JPH0814010B2 - バルブガイド材とその製造方法 - Google Patents
バルブガイド材とその製造方法Info
- Publication number
- JPH0814010B2 JPH0814010B2 JP62197276A JP19727687A JPH0814010B2 JP H0814010 B2 JPH0814010 B2 JP H0814010B2 JP 62197276 A JP62197276 A JP 62197276A JP 19727687 A JP19727687 A JP 19727687A JP H0814010 B2 JPH0814010 B2 JP H0814010B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve guide
- copper
- powder
- nickel
- phosphorus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B61/00—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing
- F02B61/04—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers
- F02B61/045—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers for marine engines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は船外機関のバルブガイドに好適な、耐摩耗
性および耐蝕性に優れた焼結合金よりなるバルブガイド
材およびその製造方法に関するものである。
性および耐蝕性に優れた焼結合金よりなるバルブガイド
材およびその製造方法に関するものである。
従来の技術 自動車用内燃機関のバルブガイドには、例えば特公昭
55−34858号のような鉄系焼結合金が用いられている
が、鉄系合金は錆び易いことが一つの欠点になってい
る。
55−34858号のような鉄系焼結合金が用いられている
が、鉄系合金は錆び易いことが一つの欠点になってい
る。
そのため、船外機用内燃機関のバルブガイドは鉄系を
避けて燐青銅合金が用いられてきたが、既存の燐青銅合
金は耐摩耗性が十分でなく、特性のより優れた材料が求
められていた。
避けて燐青銅合金が用いられてきたが、既存の燐青銅合
金は耐摩耗性が十分でなく、特性のより優れた材料が求
められていた。
発明が解決すべき問題点 この発明の第１番目のものは、船外機関のバルブガイ
ドとしての使用温度において、JIS:C5191の燐青銅より
も耐摩耗性が優れているとともに抗折力および表面硬さ
の剛性に優れた船外機関用バルブガイド材を提供するこ
とを目的とするものである。
ドとしての使用温度において、JIS:C5191の燐青銅より
も耐摩耗性が優れているとともに抗折力および表面硬さ
の剛性に優れた船外機関用バルブガイド材を提供するこ
とを目的とするものである。
この発明の第２番目のものは、前記第１番目の発明の
目的に加え、高温では分解されてしまうために低温でな
ければ焼結できないところの黒鉛または二硫化モリブデ
ンを固体潤滑剤として有する船外機関用バルブガイド材
を提供することを目的とするものである。
目的に加え、高温では分解されてしまうために低温でな
ければ焼結できないところの黒鉛または二硫化モリブデ
ンを固体潤滑剤として有する船外機関用バルブガイド材
を提供することを目的とするものである。
この発明の第３番目のものは、前記この発明の第１番
目のものの製造方法を提供し、この発明の第４番目のも
のは、前記この発明の第２番目のものの製造方法を提供
することを目的とするものである。
目のものの製造方法を提供し、この発明の第４番目のも
のは、前記この発明の第２番目のものの製造方法を提供
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 この発明の第１番目の船外機関用バルブガイド材は重
量比にて錫４〜８％，ニッケル１〜４％，リン0.1〜0.3
％，および銅残部の組成でよりなり、バルブガイドの形
状の圧粉体を焼結した合金からなることを特徴とし、こ
の発明の第２番目の船外機関用バルブガイド材は重量比
にて錫４〜８％，ニッケル１〜４％，リン0.1〜0.3％，
黒鉛および二硫化モリブデンの少なくとも一方１〜５
％，および銅残部の組成よりなり，バルブガイドの形状
の圧粉体を焼結した合金からなることを特徴とする。
量比にて錫４〜８％，ニッケル１〜４％，リン0.1〜0.3
％，および銅残部の組成でよりなり、バルブガイドの形
状の圧粉体を焼結した合金からなることを特徴とし、こ
の発明の第２番目の船外機関用バルブガイド材は重量比
にて錫４〜８％，ニッケル１〜４％，リン0.1〜0.3％，
黒鉛および二硫化モリブデンの少なくとも一方１〜５
％，および銅残部の組成よりなり，バルブガイドの形状
の圧粉体を焼結した合金からなることを特徴とする。
また、この発明の第３番目の船外用バルブガイド材の
製造方法は重量比で組成が錫10±２％，リン0.3±0.1％
および銅残部の燐青銅粉の所定量とニッケル１〜４％と
を銅粉に配合して錫４〜８％，ニッケル１〜４％，リン
0.1〜0.3％および銅残部の組成とし、バルブガイドの形
状に成形および焼結することを特徴とし、この発明の第
４番目の船外バルブガイド材の製造方法は重量比で錫10
±２％，リン0.3±0.1％および銅残部の燐青銅粉の所定
量と、ニッケル１〜４％と、黒鉛および二硫化モリブデ
ンの少なくとも一方１〜５％とを銅粉に配合して錫４〜
８％，ニッケル１〜４％，リン0.1〜0.3％，黒鉛および
二硫化モリブデンの少なくとも一方１〜５％，および銅
残部の組成とし、バルブガイドの形状に成形および焼結
することを特徴とする。
製造方法は重量比で組成が錫10±２％，リン0.3±0.1％
および銅残部の燐青銅粉の所定量とニッケル１〜４％と
を銅粉に配合して錫４〜８％，ニッケル１〜４％，リン
0.1〜0.3％および銅残部の組成とし、バルブガイドの形
状に成形および焼結することを特徴とし、この発明の第
４番目の船外バルブガイド材の製造方法は重量比で錫10
±２％，リン0.3±0.1％および銅残部の燐青銅粉の所定
量と、ニッケル１〜４％と、黒鉛および二硫化モリブデ
ンの少なくとも一方１〜５％とを銅粉に配合して錫４〜
８％，ニッケル１〜４％，リン0.1〜0.3％，黒鉛および
二硫化モリブデンの少なくとも一方１〜５％，および銅
残部の組成とし、バルブガイドの形状に成形および焼結
することを特徴とする。
実施例 以下この発明を、その実施例について詳細に説明す
る。
る。
この実施例では、組成が錫10％，リン0.3％および銅
残部のアトマイズ燐青銅粉を用意した。
残部のアトマイズ燐青銅粉を用意した。
ニッケルはCu,Sn,Pのそれぞれと合金化する元素であ
り、燐青銅基地を強化し耐熱耐摩耗性を向上させる作用
がある。
り、燐青銅基地を強化し耐熱耐摩耗性を向上させる作用
がある。
そこで先ず錫とリンの含有量を固定した状態でニッケ
ルの影響を見るため、電解銅部にこの燐青銅粉を57％と
カーボニルニッケル粉の所定量を配合し、錫とリンの含
有量はSn…5.7％,P…0.17％一定でNiの含有量のみ異な
る数種類の混合粉を所定形状に圧縮成形後、分解アンモ
ニアガスを雰囲気とする焼結炉を用い温度820℃で30分
間焼結して焼結密度が8.2g/cm3の試料を作製した。
ルの影響を見るため、電解銅部にこの燐青銅粉を57％と
カーボニルニッケル粉の所定量を配合し、錫とリンの含
有量はSn…5.7％,P…0.17％一定でNiの含有量のみ異な
る数種類の混合粉を所定形状に圧縮成形後、分解アンモ
ニアガスを雰囲気とする焼結炉を用い温度820℃で30分
間焼結して焼結密度が8.2g/cm3の試料を作製した。
第１図にこれらの試料の抗折力および表面硬さの測定
結果を示す。両特性ともNiの含有量１％まではその添加
について急激に上昇して無添加の場合を100とする指数
で約113に達し、４％まではほぼ一定の値を保つ。そし
て以後は徐々に低下し、抗折力はNi約６％で、表面硬さ
は７％でそれぞれNiを含まない従来のレベルに戻ってい
る。この結果から、本発明におけるニッケルの適正含有
量はその下限を特性値の安定する１％，上限は安定した
特性が維持される４％とする。
結果を示す。両特性ともNiの含有量１％まではその添加
について急激に上昇して無添加の場合を100とする指数
で約113に達し、４％まではほぼ一定の値を保つ。そし
て以後は徐々に低下し、抗折力はNi約６％で、表面硬さ
は７％でそれぞれNiを含まない従来のレベルに戻ってい
る。この結果から、本発明におけるニッケルの適正含有
量はその下限を特性値の安定する１％，上限は安定した
特性が維持される４％とする。
次に、ニッケルを含有する場合における基材の組成の
影響を見るため、混合粉へのNi添加量は３％に一定し、
燐青銅粉の添加量を変えた試料を作製した。試料の成形
・焼結条件は上述の場合と同様である。
影響を見るため、混合粉へのNi添加量は３％に一定し、
燐青銅粉の添加量を変えた試料を作製した。試料の成形
・焼結条件は上述の場合と同様である。
第２図はこれらの試料の抗折力および表面硬さの測定
結果を示したもので、図の横軸は試料中のSn量を示して
いる。従って、例えばSn6％の試料はＰがSnの百分の３
の0.18％,Ni3％および銅残部の組成であり、この試料は
燐青銅粉60％，ニッケル粉３％，銅粉37％の混合粉から
作られたことを意味する。
結果を示したもので、図の横軸は試料中のSn量を示して
いる。従って、例えばSn6％の試料はＰがSnの百分の３
の0.18％,Ni3％および銅残部の組成であり、この試料は
燐青銅粉60％，ニッケル粉３％，銅粉37％の混合粉から
作られたことを意味する。
このデータは、機械的特性は試験した組成範囲では燐
青銅粉の配合量が多いほど優れ、且つ従来材と遜色ない
レベルを保つためには、Snは最低４％必要なことを示し
ている。なおSn含有量の上限８％は、このデータに基づ
く結論ではなく、別の理由による。即ち、Snが増すにつ
れて液相生成に基づく焼結変形量が大きくなり寸法精度
が損われるが、その許容限界がSn8％に相当することに
よる。実用上は７％以内が好ましい。
青銅粉の配合量が多いほど優れ、且つ従来材と遜色ない
レベルを保つためには、Snは最低４％必要なことを示し
ている。なおSn含有量の上限８％は、このデータに基づ
く結論ではなく、別の理由による。即ち、Snが増すにつ
れて液相生成に基づく焼結変形量が大きくなり寸法精度
が損われるが、その許容限界がSn8％に相当することに
よる。実用上は７％以内が好ましい。
次に、発明材および従来材の耐摩耗性を大越式摩耗試
験機を用いて比較し、その結果を第３図に示した。試験
の条件は負荷6.3kg,摩擦速度2.9m/sec,摩擦距離100m
で、摩擦の相手部材は耐熱鋼（SUH3）を用い、試験温度
は室温からバルブガイドの作動温度（通常200℃程度）
を越える300℃まで設定した。
験機を用いて比較し、その結果を第３図に示した。試験
の条件は負荷6.3kg,摩擦速度2.9m/sec,摩擦距離100m
で、摩擦の相手部材は耐熱鋼（SUH3）を用い、試験温度
は室温からバルブガイドの作動温度（通常200℃程度）
を越える300℃まで設定した。
試料中の発明材１は第２図における６％Snの試料と同
じもので、焼結密度は8.2g/cm3;発明材２は発明材１に
二硫化モリブデン３％（粉末の表面を銅で被覆してあ
る。）を添加したもので、焼結密度は8.0g/cm3である。
また従来材の試料はJIS:C5191の燐青銅棒材（Cu−6.3％
Sn−0.2％Ｐ）を切削加工したものである。
じもので、焼結密度は8.2g/cm3;発明材２は発明材１に
二硫化モリブデン３％（粉末の表面を銅で被覆してあ
る。）を添加したもので、焼結密度は8.0g/cm3である。
また従来材の試料はJIS:C5191の燐青銅棒材（Cu−6.3％
Sn−0.2％Ｐ）を切削加工したものである。
このデータによれば、全般に本発明材の摩耗が少ない
のは当然として、従来材は100℃以上の温度域での勾配
（摩耗量の増加率）が大きいのに比べて発明材は緩やか
であり、固体潤滑剤を含まない発明材１でさえ、その30
0℃における摩耗と従来材の100℃における摩耗が同等の
レベルにある。従って、この発明に係る合金は現時点で
従来材より優れていることはもとより、作動条件がより
過酷になった場合にも、なお実用に耐える品質を具えて
いる。
のは当然として、従来材は100℃以上の温度域での勾配
（摩耗量の増加率）が大きいのに比べて発明材は緩やか
であり、固体潤滑剤を含まない発明材１でさえ、その30
0℃における摩耗と従来材の100℃における摩耗が同等の
レベルにある。従って、この発明に係る合金は現時点で
従来材より優れていることはもとより、作動条件がより
過酷になった場合にも、なお実用に耐える品質を具えて
いる。
黒鉛および二硫化モリブデンはいずれも周知の固体潤
滑性物質で、その適量を基地中に分散させると耐摩耗性
が一層向上する。但し１％未満ではその効果が乏しく、
一方、５％を越えると基材の強度が低下するので、添加
量は１〜５％が適当である。なおその配合に際しては、
基材の主成分である銅で表面を被覆した複数粉の形で配
合する。これは前者の場合はその拡散を妨げて遊離黒鉛
として残留させるため；後者の場合は基材との密着性を
高めるためである。
滑性物質で、その適量を基地中に分散させると耐摩耗性
が一層向上する。但し１％未満ではその効果が乏しく、
一方、５％を越えると基材の強度が低下するので、添加
量は１〜５％が適当である。なおその配合に際しては、
基材の主成分である銅で表面を被覆した複数粉の形で配
合する。これは前者の場合はその拡散を妨げて遊離黒鉛
として残留させるため；後者の場合は基材との密着性を
高めるためである。
ところで、この発明に係る合金の製造に際して全成分
を包含する単一合金粉を用いずに、燐青銅粉とその他の
成分を銅粉に混合する方式を採ったのは、主として粉末
の成形性の関係からである。
を包含する単一合金粉を用いずに、燐青銅粉とその他の
成分を銅粉に混合する方式を採ったのは、主として粉末
の成形性の関係からである。
即ち、燐青銅の粉末は通常アトマイズ法で作られてい
るが、リンを含むために粉末の形状が球形になり、材質
が硬いことと相俟って圧縮成形する際の成形性が劣って
いる。そこで、成形性のよい銅粉を混合することにより
全体の成形性の改善を図った訳である。従って銅粉の中
でも、不規則な形状で且つ軟質な電解銅粉が特に適して
いる。
るが、リンを含むために粉末の形状が球形になり、材質
が硬いことと相俟って圧縮成形する際の成形性が劣って
いる。そこで、成形性のよい銅粉を混合することにより
全体の成形性の改善を図った訳である。従って銅粉の中
でも、不規則な形状で且つ軟質な電解銅粉が特に適して
いる。
なお成形性の改善には相当量の銅粉が必要で、しかも
全体組成で錫４〜８％，リン0.1〜0.3％を確保するに
は、燐青銅合金粉の錫およびリンの濃度が高くなければ
ならない。但し高すぎると、合金粉の成形性が一層劣化
する。燐青銅合金粉の組成（錫10±２％，リン0.3±0.1
％）はこの点の均衡を考慮して定められた。各成分に付
けた許容範囲は、合金粉のバラツキが大きいと配合の都
度修正を要し、また品質上も問題なので、合金粉の製造
基準として設けた管理限界である。
全体組成で錫４〜８％，リン0.1〜0.3％を確保するに
は、燐青銅合金粉の錫およびリンの濃度が高くなければ
ならない。但し高すぎると、合金粉の成形性が一層劣化
する。燐青銅合金粉の組成（錫10±２％，リン0.3±0.1
％）はこの点の均衡を考慮して定められた。各成分に付
けた許容範囲は、合金粉のバラツキが大きいと配合の都
度修正を要し、また品質上も問題なので、合金粉の製造
基準として設けた管理限界である。
なお、原料粉の成形ならびに焼結は粉末冶金の通常の
方法によるが、成形密度は高めとし、焼結温度は800℃
前後が好ましい。900℃以上の高温で焼結すると、過剰
の液相が生成して変形や吹出しを起こし、一方、750℃
以下では焼結が充分進行しないため材料強度が低くな
る。
方法によるが、成形密度は高めとし、焼結温度は800℃
前後が好ましい。900℃以上の高温で焼結すると、過剰
の液相が生成して変形や吹出しを起こし、一方、750℃
以下では焼結が充分進行しないため材料強度が低くな
る。
発明の効果 以上に詳述したように、この発明の第１番目に係るバ
ルブガイド材は、船外機関のバルブガイドとしての使用
温度において、JIS:C5191の燐青銅よりも耐摩耗性が優
れているとともに抗折力および表面硬さの剛性に優れた
船外機関用バルブガイド材を得ることができるものであ
る。
ルブガイド材は、船外機関のバルブガイドとしての使用
温度において、JIS:C5191の燐青銅よりも耐摩耗性が優
れているとともに抗折力および表面硬さの剛性に優れた
船外機関用バルブガイド材を得ることができるものであ
る。
この発明の第２番目に係るバルブガイド材は、前記第
１番目の発明の効果に加え、高温では分解されてしまう
ために低温でなければ焼結できないところの黒鉛または
二硫化モリブデンを固体潤滑剤として有する船外機関用
バルブガイド材を得ることができるものである。
１番目の発明の効果に加え、高温では分解されてしまう
ために低温でなければ焼結できないところの黒鉛または
二硫化モリブデンを固体潤滑剤として有する船外機関用
バルブガイド材を得ることができるものである。
この発明の第３番目に係るバルブガイド材の製造方法
は、燐青銅粉とニッケルとを鋼粉に配合することによ
り、成形性に優れ、船外機関のバルブガイドとしての使
用温度において、JIS:C5191の燐青銅よりも耐摩耗性が
優れているとともに抗折力および表面硬さの剛性に優れ
た船外機関用バルブガイド材の製造方法を得ることがで
きるものである。
は、燐青銅粉とニッケルとを鋼粉に配合することによ
り、成形性に優れ、船外機関のバルブガイドとしての使
用温度において、JIS:C5191の燐青銅よりも耐摩耗性が
優れているとともに抗折力および表面硬さの剛性に優れ
た船外機関用バルブガイド材の製造方法を得ることがで
きるものである。
この発明の第４番目に係るバルブガイド材の製造方法
は、前記第３番目の発明の効果に加え、モリブデンより
潤滑性に優れ、高温では分解されてしまうために低温で
なければ焼結できないところの黒鉛または二硫化モリブ
デンを固体潤滑剤として有することができる船外機関用
バルブガイド材の製造方法を得ることができるものであ
る。
は、前記第３番目の発明の効果に加え、モリブデンより
潤滑性に優れ、高温では分解されてしまうために低温で
なければ焼結できないところの黒鉛または二硫化モリブ
デンを固体潤滑剤として有することができる船外機関用
バルブガイド材の製造方法を得ることができるものであ
る。
第１図はNiの含有量と焼結材の抗折力および表面硬さと
の関係を示すグラフ、第２図はSnの含有量と焼結材の抗
折力および表面硬さとの関係を示すグラフ、第３図は本
発明材および比較材の耐摩耗性を比較したグラフであ
る。
の関係を示すグラフ、第２図はSnの含有量と焼結材の抗
折力および表面硬さとの関係を示すグラフ、第３図は本
発明材および比較材の耐摩耗性を比較したグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池ノ上 寛 千葉県松戸市常盤平３−26−３ (72)発明者 林 幸一郎 千葉県柏市南増尾727−25 (56)参考文献 特開 昭62−133027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−145107（ＪＰ，Ａ) 特公 昭29−958（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (4)
- 【請求項１】重量比にて錫４〜８％，ニッケル１〜４
％，リン0.1〜0.3％、および銅残部の組成で、バルブガ
イドの形状の圧粉体を焼結した合金からなることを特徴
とする、船外機関用バルブガイド材。 - 【請求項２】重量比にて錫４〜８％，ニッケル１〜４
％，リン0.1〜0.3％，黒鉛および二硫化モリブデンの少
なくとも一方１〜５％，および銅残部の組成よりなり、
バルブガイドの形状の圧粉体を焼結した合金からなるこ
とを特徴とする、船外機関用バルブガイド材。 - 【請求項３】重量比で組成が錫10±２％，リン0.3±0.1
％および銅残部の燐青銅粉の所定量とニッケル１〜４％
とを銅粉に配合して錫４〜８％，ニッケル１〜４％，リ
ン0.1〜0.3％および銅残部の組成とし、バルブガイドの
形状に成形および焼結することを特徴とする、船外機関
用バルブガイド材の製造方法。 - 【請求項４】重量比で組成が錫10±２％，リン0.3±0.1
％および銅残部の燐青銅粉の所定量と、ニッケル１〜４
％と、黒鉛および二硫化モリブデンの少なくとも一方１
〜５％とを銅粉に配合して錫４〜８％，ニッケル１〜４
％，リン0.1〜0.3％，黒鉛および二硫化モリブデンの少
なくとも一方１〜５％，および銅残部の組成とし，バル
ブガイドの形状に成形および焼結することを特徴とす
る、船外機関用バルブガイド材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62197276A JPH0814010B2 (ja) | 1987-08-08 | 1987-08-08 | バルブガイド材とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62197276A JPH0814010B2 (ja) | 1987-08-08 | 1987-08-08 | バルブガイド材とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6442537A JPS6442537A (en) | 1989-02-14 |
| JPH0814010B2 true JPH0814010B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=16371771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62197276A Expired - Lifetime JPH0814010B2 (ja) | 1987-08-08 | 1987-08-08 | バルブガイド材とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0814010B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3013946B2 (ja) * | 1992-02-18 | 2000-02-28 | 大同メタル工業株式会社 | 耐焼付性に優れた多層複合摺動材料 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH066725B2 (ja) * | 1985-12-05 | 1994-01-26 | 本田技研工業株式会社 | 自己潤滑性を有する焼結銅合金の製造方法 |
-
1987
- 1987-08-08 JP JP62197276A patent/JPH0814010B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6442537A (en) | 1989-02-14 |
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