JPS6059046A - バルブシ−ト用焼結合金材 - 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】

本発明は耐摩耗性、耐腐蝕性、耐脱落性等の緒特性に優
れた内燃機関に用いられるパルフシ−１〜用焼結合金材
に関する。 無鉛ガソリンが使用されて以来、バルブシートとして耐
摩耗性に優れている焼結合金製バルブシートが広く使用
に供されるようになった。 また、近年の自動車用エンジンは性能向上の一環として
バルブ数を増し、吸入、排気効率を商め出力の向上を図
る傾向にある。そのために限られたヘッドスペース内で
３バルブや４バルブどづるために必然的にバルブ間距離
が近接する結果となる。また、これに加えて点火プラグ
とバルブどの距離も近接した状態になり、バルブやバル
ブシートの熱負荷は従来より一層苛酷な使用条イ！１を
余１丘なくされることとなる。 その結果、新たな問題点として燃料中の硫黄分や潤滑油
中の硫黄（Ｓ）、塩素（ＣＪ　）　、臭素（Ｓｒ　）等
による焼結バルブシートの腐蝕ヤ酸化上述しＴＣバルブ
シー１〜のＩｒＩＪ蝕ＬＬバルブシートが焼結製である
ため、焼結特有の空孔部から腐蝕が促進されることと、
製造条件にＪ、って粉末の結合状態が不十分な場合にこ
の部分から腐蝕が進行するという２つの原因が考えられ
る。 このバルブシートの腐蝕が進ｉ’Ｔづると粒界が腐蝕、
脆化し、そのため粒子の脱落やバルブシー１〜全体のコ
ンプレッションの低下を１ｒ１りことも考えられる。 本発明は上述の問題点を解決リベくなされたもので、′
−耐腐蝕性を向上させると共に耐摩耗性、耐脱落性に優
れたバルブシート用焼結台金刊を提供することを目的と
する。 本発明の上記目的は下記に示“リーバルブシート用焼結
合金材によって達成される。 づなわち本発明は、炭素０．９〜１゜６市ｍ％、銅１．
０〜３．０重口％１．モリブデン０．３〜０．８重口％
、残部鉄および不可避不純物Ｊ：りなる組成、もしくは
炭素０．９〜１．６重量％、銅１．０〜３．０重量％、
モリブデンつ、３へ・０．８重量％、リン０．２〜０．
５重量％、残部鉄および不可避不純物よりなる組成を有
し、かつ空孔率が１２．０％以下、基地組織が緻密なパ
ーライト基地であることを特徴とづるバルブシート用焼
結合金材である。 本発明の焼結合金材において、炭素はＪ、を地、ｆｌＪ
　Ｈを固溶して、強度および耐摩耗性を向上ざぜるため
に含有され、その含有量は０．９〜１．６中重％である
。含有量が０．９重量％未満ではフエライ１〜量が増加
し、耐摩耗性が低下し、またＣイｊ量が１．６重位％超
ではセメンタイト量が増加し、黒鉛が残留し、材料の脆
化をきたでため加工性を害覆る。 また、銅は基地組織を固溶し、基地の強化、耐摩耗性の
向上を図るものであり、その含有量は１．０〜３．０重
量％である。含有φが１．０重辺％未満ではバルブシー
トとして必要どされる強度、硬さが得られず、含有（６
）が３．０重量％超で

【よ未溶解の銅がそのまま微粒子
で組織中に分布りるため、腐蝕の最大の原因となるイＡ
つにより腐蝕が顕茗に現われ使用に供せない。 モリブデンは高温強度、耐熱性、耐摩耗性を向上Ｊる目
的で含有され、イの含有ｂ１は０．３〜０．８重量％で
ある。含有ｎ！が０．３手辺％未満では耐摩耗性に寄与
する鉄−モリブデン粒子の妃が少なくバルブシートに要
求される耐１！Ｌ耗性が得られず、また０、８ｍｍ％超
ではニス−モリブデン周辺のべ一ナイ１〜組織の面積比
が増加し、加工性を阻害する。 またモリブデンは高１ｌＩｌｌな金属であるｌこめ＝１
ストも上がする。 本発明において、リンは必ずし・ｂ含有ざぼる必要（Ｊ
ないが、空孔率をできる限り下げるという見地から含有
させることが好ましく、その含有ｍｌは０．２〜０．５
重量％である。含有ｆ−が０．２ＦＱ＠％未満では空孔
率を充分に下げるための）１々引力２６１１が得られず
、０．５重足％超過ではスデクィ１〜の量が増加し加工
性を損うどともに、’ｄｋ相が増し、寸法安定性が悪く
なる。 本発明の焼結合金材において１．Ｕ、空孔４″が１２．
０％以下であることが必要で、３！孔率が１２．０％超
では粒界の結合状態が不十分であり、粒界の腐蝕が促進
される原因となり好ましくない。また、リンを含有させ
ない同相焼結の場合には、焼結温庶、圧力等の焼結条件
を考慮すると、空孔率は８．５〜１２．０％の範囲が好
ましい。そして、リンを含有させた液相焼結の場合には
、４．０％未満となると形状の維持が困難となるため４
．０〜１２．０％がりｆましい。なお、空孔はできる限
り球形の空孔となるように焼結することが耐摩耗性の上
から好ましい。 また、本発明の焼結合金材は基地組織が緻密なパーライ
トを主体とした’ｆ８　Ｍ＆であることが必要である。 基地組織が緻密なパーライトを主体と覆る焼結合金材は
基地強度が強く、しかも粒界がらの腐蝕に対して著しく
強いという特徴を右Ｊる。 以下、本発明を実施例＃）　Ｊ：び比較例にＬｌづさ一
蓼体的に説明する。なお、第１表の焼結合金（Δの組成
数値はすべて重量％である。 実施例１〜５および比較例１〜９ 先ず、鉄粉、炭素粉、電解銅粉、鉄−モリブデン粉を第
１表の組成となるように）昆合し、ＩＦＸ合わ）を得た
。 この混合粉をプレス面圧６じ’　ａ＋ｉに−Ｃプレス成
形し、直径１２ｍｍ×高さ１５　ｍｍの円柱試験片圧粉
体をそれぞれ行ｌ〔。さらに、この粉体をアンモニア分
解ガス雰囲気炉中で１１５０℃にて焼結し、第１表に示
す空孔率Ｊ３Ｊ：び基地組織を石づる各焼結合金材を得
た（実施例１〜５おにび比較例１〜９）。なＪ５、潤滑
剤としてスデ）７リンｆｌ！ｆ　ＩＩＩ！　’Ｎ）を用
いた。 この各焼結合金材を下記条件にで腐蝕試験を行ない。腐
蝕ににる減量を測定した。結果を第１図に示す。 溶　８！Ｉ！：　１　％ｌ−＋２ｓＯＪ　、浸漬時間：
２０時間、 ）晶　度　：　５０℃　、 第１図に示されるごどく、♀［Ｊ３ｑ％１％を超えると
腐蝕が１）ｒ進されることがわかる。これは、銅が３重
Φ％を越えると基地に固溶しイ（い銅粒子が残存するた
めひある。 また、実施例４と比較例７の焼結合金材の金属組織の電
子顕微ｖＬ写真（Ｘ２００）を第２図Ｊ３よび第３図に
示Ｊ０ 第２図は銅を２．５重量％含イ１する実施例４の焼結合
金材の顕微鏡写真であるが、パーライト基地中に微ｍの
セメンタイ１〜と鉄−モリブデン粒子が分布する。３Ｖ
ｉ離銅は基地中に微小な球状粒子として存在するが極め
て微Ｍである。 これに対して、＠３図は銅をｅ、幡ｆｆ１％含有づる比
較例７の焼結合金材の顕微鏡写真であるか、パーライト
基地中に鉄−モリブデン粒子と微量のセメンタイトが分
布すると共に粒界に＠前胴とパーライト基地中に球状遊
離鋼が存在し、遊離銅のｍが多い。 なお、実施例４の焼結合金材の硬度は８８．９１１　Ｒ
Ｂ１密度は７．０４ｇ／ｃｔｌであり、比較例７の焼結
合金材の硬度は９０．３１−Ｉ　ＲＢ　、密度（よ７．
１０（Ｊ／ｃｔｄであった。 皮μ」Ｕ且 プレス面圧を変える以外は実施例４ど同様の条件で焼結
を行ない、上層部空孔・率１８％の焼結合金材（比較例
１０）を得た。 上層部空孔率が１１％の実施例４の焼結合金４４のノー
エツチング顕微鏡写真（Ｘ１００）を第４図に示すと共
に、比較例１０の焼結合金材のノーエツチング顕微鏡写
真（Ｘ１００）を第５図に承り。 第４図Ｊ３よび第５図の比較から明らかなＪ：うに、比
較例１０の焼結合金材は実施例４のす、】２結含金４２
に比較して、空孔が多く上層部の結合状態が不充分でｄ
９ることか判る。 以１ニ説明のごとく、炭素、銅、［リブアンｄ３よび鉄
、もしく（，１これに加えてリンど／）＋　＋らなる特
定組成を右し、かつ空孔率が１２．０％（ｌス「、基地
組織が緻密なバーライ１−基地である本発明の焼結合金
４Ｊ　ｔｊ、　、耐腐蝕性に優れると」Ｌに耐１１、耗
性、耐脱落性等の諸特性に優れることから、内燃（人間
用のバルブシー１−材料としてりＴ適に用いられる。。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼結合金材にお【プる銅含有量と腐蝕減量の関
係を示づグラフ、 第２図、第３図は、それぞれ実施例４、比較例７の焼結
合金材の金屈絹織の顕微鏡′す°４！、ｉ　（Ｘ　２０
０　）および 第４図、第５図は、それぞれ実施例４、比較例１０の焼
結合金材の上層部のノーエツチング顕微鏡写真（ｘｌｏ
ｏ）。 特許出願人　日本ピストンリング株式会召特許出願人　
本田技研工業株式会社 代理人　弁理上　（Ｊｌ　ｊｌｊ　辰　ゑ１（代理人　
弁理士　伊　東　哲　也 第２図 第３図 第４図 〜 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭素０．９〜１．６重量％、銅１．０〜・３．０車
   ９％、モリブデン０．３〜０．８重尾％、残部鉄および
   不可避不純物よりなる組成をイｊし、かつ空孔率が１２
   ．０％以下、基地組織が緻密なバーライ１〜基地である
   ことを特徴とづるバルブシート用焼結合金拐。 ２、炭素０．９〜１．６小量％、銅１．０〜３．０重圏
   ％、モリブデン０．３へ・０．８弔ｆ１％、リン０．２
   〜０．５重化％、残部鉄および不可避不純物よりなる組
   成を有し、かつ空孔率が１２．０％１ス不、基地組織が
   緻密なパーライト基地であることを特徴とするバルブシ
   ート用焼結合金ｖＪ。