔ：％）、Ｃ／、／％、ｐｏ、２０％。

Ｃｕ　／　／、ノチ　残微少不純物を含む／’ｍ（硬朋
）ＨＲＣ，２４ｔ （空孔率）７７％（溶浸前） （独立空孔率）／、４襲 ３、　複合材料としての物性 （弾性率）　　／　Ｉ　ＡＯＯｈｐ／ｒｎｍ２（熱膨張
率）　（ＲＴ−＋４１００’Ｃ）／、３（Ｂ−×７０”
７℃ （熱伝導率）　（Ｉｌｔｏｏ℃） １０．９′×１０　　ＣＣ６／１−ｒｎ・ｓｅｅ　・℃
（引張強さ）り３．４Ｌ　　１１ノ／ｍｍ”ここで前記
したと同一条件の粉末及び製造工程を経て得られる第２
焼結合金と第７焼結合金のそれぞれ単独での物性値を測
定したところ、久　第１焼結合金 （弾性率）　／り≠００Ｋｐｌ叫２ （熱膨張率）　（ＲＴ−＋４１００℃）／、、２弘≠×
７０−５！℃（熱伝導率）（４１００℃）　／　０．’
ｌ　Ｘ　／　０−２Ｃａｔ／ｃｒＩＬ・５ｅａ−℃（引
張強さ）り乙ｆａｒり／瓢２ ｊ　第２焼結合金 （弾性率）／ｆ０００にノ／、、１２ （熱膨張率）（ＲＴ−＋１）０℃）７．３乙７×１０−
”７℃（熱伝導率）（ｉｉｏｏ℃）／　３．０×／　０
−２Ｃａｔ／ｃｒ　５ｅｃ−℃（引張強さ）　タ／、０
　ハｙ／簡２ ここで各側・定値中、空孔率については溶浸以前の理論
密度と実密度、独立空孔率については溶浸後密度と空孔
量から算出したものである。

このように第１、第２焼結合金はそれぞれ単独でも、又
複合材料としても引張強さがりＯｈノ／順２以上の高強
度を有し１弾性率も７７０００に：ノ／＋＋＋ｍ　２以
上の値を有し、さらに第１焼結合金と第λ焼結合金の熱
膨張率の差が７０チ以下であり、かつ熱伝導率が１０×
１Ｏ−２Ｃａｔ／ｃＴｎ・ＳｅＣ・℃以上と高いタメバ
ルブノートとしてシリンダヘッドに組込まれる際の脱落
に対しての強度、剛性、耐摩耗性に著しく優れるもので
ある。

このようにして得られた本発明バルブシートの２００倍
顕微鏡写真を第１図、第３図に示す。第２図、第３図と
もナイタル液腐食した焼結合金の金属組織を示すもので
あり、第２図の写真が第１焼結合金を示し、第３図が第
２焼結合金を示す。

第λ図、第３図において示されるＡが連続空孔であって
銅溶浸されており、Ｂが独立空孔であり溶浸されていな
い、Ｃは１便質粒子を示すものである。

第≠図、第５図は後述する如き比較、複合焼結合金パル
プノート２で本発明と同じく銅合金溶浸されたもののナ
イタル液腐食された２００倍顕微鏡写真にて金属組織を
示すものであり第５図がバルブ当り面側の第１部材、第
５図がシリンダヘッド側の第２部材に用いられる焼結合
金である。

第２図第３図の本発明バルブシートと第≠図第５図の従
来バルブノートの金稿組織を比較すれば明らかに本発明
における硬質粒子Ｃの大きさが小さく、かつＡで示す連
続空孔も微細かつ面積量も少ないものであり、さらには
本発明パルプノートの組織が著しく緻密化されているこ
とが明らかである。

かかる本発明バルブシート全従来の複合焼結バルブシー
トと比較実験し、その効果を説明する。

（比較複合焼結バルブノートｌ） （第１焼結合金）　Ｃ粉末（−３，２３メツシユ）０．
７ｊチ、Ｎ１粉末（−３２３メツシユ）７．２％、ｈ　
−Ｍｏ粉末（−ｉｓｏメツシュ）をＭｏ量で０３ｊ係、
ｃ　／、　４ｌ−Ｃｒ３；ｊ−ｗ２Ａ−Ｃｏ／７．６４
０合金粉末（−／夕０メツシュ）／どチ、Ｃｏ粉末（ｊ
μ以下）ｊｊ％、残還元鉄粉（−ｉｏｏメッンー）の混
合粉末。

（第Ｊ焼結合金）　Ｃ粉末（−３２！ｒメツ／−）／、
／２係、Ｐｇ　−Ｍ□粉末（−ｉｓｏメツシュ）をＭＯ
ｉｔで０．５７％、　　Ｃｕ粉末（−／２０メツシュ）
４４ｏｌｌチ、残還元鉄粉（−１００７ソ７ユ）の混合
粉末。

かかる粉末を前記した本発明のバルブシートと同一条件
で成形ｔレスし焼結することによって比較複合焼結バル
ブシート１を形成し、又焼結後、銅溶浸し熱処理するこ
とによシ比較複合焼結バルブンート２を作成した。

上記した比較複合焼結バルブシート１．２につき本発明
バルブシートと同様に物性値を測定したかかる比較バル
ブシートと本発明バルブシートにつき、以下に示す如く
、圧入試験、抜き荷重試験、摩耗試験、及び実機試験と
しての脱落試験と摩耗試験を行った、 （圧入試験及び抜き試験） （試験方法） 第２図に示す如き外径／と乙順高さ２　ｊ　ｔｍ　テ、
バルブシート、１２嵌合用の径ｆ　３　／　ｖａｎと／
ノア朋の同心穴を中心に有するアルミニウム合金製シリ
ンダヘッド試料５にしめ代を変化させてバルブシート１
２を圧入し、シリンダヘッド試料５の冷却部５１を水冷
却しながらバーナの火炎をバルブシート１２中夫に位置
させて３分間１ｌ−００℃に加熱し、次いでエアジェツ
トにより３分間空冷することを、２００目繰り返す。こ
の試験で初期のシリンダヘッドへのバルブシートの圧入
荷重としめ代の関係をもってバルブシートの剛性を評価
する試験とし、加熱冷却の繰り返し試験後の７リングヘ
ツド試料からのバルブシート抜き荷重をもってバルブシ
ートの脱落強度を評価する試験とする。

溶浸きれていない比較バルブシート１のみは従来用いら
れている外径ｆ　３　／　ｉｎ　、内径／２３嘔肉厚≠
嘔のものを用い、比較バルブシート２及び本発明バルブ
シートは外径／３ハＬ内径ｙ２ｊ叫肉厚３■の薄肉バル
ブシートを用いた。

（試験結果） 抜き試験結果を第７図に示す。第７図に示す如く本発明
バルブシートは同一肉厚、形状の比較バルブシート２に
対しては約７．３倍の抜き荷重を有し、肉厚の約７．３
倍ある比較バルブシート／に対しても同等の抜き荷重を
有し、脱落強度が優れることが確認された。

又第ｇ図にはバルブシート圧入試験結果を示すが、剛性
の評価されるこの試験結果においても同一肉厚の比較バ
ルブシート２の／、　３　倍、／、　３　倍ノ肉厚の比
較バルブシート１と同様の剛性が示された。

このように本発明複合焼結バルブシートは従来のバルブ
シートと比較し、強度及び剛性に優れることによって、
シリンダヘッドからの脱落強度が優れると同時に、熱伝
導率の改善と第１焼結合金の組織の強化と緻密化によっ
て、その耐摩耗性にも優れるものであることが次の摩耗
試験によって示される。

（摩耗試験） （摩耗試験方法） 供試材料は前記した本発明実施例バルブシートと比較バ
ルブシート１，２を用いる。試験機はノロＡンガス炎を
バルブシート面に噴出させバルブシート面を３００〜ｊ
００℃に加熱させた状態で、バネを介してバルブをバル
ブシートに対し回転させつつバルブスプリング荷Ｍ３３
＃りにて３０００回／ｍｉｎ　　でたたき、了×７０５
回後のバルブシートとパルプの当り面摩耗面積を測定す
ることによって評価する。尚パルプの当り面にはステラ
イト／１６１）盛金のものを用いた。

（摩耗試験結果） 第り図にバルブシートの摩耗量を示し第１Ｏ図にバルブ
の摩耗量を示す。第７図、第７０図ともに温度を変化さ
せての摩耗量を示すものであるが、バルブ、バルブシー
トの本発明、従来品共ニｏ、ｏｔ、ｔ■２　以下と充分
な耐摩耗性が維持されることが確認された。

さらに本発明のバルブシートと従来の比較バルブシート
１，２を実機運転した試験結果を以下に示す。

（実機試験） （試験条件） ／ＪＯＯｃｃ、ＯＨＣ、ｆｆソリン機関！；ｊ００ｒｐ
ｍ全負荷　≠ＯＯ時間連続運転比較バルブシート１ 外径ｆ３／ｍ３／／２３− 比較バルブシート２及び本発明バルブシート外径／１３
／■、内径ｆ２３咽 パルプ：ステライト鷹乙盛金ハルフ （試験結果２゜ 試験後に比較パルプシー）１，２．及び本発明バルブシ
ートの脱落及び変形は認められなかった。

又容気筒の供試バルブシート及び・々ルブの摩耗量の平
均を示す第１／図の摩耗試験結果によっても本発明バル
ブシート摩耗量は０．０≠纒２以下であり、かつバルブ
摩耗量と合わせても０．０夕闇２以下と比較バルブシー
ト１，２に対し同等の摩耗量であり充分に実用に供せら
れうるものである。

かかるバルブシートの強度試験及び摩耗試験及び実機試
験より明らかな如く、本発明複合焼結バルブシートでは
、第１焼結合金と第２焼結合金との焼結空孔量をそれぞ
れ低減されたことによる強度の向上とさらに焼結空孔量
間のバランスが適正であり、かつ独立空孔量を制御した
ことによって溶浸することの効果を充分に牛かし、強度
及び高温強度が向上された結果、シリンダヘッドからの
耐脱落性が向上されたものと評価される。さらに従来の
高合金焼結・々ルブシートと比較しても劣らない耐摩耗
性を有する理由として、第１焼結合金の空孔量が低く制
御されかつ硬質粒子を含め組織が微細化したことによっ
て表面強度が向上したのみならず熱伝導性が著しく向上
されたことによるものと評価される。

【図面の簡単な説明】

第１図は複合焼結バルブシート断面図。 第２図は本発明第１焼結合金の金属組織を示す、２００
倍顕微鏡写真。 第３図は本発明第２焼結合金の金属組織を示す２００倍
顕微鏡写真。 第５図は従来の第１焼結合金の金属組織を示す２００倍
顕微鏡写真。 第５図は従来の第２焼結合金の金属組織を示す、２００
倍顕微鏡写真。 第６図は本発明バルブシートの試験用シリンダヘッド試
料断面図。 第７図は本発明バルブシートのシリンダヘッドからの抜
き荷重試験結果を示すグラフ。 第♂図は本発明バルブシートのシリンダヘッドへの圧入
荷重試験結果を示すグラフ。 第り図および第１Ｏ図はそれぞれ本発明バルブシートの
摩耗試験結果を示すグラフ。 第１／図は本発明バルブシートの実機での摩耗試験結果
を示すグラフである。 何升の説明 １・・・・・第１部材、 ２・・・・・第２部材、 １２・・・・・接合焼結バルブシート、３・・・・・シ
リンダヘッド。 ４１ｅ１バルブ、 ５・・・・・シリンダヘッド試料。 Ａ・・・・・連続空孔、 Ｂ・・・・・独立空孔、 Ｃ・・・・・硬質粒子。 馬２図 第３図 第４図 （ｘ２ｕｏ＞ 特許庁長官　若　杉　和　夫　　殿 １．事件の表示　＋１ｉ’（和５７　年特許願第１．／
２．２タ　号２、発明の名称　　複合焼結バルブシート
３、補正をする者 ４、代理人 ６゜ ７、補正の対象　　明細書の発明の詳細な説明の欄８、
補正の内容 手　　続　　補　　正　　書 特許庁長官　若　杉　和　夫　　殿 ３、補正をする者 事件との関係　出願人 ４、代理人 イ主　所　　東京都千代田区丸の内３丁目３費１号（電
話代表２１１−１１７４１番）５、　補正命令の日付　
　自　　発

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）二種の異なる焼結合金によって形成され、さらに
   銅合金が溶浸をれてなるバルブシートにおいて。 バルブ肖り面側の第１部材を形成する第１焼結合金が１
   ．２ｒｕｙｒツシユ以下の硬質粒子を容積チにてｒ〜／
   ２チ含み、基地がアトマイズ鉄粉により形成される空孔
   量が容積チにて乙〜／４’チの鉄系焼結合金であり。 さらにシリンダヘッド側の第２部材を形成する第、２１
   ３！Ｉｉ結合金が重量％にてＣＯ，Ｓ〜／、≠チ、ｐｏ
   、ｉ〜０８≠チ残実質的にｈよりなる鉄系焼結合金であ
   り、かつアトマイズ粉末によって形成される空孔量が容
   積％にて６〜７２％の鉄系焼結合金であり。 かつ前記第７焼結合金及び第２焼結合金の双方には銅合
   金が溶浸されてなることを特徴とする複合焼結バルブシ
   ート。
2. （２）前記第１焼結合金の空孔量が容積チにて６〜／≠
   係であり、かつ独立空孔量が容積チにて０１．２〜／、
   ２係であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の複合焼結バルブシート。
3. （３）前記第２焼結合金の空孔量が容積チにて２〜７．
   ２％であり、かつ独立空孔蓋が容！Ａ％にて０、　、ｔ
   　−，２，５チであることを特徴とする特許請求の範囲
   第、１項記載の複合焼結バルブシー　ト。
4. （４）前記第１焼結合金が重積チにてＣＯ，ｊ〜／、７
   チ、ＮＩＯ，ｊ−２，ｊチ、Ｃｒ　３．０〜Ａ、ｊ　％
   、Ｍｏｏ、７〜０．７係％Ｗ／、θ〜２．７％、Ｃｏ４
   ’、ｊ〜７ｊチ残部実質的にｈよりなる鉄系焼結合金で
   あり焼結空孔に１０〜／≠重墓チのＣｕ　が溶浸されて
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複合
   焼結バルブシート。