JPS6389643A - 耐摩耗性鉄基焼結合金 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、軽油を燃料とするディーゼル内燃機関のロッ
カーアームやタペットなどの、高面圧がかかり、カーボ
ンスーツが多量に混入し、且つ酸性物質による腐蝕が促
進されるオイル中の摺動部に使用した場合、優れた耐摩
耗性、馴染み性および耐腐蝕摩耗性を有する耐摩耗性鉄
基焼結合金に関するものである。

〈従来の技術〉 近年、内燃機関に対する高速化および高出力化等の要求
に伴う内燃機関の動弁系部材の摩耗が問題となりつつあ
り、特にロッカーアームやカムシャフトの摺動部に対す
る耐久性の要求は極めて厳しいものとなっている。更に
ディーゼル内燃機関についていえば、排ガス対策として
ＥＧＲ（エキゾースト・ガス・リサーキュレーション）
の装着を行った場合、エンジンオイル中への硬質なカー
ボンスーツおよび酸性物質の混入量が増加し、動弁系部
材の摩耗が更に促進される。

従来、カムシャフトと摺動するロッカーアームはチル鋳
鉄製で、その摺動部にクロムメッキや自溶性合金の溶射
肉盛りなどの表面処理を施したもの、或いはＦ８−Ｃｒ
−Ｃ系の高合金粉末の圧粉体を液相焼結したものなどが
使用されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 チル鋳鉄製ロッカーアームは耐ピツチング性、耐摩耗性
の点で問題があり、Ｃｒメッキのロッカーアームにはメ
ッキ層の剥離の問題があり、溶射肉盛りロッカーアーム
にはスカッフィングおよび相手カムシャフトへの攻撃性
等の問題点がある。

また、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ系焼結合金製ロッカーアームの場
合は、前記チル鋳鉄、Ｃｒメッキ、溶射肉盛り製ロッカ
ーアームに比べると良好な特性を示すことが多いが、デ
ィーゼル内燃機関に使用した場合は、特にカーボンスー
ツによる摩耗および腐蝕摩耗の点で特性を満足できない
のが現状である。

本発明は、先に特願昭６１−５４１５０号においてマト
リックス組織中に微細な炭化物と硼化物および／または
炭硼化物が均一に分散している内燃機関の摺動部材用耐
摩耗性鉄基焼結合金を開示した。この組成は、Ｍｏおよ
びＷのいずれが１種または２種；５〜２０ｗｔ％、Ｃｒ
；　２〜１０ｗｔ％、Ｓ　ｉ　；　０．１〜０．９ｗｔ
％、Ｍｎ；０．７ｗｔ％以下、Ｐ；０．０５ｗｔ％以下
、Ｃ；０．１〜０．８ｗｔ％、Ｂ；０゜５〜２＆４ｔ％
、残部ＨＦｅおよび不純物、からなることを特徴として
いる。この材料をガソリン機関の動弁系部材として使用
した場合は良好な特性を示し問題を生じないが、ディー
ゼル機関の動弁系部材と使用した場合はＣ；　０．１〜
０．８ｗｔ％であるため腐蝕摩耗が生じるおそれがある
。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、上記のような問題点を解消し、耐摩耗性、耐
蝕性が改善された耐摩耗性鉄基焼結合金及びそれを用い
たディーゼル内燃機関用動弁機構部材を提供せんとする
ものである。

即ち、この発明は、 組成が、Ｃ；０．０５ｗｔ％以下、Ｃｒ；２〜２０ｗｔ
％、ＭｏおよびＷのいずれか１種または２種；１０〜３
０ｗｔ％、Ｂ　；　０．５〜２ｗｔ％、残部；鉄および
不可避不純物、からなることを特徴とする耐摩耗性鉄基
焼結合金〔第１発明（特許請求の範囲第１項に記載の発
明）〕、 組成が、Ｃ；０．０５ｗｔ％以下、ｄｒ；２〜２０４％
、ＭｏおよびＷのいずれか１種または２種；１０〜３０
ｗｔ％、Ｂ；０．５〜２ｗｔ％、Ｖ；０．５〜８ｗｔ％
、残部；鉄および不可避不純物、からなることを特徴と
する耐摩耗性鉄基焼結合金〔第２発明（特許請求の範囲
第２項に記載の発明）〕としたちのである。

く作　　用〉 以下に本発明の成分組成を限定した理由を述べる Ｃ；　一般にＭｏｌｃｒ、ｗｓＦｅなどと結合して炭化
物を形成し、また、その一部は固溶して硬さと強度を付
与するが、Ｃの添加は耐蝕性を極端に低下させるため、
本発明の場合はその含有量を０．０５讐ｔ％以下と定め
た。

Ｃｒ；　　Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗなどとともに複硼化物形成し
て耐摩耗性を付与し、また、その一部はマトリックス中
に固溶して強化するとともに焼戻し硬化能を高める作用
があり、更に、基地の耐蝕性を向上させる効果があるが
、２ｗｔ％未満では所望の効果が得られず、一方、２０
ｗｔ％を超えて含有させても、より一層の改善効果は認
られない。

ＭｏおよびＷ；成分中のＦｅやＣｒとともにＢと結合す
ることにより複硼化物を形成して耐摩耗性を付与し、ま
た、その一部はマトリックスに固溶して基地を強化する
とともに、焼戻し硬化能を高める作用があるが、それら
のいずれか１種または２種が１０ｗｔ％未満では所望の
効果が得られず、また、３０ｗｔ％を超えて含有させて
もより一層の効果は認められない。

Ｂ；　成分中のＭｏｌＷ、Ｃｒ、、Ｆｅなどとともに複
硼化物を形成して耐摩耗性と馴染み性を付与するととも
にマトリックス中に固溶して焼入れ性を改善する。更に
は焼結時に液相を発生させることにより耐ピツチング性
を改善させる効果がある。このようにＢは本発明にとっ
て必須の主要成分であるが、０．５ｗｔ％未満ではその
効果が認められない、また、２ｗｔ％を超えて含有させ
てもより−Ｎの改善効果が認められず、かえって複硼化
物の粗大化が生じ、相手材への攻撃性を増大し好ましく
ない。

不純物；　ＭｎおよびＳｉは、鉄合金粉末の製造におい
て脱酸剤および溶湯の満流れを向上する目的で添加する
元素であり、通常１ｗｔ％以下のＳｉおよび０．７ｗｔ
％以下のＭｎが含まれている０本発明にも含んでいるが
、耐摩耗性の向上に重大な影響を及ぼさないため不可避
不純物とした（以上第１発明及び第２発明共通）。

■；　マトリックス中に１１２ｉｆｆ溶して強化すると
ともに、焼戻し硬化能を高める作用があり、更に、焼結
時の結晶粒の粗大化を防止する効果がある。

含有量が０．５ｗｔ％未満では効果が認められず、また
、８ｗｔ％を越えて含有させてもより一層の改善効果が
認められないことから、添加する場合にはその含有量を
０．５〜８ｗｔ％とするのが望ましい（第２発明）。

く実　施　例〉 原料粉末として、粒度−１００メツシエのＦｅ−Ｃｒ−
Ｍｏ−Ｗ系アトマイズ合金粉で■およびＣを含むものと
含まないもの、夫々−３２５メツシユのＦ　ｅ　−Ｍ　
ｏ合金粉、Ｆｅ−Ｗ合金粉、Ｆｅ−Ｃｒ合金粉と、−２
５０メツシユのＦｅ−Ｂ合金粉を準備し、表１に示す最
終成分組成になるように配合した。そして、潤滑剤とし
てステアリン酸亜鉛を１ｗｔ％加えて混合し、この混合
粉末を６ｔｏｎｆ／ｃｏ！の圧力で成形し、得られた圧
粉体を真空中で１１５０〜１２５０℃の温度にて６０分
保持して焼結し、そして焼結後に焼入れ焼戻しを行って
本発明（第１発明及び第２発明）に係る耐摩耗性鉄基焼
結合金１〜１３および比較合金１〜５を作成した。

次いで、得られた発明合金および比較合金を夫々ロッカ
ーアームの、カムシャフトとのｔｒ動部に用い、６気筒
ＯＨＣデイーゼルエンジンに組み込んだ、そして、 相手材カムシャフト；チル鋳鉄 エンジン回転数　　；　６００ｒ、ｐ、ｍ−バルブスプ
リング圧；標準よりも１４％アップ使用オイル　　　　
；ｌ０Ｗ−３０ ＥＧＲ率　　　　；４０％ 運転時間　　　　　；６００時間 の条件下で摩耗試験を行い、ロッカーアーム摺動部にお
ける摩耗量〔摩耗深さくｍｍ））および相手部材である
カムシャフトの摩耗量〔摩耗深さくｍｍ））を各々測定
し、表１に示した。

また、比較のために従来材として、チル鋳鉄製ロッカー
アーム、Ｃｒメッキを施したロッカーアームおよびＦｅ
　−１２Ｃｒ　−Ｃ系焼結合金製ロッカーアームについ
ても同一条件で摩耗試験を行った結果を表１に示した。

上記の表１から明らかなように、本発明の合金（胤１〜
１３）は比較合金や従来材よりも摩耗量が極めて少ない
ことがわかる。一方、比較合金の方は一部の組成が本発
明組成範囲を満足しない焼結合金としたので、その摩耗
量は本発明の合金よりも２〜６倍大きい値を示している
。

なお、本発明合金のうち種類番号２．８．１３はＶ（バ
ナジウム）を含むもので、第２発明に該当する。この種
類番号２．８．１３はＶを含ませたことで、耐摩耗特性
が更に同上する。即ち、表１に示す如く、ロッカーアー
ムの摺動部に採用することにより総合摩耗量（ａｒｍ）
の値が０．０６〜０゜０８を示しており、他の種類が略
０．１以上を示しているのに較べて耐摩耗特性が更に向
上していることが判る。従って、純正オイルを使用せず
に廉価粗悪オイルを使用した場合、バルブの高速追従性
を高めるためにバルブのスプリング圧を増加させた場合
、ディーゼルタクシ−車のように摩耗を促進させるアイ
ドリング時間の長い車覆に通用された場合など、更に過
酷な運転条件下において優れた効果を発揮するものであ
る。

尚、以上の説明において、本発明に係る耐摩耗性鉄基焼
結合金をロッカーアームの摺動部に用いた例を示したが
、カムシャフトその他の動弁機構部材に用いても良い。

〈発明の効果〉 この発明は、以上説明してきた如き内容のものであって
、特にＣの含有量を低減させたことにより、耐蝕性に優
れた耐摩耗性鉄基焼結合金を得ることができるという効
果がある〔第１発明〕。

また、■を所定量含有させたことにより耐摩耗性を更に
向上させた耐摩耗性鉄基焼結合金を得ることができると
いう効果がある〔第２発明〕。

また、耐蝕性に優れた第１発明の耐摩耗性鉄基焼結合金
を少なくとも他部材との摺動部分に用いれば、摺動部に
おける摩耗の少ないディーゼル内燃機関用動弁機構部材
を得ることができ、ディーゼル内燃機関自体の耐久性を
向上させることがで、きるという効果がある。

更に、耐摩耗性を更に向上させた第２発明の耐摩耗性鉄
基焼結合金を少なくとも他部材との摺動部分に用いれば
、摺動部における摩耗が更に少ないディーゼル内燃機関
用動弁機構部材を得ることができ、ディーゼル内燃機関
自体の耐久性を向上させることができるという効果があ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）組成が、Ｃ；０．０５ｗｔ％以下、Ｃｒ；２〜２
   ０ｗｔ％、ＭｏおよびＷのいずれか１種または２種；１
   ０〜３０ｗｔ％、Ｂ；０．５〜２ｗｔ％、残部；鉄およ
   び不可避不純物、からなることを特徴とする耐摩耗性鉄
   基焼結合金。
2. （２）組成が、Ｃ；０．０５ｗｔ％以下、Ｃｒ；２〜２
   ０ｗｔ％、ＭｏおよびＷのいずれか１種または２種；１
   ０〜３０ｗｔ％、Ｂ；０．５〜２ｗｔ％、Ｖ；０．５〜
   ８ｗｔ％、残部；鉄および不可避不純物、からなること
   を特徴とする耐摩耗性鉄基焼結合金。