高导热性气门座圈制造技术

本发明专利技术涉及粉末冶金法生产的气门座圈，其具有载体层和功能层。本发明专利技术的目的是提供一种上述种类的气门座圈，其提供显著地较高的导热性能。为了达到这一目的，并根据上述首先提及的种类的气门座圈，本发明专利技术提出载体层的载体材料具有高于55W/m*K的导热率，总的含铜量介于>25和40％w/w的范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高导热性气门座圈 本专利技术涉及一种通过粉末冶金技术生产的气门座圈，其包括载体材料以及功能材 料。 上述首先提及的种类的气门座圈例如在日本公开的专利申请JP6145720A中已经 公知了。该专利申请描述了一种具有铜和钥组分的用于内燃发动机的渗透铜多层气门座 圈。 -般地，现有技术的气门座圈具有呈现极好的强度的优点。这主要是由于其设置 了两层不同的材料层，同时载体材料在其中提供了突出的强度特性。然而，上述的这样种类 的现有技术的气门座圈具有一个缺点，就是由于它们的导热性能很差，它们不再能满足内 燃发动机的增加的要求。通常，常规的载体材料的导热率小于45W/m*K。 本专利技术的目的是提供一种上述种类的气门座圈，其提供显著地更高的导热性能。 另外，该气门座圈能满足通常的关于密封性、尺寸精度和强度的要求。 为了达到这一目的，并根据上述首先提及的种类的气门座圈，本专利技术提出：载体层 ⑵的载体材料具有高于55W/m*K的导热率，其中总含铜量介于>25和40% W/W的范围。本 专利技术的气门座圈的总含铜量优选地由铁铜合金、增加的铜粉和渗透铜组成。 下述内容表示的全部百分数都是重量百分数。 根据本专利技术的气门座圈的特征是高导热率结合高强度，并且有助于应用在现代的 内燃发动机中。其提供以下优点： -在气缸盖中更快地传热， -较低的气门温度， -由于较低的气门温度，内燃机的爆震倾向减少， -在气门座圈中更均匀的温度分布， -由不均匀的温度分布所引起的气门座圈的变形得到减少， -由于气门座圈的抗变形性能提高，燃烧室中的泄漏减少。 本专利技术气门座圈的一个优选实施方式提供具有超过65W/m*K的导热率的载体材 料。这一变型尤其适于在装备了涡轮增压系统的发动机中使用。汽油发动机的燃烧温度高 于柴油机的燃烧温度。另一方面，柴油机的点火温度为大约200至300°C，高于汽油发动机 的点火温度。在任何情况下，尽快消除高温以防止发动机组被损坏都是必要的。 本专利技术气门座圈的一个特别优选的实施方式提供具有超过70W/m*K的导热率的 载体材料。该实施方式为重型发动机所需，例如用于跑车中或赛车中的发动机，在这些应用 中发动机的潜力被利用到极致。在这种情况下，增加的导热率会提高发动机的寿命。 优选地，载体材料包括铁铜合金。在该组合中，铁的高强度和铜的优良导热率使得 产生导体材料的特别积极的特性以用于特定应用。 如果铁铜合金的含铜量超过5 % w/w，尤其是在10% w/w时，通过粉末冶金的方法 制造的气门座圈呈现特别优良的性能。该合金配置能实现铁和铜的优点被利用得特别好。 在奥氏体中铜的最大溶解度在l〇94°C时为8. 5% w/w。然而，铜可以作为合金添加物并通 过扩散接合的方法被集成到铁铜合金中。利用扩散接合的铜，可以达到显著超过8. 5% w/w 的百分数。在本专利技术的范围内，术语铁铜合金还包括具有扩散接合的铜的铁。 本专利技术气门座圈的一个有利的实施方式提供由铁铜合金和铜粉的混合物组成的 载体材料。在该情况下，铜用来粘合铁组分，由此形成内聚的基体。增加的含铜量能实现热 量特别好地流过材料。这就确保气门座圈的区域内所涉及的机器元件具有长的使用寿命。 如果铜粉的百分比介于8和12的范围中间，尤其是达到10% w/w，可以达到导热性和强度 的特别好的组合。因此，在该情况下由铜形成的基体提供了特别好的导热率，而不明显削弱 铁的载体功能。由于发动机的性能日益提高，并且考虑到更高的运行温度，因此使气门座圈 的导热率提高也能够有利地影响并且因此提高气门座圈的使用寿命。 本专利技术的创造性气门座圈的一个特别优选的变型提议载体材料和/或功能材料 额外地包含借助于渗透而增加的铜。渗透用于填充压坯的孔隙。，这在当液态铜通过毛细作 用被吸入孔隙中的烧结过程期间发生。鉴于在烧结制品中的孔隙通常具有绝热效果，相比 较于基底材料，在这种情况下为载体材料和功能材料，导热率被显著地增加。这意味着工件 体积可以被最佳地利用，以优化导热率特性。 通过粉末冶金技术生产的具有的近似20% w/w的渗透的含铜量的气门座圈本身 是已知的。然而，已经发现，如果载体材料的含铜量折合>25% w/w，尤其是介于25和40% w/w的范围中间，气门座圈的导热率是特别有利的，在这样的情况下，铁的强度特性保持未 被削弱。虽然铁的强度性能比铜的更高，但是铜的导热率更佳。利用以上所述的载体材料 的合金成分，两种金属提供的优点可被组合起来，而不必面对它们的不利点。如果除了铜渗 透之外将铁铜合金粉末用于载体材料并将铁铜合金粉末混合到铜粉中，那么可以达到这样 的载体材料的高含铜量。 本专利技术的创造性气门座圈的总含铜量优选地范围在>28和40% w/w之间。 载体材料的一个特别有利的组分列在下表中：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末冶金法生产的气门座圈，包括载体层(2)和功能层(3)，其特征在于，以介于>25％和40％w/w之间的总含铜量，载体层(2)的载体材料的导热率超过55W/m*K。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.04 DE 102012013226.31. 一种粉末冶金法生产的气口座圈，包括载体层（2)和功能层（3)， 其特征在于，W介于>25%和40% w/w之间的总含铜量，载体层似的载体材料的导热 率超过5抓/m体。2. 根据权利要求1所述的粉末冶金法生产的气口座圈，其特征在于，载体层似的载体 材料的导热率超过65W/m*K，尤其是高于70W/m*K。3. 根据权利要求1或权利要求2所述的粉末冶金法生产的气口座圈，其特征在于，载体 材料包括铁铜合金。4. 根据权利要求3所述的粉末冶金法生产的气口座圈，其特征在于，铁铜合金的含铜 量超过5% w/w，尤其是合计近似10% w/w。5. 根据权利要求3或4中任何一项所述的粉末冶金法生产的气口座圈，其特征在于，载 体材料包括铁铜合金和铜粉的混合物。6. 根据权利要求5所述的粉末冶金法生产的气口座圈，其特征在于，铜粉的份额介于5 和15% w/w之间，尤其合计近似10% w/w。7. 根据前述权利要求的任何一项所述的粉末冶金法生产的气口座圈，其特征在于，载 体材料和/或功能材料包括借助于渗透而增加的铜。8. 根据权利要求7所述的粉末冶金法生产的气口座圈，其特征在于，总含铜量高于 25% w/w。9. 根据前述权利要求的任何一项所述的粉末冶金法生产的气口座圈，其具有载体材 料，所述载体材料形成由下列组分组成的载体层（2);10. 根据前述权利要求的任何一项所述的粉末冶金法...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·科勒，D·埃姆德，A·赛法特，T·莱勒格尔曼，
申请(专利权)人：布莱史塔生产有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE