烧结合金、用于制备该合金的方法以及阀座技术

本发明专利技术提供了一种能显示耐磨性的烧结合金和用于制备该合金的方法以及耐磨性良好的阀座。本发明专利技术涉及的烧结合金，当以其总量作为１００重量％时，该烧结合金含有Ｍｏ４－３０重量％、Ｃ０．２－３重量％、Ｎｉ１－３０重量％、Ｍｎ０．５－１０重量％、Ｃｏ２－４０重量％、以及余量为不可避免的杂质和Ｆｅ。本发明专利技术涉及的用于制备烧结合金的方法，其中，将含有硬质颗粒原材料混合物粉末的压块坯料烧结，由此制得所述烧结合金。一种含有上述烧结合金的阀座。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及耐磨性良好的烧结合金、用于制备该合金的方法，以及含有耐磨性良好的烧结合金的阀座。
技术介绍
用于汽车发动机或诸如此类的内燃机装备有用于吸气和排气的阀门以及将阀门设置在其上的阀座。对阀座要求具有高度耐磨性。一旦阀座被磨损，就会在阀落到阀座上时产生阀座凹陷的问题。作为耐磨性优良的阀座，可以使用例如由Co基硬质颗粒分散在Fe基合金基质中的烧结合金。另外，日本特许公开公报特开平9-242516公开了一种内燃机用的阀座。日本特许公开公报特开平9-242516公开的阀座是一种内燃机用阀座，其中，钴基硬质颗粒被分散在Fe基合金的基质中，其特征在于，在基体中作为基质成分，至少含有C0.5-1.5重量％和选自Ni、Co和Mo中的至少一种元素其总量为2.0-20.0重量％以及余量的Fe，同时所含钴基硬质颗粒的量为26-50重量％。然而，当该阀座被用作燃气发动机的阀座时，存在耐磨性不够好的问题。在使用液体燃料例如汽油和轻油的发动机中，借助燃料或燃烧产物(例如C)来保持阀门和阀座之间的润滑性能，并且该润滑性能可防止阀座磨损。另一方面，在使用气体燃料例如液化石油气(LPG液化天然气)和压缩天然气(CNG压缩天然气)的发动机中，因为产生的燃烧产物较少，所以不能充分保证阀和阀座之间的润滑性能。此外，在燃气发动机中，因为在燃料气体中大量包含的氢的还原作用，不大可能在阀座的滑动面上形成有助于固体之间润滑的氧化膜。
技术实现思路
本专利技术是针对这些情况而完成的。也就是说，本专利技术的目的是提供一种能显示充分耐磨性的烧结合金和用于制备该合金的方法以及耐磨性良好的阀座。为了解决该课题，本专利技术人进行了深入的研究并重复进行了各种不同系统的实验，结果，开发了一类烧结合金及诸如此类物，它们的硬度通过在烧结时促进Mn的扩散来使密度增大而得到提高，同时，Mo在其中形成氧化膜，而该氧化膜保证了固体的润滑性能。本专利技术的烧结合金当以其总量作为100重量％时含有4-30重量％的Mo；0.2-3重量％的C；1-30重量％的Ni；0.5-10重量％的Mn；2-40重量％的Co；以及余量为不可避免的杂质和Fe。较佳的是，当总量以100重量％计时，它可含有5重量％或更少的Cr以及2重量％或更少的Si中的至少一种成分。较佳的是，该合金可具有在基质中分散有硬质相的组织。一种用于制备本专利技术烧结合金的方法包括下述步骤制备一种由硬质颗粒粉末、碳粉末、Co粉末、以及Fe粉末或低合金钢粉末组成的混合粉末，其中，当以上述硬质颗粒粉末的总量作为100重量％时，该硬质颗粒粉末含有20-60重量％的Mo、3重量％或更少的C、5-40重量％的Ni、1-20重量％的Mn、5-40重量％的Co、余量为不可避免的杂质和Fe；当以上述混合粉末的总量作为100重量％时，该混合粉末含有硬质颗粒粉末10-60重量％、碳粉末0.2-2重量％、Co粉末20重量％或更少、余量为Fe粉末或低合金钢粉末；将该混合粉末模压成为压块坯料；将该压块坯料烧结，由此制成一种具有权利要求1-2中任一项所述组成的烧结合金。较佳的是，当以上述混合物粉末的总量作为100重量％时，该混合物粉末可以含有按10重量％或更少的比例混合的Ni粉末。较佳的是，当以上述硬质颗粒粉末的总量作为100重量％时，该硬质颗粒可以含有选自10重量％或更小比例的Cr以及4重量％或更小比例的Si中的至少一种成分。本专利技术的阀座当以其总量作为100重量％时含有4-30重量％的Mo、0.2-3重量％的C、1-30重量％的Ni、0.5-10重量％的Mn、2-40重量％的Co、以及余量为不可避免的杂质和Fe。较佳的是，当以上述阀座的总量作为100重量％时，它可含有选自5重量％或更少的Cr以及2重量％或更少的Si中的至少一种成分。较佳的是，该阀座具有在基质中分散有硬质相的组织。应注意，在本专利技术中，指明相关元素的组成比例的重量百分比等同于质量百分比。附图说明图1是说明进行本专利技术耐久试验的设备装置示意图。本专利技术的最佳实施方案下面，将描述进一步使本专利技术具体化的专利技术和本专利技术的具体实施方式。本专利技术的实施方式本专利技术的烧结合金当以其总量作为100重量％时含有4-30重量％的Mo；0.2-3重量％的C；1-30重量％的Ni；0.5-10重量％的Mn；2-40重量％的Co；以及余量为不可避免的杂质和Fe。本专利技术的烧结合金由于在烧结时通过促进Mn的扩散来增大密度，从而使硬度得到提高，同时由于Mo形成氧化膜，从而保证了由氧化膜产生的固体润滑性能。在本专利技术的烧结合金中，Mo是一种形成Mo碳化物以提高烧结合金硬度和耐磨性的元素。此外，本专利技术的烧结合金由于烧结而使得分散并固溶于组织中的Mo和Mo碳化物形成Mo的氧化膜，该氧化膜提高了固体润滑性能。并且，当Mo少于4重量％时，Mo变得不充分，以致氧化膜的形成变得不充分，并且最后不能获得固体润滑性能。此外，当Mo超过30重量％时，过度形成氧化膜，造成氧化膜剥离。氧化膜的剥离导致了烧结合金硬度和耐磨性的降低。此外，当Mo超过30重量％时，会导致在制备用于形成烧结合金的原材料粉末时的材料产率降低。为了制备原材料粉末，可以使用例如雾化法这样的方法。C是一种与Mo结合形成Mo碳化物并因此提高烧结合金硬度和耐磨性的元素。当C少于0.2重量％时，Mo碳化物形成的量是如此的少，以致于使耐磨性变得不充分。此外，当C超过3重量％时，烧结合金的密度降低。Ni是一种可以使导致Mo的固溶量提高的奥氏体相增加的元素。即，当Ni使Mo的固溶量提高时，可以改进烧结合金的耐磨性。当Ni少于1重量％时，Mo的固溶量是如此之少，以致于不能得到充分的耐磨性。当Ni超过30重量％时，烧结合金硬度降低。由于Mn在烧结时能有效地扩散，所以它是一种可使构成烧结合金组织的粘附性提高，并因此使烧结合金的密度提高的元素。此外，由于Mn具有使奥氏体相增加的作用，因此，其通过增加Mo的固溶量可提高耐磨性。当Mn少于0.5重量％时，不能充分获得密度增加的效果。此外，当Mn超过10重量％时，上述效果(密度提高的效果)达到了饱和。Co是一种可使烧结合金中奥氏体相增加并同时提高硬度的元素。当Co量少于2重量％时，不能观察到添加Co的效果，当Co超过40重量％时，上述(奥氏体相和硬度增加)的效果达到了饱和。较佳的是，本专利技术的烧结合金当以其总量作为100重量％时，还可含有选自5重量％或更少的铬(Cr)和2重量％或更少的硅(Si)中的至少一种成分。需注意的是，对Cr为5重量％或更少以及对Si为2重量％或更少两者规定的范围都不包括0重量％。Cr是一种可抑制Mo过量形成氧化膜，从而防止烧结合金耐磨性降低的元素。即，例如暴露在高温时，在烧结合金上会大量地形成氧化膜，导致生成的氧化膜剥离，从而导致烧结合金磨损。Cr显示出高的氧化开始温度已是公知的。当添加Cr时，在烧结合金中氧化物的生成被抑制，因此防止了烧结合金耐磨性的降低。此外，当Cr超过5重量％时，氧化物(氧化膜)的生成量变得如此之少，以致于使烧结合金的固体润滑性能降低。Si是一种提高氧化膜粘附性的元素。此外，当Si超过2重量％时，会使密度降低，从而导致烧结合金硬度降低。较佳的是，本专利技术的烧结合金具有一种由硬质相分散于基质中而形成的组织。在基质中分散的硬质相可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烧结合金，当以其总量作为１００重量％时，该合金含有：　　　　４－３０重量％的Ｍｏ；　　　　０．２－３重量％的Ｃ；　　　　１－３０重量％的Ｎｉ；　　　　０．５－１０重量％的Ｍｎ；　　　　２－４０重量％的Ｃｏ；以及余量的不可避免的杂质和Ｆｅ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安藤公彦，村濑博之，柘植德之，远藤邦彦，富田幸治，石原尚齐，早川雅博，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，株式会社精密烧结，
类型：发明
国别省市：JP[日本]