阀座的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及使用于内燃机的阀座。
【背景技术】
[0002] 阀座是成为吸气阀、排气阀的阀底座的部件，是与阀（valve)接触且保持燃烧室 的气密性所必需的部件。
[0003] 阀座要求具有以下功能：（1)用于防止压缩气体、燃烧废气向歧管漏泄的气密性 保持功能，（2)用于将阀的热量释放到汽缸头侧的热传导功能，（3)能够耐受阀落位时阀带 来的冲击的强度，（4)在高热且高负荷环境下也不易磨损的耐磨损功能等。
[0004]另外，作为阀座的要求特性，可以举出：（5)对作为配对部件的阀的攻击性小、（6) 价格合理、（7)加工时易于切削。
[0005] 因此，为了满足上述功能、特性，对阀座采用铁基烧结合金。
[0006] 例如，专利文献1中公开了下述阀座，S卩：通过氧化处理，在铁基烧结合金的表面 和内部形成以四氧化三铁为主体的氧化物，并且，在被安装到汽缸头上之前的状态下，铁基 烧结合金截面上的、以四氧化三铁为主体的氧化物的面积比率为5%~20%。
[0007]【现有技术文献】
[0008]【专利文献】
[0009] 专利文献1 :日本公报、特开2013-113220号
【发明内容】
[0010] 近年来，内燃机的运行条件变得严苛，对于安装在内燃机的汽缸头上的阀座要求 具有更高的耐磨损性或径向压溃强度。
[0011] 因此，本发明的目的在于提供耐磨损性和径向压溃强度出色的阀座。
[0012] 本发明者们进行了各种研究后发现，通过对含有Co(钴）颗粒的铁基烧结合金进 行氧化处理，能够获得耐磨损性和径向压溃强度出色的阀座，从而达成了上述目的。
[0013]S卩，本发明为安装在内燃机的汽缸头上的阀座，该阀座的特征在于：所述阀座是 由通过对铁基烧结合金进行氧化处理而在所述铁基烧结合金的表面和内部形成有以四氧 化三铁（Fe304)及氧化钴（C〇0)为主体的氧化物的氧化处理铁基烧结合金构成，其中，该 铁基烧结合金含有4wt%~15wt%的Co颗粒和硬质颗粒，所述硬质颗粒包含含有从周期 表4a~6a族中选择的一种以上元素的金属互化物、碳化物、硅化物、氮化物及硼化物中的 至少一种化合物且硬度为600HV~1600HV，所述氧化处理铁基烧结合金在被安装到汽缸 头上之前的状态下，所述氧化处理铁基烧结合金截面上的所述氧化物的面积比率为5%~ 25%〇
[0014] 根据本发明的阀座，由于其是由通过对含有4wt%~15wt%的Co颗粒和上述硬质 颗粒的铁基烧结合金进行氧化处理所得的氧化处理铁基烧结合金构成，因此，通过氧化处 理，Co颗粒生成氧化钴（C〇0)，阀座的径向压溃强度得到提高，并且，通过氧化钴（C〇0)获得 了自润滑剂的作用（抑制阀座或作为阀座配对部件的阀的磨损的作用），从而耐磨损性提 高。另外，由于硬质颗粒的添加效果，使得径向压溃强度得到了提高。另外，由于在表面和 内部形成有以四氧化三铁（Fe304)及氧化钴（CoO)为主体的氧化物，因此，在运行时以阀座 表面上预先形成的氧化物为起点而在与阀接触的抵接面上容易形成氧化物。通过在与阀接 触的抵接面上形成氧化物，阀与阀座之间的金属接触被抑制，从而提高阀座的耐磨损性。而 且，通过将氧化处理铁基烧结合金截面上的所述氧化物的面积比率设定为5 %~25 %，能 够维持径向压溃强度并提高耐磨损性。
[0015] 在本发明中，优选所述Co颗粒的平均粒径为10ym~40ym。根据该形态，铁基烧 结合金中的Co颗粒的分散性良好，能够抑制耐磨损性或径向压溃强度的偏差。
[0016] 在本发明中，优选所述硬质颗粒为含有28wt%~38wt%的Co且含有碳化物的Co 基合金颗粒。根据该形态，在进行铁基烧结合金的氧化处理时，从硬质颗粒中扩散出的Co 成分生成Co氧化物，因此能够进一步提高阀座的耐磨损性或径向压溃强度。
[0017] 在本发明中，优选在所述铁基烧结合金中，所述铁基烧结合金截面上的所述硬质 颗粒的面积比率为5 %~45 %。根据该形态，铁基烧结合金的塑性流动被抑制，从而能够进 一步提尚阀座的耐磨损性。
[0018] 在本发明中，优选所述铁基烧结合金进一步含有固体润滑剂。另外，优选固体润滑 剂的平均粒径为1ym~10ym。根据该形态，能够进一步提高阀座的耐磨损性。
[0019](发明效果）
[0020] 根据本发明，能够提供径向压溃强度和耐磨损性出色的阀座。
【附图说明】
[0021] 图1中示出对组成1-1~组成1-4的铁基烧结合金进行氧化处理后的阀座的耐磨 损试验的结果。
[0022] 图2中示出对组成2-1~组成2-4的铁基烧结合金进行氧化处理后的阀座的耐磨 损试验的结果。
[0023] 图3中示出对组成1-1~组成1-4的铁基烧结合金进行氧化处理后的阀座的径向 压溃强度试验的结果。
[0024] 图4中示出对组成2-1~组成2-4的铁基烧结合金进行氧化处理后的阀座的径向 压溃强度试验的结果。
[0025] 图5中示出试验例2的阀座的氧图像。
[0026] 图6中示出组成3-3的阀座在金相显微镜下的组织照片（500倍）。
[0027] 图7中示出同一阀座在扫描型电子显微镜下的组织照片（500倍）。
[0028] 图8中示出与图7的组织照片对应的、同一阀座的由能量色散型X射线光谱仪 ?DX)测定的Co图像。
[0029] 图9中示出与图7的组织照片对应的、同一阀座的由能量色散型X射线光谱仪 ?DX)测定的0图像。
[0030] 图10中示出与图7的组织照片对应的、同一阀座的由能量色散型X射线光谱仪 ?DX)测定的Fe图像。
[0031] 图11中示出试验例2的阀座的耐磨损试验和径向压溃强度试验的结果。
[0032] 图12是阀座磨损试验机的示意图。
【具体实施方式】
[0033] 本发明的阀座（valveseat)是由通过对铁基烧结合金进行氧化处理而在该铁基 烧结合金的表面和内部形成有以四氧化三铁（Fe304)及氧化钴（C〇0)为主体的氧化物的氧 化处理铁基烧结合金构成，其中，上述铁基烧结合金含有Co(钴）颗粒和硬质颗粒，该硬质 颗粒包含含有从周期表4a~6a族中选择的一种以上元素的金属互化物、碳化物、硅化物、 氮化物及硼化物中的至少一种化合物且硬度为600HV~1600HV。
[0034]在本发明中，在阀座被安装到汽缸头上之前的状态下，氧化处理铁基烧结合金截 面上的所述氧化物的面积比率为5%~25%，更优选为5%~20%。当所述氧化物的面积 比率处于上述范围内时，能够形成为径向压溃强度和耐磨损性出色的阀座。当所述氧化物 的面积比率超过25%时，径向压溃强度降低，由于阀在阀座上落位时的冲击而容易导致阀 座破损。当所述氧化物的面积比率小于5%时，耐磨损性变差。作为将所述氧化物的面积比 率调整为5%~25%的方法，可以举出调整氧化处理时的氧化处理时间这一方法。
[0035] 另外，在本发明中，如后述的实施例所示，按照下述方式求出以四氧化三铁（Fe304) 及氧化钴（C〇0)为主体的氧化物的面积比率，S卩：利用扫描型电子显微镜观察阀座（氧化处 理铁基烧结合金）的任意截面，对该观察得到的图像使用能量色散型X射线光谱仪（EDX) 的氧图像而求出氧图像（OxygenMap)，将所得到的氧图像数据的亮度二值化，求出亮度为 5以上的面积比，并将N= 3处/个X10点的平均值作为以四氧化三铁（Fe304)及氧化钴 (C〇0)为主体的氧化物的面积比率。
[0036]在本发明中，氧化处理前的铁基烧结合金中Co颗粒的含量为4wt%~15wt%， 优选为6wt%~13wt%。通过对含有Co颗粒的铁基烧结合金进行氧化处理，生成氧化钴 (C〇0)。生成的氧化钴（C〇0)作为自发润滑剂而发挥作用，能够抑制阀座及作为阀座配对部 件的阀的磨损。因此，阀座的耐磨损性提高。另外，阀座的径向压溃强度也提高。当Co颗 粒的含量小于4wt%时，阀座的径向压溃强度或耐磨损性存在不足的倾向。通过增加Co颗 粒的含量，径向压溃强度或耐磨损性得到提高，但是，当Co颗粒的含量超过15wt%时，阀座 变得过硬而导致作为阀座配对部件的阀的磨损有增加的倾向。另外，会导致成本变高。
[0037]Co颗粒的纯度（Co含量）优选在99wt%以上。
[0038]在本发明中，氧化处理前的铁基烧结合金截面上的硬质颗粒的面积比率优选为 5 %~45 %，更优选为15 %~40 %。通过使铁基烧结合金中含有硬质颗粒，能