隔熱膜的形成方法及隔熱膜結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供隔熱膜的形成方法及隔熱膜結(jié)構(gòu)，該隔熱膜結(jié)構(gòu)抑制在隔熱膜的形成過(guò)程中膜性能或膜強(qiáng)度受損的情況，此外還具有被平滑化了的表面。在通過(guò)以Al合金(Al純度小于99.0％)為母材的燃燒室構(gòu)成部件(10)的表面的陽(yáng)極氧化處理而形成的第一隔熱膜(12)的表面上，配置通過(guò)Al純度在99.0％以上的純Al箔的兩面的陽(yáng)極氧化處理而制作出的第二隔熱膜(20)。然后，使耐熱性粘接劑流入這些隔熱膜之間，并且對(duì)該耐熱性粘接劑進(jìn)行加熱而使之固化(中間層(22))。由于第二隔熱膜在未研磨狀態(tài)下表面粗糙度(Ra)也小至平均1.0μm左右，因此能夠省略在第二隔熱膜的粘接后以平滑化為目的而對(duì)第二隔熱膜進(jìn)行研磨等的工序。此外，能夠提供表面被平滑化了的隔熱膜結(jié)構(gòu)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
隔熱膜的形成方法及隔熱膜結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種隔熱膜的形成方法及隔熱膜結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]—直以來(lái)，例如，在日本特開(kāi)2012-072745號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種隔熱膜的形成方法，其包括:對(duì)以Al合金為母材的活塞的頂面進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理而形成多孔層的步驟;對(duì)Y2O3穩(wěn)定化ZrO2粉末進(jìn)行等離子噴涂而在該多孔層的表面上形成覆蓋層步驟；以使該覆蓋層的表面變得平滑的方式進(jìn)行精加工的步驟。該多孔層為所謂的耐酸鋁膜。耐酸鋁膜具有在陽(yáng)極氧化處理的過(guò)程中所形成的無(wú)數(shù)個(gè)細(xì)孔，通過(guò)這種多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而作為與活塞母材相比熱傳導(dǎo)率和每單位體積的熱容量較低的隔熱膜而發(fā)揮作用。此外，覆蓋層為以封堵多孔層的細(xì)孔的開(kāi)口部的方式而被形成的層，并作為與活塞母材相比熱傳導(dǎo)率較低的隔熱膜而發(fā)揮作用。
[0003]此外，雖然并非著眼于耐酸鋁膜的隔熱性，但在日本特開(kāi)2014-152735號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種隔熱膜的形成方法，其包括:在以Al合金為母材的活塞的頂面上形成含有硅類(lèi)樹(shù)脂和中空粒子的樹(shù)脂層的步驟;在該硅類(lèi)樹(shù)脂層的表面上粘接另行制作的金屬箔的步驟。在該形成方法中，具體而言，首先，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行硅類(lèi)樹(shù)脂材料的涂敷和預(yù)干燥從而在活塞的頂面上形成硅類(lèi)樹(shù)脂層。接著，在該硅類(lèi)樹(shù)脂層上配置通過(guò)Ni等金屬的沖壓成型而形成為與該頂面相對(duì)應(yīng)的形狀的金屬箔，并通過(guò)對(duì)它們一體地進(jìn)行熱處理從而使硅類(lèi)樹(shù)脂層固化并與金屬箔粘接在一起。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)2012-072745號(hào)公報(bào)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2012-122445號(hào)公報(bào)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2014-152735號(hào)公報(bào)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2013-014830號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]然而，在一般的活塞的母材中含有用于提升機(jī)械性質(zhì)的添加物。但是，存在如下的問(wèn)題，即，該添加物(主要為Si)阻礙Al合金的氧化反應(yīng)的進(jìn)行，從而在所形成的耐酸鋁膜的表面上產(chǎn)生細(xì)微的凹凸的問(wèn)題。雖然該問(wèn)題在日本特開(kāi)2012-072745號(hào)公報(bào)的多孔層中也同樣產(chǎn)生，但由于在多孔層之上形成了覆蓋層，并且對(duì)覆蓋層進(jìn)行精加工，因此能夠通過(guò)平滑化的覆蓋層來(lái)吸收多孔層的凹凸。因此，能夠良好地抑制由熱傳遞面積的增加引起的隔熱性能的降低或由表面粗糙度的增大引起的生成火焰的流動(dòng)性的降低之類(lèi)的、隨著隔熱膜的形成而出現(xiàn)的不良情況的產(chǎn)生。
[0012]但是，耐酸鋁膜的表面粗糙度Ra(稱(chēng)為根據(jù)JISB601 (2001)而測(cè)量出的算術(shù)平均粗糙度。以下相同)遠(yuǎn)大于活塞母材的表面粗糙度Ra(平均1.Ομπι以下)。因此，為了通過(guò)上述精加工而形成為所期望的表面粗糙度，必須將覆蓋層在厚度方向上較多地削除，其結(jié)果為，存在覆蓋層部分的隔熱性能降低的可能性。此外，由于較多地削除凹凸較大的部分而使覆蓋層本身的強(qiáng)度降低，從而還會(huì)出現(xiàn)必須再形成覆蓋層的可能性。此外，還存在由于覆蓋層的加工所需的時(shí)間增加而使成本上升的問(wèn)題。
[0013]本發(fā)明為鑒于上述的課題而被完成的發(fā)明。即，本發(fā)明的目的在于，抑制在隔熱膜的形成過(guò)程中膜性能或膜強(qiáng)度受損的情況，以及，提供一種具有被平滑化的表面的隔熱膜結(jié)構(gòu)。
[0014]用于解決課題的方法
[0015]為了解決上述的課題，第一發(fā)明為一種隔熱膜的形成方法，其特征在于，包括:在以Al純度小于99.0%的Al合金為母材的構(gòu)成內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的部件的表面上，形成與所述母材相比熱傳導(dǎo)率和每單位體積的熱容量較低，并具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)的第一隔熱膜的步驟；通過(guò)Al純度在99.0%以上的Al箔的陽(yáng)極氧化處理，而制作在表面上形成有與所述母材相比熱傳導(dǎo)率和每單位體積的熱容量較低的多孔質(zhì)氧化鋁的第二隔熱膜的步驟;在所述第一隔熱膜的表面上粘接所述第二隔熱膜的步驟。
[0016]此外，第二發(fā)明的特征在于，在第一發(fā)明中，粘接所述第二隔熱膜的步驟為，以所述第一隔熱膜的表面粗糙度大于與所述第一隔熱膜對(duì)置的所述第二隔熱膜的表面粗糙度的狀態(tài)，將所述第二隔熱膜配置在所述第一隔熱膜的表面上，并使粘接劑流入到所述第一隔熱膜與所述第二隔熱膜之間且固化的步驟。
[0017]此外，第三發(fā)明的特征在于，在第一或第二發(fā)明中，制作所述第二隔熱膜的步驟是以在所述第二隔熱膜的兩面上開(kāi)口的細(xì)孔彼此在所述第二隔熱膜的厚度方向上不連通的陽(yáng)極氧化處理?xiàng)l件而被實(shí)施的。
[0018]此外，第四發(fā)明的特征在于，在第一至第三發(fā)明的任意一個(gè)發(fā)明中，所述第一隔熱膜以及所述第二隔熱膜具有在表面上開(kāi)口的細(xì)孔，粘接所述第二隔熱膜的步驟為，將所述第二隔熱膜配置在所述第一隔熱膜的表面上，并使粘接劑以從所述第一隔熱膜與所述第二隔熱膜的界面向雙方的細(xì)孔內(nèi)侵入的方式而從所述第一隔熱膜與所述第二隔熱膜之間流入且固化的步驟。
[0019]為了解決上述的課題，第五發(fā)明為一種隔熱膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，具備:第一隔熱膜，其被形成在以Al純度小于99.0%的Al合金為母材的構(gòu)成內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的部件的表面上，且與所述母材相比熱傳導(dǎo)率和每單位體積的熱容量較低，并且具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu);第二隔熱膜，其被形成在所述第一隔熱膜的表面上，且通過(guò)Al純度在99.0%以上的Al箔的陽(yáng)極氧化處理而獲得，并且在表面上形成有與所述母材相比熱傳導(dǎo)率和每單位體積的熱容量較低的多孔質(zhì)氧化招。
[0020]此外，第六發(fā)明的特征在于，在第五發(fā)明中，在所述第一隔熱膜與所述第二隔熱膜之間形成有由粘接劑構(gòu)成的中間層，所述中間層的內(nèi)部形成有空隙。
[0021 ]此外，第七發(fā)明的特征在于，在第五或第六發(fā)明中，所述第二隔熱膜具有在兩面上開(kāi)口的細(xì)孔，所述細(xì)孔彼此在所述第二隔熱膜的厚度方向上不連通。
[0022]此外，第八發(fā)明的特征在于，在第五至第七發(fā)明的任意一個(gè)發(fā)明中，所述第一隔熱膜以及所述第二隔熱膜具有在表面上開(kāi)口的細(xì)孔，在所述第一隔熱膜與所述第二隔熱膜之間形成有由粘接劑構(gòu)成的中間層，所述粘接劑以從所述第一隔熱膜與所述第二隔熱膜的界面侵入雙方的細(xì)孔內(nèi)的方式而固化。
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據(jù)第一發(fā)明，能夠通過(guò)Al純度在99.0%以上的Al箔的兩面的陽(yáng)極氧化處理而制作第二隔熱膜，并將該第二隔熱膜與第一隔熱膜的表面粘接而形成隔熱膜。對(duì)于通過(guò)Al純度在99.0%以上的Al箔的陽(yáng)極氧化處理而被制作的第二隔熱膜，由于Al箔中幾乎不含添加物，因而即使在未研磨狀態(tài)下，表面粗糙度Ra也小至平均1.0mi左右。因此，能夠省略在粘接第二隔熱膜之后以平滑化為目的而對(duì)該第二隔熱膜進(jìn)行研磨等的工序。即，能夠良好地抑制在隔熱膜的形成過(guò)程中膜性能或膜強(qiáng)度受損的情況。
[0025]根據(jù)第二發(fā)明，能夠在相面對(duì)的第一隔熱膜的表面粗糙度高于第二隔熱膜的表面粗糙度的狀態(tài)下，將第二隔熱膜配置在第一隔熱膜的表面上，并且使粘接劑流入到該第一隔熱膜與第二隔熱膜之間且固化。通過(guò)使相面對(duì)的第一隔熱膜的表面粗糙度大于第二隔熱膜的表面粗糙度，從而能夠在使粘接劑流入時(shí)于第一隔熱膜與第二隔熱膜之間有意地形成空隙，并且在固化后也會(huì)殘留。因此，能夠使固化后的粘接劑部分低熱容量化。
[0026]在對(duì)Al箔的兩面進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理時(shí)，將形成在第二隔熱膜的兩面上開(kāi)口的細(xì)孔。此處，由于第二隔熱膜處于第一隔熱膜的上表面上并且形成燃燒室側(cè)的最外表面，因此在第二隔熱膜的細(xì)孔彼此在厚度方向上連通的情況下，燃燒室內(nèi)的工作氣體能夠經(jīng)由第二隔熱膜的細(xì)孔而到達(dá)第一隔熱膜側(cè)，從而可能損害第一隔熱膜的膜性能。在這一點(diǎn)上，根據(jù)第三發(fā)明，由于能夠在第二隔熱膜的內(nèi)部殘留未氧化狀態(tài)的Al部分，因此能夠避免這種不良情況的產(chǎn)生。
[0027]根據(jù)第四發(fā)明，能夠使粘接劑以從第一隔熱膜與第二隔熱膜的界面向雙方的細(xì)孔內(nèi)侵入的方式而從所述第一隔熱膜與所述第二隔熱膜之間流入且固化。因此，能夠通過(guò)由粘接劑產(chǎn)生的錨固效果而牢固地粘接第一隔熱膜與第二隔熱膜。
[0028]根據(jù)第五發(fā)明，通過(guò)即使在未研磨狀態(tài)下表面粗糙度Ra也小至平均1.Ομπι左右的第二隔熱膜，能夠提供一種表面被平滑化了的隔熱膜結(jié)構(gòu)。
[0029]根據(jù)第六發(fā)明，通過(guò)被形成在中間層的內(nèi)部的空隙，從而能夠使中間層低熱容量化。
[0030]由于第二隔熱膜處于第一隔熱膜的上表面上，并且形成燃燒室側(cè)的最外表面，因此在第二隔熱膜的細(xì)孔彼此在厚度方向上連通的情況下，燃燒室內(nèi)的工作氣體能夠經(jīng)由第二隔熱膜的細(xì)孔而到達(dá)第一隔熱膜側(cè)，從而有可能損害第一隔熱膜的膜性能。在這一點(diǎn)上，根據(jù)第七發(fā)明，由于在第二隔熱膜的兩面上開(kāi)口的細(xì)孔彼此在厚度方向上不連通，因此能夠避免這種不良情況的產(chǎn)生。
[0031]根據(jù)第八發(fā)明，通過(guò)由粘接劑構(gòu)成的中間層所產(chǎn)生的錨固效果，從而能夠牢固地粘結(jié)第一隔熱膜和第二隔熱膜，所述粘接劑以從第一隔熱膜與第二隔熱膜的界面侵入雙方的細(xì)孔內(nèi)的方式而固化。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為對(duì)隔熱膜的形成方法的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明的流程圖。
[0033]圖2為步驟SI剛結(jié)束后的燃燒室構(gòu)成部件的剖視示意圖。
[0034]圖3為步驟S2剛結(jié)束后的燃燒室構(gòu)成部件10的剖視示意圖。
[0035]圖4為用于對(duì)步驟S3進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0036]圖5為用于對(duì)步驟S4進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0037]圖6為用于對(duì)本發(fā)明的隔熱膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0038]圖7為壓燃式的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的剖視模式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下，參照?qǐng)D1至圖7來(lái)對(duì)本發(fā)明的隔熱膜的形成方法以及隔熱膜結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，在各個(gè)圖中，對(duì)相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的符號(hào)并簡(jiǎn)化或省略其說(shuō)明。
[0040]隔熱膜的形成方法
[0041]首先，對(duì)本發(fā)明的隔熱膜的形成方法的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1為對(duì)隔熱膜的形成方法的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明的流程圖。在本實(shí)施方式中，首先，在構(gòu)成內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的部件(以下稱(chēng)為“燃燒室構(gòu)成部件”)的表面(具體而言，氣缸蓋的底面或活塞的頂面)上形成第一隔熱膜(步驟SI)。燃燒室構(gòu)成部件為以Al合金(Al純度小于99.0%)為母材的部件，在本步驟中實(shí)施該部件表面的陽(yáng)極氧化處理。具體而言，在本步驟中，在將燃燒室構(gòu)成部件設(shè)置在處理裝置中的基礎(chǔ)上，向燃燒室構(gòu)成部件的表面供給電解液(磷酸、草酸、硫酸、鉻酸等水溶液)，并且在調(diào)節(jié)電流密度和通電時(shí)間的同時(shí)實(shí)施電解。通過(guò)該電解而形成膜厚在50μπι以上(50μηι?200μηι)的第一隔熱膜。
[0042]圖2為步驟SI剛結(jié)束后的燃燒室構(gòu)成部件的剖視示意圖。如圖2所示，在燃燒室構(gòu)成部件10上形成具有在表面上開(kāi)口的無(wú)數(shù)個(gè)細(xì)孔14的第一隔熱膜12。第一隔熱膜12為所謂的耐酸鋁膜，通過(guò)具有在陽(yáng)極氧化處理的過(guò)程中所形成的細(xì)孔14的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而作為與作為母材的Al合金相比熱傳導(dǎo)率和每單位體積的熱容量較低的隔熱膜而發(fā)揮作用。此夕卜，在第一隔熱膜12的內(nèi)部，除了形成有細(xì)孔14以外，還形成有小孔16。小孔16是因用于提升機(jī)械性質(zhì)的添加物(主要為Si)而產(chǎn)生的，通過(guò)形成小孔16從而實(shí)現(xiàn)了第一隔熱膜12的低熱容量化。但是，由于形成小孔16而在第一隔熱膜12的表面上產(chǎn)生微細(xì)的凹凸，從而該段階的第一隔熱膜12的表面粗糙度Ra大到平均4.0?5.Ομπι。
[0043]接著步驟SI，第一隔熱膜12的表面被實(shí)施研磨加工(步驟S2)。具體而言，在本步驟中，對(duì)第一隔熱膜12的表面中的粘貼第二隔熱膜20(后述)的區(qū)域(以下，稱(chēng)為“粘貼區(qū)域”)在厚度方向上削除與第二隔熱膜20的膜厚對(duì)應(yīng)的量。圖3為步驟S2剛結(jié)束后的燃燒室構(gòu)成部件10的剖視示意圖，并且圖示了對(duì)應(yīng)于粘貼區(qū)域的第一隔熱膜12的表面部分。如圖3所示，在粘貼區(qū)域依然會(huì)產(chǎn)生微細(xì)的凹凸，其表面粗糙度Ra為平均3.0?4.5μπι。在本步驟的階段未將粘貼區(qū)域的表面粗糙度Ra設(shè)為極小的原因在于，為了在后文所述的步驟S3中，在第一隔熱膜12與第二隔熱膜20之間有意地形成空隙。另外，去除了粘貼區(qū)域后的第一隔熱膜12的表面并未被實(shí)施研磨加工，因此該其他區(qū)域的表面粗糙度Ra維持在平均4.0?5.Ομπι。
[0044]接著步驟S2，第二隔熱膜被制作(步驟S3)。在本步驟中，與步驟SI同樣地實(shí)施Al純度在99.0%以上(優(yōu)選為99.5%以上)的Al箔(以下，稱(chēng)為“純Al箔”)的陽(yáng)極氧化處理。圖4為用于對(duì)步驟S3進(jìn)行說(shuō)明的圖。如圖4所示，在本步驟中，通過(guò)對(duì)純Al箔18(厚度ΙΟμπι左右)的兩面同時(shí)進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，從而制作(制膜)出開(kāi)口有無(wú)數(shù)個(gè)細(xì)孔14的第二隔熱膜20(膜厚20μπι左右)。由于同時(shí)對(duì)純Al箔18的兩面進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，因此細(xì)孔14在第二隔熱膜20的兩面上開(kāi)口。
[0045]此處，第二隔熱膜20與純Al箔18相比變厚是因?yàn)?，在?yáng)極氧化處理時(shí)，純Al箔18的兩面的Al朝向內(nèi)部方向而逐漸被氧化從而使氧化鋁(Al2O3)在厚度方向(垂直于純Al箔18的表面的方向)上生長(zhǎng)。另外，對(duì)于該Al2O3的生長(zhǎng)，在燃燒室構(gòu)成部件10中也同樣如此。即，陽(yáng)極氧化處理后的燃燒室構(gòu)成部件10與陽(yáng)極氧化處理前相比變厚。此外，雖然為了便于說(shuō)明，在圖4中設(shè)為純Al箔18是板狀，但實(shí)際上是按照燃燒室的壁面形狀而對(duì)純Al箔18進(jìn)行沖壓成型，之后再實(shí)施陽(yáng)極氧化處理的(參照?qǐng)D5)。
[0046]第二隔熱膜20與第一隔熱膜12同樣，作為與作為母材的Al合金相比熱傳導(dǎo)率和每單位體積的熱容量較低的隔熱膜而發(fā)揮作用。但是，與形成有小孔16的第一隔熱膜12不同，第二隔熱膜20具有致密的結(jié)構(gòu)。因此，具有較高的硬度，并且第二隔熱膜20的表面粗糙度Ra小至平均1.Ομπι左右。其原因在于，純Al箔18中幾乎不含雜質(zhì)，此外，由于純Al箔18也較薄，因此Al的氧化速度(換言之，Al2O3的生長(zhǎng)速度)在同一表面上大致相等。
[0047]此處，為了使第二隔熱膜20的膜功能發(fā)揮作用，優(yōu)選為，純Al箔18的大部分被氧化，從而在內(nèi)部幾乎不殘存Al部分。但是，由于在細(xì)孔14彼此于第二隔熱膜20的厚度方向上連通的情況下，工作氣體能夠在第二隔熱膜20的厚度方向上穿過(guò)，從而使膜功能降低，因此純Al箔18全部被氧化的情況并不為優(yōu)選?；谶@樣的觀點(diǎn)，在本步驟中，以在第二隔熱膜20的內(nèi)部少量殘存未氧化狀態(tài)的Al部分的方式(具體而言，以未氧化狀態(tài)的Al部分的厚度成為處理前的5 %?20 %的方式)，在調(diào)節(jié)電流密度和通電時(shí)間的同時(shí)實(shí)施電解。
[0048]接著步驟S3，在第一隔熱膜12的表面上粘接第二隔熱膜20(步驟S4)。圖5為用于對(duì)步驟S4進(jìn)行說(shuō)明的圖。此處，設(shè)定為，燃燒室構(gòu)成部件10為活塞，該活塞的腔室的側(cè)面以及相當(dāng)于該腔室的外周的錐面的區(qū)域?yàn)樵诓襟ES2中所說(shuō)明的粘貼區(qū)域。如圖5所示，在本步驟中，將第二隔熱膜20配置在粘貼區(qū)域上，并使耐熱性粘接劑(具體而言，為主鏈骨架中含有硅的硅類(lèi)聚合物溶液，更具體而言，為含有聚硅氮烷或聚硅氧烷以及醚類(lèi)的溶劑的聚合物溶液)流入到第一隔熱膜12與第二隔熱膜20之間。
[0049]此處，耐熱性粘接劑使用粘性較低的粘接劑。因此，流入到了第一隔熱膜12與第二隔熱膜20之間的耐熱性粘接劑以一樣的方式擴(kuò)散在這些隔熱膜之間而形成界面，并且一部分也侵入到這些隔熱膜的細(xì)孔14內(nèi)。此外，在這些隔熱膜之間形成不存在耐熱性粘接劑的空隙。其原因在于，粘貼區(qū)域的表面粗糙度Ra大到平均3.0?4.5μπι，故此在第一隔熱膜12與第二隔熱膜20之間產(chǎn)生較小的間隙，因此流入到該間隙內(nèi)的耐熱性粘接劑因侵入到細(xì)孔14內(nèi)而使應(yīng)該對(duì)間隙進(jìn)行填埋的粘接劑減少。
[0050]在耐熱性粘接劑流入到第一隔熱膜12與第二隔熱膜20之間后，對(duì)該耐熱性粘接劑進(jìn)行加熱而使之固化。加熱條件(溫度、時(shí)間等)只要是能夠使耐熱性粘接劑固化，并且不會(huì)使第一隔熱膜12、第二隔熱膜20以及燃燒室構(gòu)成部件10軟化的條件，則不被特別地限定。
[0051]如上文所述，能夠通過(guò)純Al箔18的陽(yáng)極氧化處理而制作第二隔熱膜20，并使該第二隔熱膜20粘接于通過(guò)燃燒室構(gòu)成部件10的陽(yáng)極氧化處理而形成的第一隔熱膜12的表面上，從而形成隔熱膜。特別地，在本實(shí)施方式中，對(duì)于在步驟S3中由純Al箔18制作出的第二隔熱膜20的表面粗糙度Ra而言，無(wú)論是否處于未研磨狀態(tài)，均小至平均1.Ομπι左右。因此，能夠省略在第二隔熱膜20的粘接后以平滑化為目的而對(duì)第二隔熱膜20進(jìn)行研磨等的工序。因此，能夠在良好地抑制在隔熱膜的形成過(guò)程中膜性能或膜強(qiáng)度受損的情況的同時(shí)，形成表面被平滑化了的隔熱膜。
[0052]然而，雖然在上述實(shí)施方式中，在步驟S2與步驟S4之間實(shí)施步驟S3，但步驟S3的處理時(shí)機(jī)既可以在步驟SI與步驟S2的處理之間，也可以在步驟SI的處理之前。即，可以在燃燒室構(gòu)成部件10的表面上形成第一隔熱膜12，并在對(duì)該第一隔熱膜12的表面進(jìn)行研磨加工之前制作第二隔熱膜20。此外，還可以在制作出第二隔熱膜20之后，在燃燒室構(gòu)成部件10的表面上形成第一隔熱膜12，并對(duì)該第一隔熱膜12的表面進(jìn)行研磨加工。
[0053]此外，在上述實(shí)施方式中，設(shè)定為，第一隔熱膜12為耐酸鋁膜，并在步驟SI中通過(guò)對(duì)燃燒室構(gòu)成部件10的表面進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理而形成。但是，第一隔熱膜12也可以為氧化鋯(ZrO2)、氧化硅(S12)、氮化硅(Si3N4)、氧化釔(Y2O3)、氧化鈦(T12)等陶瓷噴涂膜。陶瓷噴涂膜為，在步驟SI中通過(guò)向燃燒室構(gòu)成部件10的表面噴涂材料而被形成的膜，與耐酸鋁膜一樣，作為與作為燃燒室構(gòu)成部件10的母材的Al合金相比熱傳導(dǎo)率較低的隔熱膜而發(fā)揮作用。此外，由于這些噴涂膜具有在噴涂過(guò)程中所形成的內(nèi)部氣泡，因此與耐酸鋁膜相同，作為與Al合金相比每單位體積的熱容量較低的隔熱膜而發(fā)揮作用，另一方面，存在表面粗糙度容易變高的傾向。
[0054]隔熱膜結(jié)構(gòu)
[0055]接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的隔熱膜結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖6為用于對(duì)本發(fā)明的隔熱膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的圖，并且圖示了在步驟S2中所說(shuō)明的粘貼區(qū)域的剖視示意圖。如圖6所示，在燃燒室構(gòu)成部件10的表面上形成有:第一隔熱膜12，其具有細(xì)孔14和小孔16;第二隔熱膜20，其具有細(xì)孔14。組合第一隔熱膜12與第二隔熱膜20而得到的隔熱膜整體在層疊方向上的膜厚在50μπι以上(50μπι?200μπι)。
[0056]正如前文所述，第一隔熱膜12與第二隔熱膜20作為與作為母材的Al合金相比熱傳導(dǎo)率和每單位體積的熱容量較低的隔熱膜而發(fā)揮作用。因此，能夠提升壁面溫度相對(duì)于燃燒室內(nèi)的工作氣體溫度的追隨性而獲得各種效果。即，能夠在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣行程或壓縮行程中抑制由進(jìn)氣的加熱所引起的爆燃或異常燃燒的產(chǎn)生，從而在燃燒行程中減少冷卻損失而改善耗油率。另外，對(duì)于這種隔熱膜的特性、由隔熱膜帶來(lái)的效果，可以參照例如日本特開(kāi)2013-060620號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)2013-024142號(hào)公報(bào)或日本特開(kāi)2015-031226號(hào)公報(bào)。
[0057]此外，正如前文所述，第二隔熱膜20的表面粗糙度Ra小至1.Ομπι左右。因此，能夠良好地抑制由熱傳遞面積的增加引起的隔熱性能的降低或噴射燃料、生成火焰的流動(dòng)性的降低等隨著隔熱膜的形成而出現(xiàn)的不良情況的產(chǎn)生。特別地，在壓燃式的內(nèi)燃機(jī)中，從噴射器噴射出的燃料在與腔室的側(cè)面或該腔室的外周的錐面碰撞之后，向燃燒室內(nèi)擴(kuò)散開(kāi)來(lái)(參照?qǐng)D7)。因此，通過(guò)至少在側(cè)面和錐面上設(shè)置表面粗糙度Ra較小的第二隔熱膜20，從而能夠促進(jìn)噴射燃料向燃燒室內(nèi)的擴(kuò)散。
[0058]此外，如圖6所示，在第一隔熱膜12與第二隔熱膜20之間形成有中間層22。中間層22為由上述的耐熱性粘接劑構(gòu)成的層，通過(guò)以侵入到第一隔熱膜12的細(xì)孔14內(nèi)、第二隔熱膜20的下表面(與第一隔熱膜12對(duì)置的面)的細(xì)孔14內(nèi)的方式而固化，從而與第一隔熱膜12和第二隔熱膜20牢固地接合(錨固效果)。另外，由于耐熱性粘接劑侵入到細(xì)孔14內(nèi)，因此在第一隔熱膜12與中間層22之間，或者，在第二隔熱膜20與中間層22之間沒(méi)有明確的邊界。
[0059]此外，如圖6所示，在中間層22的內(nèi)部形成有空隙24?？障?4來(lái)源于在上述的步驟S3中有意地形成的空隙，通過(guò)形成這種空隙24，從而能夠在中間層22中也實(shí)現(xiàn)低熱容量化，由此提高上述的壁面溫度的追隨性。
[0060]但是，構(gòu)成中間層22的耐熱性粘接劑與構(gòu)成第一隔熱膜12或第二隔熱膜20的耐酸鋁相比強(qiáng)度較低，從而可能會(huì)因燃燒室內(nèi)的壓力變動(dòng)、高壓噴射燃料的碰撞等而破損。在這一點(diǎn)上，在本實(shí)施方式中，由于在第二隔熱膜20的內(nèi)部殘留未氧化狀態(tài)的Al部分，從而細(xì)孔14彼此在第二隔熱膜20的厚度方向上不連通，因此能夠通過(guò)該Al部分來(lái)對(duì)燃燒室內(nèi)的壓力變動(dòng)進(jìn)行吸收，或者，阻隔高壓噴射燃料的侵入從而保護(hù)中間層22。此外，由于該Al部分殘留，因此不會(huì)使工作氣體在第二隔熱膜20的厚度方向上穿過(guò)，從而能夠良好地抑制上述的壁面溫度的追隨性降低的情況。
[0061 ] 符號(hào)說(shuō)明
[0062]10燃燒室構(gòu)成部件；
[0063]12第一隔熱膜；
[0064]14 細(xì)孔；
[0065]16 小孔；
[0066]18 純Al箔；
[0067]20第二隔熱膜；
[0068]22中間層；
[0069]24 空隙。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隔熱膜的形成方法，其特征在于，包括: 在以Al純度小于99.0 %的Al合金為母材的構(gòu)成內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的部件的表面上，形成與所述母材相比熱傳導(dǎo)率和每單位體積的熱容量較低，并具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)的第一隔熱膜的步驟； 通過(guò)Al純度在99.0%以上的Al箔的陽(yáng)極氧化處理，而制作在表面上形成有與所述母材相比熱傳導(dǎo)率和每單位體積的熱容量較低的多孔質(zhì)氧化鋁的第二隔熱膜的步驟； 在所述第一隔熱膜的表面上粘接所述第二隔熱膜的步驟。2.如權(quán)利要求1所述的隔熱膜的形成方法，其特征在于， 粘接所述第二隔熱膜的步驟為，以所述第一隔熱膜的表面粗糙度大于與所述第一隔熱膜對(duì)置的所述第二隔熱膜的表面粗糙度的狀態(tài)，將所述第二隔熱膜配置在所述第一隔熱膜的表面上，并使粘接劑流入到所述第一隔熱膜與所述第二隔熱膜之間且固化的步驟。3.如權(quán)利要求1或2所述的隔熱膜的形成方法，其特征在于， 制作所述第二隔熱膜的步驟是以在所述第二隔熱膜的兩面上開(kāi)口的細(xì)孔彼此在所述第二隔熱膜的厚度方向上不連通的陽(yáng)極氧化處理?xiàng)l件而被實(shí)施的。4.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的隔熱膜的形成方法，其特征在于， 所述第一隔熱膜以及所述第二隔熱膜具有在表面上開(kāi)口的細(xì)孔， 粘接所述第二隔熱膜的步驟為，將所述第二隔熱膜配置在所述第一隔熱膜的表面上，并使粘接劑以從所述第一隔熱膜與所述第二隔熱膜的界面向雙方的細(xì)孔內(nèi)侵入的方式而從所述第一隔熱膜與所述第二隔熱膜之間流入且固化的步驟。5.一種隔熱膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，具備: 第一隔熱膜，其被形成在以Al純度小于99.0%的Al合金為母材的構(gòu)成內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的部件的表面上，且與所述母材相比熱傳導(dǎo)率和每單位體積的熱容量較低，并且具有多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)； 第二隔熱膜，其被形成在所述第一隔熱膜的表面上，且通過(guò)Al純度在99.0%以上的Al箔的陽(yáng)極氧化處理而獲得，并且在表面上形成有與所述母材相比熱傳導(dǎo)率和每單位體積的熱容量較低的多孔質(zhì)氧化鋁。6.如權(quán)利要求5所述的隔熱膜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 在所述第一隔熱膜與所述第二隔熱膜之間形成有由粘接劑構(gòu)成的中間層， 所述中間層的內(nèi)部形成有空隙。7.如權(quán)利要求5或6所述的隔熱膜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述第二隔熱膜具有在兩面上開(kāi)口的細(xì)孔， 所述細(xì)孔彼此在所述第二隔熱膜的厚度方向上不連通。8.如權(quán)利要求5至7中任意一項(xiàng)所述的隔熱膜結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述第一隔熱膜以及所述第二隔熱膜具有在表面上開(kāi)口的細(xì)孔， 在所述第一隔熱膜與所述第二隔熱膜之間形成有由粘接劑構(gòu)成的中間層，所述粘接劑以從所述第一隔熱膜與所述第二隔熱膜的界面侵入雙方的細(xì)孔內(nèi)的方式而固化。
【文檔編號(hào)】B32B37/12GK106042525SQ201610237206
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】立野學(xué)
【申請(qǐng)人】豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社