JPH0369983B2

JPH0369983B2 -

Info

Publication number: JPH0369983B2
Application number: JP58178185A
Authority: JP
Inventors: Genkichi Umeba; Shigeru Urano; Osamu Hirakawa; Shunsuke Takeguchi
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1983-09-28
Filing date: 1983-09-28
Publication date: 1991-11-06
Also published as: GB2156851B; DE3490454T1; GB2156851A; GB8512929D0; JPS6070163A; WO1985001520A1; US4863513A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は内燃機関等に使用される耐摩耗性焼結
合金部材に関するものであり、さらに詳言すると
鋼管に焼結合金製のカムロブ、ジヤーナル等の嵌
合部材を液相焼結してなる組立て式カムシヤフト
のカムロブ材に適した合金部材に係わるものであ
る。［従来技術］カムシヤフトのカムロブ等を高面圧条件下で使
用される焼結合金部材は極めて優れた耐摩耗性が
要求される。この要求に応えるため、従来、Ｂ、
Cu、Nb、Ｖ等を添加して基地組織中に高硬度析
出物を分散させることや、Mo、Ni等を添加して
基地を硬化させることが行われてきたが、このよ
うな自らの耐摩耗性を向上させた焼結合金部材は
運転初期の潤滑条件が悪いと、油膜形成が不十分
なためスカツフイングを生ずるという問題があつ
た。このスカツフイングを防止するため、これら
の耐摩耗性焼結合金部材の摺接面に燐酸塩皮膜を
施すことも試みられたが、Cr、Niを多量に含む
これらの焼結部材に十分な燐酸塩皮膜を形成する
ことは著しく困難であり、スカツフイングを有効
に防止することはできなかつた。［発明の目的］本発明は耐摩耗性を有すると共に燐酸塩皮膜も
十分に形成し得る耐スカツフイング性に優れた耐
摩耗性焼結合金部材を提供して上記問題を解決し
ようとするものである。［発明の構成］前記目的を達成するため本発明を耐摩耗性焼結
合金部材は重量比でC1.5〜3.5％、P0.3〜1.0％、
MoとＷのいずれか一方又は双方を0.5〜3.0％、
NiとCuのいずれか一方又は双方をNi換算（Cuの
換算率は0.5とする）0.5〜5.0％、残部Feからなる
液相焼結合金であつて、摺接部分に燐酸塩皮膜が
形成されたものである。ただし、Ｗは２量で
Mo1量に換算される。各成分の添加理由と組成
範囲は次の通りである。Ｃは基地組織に固溶して強度及び耐摩耗性を向
上させるために含有させるが、1.5％未満では耐
摩耗性に必要なセメンタイト量が不足し耐摩耗性
に欠ける。しかし、3.5％を越えると、材料の脆
化につながる黒鉛の析出が生ずるだけでなく、液
相発生温度が下がりすぎるという問題も生ずる。Ｐは液相焼結を発生させるために含有させる
が、0.3％未満では液相焼結発生という初期の目
的を達成することができない。しかし、1.0％を
越えると、ステダイト量が過大となり材料が脆化
し、焼結時の収縮量、変形量も大きくなるから実
用に供し得ない。 Moは基地の強化、高硬度炭化物析出による耐
摩耗性の向上等の目的で添加されるが、0.5％未
満で特にＰが多い場合、ステダイトに固溶して４
元共晶生成に消費されてしまい基地組織を強化す
ることができない。４元共晶は硬化相を析出する
ため耐摩耗性の向上に寄与するが、この硬化相の
析出及び基地強化のために添加するMoは3.0％以
下で十分である。ＷとMoと同様な効果を発揮するから、Moの
一部又は全部をＷで置換することができる。しか
し、Ｗの効果な重量当りMoの半分程度であるか
ら、ＷのMo換算量は0.5としなければならない。
すなわち、Ｗの量は置換するMoの倍量とする。 Niは基地組織をベイナイト組織、マルテンサ
イト組織に変えて基地を強化するために添加する
が、重量比で0.5％未満では基地強化の目的は達
成されない。しかし、5.0％を越えると、基地の
耐蝕性が増し、摺接部分に燐酸塩皮膜が形成され
にくくなるので、スカツフイング効果が低下す
る。したがつて、含有量は重量比で0.5〜5.0％と
する。 CuはNiと同様な効果を発揮するので、Niの一
部又は全部をCuで置換することができる。しか
し、Cuの効果は重量当りNiの半分程度であるか
ら、CuのNi換算率は0.5である。すなわち、Cuの
量は置換するNiの倍量としなければならない。この部材の合金はNi、Cuを含むが、その量は
燐酸塩皮膜の十分な形成を妨げない程度であるか
ら、摺接部分に十分な燐酸塩処理を施すことが可
能であり、運転初期のスカツフイングを防止する
ことができる。又、Ｃの含有量が高く、耐摩耗性
寄与率の高いMo及び（又は）Ｗを含有するた
め、カムシヤフトのカムロブとしても十分の耐摩
耗性を有する。上記合金に燐酸塩皮膜の十分な形成を妨げない
程度にCrを添加することによつても本発明の目
的を達成することができる。その添加理由と組成
範囲は次の通りである。 Crはクロム炭化物を析出させて耐摩耗性を向
上させるために添加するが、重量比で0.3％未満
では炭化物が耐摩耗性の向上に寄与する程度に析
出しない。しかし、８％を越えると、基地の耐蝕
性が増加して、摺接部分に施される燐酸塩皮膜の
形成が不十分になり、スカツフイング防止効果を
低下させる。又、CrとNiを共有させると、基地
の耐蝕性が増加して燐酸塩皮膜の形成が不十分に
なるので、Niと共存させる場合、Crの含有量の
上限は7.0％とする。さらに、Nb、Ｖ、Ｂが重量比で２％以下添加
されると、基地の硬化及び炭化物の析出による耐
摩耗性の向上が得られる。［実施例］次に、本発明の耐摩耗性焼結合金部材を従来の
部材と比較するため行つた試験について説明す
る。参考例はNi、Cu、Crのいずれも含まない合
金部材からなるカムロブ、実施例、、は本
発明の合金部材からなるカムロブ、比較例は従
来の部材からなるカムロブである。いずれも密度
は同じ7.6ｇ／cm²であり、成分と硬さは第１表に
示す通りである。各カムロブのタペツトとの摺接
部分には燐酸塩皮膜が施される。その燐酸塩皮膜
処理の条件は、燐酸マンガン系化成処理液（日本
パーカライジング株式会社製リユーブライトA1、
140ｇ／）、処理温度96℃、処理時間６分であ
る。参考例、実施例、、の処理後の摺接
面は、第１図ないし第４図の顕微鏡スンプ写真
（200倍）に示す通り、いずれも白色の燐酸塩皮膜
が十分に形成されている。

【表】これらのカムロブを取付けたカムシヤフトをガ
ソリンエンジンに取付けて運転試験を行つた。そ
の条件は次の通りである。供試機関：水冷４気筒ガソリンエンジンOHC、
排気量1800CC 試験条件：回転数 1200rpm 潤滑油 SAE＃30 運転時間 100時間供試タペツト鋳鉄製焼入れ、成分は第２表に
示す。

【表】 100時間運転後の各カムロブとタペツトの摺接
面の摩耗量は、第５図に示す通りである。この図
から、実施例〜のカムロブとタツペトの摩耗
量は比較例Ｖの摩耗量に比べると著しく小さいこ
とがわかる。これはスカツフイングが比較例の摺
接面には発生しているが、実施例の摺接面には発
生していないことによる。さらに、第３表に示す八種類の参考例1A、実
施例Ａ、Ａ、Ａ、Ｂ、Ｂ、Ｂ、Ｂ
の合金部材から前記実施例と同一の燐酸塩皮膜処
理が施されたカムロブを製作し、そのカムロブを
前記実施例と同一エンジンに組付け、同一条件で
摩耗試験をした。

【表】各カムロブとタペツトの摺接面の摩耗量は第６
図に示すとおりである。この図から実施例Ａ、
Ａ、Ａ、Ｂ、Ｂ、Ｂ、Ｂのカムロブ
とタペツトの摩耗量は前記実施例と同様に著しく
小さいことがわかる。［発明の効果］上記の通り、本発明の耐摩耗性焼結合金部材
は、合金成分としてCr、Niを含有するが、その
量は燐酸塩皮膜の十分な形成には支障をきたさな
い程度の量であるため、摺接面にはスカツフイン
グが有効に防止し得る燐酸塩皮膜が形成されるの
で、十分なスカツフイング防止効果を奏すること
ができる。又、本発明の部材はCr、Niを含むが、
その量は従来のものよりは少なく、含有する成分
の相乗効果により、従来のものに勝るとも劣らな
い優れた耐摩耗性を発揮する。なお、タペツト等
の相手材としては、第４表に示す成分の鋳鉄材を
使用すると最良の結果が得られることが実験によ
り確かめられた。第４表（重量％） TC 2.80〜3.50 Si 1.50〜2.50 Mn 0.50〜1.00 Ｐ 0.30以下Ｓ 0.10以下 Ni／Cu 0.20〜0.80 Cr 0.70〜1.60 Mo 0.20〜0.80 Ｖ 0.50以下Ｂ 0.005〜1.10

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明各実施例の燐酸塩
皮膜が形成された耐摩耗性焼結合金部材摺接面の
顕微鏡スンプ写真（倍率200倍）、第５図及び第６
図はエンジンテストにおける実施例と比較例のカ
ムロブ及びタペツトの摩耗量を示すグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比でC1.5〜3.5％、P0.3〜1.0％、MoとＷ
のいずれか一方又は双方をMo換算（Ｗの換算率
は0.5とする）0.5〜3.0％、NiとCuのいずれか一
方又は双方をNi換算（Cuの換算率は0.5とする）
0.5〜5.0％、残部Feからなり、摺接部分に燐酸塩
皮膜が形成されたことを特徴とする耐摩耗性焼結
合金部材。２重量比でC1.5〜3.5％、P0.3〜1.0％、MoとＷ
のいずれか一方又は双方をMo換算（Ｗの換算率
は0.5とする）0.5〜3.0％、Cr0.3〜8.0％、残部Fe
からなり、摺接部分に燐酸塩皮膜が形成されたこ
とを特徴とする耐摩耗性焼結合金部材。３重量比でC1.5〜3.5％、P0.3〜1.0％、MoとＷ
のいずれか一方又は双方をMo換算（Ｗの換算率
は0.5とする）0.5〜3.0％、NiとCuのいずれか一
方又は双方をNi換算（Cuの換算率は0.5とする）
0.5〜5.0％、Cr0.3〜7.0％、残部Feからなり、摺
接部分に燐酸塩皮膜が形成されたことを特徴とす
る耐摩耗性焼結合金部材。