JPH0448986B2

JPH0448986B2 -

Info

Publication number: JPH0448986B2
Application number: JP61033163A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kuno
Original assignee: ASAHI PURESU KOGYO KK
Current assignee: ASAHI PURESU KOGYO KK
Priority date: 1986-02-17
Filing date: 1986-02-17
Publication date: 1992-08-10
Also published as: JPS62192504A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はガスケツトおよびその製造方法、特
に、内燃機関のシリンダヘツドとシリンダブロツ
クの取り付け部のように高温、高圧および振動に
さらされる部品間をシールするのに有用なガスケ
ツトおよびその製造方法に関する。

（従来の技術）一般に、自動車用エンジンのシリンダヘツドガ
スケツトは、高温、高圧に耐え、気密性、耐油
性、耐水性、強度、シール性、クツシヨン性など
の条件を要求されるため、スチールベストにグロ
メツトを取り付けたものが汎用されている。しか
しながら、スチールベストはその表層部の形成材
料の一部として人体に悪影響を及ぼすアスベスト
が使用されているため、労働衛生上の観点からア
スベストを使用しないガスケツトの開発が要望さ
れている。このため、最近、アスベストの代わり
に、セラミツクフアイバーを用い、これをゴムで
スチール板に積層一体化して表層部を形成したガ
スケツトや、それにグロメツトを取り付けたも
の、あるいは金属製ガスケツトなどの他、セラミ
ツクス製ガスケツトや膨張黒煙粒子を圧縮成形し
た圧粉体が提案されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、セラミツクフアイバーを用いた
ガスケツトは、表層部の材料としてゴムを採用し
ているため、耐熱性が悪く、これを向上させるた
めには、シリンダボアやウオータージヤケツトボ
アなどの貫通孔の部分にグロメツトを使用する必
要がある。しかも、グロメツト自体が機械的に弱
いため、これを補強するため鉄やステンレス鋼な
どの金属リングを併用しなければならず、必然的
にガスケツトのクツシヨン性が悪くなつてシリン
ダヘツドやシリンダブロツクなどの相手部材を損
傷させるという問題があつた。

また、金属製ガスケツトは材料費は安価である
が金型が高価で、結果的にはコストが高くなり、
しかもシール性の点で問題がある。他方、セラミ
ツクス製ガスケツトや黒煙系ガスケツトは耐熱性
では優れているが、多孔質であつて機械的強度が
弱く、しかもコスト、シール性、クツシヨン性そ
の他多くの点で問題があるため、排気系用ガスケ
ツトとしては使用可能であつても、シリンダヘツ
ド用として使用することは困難である。

これらの問題を解決する手段として、安価な鉄
粉を加圧成形して圧粉体を形成し、これを焼成し
て得られる焼結体をガスケツトとして使用するこ
とが考えられるが、空孔率が１〜40％程度の多孔
質であるため、焼結体自体の気密性、水密性がな
く、しかも、シール性およびクツシヨン性に劣
り、機械的強度も弱く、実用に供することは困難
であつた。

従つて、本発明は、鉄その他の金属を材料とす
る金属系焼結体の気密性、水密性、シール性、ク
ツシヨン性および機械的強度を向上させ、もつて
実用可能な焼結体ガスケツトを得ることを課題と
するものである。

（課題を解決するための手段）本発明は、前記課題を解決するための手段とし
て、ガスケツト素体を鉄、チタン、ニツケル、ア
ルミニウム、銅およびそれらの合金からなる群か
ら選ばれた一種の金属を主成分とする空孔率５〜
30％の所定形状の焼結体で形成し、該焼結体の少
なくとも貫通孔を包囲する部位に銅、鉛、亜鉛、
錫、アルミニウムおよびそれらの合金からなる群
から選ばれた少なくとも一種の金属であつて前記
焼結体の金属より低融点の溶浸剤が溶浸させると
共に、その溶浸部の表面に前記溶浸剤からなる平
滑な薄層を形成し、該薄層を含む表面が平面にし
たものである。

好ましい実施態様においては、金属焼結体から
なるガスケツト素体に設けた貫通孔、例えば、シ
リンダボアやウオータジヤケツトボア等の各貫通
孔の周囲にのみ溶浸剤が溶浸され、かつ、貫通孔
の開口部を包囲するガスケツト素体の表面、すな
わち、溶浸部の表面にのみ溶浸剤の薄層が形成さ
れる。

内燃機関のシリンダヘツドガスケツトとして使
用する場合、ガスケツト素体を構成する焼結体形
成金属として鉄、チタン、ニツケル又はそれらの
金属の合金の一種を使用するのが好適である。な
お、代表的な合金としては、ステンレス鋼が挙げ
られる。また、溶浸剤は、シリンダヘツドの材料
にもよるが、焼結体形成金属が前記材料の場合、
通常、銅、錫、鉛、アルミニウム若しくはそれら
の合金が好適である。これは、ガスケツトの熱伝
導率を高めると共に、その熱膨張率をシリンダヘ
ツドの材料の熱膨張率に近付け、応力歪みを低減
させることができるからである。

なお、本発明に係るガスケツトは単独で使用し
ても良く、また、その一部若しくは全部を金属板
で包み込んで、あるいはグロメツトに嵌め込んで
使用することもできる。

前記ガスケツトは、本発明によれば、鉄、チタ
ン、ニツケル、アルミニウム、銅およびそれらの
合金からなる群から選ばれた一種の金属を主成分
とする金属材料粉末で所定形状の圧粉体を形成
し、該圧粉体を仮焼若しくは焼成した後、その少
なくとも貫通孔の周囲の表面に、銅、鉛、亜鉛、
錫、アルミニウムおよびそれらの合金からなる群
から選ばれた少なくとも一種の金属であつて前記
焼結体の金属より低融点の溶浸剤を所要溶浸量よ
りも過剰に載せて焼成し、得られた溶浸焼結体の
溶浸部表面に残存する溶浸剤層を平滑化すること
によつて製造することができる。

本発明の実施態様においては、予め所定形状の
圧粉体を形成する代わりに、シート状の圧粉体を
形成し、該圧粉体を仮焼若しくは焼成した後、所
定形状に打抜き加工その他の加工をし、次いで、
得られた所定形状の仮焼体若しくは焼結体の少な
くとも貫通孔を包囲する表面に、前記溶浸剤を所
要溶浸量よりも過剰にのせて焼成する方法が採用
される。

また、他の実施態様においては、所定形状の圧
粉体を形成した後、その少なくとも貫通孔を包囲
する表面に前記溶浸剤を所要溶浸量よりも過剰に
載せて焼成する方法が採用される。

いづれの方法においても、圧粉体を形成する
際、銅、鉛、亜鉛、錫、アルミニウムおよびそれ
らの合金からなる群から選ばれた少なくとも一種
の金属材料粉末であつて焼結体形成金属より低融
点の溶浸剤粉末を所定量だけ圧粉体形成金属粉末
に混合させ、その混合粉末で圧粉体を形成するよ
うにしても良い。この場合、焼結体形成金属粉末
と、該金属より低融点の溶浸剤用金属粉末とから
なる混合物で圧粉体全体を形成しても良く、ま
た、圧粉体の一部を前記混合物で形成し、該圧粉
体の残部を焼結体形成金属粉末のみで形成するよ
うにしても良い。この場合も、表面に溶浸剤層を
形成するため圧粉体の上に溶浸剤を配置する。

前記圧粉体は、タツピング法、ロール法、プレ
ス法、ホツトプレスなど任意の公知方法で、通
常、0.2〜10mmの厚さに形成される。ロール法な
どを用いてシート状若しくは平板状の圧粉体を形
成した場合、成形後、仮焼の前後若しくは焼成後
のいづれかの段階で所定形状に加工する必要があ
るが、仮焼後に行なうのが望ましい。これは打ち
抜き加工が容易に行えるからである。

仮焼および焼成は、いずれも常法により行なう
ことができ、雰囲気としてはアルゴンガス、窒素
がすなどを含む中性雰囲気、若しくはアンモニア
分解ガス、天然ガスなどを含む還元性雰囲気が使
用される。仮焼温度および焼成温度は、焼結体形
成材料により異なるが、通常、仮焼は400℃以上
で、焼結は1000〜1300℃で行われる。

溶浸剤は粉末状、板状など任意の形態のものを
単独であるいは組み合わせて使用でき、いづれの
場合にも焼結体の空隙を満たす所要量よりも過剰
に使用され、また、溶浸剤を圧粉体形成材料に一
部含有させた場合でも、焼結体の溶浸部表面に
0.01〜0.1mmの程度の溶浸剤層が形成されるよう
に溶浸されるべき部分の表面に溶浸剤を載せるの
が好ましい。溶浸は600〜1200℃の温度で行なわ
れる。

（作用）前記金属材料を用いて焼結体からなるガスケツ
ト素体を形成し、そのガスケツト素体の少なくと
も一部、具体的には、シリンダボア、ウオータジ
ヤケツトボアおよびボルト穴等の貫通口の周囲に
焼結体形成金属より低融点の溶浸剤を溶浸させる
ことによつて、焼結体の気密性、水密性および機
械的強度を向上させることができる。

しかし、溶浸剤を焼結体に溶浸させただけで
は、ガスケツト自体の気密性や水密性および機械
的強度を向上させることはできても、相手材との
間のシール性やクツシヨン性が十分に確保でき
ず、例えば、内燃機関のシリンダヘツドとシリン
ダブロツクとの取り付け部をシールするシリンダ
ヘツドガツケツトとして使用した場合、シリンダ
ヘツド等との間のシールを十分に確保できないだ
けでなく、クツシヨン性が悪いため、内燃機関の
運転時に生じるシリンダヘツドの振動に起因する
衝撃を十分に吸収できず、シリンダヘツドおよび
シリンダブロツクのガスケツトへの接触面が損傷
を受けたり、ガスケツトの破れや割れを生じ、実
用に供し得ないという問題がある。

これらの問題は、本発明によれば、空孔率が５
〜30％となるように焼結体を形成し、それに前記
溶浸剤を溶浸させて得られる溶浸焼結体の一部、
即ち、その溶浸部の表面に溶浸剤からなる薄層を
設け、ガスケツト表面を平滑化することによつて
解決される。即ち、前記材質、例えば、鉄からな
る焼結体自体は、シリンダヘツドガスケツトとし
て理想的な特性を有するスチールベストのグロメ
ツト補強部に比べて、クツシヨン性の良否を左右
するヤング率が著しく低いが、前記空孔率を有す
る焼結体に前記溶浸剤を溶浸させると、それらの
相乗的作用によりスチールベストのグロメツト補
強部の平均ヤング率と同等のヤング率を示すよう
になり、シリンダヘツドの振動による衝撃を吸収
するクツシヨン性が付与され、また、それらと溶
浸剤層を含む平滑な表面との相互作用により相手
材との間のシール性が確保されると同時に、相手
材を損傷しない性質が付与され、スチールベスト
に匹敵する特性が得られる。

なお、焼結体の空孔率が５％未満では、製造コ
ストが高くなるのは勿論であるが、独立気泡を生
じて溶浸のメリツトが十分に得られず、また、機
械的強度が高くなり過ぎて相手材を損傷し易くな
り、逆に30％を越えると、溶浸させることによつ
て十分な強度やクツシヨン性は得られるが、圧粉
体の取り扱いが極めて困難になり、量産性に欠け
る。

以下、添付の図面を参照して本発明を詳細に説
明する。

第１図に示す本発明に係るシリンダヘツドガス
ケツトＡは、所定形状の焼結体からなり、そのシ
リンダボアＢ、ウオータジヤケツトボアＣおよび
ボルト穴Ｄを包囲する部分に溶浸剤が溶浸され、
その溶浸部の表面に溶浸剤の薄層Ｅが形成されて
いる。

前記焼結体は、鉄、チタン、ニツケル、アルミ
ニウム、銅およびそれらの合金からなる群から選
ばれた一種で形成され、前記溶浸剤は、銅、鉛、
亜鉛、錫、アルミニウムおよびそれらの合金から
なる群から選ばれた少なくとも一種の金属であつ
て前記焼結体の金属より低融点の金属からなる。
これらの焼結体材料およびの溶浸剤は、ガスケツ
トの用途に応じて適宜選定されるが、焼結体材料
が鉄、鉄系合金（例えば、ステンレス鋼）、チタ
ンなどの場合、溶浸剤としては銅およびその合金
が好適である。

（実施例１）鉄粉でシート状の圧粉体１を形成し（第２図
イ）、これを炉２に入れ、窒素ガス雰囲気中1150
℃で１時間焼成した後（同図ロ）、得られた焼結
体３をプレスで所定形状に打ち抜き加工して１mm
厚のガスケツト素体５を形成した（同図ハ）。な
お、焼結体の空孔率は約20％である。

前記ガスケツト素体５の溶浸を必要とする部
分、即ち、貫通孔を包囲する表面に0.4mm厚の銅
板６を接着剤で貼り付けた後、これを窒素ガス雰
囲気中1200℃の温度で焼成し（同図ニ）、溶浸部
表面に溶浸剤層８を有する溶浸焼結体７を得た
（同図ホ）。なお、溶浸焼結体の溶浸部の下側表面
にも溶浸剤層が形成されていることが確認され
た。これは重力の作用により熔融した溶浸剤が焼
結体の空孔を通つて下側に流下するためであると
推測される。

次いで、溶浸焼結体を平押しプレスでプレス加
工して1.0mm厚の規定厚さに調整し、板の平行度
を出し、表面を平滑化した（同図ヘ）。

得られたガスケツトの溶浸部の強度は、40〜50
Kg／ｍm²と溶浸前の強度10Kg／ｍm²より著しく向
上していた。また、ガスケツト自体の気密性およ
び水密性も良好で、シール性およびクツシヨン性
も良好であつた。

なお、前記実施例では、圧粉体を焼結させた
後、打ち抜き加工しているが、圧粉体を400℃以
上の温度で仮焼した後、打ち抜き加工し、これに
銅板を載せて焼成し、溶浸と焼結を同時に行わせ
た場合にも、同様な結果が得られた。

また、前記実施例では、貫通孔の周囲にのみ溶
浸させるようにしているが、ガスケツト素体に同
形状の銅板を載せ、その全体に溶浸させるように
しても良い。

（実施例２）鉄粉を金型で圧縮成形して所定形状の圧粉体１
を形成し（第３図イ）、その上面に溶浸剤所要量
より過剰になるような厚さの銅板１２を載せて鉄
粉の焼結温度で焼成し（同図ロ）、焼結と溶浸を
同時に行い、表面に薄い溶浸剤層１４を有する溶
浸焼結体を得（同図ハ）、これをプレス加工して
表面を平滑化しガスケツトを得る（同図ニ）。こ
の場合も、実施例１と同様な結果が得られる。

この場合、溶浸と焼結が同時に行われる。

（実施例３）焼結体形成金属粉末とその金属より低融点の溶
浸剤用金属粉末とを秤量して調製した金属粉末混
合物で形成された部分１５と、焼結体形成金属粉
末のみで形成された部分１６とからなる所定形状
の圧粉体を形成し（第４図イ）、溶浸部となる部
分１５の上にそれに対応する形状の過剰量の溶浸
剤１７を載せ、これを還元性若しくは中性雰囲気
中で焼成して（同図ロ）、表面に溶浸剤層１９を
有する溶浸焼結体１８を得（同図ハ）、これにサ
イジンズやプレス加工などの平滑化処理（同図
ニ）を施してガスケツトを得る。

この場合、焼成により、参照符号１５で示す部
分ではそれに含有される溶浸剤が焼結体形成金属
と合金を形成すると同時に、その上に載せた溶浸
剤１７が溶浸し、その表面には溶浸剤の薄層が形
成される。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、ガスケツト素体として焼結体を採用し、その
空孔率に起因する欠点を除去するために少なくと
も貫通孔を包囲する部位に所定の溶浸剤を溶浸さ
せ、それによつてガスケツト素体自体の気密性お
よび強度を向上させる一方、単に溶浸させただけ
では、ガスケツトとして実用に供し得ないため、
ガスケツト素体を特定の焼結材料で特定の空孔率
となるように形成し、それに特定の材質の溶浸剤
を溶浸させ、その溶浸部の表面に平滑な薄層を形
成させて、ガスケツト素体の材質および空孔率、
溶浸剤の材質および溶浸部の表面に形成された薄
層の相乗的作用によつて、ガスケツトに要求され
るクツシヨン性および相手材との間のシール性を
向上させ、かつ、常時上下振動させられるエンジ
ンのシリンダヘツドガスケツトに適用しても相手
材を損傷させることがく、耐久性に優れた特性を
有するガスケツトを得ることでき、しかも、現在
のところ理想とされているスチールベストをグロ
メツトで補強したガスケツトに匹敵する特性を有
する無公害のガスケツトを安価に量産できるとい
う優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すガスケツトの
平面図、第２図は本発明に係るガスケツトの製造
方法の一実施例を示す製造工程図、第３図は他の
実施例を示す製造工程図、第４図はさらに他の実
施例を示す製造工程図である。１，１１……圧粉体、３……焼結体、５……ガ
スケツト素体、６……銅板、Ｂ，Ｃ，Ｄ……貫通
孔、７，１２，１７……溶浸焼結体、８，１４，
１９……溶浸剤層。

Claims

【特許請求の範囲】１鉄、チタン、ニツケル、アルミニウム、銅お
よびそれらの合金からなる群から選ばれた一種の
金属を主成分とする空孔率５〜30％の所定形状の
焼結体からなり、該焼結体の少なくとも貫通孔を
包囲する部位に銅、鉛、亜鉛、錫、アルミニウム
およびそれらの合金からなる群から選ばれた少な
くとも一種の金属であつて前記焼結体の金属より
低融点の溶浸剤が溶浸され、かつ、その溶浸部の
表面に前記溶浸剤からなる平滑な薄層を有し、該
薄膜層を含む表面が平面であることを特徴とする
ガスケツト。２前記焼結体が鉄又は鉄系合金からなり、前記
溶浸剤が銅または銅合金からなることを特徴とす
る請求項１記載のガスケツト。３鉄、チタン、ニツケル、アルミニウム、銅お
よびそれらの合金からなる群から選ばれた一種の
金属を主成分とする金属材料粉末で貫通孔を有す
る空孔率５〜30％の所定形状の圧粉体を形成し、
該圧粉体を仮焼若しくは焼成した後、その少なく
とも貫通孔の周囲の表面に、銅、鉛、亜鉛、錫、
アルミニウムおよびそれらの合金からなる群から
選ばれた少なくとも一種の金属であつて前記焼結
体の金属より低融点の溶浸剤を所要溶浸量よりも
過剰に載せて焼成し、得られた溶浸焼結体をプレ
ス加工しその溶浸部の表面に形成された溶浸剤の
薄層を含む表面を平滑化することを特徴とするガ
スケツトの製造方法。４前記圧粉体が前記溶浸剤と同じ金属の粉末を
含有することを特徴とする請求項３記載のガスケ
ツトの製造方法。５鉄、チタン、ニツケル、アルミニウム、銅お
よびそれらの合金からなる群から選ばれた一種の
金属を主成分とする金属材料粉末でシート状の空
孔率５〜30％の圧粉体を形成し、該圧粉体を仮焼
若しくは焼成した後、打抜き加工して貫通孔を有
する所定形状の仮焼体若しくは焼成体となし、そ
の少なくとも貫通孔の周囲の表面に、銅、鉛、亜
鉛、錫、アルミニウムおよびそれらの合金からな
る群から選ばれた少なくとも一種の金属であつて
前記焼結体の金属より低融点の溶浸剤を所要溶浸
量よりも過剰に載せて焼成し、得られた溶浸焼結
体をプレス加工しその溶浸部の表面に形成された
溶浸剤の薄層を含む表面を平滑化することを特徴
とするガスケツトの製造方法。６前記圧粉体が前記溶浸剤と同じ金属の粉末を
含有することを特徴とする請求項５記載のガスケ
ツトの製造方法。７鉄、チタン、ニツケル、アルミニウム、銅お
よびそれらの合金からなる群から選ばれた一種の
金属を主成分とする金属材料粉末で貫通孔を有す
る空孔率５〜30％の所定形状の圧粉体を形成し、
該圧粉体の少なくとも貫通孔の周囲の表面に、
銅、鉛、亜鉛、錫、アルミニウムおよびそれらの
合金からなる群から選ばれた少なくとも一種の金
属であつて前記圧粉体の金属より低融点の溶浸剤
を所要溶浸量よりも過剰に載せて焼成し、得られ
た溶浸焼結体をプレス加工しその溶浸部の表面に
形成された溶浸剤の薄層を含む表面を平滑化する
ことを特徴とするガスケツトの製造方法。