KR101452034B1 - Fuel injection nozzle for internal combustion engine, nozzle blank and manufacturing method thereof - Google Patents

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아츠야 아오키
다카오 오미야
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닛폰 피스톤 린구 가부시키가이샤
미쯔이 죠센 가부시키가이샤
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Abstract

공정이 간소하고, 생산성 높으며, 또한 염가로 정밀도 높게 제조할 수 있는 내연 기관 연료 분사 노즐, 노즐 소재 및 그 제조 방법을 제공한다.
내연 기관 연료 분사 노즐을 노즐 본체와 그 선단부 외면측을 덮도록 배설된 노즐 선단부 외면측재로 이루어지는 이종 재료제의 2층 구조로 한다. 노즐 본체는 금속 분말 사출 성형법으로 소정의 형상으로 성형하여 성형체로 하고, 그 다음에 탈지 공정을 시설하여 노즐 본체 탈지체로 한다. 이것과는 별도로 마찬가지로 노즐 선단부 외면측재를 금속 분말 사출 성형법으로 소정의 형상으로 성형하여 성형체로 하고, 그 다음 탈지 공정을 실시하여 노즐 선단부 외면측재 탈지체로 한다. 노즐 선단부 외면측재 탈지체를 노즐 본체 탈지체의 선단부 외면측을 덮도록 중합하고, 그 다음, 확산 소결하여, 접합 일체화한다. 또한, 확산 소결의 후에, 열간 등방압 프레스 처리를 실시하는 것이 바람직하다.An internal combustion engine fuel injection nozzle, a nozzle material, and a manufacturing method thereof are provided which are simple in manufacturing process, high in productivity, and can be manufactured at low cost with high precision.
The internal combustion engine fuel injection nozzle has a two-layer structure made of different materials made up of the nozzle body and the outer surface of the nozzle front end portion disposed so as to cover the outer surface side of the nozzle body. The nozzle body is molded into a predetermined shape by a metal powder injection molding method, and then a degreasing step is performed to form a nozzle body degreasing body. Apart from this, similarly, the outer surface of the nozzle front end portion is molded into a predetermined shape by a metal powder injection molding method to form a molded body, and then a degreasing step is performed to form the nozzle front end portion outer surface separated material removing body. The nozzle front end portion outer surface side skim body is superimposed so as to cover the outer surface side of the front end portion of the nozzle body rubbing body, and then, diffusion sintering is performed to integrate the projections. After the diffusion sintering, it is preferable to carry out hot isostatic pressing treatment.

Figure R1020117031551
Figure R1020117031551

Description

내연 기관 연료 분사 노즐, 노즐 소재 및 그 제조 방법{FUEL INJECTION NOZZLE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE, NOZZLE BLANK AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an internal combustion engine fuel injection nozzle, a nozzle material, and a method of manufacturing the same. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 >

본 발명은, 내연 기관 연료 분사용 노즐에 따른 내연 기관 중, 특히 디젤 엔진용으로서 매우 적합한 내구성이 뛰어나고 염가인 연료 분사 노즐, 노즐 소재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel injection nozzle, a nozzle material, and a manufacturing method thereof that are excellent in durability and inexpensiveness, particularly suitable for a diesel engine, in an internal combustion engine according to an internal combustion engine fuel injection nozzle.

선박용 등의 내연 기관의 연소실내에 배치되는 연료 분사 노즐(1)은, 종래부터, 예를 들면 도 5의 단면도에 도시하는 바와 같이, 한쪽의 단부에는 분사구(2a)가, 다른쪽의 단부에는 니들 밸브(3)의 밸브 시트(4)가 형성된 노즐 헤드(노즐)(2)와, 상기 노즐 헤드(노즐)(2)의 밸브 시트(4)에 접촉 가능하게 배설된 니들 밸브(3)를 갖고, 연료 탱크(도시하지 않음)로부터 연료 통로(1a)를 거쳐서 공급된 연료를 소정의 타이밍에 분사구(2a)로부터 분사 가능하게 하는 구조로 되어 있었다. 이 때문에, 내열성, 내침식성(耐エロ-ジョン性)을 고려하여, 노즐 헤드(노즐)(2)는 예를 들면, 고속도 공구강 SKH51을 이용하여 제작되고 있었다.The fuel injection nozzle 1 disposed in the combustion chamber of an internal combustion engine such as a marine vessel has conventionally been provided with an injection hole 2a at one end and an injection hole 2a at one end as shown in the cross- A nozzle head 2 in which a valve seat 4 of the needle valve 3 is formed and a needle valve 3 disposed so as to be able to contact the valve seat 4 of the nozzle head And has a structure in which the fuel supplied from the fuel tank (not shown) through the fuel passage 1a can be injected from the injection port 2a at a predetermined timing. Therefore, in consideration of heat resistance and erosion resistance, the nozzle head (nozzle) 2 has been manufactured using, for example, high-speed tool steel SKH51.

그렇지만, 최근, 엔진의 고성능화에 따르는 가혹한 사용 조건하에서는, 이와 같은 노즐 헤드(노즐)에서는 내구성이 낮고, 또한, 노즐 헤드(노즐)의 수명 연장을 위해서, 내구성의 향상이 열망되고 있었다.In recent years, however, under such a severe use condition that the performance of the engine is increased, durability is low in such a nozzle head (nozzle) and further improvement of durability has been desired in order to prolong the life of the nozzle head (nozzle).

이와 같은 요망에 대하여, 예를 들면 특허 문헌 1에는, 노즐 팁(노즐)의 수명을 향상시킬 수 있는 디젤 기관용 연료 분사 노즐이 제안되어 있다. 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 노즐 팁(노즐)을 고 Ni－Cr－Al계 합금으로 형성하고, 또한, 노즐 팁(노즐)과 밸브 시트를 별체로 하며, 밸브 시트의 재료를 노즐 팁(노즐)의 재질보다 경도가 높은 재료로 한다고 되어 있다(제 1 도, 제 2 도 참조). 또한, 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 또한 노즐 팁(노즐)을 선단부와 기단부를 별체로 하고, 연소실내에 노출되는 선단부를 고 Ni－Cr－Al계 합금으로 하고 장착용 캡으로 덮이는 기단부를 노즐 팁(노즐)의 재질보다 경도가 높은 재료로 하고, 양자를 야금적으로 접합하여 일체로 하는 것이 바람직하다고 되어 있다. 특허 문헌 1에 기재된 기술에 의하면, 노즐 팁(노즐) 수명을 현저하게 연장할 수 있다고 되어 있다.With respect to such a demand, for example, Patent Document 1 proposes a fuel injection nozzle for a diesel engine capable of improving the life of a nozzle tip (nozzle). In the technique described in Patent Document 1, the nozzle tip (nozzle) is made of a high Ni-Cr-Al alloy, the nozzle tip (nozzle) and the valve seat are differentiated, ) (See Figs. 1 and 2). Further, in the technology described in Patent Document 1, the nozzle tip (nozzle) is formed so that the distal end portion and the proximal end portion are formed separately from each other, and the distal end portion exposed in the combustion chamber is formed of a high Ni-Cr- Is preferably made of a material having a higher hardness than that of the material of the nozzle tip (nozzle) and metallurgically joining the two to form a single body. According to the technique described in Patent Document 1, the life of the nozzle tip (nozzle) can be remarkably extended.

또한, 특허 문헌 2에는, C, Al, Ti, Fe, N, O 및 산화 이트륨과 함께 합금화 되어 이루어지는 메커니컬 합금화 크롬·니켈강으로 이루어지는 분사 노즐용 노즐 헤드(노즐)가 제안되어 있다. 특허 문헌 2에 기재된 기술에 의한 노즐 헤드(노즐)는, 디젤 엔진과 같은 내연 기관의 연소실에서의 침식적, 화확적 및 열적 환경에서도, 종래의 노즐 헤드(노즐)에 비하여, 기간으로서 약 2배의 내용 연수를 가진다고 되어있다. 또한, 특허 문헌 2에는, 분사 노즐용 노즐 헤드(노즐)를 「인코넬 합금(Inconel alloy)MA758」(상표명)이라고 하는 명칭의 합금으로 제조하면, 내용 연수가 2배 또는 3배가 된다는 기재가 있다.Patent Document 2 proposes a nozzle head (nozzle) for jetting nozzles made of chromium-nickel steel alloyed mechanically alloyed with C, Al, Ti, Fe, N, O and yttrium. The nozzle head (nozzle) according to the technique described in Patent Document 2 is capable of reducing the time required for the nozzle head (nozzle) to about twice as long as that of the conventional nozzle head (nozzle) even in the erosion, It is said that it has the useful life of. Patent Document 2 discloses that when the nozzle head for a jetting nozzle (nozzle) is made of an alloy named "Inconel alloy MA758" (trade name), the useful life is doubled or tripled.

특허 문헌 1, 특허 문헌 2에 기재된 기술에서는, 분사 노즐용 노즐 헤드(노즐)가 적어도, 내연 기관의 연소실내에 노출되는 선단부를 고Ni－Cr－Al계 합금, 혹은 메커니컬 합금화 크롬·니켈강 제로서 분사 노즐용 노즐 헤드(노즐)의 내구성을 향상시키고 있다. 그리고, 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 분사 노즐용 노즐 헤드(노즐)의 선단부와 기단부를 이종 재료제의 별체로 하고, 용접, 압접 등의 야금적 접합에 의해 일체화하는 것이 바람직하다고 되어 있다.In the techniques described in Patent Documents 1 and 2, at least the nozzle head (nozzle) for the injection nozzle is made of a high Ni-Cr-Al alloy or a mechanical alloy chromium-nickel steel And the durability of the nozzle head (nozzle) for the injection nozzle is improved. According to the technique described in Patent Document 1, it is preferable that the tip end portion and the base end portion of the nozzle head (nozzle) for jetting nozzles are formed as separate bodies of different materials and integrated by metallurgical bonding such as welding or pressure welding.

또한, 특허 문헌 5에는 도 8에 도시하는 형식의 연료 분사 노즐이 기재되어 있다. 특허 문헌 5에 기재된 연료 분사 노즐(1)은, 단일체의 기체(중심 부재)(2b)와 그 하부 말단에 피복(외피)(2c)을 씌운 노즐 헤드(노즐)(2)를 포함하고 있다. 기체(2b)의 기다란 축방향에는, 상부 영역과, 그 하부에 배치되어 노즐 니들(니들 밸브)(3)의 수압 작동을 위한 압력실과, 그 하부에 배치되는 하부 영역을 갖는 기다란 축방향 구멍이 형성되어 있다. 특허 문헌 5에 기재된 기술에서는, 피복(외피)(2c)을 고온 부식 내성 합금으로 형성한다고 되어 있다. 기체에의 고온 부식 내성 합금제 피복의 접합은, 레이저 적용법, 플라스마 스프레이, 용접 또는 분말 야금법 등이 적절하다고 되어 있다.In Patent Document 5, a fuel injection nozzle of the type shown in Fig. 8 is described. The fuel injection nozzle 1 disclosed in Patent Document 5 includes a single body (central member) 2b and a nozzle head (nozzle) 2 having a lower end coated with a covering (sheath) 2c. In the direction of the long axis of the base 2b, there is formed an upper region, an elongated axial hole disposed at a lower portion thereof and having a pressure chamber for hydraulic operation of the nozzle needle (needle valve) 3 and a lower region disposed at the lower portion thereof Respectively. In the technique described in Patent Document 5, the sheath (sheath) 2c is formed of a high-temperature corrosion-resistant alloy. It is said that the laser application method, the plasma spraying method, the welding method or the powder metallurgy method are suitable for bonding the high-temperature corrosion-resistant alloy coating to the gas.

이와 같은 이종 재료를 조합한 구조의 노즐의 제조 방법으로서는, 선단부와 기단부를 별체로 하고, 용접, 압접 등의 야금적 접합을 이용하는 것을 대신하여, 최근에는, 예를 들면, 납땜을 이용한 접합을 이용하는 노즐의 제조 방법이 제안되고 있다.As a method of manufacturing a nozzle having such a structure in which different kinds of materials are combined, instead of using a metallurgical bonding such as welding or pressure welding with the front end portion and the base end portion being separate bodies, recently, for example, A nozzle manufacturing method has been proposed.

예를 들면, 특허 문헌 3에는, 도 6에 도시하는 형식의 노즐이 기재되어 있다. 특허 문헌 3에 기재된 노즐(2)은, 다수의 노즐 구멍[분사구(2a)]과 연통하고 있는 중심의 길이방향 채널을 가지며 하부 부분을 구비한 중심 부재(2b)와 상기 중심 부재의 하부 부분을 포위하는 외피(2c)로 이루어지고, 상기 중심 부재(2b)와 상기 외피(2c)를 서로 납땜하여 이루어지는 노즐이다. 그리고, 특허 문헌 3에 기재된 기술에서는, 외피(2c)를 내식성 합금으로, 중심 부재(2b)를 500MPa의 피로 강도를 갖는 철계 합금으로 구성한다고 되어 있다. 이것에 의해, 긴 수명의 노즐을 제공할 수 있다고 되어 있다. 또한, 특허 문헌 3에 기재된 기술에서는, 니들 밸브(3)가 분사의 종료시에 분사 구멍(2a)을 신속히 닫기 위한 링형상의 폐색 부재(3a)를 담지하고 있다. 그러나, 특허 문헌 3에 기재된 기술에서는, 납땜 공정이 복잡하고 생산성의 저하를 초래한다는 문제가 있었다.For example, in Patent Document 3, a nozzle of the type shown in Fig. 6 is described. The nozzle 2 described in Patent Document 3 has a central member 2b having a central longitudinal channel communicating with a plurality of nozzle holes (injection port 2a) and having a lower portion and a lower portion of the center member And a surrounding shell 2c, and the center member 2b and the shell 2c are soldered to each other. In the technique described in Patent Document 3, the shell 2c is made of a corrosion-resistant alloy and the center member 2b is made of an iron-based alloy having a fatigue strength of 500 MPa. Thus, a nozzle having a long life can be provided. Further, in the technique described in Patent Document 3, the needle valve 3 carries a ring-shaped closing member 3a for quickly closing the injection hole 2a at the end of injection. However, in the technique described in Patent Document 3, there is a problem that the soldering process is complicated and the productivity is lowered.

또한, 특허 문헌 4에는, 도 7에 도시하는 형식의 디젤 엔진 연료 밸브용 노즐이 기재되어 있다. 특허 문헌 4에 기재된 노즐은, 외측 영역(외피)(2c)을 내식성의 제 1 합금으로 이루어지는 제 1 재료로, 외측 영역 이외의 기타 영역(중심 부재)(2b)을 제 2 합금으로 이루어지는 제 2 재료로 구성하고, 그 사이의 경계 영역이 미소 균열이 존재하지 않는 고체화 된(일체 형성된) 구조를 갖는 재료로 이루어진다고 되어 있다. 특허 문헌 4에 기재된 기술에서는, 제 1 합금은, 내식성을 가지는 합금으로 하고, 제 2 합금은 제 1 합금보다 높은 피로 강도를 갖는 합금으로 하는 것이 바람직하다고 되어 있다.In Patent Document 4, a nozzle for a diesel engine fuel valve of the type shown in Fig. 7 is described. The nozzle described in Patent Document 4 is characterized in that the outer region (outer sheath) 2c is made of a first material made of a corrosion-resistant first alloy and the other region (central member) 2b other than the outer region is made of a second material And a boundary region therebetween is made of a material having a solidified (integrally formed) structure free from microcracks. In the technique described in Patent Document 4, it is preferable that the first alloy is an alloy having corrosion resistance and the second alloy is preferably an alloy having higher fatigue strength than the first alloy.

일본 실용 신안 공개 제 1989-134773 호 공보Japanese Utility Model Publication No. 1989-134773 일본 특허 출원 공개 제 1995-19147 호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 1995-19147 일본 특허 출원 공표 제 2005-537438 호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2005-537438 일본 특허 출원 공표 제 2006-502334 호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2006-502334 일본 특허 출원 공개 제 2000－73919 호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-73919

특허 문헌 4에는, 선단부가 이종(異種) 재료의 2층 구조가 되는 노즐을 제조하는 방법의 일례로서 예를 들면, 도 4에 도시하는 분말 야금을 이용한 방법이 도시되어 있다.Patent Document 4 shows an example of a method of manufacturing a nozzle having a two-layer structure of a different material at the tip portion, for example, a powder metallurgy method shown in Fig. 4 is shown.

노즐의 외측 영역(노즐 선단부 외면측) 이외의 영역을 형성하는 중심 부재(심재)(10)를, 제 2 합금으로 이루어지는 용제재 등으로 미리 소정의 형상[완성품이 되는 노즐(2)의 내면측재(22)에 근사한 형상]으로 성형해둔다. 그리고, 성형된 중심 부재(심재)(10)를 주형(용기)(100)내에 삽입한다. 주형(100)은, 저벽(14), 측벽(15), 커버(16), 충전 노즐(17)로 구축되어 있다. 그 다음, 주형(용기)(100)내에 충전 노즐(17)을 거쳐서, 노즐의 외측 영역(노즐 선단부 외면측)을 구성하는 제 1 합금의 분말을 중자 부재(심재)(10)의 주위의 공동부에 충전한다. 그 후, 필요에 따라서 주형은 흡인되어, 기밀 상태가 되도록 폐쇄된다. 그 후, 주형(100)을 소정의 온도로 가열하고, 열간 등방압 프레스 처리(HIP 처리)를 실시하는 동시에 소결되며, 구멍이 없는 농밀한 보디와 고체화 되어, 선단부가 이종 재료의 2층 구조로 이루어지는 노즐용 소재가 된다. 이 소재를 기계 가공하여, 소망 형상의 노즐(2)(완성품)로 한다.(Core material) 10 forming an area other than the outer area of the nozzle (the outer surface of the nozzle front end portion) is preliminarily formed into a predetermined shape (the inner surface of the nozzle 2, which is a finished product, (The shape approximate to the shape 22). Then, the molded core member (core member) 10 is inserted into the mold (container) 100. The mold 100 is constructed of a bottom wall 14, a side wall 15, a cover 16, and a filling nozzle 17. Then, the powder of the first alloy constituting the outer region of the nozzle (outer side of the nozzle) is injected into the mold (container) 100 through the filling nozzle 17, Charge part. Then, if necessary, the mold is sucked and closed to be in an airtight state. Thereafter, the mold 100 is heated to a predetermined temperature, subjected to a hot isostatic pressing process (HIP process), sintered, solidified to a dense body with no holes, and the tip portion is formed into a two- Thereby forming a nozzle material. This material is machined to form the desired shape of the nozzle 2 (finished product).

그렇지만, 이 방법으로는, 외피(노즐 선단부 외면측재)(21)를 구성하는 고가의 재료를 다량으로 사용하며, 게다가 대부분을 기계 가공으로 제거할 필요가 있어, 재료 가격이 비싸지고, 연료 분사 노즐의 제조비가 상승한다는 문제가 있다. 또한, 외피(노즐 선단부 외면측재)를 구성하는 재료는 딱딱해서 가공이 어려운 난가공재인 것이 많아, 기계 가공에 장시간을 필요로 하여, 연료 분사 노즐의 생산성이 저하된다는 문제도 있다.However, with this method, it is necessary to use a large amount of expensive material constituting the outer shell (the nozzle distal end outer surface side member) 21 and further to remove most of it by machining, and the cost of the material becomes high, There is a problem that the manufacturing cost of the semiconductor device increases. In addition, since the material constituting the shell (the outer surface of the nozzle front end portion) is hard and difficult to process, it is often an embossed material, which requires a long time for machining, thereby deteriorating the productivity of the fuel injection nozzle.

본 발명은, 이와 같은 종래 기술의 문제를 해결하여, 적어도 도 6 내지 도 8에 도시하는 형식의 내연 기관 연료 분사용 노즐에 적용 가능하고, 제조 공정이 간소하고, 생산성 높으며, 게다가 염가로, 정밀도 높게 제조할 수 있는 내연 기관 연료 분사 노즐, 노즐 소재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명이 대상으로 하는 노즐은 내연 기관, 그 중에서도 디젤 엔진의 연료 분사 노즐용이다. 디젤 엔진은, 4 스트로크 크로스 헤드 엔진으로 해도 좋지만, 특히 2 스트로크 크로스 헤드 엔진으로 하는 것이 바람직하다. 이 엔진은, 유황을 포함하는 것도 있는 중연료 오일로 자주 작동한다. 이 때문에, 이 엔진으로 사용하는 노즐에는 노즐의 긴 수명이 엄격하게 요구된다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the conventional art, and it is an object of the present invention to provide a fuel injection nozzle capable of being applied to an internal combustion engine fuel injection nozzle of the type shown in Figs. 6 to 8, a simple manufacturing process, high productivity, Fuel injection nozzle, a nozzle material, and a method of manufacturing the same. Further, the nozzle to which the present invention is applied is for an internal combustion engine, particularly a fuel injection nozzle of a diesel engine. The diesel engine may be a four-stroke crosshead engine, but is preferably a two-stroke crosshead engine. This engine often works with medium fuel oil, which also includes sulfur. For this reason, the nozzles used in this engine are required to have a long life of the nozzles.

본 발명자들은, 상기한 목적을 달성하기 위해, 금속 분말 사출 성형법(MIM 법)의 적용을 상도(想到)했다. 그리고, MIM 법을 적용하여, 노즐을 구성하는 노즐 본체(22)와, 상기 노즐 본체(22)와는 이종의 재료제로 상기 노즐 본체의 선단부 외면측을 덮는 노즐 선단부 외면측재(21)를 따로 따로 성형하는 것에 생각이 미쳤다. 그리고, 그것들을 중합하여 맞추고(조합), 접합하여 일체화하면, 1회의 성형, 접합 처리로 완성품에 가까운 형상으로 성형할 수 있어 재료 가격, 기계 가공 가격의 저감을 도모할 수 있는 동시에, 생산성이 현저하게 향상하는 것을 지견했다.In order to achieve the above object, the present inventors have made an application of a metal powder injection molding method (MIM method). The nozzle body 22 constituting the nozzle and the nozzle front end side surface member 21 covering the outer surface side of the tip end portion of the nozzle body different from the nozzle body 22 are separately formed I thought about doing that. When they are polymerized and assembled and joined together, they can be formed into a shape close to the finished product by one-time molding and bonding processing, so that the material price and the machining cost can be reduced, .

본 발명은 이러한 지견에 근거하여, 더욱 검토를 거듭하여 완성된 것이다. 즉, 본 발명의 요지는 다음과 같다.The present invention has been further completed based on such findings. That is, the gist of the present invention is as follows.

(1) 노즐 본체와 상기 노즐 본체와는 이종(異種)의 재료제로, 상기 노즐 본체의 선단부 외면측을 덮도록 배설된 노즐 선단부 외면측재로 이루어지는 내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재에 있어서, 상기 노즐 본체가 금속 분말 사출 성형법으로 성형된 것이고, 상기 노즐 선단부 외면측재가 상기 노즐 본체와는 별도로 금속 분말 사출 성형법으로 성형된 것이며, 상기 노즐 본체와 상기 노즐 선단부 외면측재를 중합하여, 접합 일체화 되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재.(1) A nozzle material for an internal combustion engine fuel injection nozzle comprising a nozzle body and a nozzle body, the nozzle body being made of a material different from that of the nozzle body and being disposed so as to cover an outer surface side of a tip end portion of the nozzle body, Characterized in that the main body is formed by a metal powder injection molding method and the outer surface side of the nozzle front end is formed by a metal powder injection molding method separately from the nozzle main body and the nozzle main body and the outer surface side of the nozzle end portion are polymerized, Wherein the nozzle material for the fuel injection nozzle is an internal combustion engine.

(2) (1)에 있어서, 상기 노즐 본체가 열간 금형용 합금 공구강 제 또는 고속도 공구강 제이며, 상기 노즐 선단부 외면측재가 Ni 기초 합금제인 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재.(2) The nozzle material for an internal combustion engine fuel injection nozzle according to (1), wherein the nozzle body is made of alloy tool steel or high-speed tool steel for a hot metal mold, and the outer surface side of the nozzle tip is made of a Ni-based alloy.

(3) (1) 또는 (2)에 기재된 노즐 소재에 소정의 분사구, 중심 구멍을 마무리 가공하여 이루어지는 내연 기관 연료 분사 노즐.(3) An internal combustion engine fuel injection nozzle formed by finishing a predetermined injection hole and a center hole in the nozzle material described in (1) or (2).

(4) 노즐 본체와 상기 노즐 본체와는 이종의 재료제로, 상기 노즐 본체의 선단부 외면측을 덮도록 배설된 노즐 선단부 외면측재로 이루어지는 내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재의 제조 방법으로서, 상기 노즐 본체를 금속 분말 사출 성형법으로 소정의 형상으로 성형하고 노즐 본체 성형체로 하며 그 다음 상기 노즐 본체 성형체에 탈지 공정을 실시하여 노즐 본체 탈지체로 하고, 이것과는 별도로 상기 노즐 선단부 외면측재를 금속 분말 사출 성형법으로 소정의 형상으로 성형하고 노즐 선단부 외면측재 성형체로 하며, 그 다음에 상기 노즐 선단부 외면측재 성형체에 탈지 공정을 실시하고 노즐 선단부 외면측재 탈지체로 한 후, 상기 노즐 선단부 외면측재 탈지체를 상기 노즐 본체 탈지체의 선단부 외면측을 덮도록 중합하여 배설(配設)하고, 그 다음, 확산 소결하며, 상기 노즐 선단부 외면측재 탈지체와 상기 노즐 본체 탈지체를 접합 일체화하여, 내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재로 하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재의 제조 방법.(4) A method for producing a nozzle material for an internal combustion engine fuel injection nozzle, comprising a nozzle body and an outer surface of the nozzle body disposed so as to cover the outer surface side of the tip end portion of the nozzle body with a material different from that of the nozzle body, Is formed into a predetermined shape by a metal powder injection molding method to form a nozzle body molding body, and then a degreasing process is performed on the nozzle body molding body to form a nozzle body degreasing agent. Separately from this, the outer surface of the nozzle body is formed by metal powder injection molding The outer surface of the outer surface of the nozzle body is degreased and the surface of the outer surface of the nozzle body is removed from the outer surface of the nozzle body, And is arranged so as to cover the outer surface side of the distal end of the supporting body, And the nozzle body rugged body is jointed and unified to form a nozzle material for the internal combustion engine fuel injection nozzle. The nozzle material for internal combustion engine fuel injection nozzle according to claim 1,

(5) (4)에 있어서, 상기 확산 소결 후에, 열간 등방압 프레스 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재의 제조 방법.(5) The method for producing a nozzle material for an internal combustion engine fuel injection nozzle according to (4), wherein hot isostatic pressing is performed after the diffusion sintering.

(6) (4) 또는 (5)에 있어서, 미리, 상기 확산 소결시에, 상기 노즐 선단부 외면측재 탈지체와 상기 노즐 본체 탈지체의 접합 계면에 접합용 도포제를 도포하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재의 제조 방법.(6) The internal combustion engine according to (4) or (5), wherein a coating agent for bonding is previously coated on the bonding interface between the nozzle front end portion side sidetrack body and the nozzle body ruggedness body during the diffusion sintering step. A method for manufacturing a nozzle material for a fuel injection nozzle.

(7) (6)에 있어서, 상기 접합용 도포제가 상기 노즐 본체 또는 상기 노즐 선단부 외면측재를 구성하는 금속 분말과 동종의 금속 분말과 수용성 풀형상 물질을 물로 희석한 페이스트형상의 도포액인 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재의 제조 방법.(7) The coating liquid for bonding according to (6), characterized in that the bonding agent is a paste-like coating liquid obtained by diluting a water-soluble, water-like material and a metal powder of the same kind as the metal powder constituting the outer surface of the nozzle body Of the nozzle material for the internal combustion engine fuel injection nozzle.

(8) (4) 내지 (7)중 어느 하나에 있어서, 상기 노즐 본체가 열간 금형용 합금 공구강 제 또는 고속도 공구강 제이며, 상기 노즐 선단부 외면측재가 Ni 기초 합금제인 것을 특징으로 하는 내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재의 제조 방법.(8) The internal combustion engine fuel injection nozzle according to any one of (4) to (7), wherein the nozzle body is made of alloy tool steel for high temperature die or high speed tool steel, A method for manufacturing a nozzle material.

본 발명에 의하면, 이종 재료의 성형체를 MIM 법으로, 따로 따로 완성품(제품)의 형상에 가까운 니어 네트 형상(near-net shape)으로 성형한 후, 중합하고 접합하여 일체화하므로, 그 후의 기계 가공 공정을 단축할 수 있어, 생산성 높고, 게다가 염가에 치수 정밀도가 뛰어난 이종 재료의 2층 구조를 갖는 내연 기관 연료 분사 노즐을 제조할 수 있어, 산업상 각별한 효과를 발휘한다.According to the present invention, since the molded body of different materials is formed into a near-net shape close to the shape of the finished product (product) separately by the MIM method, and is then polymerized and bonded to be integrated, It is possible to manufacture an internal combustion engine fuel injection nozzle having a two-layer structure of a different material having high productivity, excellent inexpensiveness and dimensional accuracy, and exhibits remarkable effects in industry.

도 1은 본 발명의 노즐 소재의 단면형상의 일례를 모식적으로 도시하는 설명도,
도 2는 본 발명의 노즐 소재의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 설명도,
도 3은 본 발명의 노즐 소재의 접합부가 바람직한 단면형상의 예를 모식적으로 도시하는 설명도,
도 4는 종래의 노즐 소재의 제조 공정의 일례를 모식적으로 도시하는 설명도,
도 5는 내연 기관용 연료 분사 노즐의 구성의 일례를 도시하는 단면도,
도 6은 내연 기관용 연료 분사 노즐의 구성의 일례를 도시하는 단면도,
도 7은 내연 기관용 연료 분사 노즐의 구성의 일례를 도시하는 단면도,
도 8은 내연 기관용 연료 분사 노즐의 구성의 일례를 도시하는 단면도.1 is an explanatory view schematically showing an example of a cross-sectional shape of a nozzle material of the present invention,
Fig. 2 is an explanatory view schematically showing a manufacturing process of the nozzle material of the present invention,
Fig. 3 is an explanatory view schematically showing an example of a cross-sectional shape in which a junction portion of a nozzle material of the present invention is preferable;
Fig. 4 is an explanatory diagram schematically showing an example of a manufacturing process of a conventional nozzle material,
5 is a sectional view showing an example of the configuration of a fuel injection nozzle for an internal combustion engine,
6 is a sectional view showing an example of the configuration of a fuel injection nozzle for an internal combustion engine,
7 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a fuel injection nozzle for an internal combustion engine,
8 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a fuel injection nozzle for an internal combustion engine.

내연 기관용 연료 분사 노즐에 이용되는 본 발명의 내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재(20)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 노즐 본체(22)와, 이 노즐 본체(22)의 선단부 외면측을 덮도록, 노즐 선단부 외면측재(21)를 배설한 구조를 갖는다. 노즐 선단부는 노즐 본체(22)와 노즐 선단부 외면측재(21)의 계면에서 야금적으로 접합한 상태를 나타낸다.1, the nozzle material 20 for an internal combustion engine fuel injection nozzle of the present invention used for a fuel injection nozzle for an internal combustion engine has a nozzle body 22 and an outer surface side of the tip end portion of the nozzle body 22 The outer surface 21 of the nozzle tip portion is disposed so as to cover the outer surface of the nozzle. The tip of the nozzle is metallurgically bonded at the interface between the nozzle body 22 and the outer surface 21 of the nozzle tip.

노즐(2)의 선단부는, 내연 기관의 연소실에 노출하도록 배치되기 때문에, 연소실내의 침식적, 화확적 및 열적인 부하에 노출된다. 이와 같은 부하에 저항하기 위해, 노즐 소재(20)의 선단부는 노즐 본체(22)와는 다른 내열, 내식성, 내침식성이 뛰어난 재료제의 노즐 선단부 외면측재(21)로 덮인다. 내열, 내식성, 내침식성이 뛰어난 재료로서는, Ni 기초 합금, Co 기초 합금, Fe 기초 합금 등을 들 수 있으며 Ni 기초 합금으로서는, 인코넬 625 합금, 인코넬 686 합금 등이, Co 기초 합금으로서는, S-816 합금, Fe 기초 합금으로서는 인코넬 800 합금 등을 예시할 수 있다.Since the tip end of the nozzle 2 is disposed so as to be exposed to the combustion chamber of the internal combustion engine, it is exposed to the erosional, combustible, and thermal load of the combustion chamber. In order to resist such a load, the front end portion of the nozzle material 20 is covered with the nozzle front end outer surface member 21 made of a material excellent in heat resistance, corrosion resistance and erosion resistance, which is different from the nozzle body 22. Examples of the Ni-based alloy, the Co-based alloy, and the Fe-based alloy may be Inconel 625 alloy or Inconel 686 alloy. Examples of the Co-based alloy include S-816 As the Fe-based alloy, Inconel 800 alloy and the like can be mentioned.

또한, 인코넬 625 합금으로서는, 질량 %로, C：0.1% 이하, Si：0.5% 이하, Mn:0.5% 이하, Cr：20.0 내지 23.0%, Mo：8.0 내지 10.0%, Nb：3.15 내지 4.15%, Fe：5% 이하를 포함하고, 잔여부 Ni 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 더욱, Ti：0.4% 이하, Al：0.4% 이하를 포함해도 좋다. 또한, MIM 법을 이용하는 경우에는, Ti, Al는 무첨가로 하여, 불가피적 불순물로 하는 것이 바람직하다. 불가피적 불순물로서 Ti는 0.15% 이하, Al는 0.1% 이하를 허용할 수 있다.The Inconel 625 alloy preferably contains, by mass%, at most 0.1% of C, at most 0.5% of Si, at most 0.5% of Mn, at least one of Cr of 20.0 to 23.0%, Mo of 8.0 to 10.0%, Nb of 3.15 to 4.15% Fe: not more than 5%, and the remaining Ni and inevitable impurities. Further, it may contain 0.4% or less of Ti and 0.4% or less of Al. In the case of using the MIM method, it is preferable that Ti and Al are not added and inevitable impurities are formed. As an inevitable impurity, 0.15% or less of Ti and 0.1% or less of Al can be allowed.

또한, 노즐 본체(22)는, 내면측에서 니들 밸브가 미끄럼 운동하고, 혹은 밸브 시트에 착석을 반복하기 위해, 내마모성이 뛰어난 재료제로 하는 것이 바람직하다. 내마모성이 뛰어난 재료로서는, SKD61 등의 JIS G 4404－2006에 규정된 열간 금형용의 합금 공구강이나, SKH51 등의 JIS G 4403－2006에 규정된 고속도 공구강, 트리바로이(tribaloy), 스텔라이트 등의 합금 등을 들 수 있다.Further, it is preferable that the nozzle body 22 is made of a material excellent in abrasion resistance so as to cause the needle valve to slide on the inner surface side or to repeat sitting on the valve seat. Examples of the material having excellent abrasion resistance include alloy tool steels for hot molds specified in JIS G 4404-2006 such as SKD61 and alloy steels such as tribaloy steels and high speed tool steels specified in JIS G 4403-2006 such as SKH51 .

또한, 노즐 본체(22)와 노즐 선단부 외면측재(21)의 접합 면적을 크게 하고 접합 강도를 향상시키기 위해서, 노즐 본체(22)와 노즐 선단부 외면측재(21)와의 접합부의 형상을 도 3에 도시하는 각종 형상으로 해도 좋다. 도 1에 도시한 노즐 소재(20)로는, 도 3(a)에 도시하는 접합부 형상으로 하고 있지만, 접합 면적을 보다 크게 한다는 관점에서는, 도 3(b) 내지 (d)로 하는 것이 바람직하다. 또한, 접합부의 형상을 단면에서 직선 모양으로 하고 싶은 경우에는, 도 3(e)에 도시하는 접합부 형상을 생각할 수 있지만, 이 접합부 형상으로는 가공은 용이해지지만 접합 면적이 작아지기 때문에, 도 3(f)과 같은 형상으로 하는 것이 보다 바람직하다.3 shows the shape of the joining portion between the nozzle body 22 and the nozzle front end portion outer surface side member 21 in order to increase the joining area between the nozzle body 22 and the nozzle front end portion outer surface side member 21 and to improve the joining strength Or the like. The nozzle material 20 shown in Fig. 1 has the shape of the junction shown in Fig. 3 (a), but it is preferable that the nozzle material 20 shown in Figs. 3 (b) to 3 (d) is used from the viewpoint of increasing the junction area. 3 (e) can be conceived. In the case of this joining portion, since the joining portion can be easily machined, but the joining area is small, the joining portion shown in Fig. 3 (f) is more preferable.

본 발명이 되는 노즐 소재(20)는, 금속 분말 사출 성형법으로 따로 따로, 니어 네트 형상(near-net shape)으로 성형된 노즐 본체(22)와 노즐 선단부 외면측재(21)를 중합하여 조합하고 확산 소결에 의해 접합하여 일체화한 것이다. 그리고, 노즐 본체(22)와 노즐 선단부 외면측재(21)의 계면은, 야금적으로 강고하게 접합되어 있는 것은 말할 필요도 없다.The nozzle material 20 according to the present invention is prepared by polymerizing and combining the nozzle body 22 formed with the near-net shape and the nozzle front end side surface material 21 separately by the metal powder injection molding method, And they are joined and integrated by sintering. Needless to say, the interface between the nozzle body 22 and the outer surface 21 of the nozzle distal end portion is strongly metallurgically bonded.

그 다음, 본 발명 노즐 소재의 바람직한 제조 방법에 대해 설명한다.Next, a preferable manufacturing method of the nozzle material of the present invention will be described.

우선, 노즐 본체(22) 또는 노즐 선단부 외면측재(21)를 각각 금속 분말 사출 성형법으로 도 2에 도시하는 소정의 형상(단면도)으로 성형하고, 노즐 본체 성형체(A), 또는 노즐 선단부 외측재 성형체(B)로 한다. 또한, 사용하는 금속 분말 사출 성형법은, 상용의 금속 분말 사출 성형법(MIM)을 모두 적용할 수 있다.First, the nozzle body 22 or the nozzle front end outer surface side member 21 is formed by a metal powder injection molding method into a predetermined shape (sectional view) shown in FIG. 2, and the nozzle body molding body A or the nozzle- (B). In addition, the metal powder injection molding method to be used can be applied to any conventional metal powder injection molding method (MIM).

금속 분말 사출 성형법에서는, 금속 분말과, 혹은 더욱 탄소 분말 등의 합금용 분말과, 바인더를 가열, 가압하여 혼합하는 혼련 공정과, 냉각 고체화 한 혼련물을 분쇄하는 분쇄 공정을 거쳐 얻어진 혼련물을 사출 성형기에 의해서, 소정의 형상으로 가공된 금형내에 가소화 된 혼련물을 사출 성형하여, 냉각 고체화시켜, 소정 형상의 금속 분말 사출 성형체를 얻는다.In the metal powder injection molding method, a kneading step of heating and pressurizing the metal powder and a powder for alloying such as carbon powder, and a binder, and a pulverizing step of pulverizing the kneaded material obtained by cooling and solidifying are kneaded A kneaded material plasticized in a mold processed into a predetermined shape is injection molded by a molding machine and cooled and solidified to obtain a metal powder injection molded body of a predetermined shape.

사용하는 금속 분말로서는, 물 애터마이즈법, 혹은 가스 애터마이즈법으로 제조된 금속 분말이 모두 매우 적합하고, 노즐 본체에서는, JIS G 4404－2006에 규정된 SKD61 등의 열간 금형용의 합금 공구강이나, JIS G 4403－2006에 규정되는 SKH51 등의 고속도 공구강이나 트리바로이, 스텔라이트 등의 내마모성이 뛰어난 재료의 분말로 하는 것, 또한, 노즐 선단부 외면측재에서는 내열, 내식성, 내침식성이 뛰어난 Ni 기초 합금, Co 기초 합금 등, Fe 기초 합금의 분말로 하는 것이 바람직하다. 또한, 물 애터마이즈 분말, 가스 애터마이즈 분말을 대신하여, 철, Ni의 카르보닐 분말을 사용하여 목적의 재료 조성으로 해도 좋다.As the metal powder to be used, metal powder produced by the water atomization method or gas atomization method is all very suitable. In the nozzle body, alloy tool steel for hot dies such as SKD61 specified in JIS G 4404-2006, JIS A high-speed tool steel such as SKH51 specified in G 4403-2006, a tree bar, a stellite, and the like. In addition, the outer surface of the nozzle is made of Ni-based alloy, Co It is preferable to use an Fe-based alloy powder such as a base alloy. Further, instead of the water atomized powder and the gas atomized powder, the carbonyl powder of iron and Ni may be used as the material composition of interest.

또한, 사용하는 바인더로서는, 통상의 금속 분말 사출 성형용의 바인더를 모두 적용할 수 있지만, 왁스 성분과 플라스틱 성분과 식물유를 더 배합한 바인더로 하는 것이 바람직하다.As the binder to be used, any conventional binder for metal powder injection molding can be applied, but it is preferable to use a binder in which a wax component, a plastic component and a vegetable oil are further blended.

왁스 성분은, 탈지 처리시에 주로 추출되는 성분이며, 그 종류를 한정할 필요는 없지만, 바람직한 왁스 성분으로서는 파라핀 왁스, 마이크로 크리스탈린 왁스 등을 예시할 수 있다.The wax component is a component that is mainly extracted at the time of degreasing treatment, and the kind of the wax is not limited, but preferred examples of the wax component include paraffin wax and microcrystalline wax.

또한, 배합하는 플라스틱 성분은, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 어택틱 폴리프로필렌, 에틸렌 초산비닐 공중합체(EVA) 등의 열가소성 수지를 예시할 수 있지만, 그 중에서도 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 하는 것이 성형성과 제조 가격의 관점으로부터 바람직하다.The plastic component to be blended can be exemplified by thermoplastic resins such as polypropylene, polyethylene, atactic polypropylene and ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA). Among them, polypropylene or polyethylene is preferable because .

식물유로서는, 불건성의 식물유로 하는 것이 바람직하다. 불건성의 식물유로서는, 낙화생유, 피마자유, 올리브유, 샐러드유를 예시할 수 있으며, 그들 중으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기한 범위의 왁스 성분과 플라스틱 성분에 부가하여, 식물유를 배합함으로써, 바인더의 응고점이 저하하고, 바인더의 유동성이 향상하여, 금속 분말이나 플라스틱 분말에의 바인더의 친숙성 등이 향상하는 동시에, 냉각시의 수축량이 저감하고, 성형체의 분열의 발생이 억제되며 또한, 금형으로부터의 이탈성이 향상한다.As the vegetable oil, it is preferable that the vegetable oil is plant-free. Examples of the non-dry vegetable oil include peanut oil, castor oil, olive oil and salad oil, and they are preferably one or more selected from among them. By blending vegetable oil in addition to the wax component and the plastic component in the above-mentioned range, the freezing point of the binder is lowered and the fluidity of the binder is improved, so that the familiarity of the binder to the metal powder and the plastic powder is improved, The shrinkage amount of the molded article is reduced, the occurrence of fracture of the molded article is suppressed, and the releasability from the mold is improved.

그 다음, 얻어진 노즐 본체 성형체 또는 노즐 선단부 외면측재 성형체에 탈지 공정을 실시하고, 노즐 본체 탈지체 또는 노즐 선단부 외면측재 탈지체로 한다. 본 발명에서 매우 적합하게 사용할 수 있는 탈지 공정으로서는, 용제 탈지 처리, 가열 탈지 처리의 어느쪽이라도 좋다. 또한, 용제 탈지 처리를 실행하는 경우에는, 용제 탈지 처리로 바인더의 일부를 제거하고, 잔여부를 더욱, 소결 처리를 겸한 탈지 소결 처리로 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 탈지 공정은, 용제 탈지, 가열 탈지에 대신하여, 초임계 이산화탄소 탈지로 해도 좋다.Then, a degreasing step is performed on the obtained nozzle body molding body or the nozzle front end portion outer surface interlaced molded body to form a nozzle body rubbing body or a nozzle front end portion outer surface side rubbing body. As the degreasing process which can be suitably used in the present invention, any of the solvent degreasing process and the heating degreasing process may be used. When performing the solvent degreasing treatment, it is preferable to remove a part of the binder by solvent degreasing treatment and remove the remaining part by the degreasing and sintering treatment which also serves as a sintering treatment. The degreasing step may be performed by supercritical carbon dioxide degreasing instead of solvent degreasing and heated degreasing.

탈지 공정이 실시된 노즐 선단부 외면측재 탈지체는, 접합면의 이물 등을 제거한 후, 도 2에 도시하는 바와 같이, 동일하게 탈지 공정이 실시되고, 접합면의 이물 등이 제거된 노즐 본체 탈지체의 선단부 외면측을 덮도록 중합하여 배설하며, 중합체(C)로 하고, 그 다음, 확산 소결에 의한 접합을 실행한다. 이것에 의해, 노즐 선단부 외면측재 탈지체와 노즐 본체 탈지체를 접합 일체화할 수 있다.As shown in Fig. 2, the degreasing step is carried out in the same manner as in the case of removing the foreign object or the like on the joint surface, (C), and then joining by diffusion sintering is carried out. As a result, it is possible to unify the nozzle front end portion outer surface side skim body with the nozzle body rubbing body.

확산 소결의 온도는, 1150 내지 1400℃의 범위의 온도로 하는 것이 바람직하다. 확산 소결의 온도가 1150℃ 미만에서는, 소망의 확산 소결이 진행하지 않아, 소망의 계면의 접합 강도를 확보할 수 없다. 한편, 1400℃를 초과하는 온도에서는 결정립이 조대화하여, 기계적 특성이 열화 한다. 또한, 보다 바람직하게는 1150 내지 1300℃이다. 또한, 확산 소결의 분위기는, 진공 분위기, 혹은 아르곤 등의 불활성 가스, 혹은 질소 등을 이용한 감압 분위기로 하는 것이 바람직하다.The temperature of the diffusion sintering is preferably in the range of 1150 to 1400 ° C. When the temperature of the diffusion sintering is less than 1150 DEG C, the desired diffusion sintering does not proceed and the bonding strength of the desired interface can not be ensured. On the other hand, when the temperature exceeds 1400 DEG C, crystal grains become coarse and mechanical properties deteriorate. It is more preferably 1150 to 1300 ° C. The atmosphere for the diffusion sintering is preferably a vacuum atmosphere or a reduced pressure atmosphere using an inert gas such as argon or nitrogen.

또한, 노즐 선단부 외면측재 탈지체와 노즐 본체 탈지체를 중합하여 중합체(C)로 했을 때에, 계면에 간극이 생기는 경우 등에서는, 확실히 접합 일체화시키기 위해서, 접합 계면에 접합용 도포제를 도포해도 좋다. 접합용 도포제로서는, 노즐 본체 또는 노즐 선단부 외면측재를 구성하는 금속 분말과 동종의 금속 분말과 수용성 풀형상 물질을 물로 희석한 페이스트형상의 도포액으로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 수용성 풀형상 물질은, 물에 녹아 풀형상을 나타내는 물질을 말하며, 곡류의 전분질을 원료로 하여 풀형상으로 형성한 것을 가리킨다. 또한, 곡류로서는 밀, 쌀, 콩류, 감자, 타피오카 등을 예시할 수 있다. 전분질 풀형상 물질은, 시판의 전분풀을 사용해도 아무런 문제가 없다. 전분질 풀형상 물질 이외의 수용성 풀형상 물질로서는, PVA 등을 들 수 있다. 또한, 페이스트형상의 도포액의 배합은, 금속 분말을 65 내지 90 질량%, 잔여부가 5 내지 34 질량%의 물과 전분질 풀형상 물질의 혼합물로 하는 것이 바람직하다.Further, in the case where a gap is formed in the interface when the outer surface side discoid member and the nozzle body degreasing body are polymerized to form the polymer (C), a bonding agent for bonding can be applied to the bonding interface in order to firmly bond and integrate. As the coating agent for bonding, it is preferable to use a paste-like coating liquid obtained by diluting a metal powder and a water-soluble, water-like material similar to metal powder constituting the outer surface of the nozzle body or the nozzle tip end portion with water. Here, the water-soluble, pulverulent material refers to a material that is dissolved in water to exhibit a puddle-like shape, and is formed into a pool form using cereal starch as a raw material. Examples of cereals include wheat, rice, legumes, potatoes, tapioca, and the like. The starch-form material does not have any problem using a commercially available starch paste. Examples of the water-soluble, water-soluble material other than the starchy pull-up material include PVA and the like. The paste-like coating liquid is preferably blended with a mixture of water and starchy polymer in an amount of 65 to 90 mass% of the metal powder and 5 to 34 mass% of the remaining portion.

중합체(C)는 확산 소결을 실시하고, 접합 일체화되어 결합체가 된다. 본 발명에서는, 이 결합체에 또한, 열간 등방압 프레스 처리(이하, HIP 처리라고도 함)를 실시하는 것이 바람직하다. 확산 소결 후에 더욱 HIP 처리를 실시함으로써, 계면은 더욱 강고한 접합 상태를 나타내게 되고, 또한, 소결 밀도도 진밀도의 거의 100%까지 향상한다. 이것에 의해, 노즐의 내피로 특성이 향상하여, 소결재임에도 불구하고, 용제재와 동등 또는 그 이상의 피로 강도를 확보할 수 있게 된다. 또한, HIP 처리는 처리 온도：1000 내지 1300℃, 50MPa 이상 바람직하게는 100 내지 200 MPa 정도의 압력으로, 아르곤 또는 질소 분위기중에서 실행하는 것이 바람직하다. 또한, HIP 처리를 실시한 결합체는, HIP 처리 후 즉시, 노즐 본체의 기계 가공성 개선이라고 하는 관점으로부터, 로 중에서 냉각(로냉)하는 것이 바람직하다. 또한, HIP 처리 후, 로냉하지 않고 냉각하여, 그 후 별도 공정으로 시뮬레이티드 어닐링(simulated annealing) 처리를 실행해도 좋다.The polymer (C) is subjected to diffusion sintering, and the bonds are integrated to form a bonded body. In the present invention, it is preferable to further apply a hot isostatic pressing treatment (hereinafter also referred to as HIP treatment) to this joined body. By further performing the HIP treatment after the diffusion sintering, the interface shows a stronger bonding state, and the sintered density also improves to almost 100% of the true density. As a result, the characteristics of the inner surface of the nozzle are improved, and the fatigue strength equal to or higher than that of the solvent can be ensured despite the sintering material. The HIP treatment is preferably carried out at a treatment temperature of 1000 to 1300 DEG C and a pressure of about 50 MPa or more, preferably about 100 to 200 MPa, in an atmosphere of argon or nitrogen. Further, it is preferable that the joined body subjected to the HIP treatment is cooled (low-cooled) in the furnace immediately after the HIP treatment, from the viewpoint of improving machinability of the nozzle body. After the HIP treatment, the substrate may be cooled without being rouned, and then simulated annealing may be performed as a separate process.

이와 같이 일체화된 노즐 소재(20)는, 그 다음 마무리 가공을 실시하여 소망의 제품 치수 형상을 갖는 노즐(2)이 된다. 마무리 가공으로서는, 주로 절삭 가공 등의 기계 가공이지만, 금속 분말 사출 성형법으로 니어 네트 형상으로 성형되어 있기 때문에, 가공량은 약간으로 끝난다.The nozzle material 20 integrated in this way is then subjected to finishing so as to be a nozzle 2 having a desired product dimension shape. The finish machining is mainly machining such as cutting, but since it is molded into the near net shape by the metal powder injection molding method, the machining amount is slightly finished.

또한, 노즐 본체와 노즐 선단부 외면재를 각각 별체로서 성형하고 접합체로서 노즐로 하는 것에 대신하여, 금속 분말 사출 성형법의 2색 성형법을 이용하여 노즐 본체에 노즐 선단부 외면재를 접합 일체화하여 제조할 수도 있다.In addition, instead of forming the nozzle body and the nozzle front end outer member separately as nozzles and using the two-color molding method of the metal powder injection molding method, it is possible to manufacture the nozzle body by joining and integrating the nozzle front end outer surface material .

얻어진 노즐 소재(20)에, 절삭 가공 등의 기계 가공에 의해, 예를 들면 도 6 내지 도 8에 도시하는 각 형식의 연료 분사 노즐에 대응한 소정의 위치에 소정 치수 형상의 분사구(2a), 중심 구멍을 마무리 가공하여, 노즐(2)로 하는 것이 바람직하다.The nozzle material 20 obtained is mechanically machined, for example, by machining such as injection holes 2a, 2a, 2b, 2a, 2b, 2c, It is preferable to form the nozzle 2 by finishing the center hole.

이하에, 실시예에 근거하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples.

실시예Example

물 애터마이즈법으로 제조한 원료 분말을 2종 준비했다. 또한, 원료 분말은 평균 입경 5 내지 15㎛의 것을 사용했다. 원료분의 1종은, SKD61강 분으로 하고, 노즐 본체용으로 했다. 또 다른 원료분은 Ni 기초 합금 분말로 하고, 노즐 선단부 외면측재용으로 했다. SKD61강의 조성은, 질량%로, 0.35%C－0.97%Si－0.40%Mn－4.93%Cr－1.21%Mo－1.01%V－bal.Fe였다. 또한, Ni 기초 합금의 조성은, 질량%로, 0.02%C－0.18%Si－0.23%Mn－21.8%Cr－8.9%Mo－3.9%Nb－2.4%Fe－bal.Ni이었다.Two raw material powders prepared by the water atomization method were prepared. The raw material powder having an average particle size of 5 to 15 mu m was used. One of the raw materials was SKD61 steel, and was used for the nozzle body. The other raw material powder was a Ni-based alloy powder and was used for the outer surface side of the nozzle tip portion. The composition of SKD61 steel was 0.35% C-0.97% Si-0.40% Mn-4.93% Cr-1.21% Mo-1.01% V-bal.Fe in mass%. The composition of the Ni-based alloy was 0.02% C-0.18% Si-0.23% Mn-21.8% Cr-8.9% Mo-3.9% Nb-2.4% Fe-bal.Ni in mass%.

이 원료분에 바인더를 40체적%가 되도록 배합하여, 120 내지 180℃의 온도로 혼련하여, 사출 성형용 혼련물로 했다. 바인더는 왁스 성분(PW), 플라스틱 성분(PE), 식물유 성분(낙화생유)을 혼합, 가열 교반하여 이용했다. 배합량은 왁스 성분：플라스틱 성분：식물유 성분의 비로, 35：40：25로 했다. 이들 혼련물을 냉각 고체화 한 후, 분쇄하고, 사출 성형기에 투입하여, 실린더 온도：110 내지 180℃로 하고, 가소화하여, 소정의 압력(100MPa)으로 소정의 금형에 사출하여, 도 2에 도시하는 형상의 노즐 본체 성형체(A), 노즐 선단부 외면측재 성형체(B)로 했다.The binder was blended in the raw material powder so as to have a volume of 40% by volume and kneaded at a temperature of 120 to 180 ° C to obtain a kneaded product for injection molding. The binder used was a wax component (PW), a plastic component (PE), a vegetable oil component (peanut oil), and heated and stirred. The blending amount was 35:40:25 in terms of the ratio of wax component: plastic component: vegetable oil component. These kneaded materials were cooled and solidified, pulverized, put into an injection molding machine, fed at a cylinder temperature of 110 to 180 DEG C, plasticized, and injected into a predetermined mold at a predetermined pressure (100 MPa) (A) and a nozzle-tip-end-portion-on-the-face-side formed article (B).

얻어진 성형체 A, B에 대해서, 용제 탈지 처리에 의한 탈지 공정을 실시하여, 각 탈지체를 얻었다. 또한, 탈지 조건은 온도：30℃, 용제는 염화 메틸렌으로 했다.The obtained molded bodies A and B were degreased by a solvent degreasing treatment to obtain respective degreased bodies. The degreasing condition was a temperature of 30 DEG C and the solvent was methylene chloride.

얻어진 노즐 본체 탈지체(A)와, 노즐 선단부 외면측재 탈지체(B)를 중합하여 도 2에 도시하는 중합체(C)로 했다.The resulting nozzle body rubbing body A and the nozzle front end portion outer surface side rubbing body B were polymerized to obtain a polymer (C) shown in Fig.

그 다음에, 중합체(C)를 감압 질소 분위기중에서 가열(가열 온도：1250℃)하여, 상기 온도에서 확산 소결(소결 시간：2h)하고, 일체화시켜, 결합체로 했다. 확산 소결 후, 일부에 대해서는, 더욱 HIP 처리를 실시했다. HIP 처리의 조건은 아르곤 분위기중의 1200℃로, 압력：117MPa로 했다. 또한, 일부에서는 중합할 때에, 계면에 접합용 도포제를 도포했다.Then, the polymer (C) was heated in a reduced-pressure nitrogen atmosphere (heating temperature: 1250 占 폚), and subjected to diffusion sintering (sintering time: 2 hours) at the above temperature. After the diffusion sintering, a part of the HIP treatment was further performed. The conditions of the HIP treatment were 1200 占 폚 in an argon atmosphere and a pressure of 117 MPa. In addition, in some cases, when polymerizing, the bonding agent for bonding was applied to the interface.

얻어진 결합체에, 기계 가공을 하여 소정 치수의 제품을 얻었다.The resulting bonded body was machined to obtain a product having a predetermined dimension.

또한, 비교예로서 도 4에 도시하는 종래의 방법으로, 동일한 치수의 노즐을 제작했다.As a comparative example, a nozzle having the same dimensions was manufactured by the conventional method shown in Fig.

얻어진 결합체(노즐)에 대하여, 계면의 접합 상태의 관찰, 인장 시험, 피로 시험을 실시했다. 시험 방법은 다음과 같이 했다.Observation of the bonding state of the interface, tensile test, and fatigue test were performed on the resulting bonded body (nozzle). The test method was as follows.

(1) 계면의 접합 상태의 관찰 (1) Observation of bonding state at the interface

얻어진 결합체에 대해서, 결합체의 축방향 단면을 광학 현미경(배율：200배)을 이용해 관찰하여, 접합계면의 접합 상태를 평가했다. 관찰한 접합 계면의 전체 길이 2% 이상으로 간극이 관찰되는 경우를 ×로, 간극이 2% 미만 내지 0.5% 이상의 경우를 △로, 간극이 0.5% 미만인 경우를 ○로서 계면의 접합 상태를 평가했다.With respect to the obtained bonded body, the axial cross section of the bonded body was observed using an optical microscope (magnification: 200x) to evaluate the bonding state of the bonded interface. The bonding state of the interface was evaluated as x when the gap was observed at 2% or more of the total length of the bonded interface observed, by Δ when the gap was less than 2% to 0.5% or more and when the gap was less than 0.5% .

(2) 인장 시험(2) Tensile test

노즐 본체와 같은 원료분 및 노즐 선단부 외면측재와 동일한 원료분을 이용하고 사출 성형기를 이용하고 각각 환봉으로 사출 성형하여, 성형한 환봉끼리를 상기한 결합체의 접합 조건과 동일한 조건으로 접합했다. 얻어진 환봉으로부터 인장 시험편을 채취하고, 인장 시험을 실시하여, 강도를 구하고, 계면의 접합 상태를 평가했다. 또한, 강도는 비교예인 제품 No.4를 기준 (1.0)으로 하여 상대비로 나타냈다.The same raw material as that of the nozzle body and the same raw material as that of the outer surface of the nozzle tip were injection molded by an injection molding machine and injection molded by a round bar and the formed round rods were joined under the same conditions as the joining conditions of the above joined bodies. Tensile test specimens were taken from the obtained round rods, subjected to a tensile test to determine the strength, and the bonding state of the interfaces was evaluated. In addition, the strength was expressed as a relative ratio with the product No. 4 being the comparative example as the standard (1.0).

(3) 피로 시험(3) Fatigue test

노즐 본체와 동일한 원료분(SKD61 분말)을 이용하고, 사출 성형기에 의해 둥근 막대형상으로 성형한 후, 탈지, 소결을 실행했다. 얻어진 환봉으로부터, 피로 시험편(6mmΦ×평행부 10mm 길이)을 채취하고, 인장-압축 피로 시험(부하 응력：±700 내지 1000MPa, 주파수：10Hz)을 실시하여, S－N 곡선으로부터 피로 한계를 구했다. 또한, 비교예(제품 No. 4)는 SKD61(용제재)제로 했다. 피로 한계는, 이 비교예의 값을 기준(1.0)으로서 상대비로 나타냈다. 노즐에서는, 노즐 본체의 피로 강도(피로 한계)가 문제되기 때문에, 노즐 본체에 대해서만 피로 시험을 실시했다.The same raw material powder (SKD61 powder) as that of the nozzle body was used and molded into a round bar shape by an injection molding machine, followed by degreasing and sintering. A fatigue test piece (6 mm? X parallel portion 10 mm long) was taken from the obtained round bar and subjected to a tensile-compression fatigue test (load stress:? 700 to 1000 MPa, frequency: 10 Hz) to obtain the fatigue limit from the S-N curve. In addition, the comparative example (product No. 4) was made of SKD61 (soluble agent). The fatigue limit was expressed as a relative ratio as a reference (1.0) in this comparative example. Since the fatigue strength (fatigue limit) of the nozzle body is a problem in the nozzle, the fatigue test was conducted only on the nozzle body.

얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.The obtained results are shown in Table 1.

제
품
No.My
Width
No. 접합용 도포제 사용의 유무Presence or absence of use of bonding agent for bonding HIP 처리의 유무Presence or absence of HIP treatment 계면의 접합 상태Bonding state of the interface 계면 강도비Interfacial Intensity Ratio 피로 강도비 *Fatigue strength ratio * 종합 평가Overall assessment 비고Remarks 1One 무radish 무radish △△ 0.950.95 0.950.95 △△ 본 발명예The present invention 22 무radish 유U ○○ 0.980.98 1.031.03 ○○ 본 발명예The present invention 33 유U 유U ○○ 0.990.99 1.031.03 ○○ 본 발명예The present invention 44 -- 유U ○○ 1.01.0 1.01.0 기준standard 비교예Comparative Example

*)피로 강도비는 노즐 헤드 본체에만 대하여 시험하고, 비교예를 기준(1.0)으로 한 상대비로 했다. 제품 No.4(비교예)는 SKD61(용제재)이다.*) The fatigue strength ratio was tested only for the nozzle head body, and the relative ratio was set to the reference (1.0) for the comparative example. Product No. 4 (comparative example) is SKD61 (soluble agent).

본 발명예는 모두, 비교예와 동등 혹은 그 이상의 계면의 접합 상태, 피로 강도를 나타내고, 또한 생산성, 가격은 비교예와 비교하여 각별한 향상이 인정된다.All of the examples of the present invention show the bonding state and the fatigue strength of the interface at the same or higher than that of the comparative example, and the productivity and the price are remarkably improved as compared with the comparative example.

1 : 연료 분사 노즐 1a : 연료 통로
2 : 노즐 2a : 분사구
2b : 중심 부재(외측 영역 이외의 영역) 2c : 외피(외측 영역)
20 : 노즐 소재
21 : 노즐 선단부 외면측재(외피)
22 : 노즐 본체(심재) 3 : 니들 밸브
3a : 폐색 부재
4 : 니들 밸브용 밸브 시트(밸브 시트)
10 : 심재 14 : 저벽
15 : 측벽 16 : 커버
17 : 충전 노즐 100 : 용기(주형)1: fuel injection nozzle 1a: fuel passage
2: Nozzle 2a:
2b: center member (region other than outer region) 2c: outer shell (outer region)
20: Nozzle material
21: outer surface of nozzle tip (sheath)
22: nozzle body (core material) 3: needle valve
3a: Closure member
4: Valve seat for needle valve (valve seat)
10: core 14: bottom wall
15: side wall 16: cover
17: Charging nozzle 100: container (mold)

Claims (11)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 노즐 본체(22)와 상기 노즐 본체와는 이종의 재료제로, 상기 노즐 본체의 선단부 외면측을 덮도록 배설된 노즐 선단부 외면측재(21)로 이루어지는 내연 기관 연료 분사 노즐(2)용 노즐 소재(20)의 제조 방법에 있어서,
상기 노즐 본체를 금속 분말 사출 성형법으로 소정의 형상으로 성형하고 노즐 본체 성형체로 하며, 그 다음에 상기 노즐 본체 성형체에 탈지 공정을 실시하여 노즐 본체 탈지체(A)로 하고, 이것과는 별도로 상기 노즐 선단부 외면측재를 금속 분말 사출 성형법으로 소정의 형상으로 성형하고 노즐 선단부 외면측재 성형체로 하며, 그 다음에 상기 노즐 선단부 외면측재 성형체에 탈지 공정을 실시하고 노즐 선단부 외면측재 탈지체(B)로 한 후, 상기 노즐 선단부 외면측재 탈지체와 상기 노즐 본체 탈지체의 접합 계면에 접합용 도포제로서 상기 노즐 본체 또는 상기 노즐 선단부 외면측재를 구성하는 금속 분말과 동종의 금속 분말과 수용성 풀형상 물질을 물로 희석한 페이스트형상의 도포액을 도포하고, 그 다음, 상기 노즐 선단부 외면측재 탈지체를 상기 노즐 본체 탈지체의 선단부 외면측을 덮도록 중합하여 배설(配設)하여 중합체(C)로 하고, 그 다음, 상기 중합체를 확산 소결하며, 상기 노즐 선단부 외면측재 탈지체와 상기 노즐 본체 탈지체를 접합 일체화하여, 내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재로 하는 것을 특징으로 하는
내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재의 제조 방법.A nozzle material (20) for an internal combustion engine fuel injection nozzle (2) made up of a different material from the nozzle body (22) and the nozzle body and made of a nozzle front end portion outer side member (21) arranged to cover the outer surface side of the tip end portion of the nozzle body ) ≪ / RTI >
The nozzle body is molded into a predetermined shape by a metal powder injection molding method to form a nozzle body molding body, and then a degreasing process is performed on the nozzle body molding body to form a nozzle body rubbing body A, The outer surface of the front end portion is molded into a predetermined shape by a metal powder injection molding method to form a nozzle tip outer surface formed article, and then a degreasing step is performed on the outer surface formed article of the nozzle tip end portion, A metal powder of the same kind as that of the metal powder constituting the outer surface of the nozzle body or the nozzle front end portion and a water-soluble, water-like substance are diluted with water as a bonding agent for bonding at the bonding interface between the outer surface side discoid member and the nozzle body rubbing body A paste-like coating liquid is applied, and then the nozzle front end portion surface-side skim- (C), and then the polymer is diffusion-sintered so as to cover the outer surface side of the tip end portion of the nozzle body degreasing body, and the outer surface side surface side disassembly body and the nozzle body degreasing body And the fuel injection nozzle is integrally joined to form a nozzle material for an internal combustion engine fuel injection nozzle
(JP) METHOD FOR MANUFACTURING NOZZLE MATERIAL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE Fuel Injection Nozzle 제 4 항에 있어서,
상기 확산 소결 후에, 열간 등방압 프레스 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는
내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재의 제조 방법. 5. The method of claim 4,
And after the diffusion sintering, a hot isostatic pressing treatment is performed
(JP) METHOD FOR MANUFACTURING NOZZLE MATERIAL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE Fuel Injection Nozzle 삭제delete 삭제delete 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 노즐 본체가 열간 금형용 합금 공구강제 또는 고속도 공구강제이며, 상기 노즐 선단부 외면측재가 Ni 기초 합금제인 것을 특징으로 하는
내연 기관 연료 분사 노즐용 노즐 소재의 제조 방법.The method according to claim 4 or 5,
Wherein the nozzle body is an alloy tool for a hot metal tool or a high speed tool forcing, and the outer surface side of the nozzle tip is a Ni-based alloy.
(JP) METHOD FOR MANUFACTURING NOZZLE MATERIAL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE Fuel Injection Nozzle 삭제delete 삭제delete 제 4 항 또는 제 5 항에 따른 제조 방법을 이용하여 노즐 소재(20)를 제조하고, 제조된 노즐 소재(20)에 가공을 실시하여 내연 기관 연료 분사 노즐(2)을 제조하는 것을 특징으로 하는
내연 기관 연료 분사 노즐의 제조 방법.Characterized in that the nozzle material (20) is manufactured by using the manufacturing method according to claim 4 or 5 and the manufactured nozzle material (20) is processed to manufacture the internal combustion engine fuel injection nozzle
(EN) METHOD FOR MANUFACTURING INTERNAL FUEL FUEL INJECTION NOZZLE
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