[发明专利]高导热性气门座圈

说明书

本发明涉及粉末冶金法生产的气门座圈，其具有载体层和功能层。本发明的目的是提供一种上述种类的气门座圈，其提供显著地较高的导热性能。为了达到这一目的，并根据上述首先提及的种类的气门座圈，本发明提出载体层的载体材料具有高于55W/m*K的导热率，总的含铜量介于>25和40％w/w的范围。

本发明涉及一种通过粉末冶金技术生产的气门座圈，其包括载体材料以及功能材料。

上述首先提及的种类的气门座圈例如在日本公开的专利申请JP6145720A中已经公知了。该专利申请描述了一种具有铜和钼组分的用于内燃发动机的渗透铜多层气门座圈。

一般地，现有技术的气门座圈具有呈现极好的强度的优点。这主要是由于其设置了两层不同的材料层，同时载体材料在其中提供了突出的强度特性。然而，上述的这样种类的现有技术的气门座圈具有一个缺点，就是由于它们的导热性能很差，它们不再能满足内燃发动机的增加的要求。通常，常规的载体材料的导热率小于45W/m*K。

本发明的目的是提供一种上述种类的气门座圈，其提供显著地更高的导热性能。另外，该气门座圈能满足通常的关于密封性、尺寸精度和强度的要求。

为了达到这一目的，并根据上述首先提及的种类的气门座圈，本发明提出：载体层(2)的载体材料具有高于55W/m*K的导热率，其中总含铜量介于>25和40％w/w的范围。本发明的气门座圈的总含铜量优选地由铁铜合金、增加的铜粉和渗透铜组成。

下述内容表示的全部百分数都是重量百分数。

根据本发明的气门座圈的特征是高导热率结合高强度，并且有助于应用在现代的内燃发动机中。其提供以下优点：

-在气缸盖中更快地传热，

-较低的气门温度，

-由于较低的气门温度，内燃机的爆震倾向减少，

-在气门座圈中更均匀的温度分布，

-由不均匀的温度分布所引起的气门座圈的变形得到减少，

-由于气门座圈的抗变形性能提高，燃烧室中的泄漏减少。

本发明气门座圈的一个优选实施方式提供具有超过65W/m*K的导热率的载体材料。这一变型尤其适于在装备了涡轮增压系统的发动机中使用。汽油发动机的燃烧温度高于柴油机的燃烧温度。另一方面，柴油机的点火温度为大约200至300℃，高于汽油发动机的点火温度。在任何情况下，尽快消除高温以防止发动机组被损坏都是必要的。

本发明气门座圈的一个特别优选的实施方式提供具有超过70W/m*K的导热率的载体材料。该实施方式为重型发动机所需，例如用于跑车中或赛车中的发动机，在这些应用中发动机的潜力被利用到极致。在这种情况下，增加的导热率会提高发动机的寿命。

优选地，载体材料包括铁铜合金。在该组合中，铁的高强度和铜的优良导热率使得产生导体材料的特别积极的特性以用于特定应用。

如果铁铜合金的含铜量超过5％w/w，尤其是在10％w/w时，通过粉末冶金的方法制造的气门座圈呈现特别优良的性能。该合金配置能实现铁和铜的优点被利用得特别好。在奥氏体中铜的最大溶解度在1094℃时为8.5％w/w。然而，铜可以作为合金添加物并通过扩散接合的方法被集成到铁铜合金中。利用扩散接合的铜，可以达到显著超过8.5％w/w的百分数。在本发明的范围内，术语铁铜合金还包括具有扩散接合的铜的铁。