燒結閥導承材料及其制備方法

專利名稱：燒結閥導承材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及內燃機所使用的燒結閥導承材料及其制備方法，特別是涉及進一步提高耐磨損性的技術。
背景技術：
內燃機所使用的閥導承為圓管狀部件，在其內表面支持吸入排向內燃機燃燒室的燃料混合氣的吸氣閥和從燃燒室排出燃燒氣的排氣閥的桿(桿部)，需要長期維持自身的耐磨損性以及不磨損閥桿的光滑的滑動狀態。作為這樣的閥導承，目前一直使用鑄鐵制部件，但燒結合金由于可獲得熔制材料無法獲得的特殊金屬組織合金，賦予耐磨損性，如果制備一次模具，則可大量制備相同形狀的制品，實現大量生產，可成形為近終型，機械加工中的材料成品率高等理由，而逐漸多使用燒結合金制(例如日本特公昭55-34858號公報、日本專利第沈80927號公報、日本專利第4323069號公報、日本專利第4323467號公報等)部件。日本特公昭55-34858號公報的燒結閥導承材料為由按重量比計碳(C)占1. 5 4%、銅(Cu)占1 5%、錫(Sn)占0. 1 2%、磷(P)占0. 1 不足0. 3%和余量為鐵 (Fe)的鐵類燒結合金構成的燒結閥導承材料。該日本特公昭55-34858號公報的燒結閥導承材料的金屬組織照片及其示意圖如圖3A和:3B所示。如圖3A和:3B所示，在日本特公昭 55-34858號公報的燒結閥導承材料中，在添加銅和錫進行基質強化的珠光體基質中析出鐵-磷-碳化合物相。另外，鐵-磷-碳化合物從周圍的基質吸收C成長為板狀，結果鐵素體相分散于鐵-磷-碳化合物相所連接的部分。另外，在燒結時的高溫下超出常溫下的固溶限暫且溶入基質中的Cu在冷卻時分散成在基質中析出的銅合金相。需要說明的是，在圖 3A的金屬組織照片中，石墨相在為觀察金屬組織而研磨供試品時脫落，無法觀察，但如圖 3B的示意圖所示，石墨殘留于大的氣孔內部，分散成為石墨相。該日本特公昭55-34858號公報的燒結閥導承材料由于上述鐵-磷-碳化合物相而發揮優異的耐磨損性，因此作為四輪汽車內燃機用閥導承的標準材料而在國內外的汽車制造中搭載進入實際應用。另外，日本專利第沈80927號公報的燒結閥導承材料為改善日本特公昭55-34858 號公報的燒結閥導承材料的切削性，在日本特公昭55-34858號公報的燒結閥導承材料的金屬基質中分散有偏硅酸鎂類礦物或正硅酸鎂類礦物等作為粒間包含物，與日本特公昭 55-34858號公報的燒結閥導承材料相同，在國內外的汽車制造中搭載進入實際應用。日本專利第4323069號公報、日本專利第4323467號公報中公開的燒結閥導承材料進一步實現切削性的改善，通過降低磷量使硬質鐵-磷-碳化合物相的分散量減少至僅為維持閥導承耐磨損性所必需的量，改善了切削性，在國內外的汽車制造中搭載開始實際應用。近年來，在各種產業用機械部件中低成本化的要求日益提高，對于汽車部件，低成本化的要求也日益提高。其中，作為內燃機用燒結閥導承材料，低成本化的要求也日益提
尚ο
另一方面，隨著最近汽車用內燃機等的高性能化和燃料消耗量的提高，使得在內燃機運轉過程中閥導承進一步暴露于高溫和高接觸壓力下，此外在最近環境意識的提高中供給閥導承和閥桿交界面的潤滑油的供給量有減少的趨勢，對于閥導承而言，造成更為苛刻的滑動環境。在這樣的背景下，要求與如日本特公昭55-34858號公報、日本專利第沈80927號公報的燒結閥導承材料相當的耐磨損性。

發明內容
因此，本發明的目的在于提供具有與現有燒結閥導承材料，即上述日本特公昭 55-34858號公報、日本專利第沈80927號公報等同等的耐磨損性以及低成本的閥導承材料及其制備方法。達成上述目的的本發明燒結閥導承材料的特征在于整體組成如下構成按質量比計，C :1. 3 3%, Cu 1 4%、P 0. 01 0. 08%, Sn :0. 05 0. 5%，并且余量為 Fe 和不可避免的雜質，在由氣孔和除氣孔外的基質組織構成的同時，上述基質組織由珠光體相、 鐵素體相、鐵-磷-碳化合物相以及銅錫合金相或者銅相與銅錫合金相的混合組織構成，呈現出石墨在上述氣孔的一部分中分散的金屬組織，按觀察截面金屬組織時的相對于金屬組織的面積比計，上述鐵-磷-碳化合物相為3 25%，上述銅錫合金相為0. 5 3. 5%。在上述本發明的燒結閥導承材料中，在放大倍數為200倍的截面組織的視野中， 鐵-磷-碳化合物相可識別為相對于所述視野的面積率在0. 05%以上的板狀鐵-磷-碳化合物。此時，若相對于上述視野的面積率在0. 15%以上的板狀鐵-磷-碳化合物的總面積為上述板狀鐵-磷-碳化合物總面積的3 50%，則可提高耐磨損性。需要說明的是，在本發明中除鐵-磷-碳化合物以外還析出鐵碳化合物，但由于難以在金屬組織上區別鐵碳化合物和鐵-磷-碳化合物，所以在以下說明中“鐵-磷-碳化合物”中也包含鐵碳化合物。 就此情況而言，權利要求項的記載也相同。另外，優選2質量％以下的硫化錳粒子、硅酸鎂類礦物粒子、氟化鈣粒子中的至少 1種在基質組織的顆粒邊界(粉末粒界particle boundary)和上述氣孔中分散。本發明燒結閥導承材料的制備方法的特征在于，所述制備方法具有以下工序原料粉末制備工序，其中，向鐵粉末中添加石墨粉末，P量為15 21%的鐵磷合金粉末，和銅粉末與錫粉末、銅錫合金粉末以及銅粉末與銅錫合金粉末中的任一種，進行混合，以使原料粉末的整體組成如下構成按質量比計，C :1. 3 3%、Cu 1 4%、Sn :0. 05 0. 5%、P 0. 01 0. 08 %，并且余量為！^和不可避免的雜質；向成形模的圓管狀模腔中填充上述原料粉末，加壓壓縮，使所述原料粉末成形為圓管狀生壓坯(壓粉體green compact)的工序；和將上述生壓坯在非氧化性氣氛中于940 1040°C的加熱溫度下燒結的工序。在上述燒結閥導承材料的制備方法中，以上述加熱溫度下的保持時間為10 90 分鐘為優選的方式，在從上述加熱溫度至室溫為止的冷卻過程中，以由850°C冷卻至600°C 時的冷卻速度為5 25°C /分為優選的方式，或在從上述加熱溫度至室溫為止的冷卻過程中，以在850°C至600°C之間的范圍內恒溫保持10 90分鐘的時間后冷卻為優選的方式。 另外，在上述原料粉末的制備工序中，以如下方式為優選的方式進一步添加選自硫化錳粉末、硅酸鎂礦物粉末、氟化鈣粉末的至少1種粉末，使之達到上述原料粉末的2質量％以下。本發明的燒結閥導承材料降低了 P量，由此在降低費用的同時，以與現有產品相同的形態、量分散鐵-磷-碳化合物相，維持耐磨損性，兼顧低價和耐磨性的維持。另外，本發明的燒結閥導承材料的制備方法起到可以與現有方法同等簡便的方法制備上述本發明燒結閥導承材料的效果。


圖IA和IB為用硝醇液蝕刻本發明燒結閥導承材料時的金屬組織照片及其示意圖，圖IA為金屬組織照片，圖IB為圖IA的金屬組織照片的示意圖。圖2A和2B為用村上試劑蝕刻本發明燒結閥導承材料時的金屬組織照片及示出圖像處理結果的示意圖，圖2A為金屬組織照片，圖2B為對圖2A的金屬組織寫真進行圖像處理，示出提取鐵-磷-碳化合物相的結果的示意圖。圖3A和;3B為現有燒結閥導承材料的金屬組織照片及其示意圖，圖3A為金屬組織照片，圖:3B為圖3A的金屬組織照片的示意圖。實施發明的最佳方式在日本特公昭55-34858號公報的燒結閥導承材料中記載了因含有0. 1 0. 3質量％的P，鐵-磷-碳化合物分散于基質中的內容。另外，在日本專利第4323069號公報、日本專利第4323467號公報的燒結閥導承材料中記載了若將P量設定為0. 01 不足0. 1%， 則制成以珠光體為主體的基質，或降低鐵-磷-碳化合物的析出量，縮小化合物的大小的內容。因此認為為生成某種程度的量和大小的鐵-磷-碳化合物，某種程度的P量是必需的。在這樣的情況下，本發明人進行了研究，發現即使降低P量制成日本專利第 4323069號公報、日本專利第4323467號公報的成分組成，仍可分散與日本特公昭55-34858 號公報的燒結閥導承材料同等量和大小的鐵-磷-碳化合物。S卩，在日本特公昭55-34858號公報、日本專利第2680927號公報、日本專利第 4323069號公報、日本專利第4323467號公報中被用作必需成分的Cu為降低鋼的臨界冷卻速度的元素，具有改善鋼的淬透性的效果。也就是說，具有使連續冷卻相變圖的珠光體鼻端溫度向時間遲的一側(右側)移動的效果。若在具有這樣的效果的Cu以某種程度均勻擴散于鐵基質中的狀態下從加熱溫度冷卻，則珠光體鼻端溫度向時間遲的一側移動，結果在通常的燒結爐的冷卻速度下由于鐵-磷-碳化合物沒有充分成長的時間而被冷卻，所以若 ρ量少，則成核的鐵-磷-碳化合物減少，易形成微小的珠光體組織。若從相反的觀點理解此情況，則據說若使改善鋼淬透性的Cu的擴散狀態不均勻， 制成Cu濃度高的部分和Cu濃度低的部分共存的Cu濃度不均勻的基質，則在基質的Cu濃度低的部分鋼的淬透性改善效果減弱，即使ρ量少，仍可使鐵-磷-碳化合物充分成長。本發明基于此見解而實施。[燒結閥導承材料]基于上述見解的本發明的燒結閥導承材料是如下獲得的材料抑制鐵基質中Cu 的擴散，形成Cu濃度高的部分和Cu濃度低的部分共存的Cu濃度不均勻的基質，在基質的 Cu濃度低的部分析出分散板狀的鐵-磷-碳化合物。在圖IA和IB中示出了對本發明的燒結閥導承材料的截面組織進行鏡面拋光，用硝醇液(1質量％硝酸乙醇溶液)蝕刻時的金屬組織。圖IA為金屬組織照片，圖IB為其示意圖。如圖IA和IB所示，本發明的燒結閥導承材料的金屬組織由氣孔和除氣孔外的基質構成，氣孔分散于基質中。該氣孔因在對原料粉末進行成形時原料粉末間的間隙殘留而形成，原料粉末的鐵粉末部分形成基質(鐵基質)。基質由珠光體相、鐵素體相、鐵-磷-碳化合物相以及銅相或者銅相與銅錫合金相的混合組織構成。另外，在圖IA的金屬組織照片中，石墨相在為觀察金屬組織而研磨供試品時脫落，無法觀察，但如圖IB的示意圖所示，石墨殘留于大的氣孔內部，分散成石墨相。鐵-磷-碳化合物相呈板狀成長，形成與如圖3A和;3B所示的現有燒結閥導承材料基本相同的形狀和量。另外，銅錫合金相或者銅相與銅錫合金相的混合組織以未擴散的狀態分散于基質中，顯示出Cu的擴散未完全進行。圖2A為用村上試劑(鐵氰化鉀、氫氧化鉀各10質量％水溶液)蝕刻相同燒結閥導承材料時的金屬組織照片，圖2B為對圖2A進行圖像分析的示意圖。由圖2A和2B可知，板狀鐵-磷-碳化合物被深深的蝕刻(灰色部分)，珠光體部分被淺淺的蝕刻(白色部分)。 需要說明的是，圖2A和2B的黑色部分為氣孔。因此，板狀鐵-磷-碳化合物相可這樣地與構成珠光體的鐵碳化合物(Fe53C)相區別。如上所述，通過控制Cu的擴散量，在本發明的燒結閥導承中，即使將P量設定為 0.01 0. 08%的范圍，也可獲得與日本特公昭55-34858號公報同等量和大小的鐵-磷-碳化合物。在本方面的燒結閥導承材料中，Cu具有以下作用擴散到基質中而固溶強化基質，提高燒結閥導承強度的作用，和形成軟質的銅和/或銅合金相，提高與配對材料(閥桿) 的相容性的作用。若具有這樣的作用的Cu含量不足1質量％，缺乏上述效果，所以設定為1 質量％以上。另一方面，若Cu量超過4質量％，則導致鐵基質中擴散的Cu量過多，從而在燒結后的冷卻過程中難以使鐵-磷-碳化合物成長。因此，將燒結閥導承材料中的Cu量設定為1 4質量％。另外，Sn在燒結時的升溫過程中熔融生成液相，具有潤濕覆蓋鐵粉末，促進鐵粉末間的擴散，提高燒結閥導承強度的作用。由于此提高強度的作用，將Sn量設定為0. 05質量％以上。另一方面，若Sn量過大，則如下文所述，導致Cu-Sn共晶液相的生成量過多，Cu 向鐵基質中的擴散也增加，所以在燒結后的冷卻過程中難以獲得板狀鐵-磷-碳化合物。因此，將Sn量的上限設定為0. 5質量％。Sn與部分或全部的Cu合金化，作為銅相與銅錫合金相、或者作為銅錫合金相分散于基質中。另外，在與配對材料的相容性的觀點下，按觀察截面金屬組織時的相對于金屬組織的面積比計，將這些銅相(銅相與銅錫合金相、或者銅錫合金相)設定為0. 5%以上。另一方面，按觀察截面金屬組織時的相對于金屬組織的面積比計，若超過3.5%，則導致Cu向鐵基質的擴散量增加，難以使鐵-磷-碳化合物成長。因此，按觀察截面金屬組織時的相對于金屬組織的面積比計，將銅系相(銅相與銅錫合金相、或者銅錫合金相)的量設定為0.5 3. 5%。在本發明的燒結閥導承材料中，C是上述鐵-磷-碳化合物相的形成和作為固體潤滑劑的石墨相的形成所必需的。因此，將C設定為1.3%以上。另一方面，雖然以石墨粉末的形態給予C，但若原料粉末中的石墨粉末添加量超過3. 0質量％，則導致原料粉末流動性的降低、填充性的降低及壓縮性的降低顯著，從而難以制備。因此，將燒結閥導承材料中的C量設定為1.3 3.0質量％。
若鐵-磷-碳化合物相的量少，則耐磨損性降低，所以按觀察包含氣孔在內的截面金屬組織時相對于金屬組織的面積比計，鐵-磷-碳化合物相的量需要在3%以上。另一方面，若過大，則對配對材料(閥桿)的攻擊性提高，導致配對材料磨損，或產生閥導承的強度降低、閥導承的切削性降低等問題，所以將上限設定為25%。需要說明的是，珠光體為微小的鐵碳化合物和鐵素體的層狀組織，嚴格來說無法與鐵-磷-碳化合物區別，但本發明的板狀鐵-磷-碳化合物可通過以下方法求出面積比在截面金屬組織中，通過圖像分析軟件(例如三谷商事株式會社制WinROOF等)，如圖2B所示，控制閾值，僅提取深色部分，即鐵-磷-碳化合物相，對其面積進行分析。若對上述鐵-磷-碳化合物進行上述圖像分析，則如上所述，在放大倍數為200倍的截面組織的視野中，面積率在0. 05%以上的鐵-磷-碳化合物均可被識別。因此，在圖像分析中面積率也可通過累計0. 05%以上的部分求得。因此，在板狀鐵-磷-碳化合物相中，以上述截面面積比計，在放大倍數為200倍的截面組織的視野中，若面積率在0. 15%以上的大的板狀鐵-磷-碳化合物相為板狀鐵-磷-碳化合物相的3 50%，則從耐磨損性的觀點出發優選，這業已論述。[燒結閥導承材料的制備方法]在抑制上述鐵基質中Cu的擴散，形成Cu濃度高的部分和Cu濃度低的部分共存的 Cu濃度不均勻的基質，制得在基質Cu濃度低的部分使鐵-磷-碳化合物成長的燒結閥導承材料時，本發明燒結閥導承材料的制備方法的特征在于作為原料粉末，當使用向鐵粉末中添加石墨粉末，P量為15 21 %的鐵磷合金粉末，和銅粉末與錫粉末、銅錫合金粉末以及銅粉末與銅錫合金粉末狀的任一種混合而成的混合粉末時，將燒結時的加熱溫度(燒結溫度)設定為940 1040°C，進行燒結。此時，若向原料粉末提供在上述加熱溫度下擴散的C達到過共析組成(過共析組成)的量以上的石墨粉末，則以石墨粉末形態添加的C中的一部分處于均勻擴散溶解于鐵基質(奧氏體)中的狀態，其余的部分作為發揮固體潤滑劑功能的石墨相殘留。若從這樣的狀態冷卻，則在鐵基質的Cu濃度低的部位，鐵基質淬透性的改善效果減小，連續冷卻相變圖的珠光體鼻端溫度稍稍向時間遲的一側移動，結果在燒結后的冷卻過程中從奧氏體中析出的鐵碳化合物易成長，即使P量少，也可使鐵-磷-碳化合物成長。燒結如目前一直進行的那樣，在非氧化性氣氛中進行，但從抑制Cu擴散的觀點出發，將燒結時的加熱溫度上限設定為1040°C。另一方面，Cu對于燒結閥導承材料強度的改善是必需的，若Cu向鐵基質中的擴散極度不足，則導致燒結閥導承材料的強度不足。由此觀點出發將燒結時的加熱溫度下限設定為940°C。原料粉末的組成有與上述本發明的燒結閥導承材料的整體組成相同的原因，當在上述燒結時的加熱溫度下燒結時，將原料粉末整體組成中的Cu量設定為1 4質量％。若 Cu量不足1質量％，則導致燒結閥導承材料的強度不足。另一方面，若Cu量超過4質量％， 則導致鐵基質中擴散的Cu量過多，從而難以在燒結后的冷卻過程中獲得板狀鐵-磷-碳化合物。因此，將原料粉末整體組成中的Cu量設定為1 4質量％。Sn的熔點為232°C，銅-錫合金的液相生成溫度因Sn含量而不同，Sn含量越多， 液相生成溫度越低，但即使是Sn含量為15質量％左右的銅-錫合金，也會于798°C生成液相。以錫粉末和/或銅錫合金粉末的形態給予Sn。當使用錫粉末時，在燒結時的升溫過程中生成Sn液相。Sn液相通過毛細管力填充到原料粉末的間隙中，以一部分覆蓋銅粉末，在銅粉末的表面生成Cu-Sn共晶液相(共晶液相)。另外，當使用銅錫合金粉末時，在燒結時的升溫過程中對應于溫度生成Cu-Sn共晶液相。該Cu-Sn液相通過毛細管力填充到原料粉末間的間隙中，潤濕覆蓋鐵粉末，使鐵粉末間的擴散富有活性，促進頸部(彳、7々neck)的成長，由此促進鐵粉末間的擴散粘合。為獲得由上述Sn產生的燒結促進效果，需要0. 05質量％以上的Sn。但是，若Sn 量過多，則導致Cu-Sn共晶液相的生成量過多，Cu向鐵基質中的擴散也增加，所以在燒結后的冷卻過程中難以獲得板狀鐵-磷-碳化合物。因此，將Sn量的上限設定為0. 5質量％。在本發明的燒結閥導承材料的制備方法中，如上所述使用Sn，可獲得由Cu-Sn液相產生的燒結促進效果，所以燒結時的加熱溫度在940°C可獲得所希望的Cu的擴散狀態。 另一方面，由于Cu向鐵基質中的擴散也增加，所以為抑制Cu向鐵基質中的擴散，有必要將燒結時的加熱溫度上限設定為1040°C。需要說明的是，銅錫合金粉末有必要在上述加熱溫度(940 1040°C )范圍內生成 Cu-Sn共晶液相，但作為銅錫合金粉末，可使用Sn量在8質量％以上的銅錫合金粉末(共晶液相生成溫度900°C )。雖然原料粉末整體組成中的P量為0. 01 0. 08%，但通過P量為15 21 %的鐵磷合金粉末給予P。P量為15 21%的鐵磷合金粉末的熔點為1166°C，即使在燒結時的加熱溫度下仍不生成液相而形成固相擴散，從而不生成上述Cu-Sn液相以外的液相。由此在促進因上述Cu-Sn液相的潤濕導致的鐵粉末間頸部的成長的同時，調整Cu向基質的擴散。另外，當在上述燒結時的加熱溫度下燒結時，石墨粉末的添加量有必要在上述溫度范圍內擴散于鐵基質中的C形成共析組成(共析組成)或過共析組成，與此同時添加的石墨粉末中的一部分作為固體潤滑劑殘留。因此，原料粉末中的石墨粉末添加量有必要設定為1.3質量％以上。另一方面，若原料粉末中的石墨粉末添加量超過3.0質量％，則導致原料粉末流動性的降低、填充性的降低和壓縮性的降低顯著，從而難以制備。因此，將原料粉末中的石墨粉末添加量設定為1. 3 3. 0質量％。需要說明的是，對于上述Cu、C等元素的擴散而言，加熱溫度的影響最大，加熱時間的影響比較小，但若加熱時的保持時間過短，則有這些元素的擴散無法充分進行之虞，所以優選將加熱時的保持時間設定為10分鐘以上。另外，若加熱時的保持時間過長，則有Cu 的擴散過度進行之虞，所以優選將加熱時的保持時間設定為90分鐘以下。就燒結后的冷卻過程而言，在從加熱溫度至室溫為止的冷卻過程中，當由850°C冷卻至600°C時，若將此溫度范圍內的冷卻速度設定為25°C /分以下，則析出的鐵-磷-碳化合物易成長為板狀，故優選。另一方面，若冷卻速度過慢，則導致冷卻所需要的時間延長，制備費用增加。因此，優選將此溫度范圍內的冷卻速度設定為5°C /分以上。另外，就燒結后的冷卻過程而言，在從加熱溫度至室溫為止的冷卻過程中，當由 850°C冷卻至600°C時，也可在此溫度范圍內暫且恒溫保持，在析出的鐵-磷-碳化合物成長為板狀后冷卻。此時的恒溫保持時間優選設定為10分鐘以上。另一方面，若恒溫保持時間過長，則導致冷卻所需要的時間延長，制備費用增加。因此，優選將此溫度范圍內的恒溫保持時間設定為90分鐘以下。需要說明的是，在本發明的燒結閥導承材料的制備方法中，實施向成形模圓管狀模腔中填充在原料粉末制備工序中制得的原料粉末，加壓壓縮，使該原料粉末成形為圓管狀生壓坯的工序，另外將在成形工序中制得的生壓坯在非氧化性氣氛中燒結，這些工序作為燒結閥導承的制備工序到目前為止一直在實施。在上述燒結閥導承材料中，通過如日本專利第沈80927號公報等那樣的一直以來實施的方法，可改善切削性。即，向原料粉末中添加選自硫化錳粉末、硅酸鎂類礦物粉末、氟化鈣粉末的至少1種粉末，使之達到原料粉末的2質量％以下，通過成形、燒結，使2質量％ 以下的硫化錳粒子、硅酸鎂類礦物粒子、氟化鈣粒子中的至少1種在制得的燒結閥導承材料基質組織的顆粒邊界和上述氣孔中分散，由此可改善切削性。
實施例[第1實施例]調查了相對于整體組成的P含量對閥導承特性所造成的影響。準備鐵粉末，P含量為20質量％、余量為！^的鐵磷合金粉末，Sn含量為10質量％、余量為Cu的銅錫合金粉末， 和石墨粉末，向鐵粉末中添加如表1所示比例的鐵磷合金粉末及銅錫合金粉末和2質量％ 的石墨粉末，混合制備原料粉末，將制得的原料粉末于650MPa的成形壓力下加壓壓縮，形成外徑11mm、內徑6mm、長40mm的圓管形生壓坯(磨損試驗用)和外徑18mm、內徑10mm、長 IOmm的圓管形生壓坯(徑向抗壓強度試驗用)，將制得的圓管形生壓坯在氨分解氣氛中于 1000°C的加熱溫度下，將保持時間設定為30分鐘進行燒結，然后將在從上述加熱溫度至室溫為止的冷卻過程中由850°C冷卻至600°C時的冷卻速度設定為10°C /分進行冷卻，制備供試品編號為01 07的燒結體供試品。另外，作為現行例，另準備Sn含量為10質量％、余量為Cu的銅錫合金粉末，P含量為20質量％、余量為！^的鐵磷合金粉末，向鐵粉末中添加5質量％的銅錫合金粉末、1. 4 質量％的鐵磷合金粉末、2質量％的石墨粉末，混合制備原料粉末，對該原料粉末也按上述 2種形狀進行成形，在上述燒結條件下進行燒結，制備供試品編號為08的燒結體供試品。此現有例相當于日本特公昭55-34858號公報中記載的燒結閥導承材料。將這些供試品的整體組成一并在表1中示出。表 權利要求
1.燒結閥導承材料，其特征在于，整體組成如下構成按質量比計，C:1. 3 3%、Cu: 1 4%、P :0. 01 0. 08%, Sn :0. 05 0. 5%，并且余量為!^e和不可避免的雜質，在由氣孔和除氣孔外的基質組織構成的同時，上述基質組織由珠光體相、鐵素體相、 鐵-磷-碳化合物相以及銅錫合金相或者銅相與銅錫合金相的混合組織構成，呈現出石墨在上述氣孔的一部分中分散的金屬組織，按觀察截面金屬組織時的相對于金屬組織的面積比計，上述鐵-磷-碳化合物相為 3 25%，上述銅錫合金相或者銅相與銅錫合金相為0. 5 3. 5%。
2.權利要求1的燒結閥導承材料，其特征在于，在放大倍數為200倍的截面組織的視野中，上述鐵-磷-碳化合物相為相對于所述視野的面積率在0. 05%以上的板狀鐵-磷-碳化合物，相對于上述視野的面積率在0. 15%以上的板狀鐵-磷-碳化合物的總面積為上述板狀鐵-磷-碳化合物總面積的3 50%。
3.權利要求1或2的燒結閥導承材料，其特征在于，2質量％以下的硫化錳粒子、硅酸鎂類礦物粒子、氟化鈣粒子中的至少1種在上述基質組織的顆粒邊界和上述氣孔中分散。
4.燒結閥導承材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法具有以下工序原料粉末制備工序，其中，向鐵粉末中添加石墨粉末，P量為15 21%的鐵磷合金粉末，和銅粉末與錫粉末、銅錫合金粉末以及銅粉末與銅錫合金粉末中的任一種，進行混合， 以使原料粉末的整體組成如下構成按質量比計，C :1. 3 3%、Cu :1 4%、Sn :0. 05 0. 5%、P :0. 01 0. 08%，并且余量為!^e和不可避免的雜質；向成形模的圓管狀模腔中填充上述原料粉末，加壓壓縮，使所述原料粉末成形為圓管狀生壓坯的工序；和將上述生壓坯在非氧化性氣氛中于940 1040°C的加熱溫度下燒結的工序。
5.權利要求4的燒結閥導承材料的制備方法，其特征在于，上述加熱溫度下的保持時間為10 90分鐘。
6.權利要求4或5的燒結閥導承材料的制備方法，其特征在于，在從上述加熱溫度至室溫為止的冷卻過程中，由850°C冷卻至600°C時的冷卻速度為5 25°C /分。
7.權利要求4或5的燒結閥導承材料的制備方法，其特征在于，在從上述加熱溫度至室溫為止的冷卻過程中，在850°C至600°C之間的范圍內，在恒溫保持10 90分鐘的時間后冷卻。
8.權利要求4或5的燒結閥導承材料的制備方法，其特征在于，在上述原料粉末的制備工序中，進一步添加選自硫化錳粉末、硅酸鎂礦物粉末、氟化鈣粉末的至少1種粉末，使之達到上述原料粉末的2質量％以下。
全文摘要
本發明提供閥導承用燒結合金，所述燒結合金的整體組成如下構成按質量比計，C1.3～3％、Cu1～4％、P0.01～0.08％、Sn0.05～0.5％，并且余量為Fe和不可避免的雜質，在由氣孔和除氣孔外的基質組織構成的同時，上述基質組織由珠光體相、鐵素體相、鐵-磷-碳化合物相以及銅錫合金相或者銅相與銅錫合金相的混合組織構成，呈現出石墨在氣孔的一部分中分散的金屬組織，按觀察截面金屬組織時的相對于金屬組織的面積比計，鐵-磷-碳化合物相為3～25％，銅錫合金相或者銅相與銅錫合金相為0.5～3.5％。
文檔編號C22C33/02GK102443737SQ201110310840
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者河田英昭, 藤塚裕樹 申請人:日立粉末冶金株式會社