[发明专利]烧结阀座

说明书

为了提供能够用于高效发动机的具有优异的阀冷却能力以及优异的耐变形性和耐磨损性的压入型烧结阀座，将硬度不同的第一和第二硬质粒子以25‑70质量％的总量分散在网络状Cu基体中，所述第二硬质粒子的硬度为300‑650HV0.1，低于所述第一硬质粒子的硬度，并且在烧结阀座中含有0.08‑2.2质量％的P。

发明领域

本发明涉及用于发动机的阀座，特别是涉及能够抑制阀温度升高的压入型、高导热性的烧结阀座。

发明背景

为了用于环境保护而提供具有改善的燃料效率和更高的性能的汽车发动机，近年来加快了所谓的小型化用以将发动机排量缩减20-50％。此外，直喷式发动机与涡轮增压器相结合，以增加压缩比。发动机效率的提高不可避免地导致了更高的发动机温度，这可能引起功率降低爆震。因此，特别是在阀周围的部件的冷却能力的改善已经变得必要。

作为用于改善冷却能力的手段，专利文献1公开了一种用于制造发动机阀的方法，该方法包括将金属钠(Na)密封在中空阀杆的中空部分中。关于阀座，专利文献2教导了一种通过高密度加热能量(诸如激光束)将阀座直接堆焊在铝(Al)合金气缸盖上以改善阀的冷却能力的方法，其被称为“激光熔覆法”。作为用于堆焊阀座的合金，专利文献2教导了分散强化的Cu基合金，其包含分散于铜(Cu)基基体中的Fe-Ni的硼化物和硅化物粒子，其中Sn和/或Zn溶于最初的Cu基晶体中。

发动机运转期间的阀温度在上述金属钠填充的阀中(阀温度：约600℃)比在固体阀中低约150℃，并且通过激光熔覆法生产的Cu基合金阀座将固体阀的温度(约700℃)降低了约50℃，这防止了爆震。然而，金属钠填充的阀具有如此高的生产成本，以至于它们除了一些车辆以外未被广泛地使用。通过激光熔覆法生产的Cu基合金阀座(其不含有硬质粒子)具有不足的耐磨损性，因冲击磨损而发生咬死。此外，气缸盖上的直接堆焊需要气缸盖生产线的大幅改变和大型设备投资。

关于压入到气缸盖中的阀座，专利文献3公开了一种双层结构，其包括由Cu粉或含Cu粉末形成的阀邻接层(含有7-17％Cu的烧结铁合金层)和阀座体层(含有7-20％Cu的烧结铁合金层)以提高导热性，并且专利文献4公开了一种通过分散的硬质粒子而具有10-20％的孔隙率的烧结Fe基合金，其用Cu或其合金浸渍。

另外，专利文献5公开了一种烧结Cu基合金阀座，其中将硬质粒子分散在具有优异导热性的分散固化的Cu基合金中。具体而言，起始粉末混合物包含50-90重量％的含Cu基体粉末和10-50重量％的粉末状含Mo合金添加剂，所述含Cu基体粉末是Al₂O₃分散固化的Cu粉，并且所述粉末状含Mo合金添加剂包含28-32重量％的Mo、9-11重量％的Cr和2.5-3.5重量％的Si，余量为Co。

然而，专利文献3和4中最多约20％的Cu含量不能充分地改善导热性。尽管专利文献5教导了通过在氧化气氛中对从Cu-Al合金熔体雾化的Cu-Al合金粉末进行热处理以选择性氧化Al，可以生产Al₂O₃分散固化的Cu粉，但是实际上存在对增加由溶有Al的Cu-Al合金形成的分散有Al₂O₃的Cu基体的纯度的限制。包含较多的硬质粒子(例如，40-50重量％)增加了对阀、配合件的攻击性，并且包含较少的硬质粒子(例如，10-20重量％)使阀座的耐变形性和耐磨损性劣化，这导致在硬质粒子的量的方面存在显著矛盾的倾向。

现有技术文献

专利文献1：JP 7-119421 A

专利文献2：JP 3-60895 A

专利文献3：JP 3579561 B

专利文献4：JP 3786267 B

专利文献5：JP 4272706 B

发明目的