JPS61119657A - 耐摩耗性鉄基自溶性合金 - 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】 Ａ０発明の目的 （１）　　産業上の利用分野 本発明は摺動部材、例えばエンジンのバルブロッカアー
ムにおけるパッドに用いられる耐摩耗性鉄基自溶性合金
に関する。

（２）　　従来の技術 現在、自動車用エンジンに対する高性能および高出力化
の要求が高まっており、それに伴い特に摺動部材である
バルブロッカアームのパッドには相手材であるカムシャ
フトにおけるカムとの摺動において高度の耐摩耗性が要
求される。

従来のバルブロッカアームのパッドは、クロムメッキ層
、ニッケルークロム系合金の溶射層を再溶解処理して得
られた皮膜、または鉄−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、
またニッ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
凝着摩耗による焼付きを生じ、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。

一般的にはパッドとカムとの摺動による摩耗は、パッド
の摩耗が進行するとカムも摩耗するという傾向があり、
したがってパッドにはそれ自体が高度の耐摩耗性を有す
ると共にカムも摩耗させないという両特性を兼備するこ
とが要求される。

本発明は上記に鑑み、高度な耐摩耗性を有し、また相手
材の摩耗量を大幅に低減し得る前記合金を提供すること
を目的とする。

Ｂ１発明の構成 （１３問題点を解決するための手段 本発明に係る耐摩耗性鉄基自溶性合金は、ニッケル　９
〜１４重量％、クロム　１３〜２０重量％、ケイ素　６
〜８重量％、ホウ素　２〜３重量％、炭素　０．７〜２
重量％および残部が鉄より構成されることを特徴とする
。

（２ン作　用 本発明合金において各化学成分を前記のように特定した
理由は下記の通りである。

■ニッケルについて ニッケルは、主成分である鉄とあらゆる割合で結合して
固溶体を作り、合金組織の靭性を改良してマトリックス
を強化する機能を有し、これにより本発明合より構成さ
れた摺動部材の引掻き摩耗を防止すると共に、相手材の
摩耗をも大幅に低減する。ただし、９重量％を下回ると
摺動部材に引掻き摩耗を生じ易くなり、一方１４重量％
を上回ると摺動部材に引掻き摩耗を生じて相手材の摩耗
量が増大する。

■クロムについて クロムは、マトリックスを強化し、また耐食性を向上さ
せる外、特に炭素と化合してマトリックス中に分散する
クロム炭化物を生成する。このクロム炭化物の硬度はＨ
ｖ　　１５００〜１８００であり、マトリックスの硬度
Ｈｖ　　８００〜９００に対し著しく高く、合金の耐摩
耗性を向上させる上に有効である。ただし、１３重量％
を下回るとクロム炭化物の分散率が減少して高度の耐摩
耗性が得られず、一方２０重量％を上回るとクロム炭化
物の分散率が増加して相手材に引掻き摩耗を生じる。

■ケイ素について ケイ素は、ニッケルと化合してニッケルシリサイドを生
成し、マトリックスを形成する。またケイ素はマトリッ
クスの硬度に影響を及ぼす、ただし、６重量％を下回る
とマトリックスの硬度がＨｖ　　８００を下回るのでマ
トリックスの耐摩耗性が低下し、一方８重量％を上回る
とマトリックスの硬度がＨＶ　　９００を上回るので相
手材の摩耗量が増加する。

■ホウ素について ホウ素は、合金組織を改善すると共にフラックス効果を
有し、合金の溶解時に金属酸化物と反応しＢ、Ｏ，とな
って場面に浮上する。ただし、２重量％を下回るとフラ
ックス効果が乏しく、一方３重量％を上回ってもフラッ
クス効果には変化がない。

■炭素について 炭素はクロムと化合してクロム炭化物を生成し合金の耐
摩耗性を向上させる。ただし、０．７重量％を下回ると
クロム炭化物の生成が少なくなり高度な耐摩耗性が得ら
れず、一方２重量％を上回るとクロム炭化物の生成量が
増加して相手材の耐摩耗性が低下し、その上摺動部材の
靭性も低下する。

（３）実施例 第１図は本発明に係る耐摩耗性鉄基自溶性合金によりパ
ッド２を構成したエンジン用バルブロッカアームｌを示
す。

以下、前記バルブロッカアームの製造例について説明す
る。

〔製造例Ｉ〕

ニッケル　１１重量％、クロム　１６重量％、ケイ素　
７重量％、ホウ素　２．３重量％、炭素１重量％および
残部が鉄よりなり、粒度１５０〜３５０メツシユの鉄基
自溶性合金粉末を、クロムモリブデン強靭鋼（ＪＩＳ　
　ＳＣＭ４２０）よりなるバルブロッカアーム母材３の
パッド形成部４にプラズマ溶射して厚さ１ｍｍの皮膜よ
りなるパッド２を形成する。次いで真空炉中にてパッド
２をパルプロッカアーム母材３に溶着する。その後研磨
加工によりパッド２を厚さ０．７　ｍに仕上げ、パッド
面２ａの面粗度が１．５〜２．　ＯＳのパルプロッカア
ーム１を得る。

第２図は前記パッド２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、両者２，３は前記自溶性合金の前記母材３への
拡散により生じた拡散層５を介して接合しており、実用
に耐え得る接合強度を有する。

なお、プラズマ溶射条件は、溶射電流　５００Ａ、溶射
電圧　３０Ｖ、アークガス流量　アルゴンガスを１０Ｏ
５ＣＦＨ，溶射距離　１００目、である。

また溶着処理条件は、真空炉の真空度　０．５　Ｔｏ　
ｒ　ｒ、加熱温度　１１００℃、加熱時間　１５分、で
ある。

〔製造例■〕

ニッケル　１３重量％、クロム　１８重量％、ケイ素　
７．５重量％、ホウ素　２．７重量％、・炭素１．５重
量％および残部が鉄よりなる鉄基自溶性合金を溶解して
鋳造片を得る。次いでその鋳造片をパッド形状に機械加
工し、真空炉中にてそのパッド２を前記製造例■と同材
質のバルブロッカアーム母材３のパッド形成部４に銅を
用いてろう接する。その後研磨加工によりパッド２を厚
さ１酊に仕上げ、パッド面２ａの面粗度が１．５〜２．
Ｏ８のパルプロッカアーム１を得る。

なお、ろう接条件は、真空炉の真空度　Ｑ、　５　Ｔｏ
ｒｒ、ろう接温度　１１５０℃、ろう接待間１５分、ろ
う材　厚さ０．　Ｌ　ｔｍの銅箔、である。

次に第３図に示すように前記製造例Ｉ、　　ＩＩで得ら
れたパルプロッカアーム１を鋳鉄製カムシャフト（ＪＩ
Ｓ　　Ｆｅ１２．チル処理）５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６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す構成
したバルブロッカアームを、また比較例■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バルブロッカアームを、さら
に比較例■としてパッドを鉄−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より構成したパ
ルプロ７カアームをそれぞれ作製し、これらバルブロッ
カアームについても前記同様のベンチ摩耗テストを行っ
た。

下表は各パルプロッカアームにおけるベンチ摩耗テスト
結果を示す。

前記表より明らかなように、本発明に係る前記合金によ
り構成されたパッド２を備えたバルブロッカアームｌに
おいてはパッド２およびカム６の摩耗量が比較例■〜■
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６ａ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合金により構成されたパッド２
はそれ自体が高度の耐摩耗性を有すると共に相手材であ
るカム６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、本発明に係る合金は前記バルブロッカアームのパ
ッドに限らず、他の摺動部材の構成材料として用いられ
る。

Ｃ０発明の効果 本発明に係る耐摩耗性鉄基自溶性合金は、特性量のニッ
ケル、クロム、ケイ素、ホウ素および炭素を含有するこ
とにより高度の耐摩耗性を有すると共に相手材の摩耗量
を大幅に低減するという両特性を兼備するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る合金によりノ々ツドを＋ｉ成した
バルブロッカアームの側面図、第２図４よ／ｌレブロツ
カアーム母材とノ々ツドの接合部にお番する金属組織を
示す顕微鏡写真図、第３図番まノマルフ゛口・ツカアー
ムのベンチ摩耗テストを示す説明図である。 ■・・・バルブロッカアーム、２・・・ノずラド第１図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニッケル９〜１４重量％、クロム１３〜２０重量
   ％、ケイ素６〜８重量％、ホウ素２〜３重量％、炭素０
   ．７〜２重量％および残部が鉄よりなる耐摩耗性鉄基自
   溶性合金。
2. （２）バルブロッカアームにおけるパッド構成材である
   、特許請求の範囲第（１）項記載の耐摩耗性鉄基自溶性
   合金。