烧结合金制阀导承及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及引导发动机的阀的开闭的阀导承及其制造方法，尤其涉及能够抑制阀 温度的上升的高传热阀导承及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 汽车发动机用阀导承以往为铸造物，但是活用粉末冶金工艺法的准精化（near net shape)、无加工的特征而取代之的是烧结合金部件，其生产量也显示出高增长率。作为 烧结合金制阀导承的一例，日本特开平6 - 306554了在具有如下组成且以珠光体为主体的 基体中分散有Fe-C-P化合物和游离石墨的烧结合金制阀导承，所述组成以重量％计含有C: 1~4%、Cu:1.5~6%、P:0.1~0.8%、且余量由Fe及不可避免的杂质构成。
[0003] 另一方面，在近年的汽车用汽油发动机中，面向低燃耗、低排放、高输出功率而通 过小型化、直接喷射高增压等各种技术的组合来实现燃烧效率的改善。燃烧效率的改善会 降低各种损失，尤其损失比例大的排气损失受到注目，作为该降低技术，尝试了高压缩化。 高压缩化必然会带来发动机温度的上升，并伴有产生爆震(knocking)等异常燃烧的风险， 因此需要燃烧室内的冷却对策。尤其在周边温度处于高温的排气侧阀周边，需要进行冷却 改善，对担负阀冷却功能的阀导承也要求高阀冷却能力。
[0004] 作为阀冷却能力高的阀导承材，可列举例如黄铜制的阀导承，但是存在耐摩耗性 的不足等材料物性上的问题、与以往一直使用的铁基的阀导承相比加工费用增加等成本上 的问题。因此，需要具有高阀冷却能力和耐摩耗性且还能满足成本的烧结合金制阀导承。
[0005] 日本特开平11 一 323512公开了 一种铁基烧结合金制阀导承，其作为在近年的高性 能化、高燃耗化的发动机中具有比以往更优异的耐摩耗性的铁基烧结合金制阀导承，通过 将Fe粉末、C粉末及Cu-Ni合金粉末混合并进行成形、烧结而得到，该铁基烧结合金制阀导承 具有如下组织：以重量％计含有Cu: 20~40%、Ni :0.6~14%、C: 1.0~3.0%，且余量由Fe及 不可避免的杂质构成，该铁基烧结合金制阀导承具有如下组织:在将以Fe为主成分的Fe基 合金相用以Cu为主成分的Cu基合金相接合而成的基体中析出分散有平均粒径:30μπι以下的 微细的游离石墨相。
【发明内容】
[0006] 发明要解决的课题
[0007] 鉴于上述问题，本发明的课题在于提供能够用于基于小型化、直接喷射高增压化 的热载荷大的发动机的阀导承的具有高传热性和优异的耐摩耗性的烧结合金制阀导承。进 而，其课题还在于提供该烧结合金制阀导承的制造方法。
[0008] 用于解决课题的手段
[0009] 本发明人对发动机用烧结合金制阀导承进行深入研究，结果想到:通过在包含选 自0、1〇、1、￥的元素的？6基合金粉末中使用经过〇1涂敷的粉末，从而得到兼具耐摩耗性和 高导热性两者的烧结合金制阀导承。
[0010] 即，本发明的烧结合金制阀导承，其特征在于，其具有如下组成：以质量％计〇!: 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 杂质构成，且上述Cr、Mo、V及W的总量为2%以上，并且其具有如下组织：由以Fe为主成分的 Fe基合金相、Cu相或以Cu为主成分的Cu基合金相、及石墨相构成。上述Fe基合金相优选包含 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 合金构成，并且优 选具有如下组成：以质量％计〇:0~10%、M〇:0~6%、V:0~8%、W:0~8%、(：:0.5~1%、余 量由Fe及不可避免的杂质构成，且上述Cr、Mo、V及W的总量为2%以上。
[0011 ]上述Cu相或以Cu为主成分的Cu基合金相优选形成连续的组织，并且，上述Cu相或 以Cu为主成分的Cu基合金相优选具有200W/(m · K)以上的导热率。
[0012]另外，本发明的烧结合金制阀导承，其特征在于，对预制合金粉末实施Cu的涂敷， 并混合C粉末，进行成形、烧结，所述预制合金粉末具有如下组成：以质量％计〇:0~10%、 1〇:0~6%、￥ :0~8%、1:0~8%、(：:0.5~1%、余量由？6及不可避免的杂质构成，且上述(>、 Mo、V及W的总量为2%以上。
[0013]发明效果
[0014] 本发明的烧结合金制阀导承具备具有耐摩耗性的Fe基合金相、导热优异的Cu相或 以Cu为主成分的Cu基合金相及自润滑性优异的石墨相，由此能够成为耐摩耗性优异、阀冷 却能力高的烧结合金制阀导承。由此即使在高性能化及高载荷化的发动机中也能避免爆震 等异常燃烧，能够有助于提高高性能发动机的性能。
【附图说明】
[0015] 图1为利用光学显微镜得到的实施例1的烧结合金制阀导承的组织照片。
[0016]图2为显示摩耗试验的概况的图。
【具体实施方式】
[0017] 本发明的烧结合金制阀导承具有如下组成：以质量％计铜（Cu): 10~90%、铬 (0):0~10%、钼(]?〇):0~6%、钒(￥):0~8%、钨(￥):0~8%、碳(〇 :0.5~3%、余量由铁 (Fe)及不可避免的杂质构成，且上述Cr、Mo、V及W的总量为2%以上。同时，本发明的烧结合 金制阀导承的组织由Fe基合金相、Cu相或Cu基合金相、及石墨相构成，分别担负耐摩耗性、 导热性及自润滑性。予以说明，Fe基合金相以Fe为主成分，Cu基合金相以Cu为主成分。
[0018] 本发明的烧结合金制阀导承中所含的Cu为在赋予高导热性方面不可或缺的合金 成分。烧结合金制阀导承的导热率优选为30W/(m · K)以上、更优选为50W/(m · K)以上。在Cu 不足10质量％时，液相的产生不充分，并且Cu相或Cu基合金相的形成变得不充分，无法得到 致密且规定的导热特性。另一方面，若Cu超过90质量％，则? 6基合金相变得过少，在耐摩耗 性上产生问题。因此，Cu为10~90质量％。Cu优选为30质量％以上且80质量％以下，更优选 为75质量％以下。另外，在金属中，导热率主要支配晶粒内的自由电子的运动，因此固溶元 素越少，则导热率越高，因而重要的是不含固溶于Cu的元素。这一点，Mo、V、W、C几乎不固溶 于Cu，并且Cr和Fe虽然仅在高温固溶于Cu，但是若被冷却，则成为Cu与Cr和/或Fe的混合组 织，均不会对Cu的导热率造成不良影响。因此，本发明中的Cu基合金相可以为Cu-Cr合金、 Cu-Fe合金、或Cu-Cr-Fe合金。若为这些Cu基合金相，贝lj单体即可具有200W/(m · K)以上的导 热率。在本发明中虽然不含Ni，但由于Ni与Cu百分百形成固溶体，因此Ni在Cu中的固溶会显 著降低导热率，故不优选。
[0019] 〇、10、￥、1固溶于?6基合金相中，有助于提高强度及硬度。进而，形成碳化物而使 耐摩耗性提高。若Cr、Mo、V及W的总量不足2.0质量％，则无法得到良好的耐热性、耐摩耗性。 另一方面，若Cr超过10质量％、或者Mo超过6质量％、或者V及W分别超过8质量％，则因析出 物的析出过多、粗大化而使Fe基合金相本身变得脆弱，并且担心对象材料攻击性的增加、向 气缸盖压入时的折损。因此，Cr、Mo、V、W的含量以质量％计为Cr:0~10%、M〇:0~6%、V:0~ 8%、1:0~8%，上述0、1〇、￥及1的总量为2%以上。0、1〇、￥及1的总量的上限为32质量％， 但是从对象材料攻击性的观点出发，优选为16质量％以下。
[0020] C固溶于Fe基合金相中或形成碳化物而使强度及硬度提高。另外，通过以石墨的形 式进行单体分散，从而赋予自润滑性。若C不足0.5质量％，则碳化物不会充分析出，无法得 到上述的效果。另一方面，若含有超过3质量％的(：，则碳化物的析出过多、粗大化而使韧性 降低，从而招致制品功能降低。因此，C为0.5~