(57)【要約】【課題】耐熱性、耐食性及び耐摩耗性を確保するとともに、価格を抑制する。【解決手段】焼結部品１０は、ステンレス鋼の組成を有する焼結合金により形成された構造部材１１と、ステンレス鋼基地に硬質粒子が分散した金属組織を有する焼結合金により形成された摺動部材１２とを含み、摺動部材１２が構造部材１１に圧入され、拡散接合されてなり、摺動部材１２は中空体であり、可変ノズル機構を備えるターボチャージャのノズルリングに用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼の組成を有する焼結合金により形成された構造部材と、
ステンレス鋼基地に硬質粒子が分散した金属組織を有する焼結合金により形成された摺動部材と
を含む焼結部品。
【請求項２】
前記摺動部材が前記構造部材に圧入され、拡散接合されてなる請求項１に記載の焼結部品。
【請求項３】
前記摺動部材は、中空体である請求項１又は２に記載の焼結部品。
【請求項４】
前記請求項１から３のいずれか一項に記載の焼結部品を用いた、可変ノズル機構を備えるターボチャージャのノズルリング。
【請求項５】
ステンレス鋼の組成を有する焼結合金により形成された構造部材を提供し、
ステンレス鋼基地に硬質粒子が分散した金属組織を有する焼結合金により形成された構造部材を提供し、
摺動部材を前記構造部材に圧入し、
前記摺動部材及び前記構造部材を拡散接合すること
を含む焼結部品の製造方法。
【請求項６】
ステンレス鋼の組成を有する焼結合金により構造部材を形成し、
ステンレス鋼基地に硬質粒子が分散した金属組織を有する焼結合金により摺動部材を形成すること、
の少なくとも一方を含む請求項５に記載の焼結部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変ノズル機構を有するターボチャージャのノズルリングに用いる焼結部品及びその製造方法並びにノズルリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可変ノズル機構を有するターボチャージャが提供されている（特許文献１を参照）。可変ノズル機構を有するターボチャージャにおいては、タービンハウジング内のノズルリングに取り付けられたベーンの回転角度によってタービンに向かう排気ガスの流れが調整され、タービンの回転が制御されている。
【０００３】
ターボチャージャのノズルリングは、タービンハウジング内において高温で腐食性を有する排気ガスに曝され、ベーンが回転できるように摺動可能に支持している。このようなノズルリングは、遠心鋳造された耐熱鋳鋼材を削り出し加工して作製されていた。一方、高温で腐食性を有する排気ガスやベーンの摺動に耐えられるように、耐熱性及び耐食性を有するステンレス鋼を基地として硬質粒子を分散させた金属組織により耐摩耗性を高めた焼結合金が提供されている（特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７−１３４６８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９９６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
耐熱鋳鋼材は、流通しているものを比較的安価に入手することができるが、溶解して作製するために固溶限度があって合金化の自由度が低く、材料の特色が出しにくく、耐熱性、耐食性及び耐摩耗性に限界があった。また、耐熱鋳鋼材の大きなブランクからノズルリングを切削加工するため、材料のロスが多かった。
【０００６】
ステンレス鋼を基地として硬質粒子を分散させた金属組織により耐摩耗性を高めた焼結合金は、ノズルリングに求められる耐熱性、耐食性及び耐摩耗性を備えることができるが、高価格であった。
【０００７】
この発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、ターボチャージャのノズルリングに用いる焼結部品であって、ノズルリングに求められる耐熱性、耐食性及び耐摩耗性を確保するとともに、価格が抑制されたるものを提供することを目的とする。また、そのような焼結部品の製造方法及び焼結部品を適用したノズルリングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、この出願に係る焼結部品は、ステンレス鋼の組成を有する焼結合金により形成された構造部材と、ステンレス鋼基地に硬質粒子が分散した金属組織を有する焼結合金により形成された摺動部材とを含んでいる。摺動部材が構造部材に圧入され、拡散接合されてなるものでもよい。摺動部材は、中空体であってもよい。
【０００９】
この出願に係るノズルリングは、前記焼結部品を用いた可変ノズル機構を備えるターボチャージャに用いるノズルリングである。
【００１０】
この出願に係る焼結部品の製造方法は、ステンレス鋼の組成を有する焼結合金により形成された構造部材を提供し、ステンレス鋼基地に硬質粒子が分散した金属組織を有する焼結合金により形成された構造部材を提供し、摺動部材を構造部材に圧入し、摺動部材及び構造部材を拡散接合することを含んでいる。ステンレス鋼の組成を有する焼結合金により構造部材を形成し、ステンレス鋼基地に硬質粒子が分散した金属組織を有する焼結合金により摺動部材を形成することの少なくとも一方を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によると、ターボチャージャのノズルリングに求められる耐熱性、耐食性及び耐摩耗性を備えることができるとともに、価格を抑制することができる。また、焼結冶金により作製されるため、固溶限度の制限が小さく合金化の自由度が大きいため、耐熱性、耐食性及び耐摩耗性のような材料の特色を出しやすい。また、粉末冶金により作製するため、耐熱鋳鋼材のような大きなブランクから切削加工する必要がなく、加工により発生する材料のロスは少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態の焼結部品を示す上面図及び側面図である。
【図２】本実施の形態の焼結部品の製造方法を説明する図である。
【図３】本実施の形態のノズルリングにベーンを搭載した状態を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本実施の形態の焼結部品及びその製造方法並びにノズルリングについて、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態の焼結部品を示す上面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【００１４】
本実施の形態の焼結部品１０は、ステンレス鋼の組成を有する焼結合金から構成され、略環状板の形状を有してこの焼結部品１０の構造を画定する構造部材１１と、構造部材１１の厚み方向に形成された通孔１１ｃに圧入され、他の部材と摺動する管状の摺動部材１２とを有している。
【００１５】
構造部材１１は、耐熱性及び耐食性を有する通常のステンレス鋼の組成を有する焼結合金で形成されたものである。本実施の形態では、構造部材１１には、ステンレス鋼の組成を有する焼結合金であるニッカロイＳＵ−２（日立化成株式会社製、商品名、「ニッカロイ」は登録商標。以下」）材（以下、単に「ＳＵ−２材」ということがある。）を使用するものとする。構造部材１１は、ＳＵ−２材のようにステンレス鋼の組成であるため、比較的安価である。
【００１６】
構造部材１１は、一軸を中心に所定径の内周及び外周によって画定される略回転対称な形状を有している。構造部材１１は、内周から外周に向かって径方向に所定の幅にわたって延びる所定の厚さを有する板状の主部１１ａと、主部１１ａを越えて径方向に外周まで所定の幅にわたって延びる主部１１ａよりも薄い所定の厚さを有する板状のフランジ部１１ｂとを有している。主部１１ａ及びフランジ部１１ｂは径方向に同程度の幅を有してもよく、それぞれの片側の面が同一面内にあってもよい。
【００１７】
主部１１ａには、前記一軸を中心に所定の角度間隔で所定の径を有する通孔１１ｃが厚み方向に形成されている。図１に示すように、通孔１１ｃは、主部１１ａが径方向に延びる所定の幅について、略中央に形成されてもよい。また、９個の通孔１１ｃが、前記一軸について９回回転対称になるように形成されてもよい。
【００１８】
摺動部材１２は、耐熱性及び耐食性を有するステンレス鋼基地に硬質粒子を分散させた金属組織を有する焼結合金で形成されたものである。本実施の形態では、摺動部材１２には、耐熱性、耐食性及び耐摩耗性を有する焼結合金としてニッカロイＳＵＴ−３３（日立化成株式会社製、商品名）材（以下、単に「ＳＵＴ−３３材」ということがある。）を使用するものとする。摺動部材１２は、ＳＵＴ−３３材のように耐摩耗性を確保するために特定の組成や金属組織を有するため、比較的高価である。
【００１９】
ここで、ＳＵＴ−３３材は、オーステナイト系ステンレス鋼基地に硬質粒子を分散させた金属組織を有する焼結合金であり、表１に示すように、コバルト、モリブデン、クロム、ニッケル及びケイ素を含み、残りが鉄によって構成された組成を有している。表２には、焼結したＳＵＴ−３３材の機械的及び化学的性質を示している。ＳＵＴ−３３材の硬さの値を参照すると、ＳＵＴ−３３材が優れた対摩耗性を有することが見られる。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
【表２】
2019065729.tif 000004
【００２２】
摺動部材１２は、構造部材１１の通孔１１ｃに圧入することができるように、通孔１１ｃの内径及び深さに対応する外径及び高さを有するとともに、所定の内径を有する中空体である。
【００２３】
図２は、本実施の形態の焼結部品１０の製造方法を説明する図である。図２（ａ）に示すように、構造部材１１を提供する。構造部材１１は、ＳＵ−２材を成型体とし、焼結して形成したものでもよい。一方、図２（ｂ）に示すように、摺動部材１２を提供する。摺動部材１２は、ＳＵＴ−３３材を成型体として、焼結して形成したものでもよい。図２（ａ）の構造部材１１を提供する工程と、図２（ｂ）の摺動部材を提供する工程は、順序に規定はなく、どちらが先でもよい。
【００２４】
図２（ｃ）は、構造部材１１と摺動部材１２とを接合して焼結部品１０を得る工程である。この工程では、図２（ａ）の工程で提供された構造部材１１の通孔１１ｃに、図２（ｂ）の工程で提供された摺動部材１２を圧入し、焼結により拡散接合する。拡散接合により、構造部材１１と摺動部材１２とは、一体の焼結部品１０として形成される。ここでは、仕上げ作業を殆ど必要としないニアネットシェイプ加工とすることが可能である。
【００２５】
本実施の形態の焼結部品１０は、構造部材１１の通孔１１ｃに摺動部材１２が圧入され、構造部材１１及び摺動部材１２が拡散接合によって一体に形成されている。したがって、焼結部品１０の摺動部材１２における耐摩耗性が確保されている。また、構造部材１１に比較的安価な通常のステンレス鋼基地の焼結合金が使用されているため、比較的高価な摺動部材１２のための焼結合金の使用量は限られ、焼結部品１０全体として価格が抑制されている。
【００２６】
また、本実施の形態の焼結部品１０の製造方法は、焼結冶金により焼結部品１０を作製している。したがって、耐熱鋳鋼材の大きなブランクから切削加工する場合のように、加工により発生する材料のロスは少ない。また、ニアネットシェイプ加工とすることにより、後工程の負担を低減することができる。
【００２７】
図３は、本実施の形態の焼結部品を適用したノズルリングを示す上面図である。ノズルリングは、可変ノズル機構を備えるターボチャージャにおいて、可変ノズル機構のベーンを回転可能に支持するものである。
【００２８】
ノズルリングにおいて、焼結部品１０は、図示しない駆動機構によって回転制御されるベーン２０の軸部を摺動部材１２によって摺動可能に支持している。本実施の形態の焼結部品１０において、摺動部材１２は耐摩耗性を有するＳＵＴ−３３材によって構成されているため、このノズルリングはベーンの摺動に対する十分な耐摩耗性を確保している。
【００２９】
また、ノズルリングは、タービンハウジング内でタービンに向かう高温で腐食性を有する排ガスに曝されている。焼結部品１０において、構造部材１１は耐熱性及び耐食性を有するＳＵ−２材で作製され、摺動部材１２は耐熱性、耐食性及び耐摩耗性を有するＳＵＴ−３３材で作製されているため、このような排ガスに対する十分な耐熱性及び耐食性を確保している。
【符号の説明】
【００３０】
１０  焼結部品
１１  構造部材
１２  摺動部材
【図１】
2019065729.tif 000005
【図２】
2019065729.tif 000006
【図３】
2019065729.tif 000007