[发明专利]用于混入烧结合金中的硬质颗粒，含有硬质颗粒的耐磨铁基烧结合金，由烧结合金形成的阀座和制造硬质颗粒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及适于混入烧结合金中的硬质颗粒，尤其涉及适于增强烧结合金的耐磨性的硬质颗粒。本发明还涉及含有这种硬质颗粒的耐磨铁基烧结合金，由这种烧结合金形成的阀座和制造这种硬质颗粒的方法。

相关技术的描述

铁基烧结合金有时用于阀座等。硬质颗粒有时包含在烧结合金中以进一步增强合金的耐磨性。当包括硬质颗粒时，通常将硬质颗粒的粉末混合到由低合金钢或不锈钢构成的粉末中，将所混合的粉末形成为压坯，然后烧结压坯以得到烧结合金。

已经公开的这种硬质颗粒的一个实例是含有20～60质量％的钼(Mo)、0.2～3质量％的碳(C)、5～40质量％的镍(Ni)、1～15质量％的锰(Mn)和0.1～10质量％的铬(Cr)以及余量为不可避免的杂质和铁的硬质颗粒(例如见日本专利申请公开2001-181807号(JP-A-2001-181807))。

当这些硬质颗粒用于制造铁基烧结合金时，可提高硬质颗粒和作为基体金属的铁基体之间的粘附性。另外，通过在硬质颗粒中包含Mo，可确保更好的固体润滑特性。

当由JP-A-2001-181807中公开的烧结合金制造用于内燃机的阀座时，硬质颗粒中的Mo作为固体润滑剂，能够提高阀与阀座的滑动面之间的润滑特性。

然而，当阀打开和关闭时，阀座和阀不仅仅彼此相对滑动。尤其是排气阀在比进气阀更高温度环境下工作。在这种环境下，阀座和阀随着阀的开和关而间歇性地接触。由于阀和阀座在这种接触中彼此相对滑动，存在接触期间的粘着磨损和滑动期间的摩擦磨损的组合(以下也称为“组合磨损”)。严格考虑这种形式的磨损表明有时阀座的耐磨性不能通过仅仅提高润滑特性来足够地提高。

发明内容

本发明提供用于混入烧结合金中的硬质颗粒，所述硬质颗粒能够提高耐磨性，即使在高温环境中出现组合磨损时也是如此。另外，本发明提供含有所述硬质颗粒的耐磨铁基烧结合金，由所述烧结合金形成的阀座，和制造所述硬质颗粒的方法。

由于进行了广泛的研究，发明人认识到在保持硬质颗粒现有的润滑特性的同时进一步提高硬质颗粒的硬度对于在这种环境中的耐磨性是有效的。还发现通过向硬质颗粒中添加与其他元素相比具有更高可氧化性的钇(Y)来在确保颗粒的润滑特性的同时提高硬质颗粒的硬度的方法是实现上述目标的最有效方法。

本发明基于该发现。本发明的第一方面涉及用于作为原料混入烧结合金中的硬质颗粒。所述硬质颗粒由20～40质量％的钼、0.5～1.0质量％的碳、5～30质量％的镍、1～10质量％的锰、1～10质量％的铬、5～30质量％的钴、0.05～2质量％的钇，以及余量为不可避免的杂质和铁构成。在本说明书中，除非另有说明，“％”是指质量百分比。

根据本发明，由于Y与其他元素相比非常易于在空气中氧化，所以通过将Y添加到构成硬质颗粒的组分中，氧化钇(Y₂O₃)形成于硬质颗粒中并分散于硬质颗粒中。结果，硬质颗粒是分散增强的，能够硬质颗粒的硬度提高。另外，Y氧化物可抑制粘着磨损，因此能够进一步改善耐磨性。此外，当机器加工含有这些硬质颗粒的烧结合金时，烧结合金不易粘附到切割工具，使得通过Y氧化物提高烧结合金的可机械加工性。

如果加入的Y的量少于硬质颗粒的质量的0.05％，即使Y₂O₃形成于硬质颗粒中，也不能完全实现能够为其中使用硬质颗粒的烧结合金提供希望的耐磨性的硬度。

另一方面，向硬质颗粒中加入Y越多，硬质颗粒的硬度可以提高的程度就越高。然而，当加入的Y的量超过硬质颗粒的质量的2％时，硬质颗粒变脆，降低了用这种硬质颗粒制造的烧结合金的耐磨性。硬质颗粒中其他组分的技术意义及其含量，详细描述在以下提供的本发明的实施方案和实施例中。

在优选实施方案中，硬质颗粒可分别包含21～39质量％的Mo、0.7～0.9质量％的C、6～28质量％的Ni、1～9质量％的Mn、2～9质量％的Cr、7～29质量％的Co。

描述的本发明的第二方面涉及通过利用前述用于混入烧结金属中的硬质颗粒获得的耐磨铁基烧结合金。该耐磨铁基烧结合金通过将上述硬质颗粒构成的粉末与铁粉末混合以分散所述硬质颗粒，然后烧结所混合的粉末而获得，其中所述硬质颗粒占所述耐磨铁基烧结合金的10～60质量％。