專利名稱：一種鐵基燒結(jié)合金的閥座的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及屬于諸如柴油機(jī)或汽油機(jī)類內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)結(jié)構(gòu)部件的閥座，本發(fā)明尤其涉及一種在高表面壓力應(yīng)用的情況下具有優(yōu)異抗磨損性能的鐵基燒結(jié)合金的閥座(以下簡稱為閥座)。
背景技術(shù)：
諸如柴油機(jī)或汽油機(jī)類內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋都有用做排氣閥和進(jìn)氣閥的閥座。
一般地，閥座通常采用全部組成如下的鐵基燒結(jié)合金制成，用重量百分比表示(下文所有的％數(shù)值指的是重量百分組成％)C07-1.4％，Si0.2-0.9％，Co15.1-26％，Mo6.1-11％，Cr2.6-4.7％，Ni0.5-1.2％，Nb0.2-0.7％，和余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其中由鐵基燒結(jié)合金形成的底材含有由Co-Mo-Cr合金形成的硬質(zhì)分散相分布于鐵基合金基體中的組成并具有5-15％的孔隙度，被滲有銅或銅合金從而制成閥座(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
此外，已經(jīng)知道上述的閥座可利用如下方式生產(chǎn)用作形成基體的原料粉末并且平均顆粒度為75-107μm的鐵基合金粉末，其包含C0.8-2.1％，Ni0.6-1.7％，Cr1.2-3.6％，Nb0.3-0.9％，Co4.3-1.3％，
Mo1.4-4.2％，和余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，和用作形成硬質(zhì)分散相的原料粉末并且平均顆粒度為68-102μm的鈷基合金粉末，其包含Mo20-35％，Cr5-10％，Si1-4％，和余量為Co和不可避免的雜質(zhì)，將足量的鈷基合金粉末混入鐵基合金粉末中，使其占與鐵基合金粉末混合后總量的25-35％，對(duì)由此得到混合粉末的壓制坯體在氨氣裂化氣體中進(jìn)行固態(tài)燒結(jié)，制成鐵基燒結(jié)合金的底材，然后將銅或銅合金滲入這種鐵基燒結(jié)合金的底材中(參照專利文獻(xiàn)1)。
(專利文獻(xiàn)1)日本未審的專利申請，第一次公開號(hào)平11-209855A另一方面，近些年內(nèi)燃機(jī)尺寸和輸出量的增長十分顯著，隨著這些趨勢，閥門彈簧的彈簧常數(shù)也趨向于增長以防止燃?xì)獾男孤?。因此，施于閥座的閥接觸表面的閥座負(fù)載甚至有更多的增加，意味著閥座將不可避免地要在高表面壓力狀態(tài)下工作，但是當(dāng)常規(guī)的如上述的閥座或是其它任何一種閥座在高表面壓力狀態(tài)下應(yīng)用時(shí)，將相當(dāng)快地加速閥座的磨損，意味著在較短的時(shí)間里閥座將達(dá)到使用壽命極限。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況，本發(fā)明的發(fā)明人研究了一種即使在高表面壓力狀態(tài)下使用時(shí)仍顯現(xiàn)出優(yōu)異抗磨損性的閥座，并有下列發(fā)現(xiàn)(a)——(c)。
(a)上述常規(guī)閥座在高表面壓力狀態(tài)下使用時(shí)顯現(xiàn)出的不充分的抗磨性的原因在于基體同硬質(zhì)分散相的粘附力不夠強(qiáng)，在高表面壓力狀態(tài)下使用時(shí)硬質(zhì)分散相容易從基體上脫落下來，導(dǎo)致磨損的加速。
(b)如上所述，上述用來制作常規(guī)閥座的鐵基燒結(jié)合金的底材的制造是用形成基體的鐵基合金粉末和形成硬質(zhì)分散相的鈷基合金粉末，兩者的平均顆粒尺寸均為68-107μm，通過在氨氣裂化氣體中進(jìn)行固態(tài)燒結(jié)，結(jié)果在經(jīng)燒結(jié)而形成的鐵基燒結(jié)合金的底材中，基體基本上同用來形成基體的鐵基合金粉末的組成相同，同樣，硬質(zhì)分散相基本上同用來形成硬質(zhì)分散相的鈷基合金粉末的組成相同，然而假如將燒結(jié)氣氛轉(zhuǎn)用真空氣氛(一減壓氛圍)，并將形成基體和硬質(zhì)分散相的原料粉末的粒徑均減少至平均顆粒尺寸為20-50μm，而且假如形成基體的原料粉末采用有如下組成的鐵基合金粉末C0.5-1.5％，Ni0.1-3％，Mo0.5-3％，Co3-8％，Cr0.2-3％，和余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，和形成硬質(zhì)分散相的原料粉末利用有如下組成的鈷基合金粉末Mo20-32％，Cr5-10％，Si0.5-4％，和余量為Co和不可避免的雜質(zhì)，則在燒結(jié)過程中，鈷基合金粉末的成分Co、Cr和Si擴(kuò)散開并遷移入基體中，同時(shí)鐵基合金粉末中Fe成分?jǐn)U散開并遷移至因成分Co、Cr和Si的遷移而在鈷基合金粉末內(nèi)產(chǎn)生的空隙中，從而出現(xiàn)合金成分的互相擴(kuò)散和遷移的現(xiàn)象，(c)在上述(b)中描述的燒結(jié)中形成的鐵基燒結(jié)合金底材(其中合金成分在基體和硬質(zhì)分散相中經(jīng)歷了互擴(kuò)散和遷移)由有著10-20％孔隙度的鐵基燒結(jié)合金形成，并且通過X射線微觀分析儀(EPMA)檢測含有具有如下組成的Fe-Co合金基體C0.5-1.5％，Ni0.1-3％，Mo0.5-3％，Co13-22％，Cr1-5％，Si0.1-1％，和余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，在Fe-Co合金基體中均勻地分布有如下組成的Mo-Fe-Co合金的硬質(zhì)分散相Fe20-30％，
Co13-22％，Cr1-5％，Si0.3-3％，和余量為Mo和不可避免的雜質(zhì)，并且有Fe-Co合金相和Mo-Co合金相的兩相混合系統(tǒng)，從中發(fā)現(xiàn)可以明顯得出如下結(jié)論由于在基體和硬質(zhì)分散相之間有大量的合金成分發(fā)生互擴(kuò)散及遷移，硬質(zhì)分散相與基體的附著力明顯增強(qiáng)，而且，基體在燃料燃燒的氣氛中表現(xiàn)出優(yōu)異的耐高溫腐蝕性能，硬質(zhì)分散相有著出眾的高溫硬度和顯現(xiàn)出優(yōu)異的耐高溫腐蝕性能，最終，上面描述的鐵基燒結(jié)合金底材在作為閥座時(shí)，即使在高表面壓力應(yīng)用的情況下也顯現(xiàn)出優(yōu)異的抗磨損性能，如果底材滲有銅或銅合金，那么底材的熱導(dǎo)性和強(qiáng)度將進(jìn)一步改善。
上面(a)-(c)中的發(fā)現(xiàn)概括了發(fā)明人的研究成果。
在上述研究成果的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供了一種具有如下步驟的閥座生產(chǎn)方法(a)利用有如下組成的鐵基合金粉末作為形成基體的原料粉末C0.5-1.5％，Ni0.1-3％，Mo0.5-3％，Co3-8％，Cr0.2-3％，和余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，該鐵基合金粉末有著平均為20-50μm的粒徑；和利用有如下組成的鈷基合金粉末作為形成硬質(zhì)分散相的原料粉末Mo20-32％，Cr5-10％，Si0.5-4％，和余量為Co和不可避免的雜質(zhì)，該鈷基合金粉末有著平均為20-50μm的粒徑，(b)通過將足量的鈷基合金粉末混入鐵基合金粉末中使其占與鐵基合金粉末混合后總量的25-35％重量，對(duì)由此得到的混合粉末的壓制坯體在真空中進(jìn)行固態(tài)燒結(jié)，并使鈷基合金粉末中Co、Cr和Si成分?jǐn)U散并遷入基體，同時(shí)鐵基合金粉末中的Fe成分?jǐn)U散并遷入硬質(zhì)分散相，從而明顯改善硬質(zhì)分散相對(duì)基體的附著力和形成有著10-20％孔隙度的、并含有通過X射線微觀分析儀(EPMA)檢測具有如下組成的Fe-Co合金基體的鐵基燒結(jié)合金底材C0.5-1.5％，Ni0.1-3％，Mo0.5-3％，Co13-22％，Cr1-5％，Si0.1-1％，和余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，而Fe-Co合金基體中均勻地分散有如下組成的Mo-Fe-Co合金的硬質(zhì)分散相Fe20-30％，Co13-22％，Cr1-5％，Si0.3-3％和余量為Mo和不可避免的雜質(zhì)，所述Mo-Fe-Co合金有著Fe-Co合金相和Mo-Co合金相的兩相混合系統(tǒng)，和(c)將鐵基燒結(jié)合金底材滲有銅或銅合金。
接下來說明將本發(fā)明生產(chǎn)閥座的工藝過程中對(duì)原料的組成，平均粒徑，原料粉末的混合比例，以及鐵基燒結(jié)合金底材的組成和孔隙度限制為上述數(shù)值的理由。
(A)用來形成基體和鐵基燒結(jié)合金底材的原料粉末的組成(a)C燒結(jié)后底材基體中的C成分同原料粉末中的含量相同，并以固態(tài)形式溶解于基體中，由此增強(qiáng)基體以及形成分散在整個(gè)基體中的碳化物以提高基體的抗磨損性能。假如C成分也引入硬質(zhì)分散相中，那么將起到提高硬質(zhì)分散相的抗磨損性能的作用。假如C含量小于0.5％，那么上述作用將達(dá)不到所需的改善水平，相反如果C含量大于1.5％，則對(duì)應(yīng)侵蝕快速增加。因此，C含量設(shè)定在0.5-1.5％。
(b)Ni像C成分一樣，Ni成分也存在于底材基體中，沒有擴(kuò)散并遷移到硬質(zhì)分散相中，而是以固態(tài)溶解在基體中，從而強(qiáng)化基體。假如Ni的含量小于0.1％，那么上述作用將達(dá)不到所需的效果，相反如果Ni含量大于3％，那么強(qiáng)度將下降。因此，Ni含量設(shè)定在0.1-3％。
(c)Mo像C和Ni成分一樣，Mo成分在燒結(jié)過程中也存在于底材基體中，沒有擴(kuò)散并遷移到硬質(zhì)分散相中，而是以固態(tài)溶解在基體中，同時(shí)形成分散在整個(gè)基體中的碳化物，由此提高基體的強(qiáng)度和改善抗磨損性能。假如Mo的含量小于0.5％，那么上述作用將達(dá)不到所需的改善效果，相反如果Mo含量大于3％，那么基體的強(qiáng)度將下降。因此，Mo含量設(shè)定在0.5-3％。
(d)Co形成基體的原料粉末中摻入的3-8％的Co成分與在燒結(jié)過程中從硬質(zhì)分散相中擴(kuò)散并遷移出的大量Co加在一起在燒結(jié)過后形成的底材基體中產(chǎn)生13-22％的Co含量，因而改善了燃燒氣氛中的抗高溫腐蝕的性能，而上述的擴(kuò)散和遷移現(xiàn)象提高了底材基體與硬質(zhì)分散相間的附著力，從而改善了在高表面壓力應(yīng)用條件下的抗磨損性能。假如在用來形成基體的原料粉末中的Co的含量小于3％，那么確保燒結(jié)過后在底材基體中的Co含量為至少13％將十分困難，上述作用將達(dá)不到所需的效果，相反如果在用來形成基體的原料粉末中的Co含量大于8％，則燒結(jié)過后在底材基體中Co含量將超過22％而變得過高，導(dǎo)致閥座本身的抗磨損性能惡化。因此，形成基體的原料粉末中的Co含量設(shè)定在3-8％，而燒結(jié)過后在底材基體中Co含量將設(shè)定在13-22％。
(e)Cr用來形成基體的原料粉末中的Cr組分在0.2-3％之間，而在燒結(jié)過后底材基體中因擴(kuò)散和遷移而混入的Cr占1-5％。假如在用來形成基體的原料粉末中的Cr含量小于0.2％，則在燒結(jié)過后底材基體中的Cr含量小于1％，基體的固溶強(qiáng)化和因碳化物形成而導(dǎo)致的抗磨損性能的改善都將不夠，而如果在用來形成基體的原料粉末中Cr含量大于3％，則在燒結(jié)過后底材基體中Cr的含量將超過5％而變得過高，導(dǎo)致在高表面壓力應(yīng)用情況下的對(duì)應(yīng)侵蝕加劇。因此，形成基體的原料粉末中的Cr含量設(shè)定在0.2-3％，而燒結(jié)過后在底材基體中Cr含量將設(shè)定在1-5％。
(f)Si
在底材基體中混有的Si成分是在燒結(jié)過程中由硬質(zhì)分散相中擴(kuò)散和遷移出來的成分，因?yàn)镾i成分?jǐn)U散和遷移至基體底材中，加速了Co成分從硬質(zhì)分散相中擴(kuò)散和遷移出來，并因此使得硬質(zhì)分散相同底材基體的附著力顯著增強(qiáng)。假如在底材基體中的Si含量小于0.1％，盡管Co的遷移程度也與用來形成硬質(zhì)分散相的原料粉末中的Si含量有關(guān)，但Co成分的適量擴(kuò)散和遷移到底材基體中去是不可能的。相反如果在底材基體中的Si含量超過1％，基體強(qiáng)度將下降。因此，Si含量設(shè)定在0.1-1％。
(B)用來形成硬質(zhì)分散相和底材硬質(zhì)分散相的原料粉末的組成(a)Mo用來形成硬質(zhì)分散相的原料粉末中的Mo成分形成了硬質(zhì)Mo-Co合金相，也即在燒結(jié)過后形成的底材硬質(zhì)分散相的兩相混合物的一種成分相，并起著改善抗磨性能的作用。假如Mo成分的含量小于20％，那么作為另一成分相的Fe-Co合金相的比例將過大，不能保證所需的超級(jí)抗磨損水平，相反如果Mo含量超過32％，將導(dǎo)致燒結(jié)性能惡化，將不可能得到所需強(qiáng)度的閥座。因此，用來形成硬質(zhì)分散相的原料粉末中的Mo含量設(shè)定在20-32％。
(b)Cr用來形成硬質(zhì)分散相的原料粉末中的Cr含量占5-10％，并有一部分Cr成分在燒結(jié)過程中擴(kuò)散并遷移至底材基體中，使得底材基體中Cr含量為1-5％。假如在用來形成硬質(zhì)分散相的原料粉末中的Cr含量小于5％，那么燒結(jié)過后將不能得到占底材基體至少1％的Cr含量，在此種情形下，正如上述，基體的固溶強(qiáng)化和因碳化物形成而導(dǎo)致的抗磨損性能的改善都將不夠。相反如果用來形成硬質(zhì)分散相的原料粉末中的Cr含量超過10％，則底材基體中Cr含量將超過5％而過高，導(dǎo)致在高表面壓力應(yīng)用情況下的對(duì)應(yīng)侵蝕加劇。因此，用來形成硬質(zhì)分散相的原料粉末中的Cr含量設(shè)定在5-10％，而燒結(jié)過后的底材基體的Cr含量設(shè)定在1-5％。
(c)Fe底材硬質(zhì)分散相中的Fe成分是通過在燒結(jié)過程中從用來形成基體的原料粉末中擴(kuò)散并遷移出來而形成的，并形成了十分堅(jiān)固的Fe-Co合金相，即底材硬質(zhì)分散相的兩相混合物的一種成分相，而這種Fe-Co合金相緩和了硬質(zhì)Mo-Co合金在高表面壓力應(yīng)用情況下的對(duì)應(yīng)侵蝕。假如底材硬質(zhì)分散相中的Fe含量小于20％，那么Mo-Co合金相的比例將過高，所需的對(duì)對(duì)應(yīng)侵蝕的緩和作用將得不到保證，相反，如果Fe含量超過30％，底材硬質(zhì)分散相的硬度下降，導(dǎo)致閥座抗磨損性能變差。因此，底材硬質(zhì)分散相中的Fe含量設(shè)定在20-30％。
(d)Co用來形成硬質(zhì)分散相的原料粉末中的Co成分形成了硬質(zhì)Mo-Co合金相和十分堅(jiān)固的Fe-Co合金相，即燒結(jié)過后形成的底材硬質(zhì)分散相的兩相混合物的兩種成分相，而這種Co組分在提高抗磨性能的同時(shí)又表現(xiàn)出對(duì)對(duì)應(yīng)侵蝕的緩和作用。假如在燒結(jié)過后底材硬質(zhì)分散相的Co含量小于13％，那么包含Mo-Co合金相和Fe-Co合金相的兩相混合系統(tǒng)的Mo-Fe-Co合金相的強(qiáng)度將下降，而所需的具有極好水平的閥座的抗磨性能將得不到保證。相反，如果Co含量超過22％，那么基體硬質(zhì)分散相本身的硬度變差，這也意味著所需的具有極好水平的閥座的抗磨性能將得不到保證。因此，底材硬質(zhì)分散相中的Co含量設(shè)定在13-22％。
(e)Si正如上述，用來形成硬質(zhì)分散相的原料粉末中的Si成分本身擴(kuò)散并遷移，同時(shí)促進(jìn)燒結(jié)過程中原料粉末中的Co和Cr成分?jǐn)U散并遷移至底材基體中，從而顯著提高硬質(zhì)分散相與底材基體的附著力。假如Si含量小于0.5％，那么將沒有足夠量的Co和Cr成分?jǐn)U散并遷移至底材基體中，從而不可能保證硬質(zhì)分散相與底材基體間優(yōu)異的附著力。相反，如果Si含量超過4％，那么混在底材基體中的Si含量超過1％，導(dǎo)致底材基體的強(qiáng)度下降。因此，用來形成硬質(zhì)分散相的原料粉末中的Si含量設(shè)定在0.5-4％(使得燒結(jié)過后底材硬質(zhì)分散相中的Si含量為0.3-3％)。
(C)原料粉末(a)平均粒徑用來形成基體和形成硬質(zhì)分散相的原料粉末的平均粒徑均在20-50μm之間。假如平均粒徑或是小于20μm，或是大于50μm，那么Co成分由用來形成硬質(zhì)分散相的原料粉末擴(kuò)散并遷移至底材基體將變得困難，這意味著Fe成分由用來形成硬質(zhì)分散相的原料粉末向硬質(zhì)分散相中的互動(dòng)擴(kuò)散和遷移將不令人滿意。因此，燒結(jié)后硬質(zhì)分散相與底材基體的附著力將不令人滿意，且在高表面壓力應(yīng)用情況下的磨損進(jìn)程明顯更快速。因此，每種原料粉末的平均粒徑均設(shè)定在20-50μm之間。
(b)形成硬質(zhì)分散相的原料粉末的混合比例假如形成硬質(zhì)分散相的原料粉末的混合比例小于25％重量，那么將不能保證得到所需的抗磨水平，而如果混合比例超過35％的重量時(shí)，那么不僅加劇對(duì)應(yīng)的侵蝕，而且強(qiáng)度也將下降。因此，形成硬質(zhì)分散相的原料粉末的混合比例設(shè)定在用來形成基體的原料粉末總重量的25-35％重量之間。
(D)鐵基燒結(jié)合金底材的孔隙度假如孔隙度小于5％，銅或銅合金的滲入將不均勻，而滲入作用也將不充分，而如果孔隙度大于15％，那么將不可避免地導(dǎo)致強(qiáng)度和抗磨性的下降。因此，孔隙度設(shè)定在5-15％。
(E)上述的真空指的是不超過100Pa的氣氛，燒結(jié)溫度范圍優(yōu)選在1100-1250℃，而此燒結(jié)溫度下的燒結(jié)時(shí)間優(yōu)選0.5-2小時(shí)。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)一系列實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明閥座的生產(chǎn)方法。
首先，制備用來形成基體M-1至M-11和形成硬質(zhì)分散相H-1至H-7的原料粉末，其平均粒徑和組成分別示于表1和表2中。這些原料粉末按表3所示的混合方式和比例進(jìn)行混合，每種混合樣品加入1％的硬脂酸鋅，這些樣品在混合器中混合30分鐘，在預(yù)定的600-800MPa壓力下將每一種混合粉末模壓成壓坯。每個(gè)壓制生坯在500℃下保溫30分鐘并脫脂，然后通過將壓制生坯在1130-1250℃的預(yù)定溫度下保溫1小時(shí)，在不超過100Pa的真空下進(jìn)行燒結(jié)，形成鐵基燒結(jié)合金底材。此時(shí)用X射線微觀檢測儀對(duì)鐵基燒結(jié)合金底材的基體和硬質(zhì)分散相進(jìn)行組成分析，測量孔隙度，在光學(xué)顯微鏡下觀測合金的結(jié)構(gòu)。隨后，本發(fā)明方法1-11通過在1100℃及持續(xù)15分鐘時(shí)間的甲烷變性的氣氛中對(duì)每1鐵基燒結(jié)合金底材進(jìn)行滲銅處理而完成，從而得到閥座(下文本發(fā)明的閥座1-11指的是通過本發(fā)明方法1-11得到的閥座)，它們都具有外部直徑42mm×最小內(nèi)部直徑34.5mm×厚度6.5mm的尺寸。
表4顯示的是本發(fā)明每個(gè)閥座1-11的鐵基燒結(jié)合金底材的測量結(jié)果。而且，每個(gè)鐵基燒結(jié)合金底材都有著相似結(jié)構(gòu)，含有其中分散和分布碳化物細(xì)顆粒的奧氏體基體，均勻分布其中的含有Fe-Co合金相及Mo-Co合金相的兩相混合體系的Mo-Fe-Co合金硬質(zhì)分散相。
為便于比較，對(duì)比方法1-11在同本發(fā)明方法1-11的相同條件下進(jìn)行，所不同的是采用的用來形成基體m-1至m-11和形成硬質(zhì)分散相的h-1至h-7的原料粉末有著分別如表5和表6分別示出的平均粒徑和組成(組成同上述的M-1至M-11及H-1至H-7的原料粉末相同)，將這些原料粉末以表7所示的混合方式和比例進(jìn)行混合，并將燒結(jié)氣氛改為氨氣裂化氣氛，從而得到一系列閥座(下文對(duì)比閥座1-11指的是由對(duì)比方法1-11得到的閥座)。
表8顯示的是每個(gè)對(duì)比閥座1-11的鐵基燒結(jié)合金底材的孔隙度，基體及硬質(zhì)分散相的組成的測量結(jié)果。而且，每個(gè)鐵基燒結(jié)合金底材都有著相似結(jié)構(gòu)，含有其中分布碳化物細(xì)顆粒的鐵素體基體，單一Co-Mo-Cr合金硬質(zhì)分散相均勻分布其間。
隨后，每個(gè)得到的閥座都裝配在排氣量為8000cc的柴油機(jī)上。在下述條件下運(yùn)行柴油機(jī)，采用高表面壓力應(yīng)用條件進(jìn)行運(yùn)行測試，并測量閥座和相應(yīng)閥門的最大磨損深度。這些測量結(jié)果示于表9中。
閥門材料斯特萊特硬質(zhì)合金汽缸內(nèi)壓17.6MPa閥門彈簧負(fù)載600Mpa發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)3000rpm運(yùn)行時(shí)間500小時(shí)運(yùn)行條件恒定轉(zhuǎn)數(shù)持續(xù)500小時(shí)表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

表8

表9

從表9的結(jié)果明顯看出，本發(fā)明方法1-11得到的閥座1-11中，正如表4所示，在燒結(jié)過程中Co，Cr和Si成分由用來形成硬質(zhì)分散相的原料粉末中擴(kuò)散并遷移到基體中，并且Fe成分由用來形成基體的原料粉末中擴(kuò)散并遷移到硬質(zhì)分散相的因Co，Cr和Si成分?jǐn)U散和遷移到基體而留下的空隙中，使得硬質(zhì)分散相與基體之間極其強(qiáng)力地附著。因此，所有這些閥座在高表面壓力應(yīng)用情況下顯現(xiàn)出優(yōu)異的抗磨性能。而且，硬質(zhì)分散相的兩相混合體系確保較小的相應(yīng)侵蝕特性，確保閥門的磨損，即對(duì)應(yīng)侵蝕，也達(dá)到最小程度。相反地，用對(duì)比方法1-11得到的對(duì)比閥座1-11，如表8所示，在燒結(jié)前后，形成閥座的鐵基燒結(jié)合金的硬質(zhì)分散相和基體的組成幾乎沒有變化，表明在燒結(jié)過程中，在用來形成基體的原料粉末和形成硬質(zhì)分散相的原料粉末間基本沒有發(fā)生結(jié)構(gòu)組分的擴(kuò)散和遷移。因此，硬質(zhì)分散相和基體之間的附著力相對(duì)較弱。結(jié)果，這些閥座在高表面壓力應(yīng)用情況下磨損加速，又因?yàn)橛操|(zhì)分散相極其堅(jiān)固，對(duì)應(yīng)侵蝕成了一個(gè)大問題。
如上所述，依本發(fā)明的方法，可得到具有優(yōu)異抗磨性能及在高表面壓力應(yīng)用情況下幾乎沒有對(duì)應(yīng)侵蝕的閥座，因此可提供一種能滿足大尺寸和排出量的內(nèi)燃機(jī)需求的閥座。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)鐵基燒結(jié)合金閥座的方法，包含以下步驟(a)利用一種鐵基合金粉末作為形成基體的原料粉末，所述鐵基合金粉末按重量百分比計(jì)包含C0.5-1.5％，Ni0.1-3％，Mo0.5-3％，Co3-8％，Cr0.2-3％，和余量的Fe及不可避免的雜質(zhì)，并且具有的平均粒徑為20-50μm；并利用一種鈷基合金粉末作為形成硬質(zhì)分散相的原料粉末，所述鈷基合金粉末按重量百分比計(jì)包含Mo20-32％，Cr5-10％，Si0.5-4％，和余量的Co及不可避免的雜質(zhì)，并且具有的平均粒徑為20-50μm，(b)將足量的所述鈷基合金粉末混入所述鐵基合金粉末中，從而使鈷基合金粉末占與所述鐵基合金粉末混合后總量的25-35％重量，對(duì)由此得到的混合粉末的壓制坯體在真空條件下進(jìn)行固態(tài)燒結(jié)，并使所述鈷基合金粉末中的所述Co，Cr和Si成分?jǐn)U散并遷移到所述基體中，同時(shí)使所述鐵基合金粉末中的所述Fe成分?jǐn)U散并遷移到所述硬質(zhì)分散相中，從而顯著改善所述硬質(zhì)分散相與所述基體之間的附著力，并因此形成孔隙度為10-20％的鐵基燒結(jié)合金底材，依據(jù)X射線微觀檢測儀(EPMA)的測量，其含有一種以重量百分比計(jì)包含下列組成的Fe-Co合金基體C0.5-1.5％，Ni0.1-3％，Mo0.5-3％，Co13-22％，Cr1-5％，Si0.1-1％，和余量的Fe及不可避免的雜質(zhì)，在此Fe-Co合金基體中均勻地分布有一種Mo-Fe-Co合金的硬質(zhì)分散相，該合金按重量百分比計(jì)含有以下組成Fe20-30％，Co13-22％，Cr1-5％，Si0.3-3％，和余量的Mo及不可避免的雜質(zhì)，并具有Fe-Co合金相和Mo-Co合金相的兩相混合體系，和(c)將上述鐵基燒結(jié)合金底材滲有銅或銅合金。
2.一種可通過權(quán)利要求1所述的方法獲得的閥座。
全文摘要
一種閥座的生產(chǎn)方法，包含以下步驟(a)利用一種平均粒徑為20－50μm的鐵基合金粉末作為形成基體的原料粉末，并利用一種平均粒徑為20－50μm的鈷基合金粉末作為形成硬質(zhì)分散相的原料粉末，(b)將足量的鈷基合金粉末混入所述鐵基合金粉末中，從而使鈷基合金粉末占與所述鐵基合金粉末混合后總量的25－35％重量，對(duì)由此得到的混合粉末的壓制坯體在真空條件下進(jìn)行固態(tài)燒結(jié)，鈷基合金粉末中的所述Co，Cr和Si成分?jǐn)U散并遷移到所述基體中，同時(shí)所述鐵基合金粉末中的所述Fe成分?jǐn)U散并遷移到所述硬質(zhì)分散相中，從而顯著改善所述硬質(zhì)分散相與所述基體之間的附著力，并因此形成孔隙度為10－20％的鐵基燒結(jié)合金底材，并含有一種Fe－Co合金基體，在此Fe－Co合金基體中均勻地分布有一種Fe－Co合金相和Mo－Co合金相的兩相混合系統(tǒng)的Mo－Fe－Co合金的硬質(zhì)分散相，和(c)將上述鐵基燒結(jié)合金底材滲有銅或銅合金。
文檔編號(hào)B22F3/26GK1497056SQ0316482
公開日2004年5月19日 申請日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月2日
發(fā)明者川上淳, 星野和之, 花田久仁夫, 之, 仁夫 申請人:三菱麻鐵里亞爾株式會(huì)社