JPS5930505B2 - 鉄合金插入体と１体のアルミニウムまたはアルミニウム合金鋳造部材およびその製法 - Google Patents

鉄合金插入体と１体のアルミニウムまたはアルミニウム合金鋳造部材およびその製法

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JPS5930505B2
JPS5930505B2 JP50110464A JP11046475A JPS5930505B2 JP S5930505 B2 JPS5930505 B2 JP S5930505B2 JP 50110464 A JP50110464 A JP 50110464A JP 11046475 A JP11046475 A JP 11046475A JP S5930505 B2 JPS5930505 B2 JP S5930505B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複合金属部材に関し、詳細には主としてピスト
ンのリングキャリヤ、そのための粗材およびこのような
リングキャリヤと１体のピストンに関する。
ピストンにピストン本体より耐磨耗性の材料のリングキ
ャリヤを備え、リングキャリヤにピストンリングを収容
する溝を加工することは公知である。
たとえばディーゼルエンジンに使用するアルミニウム合
金ピストンは特殊鋳鉄のリングキャリヤを備えることが
でき、その際このリングキャリヤは鋳型に配置され、ア
ルミニウム合金がピストン製造の間にその周囲に鋳込ま
れる。
リングの溝は鋳物の機械加工の際リングギヤリヤに加工
される。
リングキャリヤとピストン本体の間の信頼しつる結合を
達成することはとくにリングキャリヤが鉄系材料であり
、本体がアルミニウム合金の場合困難であることも公知
である。
英国特許第８９２７７Ｑ号（ヘソプワズグランテージリ
ミテッド（Ｈｅｐｗｏｒｔｈ Ｇｒａｎｄａｇｅ Ｌ
ｉｍ１ｔｅｄ ））にはアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金で鋳ぐるみする鉄系金属壁材の表面にモリブデン
被覆をスプレーし、このモリブテン被覆の上にアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金被覆をスプレーし、被覆し
た部分を予熱１、アルミニウムまたはアルミニウム合金
をスプレーした表面へ鋳込むことよりなる鉄系金属部材
の上へアルミニウムまたはアルミニウム合金を鋳込む方
法が記載される。
英国特許第１１６１６６３号（ウエルワーズイ リミテ
ツド（Ｗｅｌｌｗｏｒｔｈｙ Ｌｉｍ１ｔｅｄ ）
）には焼結した鉄系金属部材へスズの層を被覆し、被覆
された焼結部材に対して金属を鋳込む複合金属部材の製
法が記載される。
英国特許第１１６４２８９号（ウエルワーズイ・リミテ
ッド（Ｗｅｌｌｗｏｒｔｈｙ Ｌｉｍ１ｔｅｄ ））
には鉄系金属部材または焼結した鉄系または非鉄系部材
をモリブデンのスプレーによって被覆し、モリブデンを
スズの層で被覆し、次に被覆した金属部材に対して非鉄
系金属を被覆することよりなる複合金属部材の製法が記
載される。
これらの場合モリブデンもしくはスズの表面層またはモ
リブデンおよびスズの表面層は鉄系金属と非鉄系金属の
結合を有効にするため重要である。
本発明の１つの態様によれば部材の負荷支持能力または
耐磨耗性を増大する挿入体を有するアルミニウムまたは
アルミニウム合金の金属部材が得られ、この挿入体はク
ロムおよびニッケルを含むオーステナイト系鉄合金の焼
結体よりなり、この鉄合金は部材の焼結中または焼結後
鍋または銅系合金で含浸されている。
本発明のもう１つの態様によ□れば内熱機関のピストン
の形の金属部材が得られ、このピストンはピストンリン
グキャリヤの周囲に鋳込まれたアルミニウムまたはアル
ミニウム合金であり、このキャリヤはクロムおよびニッ
ケルを含むオーステナイト系鉄合金の焼結体よりなり、
この鉄合金は部材の焼結中または焼結後に銅または銅系
合金で含浸されている。
本発明によれば鉄系金属とアルミニウム合金の結合を助
ける第３金属の表面層を必要とせず、と（に銅含浸が表
面層をつくらないことは明らかである。
表面に見える含浸剤の量は焼結の密度によるけれど、一
般に表面積の僅か２０％である。
本発明による鉄系部材はスズで含浸し、アルミニウム合
金をその周囲に鋳込むと結合が不十分になることが明ら
かになった。
さらに普通の鉄合金（オーステナイト系鉄合金と異なる
）を選択して本発明と同じ過程を使用する場合、使用に
耐えない結果が生ずる。
たとえば銅４％、炭素０．８％、残部（不純物は別とし
て）鉄の組成を有する粉末を選択し、密度６．６ｆｔ／
ｃｒｉｌに焼結し、含浸後に７．４？／ｃｎｉ、の密度
を得るように銅１５％で含浸し、次にアルミニウム合金
を鋳込んでピストンにする場合、アルミニウム合金と鉄
系焼結体の間に満足な結合が得られない。
もう１つの例によればクロム１．７〜２．１％、ニッケ
ル１３．５〜１６．０％、マンガン０．８〜１．０％、
ケイ素１．６〜２．２％、銅６．０〜８．０％、全炭素
２．５〜２．７％、リン０．６５％以下、残部鉄の組成
を有する粉末を焼結して鉄系骨格を形成した。
骨格重量の３０％の銅または銅合金を使用しても満足に
これを含浸し得ないことが明らかになった。
本発明のもう１つの態様によればクロムおよびニッケル
を含むオーステナイト系鉄合金の焼結体よりなり、この
鉄合金を焼結体の焼結中または焼結後に銅または銅系合
金で含浸した、アルミニウム合金のピストン本体と１体
にするための金属部材たとえばリングキャリヤが得られ
る。
さらに本発明のもう１つの態様によれば粉末を圧縮焼結
してクロムおよびニッケルを含むオーステナイト系鉄合
金の焼結体を形成し、この鉄合金を同時にか、または続
（過程で銅または銅系合金で含浸することよりなる負荷
支持または耐磨耗性挿入体としてアルミニウムまたはア
ルミニウム合金の本体と１体にするために適する金属部
材の製法が得られる。
本発明によるリングキャリヤおよびリングキャリヤピス
トン製造の例を図面により説明する。
ピストンはアルミニウム合金たとえばケイ素１２％、残
部アルミニウムよりなる合金でつ（られた公知または常
用の形のピストン本体１１よりなる。
ピストンはヘッド１２、リング溝部１３、ピストンピン
ボス１４およびスカート１５を有する。
リング溝部は最上リング溝１７が形成される鉄合金のリ
ングキャリヤ１６を有する。
他のリング溝１８はアルミニウムピストンの本体に形成
されるように示されるけれど、所望によりリングキャリ
ヤを拡大し、２つ以上のリング溝をリングキャリヤに加
工することができる。
リングキャリヤはクロム１０〜３０％、ニッケル６〜４
０％、および選択的に少量のマンガン、ケイ素、モリブ
デンおよび（または）他の公知合金元素を含む組成のオ
ーステナイト系不銹銅を選択して製造される。
マンガンが存在する場合２％を超えず、ケイ素が存在す
る場合３％を超えず、モリブデンが存在する場合４％を
超えず、炭素が存在する場合００２％を超えず、リンが
存在する場合０．０５％を超えず、イオウが存在する場
合０．０５％を超えないのが有利である。
粉末がオーステナイト系であることが重要であり、かつ
オーステナイト系鉄粉末はクロム３０％までおよびニッ
ケル４０％までを含むことができるけれど、クロム１０
〜３０％およびニッケル６〜４０％を含む鉄材料がすべ
てオーステナイト系であるとは限らないことは明らかで
ある。
本発明はオーステナイト系材料の焼結体に制限される。
クロムおよびニッケルの有利な範囲はクロム１０〜２１
％、ニッケル６〜１４％である。
さらに有利な範囲はクロム１６〜２０％、ニッケル８〜
１４％；クロム１８〜２０％、ニッケル８〜１２％：お
ヨヒクロム１６〜１８％、ニッケル１０〜１４％である
。
本明細書のすべての％は重量％で示される。
含授剤はほぼ純銅であるか、または主として銅であるけ
れどたとえば少量のマンガン、鉄またはコバルトのよう
な合金元素を含む合金でよい。
銅または銅系合金は鉄合金の１２〜２２％である。
適当な潤滑剤たとえばステアリン酸亜鉛０．７５％が粉
末に添加され、適当なミクサで徹底混合される。
ステアリン酸亜鉛は製造過程の間に消失し、最終製品に
は存在しない。
特殊な例の場合、クロム１８％、ニッケル８％、モリブ
デン２３％、マンガン１５％、ケイ素０．３％、結合炭
素０．０１％、残部（不純物は別として）鉄の組成を有
する粉末を適当なプレスで圧縮し、生圧縮体を適当な焼
結ｊ″ｊにより還元性保護雰囲気中でとくに少なくとも
３０分、約１１００”ｃの温度で焼結し、それによって
オーステナイト地を有する多孔性焼結体または骨格が得
られる。
多孔体は粉末の形の銅または固体リングの形の銅を多孔
体トに配置することによってその孔を銅で充てんされ、
銅の量は多孔体重量の１８％に達し、銅を含む多孔体は
１１００°Ｃの炉内の還元性保護雰囲気に七分な時間保
持され、銅は不銹銅多孔体の孔を含浸する。
含浸後の多孔体は７．６９ ／ｃｒｌの密度および１８
５ ＨＶ５ （５ｋｇの負荷によるビッカースダイヤ
モンド硬度）の硬度を有することが明らかになった。
含浸多孔体によって形成されたリングキャリヤはピスト
ン鋳型内に配置された溶融アルミニウム合金に浸漬され
、アルミニウム合金により鋳ぐるみされる。
リングキャリヤとアルミニウムピストン本体の間の結合
は良好なことが明らかになった。
たとえば本発明のピストン断面の金相学的試験により、
リングキャリヤは断面の結合線の１、．００％にわたっ
てピストン本体に結合していることが明らかになった。
これは例外的である。リングキャリヤを含むピストンは
次に機械加工され、特にリング溝がピストンリング収容
のためリングキャリヤに加工される。
第２の例によればクロム１８％、ニッケル１０％、マン
ガン１．１％、ケイ素０．５％、結合炭素０．０１％、
残部（不純物は別として）鉄の組成を有する粉末を前記
のように混合および圧縮した。
こゆ場合連続する作業で行われる焼結および含浸の代り
に鉄合金の重量の１５％の銅リングとともに産縮体を適
当な炉に装入し、とくに少なくとも３０分間約１１００
℃の還元性保護雰囲気中で加熱した。
得られた製品は孔がほとんど銅で充てんされた鉄合金焼
結体である。
含浸した焼結体を次に前記のようにアルミニウム合金で
鋳ぐるみする。
第３の例の場合、クロム１２％、ニッケル１２％、モリ
ブデン２１％、マンガン１．３％、ケイ素０．０７％、
結合炭素０．０１％、残部（不純物は別として）鉄の組
成を有する粉末を選択し、第４の例−Ｃ−ハクロム２５
％、ニッケル２０％、マンガン０．９％、ケイ素０．２
％、結合炭素０．０２％、残部（不純物は別として）鉄
の組成を有する粉末を選択した。
焼結および含浸を連続過程で行った場合およびこれらの
作業を上記のように同時に行った場合、両方とも同じ結
果が得られた。
焼結温度は厳密を要しないけれど、１１００〜１１２０
℃の範囲が有利である。
含浸温度が銅または銅系合金の融点より高くなければな
らないことは明らかである。
含浸の時間は含浸する焼結体のサイズによる。
本発明は焼結した鉄合金ピストンリンクキャリヤを鋳ぐ
るみしたアルミニウムピストンに関して記載したけれど
、本発明は焼結した鉄合金バルブシートまたは一般に多
数のこの種バルブシートを鋳ぐるみしたアルミニウムま
たはアルミニウム合金のシリンダヘッドの製造にも適用
することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明によるリングキャリヤを有するピストンヘ
ッドの縦断面図である。 １２・・・・・・ピストンヘッド、１４・山・・ピスト
ンピンボス、１５・・・・・・スカート、１６・・・・
・・リングキャリヤ、１７，１８・・・・・・リング溝
。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に部材の負荷支持能力または耐磨耗性を増大す
    るための挿入体を鋳ぐるみしたアルミニウムまたはアル
    ミニウム合金鋳造部材において、挿入体がクロムおよび
    ニッケルを含むオーステナイト系鉄合金の焼結体よりな
    り、この鉄合金が焼結体の焼結中または焼結後に銅また
    は銅系合金により含浸されていることを特徴とする鉄合
    金挿入体と１体のアルミニウムまたはアルミニウム合金
    鋳造部材。 ２ 鉄合金挿入体と１体のアルミニウムまたはアルミニ
    ウム合金鋳造部材を製造する方法において、クロムおよ
    びニッケルを含むオーステナイト系鉄合金の粉末を圧縮
    および焼結して焼結体を形成し、鉄合金を焼結と同時に
    か、または連続する過程で銅または銅系合金により含浸
    し、挿入体をアルミニウムまたはアルミニウム合金で鋳
    ぐるみすることを特徴とする鉄合金挿入体と１体のアル
    ミニウムまたはアルミニウム合金鋳造部材の製法。
JP50110464A 1974-09-11 1975-09-11 鉄合金插入体と１体のアルミニウムまたはアルミニウム合金鋳造部材およびその製法 Expired JPS5930505B2 (ja)

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JPS5154835A JPS5154835A (ja) 1976-05-14
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DE (1) DE2540542C2 (ja)
DK (1) DK152179C (ja)
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