レーザー肉盛バルブシート用原料粉末およびこれを用いたバルブシート
【課題】 凝着摩耗の激しい環境下で使用される場合においても良好な耐摩耗性を示し、かつ、製造性、肉盛性、仕上性にも優れた特性を示すレーザー肉盛バルブシート用原料粉末およびこれを用いたレーザー肉盛バルブシートを提供する。
【解決手段】 レーザー肉盛バルブシート用原料粉末において、Ｂ：０．５〜５質量％を含有するＣｕ基合金粉末を８０〜９９質量％と、Ｍｏ：５〜４０質量％含有するＦｅまたはＣｏ基合金であり、ビッカース硬さが５００ＨＶ以上、平均粒径が５０〜２００μｍである粉末１〜２０質量％を混合してなるレーザー肉盛バルブシート用原料粉末およびこれを用いたレーザー肉盛バルブシート。
【解決手段】 レーザー肉盛バルブシート用原料粉末において、Ｂ：０．５〜５質量％を含有するＣｕ基合金粉末を８０〜９９質量％と、Ｍｏ：５〜４０質量％含有するＦｅまたはＣｏ基合金であり、ビッカース硬さが５００ＨＶ以上、平均粒径が５０〜２００μｍである粉末１〜２０質量％を混合してなるレーザー肉盛バルブシート用原料粉末およびこれを用いたレーザー肉盛バルブシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造性、肉盛性、耐摩耗性および仕上性に優れたレーザー肉盛バルブシート用原料粉末およびこれを用いたバルブシートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車エンジン等のバルブシートにはＦｅ基粉末焼結材が主に使用されており、これをシリンダーヘッドに圧入しバルブによる摩耗を抑制している。このような焼結バルブシートと比較し、放熱性、薄肉性に優れたレーザー肉盛銅合金バルブシートの技術が開示されている。例えば特開２００４−１６２１００号公報（特許文献１）に開示されているように、質量％で、Ｎｉ：８．０〜２０．０％、Ｓｉ：１．５〜４．５％、および、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒの少なくとも１種を合計で、２．０〜１５．０％、さらに、Ｍｍ、Ｐ、Ｔｉの少なくとも１種を合計で、０．１〜１．５％を含み、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなる肉盛用銅合金粉末が提案されている。
【０００３】
その他、特開２００５−１９９２７８号公報（特許文献２）、特開２００５−２９７０５１号公報（特許文献３）および特開２００５−２９７０５２号公報（特許文献４）などが提案されている。また、特公平８−９４２号公報（特許文献５）には、重量％で、Ｎｉ：５〜３０％、Ｓｉ：１〜５％、Ｂ：０．５〜３％、Ｆｅ：４〜３０％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物よりなり、Ｃｕ基マトリックス中にＦｅ−Ｎｉ系の珪化物および硼化物の粒子が分散した組織を有する耐摩耗性に優れた分散強化Ｃｕ基合金が提案されている。
【０００４】
さらに、特許第２７４８７１７号公報（特許文献６）には、重量％で、Ｎｉ：１０〜３０％、Ｓｉ：１〜５％、Ｆｅ：２〜１５％、銅および不可避的不純物：残部よりなり、均一微細なデンドライトの銅−ニッケル合金中に鉄−ニッケル系のシリサイドの硬質層が微細に分散した組織を有する肉盛用耐摩耗性銅基合金が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１６２１００号公報
【特許文献２】特開２００５−１９９２７８号公報
【特許文献３】特開２００５−２９７０５１号公報
【特許文献４】特開２００５−２９７０５２号公報
【特許文献５】特公平８−９４２号公報
【特許文献６】特許第２７４８７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献に開示されている技術における原料粉末に必要とされる特性としては製造性（アトマイズによる製造が容易であること）、肉盛性および耐摩耗性がある。特許文献１では製造性、肉盛性、耐摩耗性、仕上性に優れた肉盛用銅合金粉末を提案しており、この粉末を使用した肉盛りバルブシートは良好な特性バランスを示す。しかしながら、特にＡ／Ｆ（空燃比）が高い使用環境においては、燃焼生成物によるバルブとバルブシートとの凝着抑制効果が低いため、両者は激しく凝着摩耗を起こすことが分かった。
【０００６】
また、このような厳しい摩耗環境において耐摩耗性を改善するには、例えば特許文献５に開示されているように、数十〜数百μｍ程度の粗大硬質粒子の分散が重要であるとされている。この特許文献５によると、粗大粒子の分散には液相分離が有効とされているが、高融点元素を多量に含むため、アトマイズ時に閉塞を起こすなど製造性に課題があり、また、溶湯の粘性が上がり肉盛性を劣化させたりする。さらに、粗大硬質粒子は切削工具の刃先などを著しく摩耗し、仕上性を劣化させてしまう。このように、耐摩耗性と製造性、肉盛性を両立させることは非常に難しく、なおかつ、粗大粒子の分散と仕上性の両立は本質的に困難であり、これら従来技術の課題となっていた。
【０００７】
さらに、特許文献６には、Ｃｕ基合金粉末にＣｏ基合金やＮｉ基合金粉末を混合した実施例が記載されているが、Ｃｕ基合金にはＢを添加しておらず（段落［０００６］にＢ添加なしの記述あり）、殻状Ｍｏ硼化物の効果を狙ったものでないため、本発明とは全く異なる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述したように、従来の課題を解決するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、特に凝着摩耗の激しい環境下で使用される場合においても良好な耐摩耗性を示し、かつ、製造性、肉盛性、仕上性にも優れた特性を示すレーザー肉盛バルブシート用原料粉末およびこれを用いたレーザー肉盛バルブシートを提供するものである。
【０００９】
その発明の要旨とするところは、
（１）レーザー肉盛バルブシート用原料粉末において、Ｂ：０．５〜５質量％を含有するＣｕ基合金粉末を８０〜９９質量％と、Ｍｏ：５〜４０質量％含有するＦｅまたはＣｏ基合金であり、ビッカース硬さが５００ＨＶ以上、平均粒径が５０〜２００μｍである粉末１〜２０質量％を混合してなることを特徴とするレーザー肉盛バルブシート用原料粉末。（２）前記（１）に記載の混合粉末をレーザー肉盛したことを特徴とするレーザー肉盛バルブシート。
（３）前記（２）に記載のレーザー肉盛層に、Ｍｏ：５〜４０質量％含有するＦｅまたはＣｏ基合金を主成分とした相をＭｏ系硼化物が囲んだ殻構造の粗大粒子を有することを特徴とするレーザー肉盛バルブシート。
（４）前記（３）に記載の殻構造の粗大粒子がビッカース硬度５００ＨＶ以上、平均粒径３０〜３００μｍであることを特徴とするレーザー肉盛バルブシートにある。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように、本発明により製造性、肉盛性、耐摩耗性、仕上性に優れたレーザー肉盛バルブシート用原料粉末およびこれを用いた耐摩耗性に優れたレーザー肉盛バルブシートを提供することにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明における最も重要な特徴は、Ｂを所定量含むＣｕ基合金粉末（肉盛性に優れる）と、Ｍｏを所定量含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末（高硬度に優れる）を混合していることにある。この混合粉末をレーザーなどで溶融、凝固させると、Ｂを含むＣｕ基合金粉末中のＢが、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末中で硼化物を生成しやすいＭｏと、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の界面で反応し、Ｍｏ系硼化物となり、図１に示す殻構造の硬質粒子を形成することである。すなわち、図１は、本発明に係る混合粉末による硬質粒子の光学顕微鏡写真（図１（ａ））とその模式図（図１（ｂ））である。この方法により、以下の（１）〜（５）の特徴を有する。
【００１２】
（１）生成するＭｏ系硼化物は摩耗環境において潤滑作用を持つ。この潤滑作用については詳細は定かでないが、酸化雰囲気で生成するＭｏ，Ｂの酸化物により、バルブ、バルブシート表面における、双方への移着が抑制されるためと推測される。この潤滑作用によって、上記のような極めて厳しい凝着摩耗環境下においても良好な耐摩耗性を有することができるものである。
【００１３】
（２）Ｍｏ系硼化物を形成するＭｏ，Ｂが、それぞれ別の粉末に含まれて溶融されることにより、主にその界面にＭｏ系硼化物が生成し、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の成分を主元素とした硬質相の周りをＭｏ系硼化物が囲んだ殻構造となる。さらに、Ｂの一部はＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の内部にも拡散しＭｏ系硼化物を生成する。
【００１４】
従って、図１に示すように、Ｂを含むＣｕ基合金粉末を主成分とした基地相１とＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末を主成分とした硬質相２と、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の内部へＢが拡散し生成したＭｏ系硼化物３の混合粗大粒子を殻状Ｍｏ系硼化物４が囲んだ構造となる。この構造となることによって高硬度と潤滑作用を併せ持った、凝着摩耗の激しい環境下において極めて有用な粗大粒子となる。
【００１５】
（３）レーザー肉盛バルブシートの耐摩耗性改善には、Ｃｕベースの基地硬度だけでなく、硬質相の粗大さが影響することが知られている。特許文献５によると、肉盛層に凝固ままで粗大な硬質粒子を分散するには液相分離組成を用いることで達成されるとされている。すなわち、Ｃｕに対し液相分離傾向の高いＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｂ，Ｃなどの元素を含むことにより溶湯を液相分離させ、分離状態の液相を凝固することにより粗大なサイズの液相が硬質粒子として分散する。
【００１６】
しかしながら、この方法では冷却速度のバラツキや溶融ビード（プール）の攪拌状態のバラツキにより、粗大粒子のサイズを制御することは難しく、微細すぎると耐摩耗性が劣化し、粗大すぎると仕上性が劣化する。本発明では上述のように、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末や反応により生成するＭｏ系硼化物が殻構造をもつ粗大硬質粒子となるが、界面に殻状に生成するＭｏ系硼化物（高融点）が障壁となり、高温でこのＭｏ系硼化物が生成した後はＢを含むＣｕ基合金粉末とＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の反応が抑制される。その結果、殻構造をもつ粗大粒子のサイズは、混合するＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の粒子径でほぼ決まるため、粗大硬質粒子のサイズ制御が容易である。
【００１７】
（４）一般的に粗大な硬質粒子が存在すると機械仕上性が劣化する。しかしながら、本発明における肉盛材は、数百μｍ程度の粗大硬質粒子が分散しているにも関わらず、表面の機械仕上性が良好である。この理由としては、以下のことが推測される。粗大硬質粒子が存在すると、機械加工時にこの粗大硬質粒子が切削工具の刃先を摩耗したり、疵つけたりするため、その刃先で加工された表面は仕上がりが悪くなる。本発明における粗大硬質粒子は周りを潤滑効果の高いＭｏ系硼化物が覆っているため、その潤滑効果により相手攻撃性が低く、切削工具の刃先を摩耗しないため、表面の仕上がりが良くなるものと推測される。
【００１８】
（５）本発明では、Ｍｏ源となるＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末のベース金属をＦｅまたはＣｏとしているが、Ｆｅ，ＣｏはＣｕ溶湯中に拡散しにくく、また、Ｍｏを含んでいるためにさらに拡散しにくい。その上、上記の通り、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の界面に高温で生成する殻状Ｍｏ系硼化物が障壁となるため、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末に含まれる元素が、Ｂを含むＣｕ基合金粉末の溶湯へ拡散することが極めて少なく抑えられる。従って、Ｂを含むＣｕ基合金粉末の組成が本来持っている良好な肉盛性を損なうことがない。仮に、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末をＣｕと全率固溶となるＮｉをベースとした合金とすると、殻状Ｍｏ硼化物の障壁が生成する前に、ある程度のＮｉがＢを含むＣｕ基合金粉末の溶湯中に拡散し、Ｂを含むＣｕ基合金粉末の肉盛性を劣化させてしまう。
【００１９】
以上（１）〜（５）に示す通り、Ｂを含むＣｕ基合金粉末と、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末を混合し、レーザー肉盛で溶融、凝固させることによって得られた殻構造の粗大硬質粒子を形成することが、本発明における最も重要な特徴である。
ここで、Ｍｏ系硼化物を生成するために、仮に所定量のＭｏを、Ｂを含むＣｕ基合金粉末中に添加したとすると、Ｍｏ，Ｂを含むＣｕ基合金溶湯は極めて高温でＭｏ系硼化物を晶出するため、アトマイズ時に超粗大晶出粒子となりノズル閉塞を起こしやすい。また、Ｂを添加しない場合でも、ＭｏとＣｕは液相でも全く溶け合わないため、非常に高融点となり、アトマイズ性に劣る。
【００２０】
さらに、アトマイズが可能であった場合でも、溶湯の粘性が高く肉盛性に劣り、超粗大晶出粒子のために仕上性が劣ってしまう。さらに、本発明のようにＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末との界面で生成するＭｏ系硼化物が殻状に生成することなく、上記（２）〜（４）に記述した効果も得られない。従って、例え同一成分であったとしても、混合ではなく、単一合金粉末による技術と本発明は全く異なるものである。
【００２１】
以下、本発明に係る成分組成および条件を特定した理由について説明する。
【００２２】
Ｂ：０．５〜５質量％
Ｂは、本肉盛材において、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末中のＭｏと反応し、Ｍｏ系硼化物を生成するための必須成分である。しかし、０．５％未満ではＭｏ系硼化物の生成が十分ではなく、また、５％を超えるとＢを含むＣｕ基合金粉末を主とした基地が脆化し肉盛割れを発生するなど、肉盛性を劣化させる。従って、その範囲を０．５〜５％とする。好ましくは１．０〜４％とする。
【００２３】
Ｃｕ基合金
本レーザー肉盛バルブシートは、主にアルミニウム合金のシリンダヘッドに肉盛されるため、Ａｌとの溶接性に優れたＣｕをベース合金としている。
混合量：８０〜９９質量％
本発明において、Ｂを含むＣｕ基合金粉末は、良好な肉盛性を有するＣｕ基合金粉末であり、肉盛層においては基地となる成分であるので、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末よりも多く混合する。しかし、Ｂを含むＣｕ基合金粉末の混合量が８０％未満では肉盛性が劣化し、９９％を超えると耐摩耗性が劣化する。好ましくは８５〜９５％とする。
【００２４】
Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末について
Ｍｏ：５〜４０質量％
Ｍｏは、本肉盛材において、Ｂを含むＣｕ基合金粉末中のＢと反応し、Ｍｏ系硼化物を生成するための必須成分である。しかし、５％未満ではＭｏ系硼化物の生成が十分ではなく、また、４０％を超えるとＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の融点を上昇させ、アトマイズが困難になる。従って、その範囲を５〜４０％とした。好ましくは１０〜３０％とする。
【００２５】
ＦｅまたはＣｏ基合金
Ｆｅ，Ｃｏは、ともに比較的低融点なため、レーザー肉盛技術での溶融が可能であり、しかも、Ｃｕとの反応性が悪く、必要以上にＢを含むＣｕ基合金粉末の溶湯中へ拡散しないため、Ｂを含むＣｕ基合金粉末が本来持つ良好な肉盛性を損なわない。また、本発明の必須元素であるＭｏを４０％まで添加してもアトマイズ可能な融点（１６００℃程度）に抑えることができる。
【００２６】
混合量：１〜２０質量％
本発明において、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の混合量は、殻状粗大硬質粒子の量に影響する。しかし、１％未満では粗大硬質粒子の量が十分でないため、耐摩耗性に劣る。また、２０％を超えると肉盛層が脆化し肉盛割れが発生するなど肉盛性を劣化させる。従って、その範囲を１〜２０％とした。好ましくは５〜１５％とする。
【００２７】
ビッカース硬度５００ＨＶ以上
本発明において、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末は、添加元素であるＭｏが一部Ｂ（Ｂを含むＣｕ基合金粉末）と反応し、Ｍｏ系硼化物を生成する他、多くは肉盛材においても、元のＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末とほぼ同じ組成で、殻状粗大硬質粒子の内部に留まる。従って、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末そのものが粗大硬質粒子の硬度に影響する。従って、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の硬度がビッカース硬度５００ＨＶ未満では、十分な硬度の殻状粗大粒子が得られないため、耐摩耗性改善の効果が十分でない。従って、その下限を５００ＨＶとした。好ましくは７５０ＨＶとする。
【００２８】
平均粒径：５０〜２００μｍ
本発明において、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の平均粒径は、殻状粗大硬質粒子のサイズおよびレーザー肉盛時の溶接性に影響を与える。つまり、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の粒径が大きいと、肉盛材中に分散する殻状粗大粒子のサイズも大きくなる傾向にある。ただし、レーザー肉盛時に一旦は溶融するため、全く同じとは限らない。（従って、下記の肉盛層中の粗大粒子サイズの範囲とは完全には一致していない。）そこで、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の平均粒径が５０μｍ未満では十分な殻状粗大粒子のサイズが得られないため、耐摩耗性改善の効果が十分でなく、また、２００μｍを超えるとレーザー肉盛時に十分に溶解せず、肉盛性を劣化させる。従って、その範囲を５０〜２００μｍとした。好ましくは６５〜１５０μｍとする。
【００２９】
肉盛層について
上述したように、Ｍｏ系硼化物を囲んだ殻構造の粗大粒子であることにより耐摩耗性、仕上性のバランスが両立できる。また、本発明における粗大粒子の硬度は耐摩耗性に影響するが、５００ＨＶ未満では耐摩耗性が十分でない。さらに、粗大粒子のサイズは耐摩耗性に影響するが、３０μｍ未満では、耐摩耗性が劣化し、３００μｍを超えると仕上性が劣化することから、その範囲を３０〜３００μｍとする。好ましくは、１００〜２５０μｍとする。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１および表２に示す母材の１．５ｋｇを溶解し、Ａｒアトマイズにて粉末を作製し、Ｂを含むＣｕ基合金粉末を得、１５０／６３μｍに分級し、また、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末は表２の平均粒径になるように分級した後、Ｂを含むＣｕ基合金粉末とＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末を混合し、幅４ｍｍ、深さ２ｍｍの溝を付けたＡｌ基材上に円環状にレーザー肉盛し、バルブシート形状に切削、研磨加工し、１５０℃に加熱した状態でバルブによる摩耗評価（Ａ／Ｆ比＝１４．７）をした。
【００３１】
なお、Ｂを含むＣｕ基合金粉末とＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の混合条件、殻構造粗大粒子硬度および径を表３に示す。粗大粒子径は肉盛材を研磨した資料の光学顕微鏡写真により画像解析にて測定した。また、レーザー肉盛条件は以下の通りである。
【００３２】
レーザー出力：１．５ｋｗ
レーザー形 ：矩形
粉末供給量 ：５０ｇ／ｍｉｎ
送り速度 ：８ｍｍ／ｓ
Ａｒ雰囲気中で行う。
【００３３】
（１）肉盛性：肉盛ビード断面の縦横比および肉盛割れの有無で評価（高さ／幅≦０．６、かつ肉盛割れなし：○、高さ／幅＞０．６、または／および、肉盛割れあり：×）
（２）耐摩耗性：摩耗評価後のバルブシートの摩耗深さで評価（摩耗深さ≦６０μｍ：○、摩耗深さ＞６０μｍ：×）
（３）仕上性：バルブシート状に研磨した後の表面粗さで評価（Ｒａ≦０．２μｍ：○、Ｒａ＞０．２μｍ：×）
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
表１は、Ｂを含むＣｕ基合金粉末の組成を示し、Ａ−１〜Ａ−５は本発明例であり、Ａ−６〜Ａ−７は比較例である。また、表２は、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の組成を示す。Ｂ−１〜Ｂ−５は本発明例であり、Ｂ−６〜１０は比較例である。なお、比較例として、Ｃｏ（残部）−１０Ｆｅ−１０Ｎｉ−４５Ｍｏをアトマイズにより製造を試みたが、Ｍｏ母材が溶け残った。
【００３７】
表３は、混合条件、殻構造粗大粒子硬度および径と肉盛性、耐摩耗性および仕上性について示す。Ｎｏ．１〜５、Ｎｏ．１１〜１４は本発明例であり、Ｎｏ．６〜１０、Ｎｏ．１５〜１９は比較例である。比較例Ｎｏ．６は混合粉末（Ｂ）であるＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の成分組成がＮｉ基であることから、レーザー肉盛による肉盛性および仕上性が悪い。比較例Ｎｏ．７は混合粉末（Ｂ）であるＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の平均粒径が大きいために殼構造粗大粒子径が大きくなり、その結果、肉盛性および仕上性が悪い。
【００３８】
比較例Ｎｏ．８は混合粉末（Ｂ）であるＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の殼構造粗大粒子硬度が低いために耐摩耗性が悪い。比較例Ｎｏ．９は混合粉末（Ｂ）であるＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末のＭｏ含有量が低いためにＭｏ系硼化物の殼構造が出来ず耐摩耗性および仕上性が悪い。比較例Ｎｏ．１０は混合粉末（Ｂ）であるＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の平均粒径が小さいために殼構造粗大粒子径が小さくなり、その結果、耐摩耗性が悪い。
【００３９】
比較例Ｎｏ．１５は混合粉末（Ａ）であるＢを含むＣｕ基合金粉末のＢ含有量が高いために肉盛性が悪い。比較例Ｎｏ．１６は混合粉末（Ａ）であるＢを含むＣｕ基合金粉末中にＢが含有しないために殼構造粗大粒子が形成されず、そのために耐摩耗性および仕上性が悪い。比較例Ｎｏ．１７は混合粉末（Ｂ）であるＭｏをを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の混合量が低いために耐摩耗性が悪い。
【００４０】
比較例Ｎｏ．１８は混合粉末（Ｂ）であるＭｏをを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の混合量が高いために肉盛性が悪い。比較例Ｎｏ．１９は混合粉末（Ｂ）であるＭｏをを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の混合量が低く、殼構造粗大粒子径が小さいために耐摩耗性が悪い。なお、本発明例であるＮｏ．１、５、１３の組成を単一合金としてアトマイズにより製造を試みたが、いずれもノズル閉塞が起こりアトマイズで製造することが不可能となった。
これに対し、本発明例であるＮｏ．１〜５、Ｎｏ．１１〜１４は、いずれも本発明の条件を満たしていることから、その特性とする肉盛性、耐摩耗性および仕上性に優れていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る混合粉末による硬質粒子の光学顕微鏡写真とその模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ Ｂを含むＣｕ基合金粉末を主成分とした基地相
２ Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末を主成分とした硬質相
３ Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の内部にＢが拡散して生成したＭｏ系硼化物 ４ 殻状Ｍｏ系硼化物
特許出願人 山陽特殊製鋼株式会社 他１名
代理人 弁理士 椎 名 彊
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造性、肉盛性、耐摩耗性および仕上性に優れたレーザー肉盛バルブシート用原料粉末およびこれを用いたバルブシートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車エンジン等のバルブシートにはＦｅ基粉末焼結材が主に使用されており、これをシリンダーヘッドに圧入しバルブによる摩耗を抑制している。このような焼結バルブシートと比較し、放熱性、薄肉性に優れたレーザー肉盛銅合金バルブシートの技術が開示されている。例えば特開２００４−１６２１００号公報（特許文献１）に開示されているように、質量％で、Ｎｉ：８．０〜２０．０％、Ｓｉ：１．５〜４．５％、および、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒの少なくとも１種を合計で、２．０〜１５．０％、さらに、Ｍｍ、Ｐ、Ｔｉの少なくとも１種を合計で、０．１〜１．５％を含み、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなる肉盛用銅合金粉末が提案されている。
【０００３】
その他、特開２００５−１９９２７８号公報（特許文献２）、特開２００５−２９７０５１号公報（特許文献３）および特開２００５−２９７０５２号公報（特許文献４）などが提案されている。また、特公平８−９４２号公報（特許文献５）には、重量％で、Ｎｉ：５〜３０％、Ｓｉ：１〜５％、Ｂ：０．５〜３％、Ｆｅ：４〜３０％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物よりなり、Ｃｕ基マトリックス中にＦｅ−Ｎｉ系の珪化物および硼化物の粒子が分散した組織を有する耐摩耗性に優れた分散強化Ｃｕ基合金が提案されている。
【０００４】
さらに、特許第２７４８７１７号公報（特許文献６）には、重量％で、Ｎｉ：１０〜３０％、Ｓｉ：１〜５％、Ｆｅ：２〜１５％、銅および不可避的不純物：残部よりなり、均一微細なデンドライトの銅−ニッケル合金中に鉄−ニッケル系のシリサイドの硬質層が微細に分散した組織を有する肉盛用耐摩耗性銅基合金が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１６２１００号公報
【特許文献２】特開２００５−１９９２７８号公報
【特許文献３】特開２００５−２９７０５１号公報
【特許文献４】特開２００５−２９７０５２号公報
【特許文献５】特公平８−９４２号公報
【特許文献６】特許第２７４８７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献に開示されている技術における原料粉末に必要とされる特性としては製造性（アトマイズによる製造が容易であること）、肉盛性および耐摩耗性がある。特許文献１では製造性、肉盛性、耐摩耗性、仕上性に優れた肉盛用銅合金粉末を提案しており、この粉末を使用した肉盛りバルブシートは良好な特性バランスを示す。しかしながら、特にＡ／Ｆ（空燃比）が高い使用環境においては、燃焼生成物によるバルブとバルブシートとの凝着抑制効果が低いため、両者は激しく凝着摩耗を起こすことが分かった。
【０００６】
また、このような厳しい摩耗環境において耐摩耗性を改善するには、例えば特許文献５に開示されているように、数十〜数百μｍ程度の粗大硬質粒子の分散が重要であるとされている。この特許文献５によると、粗大粒子の分散には液相分離が有効とされているが、高融点元素を多量に含むため、アトマイズ時に閉塞を起こすなど製造性に課題があり、また、溶湯の粘性が上がり肉盛性を劣化させたりする。さらに、粗大硬質粒子は切削工具の刃先などを著しく摩耗し、仕上性を劣化させてしまう。このように、耐摩耗性と製造性、肉盛性を両立させることは非常に難しく、なおかつ、粗大粒子の分散と仕上性の両立は本質的に困難であり、これら従来技術の課題となっていた。
【０００７】
さらに、特許文献６には、Ｃｕ基合金粉末にＣｏ基合金やＮｉ基合金粉末を混合した実施例が記載されているが、Ｃｕ基合金にはＢを添加しておらず（段落［０００６］にＢ添加なしの記述あり）、殻状Ｍｏ硼化物の効果を狙ったものでないため、本発明とは全く異なる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述したように、従来の課題を解決するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、特に凝着摩耗の激しい環境下で使用される場合においても良好な耐摩耗性を示し、かつ、製造性、肉盛性、仕上性にも優れた特性を示すレーザー肉盛バルブシート用原料粉末およびこれを用いたレーザー肉盛バルブシートを提供するものである。
【０００９】
その発明の要旨とするところは、
（１）レーザー肉盛バルブシート用原料粉末において、Ｂ：０．５〜５質量％を含有するＣｕ基合金粉末を８０〜９９質量％と、Ｍｏ：５〜４０質量％含有するＦｅまたはＣｏ基合金であり、ビッカース硬さが５００ＨＶ以上、平均粒径が５０〜２００μｍである粉末１〜２０質量％を混合してなることを特徴とするレーザー肉盛バルブシート用原料粉末。（２）前記（１）に記載の混合粉末をレーザー肉盛したことを特徴とするレーザー肉盛バルブシート。
（３）前記（２）に記載のレーザー肉盛層に、Ｍｏ：５〜４０質量％含有するＦｅまたはＣｏ基合金を主成分とした相をＭｏ系硼化物が囲んだ殻構造の粗大粒子を有することを特徴とするレーザー肉盛バルブシート。
（４）前記（３）に記載の殻構造の粗大粒子がビッカース硬度５００ＨＶ以上、平均粒径３０〜３００μｍであることを特徴とするレーザー肉盛バルブシートにある。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように、本発明により製造性、肉盛性、耐摩耗性、仕上性に優れたレーザー肉盛バルブシート用原料粉末およびこれを用いた耐摩耗性に優れたレーザー肉盛バルブシートを提供することにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明における最も重要な特徴は、Ｂを所定量含むＣｕ基合金粉末（肉盛性に優れる）と、Ｍｏを所定量含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末（高硬度に優れる）を混合していることにある。この混合粉末をレーザーなどで溶融、凝固させると、Ｂを含むＣｕ基合金粉末中のＢが、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末中で硼化物を生成しやすいＭｏと、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の界面で反応し、Ｍｏ系硼化物となり、図１に示す殻構造の硬質粒子を形成することである。すなわち、図１は、本発明に係る混合粉末による硬質粒子の光学顕微鏡写真（図１（ａ））とその模式図（図１（ｂ））である。この方法により、以下の（１）〜（５）の特徴を有する。
【００１２】
（１）生成するＭｏ系硼化物は摩耗環境において潤滑作用を持つ。この潤滑作用については詳細は定かでないが、酸化雰囲気で生成するＭｏ，Ｂの酸化物により、バルブ、バルブシート表面における、双方への移着が抑制されるためと推測される。この潤滑作用によって、上記のような極めて厳しい凝着摩耗環境下においても良好な耐摩耗性を有することができるものである。
【００１３】
（２）Ｍｏ系硼化物を形成するＭｏ，Ｂが、それぞれ別の粉末に含まれて溶融されることにより、主にその界面にＭｏ系硼化物が生成し、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の成分を主元素とした硬質相の周りをＭｏ系硼化物が囲んだ殻構造となる。さらに、Ｂの一部はＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の内部にも拡散しＭｏ系硼化物を生成する。
【００１４】
従って、図１に示すように、Ｂを含むＣｕ基合金粉末を主成分とした基地相１とＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末を主成分とした硬質相２と、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の内部へＢが拡散し生成したＭｏ系硼化物３の混合粗大粒子を殻状Ｍｏ系硼化物４が囲んだ構造となる。この構造となることによって高硬度と潤滑作用を併せ持った、凝着摩耗の激しい環境下において極めて有用な粗大粒子となる。
【００１５】
（３）レーザー肉盛バルブシートの耐摩耗性改善には、Ｃｕベースの基地硬度だけでなく、硬質相の粗大さが影響することが知られている。特許文献５によると、肉盛層に凝固ままで粗大な硬質粒子を分散するには液相分離組成を用いることで達成されるとされている。すなわち、Ｃｕに対し液相分離傾向の高いＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｂ，Ｃなどの元素を含むことにより溶湯を液相分離させ、分離状態の液相を凝固することにより粗大なサイズの液相が硬質粒子として分散する。
【００１６】
しかしながら、この方法では冷却速度のバラツキや溶融ビード（プール）の攪拌状態のバラツキにより、粗大粒子のサイズを制御することは難しく、微細すぎると耐摩耗性が劣化し、粗大すぎると仕上性が劣化する。本発明では上述のように、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末や反応により生成するＭｏ系硼化物が殻構造をもつ粗大硬質粒子となるが、界面に殻状に生成するＭｏ系硼化物（高融点）が障壁となり、高温でこのＭｏ系硼化物が生成した後はＢを含むＣｕ基合金粉末とＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の反応が抑制される。その結果、殻構造をもつ粗大粒子のサイズは、混合するＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の粒子径でほぼ決まるため、粗大硬質粒子のサイズ制御が容易である。
【００１７】
（４）一般的に粗大な硬質粒子が存在すると機械仕上性が劣化する。しかしながら、本発明における肉盛材は、数百μｍ程度の粗大硬質粒子が分散しているにも関わらず、表面の機械仕上性が良好である。この理由としては、以下のことが推測される。粗大硬質粒子が存在すると、機械加工時にこの粗大硬質粒子が切削工具の刃先を摩耗したり、疵つけたりするため、その刃先で加工された表面は仕上がりが悪くなる。本発明における粗大硬質粒子は周りを潤滑効果の高いＭｏ系硼化物が覆っているため、その潤滑効果により相手攻撃性が低く、切削工具の刃先を摩耗しないため、表面の仕上がりが良くなるものと推測される。
【００１８】
（５）本発明では、Ｍｏ源となるＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末のベース金属をＦｅまたはＣｏとしているが、Ｆｅ，ＣｏはＣｕ溶湯中に拡散しにくく、また、Ｍｏを含んでいるためにさらに拡散しにくい。その上、上記の通り、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の界面に高温で生成する殻状Ｍｏ系硼化物が障壁となるため、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末に含まれる元素が、Ｂを含むＣｕ基合金粉末の溶湯へ拡散することが極めて少なく抑えられる。従って、Ｂを含むＣｕ基合金粉末の組成が本来持っている良好な肉盛性を損なうことがない。仮に、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末をＣｕと全率固溶となるＮｉをベースとした合金とすると、殻状Ｍｏ硼化物の障壁が生成する前に、ある程度のＮｉがＢを含むＣｕ基合金粉末の溶湯中に拡散し、Ｂを含むＣｕ基合金粉末の肉盛性を劣化させてしまう。
【００１９】
以上（１）〜（５）に示す通り、Ｂを含むＣｕ基合金粉末と、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末を混合し、レーザー肉盛で溶融、凝固させることによって得られた殻構造の粗大硬質粒子を形成することが、本発明における最も重要な特徴である。
ここで、Ｍｏ系硼化物を生成するために、仮に所定量のＭｏを、Ｂを含むＣｕ基合金粉末中に添加したとすると、Ｍｏ，Ｂを含むＣｕ基合金溶湯は極めて高温でＭｏ系硼化物を晶出するため、アトマイズ時に超粗大晶出粒子となりノズル閉塞を起こしやすい。また、Ｂを添加しない場合でも、ＭｏとＣｕは液相でも全く溶け合わないため、非常に高融点となり、アトマイズ性に劣る。
【００２０】
さらに、アトマイズが可能であった場合でも、溶湯の粘性が高く肉盛性に劣り、超粗大晶出粒子のために仕上性が劣ってしまう。さらに、本発明のようにＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末との界面で生成するＭｏ系硼化物が殻状に生成することなく、上記（２）〜（４）に記述した効果も得られない。従って、例え同一成分であったとしても、混合ではなく、単一合金粉末による技術と本発明は全く異なるものである。
【００２１】
以下、本発明に係る成分組成および条件を特定した理由について説明する。
【００２２】
Ｂ：０．５〜５質量％
Ｂは、本肉盛材において、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末中のＭｏと反応し、Ｍｏ系硼化物を生成するための必須成分である。しかし、０．５％未満ではＭｏ系硼化物の生成が十分ではなく、また、５％を超えるとＢを含むＣｕ基合金粉末を主とした基地が脆化し肉盛割れを発生するなど、肉盛性を劣化させる。従って、その範囲を０．５〜５％とする。好ましくは１．０〜４％とする。
【００２３】
Ｃｕ基合金
本レーザー肉盛バルブシートは、主にアルミニウム合金のシリンダヘッドに肉盛されるため、Ａｌとの溶接性に優れたＣｕをベース合金としている。
混合量：８０〜９９質量％
本発明において、Ｂを含むＣｕ基合金粉末は、良好な肉盛性を有するＣｕ基合金粉末であり、肉盛層においては基地となる成分であるので、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末よりも多く混合する。しかし、Ｂを含むＣｕ基合金粉末の混合量が８０％未満では肉盛性が劣化し、９９％を超えると耐摩耗性が劣化する。好ましくは８５〜９５％とする。
【００２４】
Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末について
Ｍｏ：５〜４０質量％
Ｍｏは、本肉盛材において、Ｂを含むＣｕ基合金粉末中のＢと反応し、Ｍｏ系硼化物を生成するための必須成分である。しかし、５％未満ではＭｏ系硼化物の生成が十分ではなく、また、４０％を超えるとＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の融点を上昇させ、アトマイズが困難になる。従って、その範囲を５〜４０％とした。好ましくは１０〜３０％とする。
【００２５】
ＦｅまたはＣｏ基合金
Ｆｅ，Ｃｏは、ともに比較的低融点なため、レーザー肉盛技術での溶融が可能であり、しかも、Ｃｕとの反応性が悪く、必要以上にＢを含むＣｕ基合金粉末の溶湯中へ拡散しないため、Ｂを含むＣｕ基合金粉末が本来持つ良好な肉盛性を損なわない。また、本発明の必須元素であるＭｏを４０％まで添加してもアトマイズ可能な融点（１６００℃程度）に抑えることができる。
【００２６】
混合量：１〜２０質量％
本発明において、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の混合量は、殻状粗大硬質粒子の量に影響する。しかし、１％未満では粗大硬質粒子の量が十分でないため、耐摩耗性に劣る。また、２０％を超えると肉盛層が脆化し肉盛割れが発生するなど肉盛性を劣化させる。従って、その範囲を１〜２０％とした。好ましくは５〜１５％とする。
【００２７】
ビッカース硬度５００ＨＶ以上
本発明において、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末は、添加元素であるＭｏが一部Ｂ（Ｂを含むＣｕ基合金粉末）と反応し、Ｍｏ系硼化物を生成する他、多くは肉盛材においても、元のＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末とほぼ同じ組成で、殻状粗大硬質粒子の内部に留まる。従って、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末そのものが粗大硬質粒子の硬度に影響する。従って、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の硬度がビッカース硬度５００ＨＶ未満では、十分な硬度の殻状粗大粒子が得られないため、耐摩耗性改善の効果が十分でない。従って、その下限を５００ＨＶとした。好ましくは７５０ＨＶとする。
【００２８】
平均粒径：５０〜２００μｍ
本発明において、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の平均粒径は、殻状粗大硬質粒子のサイズおよびレーザー肉盛時の溶接性に影響を与える。つまり、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の粒径が大きいと、肉盛材中に分散する殻状粗大粒子のサイズも大きくなる傾向にある。ただし、レーザー肉盛時に一旦は溶融するため、全く同じとは限らない。（従って、下記の肉盛層中の粗大粒子サイズの範囲とは完全には一致していない。）そこで、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の平均粒径が５０μｍ未満では十分な殻状粗大粒子のサイズが得られないため、耐摩耗性改善の効果が十分でなく、また、２００μｍを超えるとレーザー肉盛時に十分に溶解せず、肉盛性を劣化させる。従って、その範囲を５０〜２００μｍとした。好ましくは６５〜１５０μｍとする。
【００２９】
肉盛層について
上述したように、Ｍｏ系硼化物を囲んだ殻構造の粗大粒子であることにより耐摩耗性、仕上性のバランスが両立できる。また、本発明における粗大粒子の硬度は耐摩耗性に影響するが、５００ＨＶ未満では耐摩耗性が十分でない。さらに、粗大粒子のサイズは耐摩耗性に影響するが、３０μｍ未満では、耐摩耗性が劣化し、３００μｍを超えると仕上性が劣化することから、その範囲を３０〜３００μｍとする。好ましくは、１００〜２５０μｍとする。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１および表２に示す母材の１．５ｋｇを溶解し、Ａｒアトマイズにて粉末を作製し、Ｂを含むＣｕ基合金粉末を得、１５０／６３μｍに分級し、また、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末は表２の平均粒径になるように分級した後、Ｂを含むＣｕ基合金粉末とＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末を混合し、幅４ｍｍ、深さ２ｍｍの溝を付けたＡｌ基材上に円環状にレーザー肉盛し、バルブシート形状に切削、研磨加工し、１５０℃に加熱した状態でバルブによる摩耗評価（Ａ／Ｆ比＝１４．７）をした。
【００３１】
なお、Ｂを含むＣｕ基合金粉末とＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の混合条件、殻構造粗大粒子硬度および径を表３に示す。粗大粒子径は肉盛材を研磨した資料の光学顕微鏡写真により画像解析にて測定した。また、レーザー肉盛条件は以下の通りである。
【００３２】
レーザー出力：１．５ｋｗ
レーザー形 ：矩形
粉末供給量 ：５０ｇ／ｍｉｎ
送り速度 ：８ｍｍ／ｓ
Ａｒ雰囲気中で行う。
【００３３】
（１）肉盛性：肉盛ビード断面の縦横比および肉盛割れの有無で評価（高さ／幅≦０．６、かつ肉盛割れなし：○、高さ／幅＞０．６、または／および、肉盛割れあり：×）
（２）耐摩耗性：摩耗評価後のバルブシートの摩耗深さで評価（摩耗深さ≦６０μｍ：○、摩耗深さ＞６０μｍ：×）
（３）仕上性：バルブシート状に研磨した後の表面粗さで評価（Ｒａ≦０．２μｍ：○、Ｒａ＞０．２μｍ：×）
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
表１は、Ｂを含むＣｕ基合金粉末の組成を示し、Ａ−１〜Ａ−５は本発明例であり、Ａ−６〜Ａ−７は比較例である。また、表２は、Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の組成を示す。Ｂ−１〜Ｂ−５は本発明例であり、Ｂ−６〜１０は比較例である。なお、比較例として、Ｃｏ（残部）−１０Ｆｅ−１０Ｎｉ−４５Ｍｏをアトマイズにより製造を試みたが、Ｍｏ母材が溶け残った。
【００３７】
表３は、混合条件、殻構造粗大粒子硬度および径と肉盛性、耐摩耗性および仕上性について示す。Ｎｏ．１〜５、Ｎｏ．１１〜１４は本発明例であり、Ｎｏ．６〜１０、Ｎｏ．１５〜１９は比較例である。比較例Ｎｏ．６は混合粉末（Ｂ）であるＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の成分組成がＮｉ基であることから、レーザー肉盛による肉盛性および仕上性が悪い。比較例Ｎｏ．７は混合粉末（Ｂ）であるＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の平均粒径が大きいために殼構造粗大粒子径が大きくなり、その結果、肉盛性および仕上性が悪い。
【００３８】
比較例Ｎｏ．８は混合粉末（Ｂ）であるＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の殼構造粗大粒子硬度が低いために耐摩耗性が悪い。比較例Ｎｏ．９は混合粉末（Ｂ）であるＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末のＭｏ含有量が低いためにＭｏ系硼化物の殼構造が出来ず耐摩耗性および仕上性が悪い。比較例Ｎｏ．１０は混合粉末（Ｂ）であるＭｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の平均粒径が小さいために殼構造粗大粒子径が小さくなり、その結果、耐摩耗性が悪い。
【００３９】
比較例Ｎｏ．１５は混合粉末（Ａ）であるＢを含むＣｕ基合金粉末のＢ含有量が高いために肉盛性が悪い。比較例Ｎｏ．１６は混合粉末（Ａ）であるＢを含むＣｕ基合金粉末中にＢが含有しないために殼構造粗大粒子が形成されず、そのために耐摩耗性および仕上性が悪い。比較例Ｎｏ．１７は混合粉末（Ｂ）であるＭｏをを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の混合量が低いために耐摩耗性が悪い。
【００４０】
比較例Ｎｏ．１８は混合粉末（Ｂ）であるＭｏをを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の混合量が高いために肉盛性が悪い。比較例Ｎｏ．１９は混合粉末（Ｂ）であるＭｏをを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の混合量が低く、殼構造粗大粒子径が小さいために耐摩耗性が悪い。なお、本発明例であるＮｏ．１、５、１３の組成を単一合金としてアトマイズにより製造を試みたが、いずれもノズル閉塞が起こりアトマイズで製造することが不可能となった。
これに対し、本発明例であるＮｏ．１〜５、Ｎｏ．１１〜１４は、いずれも本発明の条件を満たしていることから、その特性とする肉盛性、耐摩耗性および仕上性に優れていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る混合粉末による硬質粒子の光学顕微鏡写真とその模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ Ｂを含むＣｕ基合金粉末を主成分とした基地相
２ Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末を主成分とした硬質相
３ Ｍｏを含むＦｅまたはＣｏ基合金粉末の内部にＢが拡散して生成したＭｏ系硼化物 ４ 殻状Ｍｏ系硼化物
特許出願人 山陽特殊製鋼株式会社 他１名
代理人 弁理士 椎 名 彊
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー肉盛バルブシート用原料粉末において、Ｂ：０．５〜５質量％を含有するＣｕ基合金粉末を８０〜９９質量％と、Ｍｏ：５〜４０質量％含有するＦｅまたはＣｏ基合金であり、ビッカース硬さが５００ＨＶ以上、平均粒径が５０〜２００μｍである粉末１〜２０質量％を混合してなることを特徴とするレーザー肉盛バルブシート用原料粉末。
【請求項２】
請求項１に記載の混合粉末をレーザー肉盛したことを特徴とするレーザー肉盛バルブシート。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザー肉盛層に、Ｍｏ：５〜４０質量％含有するＦｅまたはＣｏ基合金を主成分とした相をＭｏ系硼化物が囲んだ殻構造の粗大粒子を有することを特徴とするレーザー肉盛バルブシート。
【請求項４】
請求項３に記載の殻構造の粗大粒子がビッカース硬度５００ＨＶ以上、平均粒径３０〜３００μｍであることを特徴とするレーザー肉盛バルブシート。
【請求項１】
レーザー肉盛バルブシート用原料粉末において、Ｂ：０．５〜５質量％を含有するＣｕ基合金粉末を８０〜９９質量％と、Ｍｏ：５〜４０質量％含有するＦｅまたはＣｏ基合金であり、ビッカース硬さが５００ＨＶ以上、平均粒径が５０〜２００μｍである粉末１〜２０質量％を混合してなることを特徴とするレーザー肉盛バルブシート用原料粉末。
【請求項２】
請求項１に記載の混合粉末をレーザー肉盛したことを特徴とするレーザー肉盛バルブシート。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザー肉盛層に、Ｍｏ：５〜４０質量％含有するＦｅまたはＣｏ基合金を主成分とした相をＭｏ系硼化物が囲んだ殻構造の粗大粒子を有することを特徴とするレーザー肉盛バルブシート。
【請求項４】
請求項３に記載の殻構造の粗大粒子がビッカース硬度５００ＨＶ以上、平均粒径３０〜３００μｍであることを特徴とするレーザー肉盛バルブシート。
【図１】
【公開番号】特開２００８−３００７１（Ｐ２００８−３００７１Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０４３２８（Ｐ２００６−２０４３２８）
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（０００１８００７０）山陽特殊製鋼株式会社 (601)
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（０００１８００７０）山陽特殊製鋼株式会社 (601)
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]