KR960013894B1 - 밸브시이트용 철계소결합금 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

밸브시트용 철계소결합금 및 그 제조방법

제1도는 본 발명의 철계소결합금의 조직을 20배로 확대한 광학 현미경 조직사진.

제2도는 본 발명의 제조공정도.

본 발명은 소결밸브시이트의 철계소결합금 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 납 성분이 없는 무연가솔린을 사용하여 운전되는 엔진의 밸브시이트에 적합하도록 된 철계 소결합금 및 그 제조방법에 관한 것이다.

먼저 종래 기술을 살펴보면 대한민국 특허 공고 제 92－1584호에는 분말야금법으로 밸브시이트를 제작하는 공정으로 되어 있는데, 이를 살펴보면 0.8∼1.5wt%의 흑연, 1.0∼4.0wt%의 납, 0.5∼5wt%의 니켈, 1.2∼1.8wt%의 몰리브덴, 9.6∼14.4wt%의 코발트, 0.5∼1.5wt%의 이황화 몰리브덴(MoS2) 나머지는 철로 조성된 분말혼합물을 40∼60KN/cm²의 압력으로 압축하여 밸브시이트를 성헝한후, 1,100－1,200℃ 온도의 중성분 위기에서 소결하고 120KN/cm²이상의 압력으로 압축한 다음 필요에 따라 열처리를 한다. 이 방법으로 제작된 밸브시이트는 74∼7.6g/cm²의 밀도와 300∼500HB의 경도를 가진다.

상기 공정을 이용한 밸브시이트는 자동차의 배기측 밸브시이트로 이용된다. 이러한 밸브시이트는 엔진이 실린더 헤드에 조립하여 가공할때 가공상태가 양호하지 않아 가공성에 문제가 야기되며, 또한 MoS2를 첨가한 밸브시트링은 소결공정에서 변색이 되는 등으로 소결성을 악화시킨다. 또한 납이 지나치게 많이 함유되어 소결시 납이 기화현상으로 로내의 오염을 야기할 뿐만 아니라 소결성도 저해하는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 납성분이 없는 연료로 운전되는 엔진에 사용할 때에 충분한 내구성을 가지는 밸브시이트를 제공하는데 있다.

상시 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 로내 오염을 야기시키는 납성분의 양을 0.5∼1.5wt%로 줄이고, 소결성을 악화시키는 이황화몰리브덴 대신에 황화망간을 첨가하여, 혼합성형, 예비소결, 재가압, 본소결, 열처리 공정으로 제조되며 기계 가공성이 향상되고, 로내 오염문제도 현저히 감소시키며 내마모성이 개선되는 밸브시이트를 제공한다.

이하에서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

먼저 소결밸브시이트의 제조방법은 다음과 같다.

0.5~1.0wt%의 흑연, 0.5∼1.5wt%의 납, 1.0∼0.2wt%의 니켈, 1.0∼0.0wt%의 몰립덴, 5.0∼11.0wt%의 코발트, 0.5∼1.0wt%의 황화망간, 나머지는 철로 구성된 혼합분말을 50∼85KN/cm²의 압력으로 성형하여 성형체를 만들고, 이를 환원성 분위기에서 750~900℃의 온도로 30~60분간 예비소결한 다음, 이 예비소결체를 80~110KN/cm²의 압력으로 압축한다. 다시 환원성 분위기에서 1,100~1,200℃의 온도로 30~60분간 최종적으로 소결한후, 열처리를 한다.

이때 열처리는 담금질처리로써 800~900℃의 온도에서 60~120분간 유지한 후, 유냉하며, 500~600℃의 온도에서 60~120분간 뜨임 처리한다. 이렇게 제조된 밸브시이트의 밀도는 7.4~7.6g/cm², rudehsms 300~400HB로 나타난다.

본 발명에 따르면 상기와 같은 소결합금의 화학성분들은 합금내에서 다음과 같은 작용을 함으로 그 조성범위를 한전받게 된다.

C는 기지에 고용되어 기지를 강화시키는 원소로 0.5wt% 보다 적게되면 재료의 요구 강도를 기대할수 없고, 1.0t%를 초과하게 되면 유리탄소가 존재하여 재료의 강도를 저하시틴다.

Pb는 밸브시이트가 밸브와 작동할 때 윤활작용을 하여 밸브시이트의 마모를 완화시켜 주는 원소로 0.5wt% 미만시는 윤활작용 효과가 없으며, 0.5wt% 초과시는 로내 오염문제를 유발시켜 경제적이지 못하다.

Ni는 재료이 고온 특서을 향상시키는 원소로 1.0wt% 미만시는 고온 특성 및 기게적 성질의 향상을 기대하기 어려우며 2.0wt% 초과시는 경제성이 없다.

Mo은 기지에 고용되어 내마모성 및 내열성을 향상시키는 원소로써 1.0wt% 이하로 함유되면 만족할 만한 성능을 나타내지 못하며, 3wt%를 초과하게 되면 경제성이 없고 상대 밸브를 공격하여 마모시킬 우려가 있다.

Co는 기지에 고용되어 재료의 강도와 내마모성 및 내열성을 향상시키는 원소로 5.0wt% 미만시는 재료의 요구성능을 기대할수 없고, 11.0wt% 초과시는 경제성이 없다.

MnS는 기계 가공성을 향상시키는 원소로 0.5wt% 미만시는 가공성 효과가 거의 없으며 1.0wt% 초과시는 소결성을 저해되고 강도 저하를 초래한다.

이러한 조성과 방법으로 제조된 밸브시이트는 무연가솔린 엔진에서 시험해 본 결과 종래 방법으로 제작된 밸브시이트에 비하여 내마모성이 개선되었으며, 기계 가공성 및 소결성도 양호한 것으로 판명되는데, 이를 실시예에 의해 설명하기로 한다.

실시예

혼합분말은 다음과 같은 성분을 포함한다.

C:1.0wt%

Ni:2.0wt%

Mo:2.5wt%

Co:9.5wt%

Pb:1.5wt%

MnS:0.8wt%

잔여량 Fe

다음에 이 혼합물을 약 71KN/cm²의 압력으로 성형하고 890℃의 온도에서 30분간 예비소결하며 예비소격체를 약 98KN/cm²의 압력으로 압축(coining)한다. 최종적으로 환원성 분위기(N2＋H2)에서 1,120℃의 온도로 60분간 가열하여 소결한다. 열처리는 무산화 분위기에서 850℃의 온도로 60분간 유지한후 유냉하며, 계속해서 600℃로 60분간 뜨임 처리한다.

이와같이 완성된 밸브시이트의 밀도는 749/cm², 경도는 HB 320 정도로 나타났다.

본 발명에 이해 제조된 벨브시이트의 조직을 광학현미경으로 200배 확대한 사진이 제1도에 도시되었는데, 조직의 구성중 도면부호 1은 뜨임 마르텐사이트 조직이며, 2는 코발트 부화부(Co－Rich Zone)이고, 3은 MnS를 나타낸다.

본 발명에 따른 제조공정도는 제2도에 도시하였다.

상기 실시예에 의해 얻어지는 밸브시이트는 무연가솔린 엔진에서 시험해 본 결과 내마모성이 현저히 향상되었으며, 그 시험결과 및 시험조건을 표1에 나타내었다.

Claims (2)

1. 철계소결합금 제조에 있어서, 성분조성이 0.5~1.0wt%의 흑연, 0.5∼1.5wt%의 납, 1.0∼0.2wt%의 니켈, 1.0∼3.0wt%의 몰리브덴, 5.0∼11.0wt%의 코발트, 0.5∼1.0wt%의 MnS, 나머지는 철로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밸브시이트용 철계소결합금.
2. 제1항이 성분조성으로 혼합된 분말혼합체를 50∼85KN/cm²의 압력으로 성형하여 성형체를 만들고, 이를 환원성 분위기에서 750~900℃의 온도로 30~60분간 예비소결한 다음, 이 예비소결체를 80~110KN/cm²의 압력으로 가압한 후, 다시 환원성 분위기에서 1,100~1,200℃의 온도로 30~60분간 최종적으로 소결하고, 800~900℃의 온도에서 60~120분간 담금질 처리후, 500~600℃의 온도에서 60~120분간 뜨임 처리하는 것을 특징으로 하는 밸브시이트용 철계소결합금의 제조방법.