JPS62207847A - バルブシ−ト用鉄系焼結合金 - Google Patents

バルブシ−ト用鉄系焼結合金

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JPS62207847A
JPS62207847A JP5199286A JP5199286A JPS62207847A JP S62207847 A JPS62207847 A JP S62207847A JP 5199286 A JP5199286 A JP 5199286A JP 5199286 A JP5199286 A JP 5199286A JP S62207847 A JPS62207847 A JP S62207847A
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Yukio Kadota
門田 幸男
Akira Manabe
明 真鍋
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Toyota Motor Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関のバルブシート用焼結合金に係わシ、
よシ詳しくは合金自身の耐摩耗性を高めるとともに、相
手パルプに対する攻撃性を弱めた鉄系焼結合金に関する
・ 〔従来の技術〕 最近、自動車用内燃機関は高出力、高回転化。
低燃費化が計られ、また排気ガス対策が施される傾向に
ある0このため、パルプやバルブシート部品は従来以上
に厳しい条件にさらされるようになってきている@ このバルブシートには高温での耐摩耗性を高めるため、
 Cr、 Ni、 Co、 Mo等の合金元素を添加し
た鉄系焼結合金が多用されつつある0〔発明が解決しよ
うとする問題点〕 ところで、バルブシートは、自身の耐摩耗性を向上させ
るとともに相手パルプへの攻撃性の低減が求められてお
シ、バルブシートの材質の選択は、相手パルプとの相関
において決定されるべきもので、この選択を誤るとパル
プ自身の耐摩耗性を弱めるばかシか、相手部材に対する
攻撃性を増して、パルプ機構全体に思わしくない影響を
与えることになる。そのため従来のような1例えばただ
単にフェロモリブデン等の金属間化合物又は複合炭化物
を添加して極度に耐摩耗性を高めたバルブシートをその
まま使用すると、エンジンパルプの摩耗を増大させる結
果となる◎ 本発明は通常の、耐摩耗性が特に高められていない汎用
エンジンパルプ(例えばJIS NPC751製)を相
手にした場合にも相手材を摩耗することなく、又は自身
の摩耗を著しく増大させることのないようにしようとす
るものであるO〔問題点を解決するための手段〕 本発明のバルブシート用鉄系焼結合金は1重量比で、ク
ロム(Cr)、モリブデン(Mo ) 、バナジウム(
′V)、及びマンガン(Mn )からなる群から選ばれ
る元素1種または2種以上1〜20%、炭素(C)0.
5〜2俤及び不可避不純物を含む鉄基合金を基地とし、
クロム(Cr) 10〜70%、タングステン(Q5〜
2(C)0.−1−リプデy (Mo) 5〜209g
 、鉄(Fe)20%以下、炭素(C)cLS〜3チ及
び残部コバルト(Co)からなる合金粒子5〜25俤並
びにフッ化カルシウム(CaF*)−二硫化モリブデン
(MoS2)及び硫化マンガン(Mn S)からなる群
から選ばれる固体潤滑剤1種または2種以上α2〜sq
bを基地中に均一に分散させたことを特徴とするOまた
1本発明は、基地が上記の成分に加えてニッケル(Ni
)1〜10%を含む鉄基合金であるバルブシート用焼結
合金に も関するOさらに1本発明は前記焼結合金に鉛(Pb)
 1〜21%を溶浸したことを特 徴とするOなお、本発明において俤は特記しない限9重
′jjk%を示す0 本発明で用いる各成分元素の限定理由について説明する
0 まず、硬質粒子として加える合金粒子の各成分元素につ
いて説明する0 合金粒子中のOr(クロム)はC(炭素)と化合して炭
化物を形成するとともに一部がCOと合金を形成し合金
粒子の硬さを向上させる効果を有しているが、 Crが
、0%未満では上記の効果が不十分であfi、70%を
超えるとCrの拡散が周囲の基地へ進み過ぎ、合金粒子
の内部及び周縁に空隙を生じ1合金粒子がもろくなる。
そのためCrは10〜70チと限定した。
W(タングステン)は、Cと化合してMC型の硬質炭化
物とCOとの複炭化物を形成し、合金粒子の硬さを向上
させるが、Wが5嗟未満ではその効果が発揮されず、2
C16を超えると合金粒子が硬くなシ過ぎ、相手材であ
るパルプへの攻撃性が増大するため、Wは5〜20チと
した。
Mo (モリブデン)はCと化合して硬質炭化物を形成
し5合金粒子の硬さを増すが、 Moが5嗟未満ではそ
の効果が現れずs 20%を超えると合金粒子が硬くな
り過ぎて相手部材を攻撃するので5〜20%とした。
CはCr、Mo及びWと化合して炭化物を形成し1合金
粒子の硬さを向上させるが、Cは0.55嗟満ではその
効果が発揮されず、31t−超えると炭化物量が多すぎ
てもろくなる0そのため、Cは[15〜3チとしたO Fe (鉄ンは特に添加しなくてもよいが、バルブシー
トに必要とする強度等に問題がなければ。
高価なCOの代わシに20係以下の任意の範囲で用いる
ことができる0また、Cr、 W、Moを単体としてで
はなくフェロ、アロイとして合金の原料に用いる場合に
添加されることになる0合金粒子は耐摩耗性の向上に効
果があることから用いられる0その粒径は30〜150
μmが好ましく1合金中のCoの一部が基地中に拡散し
て粒子の周囲に拡散層を形成することによって。
粒子と基地との結合力が増し、該粒子の脱落が防止され
る◎該合金粒子は5嗟未満では得られる焼結合金の耐摩
耗効果が発揮されず、25係を超えると成形性、圧縮性
及び被剛性が低下するとともに相手材であるパルプへの
攻撃性が増大するため1合金粒子は5〜25%と限定し
た0次に固体潤滑剤について説明する0本発明において
は、固体潤滑剤としてCaF2 、 MoS2及びMn
Sからなる群よシ選ばれる化合物の一種もしくは二種以
上を使用しておシ、これらの物質は基地中に分散され、
その潤滑作用によシ摺動面におけるパルプ及びバルブシ
ートの摩耗を低減するが、[12%未満では効果がなく
、3嗟を超えても効果の向上が認められずに単にコスト
高を起こす結果となるため、12〜5チとした。
次に基地について説明する。
Cr、Mo、■(バナジウA ) 、 Mn (77ガ
ン〕の1穫又は21a以上を含む鉄基合金の1種又は2
種以上を使用することによシ、鉄基地の耐熱性及び耐食
性を向上させることができる0特に。
Cr1〜5%、Mo11〜1%及びVα1〜1チを含む
鉄基合金、 Cr [15〜2%、 Moα1〜1チ及
びMn0.1〜1チを含む鉄基合金又はCr 6〜18
を含む鉄基合金を使用することが好ましい。上記鉄基合
金中に含まれるOr、 Mo、 V、 Mnの18[又
は2種以上はIL1j未満では鉄基地の耐熱性・耐食性
の向上に対する効果がなく、20%超えてもそれ以上の
効果が得られないため、1〜20チとし九〇 Cは上記鉄基合金中に拡散して焼結を促進させ、基地を
強化させる効果があるとともに、未反応の遊離黒鉛が、
ある程度基地中に内在することにより、潤滑効果が発揮
されるが、Cが0.55チ満ではその効果がなく、  
2.0*を超えるとセメンタイトが析出し、基地がもろ
くなった見遊離黒鉛が多すぎて基地の強度が低下するた
め。
Cはl]、5〜2%とした。
Niにッケル)はFe基地に固溶して基地の強度を向上
させるのに役立つため、更に強度を必要とする場合にM
Σ加されるが、Niが、チ未満ではその効果が発揮され
ず、10チを超えると基地が軟化し、耐摩耗性が低下す
るため、Niは1〜10%とした。
Pb (鉛ンの焼結合金への溶浸け、よシきびしい条件
下で使用されるバルブシートの場合に行われる。溶浸さ
れたpbは、バルブとバルブシートの接触部に介在して
pb酸化物層を形成することによシ潤滑剤として作用し
てバルブ及びバルブシート相互の耐摩耗性を向上させる
が、 Pbの溶浸が、LII未満ではpb溶漫の効果が
発揮されず、20%を超えて溶浸すると焼結合金のスケ
ルトンが弱化して摩耗が増大することから1〜20%と
した@ 〔実施例〕 以下、実施例にもとづいて本発明をさらに詳細に説明す
る。
実施例1 Cr45(6,Wl 7%、Mo 10%、 Fe 1
5%、 C: 1.5チ及び残部COからなる合金アト
マイズ粉末(−100メツシユ)10航黒鉛粉末(−3
50メツシユ)1.11 カルボニルNi粉末(10μ
霞以下)2%、 CaPl 0.5%、並びに残部とし
てCr12%及び残部Feからなる合金アトマイズ鉄粉
(−100メツシユ)からなる焼結用粉末組成物にステ
アリン酸亜鉛粉末0.8%を混合した後、この混合粉末
を金型内に充てんし、成形圧7t/alで成形してバル
ブシート形状の粉末成形体を得た。
この粉末成形体をアンモニア分解ガス雰囲気中で115
0℃の温度にて60分間焼結して焼結体を得た。焼結体
密度は6.9f/cdである◎得られた焼結体を排気バ
ルブシートの形状に加工して排気量2000cc4気筒
のディーゼルエンジンに装着し、全負荷で200時間台
上耐久試験を実施し、バルブシート当り面幅増加量及び
バルブ摩耗tを測定した0なお、相手バルブにはJIS
 NFC751を用いた。
実施例2〜8 各材料を表1及び表2に示す各組成割合にそれぞれ配合
して実施例1と同様に行って、各焼結体を得た。なお、
実施例5.4.6及び8は得られた焼結体をpb塊と接
触させて再度アンモニア分解ガス雰囲気中で1050℃
の温度にて30分間加熱して焼結体中VcPbt−溶浸
したものである。
得られた各焼結体をバルブシート形状に加工し、バルブ
シート当)面幅増加量及びバルブ摩耗量を実施例1と同
様に試験したのち測定した〇比較例1及び2 比較例1としてJIS FCs o鋳鉄、比較例2とし
てJIS耐熱鋼材5UH4Bをそれぞれ用いてバルブシ
ート形状(加工し、これらを実施例1と同様に試験して
パルプ摩耗量を測定し九0以上の測定結果をまとめて表
1に示す。
表1かられかるように実施例1〜4のバルブシート当り
面幅増加量は0.lないし[L2mで。
比較例1及び2の1.2及びt4■に比してかなシ小さ
な値を示す◎従って、実施例1〜4の焼結合金は過酷な
条件下で使用されるディーゼルエンジンのバルブシート
材料としても耐摩耗性に優れている0また。実施例1〜
4のバルブ摩耗量は2ないし5μmで、比較例1及び2
の30及び40μmに比してかなり小さく、実施例1〜
4の焼結合金は相手材であるバルブに対する攻撃性が低
い。
〔発明の効果〕
本発明のバルブシート用鉄系焼結谷金は上記に示したよ
うに合金粒子と゛固体潤滑剤を鉄基合金基地に均一に分
散させたものであるため、耐摩耗性に優れ、かつ相手材
であるバルブに対する攻撃性が低く、バルブシート用焼
結合金として最適なものである。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量比で、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)
    、バナジウム(V)、及びマンガン(Mn)からなる群
    から選ばれる元素1種または2種以上1〜20%、炭素
    (C)0.5〜2%及び不可避不純物を含む鉄基合金を
    基地とし、クロム(Cr)10〜70%、タングステン
    (W)5〜20%、モリブデン(Mo)5〜20%、鉄
    (Fe)20%以下、炭素(C)0.5〜3%及び残部
    コバルト(Co)からなる合金粒子5〜25%並びにフ
    ッ化カルシウム(CaF_2)、二硫化モリブデン(M
    oS_2)及び硫化マンガン(MnS)からなる群から
    選ばれる固体潤滑剤1種または2種以上0.2〜3%を
    基地中に均一に分散させたことを特徴とするバルブシー
    ト用鉄系焼結合金。
  2. (2)基地が、重量比で、クロム(Cr)1〜5%、モ
    リブデン(Mo)0.1〜1%及びバナジウム(V)0
    .1〜1%を含む鉄基合金であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のバルブシート用鉄系焼結合金。
  3. (3)基地が、重量比で、クロム(Cr)0.5〜2%
    、モリブデン(Mo)0.1〜1%及びマンガン(Mn
    )0.1〜1%を含む鉄基合金であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のバルブシート用鉄系焼結合
    金。
  4. (4)基地が、重量比で6〜18%のクロム(Cr)を
    含む鉄基合金であることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のバルブシート用鉄系焼結合金。
  5. (5)重量比で、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)
    、バナジウム(V)、及びマンガン(Mn)からなる群
    から選ばれる元素1種または2種以上1〜20%、炭素
    (C)0.5〜2%、ニッケル(Ni)1〜10%及び
    不可避不純物を含む鉄基合金を基地とし、クロム(Cr
    )10〜70%、タングステン(W)5〜20%、モリ
    ブデン(Mo)5〜20%、鉄(Fe)20%以下、炭
    素(C)0.5〜3%及び残部コバルト(Co)からな
    る合金粒子5〜25%並びにフッ化カルシウム(CaF
    _2)、二硫化モリブデン(MoS_2)及び硫化マン
    ガン(MnS)からなる群から選ばれる固体潤滑剤1種
    または2種以上0.2〜3%を基地中に均一に分散させ
    たことを特徴とするバルブシート用鉄系焼結合金。
  6. (6)基地が、重量比で、クロム(Cr)1〜5%、モ
    リブデン(Mo)0.1〜1%及びバナジウム(V)0
    .1〜1%を含む鉄基合金であることを特徴とする特許
    請求の範囲第5項記載のバルブシート用鉄系焼結合金。
  7. (7)基地が、重量比で、クロム(Cr)0.5〜2%
    、モリブデン(Mo)0.1〜1%及びマンガン(Mn
    )0.1〜1%を含む鉄基合金であることを特徴とする
    特許請求の範囲第5項記載のバルブシート用鉄系焼結合
    金。
  8. (8)基地が、重量比で6〜18%のクロム(Cr)を
    含む鉄基合金であることを特徴とする特許請求の範囲第
    5項記載のバルブシート用鉄系焼結合金。
  9. (9)重量比で、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)
    、バナジウム(V)、及びマンガン(Mn)からなる群
    から選ばれる元素1種または2種以上1〜20%、炭素
    (C)0.5〜2%及び不可避不純物を含む鉄基合金を
    基地とし、クロム(Cr)10〜70%、タングステン
    (W)5〜20%、モリブデン(Mo)5〜20%、鉄
    (Fe)20%以下、炭素(C)0.5〜3%及び残部
    コバルト(Co)からなる合金粒子5〜25%並びにフ
    ッ化カルシウム(CaF_2)、二硫化モリブデン(M
    oS_2)及び硫化マンガン(MnS)からなる群から
    選ばれる固体潤滑剤1種または2種以上0.2〜3%を
    基地中に均一に分散してなる焼結合金に鉛(Pb)1〜
    20%を溶浸したことを特徴とするバルブシート用鉄系
    焼結合金。
  10. (10)基地が、重量比で、クロム(Cr)1〜5%、
    モリブデン(Mo)0.1〜1%及びバナジウム(V)
    0.1〜1%を含む鉄基合金であることを特徴とする特
    許請求の範囲第9項記載のバルブシート用鉄系焼結合金
  11. (11)基地が、重量比で、クロム(Co)0.5〜2
    %、モリブデン(Mo)0.1〜1%及びマンガン(M
    n)0.1〜1%を含む鉄基合金であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第9項記載のバルブシート用鉄系焼結
    合金。
  12. (12)基地が、重量比で6〜18%のクロム(Cr)
    を含む鉄基合金であることを特徴とする特許請求の範囲
    第9項記載のバルブシート用鉄系焼結合金。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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