JPS5923856A - 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・灼しブシートに関するものであ
り、特に異なる二種の焼結合金の複合よりなるバルブシ
ートに関するものである。

内燃機関用のバルブシートとしては、無鉛ガソリンが使
用されるのに伴ってよシ耐摩耗性に優れることの要望か
ら焼結合金製・Ｚ）レブシートが広く使用されるように
なったものであるが、焼結合金製バルブシートの耐摩耗
性に寄与する焼結空孔の存在はそのままバルブシートの
強度の問題とさｉする。

従来のバルブシートはアルミニウム合金製シリンダヘッ
ドに組付けられる場合、焼きばめ冷しばめ、又は圧入さ
れてもノｚ−＝　７レプシート肉厚妙：適当であればシ
リンダヘッドからの脱落が心配さｇることばなかったが
、エンジン出力向上のために７１ノンダヘツドの、６ル
ブ開口面積が大きくとら才ｔ１その方法としてバルブシ
ート肉厚を薄くする必要力；生じているが、その場合に
ノクルブシートの脱落や変形等の問題が生じる。又主と
してディーセ゛ル機関の如く鋳鉄製シリンダヘッドを使
用す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の脱落が問題と
される場合がある。これら薄肉化されたノ９ルプシ一ト
や鋳鉄製シリンダヘッドに組込まれる・ぐルプシートに
はバルブシート自体の強度・剛性が、特に高温条件が要
求される。

一方焼結合金製パルプシートでは耐熱性、面ｊ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１部利１とシリンダ
ヘッド３側を形成する第２部材２との二層の複合焼結バ
ルブシートとし、これによって経済性、被剛性、熱伝導
性などの複合化による効果を向上させている。近年この
複合焼結バルブシートのシリンダヘッド側の第ス部材の
密度を鍛造手段によって向上させ、・くルブシート自体
の強度を向上させる試みが行なわれている。

又特に排気（１１＋のバルブシートは排気ガスによって
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、・ｊ）レプ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、耐摩耗性、
面４摩耗性と係る熱伝導率、さらに複合・ぐルズシート
とする条件を満たすことが本発明の目的であり、本発明
の複合焼結・Ｚ）レブシートは下記Ｓつの構成よりなる
。

（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、２Ｓ０メツシユ以下の硬質粒子を容積チにて
ｇ−／４係含む。

（至）第１焼結合金の基地が７トマイズ鉄粉により形成
される空孔量が容積チにて乙〜７３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
ユ焼結合金が重量係にて００．に〜／、グ係、ｐＯ，／
〜０．’＠％残実質的にＦｉよりなる鉄系焼結合金であ
る。

Ｃ）第ユ焼結合金がアトマイズ粉末によって形成される
、空孔量が容積係にて４〜ノ、！チの鉄系焼結合金であ
る。

（５）　　第１焼結台金及び第ス焼結合金の双方には調
合−金が溶浸される。

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１−と
しての効果を最大に生かしたものである。即ち焼・結合
金バルブシートのベース鉄粉としては、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う合金粒子はその単独
粉末で配合され、さらに極めて微細な炭素粉末やコバル
ト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そ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
。

さらに銅合金を溶浸さぜた焼結合金て（Ａ、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される７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、加熱冷却が繰り返される中で
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
空孔に達しないため焼結合金の強度及び熱伝導率が低下
する。

又複合焼結バルブシートにおっては第１焼結合金と第ス
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ノＺ　）レプシートの条
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２５０メツシユ以下の硬質粒子を容積係でｇ〜／
ｌ１％含み、基地がアトマイズ鉄粉により形成される空
孔量が６〜／３容積係であり、さらに好ましくは独立空
孔量がｏ、ｐ〜／、２多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１焼結合金は後述する第λ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４〜／３容積係にされることである。理由とし
て空孔量が７３容積係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／３容積チ以下であることが必
要であり、乙容量係未満では逆に溶浸される銅合金量が
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、空孔量はろ〜／３容積係が
必要である。

これに対して銅合金が溶浸されない独立空孔はＱ、　’
ｌ〜／、２容積係であ容積色が望まれる。理由は独立空
孔には銅溶浸されないことに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係以下である
ことが必要であるが、逆に独立空孔を全体空孔量に対し
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なわれ焼結
合金の高温強度が低下するから、独立空孔量は０．４’
１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２５０メツシユ以下の硬質粒子を体［ｑ６にてｇ
〜／ｌｌ−％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。

前記した如くアトマイズ粉末は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り、耐摩耗性に寄与する硬
質粒子を２３０メツシユ以下の微粉末として用い、かつ
その体積チをｇ〜／ｌｌ容積係として鉄系合金アトマイ
ズ粉末に配合す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。

即ち硬質粒子は第１焼結合金のバルブ当り面にあって直
接的にパルプとの摺動面を形成するために所要の容積係
が存在する必要があり、耐摩耗性が充分であるためには
ｇ容積チ以上を必要とされる。しかし、かかる硬質粒子
量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ｆＪ１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〜／４１．容積係であ
ることが必要である。

さらにこの硬質粒子の粒径は２汐０メソシユ以下の微細
粉であることが必要であり、２３０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
下することて圧粉成形性が低下し焼結合金密度が低下す
る。

かかる第１焼結合金がその成分として下記の焼結合金で
あることが好ましい。

（成分型−Ｍ′％）Ｃ０，３〜／、７、ＮｉＯ，３〜ノ
、５１Ｃｒ　３．．０〜ｇ、０、Ｍｏｏ、／〜０．９、
Ｗ／、０〜３３ｇ１Ｃｏグ、ｓ−ｇ、汐、残部実質的に
ｆｉ”ｎよりなり、焼結空孔にＣｕ　ｑ、Ｓ〜／ｌｌチ
を含む。

この第１焼結合金は例えば特公昭汐／−／３０フ３号の
バルブシート合金に比較し硬質粒子を形成するＯｒ　、
　Ｃｏ、　Ｗ　ｔ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、０．３％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
化が起るため０．Ｓ〜７．７係、より好ましくは７．０
〜／、５係の範囲で選ばれる。Ｎｉについては基地に固
溶し耐熱性の向−ヒに寄与するが、０．３％未満では耐
熱性の効果が得られず１．２．５％超でレマ、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０．５−．２．５％さらに好ましくば０
．ｇ−２，３係の範囲で選択される。ｃｒ・、Ｗ、Ｃｏ
についテハＣ−Ｃｒ−Ｗ−Ｃｏ−凡による硬質粒子とし
て添加され耐摩耗性に富力する他、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Ｃｒ、
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　−Ｆａ粒
子成分によって決定される他、ｃｒｖこついては３．０
係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係未満では高温強度の低下が生じＣｏについてば
ｑ、５％未満であると高温強度及びＣ−Ｃｒ　−Ｗ−Ｃ
ｏ−Ｆｎの硬質粒子と基地との結合強度が低下するもの
で、Ｃｒ　３．０〜ｇ、０　％、Ｗ／、θ〜３．　ｇ　
％、Ｃｏ　ｌｌ−，３〜ｇ−３％、より好ましくばＣｒ
３．５〜Ｊ係、Ｗ／、３〜３．３係、Ｃｏ５．０〜ｇ、
。

係で選択され硬質粒子量°を調整される。

さらにＭＯはＦｐ、　　Ｍｏとして添加されることによ
り耐摩耗性に富力する硬質粒子を形成するものであるが
、０．９％超では面、１摩耗性効果に幻して経済性及び
粉末圧粉成形性が劣化し、又０．／％未満であると硬質
粒子量が過少となる他高温強度も低下するため０．７〜
０．９％、より好ましく１１．０．３〜０．７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
には飛粉、Ｃ粉、Ｃｏ粉、Ｎ１粉、Ｆａ、　　ＭＯ粉、
Ｃ−Ｃｒ　−Ｇｏ　−Ｗ　−Ｆａ台金粉末を混合して焼
結す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−１”ｎ粉末については好ま
しくはＣ，：）、０〜３．０％、Ｃｏ　’７．０−　／
、！ｒ％、ｗ／３−２３係、Ｃｒ３３〜？（７％、Ｆｎ
／、０〜ｇ、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プライトと称さ
れる合金に対してＣｒ［ｊが多大であり、Ｃｏ邦が低減
されることによって合金粒子自体の硬度を高くしうるも
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。

以下本発明の第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７焼結舎金との複合焼結？ぐルプン−１・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焼結台金は、重′Ｍ′％シこてＣｏ、に〜／、り係
、Ｐｏ、／〜０．’１％、残火質的に／”１！よりなる
成分てあり、アトマイズ粉によって形成される空往けが
ろ〜／２容積係であり、さしに望ましくは空孔のうちの
独立空孔１１１が０５〜．２．Ｓ容積類であるｖく系焼
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０金の強度に及ぼす影響
の他Ｍｆｆｌによる効果についても前記した如くである
が、第Ω焼斜２・合金にＤＩ、第７焼結舎金に比較しく
、（ｊ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Ｖこ際しての経済的効果及び
被削性、生産性の効果を高める１て絶対的な吸件である
。さらにかかる第λ９３’？；結台金と第１焼結合金を
複合化する場合にＧ上、粉末用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、時間にて焼結さＪ
−Ｌるものてあつ゛Ｃ第λ焼結合金と第１焼結台金にに
１．Ｉま外１゛近似した焼結収縮が要求され、実用に際
して（，１、パルゾゾ−１・全体としての内部歪を防ぐ
べくしｉぼ近似した一す（膨張率が必要とされるもので
あり、さしにｋｌ、第１焼結台金にて不足され易い熱伝
導１′を相スー４的に向−１−することが必要と斤る。

かかる条件７ＣＩＪ（、て本発明にあって（，１第１焼
結舎金の全体空孔η１を４〜ノ、２％とごＩ］ろ３、空
孔：こが／、２６積％な超えたＪ混合に（よ焼Ｘ１（１
合金自身の強度が低下するのみならず、特に低合金であ
る第ス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だめに
全体空孔量は７．２容積係以下であり、さらに好ましく
は第１焼結合金に対してθ、ｓ〜３係の範囲で低くされ
ることが好ましい。逆に焼結空孔量が乙容量係未満の場
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〜７．２容
積係の範囲で選択される必要がある。又上記した如く第
１焼結合金空孔量より３容量係超第氾焼結合金空孔量が
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０．３％未満で、第λ焼結合金空孔量が低い場
合に第コ焼結合金自体が拐料として第１焼結合金より強
度的に劣るため、同一の焼結空孔量か、又は第コ焼結合
金空孔量が相対的に多いと第λ焼結合金の第１焼結台金
に対しての強度が劣ることとなるために第２焼結合金と
第１焼結合金間には０．３〜３容積係の範囲で焼結空孔
量差を有していることが好ましい。

さらに第ス焼結合金の独立空孔］１全体容積の２５係以
下であることが必要である。これは第コ焼結合金には後
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］が増加する傾向にあるのに対して
、独立空孔量が２汐容積％を超えると独立空孔に銅醇浸
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０．５％未満としようとするために
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温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コ焼結合金容積
の０．３〜，２．５容積係の範囲で選択さＡＬる。

かかる全体空孔と独立空孔を有する焼結台金を得るため
には、第λ焼結合金が重届係にて００．５〜／、ｑ係、
ＰＱ、／〜ｏ、　ｌ１％、残火質的にｈよシなる焼結合
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に知られて
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と
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。

即ち銅は運営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、　ｌｌ係含む鉄系台金粉
末を用いることによって対処するものである。Ｐは焼結
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，／係未満ではその効果がなく、
逆にＰｏ、４％を超えた場合にＰｇ　−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は０．　／〜０．グ重量％より好ましくは
０．／〜０．３係の範囲で選択される必要がある。

又Ｃは第コ焼結合金の基地調整のため不可欠であ□ ｆ）、０．３％未満ではフェライ！・量が多く低硬度と
な９強度が低下するもので、／、４％超てはセメンタイ
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Ｃ０，３〜／、ｌ１％の範囲好ましくは
、０．ｑ〜／、クチで選択される必要がある。

以下本発明の複合焼結バルブシートの実施例につき説明
する。

まず本発明の第ス焼結合金の原料粉末としてＰＯ３３％
含むアトマイズ鉄粉７７％と−３，２５メツシユＣ粉末
／係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焼結合金の原料粉末を配合混合
し第１焼結台金粉上に充填する。

Ｃ粉末（−３，２！ｒメツシユ）　　　　　　／、２係
ＣＯ粉末（ｓμ以下ラう　　　　　　　　乙、０％Ｎ１
粉末（−３２にメツシュ）　　　　　　　、２．０％ｐ
ｇ　−Ｍｏ粉末Ｃ−、；ｌ！；ＯＪソ’／ユ）　　　　
　／、０％Ｃ，２，＆−Ｃｏ／　０−Ｗ／９−Ｃｒ乙、
３３−Ｆｂ３合金粉末（−２汐０メツンユ）ｉｉ、ｓ％
残アトマイズ鉄粉 上記二層の粉末を成形圧カムｔ　／ｅで圧粉成形し還元
性雰囲気中にて／／１０℃乙Ｏｍ　ｉ　ｎ焼結しこれに
溶浸用銅合金を載置し／／３０℃Ａ　Ｏｍｉｎ溶浸処理
を行った。さらにｇｇ０℃で３０分保持後油冷焼入・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φ３／、内径φ２３．高さ７　ｙｎｍ
　）を作成した。

このバルブシートの物性値を測定したところ、／６第１
焼結合金 （成分重量％）Ｃ１，２０係、Ｎｉ／、７３係、Ｃｒ７
．３０％、Ｍｏ　Ｑ、４５％、Ｗ２．１９％、Ｃｏｓ、
１３％、Ｃｕ／、２．５／％ 残微少不純物を含むｈ （硬　度）ＨＲＣ３３，０ （空孔率）／／、ｇ係（溶浸前） （独立空孔率）０．、！；／％ ユ第２焼結合金 （成分重量％）Ｃ１，１％・　Ｐθ・２０％・Ｃｕ／／
、、２襲残微少不純物を含むｈ（硬　度）ＨＲＣ，２Ｉ
７！ （空孔率）９．９係（溶浸前） （独立空孔率）／、６係 ３、複合材料としての物性 （弾性率ン／　ｇ　、り００に９／ｒｎＡ（熱膨張率）
（Ｒ丁→／ＩＯθ℃） ／、３０３ｘ／（Ｔ”／　℃ （熱伝導率）Ｃ’１００℃） １０、　ｑｘ　／　０−２Ｃｃｔ／ａｎ　−５ｃｃ　・
℃（引張強さ）９３・グに９／− ここで前記したと同−争件の粉末及び製造工程を経て得
られる第ス焼結台金と第１焼結合金のそれぞれ単独での
物性値を測定したところ、ｑ、第１焼結合金 （弾性率）　　／　９　’ｌ　００Ｋ”！／ｍＡ（熱膨
張率）（ＲＴ−＋１１．００℃）／、２ググ×１０−５
／℃（熱伝導率）Ｃ’１００℃）　／　０．１１．ｘ　
／　０−２ＣａＡ／ｃｒｎ・ｓｅｃ・℃（引張強さ）９
乙０ｇＫり／− 汐、第一焼結合金 （弾性率）１ｇ０００にり／− （熱膨張率）ＣＲＴ−＋’１００Ｃ）、）／、３１．７
×ｌ０ＶＣ：。

（熱伝導率）（’１００℃）　／　３．ＯＸ　／　０　
”Ｃａｔ／Ｃｒｎ・Ｓｅｃ’　Ｃ（引張強さ）　９　／
、　ＯＫｑ／ｍＡここで各測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。

このように第ハ第ス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９０Ｋｑ／ｍＡ以上の高強度
を有し弾性率も／ｑ０００Ｋｙ／−以上の値を有し、さ
らに第１焼結合金と第一焼結合金の熱膨張率の差が１０
チ以下であり、かつ熱伝導率が／　ＯＸ　／　Ｑ−２Ｃ
Ｆ３１．７ｃｍ−５ｅａ’　℃以上と高いためバルブノ
ートとしてシリンダヘッドに組込まＩＬ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２図、第３図に示す。第二図、第３図と
もナイタル灘腐食した焼結合金の□金属組織を示すもの
であシ、第２図の写真が第１焼結合金を示し、第３図が
第一焼結合金を示す。

第２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が独立空孔てあり溶浸されていな
い。Ｃは硬質粒子を示すものである。

第７図、第５図は後述する如き比較、複合焼結合金バル
ブシート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
示すものであり第二図がパルプ当り面側の第１部材、第
５図がシリングヘッド側の第一部材に用いられる焼結台
金である。

第２図第３図の本発明パルプ７−１・と第Ｚ図第に図の
従来バルブシートの金属組織を比較すれば明らかに本発
明における硬質粒子Ｃの大きさか小さく、かつＡで示す
連続空孔も微細かつ面積那も少ないものであり、さらに
は本発明バルブシ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を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シート１） （第１焼結合金）　Ｃ粉末（−３，２３メツシユ〕０、
　’７５　％、Ｎ１粉末Ｃ−３２３メツシユ）７．２％
、Ｆａ　−ＭＯＣ粉末−／３０メッンユ）をＭｏ量で０
．３３チ、Ｃ１，ｌｌ　−Ｃｒ　３３−Ｗ、２乙−Ｃｏ
　／　７．４係の合金粉末（−７３０メツシユ）１部係
、Ｃｏ粉末（Ｓμ以下）汐、５％、残還元鉄粉（−１０
θメソ７ユ）の混合粉末。

（第コ焼結合金）　Ｃ粉末（−３２３メツシユ）／、７
２％、Ｆｎ　−Ｍ□粉末（−／３０メソシメ）をＭｏ　
ｆｉｇで０．３７％、Ｃｕ粉末（−７２０メツシユ）ｑ
、θ＆％、残還元鉄粉（−／θ０メソシュ〕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
で成形プ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
とにより比較複合焼結バルブシート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結果を次に示す
。

かかる比較バルブシートと本発明・ぐルブシートにつき
、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４図に示す如き外径φｇ乙ｍｍ高さ、２５ｍｍで＼バ
ルブシート１２嵌合用の径φ３／鼎とφ、：ｌ’７ｍｍ
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１２を圧
入し、シリンダヘッド試料５の冷力１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分間り００℃に加熱し、次いでエアジエツトによ
り３分間空冷することを、２００回繰り返す。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ンリンダヘノド試
刺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。

溶浸さ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φ３／陥、内径φ２３爺肉厚ｑ咽のものを
用い、比較・ぐルプシート２及び本発明バルブシートは
外径φ３／咽、内径φ、２５ｗ１肉厚３　ｇｍ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
パルプ７−トは同一肉厚、形状の比較・ぐルブ７−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・くバルブシート１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７．３倍、／・３倍の肉厚の比較バルブ
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、その面ｊ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〇 （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。試験機はグロパンガス炎を
バルブシート面に噴出させ・ぐルブシート面を３００〜
に００℃に加熱さぜた状態で、バネを介してパルプをバ
ルブシートに対し回転させつつパルプスプリング荷重３
３Ｋｑにて３０００回／ｍ　ｉ　ｎでたたき、ｇ×７０
′　目抜の・々ルブ７−トとパルプの当り面摩耗面積を
４１１１定することによって評価する。同パルプの当り
面にはスプライｌ−Ｎｏろ盛金のものを用いた。

（摩耗試験結果） 第９図にバルブシートの摩耗量を示し第７０図にパルプ
の摩耗量を示す。第９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、パルプ、バルブシー
トの本発明、従来品共に０．０／ｌ−４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） ／　！ｉ００　Ｃｃ　％　ＯＨＣ，ガノリン機関Ｓ汐０
０ｒｐｍ全負荷ｔｔｏｏ時間連続運転比較バルブシート
１ 外径φ３／間内径φ、２３　ｍｍ 比較パルプ７−ト２及び本発明バルブシート外径φ３／
ｍｍ、内径φと１ パルプ、ステライトＮｏ　乙ａ金パルプ（試験結果） 試験後に比較パルプシー１−１．２、及び本発明パルプ
ン−１・の脱落及び変形しま認められなかった。

又各気筒の供試バルブシート及びパルプの摩耗量の平均
を示す第１／図の摩耗試験結果によっても本発明バルブ
シート摩耗邦は０−０　’ｌ　ｍＡ以下であり、かつパ
ルプ摩耗量と合わせても０．Ｏ８−以下と比較バルブシ
ート１，２に対し同等の摩れ量であり充分に実用に供せ
られつるものである。

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」二とさらに焼結空孔
量間のバランスが適正であり、から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生かし、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
の高合金焼結パルプシー１と比較しても劣らない耐摩耗
性を有する理由として、第１９Ｊ１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焼結台金の金属組織を示す、！００倍顕微鏡写真、 第３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７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Ｓ図は従来の第一焼結合金の金属組織を示す２００倍
顕微鏡写真、 第４図は本発明バルブシートの試験用シリングヘッド試
料断面図、 第７図は本発明バルブシートのシリングヘッドからの抜
き荷重試験結果を示すグラフ、第５図は本発明バルブシ
ートのシリングヘッドへの圧入荷重試験結果を示すグラ
フ、 第９図および第７０図はそれぞれ本発明・ぐルブゾート
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
鬼示すグラフである。 付号の説明 １・・・第１部材 ２・・・第一部材 ３・・・７リンダヘツド ４・・・パルプ ５・　シリンダヘッド試料 １２・・・複合焼結バルブシート Ａ・連続空孔 Ｂ・・・独立空孔 Ｃ・・・硬質粒子 帛７図 試、貌前締桟　（μ） 第８図 試１峡前締桟（Ｐ） 試験温度（°Ｃ） 試１歌湿皮　（°Ｃ） 単１１図 バルブシートの摩耗量 ３０９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）二種の異なる焼結合金によって形成され、さらに
   銅合金が溶浸されてなるバルブシートにおいて、 バルブ当り面側の第１部月を形成する第１焼結合金が、
   ２５０メツシユ以下の硬質粒子を容積係にてｇ〜／ｌ１
   ％含み、基地がアトマイズ鉄粉により形成される空孔量
   が容積係にて４〜７３係の鉄系焼結合金であり、 さらに７リンダヘツド側の第２部材を形成する第λ焼結
   合金が重量係にてＣＯ，Ｓ〜／、グ裂、ＰＯ０／〜ｏ、
   ｙ％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係にて乙
   〜７２％の鉄系焼結合金であり、 かつ前記第１焼結合金及び第ス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。 （■　前記第１焼結合金の空孔量が容積係にて４〜／３
   ％であシ、かつ独立空孔］゛が容積優に？０．り〜／１
   ．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）　　前記第ス焼結合金の空孔量が容積係にて乙〜
   ７．２チであり、かつ独立空孔量が容積係にて０．Ｓ〜
   ユ、５％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の複合焼結パルプン−１・。 ＠）　前記第１焼結合金が重量係にてＣ０，ｓ〜７．７
   饅、Ｎｉ　Ｃ）、　ｋ　−２，３％、Ｃｒ　３．−０−
   　ｇ、　０　％、Ｍｏｂ、１〜０．９％、Ｗ／、０〜３
   ６ｇ％、ＣＯり、３〜ｇ、Ｓ係残部実質的にｈよりなる
   鉄系焼結合金でｈＤ焼結空孔に９．Ｓ〜／グ重量係のＣ
   ｕ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。