JPH01100207A - 溶浸バルブシートリングの製造方法 - Google Patents

溶浸バルブシートリングの製造方法

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JPH01100207A
JPH01100207A JP25471987A JP25471987A JPH01100207A JP H01100207 A JPH01100207 A JP H01100207A JP 25471987 A JP25471987 A JP 25471987A JP 25471987 A JP25471987 A JP 25471987A JP H01100207 A JPH01100207 A JP H01100207A
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infiltrated
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Koichi Inotsume
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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、内燃機関などに用いられるバルブシートリン
グの製造方法に関するものであり、さらに詳しく述べる
ならば、焼結合金に溶浸をしたバルブシートリングの製
造方法に関するものである。
(従来の技術) 従来内燃機関に使用されていた有鉛ガソリンにあっては
、ガソリンに含まれる鉛が内燃機関の作動中に酸化物と
なって、バルブシートリングの面あるいはバルブシート
リングと接触するバルブの面に付着し、自己潤滑剤とし
て作用し、バルブシートリングおよびバルブの摩耗を少
なくする作用を期待することができた。しかしながら、
最近の内燃機関、特にガソリンエンジンは排ガス規制の
ため無鉛ガソリンを使用せざるを得なくなり、これに伴
い燃焼生成物に起因する上述の鉛の作用が期待されなく
なり、バルブシートリングの摩耗が増大する傾向が表わ
れた。特に、LPGガスを燃料とする内燃機関ではバル
ブシートリングの摩耗傾向は顕著となった。
この対策として、バルブシートリングに鉛(合金)を溶
浸することのより潤滑性を持たせる方法、あるいはバル
ブとの当接面には鉛を溶浸させ、基材には銅〈合金)を
溶浸させて耐摩耗性を向上させる方法(特開昭61−1
04048号)が提案されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、鉛溶浸を行なうと銅溶浸に比較して強度
の低下が著しい、一方、摺動部に鉛(合金)を溶浸し、
基材に銅(合金)を溶浸する方法では、バルブシートリ
ングの製造工程が複雑になると同時に、摺動部と基材部
との材料強度の差が著しく大きくなり、このため溶浸中
およびバルブシートリングの使用中に変形が発生し易い
。本発明は鉛(合金)と銅(合金)を微細に分散させて
複合溶浸に上り、従来より性能が改良されたバルブシー
トリングを提供することを目的とするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明のバルブシートリングは、耐摩耗性と材料強度向
上のため、バルブシートリングに溶浸されたPb−So
合金およびCu合金がバルブシートリングのほぼ全体に
微細に分散して存在していることを特徴とする。かかる
バルブシートリングを製造する方法は、バルブシートリ
ング用金属粉末成形体もしくは該金属粉末焼結体く予備
焼結体も含む)のバルブとの当接面もしくはその反対面
からPb−So合金およびCIまたはCu合金を別個の
溶浸源から溶浸させることを骨子とするものである。
以下、本発明を具体的に説明する。
バルブシートリングの基材となるものは、バルブシート
リング用金属粉末あるいは金属と炭化物などの化合物粉
末との混合粉末の成形体、仮焼結体、焼結体などであり
、これらは単層、複層体の何れであってもよい。またバ
ルブシートリングの組成も特に制限がなく、例えば本出
願人が提案した特公昭57−61106号、特開昭58
−152982号などの組成を使用することができる。
本発明の複合溶浸組織は次のようなものである。
(イ)バルブシートリング全体でほぼ一定の溶浸組織で
あること:例えば摺動面が潤滑性に富んだ鉛溶浸組織で
あり、基材が強化作用が大である銅の溶浸組織であり、
これらの組織差が著しく大きいと、バルブシートリング
使用中の変形等の問題が起こる。そこで、はぼ一定の溶
浸組織が必要となる。
(ロ)溶浸されたPb−So合金とCuまたはCu合金
とがボア毎で識別されること:このように何れか一方の
合金であることが識別される状態で存在するPb−5+
+合金は耐摩耗性および潤滑性を高め、同様のCoもし
くはC++合金が強度および潤滑性を高める。また成形
体および焼結体に存在するボアの断面を光学顕微鏡で観
察すると、Pb−911合金が浸透したボアと、Co(
Co合金)が浸透したボアが識別される。このように光
学顕微鏡で識別される微細分散状態であると、各材料の
変形挙動等に差があるにも関わらず、バルブシートリン
グ使用中の変形挙動は問題にならない。
溶浸合金のひとつをPb−5++合金としたのは、鉛単
独では溶浸が困難であることと、スズは鉛による潤滑作
用を損なわないからである。Pb−5o合金には第三成
分を添加してもよいが、溶浸性と潤滑性を損なわないよ
うに5%以下に添加量を制限する必要がある。 Pb−
311合金中でのスズ含有量は鉛による潤滑効果が損な
われない範囲とする。Ca合金の合金成分としてはSo
、 Pb、 Co、 Me、 Fe、 2o、 Niな
どをイセ用することができる。Co、 Me、 Feは
数%以下の添加量で溶浸時の接着性や製品表面の耐食性
を改善する。
(A)Pb−So合金はボアの全体積の内10〜95%
、より好ましくは30〜60%を溶浸していることが望
ましい。C1合金は残部を溶浸してボア全体を充填して
いる。Pb−So合金とCII(Cu合金)の溶浸体積
比率は耐摩耗性と強度のバランスを考慮して適宜室める
。なお、溶浸体積の測定方法は各材料の比重により容易
に求められる。
目的とする複合溶浸組織を得るために、本発明者は種々
試行した。従来より知られているCu−5o合金単独の
溶浸(例えば特開昭62−44556号公報参照)、あ
るいはPb−So合金の溶浸(例えば特開昭61−10
4048号の表1参照)のように最終組成の合金を溶浸
源として使用するとpbが先に溶融し流動し、結果とし
ては充填率の低い溶浸しかできなかった。これらの方法
を試行した後、Pb−5o合金とCuもしくはCo合金
とを個別の溶浸源として溶浸させる方法に到達した。
Pb−5o合金の溶浸はこれを成形体の上に載せ該合金
の融点以上に加熱して行ない、またCoもしくはCo合
金の溶浸はこれをその融点以上に加熱して行なう。Pb
−So合金を先ず溶浸させ、続いてCuまたはCu合金
を溶浸させる場合は、後の溶浸工程の加熱温度がPb−
3n合金の融点を越えるために、前後工程の間に時間間
隔があるとCaまたはCu合金の溶浸中にPb−So合
金が焼結体等から溶は出すおそれがある。そこで、Pb
−5n合金の溶浸材の上にCaまたはCa合金の溶浸材
を載せて、両者の融点以上の温度に加熱を行ない、溶融
Pb−5o合金のフローとCuまたはCu合金のフロー
が前後して焼結体等の中に侵入するように溶浸を行なう
ことが好ましい。この場合両者の合金が同一工程で溶浸
されるため各成分が混和し易く、部分的合金化が起こる
が、溶浸材料(源)を重ねて配置しているためにフロー
が分かれて発生し、識別が困難になる程度の全面的合金
化は起こらない。
逆にCuまたはCu合金を先に溶浸させ、続いてPb−
3a合金を溶浸させる場合は、CoまたはCu合金の上
にPb−5o合金を載せて加熱を行なうと、後者が球状
になって良好な侵入が困難になる。したがって、先ずC
u合金を溶浸させ、続いてPb−So合金を溶浸させる
ことが望ましい。
バルブシートリングの厚さが2hm程度以下であれば、
Pb−5o合金およびC1またはCu合金の分布は厚さ
方向に一定となる。この厚さを越えるとバルブシートリ
ングの溶浸源側でC1lまたはCu合金の割合が多くな
る。
CuもしくはCa合金の割合が多い場合は、溶浸後のバ
ルブシートリングは硬さが高く、そのままでは加工が困
難なこともあるので、熱処理を行ない加工性を向上させ
ることが場合により必要となる。以下、実施例によりさ
らに詳しく本発明を説明する。
(実施例) Fe粉末(−100メツシユ)に20重量%の硬質合金
粒子(Fe−Co−Cu−N1−C系合金)および1重
量%(以下、同じ)の黒鉛粉末よりなる原料粉末に潤滑
剤として0.8%のステアリン酸亜鉛粉末を添加した後
、V型混合機で30分間混合して調製した混合粉末を成
形圧力6 toa/am”で成形して、外径35em、
内径25am、厚さ10+uのリングとした。
溶浸粉末のPb−3n合金(鉛70%)およびCu合金
(福山金属製FIP^3−Cu−Fc−Me−Zo系合
金)を表1の溶浸比率で別々に3 ton/cm2の圧
力で成形した後、母材成形体(1−第1図)の上にPb
−5o合金(2)を、その上にCo合金(3)を叙せた
(本発明材)。
比較材2は上記Pb−5o合金のみを、比較材3は上記
Co合金のみを載せた。なお、比較材1は溶浸材を載せ
ないで次の焼結を行なった。
その後焼結を1130℃(本発明材1.3)および11
00℃(本発明材2および比較材)の温度で分解アンモ
ニアガス雰囲気中で40分間焼結を行なった。
比較材4は上記した焼結後に摺動面側に上記したPb−
So合金を座面側に上記したCu合金を2工程で溶浸さ
せたものである。
また比較材3は溶浸焼結7i6oo℃で1時間熱処理し
な。
上記各材料の特性を表1に示す。なお、表中の摩耗量は
弁座摩耗試験機で測定した幅方向の摩耗量である。密度
は溶浸後測定した値である。
(以下余白) 表  1 本発明材1の焼結溶浸後の盟1iit鏡組織(倍率40
0倍)を第2図に示す。図において、白色を帯び、結晶
粒が明瞭に識別できる部分はFe粒子であり、マルテン
サイトと残留オーステナイト組織を有する。このFe粒
子と接し、白色部と黒色部が細かく入り混じった部分が
硬質合金粒子である。
黒鉛とFc粒子が反応して形成されたパーライトが認め
られる。写真上で最も黒い部分は空孔である。この部分
は溶浸時に充填されたPb−3II合金がエツチングに
より腐食されたため形成されたと考えられる。粒界に沿
って存在する灰色の部分は溶浸されたCu合金である。
本発明材の性能は、圧環強度は鉛溶浸材より優れるが銅
溶浸材とほぼ同等かあるいはこれに僅かに及ばない。一
方耐摩耗性は鉛溶浸材(比較例2.4)とほぼ同等ある
いはそれ以上である。この耐摩耗性レベルが得られた理
由は鉛合金粒子が銅合金粒子により強化された基地に保
持されているため、脱落、削り取り、軟化等の耐摩耗性
上の悪影響を受は難くなっており、耐摩耗性の組織依存
性が大であるためと推定される。一方、強度は銅の溶浸
量に依存する組成依存性が大であるが、銅に対する鉛合
金の割合が大きいにも係わらずかなりのレベルの強度が
得られているのはV&細分散銅が強度の低下傾向を阻止
しているためと推定される。
なお、比較材4は溶浸焼結工程でバルブシートリングに
変形が生じな。そのため比較材4のバルブシートリング
は焼結炉内での段積みができなかった。
(発明の効果) 本発明によれば、耐摩耗性と強度のバランスがとれたバ
ルブシートリングを簡単な製法で製造することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法における溶浸工程を説明する成形体
および溶浸材の断面図。 第2図は本発明のバルブシートリングの焼結溶浸組織を
示す金属盟微鏡組織写真である。 1−母材の成形体 2  Pb−3n合金の成形体3−
Cu合金の成形体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1. 内燃機関のバルブシートリング用金属粉末成形体
    もしくは該金属粉末焼結体のバルブとの当接面もしくは
    その反対面からPb−So合金およびCuまたはCu合
    金を別個の溶浸源から溶浸させることにより、バルブシ
    ートのほぼ全体がPb−So合金とCuまたはCu合金
    で複合溶浸されているバルブシートリングを製造するこ
    とを特徴とする溶浸バルブシートリングの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08270499A (ja) * 1995-03-31 1996-10-15 Yamaha Motor Co Ltd 接合型バルブシート
WO2002078881A1 (en) * 2001-03-28 2002-10-10 Korea Sintered Metal Co., Ltd. Method for manufacturing flange for compressor
CN102120262A (zh) * 2011-04-26 2011-07-13 常熟市双月机械有限公司 一种气门座圈

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