硬质粒子和使用了该硬质粒子的烧结滑动构件的制作方法

本发明涉及硬质粒子、特别是适于提高烧结滑动构件的耐磨损性的硬质粒子和使用了该硬质粒子的烧结滑动构件。

背景技术：

在汽车中，发动机和变速器等各种设备中使用有滑动构件。在这样的滑动构件中，发动机用阀座(valveseat)和阀导承(valveguide)暴露于与近年的发动机性能提高相伴的高温且低氧化环境这样的严酷的滑动环境中，因此需要高耐磨损性。

作为阀座和阀导承这样的烧结滑动构件，从耐磨损性和制造性的观点出发，广泛地使用在铁系基底中分散了耐磨损性优异的硬质粒子的产物。

作为用于烧结滑动构件的硬质粒子，例如在专利文献1中公开了一种硬质粒子，其特征在于，用质量％表示，包含mo：20～40％、c：

0.5～1.0％、ni：5～30％、mn：1～10％、cr：1～10％、co：5～30％、y：0.05～2％、余量：不可避免的杂质和fe。

另外，在专利文献2中公开了配合有硬质粒子的烧结合金和阀座，该烧结合金和阀座的特征在于，将整体设为100wt％时，包含4～30wt％的mo、0.2～3wt％的c、1～30wt％的ni、0.5～10wt％的mn、2～40wt％的co、和余量的不可避免的杂质和fe。

其中，在使用了上述的硬质粒子的烧结滑动构件中，通过硬质粒子在表面具有氧化膜，能够防止或减轻烧结滑动构件在滑动面与配套滑动构件金属接触从而粘着磨损(adhesivewear)，认为显示出耐磨损性。但是，对于使用了以往的硬质粒子的烧结滑动构件而言，在与发动机性能提高相伴的高温且低氧化环境这样的严酷的滑动环境中，滑动时硬质粒子不能维持表面的氧化膜，有时发生烧结滑动构件与配套滑动构件的金属接触引起的粘着磨损。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－190526号公报

专利文献2：日本特开2002－363681号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

如上所述，对于使用了以往的硬质粒子的烧结滑动构件而言，在高温且低氧化环境这样的严酷的滑动环境下耐磨损性有时并不充分。因此，本发明的目的在于提供耐磨损性提高了的硬质粒子和使用了该硬质粒子的烧结滑动构件。

用于解决课题的手段

本发明人对用于解决上述课题的手段进行了各种研究，结果发现通过添加la，进而使la、mo和ni的含量成为特定的范围，从而硬质粒子的耐磨损性提高，完成了本发明。

即，本发明的要点如下所述。

(1)硬质粒子，其包含la：1质量％～7质量％、mo：30质量％～50质量％、ni：10质量％～30质量％、mn：10质量％以下、c：1.0质量％以下、余量：不可避免的杂质和co。

(2)烧结滑动构件，其包含铁系基底和分散于所述铁系基底的上述(1)所述的硬质粒子。

(3)上述(2)所述的烧结滑动构件，其为阀座或阀导承。

发明效果

根据本发明，能够提供耐磨损性提高的硬质粒子和使用了该硬质粒子的烧结滑动构件。

附图说明

图1为表示本发明的烧结滑动构件的一个实施方式的截面示意图。

图2为表示实施例中的实施例2和比较例1的阀座的磨损试验的结果的图。

图3为表示实施例中的、用于磨损试验的装置的图。

附图标记说明

10：烧结滑动构件、11：硬质粒子、12：铁系基底、13：滑动面、1：发动机阀、2：阀面、3：阀座、5：丙烷气体燃烧器、6：弹簧、p：基准位置

具体实施方式

以下对本发明的优选实施方式详细地说明。

本发明的硬质粒子包含la：1质量％～7质量％、mo：30质量％～50质量％、ni：10质量％～30质量％、mn：10质量％以下、c：1.0质量％以下、余量：不可避免的杂质和co。本发明的硬质粒子通过具有上述组成，特别是通过硬质粒子包含la，la、mo和ni的含量在上述范围内，从而能够在确保耐热性的同时利用比以往优异的氧化膜形成能力，提高耐磨损性(特别是耐粘着磨损性)，并且也能够确保制造性。本发明的硬质粒子具有高耐磨损性，因此能够适合用于烧结滑动构件用途。

硬质粒子中所含的la对于氧化膜形成能力的提高有效。在本发明中，发现通过使用在以往的烧结滑动构件用的硬质粒子中没有使用过的la，从而硬质粒子的氧化膜形成能力提高，耐磨损性提高。

硬质粒子中的la含量为1质量％～7质量％。如果la的含量为1质量％以上，则获得充分的耐磨损性提高效果，如果为7质量％以下，则抑制过度氧化，另外，烧结性也良好。la含量的下限优选为2质量％，更优选为3质量％，特别优选为4质量％。la含量的上限优选为6质量％，更优选为5质量％。la的含量优选为1质量％～5质量％。

硬质粒子中所含的mo对于提高硬质粒子的硬度、耐磨损性以及提高氧化膜形成能力有效。

硬质粒子中的mo含量为30质量％～50质量％。如果mo含量为30质量％以上，则具有充分的氧化性，氧化膜形成能力提高，如果为50质量％以下，则使用了硬质粒子的烧结滑动构件的机械加工性(被削性)良好。mo含量的下限优选为35质量％，更优选为40质量％。mo含量的上限优选为45质量％，更优选为40质量％。mo的含量优选为30质量％～40质量％。

硬质粒子中所含的ni对于增加硬质粒子的基底中的奥氏体、提高耐磨损性有效。另外，硬质粒子的ni对于向使用了硬质粒子的烧结滑动构件的基底扩散从而使基底中的奥氏体增加、提高耐磨损性有效。

硬质粒子中的ni含量为10质量％～30质量％。如果ni含量为10质量％以上，则在使用了硬质粒子的烧结滑动构件中，硬质粒子与烧结滑动构件的基底的烧结性良好，如果为30质量％以下，则硬质粒子的硬度充分，可获得高耐磨损性。ni含量的下限优选为15质量％，更优选为20质量％。ni含量的上限优选为25质量％，更优选为20质量％。ni的含量优选为20质量％～30质量％。

硬质粒子中所含的mn在使用了硬质粒子的烧结滑动构件中对于提高硬质粒子与烧结滑动构件的基底的密合性有效。

硬质粒子中的mn含量为10质量％以下。如果mn含量为10质量％以下，则在使用了硬质粒子的烧结滑动构件中硬质粒子与烧结滑动构件的基底的密合性足够高，另外，制造性也良好。mn含量的下限优选为0.5质量％，更优选为1质量％。mn含量的上限优选为5质量％，更优选为4质量％。mn的含量优选为1质量％～5质量％。

硬质粒子中所含的c与mo结合而形成mo碳化物，对于提高硬质粒子的硬度和耐磨损性有效。

硬质粒子中的c含量为1.0质量％以下。如果硬质粒子中的c含量为1.0质量％以下，则使用了硬质粒子的烧结滑动构件的机械加工性良好。c含量的下限优选为0.01质量％，更优选为0.1质量％。硬质粒子中的c含量的上限优选为0.75质量％，更优选为0.5质量％。硬质粒子中的c的含量优选为0.1质量％～0.5质量％。

成为硬质粒子的余量的co赋予硬质粒子耐热性和耐蚀性。

硬质粒子的平均粒径例如为1μm～500μm，优选为25μm～250μm。

就硬质粒子的硬度而言，只要相对于烧结滑动构件的基底等的硬质粒子的使用对象是硬的即可。

硬质粒子例如能够通过准备具有上述的组成和含量的金属熔液、将该金属熔液进行喷雾化的雾化处理而制造。另外，作为其他的方法，可通过机械粉碎将使金属熔液凝固而成的凝固体粉末化。作为雾化处理，气体雾化处理和水雾化处理均可，如果考虑烧结性等，更优选得到圆形粒子的气体雾化处理。另外，就气体雾化处理而言，例如可在非氧化性气氛(氮气和氩气等非活性气体气氛、或者真空中)进行气体雾化处理。

本发明也包含使用了上述的硬质粒子的烧结滑动构件。本发明的烧结滑动构件是上述的硬质粒子分散在铁系基底中而成的。即，本发明的烧结滑动构件包含铁系基底和分散在该铁系基底中的上述硬质粒子。图1为表示本发明的烧结滑动构件的一个实施方式的截面示意图。在烧结滑动构件10中，硬质粒子11分散于铁系基底12，构成提高烧结滑动构件10的耐磨损性的硬质相。在以往的烧结滑动构件中，在高温且低氧化环境的严酷滑动环境下，在滑动面无法维持硬质粒子的氧化膜，由于烧结滑动构件与配套滑动构件发生金属接触，有时发生粘着磨损。另一方面，本发明的烧结滑动构件通过使用具有优异的氧化膜形成能力的高耐磨损性(特别是高耐粘着磨损性)的硬质粒子，从而能够在滑动面维持硬质粒子的氧化膜，因此耐磨损性提高。

铁系基底为包含铁(fe)作为主成分的基底。铁系基底优选包含碳(c)，更优选由fe和c组成。就烧结滑动构件中的c含量而言，相对于烧结滑动构件，例如为5质量％以下，优选为1.5质量％以下，更优选为0.7质量％～1.5质量％。

就烧结滑动构件中的硬质粒子的含量而言，相对于烧结滑动构件，例如为1质量％～50质量％，优选为10质量％～50质量％。如果硬质粒子的含量为1质量％以上，则烧结滑动构件的耐磨损性充分地升高，另外，如果为50质量％以下，则烧结滑动构件对配套滑动构件的攻击性充分地降低，另外，确保硬质粒子的保持性。

烧结滑动构件根据需要可含有氟化钙等烧结助剂和硬脂酸锌等润滑材料等其他成分。就烧结滑动构件中的其他成分的含量而言，相对于烧结滑动构件，通常为10质量％以下，优选为5质量％以下。

烧结滑动构件例如通过下述方法得到：以硬质粒子分散的方式将由硬质粒子构成的粉末混合在成为基底的铁系粉末中，根据需要加入其他成分的粉末，将得到的混合粉末成型为压粉成型体，将该压粉成型体烧结。

作为成为烧结滑动构件的基底的铁系粉末，例如能够使用纯铁粉末和低合金钢粉末。铁系粉末可包含碳粉末，优选包含碳粉末。作为碳粉末，例如能够使用石墨粉末。作为铁系粉末，优选使用纯铁粉末和石墨粉末。

将压粉成型体烧结时的烧结温度例如为1000℃～1200℃，优选为1050℃～1150℃。上述烧结温度下的烧结时间例如为1分钟～120分钟，优选为10分钟～60分钟。作为烧结气氛，可以是非活性气体气氛等非氧化性气氛，作为非氧化性气氛，可列举出氮气氛、氩气气氛和真空气氛。

本发明的烧结滑动构件具有高耐磨损性，因此能够在各种烧结滑动构件中利用，特别是，适合在汽车等的发动机的阀座和阀导承中利用。

实施例

以下使用实施例对本发明更具体地说明。不过，本发明的技术范围并不限定于这些实施例。

实施例1

采用以下所示的方法，制作硬质粒子分散在铁系基底中的阀座。

硬质粒子的制备

通过使用了氮气的气体雾化处理，由具有表1中所示的组成和含量的金属熔液制造了合金粉末。将其分级为44μm～250μm的范围，得到了硬质粒子的粉末。

将该硬质粒子的粉末40质量％、石墨粉末1.0质量％、作为润滑材料的硬质酸锌粉末0.8质量％和余量的纯铁粉末(还原粉、粒径44μm～250μm)用混合机进行混合，得到了混合粉末。

使用成型模具，以成型面压784mpa将混合粉末压缩成型，形成了压粉成型体。将压粉成型体用n2气氛、在1100℃下烧结30分钟，作为磨损试验用的试验片制作了阀座。

实施例2～3和比较例1～3

与实施例1同样地制备了具有表1中所示的组成和含量的硬质粒子。使用得到的硬质粒子，与实施例1同样地制作了实施例2～3和比较例1～3的阀座。表1中，硬质粒子的各成分的含量为将硬质粒子整体设为100质量％时的值，基底的各成分的含量为将阀座整体设为100质量％时的值，bal是指余量。

【表1】

使用图3中所示的试验装置测定了实施例1～3和比较例1～3的阀座的耐磨损性。具体地，将丙烷气体燃烧器5用于加热源，使阀面2与阀座3之间的滑动部成为丙烷气体燃烧气氛。将阀座3的温度控制为300℃，采用弹簧6在阀面2与阀座3接触时给予18kgf的载荷，以2000次/分钟的比率使阀面2与阀座3接触，进行了8小时的磨损试验。在该磨损试验中，测定了从基准位置p的阀沉没量。该阀沉没量相当于发动机阀1与阀座3接触而使两者磨损的磨损量(磨损深度)。对于实施例1～3和比较例1～3的阀座，求出了相对于比较例1的阀座的磨损量的磨损量之比(磨损比)。将实施例1～3和比较例1～3的阀座的磨损比示于表1中。另外，在图2中示出实施例2和比较例1的阀座的磨损试验的结果。

实施例3和比较例1的比较表明，通过使用la，阀座的耐磨损性提高。另外，实施例1和比较例2的比较表明，使用mo含量在本发明的特定范围内的硬质粒子的实施例1的阀座与比较例2的阀座相比，耐磨损性提高。另外，实施例1和比较例3的比较表明，使用ni含量在本发明的特定范围内的硬质粒子的实施例1的阀座与比较例3的阀座相比，耐磨损性提高。以上表明：通过使用含有la且la、mo和ni的含量在本发明的特定范围内的硬质粒子，阀座的耐磨损性提高。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除