JPS6125538B2

JPS6125538B2 -

Info

Publication number: JPS6125538B2
Application number: JP22929982A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Nishino; Seiichi Kirigatani
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1982-12-27
Filing date: 1982-12-27
Publication date: 1986-06-16
Also published as: JPS59120446A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、バルブ当接側が銅溶浸層で構成さ
れたFe系焼結材料製２層バルブシートに関する
ものである。従来、例えば自動車エンジンなどの内燃機関に
は、Fe系焼結材料製にして、その空孔全体に亘
つて、耐食性および熱伝導性を向上させる目的
で、CuまたはCu合金を溶浸してなるFe系焼結材
料製銅溶浸バルブシートが使用されている。しかし、この従来Fe系焼結材料製銅溶浸バル
ブシートは、通常の粉末冶金法にてFe系焼結材
料製バルブシートを製造した後、さらに別工程と
して銅溶浸処理を施すことによつて製造されるも
のであるため、工程的にコスト高となるのを避け
ることができないものであつた。そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、Fe系焼結材料製銅溶浸バルブシートの製造
工程を短縮し、もつて製造コストの低減をはかる
べく研究を行なつた結果、焼結後バルブシート本
体となるFe系圧粉体部分に、Cu：５〜35重量％
を配合し、さらに必要に応じてＰおよびSnのう
ちの１種または２種：0.01〜4.0重量％を配合
し、一方同じく焼結後、相手材たるバルブの当接
層となるFe系圧粉体部分には、必要に応じてＰ
およびSnのうちの１種または２種：0.01〜4.0重
量％を配合し、ついでこのように配合した組成を
有する２層Fe系圧粉体を焼結すると、焼結時に
前記バルブシート本体となるFe系圧粉体部分に
おけるCuまたはCu合金が前記バルブ当接層とな
るFe系圧粉体部分中に毛細管現象により空孔
（オープンポア）を通して移動（溶浸）すること
から、前記バルブ当接層は前記溶浸したCuまた
はCu合金によつて空孔（オープンポア）が減少
して気密化した銅溶浸層となるという知見を得た
のである。この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、Fe系焼結材料製２層バルブシート
が、Fe系焼結材料で構成されたバルブシート本
体と、同じくFe系焼結材料で構成され、かつ予
め前記バルブシート本体に配合しておいたCuま
たはCu合金の焼結時における空孔（オープンポ
ア）を通しての移動により銅溶浸処理されたバル
ブ当接層とからなる点に特徴を有するものであ
る。なお、この発明の２層バルブシートの製造に際
して、焼結後バルブシート本体となるFe系圧粉
体部分へのCu配合量は、上記のように５〜35重
量％（以下％は重量％を示す）とするのが望まし
く、これはその配合量が５％未満では所望の銅溶
浸を行なうことができず、一方35％を越えると焼
結時の液相量が多くなりすぎて、バルブシート自
体の強度が低下し、さらに変形するようになると
いう理由によるものである。また、前記の両Fe
系圧粉体部分のいずれか、または両方に、必要に
応じてＰおよび／またはSnを配合すると、溶融
したCuまたはCu合金の流動性が一段と向上して
銅溶浸が著しく促進されるようになる。しかし、
この場合、その配合量が0.01％未満では所望の銅
溶浸促進効果が得られず、また4.0％を越えて含
有させると強度および靭性の低下をきたすように
なるので、その配合量は0.01〜4.0％とするのが
望ましい。つぎに、この発明の２層バルブシートを実施例
により具体的に説明する。実施例原料粉末として、粒度―100meshの還元Fe粉
末、同―350meshのカーボニルNi粉末、平均粒
径：10μｍの黒鉛粉末、粒度―350meshのMo粉
末、さらにいずれも粒度―150meshのCo粉末、
Cu粉末、Fe―Cr合金（Cr：60％含有）粉末、
Fe―Mo合金（Mo：60％含有）粉末、Fe―Nb合
金（Nb：60％含有）粉末、Fe―Ｗ合金（Ｗ：77
％含有）粉末、Fe―Ｖ合金（Ｖ：80％含有）粉
末、Fe―Ｓ合金（Ｓ：１％含有）粉末、Cu―Ｐ
合金（Ｐ：0.1％含有）粉末、Cu―Ｐ合金（Ｐ：
10％含有）粉末、Cu―Sn合金（Sn：0.1％含有）
粉末、およびCu―Sn合金（Sn：10％含有）粉
末、粒度―250meshのCu―Pb合金（Pb：30％含
有）粉末および鉛粉、粒度―100meshのFe―Si
合金（Si：52％含有）粉末およびFe―Ａ合金
（Ａ：51％含有）粉末、さらに粒度―200mesh
のFe―Mn合金（Mn：60％含有）粉末および金
属Cr粉末を用意し、これら原料粉末を用いて、
それぞれ第１表に示される配合組成および層厚を
有する上側層を構成するバルブ当接層形成用Fe
系圧粉体部分と下側層を構成するバルブシート本
体形成用Fe系圧粉体部分とからなる２層圧粉体
を6ton／cm²の成形圧力にて成形し、ついでこれら
の２層圧粉体を、アンモニア分解ガス雰囲気中、
1100〜1180℃の範囲内の所定温度に30分間保持の
条件で焼結し、焼結後、サイジングおよび仕上加
工を施すことによつて、外径：34.35mmφ×内
径：27.0mmφ×高さ：7.4mmの寸法をもつた本

【表】

【表】発明２層バルブシート１〜19をそれぞれ製造し
た。また、比較の目的で、配合組成を同じく第１表
に示されるものとすると共に、焼結後、通常の条
件にて厚さ全体に亘つて銅溶浸処理を行なう以外
は、同一の条件にて従来バルブシートを製造し
た。つぎに、この結果得られた本発明２層バルブシ
ート１〜19および従来バルブシートをそれぞれ排
気量：1600c.c.のガソリンエンジンに組込み、有鉛
ガソリンを用い、相手材たるバルブの材質：
JIS・SUH―３、エンジン回転数：6000r.p.m、
運転時間：50時間の条件でエンジンテストを行な
い、試験後におけるバルブ当接面の最大摩耗深さ
を測定した。さらに、第１表には、本発明２層バルブシート
１〜19および従来バルブシートの上面から深さ：
１mmの範囲（バルブ当接層）および下面から深
さ：２mmの範囲（バルブシート本体）における
Cu含有量と密度比を示した。第１表に示される結果から、本発明２層バルブ
シート１〜19においては、いずれもバルブ当接層
がバルブシート本体より溶浸したCuまたはCu合
金によつて空孔が減少して気密化し、従来バルブ
シートと同等の高い密度比を示しており、したが
つてエンジンテストでも従来バルブシートと同等
の耐摩耗性を示すことが明らかである。また、本発明２層バルブシート14〜19において
は、バルブシート本体形成用Fe系圧粉体部分に
配合したPb成分がCuまたはCu合金と共にバルブ
当接層に溶浸する（例えば本発明２層バルブシー
ト14のバルブ当接層におけるPb含有量は0.5％、
同バルブシート16のそれは３％、さらに同バルブ
シート18におけるそれは1.4％であり、この場合
Sn成分の配合によつてPb溶浸が促進されるよう
になる）ために、バルブシート自体が、自己潤滑
剤としてのPbによつて潤滑特性をもつようにな
るのである。上述のように、この発明のFe系焼結材料製２
層バルブシートは、別工程としての銅溶浸処理を
必要とすることなく、焼結と同時に銅溶浸がなさ
れるので、コストの安いものであり、しかも従来
の銅溶浸バルブシートと同等の性質をもつのであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１ Fe系焼結材料で構成されたバルブシート本
体と、同じくFe系焼結材料で構成され、かつ予
め前記バルブシート本体に配合しておいたCuま
たはCu合金の焼結時における空孔を通しての移
動により銅溶浸処理されたバルブ当接層とからな
ることを特徴とするFe系焼結材料製２層バルブ
シート。