燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及引導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)的閥的開(kāi)閉的閥導(dǎo)承及其制造方法，尤其涉及能夠抑制閥 溫度的上升的高傳熱閥導(dǎo)承及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)用閥導(dǎo)承以往為鑄造物，但是活用粉末冶金工藝法的準(zhǔn)精化（near net shape)、無(wú)加工的特征而取代之的是燒結(jié)合金部件，其生產(chǎn)量也顯示出高增長(zhǎng)率。作為 燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承的一例，日本特開(kāi)平6 - 306554了在具有如下組成且以珠光體為主體的 基體中分散有Fe-C-P化合物和游離石墨的燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承，所述組成以重量％計(jì)含有C: 1~4%、Cu:1.5~6%、P:0.1~0.8%、且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
[0003] 另一方面，在近年的汽車(chē)用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中，面向低燃耗、低排放、高輸出功率而通 過(guò)小型化、直接噴射高增壓等各種技術(shù)的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)燃燒效率的改善。燃燒效率的改善會(huì) 降低各種損失，尤其損失比例大的排氣損失受到注目，作為該降低技術(shù)，嘗試了高壓縮化。 高壓縮化必然會(huì)帶來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的上升，并伴有產(chǎn)生爆震(knocking)等異常燃燒的風(fēng)險(xiǎn)， 因此需要燃燒室內(nèi)的冷卻對(duì)策。尤其在周邊溫度處于高溫的排氣側(cè)閥周邊，需要進(jìn)行冷卻 改善，對(duì)擔(dān)負(fù)閥冷卻功能的閥導(dǎo)承也要求高閥冷卻能力。
[0004] 作為閥冷卻能力高的閥導(dǎo)承材，可列舉例如黃銅制的閥導(dǎo)承，但是存在耐摩耗性 的不足等材料物性上的問(wèn)題、與以往一直使用的鐵基的閥導(dǎo)承相比加工費(fèi)用增加等成本上 的問(wèn)題。因此，需要具有高閥冷卻能力和耐摩耗性且還能滿足成本的燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承。
[0005] 日本特開(kāi)平11 一 323512公開(kāi)了 一種鐵基燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承，其作為在近年的高性 能化、高燃耗化的發(fā)動(dòng)機(jī)中具有比以往更優(yōu)異的耐摩耗性的鐵基燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承，通過(guò) 將Fe粉末、C粉末及Cu-Ni合金粉末混合并進(jìn)行成形、燒結(jié)而得到，該鐵基燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承 具有如下組織：以重量％計(jì)含有Cu: 20~40%、Ni :0.6~14%、C: 1.0~3.0%，且余量由Fe及 不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，該鐵基燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承具有如下組織:在將以Fe為主成分的Fe基 合金相用以Cu為主成分的Cu基合金相接合而成的基體中析出分散有平均粒徑:30μπι以下的 微細(xì)的游離石墨相。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明要解決的課題
[0007] 鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的課題在于提供能夠用于基于小型化、直接噴射高增壓化 的熱載荷大的發(fā)動(dòng)機(jī)的閥導(dǎo)承的具有高傳熱性和優(yōu)異的耐摩耗性的燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承。進(jìn) 而，其課題還在于提供該燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承的制造方法。
[0008] 用于解決課題的手段
[0009] 本發(fā)明人對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)用燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承進(jìn)行深入研究，結(jié)果想到:通過(guò)在包含選 自0、1〇、1、￥的元素的？6基合金粉末中使用經(jīng)過(guò)〇1涂敷的粉末，從而得到兼具耐摩耗性和 高導(dǎo)熱性兩者的燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承。
[0010] 即，本發(fā)明的燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承，其特征在于，其具有如下組成：以質(zhì)量％計(jì)〇!: 10 ~90%、0:0~10%、]?〇:0~6%、￥:0~8%、￥:0~8%、(： :0.5~3%、余量由卩6及不可避免的 雜質(zhì)構(gòu)成，且上述Cr、Mo、V及W的總量為2%以上，并且其具有如下組織：由以Fe為主成分的 Fe基合金相、Cu相或以Cu為主成分的Cu基合金相、及石墨相構(gòu)成。上述Fe基合金相優(yōu)選包含 Fe-Mo-C 合金、Fe-Cr-Mo-V-C 合金、Fe-Cr-V-W-C 合金、或 Fe-Cr-Mo-V-W-C 合金構(gòu)成，并且優(yōu) 選具有如下組成：以質(zhì)量％計(jì)〇:0~10%、M〇:0~6%、V:0~8%、W:0~8%、(：:0.5~1%、余 量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，且上述Cr、Mo、V及W的總量為2%以上。
[0011 ]上述Cu相或以Cu為主成分的Cu基合金相優(yōu)選形成連續(xù)的組織，并且，上述Cu相或 以Cu為主成分的Cu基合金相優(yōu)選具有200W/(m · K)以上的導(dǎo)熱率。
[0012]另外，本發(fā)明的燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承，其特征在于，對(duì)預(yù)制合金粉末實(shí)施Cu的涂敷， 并混合C粉末，進(jìn)行成形、燒結(jié)，所述預(yù)制合金粉末具有如下組成：以質(zhì)量％計(jì)〇:0~10%、 1〇:0~6%、￥ :0~8%、1:0~8%、(：:0.5~1%、余量由？6及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，且上述(>、 Mo、V及W的總量為2%以上。
[0013]發(fā)明效果
[0014] 本發(fā)明的燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承具備具有耐摩耗性的Fe基合金相、導(dǎo)熱優(yōu)異的Cu相或 以Cu為主成分的Cu基合金相及自潤(rùn)滑性優(yōu)異的石墨相，由此能夠成為耐摩耗性優(yōu)異、閥冷 卻能力高的燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承。由此即使在高性能化及高載荷化的發(fā)動(dòng)機(jī)中也能避免爆震 等異常燃燒，能夠有助于提高高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為利用光學(xué)顯微鏡得到的實(shí)施例1的燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承的組織照片。
[0016]圖2為顯示摩耗試驗(yàn)的概況的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 本發(fā)明的燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承具有如下組成：以質(zhì)量％計(jì)銅（Cu): 10~90%、鉻 (0):0~10%、鉬(]?〇):0~6%、釩(￥):0~8%、鎢(￥):0~8%、碳(〇 :0.5~3%、余量由鐵 (Fe)及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，且上述Cr、Mo、V及W的總量為2%以上。同時(shí)，本發(fā)明的燒結(jié)合 金制閥導(dǎo)承的組織由Fe基合金相、Cu相或Cu基合金相、及石墨相構(gòu)成，分別擔(dān)負(fù)耐摩耗性、 導(dǎo)熱性及自潤(rùn)滑性。予以說(shuō)明，F(xiàn)e基合金相以Fe為主成分，Cu基合金相以Cu為主成分。
[0018] 本發(fā)明的燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承中所含的Cu為在賦予高導(dǎo)熱性方面不可或缺的合金 成分。燒結(jié)合金制閥導(dǎo)承的導(dǎo)熱率優(yōu)選為30W/(m · K)以上、更優(yōu)選為50W/(m · K)以上。在Cu 不足10質(zhì)量％時(shí)，液相的產(chǎn)生不充分，并且Cu相或Cu基合金相的形成變得不充分，無(wú)法得到 致密且規(guī)定的導(dǎo)熱特性。另一方面，若Cu超過(guò)90質(zhì)量％，則? 6基合金相變得過(guò)少，在耐摩耗 性上產(chǎn)生問(wèn)題。因此，Cu為10~90質(zhì)量％。Cu優(yōu)選為30質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％以下，更優(yōu)選 為75質(zhì)量％以下。另外，在金屬中，導(dǎo)熱率主要支配晶粒內(nèi)的自由電子的運(yùn)動(dòng)，因此固溶元 素越少，則導(dǎo)熱率越高，因而重要的是不含固溶于Cu的元素。這一點(diǎn)，Mo、V、W、C幾乎不固溶 于Cu，并且Cr和Fe雖然僅在高溫固溶于Cu，但是若被冷卻，則成為Cu與Cr和/或Fe的混合組 織，均不會(huì)對(duì)Cu的導(dǎo)熱率造成不良影響。因此，本發(fā)明中的Cu基合金相可以為Cu-Cr合金、 Cu-Fe合金、或Cu-Cr-Fe合金。若為這些Cu基合金相，貝lj單體即可具有200W/(m · K)以上的導(dǎo) 熱率。在本發(fā)明中雖然不含Ni，但由于Ni與Cu百分百形成固溶體，因此Ni在Cu中的固溶會(huì)顯 著降低導(dǎo)熱率，故不優(yōu)選。
[0019] 〇、10、￥、1固溶于?6基合金相中，有助于提高強(qiáng)度及硬度。進(jìn)而，形成碳化物而使 耐摩耗性提高。若Cr、Mo、V及W的總量不足2.0質(zhì)量％，則無(wú)法得到良好的耐熱性、耐摩耗性。 另一方面，若Cr超過(guò)10質(zhì)量％、或者M(jìn)o超過(guò)6質(zhì)量％、或者V及W分別超過(guò)8質(zhì)量％，則因析出 物的析出過(guò)多、粗大化而使Fe基合金相本身變得脆弱，并且擔(dān)心對(duì)象材料攻擊性的增加、向 氣缸蓋壓入時(shí)的折損。因此，Cr、Mo、V、W的含量以質(zhì)量％計(jì)為Cr:0~10%、M〇:0~6%、V:0~ 8%、1:0~8%，上述0、1〇、￥及1的總量為2%以上。0、1〇、￥及1的總量的上限為32質(zhì)量％， 但是從對(duì)象材料攻擊性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為16質(zhì)量％以下。
[0020] C固溶于Fe基合金相中或形成碳化物而使強(qiáng)度及硬度提高。另外，通過(guò)以石墨的形 式進(jìn)行單體分散，從而賦予自潤(rùn)滑性。若C不足0.5質(zhì)量％，則碳化物不會(huì)充分析出，無(wú)法得 到上述的效果。另一方面，若含有超過(guò)3質(zhì)量％的(：，則碳化物的析出過(guò)多、粗大化而使韌性 降低，從而招致制品功能降低。因此，C為0.5~