JPS62202058A - バルブシ−ト用鉄系焼結合金 - Google Patents

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、内燃機関に使用されるバルブシート用鉄系焼
結合金に関する。バルブシートは、内燃機関のシリンダ
ヘッドに組み込まれている部材であり、エンジンバルブ
がバルブシートに着座すると、混合ガスや燃焼ガスがシ
ールされる。このバルブシートは耐熱性、耐摩耗性、耐
食性等が要求される。

〔従来技術］ 内燃機関に用いられる動弁部材の一つであるバルブシー
トは、工具鋼系や高速度鋼系等の合金鋼粉末から形成し
た焼結合金が用いられることが多い。バルブシートは、
最近の内燃機関の高＋１！能化に伴い、耐熱性、耐摩耗
性、耐食性等を一層向上させる必要性が大きくなってい
る。そこで近年、本出願人は公開特許昭６０−２１５７
３６号および公開特許昭６０−２１８４５１号に係る高
温耐摩耗性に優れた焼結合金の製造方法を開発した。

これらの公開特許公報に開示された製造方法は、合金鋼
粉末の成形体を焼結して得た多孔質焼結基材中の残留気
孔をできるだけ少なくし、かつその残留気孔中に銅を溶
浸することによって耐熱性、耐摩耗性、耐食性等を高め
る方法である。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記の公開特許昭６０−２１５７３６号および
公開特許昭６０−２１８４５１号に係る製造方法の一環
として開発されたものであり、耐熱性、耐摩耗性、耐食
性等を一層向上させたバルブシー１−田麩系焼結合金を
提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明のバルブシーｌ−川鉄系焼結合金は、重■比にお
いて、炭素粉末０．１〜１．５％と、コバルト粉末３〜
１５％と、フェロモリブデン粉末３〜１５％と、ニッケ
ル粉末３〜１５％と、フェロタングステン粉末０．５〜
２％および原料鉄粉末とからなる混合粉末を圧縮成形し
、かつ得られた成形体を焼結した多孔７１焼結基材の孔
内に溶浸された鉛１〜２０％を溶浸剤として含むことを
特徴とするものである。

本発明のバルブシート用鉄系焼結合金は、鉄系原料粉末
を８合一体化し、かつ焼結して得られた多孔質焼結基材
の孔内に溶浸される鉛を溶浸剤として含むもので、鉛の
もつ潤滑性にまりづぐれた耐熱性、耐摩耗性、耐食性等
を発揮しうるちのである。

（発明の構成の詳細な説明） 本発明の焼結合金の組成は、重量圧で、炭素０゜１〜１
．５％、フェロモリブデン粉末３〜１５％、コバルト３
〜１５％、ニッケル３−１５％、フェロタングステン粉
末０．５−２％および原料鉄粉末、そして、溶浸剤とし
て鉛１〜２０％からなっている。

ここで炭素は、焼結時に鉄素地中に固溶拡散し、焼結を
促進し、鉄素地の強化を計るためのもので、０．１％未
満の量ではその効果が見られず、１゜５％を越えると、
炭素が遊離黒鉛として素地中に残留する量が多くなりす
ぎて、素地の強度がかえって低下することから、０．１
〜１．５％にした。

コバルトは、焼結時に鉄素地中に固溶してこれを強化し
、耐熱性の向上と高温強度を雑持する効果があるが、３
％未満の量では、その効果は見られず、一方１５％を越
えると、効果の更なる向上は見られず、逆に素地が軟化
して摩耗が増加する。

またコバルトは高価であることから大量に用いることは
コスト面で不利である。従って３〜１５％にした。

フェロモリブデンは、モリブデンを６０〜７０％含む場
合、ビッカース硬さＨｖ６００〜１３００の硬さを有し
ており、素地中にフェロモリブデンの微細な硬質粒子を
分散させ、その敷石効果によって耐摩耗性を発揮させる
もので、３％未満では、耐摩耗成分が少なすぎて、その
効果が表われず、一方１５％を越えると耐摩耗成分が過
多となり、相手の部材を損傷させたり、切削加工を困難
にすることから３〜１５％にした。

ニッケルは、焼結時に、鉄素地中に固溶して、靭性を改
善するとともに耐熱性を向上させる働きがあり、さらに
硬さの向上改善に寄与するが、３％未満の欝では、これ
らの効果が得られず、一方１５％を越えた量を用いても
顕著な効果の改善は見られないため３〜１５％にした。

フェロタングステンは、タングステンを７５〜８５％含
有しており、上記のフェロモリブデン以上にすぐれた耐
摩耗性を発揮するもので、０．５％未満の量では、その
効果が少なく、２％を越えると、耐摩耗成分が過多とな
り、相手の部材を１０傷させ、また切削加工を困難にす
ることから０゜５〜２％にした。

溶浸剤の鉛は、焼結合金にこれを溶浸させることにより
、合金の表面に薄く付着した酸化物を形成し、この酸化
鉛が潤滑作用を発揮し、バルブとバルブシート相互間の
耐摩耗性を向上させる効果をもつ。１％以下では、耐摩
耗性の向上の効果は得られず、一方２０％以上では多孔
質焼結基材が弱体化して摩耗が増大するため、１〜２０
％にした。

なお、多孔質焼結基材の気孔率は体積比で５〜２０％で
ある。

［発明の効果］ 本発明の焼結合金は以上説明した様な構成であるが、か
かる構成の焼結合金は、高温における耐摩耗性、耐熱性
、耐食性等が良好である。

従って高温において苛酷な条件下で作動する部材、特に
は自動車の内燃機関の動弁部材を構成するバルブシート
に、本発明の焼結合金を適用すると、著しく耐摩耗性、
耐熱性、耐食性等の改善に寄与することができる。

［試験例］ （本発明の試料の作製） 鉄粉末−１００メツシコ、フェロモリブデン粉末−２０
０メツシユ、コバル１−粉末−１ｏＯメツシュ、ニッケ
ル粉末−２００メツシユ、フェロタングステン粉末−２
００メツシユ、炭素粉末−３２５メツシユを第１表の１
および２に示す組成により混合し、混合粉末を形成した
。なお金型潤滑剤としてステアリン酸亜鉛０．５〜１％
を加えた。

次に上記の混合粉末を６ｔ／ｃｍ２での成形圧力で圧粉
体を成形し、この成形体をアンモニア分解ガス雰囲気中
で１１５０℃の温度にて４５分間焼結を行った。さらに
得られた多孔質焼結基材をアンモニア分解ガス雰囲気中
で鉛塊とともに再度１０５０℃の温度で３０分間加熱し
、焼結基材の第１表 孔内に鉛を溶浸させた。

（本発明の試料の試験） 上記の工程で形成した試料１および２について、多孔質
焼結基材と溶浸剤（鉛）の摩耗量、圧環強ざ、および硬
さを以下の条件下で測定した。

（１）摩耗量の測定は第１図に示すように矢印１００の
方向から２荷重をがけながら試料１を５４５Ｃ焼入れ焼
もどし材製のロータ２にバネ３で押しつけた。次いでロ
ータ２を回転さぜ、すべり速度０．３ｍ／秒、摩耗距離
１００ｍ、Ｊｉｍ終荷重荷重２ｋｇの条件で試験し、第
２図に示すように試料１の摩耗幅ａを摩耗量とした。

（２）圧環強度は第３図で示すように矢印２００の方向
から荷重をかけつつ試験を行なった。第３図中４は試料
であり、５は鋼板である。

第２表 （本発明の試料の試ｌＡ結果） 試験結果は、上記第２表に示すとおりである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による焼結合金の試験用試料の摩耗試験
の説明図であり、第２図は試料の摩耗面を示す説明図で
ある。第３図は上記試験試料の圧環強度試験の説明図で
ある。 １・・・試料　　　　　　２・・・ロータ３・・・バネ
　　　　　　４・・・試料５・・・鋼板 特許出願人　　　トヨタ自動車株式会社同　　　　　日
本粉末合金株式会社 代理人　　　　弁理士　大川　宏 同　　　　　弁理士　丸山明夫

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比において、炭素粉末０．１〜１．５％と、
   コバルト粉末３〜１５％と、フェロモリブデン粉末３〜
   １５％と、ニッケル粉末３〜１５％と、フェロタングス
   テン粉末０．５〜２％および原料鉄粉末とからなる混合
   粉末を圧縮成形し、かつ得られた成形体を焼結した多孔
   質焼結基材の孔内に溶浸された鉛１〜２０％を溶浸剤と
   して含むことを特徴とするバルブシート用鉄系焼結合金
   。
2. （２）多孔質焼結基材の気孔率は体積比で５〜２０％で
   ある特許請求の範囲第１項記載のバルブシート用鉄系焼
   結合金。