JPS61119647A - 耐摩耗性複合部材およびその製造方法 - Google Patents

耐摩耗性複合部材およびその製造方法

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JPS61119647A
JPS61119647A JP24096684A JP24096684A JPS61119647A JP S61119647 A JPS61119647 A JP S61119647A JP 24096684 A JP24096684 A JP 24096684A JP 24096684 A JP24096684 A JP 24096684A JP S61119647 A JPS61119647 A JP S61119647A
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JP
Japan
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alloy
iron
wear
based self
powder
Prior art date
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Pending
Application number
JP24096684A
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English (en)
Inventor
Masanobu Ishikawa
石川 正信
Shogo Matsuki
松木 祥悟
Kanji Murata
村田 完治
Tsutomu Saka
坂 勉
Homare Hara
原 誉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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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】 A0発明の目的 +11  産業上の利用分野 本発明は耐摩耗性複合部材およびその製造方法に関する
(2)従来の技術 この種耐摩耗性複合部材として、例えば自動車用エンジ
ンに用いられるパルプロフカアームをあげることができ
る。
エンジンに関する現在の高性能および高出力化の要求に
応じるためには、パルプロッカアームのパッドが高度な
耐摩耗性を有すると共にそのパッドと摺動するカムシャ
フトのカムの摩耗量が少ないことが要件の1つとされて
いる。
従来のバルブロッカアームは、パルプロッカアーム母材
のパッド形成部にクロムメッキ層を形成する、またはパ
ッド形成部にニッケルークロム系合金の溶射層を形成し
、その層を再溶融処理する、さらにはパッド成形部に鉄
−クロム系合金にニッケルーモリブデン等を添加した特
殊焼結合金を接合するといった手法により製造されてい
る。
(3)  発明が解決しようとする問題点しかしながら
、クロムメッキ層の場合は高度な耐摩耗性が得られず、
また二−ツケルークロム系合金の場合はエンジンの高速
回転領域では良好な耐摩耗性を示すが、低速回転領域で
は凝着摩耗により焼付きを生じ、さらに特殊焼結合金の
場合はエンジンの高速回転領域でカムとの摺動により引
掻き摩耗を生じるといった問題がある。
本発明は上記に鑑み、高度な耐摩耗性を有する前記耐摩
耗性複合部材およびその製造方法を提供することを目的
とする。
B9発明の構成 (1)問題点を解決するための手段 本発明に係る耐摩耗性複合部材は、60重量%以上の鉄
にホウ素およびケイ素を添加した10〜70重量%の耐
摩耗性鉄基自溶性合金および該鉄基自溶性合金よりも高
い融点を有し該合金により      ト接合された3
0〜90重量%の耐摩耗性鉄合金粉末よりなる複合合金
層と:前記鉄基自溶性合金に。
より前記複合合金層を接合された母材と:より構成され
ることを特徴とする。
また第2発明の耐摩耗性複合部材の製造方法は、60重
量%以上の鉄にホウ素およびケイ素を添加した耐摩耗性
鉄基自溶性合金粉末に対して該鉄基自溶性合金粉末より
も高融点の耐摩耗性鉄合金粉末を30〜90重量%配合
してなる配合粉末と、該配合粉末に対して1〜5重量%
の合成樹脂バインダとを混練して混練物を得る工程と;
該混練物を所定の形状に成形して成形体を得る工程と;
該成形体を母材に載置して前記合成樹脂バインダを熱分
解する工程と;真空下において前記成形体およ、び前記
母材を、前記鉄合金および該母材の融点以下で、且つ前
記鉄基自溶性合金の融点以上の温廣に加熱し、溶融した
該鉄基自溶性合金により前記鉄合金粉末相互間を接合し
て耐摩耗性複合合金層を形成すると共に溶融した該鉄基
自溶性合金により該複合合金層と前記母材とを接合する
工程と1を用いることを特徴とする。
(2)作 用 鉄基自溶性合金において、鉄の含有量を60重量%以上
に設定した理由は、その含有量が60重量%を下回ると
、鉄基自溶性合金の鉄合金粉末に対する拡散が過大とな
って適正な組織の耐摩耗性複合合金層が得られず、また
複合合金層の硬度低下を招来して高度な耐摩耗系を得る
ことができないからである。
鉄基自溶性合金に添加されるホウ素およびケイ素はフラ
ックス効果を有し、鉄合金粉末或いは母材の酸化物と反
応してB、O,またはSin、を生成して前記合金の鉄
合金粉末および母材に対する濡れ性を向上させ、健全な
複合合金層の形成とその層と母材の強固な接合をもたら
す。ホウ素の添加量は3〜7重量%、またケイ素の添加
量は2〜7重量%が適当である。
鉄合金粉末を鉄基自溶性合金に対して30〜90重量%
配合する理由は以下の通りである。
即ち、30重量%を下回ると、逆に鉄基自溶性合金粉末
の含有量が増加するため適正な複合合金層が得られなく
なる。これは鉄基自溶性合金は、周知のごとくろう材と
して用いられていることから溶融時流動性が良好であり
、その溶融した鉄基自溶性合金の鉄合金粉末相互間から
の流出を抑制するためには固体状態にある鉄合金粉末が
鉄基自溶性合金の冷却過程で凝固核となってその冷却を
速めなければならないが、鉄合金粉末の配合量が30重
量%を下回ると前記凝固核が少なくなり溶融自溶性合金
の流出抑制効果が得られないからである。
一方、鉄合金粉末の配合量が90重量%を上回ると、逆
に鉄基自溶性合金の配合量が少なくなり、鉄合金粉末相
互間の接合不完全および空孔量の増加を招来し、疲労強
度が低下する。また複合合金層と母材との接合強度が低
下してその層の剥離を招(おそれがある。
また合成樹脂バインダの配合量を1〜5重量%に限定す
る理由は以下の通りである。
鉄基自溶性合金粉末は、通常耐摩耗材として用いられて
いるように高硬度であるため圧縮成形時に塑性変形しに
くく、また得られた成形体の強度も低く形状維持性が悪
い。そこで、合成樹脂バインダを用いてこれを鉄基自溶
性合金粉末の表面に被覆し、圧縮成形時に合成樹脂バイ
ンダを介して粉末相互間を接合して成形体の形状維持性
を確保するものである。
ただし、合成樹脂バインダの配合量が1重量%を下回る
と、成形体の形状維持性が悪く、一方5重量%を上回っ
ても前記形状維持性に変化はなく、また合成樹脂バイン
ダの熱分解により生成された炭化物が複合合金層内に残
留して品質の低下を招くという問題がある。
さらに合成樹脂バインダの配合量を前記のように特定す
ると、そのバインダの全てが加熱温度200〜300℃
の範囲で熱分解してガス化し、成形体より除去されるた
め、バインダが複合合金層形成温度である1100〜1
200℃においてその合金層の金属組織および母材との
接合に悪影響を及ぼすことがない。
(3)実施例 第1図は本発明に係る複合部材としてのバルブロッカア
ーム1の一実施例を示し、そのパッド2   もは前記
複合合金層より構成される。
表Iは本発明において用いられる3種類の鉄基   籾
自溶性合金I〜■の組成を示す。
表   I e 残 表■は前記合金1〜■の硬度および融点を示す。
表   ■ 鉄合金としては炭素工具鋼、高速度工具鋼、合金工具鋼
、ステンレス鋼等の鉄基自溶性合金より   (0高融
点のものが用いられる。
以下、バルブロッカアームの製造方法について明する。
〔実施例I〕
使用材料 (a)鉄基自溶性合金粉末 ・組成:ニッケル 13重量%、クロム 9重量%、ホ
ウ素 4.5重量%、ケイ素 5゜5重量%、炭素 1
重量%、残部 鉄(表Iの合金Iに相当) ・融点:ttso℃ ・粒度:150メツシュ以上 (b)鉄合金粉末 ・組成ニクロム 4重量%、タングステン 18重量%
、バナジウム 1.2重量% コバルト5.3重量%、炭素 0.9重量%、残部 鉄 ・融点71430℃ ・粒度:200メソシュ゛以上 合成樹脂バインダ:アクリル樹脂 第2図(alに示すように、60重量%の鉄基自溶性合
金粉末と40重量%の鉄合金粉末とよりなる配合粉末と
その配合粉末に対して4.5重量%のアクリル樹脂とを
攪拌機Sにより60分間混練して混練物Pを得る。
第2図(b)に示すように、混練物を金型Mを用いてバ
ルブロフカアーム1のパッド2の形状に成形圧力3t/
cdにて圧縮成形し成形体mを得る。
第2図(C)に示すように、前記成形体mをクロムモリ
ブデン強靭鋼(JIS  30M420)よりなるバル
ブロッカアーム母材3のパッド形成部4に載置して第2
図(d)に示すように真空炉Vに設置し、その炉V内を
真空度0.5Torrにする。
前記母材3および成形体mを加熱して200〜300℃
にてアクリル樹脂を熱分解して成形体mより除去する。
引続き前記母材3および成形体mを鉄基自溶性合金の融
点以上の温度である1170℃に加熱して5分間保持し
、その後冷却する。これにより厚さQ、 9 mmの複
合合金層よりなるパッド2を形成すると共にそのパッド
2と前記母材3とを接合する。
研磨加工によりパッド2を厚さ0.7 mに仕上げ、第
1図に示すパッド面2aの面粗度が2. OSのバルブ
ロッカアーム1を得る。
第3図はパッド2、したがって複合合金層とハルブロッ
カアーム母材3との接合部における金属組織を示す顕微
鏡写真(100倍)であり、この写真よりパッド2にお
いては鉄合金粉末5相互が鉄基自溶性合金6により接合
され、またパッド2と前記母材3間においては鉄基自溶
性合金による拡散層7を介して両者2,3が接合されて
いることが明らかである。これら再接合部の強度は十分
実用に耐え得るものである。
〔実施例■〕
使用材料 (a)鉄基自溶性合金粉末 ・組成ニクロム 10.5重量%、ホウ素 3.5重量
%、ケイ業 2.7重量%、コバルト18重量%、残部
 鉄(表Iの合金■に相当) ・融点:L120℃ ・粒度:150メソシュ以上 (bl鉄合金粉末 ・組成ニクロム 12重量%、モリブデン1.1重量%
、炭素 1.5重量%、残部鉄 ・融点:1450℃ ・粒度:150メツシュ以上 (C1合成樹脂バインダ:アクリル樹脂第2図(a)に
示すように、30重量%の鉄基自溶性合金粉末と70重
量%の鉄合金粉末とよりなる配合粉末とその配合粉末に
対して1.5重量%のアクリル樹脂とを攪拌機Sにより
60分間混練して混練物Pを得る。
第2図(b)に示すように、混練物を金型Mを用いてバ
ルブロッカアーム1のパッド2の形状に成形圧力3.5
 t / craにて圧縮成形し成形体mを得る。
第2図(clに示すように、前記成形体mをクロムモリ
ブデン強靭鋼(JIS  30M420)よりなるハル
ブロッカアーム母材3のパッド形成部4に載置して第2
図(d)に示すように真空炉■に設置し、その炉V内を
真空度0.5Torrにする。
前記母材3および成形体mを加熱して200〜300℃
にてアクリル樹脂を熱分解して成形体mより除去する。
引続き前記母材3および成形体mを鉄基自溶性合金の融
点以上の温度である1160’Cに加熱して5分間保持
し、その後冷却する。これにより厚さ0.9 tmの複
合合金層よりなるパッド2を形成すると共にそのパッド
2と前記母材3とを接合する。
研磨加工によりパッド2を厚さ0.7 ***に仕上げ
、第1図に示すバンド面2aの面粗度が2.O3のバル
ブロッカアーム1を得る。
第4図はパッド2、したがって複合合金層とバルブロッ
カアーム母材3との接合部における金属組織を示す顕微
鏡写真(100倍)であり、この写真よりパッド2にお
いては鉄合金粉末5相互が鉄基自溶性合金6により接合
され、またパッド2と前記母材3間においては鉄基自溶
性合金による拡散層7を介して両者2,3が接合されて
いることが明らかである。これら再接合部の接合強度は
十分実用に耐え得るものである。
次に第5図に示すように前記実施例r、nで得られた本
発明バルブロッカアーム1を鋳鉄製カムシャフト(JI
S  Fe12.チル処理) 8と組合せ、エンジン回
転数 200Orpm、油温80℃の条件下でパッド2
をカム9に摺動させるベンチ摩耗テストを行った。
また比較例■としてパッドをクロムメッキ層により構成
したバルブロフカアームを、また比較例■としてパッド
を鉄−クロム系合金にニッケル、モリブデン等を添加し
た特殊焼結合金より構成したバルブロッカアームを、さ
らに比較例■としてパッドをニッケルークロム系合金の
溶射層を再溶融処理して得られた皮膜により構成したパ
ルプロフカアームをそれぞれ作製し、これらについても
前記同様のベンチ摩耗テストを行った。
表■は各バルブロッカアームにおけるベンチ摩耗テスト
結果を示す。
表   ■ 前記表■より明らかなように、本発明に係るパルプロフ
カアーム1においてはパッド2およびカム9の摩耗量が
比較例I〜■に比べて極めて少なく、またテスト後のパ
ッド面2aおよびカム面9aの表面性状は平滑であり、
引掻き摩耗および凝着摩耗等の異状摩耗は生じていない
ことが認められた。これにより本発明に係るバルブロッ
カアーム1のパッド2はそれ自体が高度の耐摩耗性を有
すると共にカム9の摩耗量を大幅に低減するという両特
性を兼備していることが確認された。
なお、本発明はロッカアームに限らず、他の工作機械の
摺動部品、例えば、カム、シャフト等に適用することが
できる。また合成樹脂バインダとしてはエポキシ樹脂、
ポリアミド樹脂等の使用が可能である。
C0発明の効果 本発明に係る耐摩耗性複合部材の複合合金層は、特定の
組成を持つ耐摩耗性鉄基自溶性合金と、その合金により
接合されたそれよりも高い融点を有する耐摩耗性鉄合金
粉末とよりなるので、両合金の特性である優れた耐摩耗
性を備えているものである。また、母材と複合合金層は
、その合金層中の鉄基自溶性合金により接合されている
ので、実用に十分に耐え得る接合強度を有する。
第2発明に係る前記部材の製造方法は、工程が単純であ
り、量産性に優れているので、前記部材を安価に提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る耐摩耗性複合部材としてのロッカ
アームの側面図、第2図(al乃至(d)はロッカアー
ムの製造工程図、第3.第4図はバルブロッカアーム母
材とパッドとの接合部における金属組織を示す顕微鏡写
真図、第5図はバルブロ・ツカアームのベンチ摩耗テス
トを示す説明図である。 1・・・耐摩耗性複合部材としてのバルブロッカアーム
、2・・・複合合金層よりなるパッド、3・・・パルプ
ロ;ガアーム母材、5・・・鉄合金粉末、6・・・鉄基
自溶性合金 第2図 第1図 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)60重量%以上の鉄にホウ素およびケイ素を添加
    した10〜70重量%の耐摩耗性鉄基自溶性合金および
    該鉄基自溶性合金よりも高い融点を有し該合金により接
    合された30〜90重量%の耐摩耗性鉄合金粉末よりな
    る複合合金層と;前記鉄基自溶性合金により前記複合合
    金層を接合された母材と;より構成される耐摩耗性複合
    部材。
  2. (2)60重量%以上の鉄にホウ素およびケイ素を添加
    した耐摩耗性鉄基自溶性合金粉末に対して該鉄基自溶性
    合金粉末よりも高融点の耐摩耗性鉄合金粉末を30〜9
    0重量%配合してなる配合粉末と、該配合粉末に対して
    1〜5重量%の合成樹脂バインダとを混練して混練物を
    得る工程と;該混練物を所定の形状に成形して成形体を
    得る工程と;該成形体を母材に載置して前記合成樹脂バ
    インダを熱分解する工程と;真空下において前記成形体
    および前記母材を、前記鉄合金および該母材の融点以下
    で、且つ前記鉄基自溶性合金の融点以上の温度に加熱し
    、溶融した該鉄基自溶性合金により前記鉄合金粉末相互
    間を接合して耐摩耗性複合合金層を形成すると共に溶融
    した該鉄基自溶性合金により該複合合金層と前記母材と
    を接合する工程と;よりなる耐摩耗性複合部材の製造方
    法。
JP24096684A 1984-11-15 1984-11-15 耐摩耗性複合部材およびその製造方法 Pending JPS61119647A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63103001A (ja) * 1986-10-15 1988-05-07 ホーガナエス コーポレーション 改善された鉄をベースとする粉末混合物
JPH0499804A (ja) * 1990-08-16 1992-03-31 Matsushita Electric Works Ltd 締付け具の爪の製造方法
JP2004019490A (ja) * 2002-06-13 2004-01-22 Toshiba Corp 給水ポンプ

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