(57)【要約】【課題】エンジン部材１９の壁面１９ａに耐クラック性、耐剥離性、耐変形性及び耐ガソリン性に優れ且つ高い断熱性を有する断熱層を得る。【解決手段】エンジン部材１９の壁面１９ａにシリコーン系樹脂とＳｉ系酸化物成分含有中空状粒子とを含む断熱材層を形成し、この断熱材層の表面を加熱することによりその表面の少なくとも一部にシリコーン系樹脂を酸化させてなるＳｉ系酸化物を生成し、断熱材層表面のシリコーン系樹脂及び／又は中空状粒子由来のＳｉ系酸化物に触媒金属を付与し、この触媒金属を核として無電解めっきを行なう。これにより、断熱膜２７の表面がめっき膜２９で覆われた断熱層２１を得る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室に臨む部材の燃焼室壁面にシリコーン系樹脂と中空状粒子とを含む断熱層が設けられているエンジン燃焼室の断熱構造体であって、
上記中空状粒子はＳｉ系酸化物成分を含有し、
上記断熱層は、その表面にめっき膜を備えていることを特徴とするエンジン燃焼室の断熱構造体。
【請求項２】
請求項１において、
上記シリコーン系樹脂の一部が酸化されてなるＳｉ系酸化物及び／又は上記中空状粒子のＳｉ系酸化物成分に上記めっき膜析出用の核となる金属が担持されていることを特徴とするエンジン燃焼室の断熱構造体。
【請求項３】
エンジンの燃焼室に臨む部材の燃焼室壁面にシリコーン系樹脂と中空状粒子とを含む断熱層が設けられているエンジン燃焼室の断熱構造体の製造方法であって、
上記中空状粒子はＳｉ系酸化物成分を含有しており、
上記部材の燃焼室壁面に上記シリコーン系樹脂と上記中空状粒子とを含む断熱材層を形成する工程と、
上記断熱材層の表面を加熱することにより該断熱材層の表面の少なくとも一部に上記シリコーン系樹脂を酸化させてなるＳｉ系酸化物を生成する工程と、
上記断熱材層表面の上記シリコーン系樹脂及び／又は上記中空状粒子由来の上記Ｓｉ系酸化物に触媒金属を付与する工程と、
上記Ｓｉ系酸化物に付与された触媒金属を核として無電解めっきにより上記断熱材層の表面にめっき金属を析出させる工程とを備えていることを特徴とするエンジン燃焼室の断熱構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
上記Ｓｉ系酸化物を生成する工程と上記触媒金属を付与する工程との間に、上記断熱材層の表面をエッチングする工程を備えていることを特徴とするエンジン燃焼室の断熱構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４において、
上記触媒金属を付与する工程では、Ｐｄ−Ｓｎ錯体を上記断熱材層の表面に付着させ、Ｓｎ塩を溶解させ、酸化還元反応により金属Ｐｄよりなる触媒を上記断熱材層の表面に生成することを特徴とするエンジン燃焼室の断熱構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン燃焼室に臨む部材の断熱構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの熱効率を高める方法に関して、１９８０年代に、エンジンの燃焼室に臨む面に断熱層を設けることが提案され（例えば、特許文献１）、その後も、セラミックス焼結体からなる断熱層や、低熱伝導性を有するＺｒＯ２粒子を含む溶射層からなる断熱層が提案されている。
【０００３】
しかしながら、セラミックス焼結体は、熱応力や熱衝撃によるクラックや剥離の発生といった問題に直面した。このため、特に、ピストンの頂面、シリンダライナの内周面、シリンダヘッドの下面といった比較的大きな面積を有する部分へ、セラミックス焼結体からなる断熱層が適用されたものは実用に至っていない。
【０００４】
一方、溶射層それ自体は、シリンダライナ及びロータリーエンジンのトロコイド面へ採用された実績があるが、これは耐摩耗性の向上を目的としたものであり、断熱性の向上を目的としたものではない。溶射層を断熱層とするためには、上記のようにＺｒＯ２（ジルコニア）を主体とする低熱伝導材料を溶射することが好ましいが、ジルコニア系の層は、サーメット系の層よりも粒子間の密着性が劣り、熱応力や繰返しの応力による疲労等によってクラックが生じ易いという問題がある。
【０００５】
これに対して、特許文献２では、粒子状の第１の断熱材と膜状の第２の断熱材とよりなる断熱用薄膜をエンジンの燃焼室に臨む部材に設けることが提案されている。この特許文献２には、第２の断熱材が第１の断熱材を接着する機能を担うこと、第２の断熱材として、ジルコニア（ＺｒＯ２）、シリコン、チタン、またはジルコニウム等のセラミックや、炭素・酸素を主成分とするセラミック、または高強度且つ高耐熱性のセラミック繊維等を用いること、並びに第２の断熱材は母材に対してコーティング又は接合することが記載されている。
【０００６】
また、特許文献３には、エンジンの燃焼室に臨む部材に断熱用薄膜を形成するにあたり、その部材の燃焼室壁面に有機硅素化合物と多数の粒状樹脂との混合物を塗布して薄膜を形成し、この薄膜を加熱することによって、内部に多数の気泡を形成することが記載されている。すなわち、薄膜を６００〜８００℃以上の温度に加熱することによって、粒状樹脂をガス化させるとともに、前記有機化合物の熱分解により発生するガスを薄膜から抜き、ガス抜き後の薄膜をさらに高い温度（１０００〜１２００℃以上）に加熱するという方法である。よって、有機硅素化合物の上記熱分解によって生成する珪素化合物（ＳｉＯ２及びＳｉＣ）が焼結することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第８９／０３９３０号パンフレット
【特許文献２】特開２００９−２４３３５２号公報
【特許文献３】特開２０１０−７０７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２では、第２の断熱材を母材にコーティング又は接合する記載されているだけで、その断熱用薄膜を得る方法について詳細には述べられていない。第２の断熱材としてセラミック材が用いられていることに鑑みれば、その断熱用薄膜はセラミックス焼結体に類すると推測される。特許文献２は、燃焼圧等による変形やクラックの発生の対策については開示しない。特許文献３に開示された方法においても、得られる断熱用薄膜はセラミックス焼結体に類するものであり、燃焼圧等による変形やクラックの発生の対策にはならないと考えられる。
【０００９】
特に、近年はエンジンの燃焼室に臨む一部の部材をアルミ合金製とすることが行なわれているが、セラミックス系の断熱用薄膜では、アルミ合金製部材と断熱用薄膜との熱膨張率差が大きいことから、上記クラックや剥離の問題が顕著になる。このクラックを生じた場合、断熱用薄膜の剥離に至らないケースでも、エンジンの燃料噴射弁から噴射された燃料の断熱用薄膜への浸み込みという問題が招く。すなわち、この燃料の浸み込みにより、燃料の損失が増大しエンジンの熱効率が低下するとともに、エンジンの空燃比が一時的に設定値からずれて燃焼性の悪化を招く懸念がある。
【００１０】
そこで、本発明者は、エンジンの燃焼室に臨む部材の燃焼室壁面に、シリコーン系樹脂を主体とし中空状粒子を含有する断熱膜を形成することを検討した。このような断熱膜であれば、シリコーン系樹脂と中空状粒子とが相俟って高い断熱性能が得られるとともに、シリコーン系樹脂がエンジン部材の熱膨張を吸収するから耐クラック性ないし耐剥離性にも有利になる。しかし、エンジンの燃焼室に噴射されるガソリン燃料との接触によってシリコーン系樹脂の溶解を招く懸念がある。
【００１１】
これに対して、断熱層の表面に金属めっき膜を施してシリコーン系樹脂をガソリンから保護することが考えられる。しかし、特開２００９−３０１５１号公報にも記載されているように、シリコーン系樹脂表面にはめっき金属が析出しないことから、所期のめっき膜を形成することが困難である。
【００１２】
ここに、本発明の課題は、シリコーン系樹脂を主体とする断熱膜へのめっき膜の形成が困難である問題を解決し、耐クラック性、耐剥離性、耐変形性及び耐ガソリン性に優れ且つ高い断熱性を有する断熱層を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するために、シリコーン系樹脂を主体とする断熱膜にＳｉ系酸化物成分を含ませることによりめっき膜を形成することができるようにした。
【００１４】
すなわち、ここに提示するエンジン燃焼室の断熱構造体は、エンジンの燃焼室に臨む部材の燃焼室壁面にシリコーン系樹脂と中空状粒子とを含む断熱層が設けられており、上記中空状粒子がＳｉ系酸化物成分を含有し、上記断熱層がその表面にめっき膜を備えていることを特徴とする。
【００１５】
この断熱構造体では、中空状粒子がＳｉ系酸化物成分を含有し、このＳｉ系酸化物成分を介してめっき膜を断熱層本体に結合させることで、シリコーン系樹脂へのめっき膜の形成が困難である問題を解決している。その断熱層本体は、熱伝導率が低いシリコーン系樹脂と空気断熱効果を発揮する中空状粒子とを含有するから、所期の断熱効果が得られ、エンジンの冷却損失の低減に有利になる。また、エンジン部材の熱膨張がシリコーン系樹脂によって吸収されるから、クラックの発生や剥離の防止に有利になる。
【００１６】
そうして、上記めっき膜が燃焼圧及び燃料からシリコーン系樹脂を保護する。すなわち、燃焼圧による断熱層の変形（シリコーン系樹脂部分の変形）がめっき膜によって防止される。また、シリコーン系樹脂への燃料の浸み込みやシリコーン系樹脂の溶解がめっき膜によって防止される。しかも、めっき膜は、シリコーン系樹脂に比べて比熱容量が小さい。このため、断熱層の表面温度が燃焼室ガス温の変化に応答性良く追従し、つまり、断熱層の表面温度と燃焼室ガス温との温度差が小さくなり易く、その結果、冷却損失が抑制される。さらに、断熱層の表面が局部的に高温になると、その部分が異常燃焼の着火源となり、或いはシリコーン系樹脂の熱損傷を招くおそれがあるが、めっき膜はシリコーン系樹脂に比べて熱伝導率が高く熱拡散性が良いため、断熱層の表面温度が局部的に高くなることが防止される。
【００１７】
上記断熱構造体の好ましい態様は、上記めっき膜下の断熱層本体部分に、上記シリコーン系樹脂の一部が酸化されてなるＳｉ系酸化物及び／又は上記中空状粒子のＳｉ系酸化物成分が存在し、このシリコーン系樹脂及び／又は中空状粒子由来のＳｉ系酸化物に上記めっき膜析出用の核となる金属が担持されていることを特徴とする。
【００１８】
すなわち、シリコーン系樹脂及び／又は中空状粒子由来のＳｉ系酸化物をめっき膜析出用核の担体としたものであり、これにより、めっき膜の析出が確実になる。
【００１９】
また、ここに提示する製造方法は、エンジンの燃焼室に臨む部材の燃焼室壁面にシリコーン系樹脂と中空状粒子とを含む断熱層が設けられているエンジン燃焼室の断熱構造体を得る方法であり、
上記中空状粒子はＳｉ系酸化物成分を含有しており、
上記部材の燃焼室壁面に上記シリコーン系樹脂と上記中空状粒子とを含む断熱材層を形成する工程と、
上記断熱材層の表面を加熱することにより該断熱材層の表面の少なくとも一部に上記シリコーン系樹脂を酸化させてなるＳｉ系酸化物を生成する工程と、
上記断熱材層表面の上記シリコーン系樹脂及び／又は上記中空状粒子由来の上記Ｓｉ系酸化物に触媒金属を付与する工程と、
上記Ｓｉ系酸化物に付与された触媒金属を核として無電解めっきにより上記断熱材層の表面にめっき金属を析出させる工程とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
すなわち、この製造方法では、断熱材層の表面を加熱することにより該断熱材層の表面の少なくとも一部にシリコーン系樹脂を酸化させてなるＳｉ系酸化物を生成する。従って、このシリコーン系樹脂由来のＳｉ系酸化物及び／又は上記中空状粒子由来のＳｉ系酸化物が触媒金属の担体となる。これにより、無電解めっきにおいて、当該触媒金属を核としてめっき金属が断熱材層の表面に析出し、表面にめっき膜を有する断熱層が得られる。
【００２１】
上記製造方法の好ましい態様は、上記Ｓｉ系酸化物を生成する工程と上記触媒金属を付与する工程との間に、上記断熱材層の表面をエッチングする工程を備えていることを特徴とする。このエッチングによる断熱材層表面の粗面化により、断熱材層表面に対するめっき膜の結合力が増大し、めっき膜の剥落防止に有利になる。
【００２２】
上記製造方法の好ましい態様は、上記触媒金属を付与する工程では、Ｐｄ−Ｓｎ錯体を上記断熱材層の表面に付着させ、Ｓｎ塩を溶解させ、酸化還元反応により金属Ｐｄよりなる触媒を上記断熱材層の表面に生成することを特徴とする。従って、断熱材層表面のシリコーン系樹脂及び中空状粒子由来のＳｉ系酸化物に担持された金属Ｐｄが核となってめっき金属が析出することになる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るエンジン燃焼室の断熱構造体によれば、中空状粒子のＳｉ系酸化物成分を介してめっき膜を断熱層本体部分に結合させているから、シリコーン系樹脂と中空状粒子とによって所期の断熱効果が得られ、且つクラックの発生や剥離の防止に有利になる一方、めっき膜によって、燃焼圧による断熱層の変形や、シリコーン系樹脂への燃料の浸み込み、シリコーン系樹脂の溶解を防止することができ、さらに、冷却損失の低減に有利になるとともに、エンジンの異常燃焼やシリコーン系樹脂の熱損の防止も図れる。
【００２４】
本発明に係るエンジン燃焼室の断熱構造体の製造方法によれば、エンジン部材の燃焼室壁面にシリコーン系樹脂とＳｉ系酸化物成分含有の中空状粒子とを含む断熱材層を形成し、この断熱材層の表面の少なくとも一部にシリコーン系樹脂が酸化してなるＳｉ系酸化物が生成されるように断熱材層の表面を加熱し、しかる後に断熱材層表面に触媒金属を付与するから、シリコーン系樹脂及び／又は中空状粒子由来のＳｉ系酸化物が触媒金属の担体となり、無電解めっきにおいて、当該触媒金属を核としてめっき金属が断熱材層の表面に析出させることができ、表面にめっき膜を有する断熱層が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態に係るエンジンの構造を示す断面図である。
【図２】同エンジンのピストンの頂部を拡大した断面図である。
【図３】同ピストンの頂部の一部の拡大断面図である。
【図４】エンジン燃焼室の断熱構造体を得る製造工程を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２７】
＜エンジンの構成＞
図１に示す直噴エンジンＥにおいて、１はピストン、３はシリンダブロック、５はシリンダヘッド、７はシリンダヘッド５の吸気ポート９を開閉する吸気バルブ、１１は排気ポート１３を開閉する排気バルブ、１５は燃料噴射弁である。ピストン１がシリンダブロック３のシリンダボア内を往復動する。
【００２８】
エンジンの燃焼室は、ピストン１の頂面、シリンダブロック３、シリンダヘッド５、吸排気バルブ７，１１の傘部前面（燃焼室に臨む面）で形成される。ピストン１の頂面には凹陥状のキャビティ１７が形成されている。同図において、２７はピストンリングである。なお、点火プラグの図示は省略している。
【００２９】
上記エンジンは、好ましくは、例えば、幾何学的圧縮比ε＝２０〜５０とされ、少なくとも部分負荷域での空気過剰率λ＝２．５〜６．０で運転されるリーンバーンエンジンである。このようなエンジンでは、圧縮比ε及び空気過剰率λに見合う所期の熱効率を得るために、冷損を大幅に低減させること、すなわち、エンジンの断熱性を高くすることが求められる。
【００３０】
図示は省略するが、上記エンジンの吸気系には吸気を冷却するインタークーラーが設けられている。これにより、圧縮開始時の筒内ガス温度が低くなり、燃焼時のガス圧及び温度の上昇が抑えられ、冷損低減（図示熱効率の改善）に有利になる。
【００３１】
＜エンジン部材の断熱構造体＞
エンジンの断熱性向上のために、図２に示すように、エンジン部材としてのピストン本体１９の頂面（エンジン燃焼室に臨む面）に断熱層２１が形成されている。図示は省略しているが、エンジン部材としての、シリンダブロック３、シリンダヘッド５、吸気バルブ７、及び排気バルブ１１各々のエンジン燃焼室に臨む面にも、ピストン１の頂面と同様の断熱層が形成されている。
【００３２】
ピストン本体１９の頂面１９ａの中央には上記キャビティ１７に対応する凹陥部が形成されている。断熱層２１は、断熱層本体としての断熱膜２７と、この断熱膜２７を全面にわたって覆うめっき膜２９とを備えている。断熱膜２７は、ピストン本体１９の頂面１９ａの全体を覆う低熱伝導性の基層２３と、この基層２３の表面を全面にわたって覆う高硬度の表面層２５とを備えている。なお、説明の便宜上、図面は基層２３と表面層２５とが境界をもって接しているように描いているが、後述の説明から明らかになるように、表面層２５は、シリコーン系樹脂の酸化度合いが表面から内部に向かって連続的に小さくなって基層２３に続いており、実際には両層２３，２５に明瞭なる境界はない。この点は図３も同じである。
【００３３】
本例のピストン本体１９はＴ７処理又はＴ６処理を施してなるアルミ合金製である。断熱膜２７は、図３に示すように、無機酸化物の中空状粒子３１を含む、シリコーン系樹脂を主体とする層である。
【００３４】
すなわち、断熱膜２７の基層２３は、三次元架橋構造のシリコーン系樹脂よりなる母材（マトリックス）３３に多数の中空状粒子３１が分散してなる。基層２３は、母材３３が熱伝導率の低いシリコーン系樹脂３３で構成され、且つ中空状粒子３１を含むことで熱伝導性の低い空気が多く存在することから、低熱伝導性の層になっている。
【００３５】
一方、表面層２５は、母材３５に同じく多数の中空状粒子３１が分散してなるが、その母材３５は、原材料はシリコーン系樹脂であるものの、その少なくとも一部が酸化してＳｉ系酸化物（例えば、ＳｉＯ２）になっている。特に母材３５の表面ではシリコーン系樹脂の酸化度が高く、基層２３に近づくほど酸化度が低くなっている。このように、表面層２５は、母材３５がＳｉ系酸化物を主体とするから、耐熱性が高く且つ高硬度の層になっており、さらに、中空状粒子３１を含むことから、熱伝導性も低い。
【００３６】
無機酸化物の中空状粒子３１としては、フライアッシュバルーン、シラスバルーン、シリカバルーン、エアロゲルバルーン等のＳｉ系酸化物成分（例えば、ＳｉＯ２）を含有するセラミック系中空状粒子を採用することが好ましい。各々の材質及び粒径は表１の通りである。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
例えば、フライアッシュバルーンの化学組成は、ＳｉＯ２；４０．１〜７４．４％、Ａｌ２Ｏ３；１５．７〜３５．２％、Ｆｅ２Ｏ３；１．４〜１７．５％、ＭｇＯ；０．２〜７．４％、ＣａＯ；０．３〜１０．１％（以上は質量％）である。シラスバルーンの化学組成は、ＳｉＯ２；７５〜７７％、Ａｌ２Ｏ３；１２〜１４％、Ｆｅ２Ｏ３；１〜２％、Ｎａ２Ｏ；３〜４％、Ｋ２Ｏ；２〜４％、IgLoss；２〜５％（以上は質量％）である。なお、中空状粒子３１の粒子径は平均で１０（μｍ）、最大でも５０（μｍ）以下が好ましく、その含有率は、信頼度という点から、５０％以下が好ましい。
【００３９】
シリコーン系樹脂としては、例えば、メチルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂に代表される、分岐度の高い３次元ポリマーからなるシリコーン樹脂を好ましく用いることができる。シリコーン樹脂の具体例としては、例えばポリアルキルフェニルシロキサンを挙げることができる。
【００４０】
めっき膜２９は、めっき金属がＮｉ又はＮｉ基合金よりなる皮膜であり、本実施形態では無電解めっき法によって形成されている。すなわち、断熱膜２７の表面層２５の表面のシリコーン系樹脂が酸化してなるＳｉ系酸化物、並びにこの表面層２５の表面に露出している中空状粒子３１のＳｉ系酸化物成分に触媒金属が担持され、この触媒金属を核としてめっき金属が析出してめっき膜２９が断熱膜２７の表面に形成されている。従って、めっき膜２９は、シリコーン系樹脂由来のＳｉ系酸化物及び中空状粒子３１由来のＳｉ系酸化物を介して断熱膜２７に結合しているということができる。
【００４１】
上述の如く、断熱層２１は、耐熱性が高く、熱容量が小さく且つ熱伝導率が高いめっき膜２９、並びにＳｉ系酸化物を主体とする耐熱性が高く且つ高硬度の表面層２５によって、シリコーン系樹脂を主体とする低熱伝導性の基層２３が保護された構成になっている。そのため、断熱層２１は、極めて厳しい熱と圧力環境に曝されても、めっき膜２９及び硬度が増加した表面層２５により、基層２３の変形ないし損傷が防止され、低熱伝導率のシリコーン系樹脂と空気断熱効果を有する中空状粒子３１とにより優れた断熱性能を発揮する。また、めっき膜２９や表面層２５とピストン本体１９との熱膨張差が基層２３の低硬度のシリコーン系樹脂によって吸収されるため、クラックの発生や剥離が防止される。
【００４２】
さらに、めっき膜２９は、シリコーン系樹脂に比べて、比熱容量が小さいため、断熱層２１の表面温度がエンジン燃焼室のガス温の変化に応答性良く追従することになる。これにより、断熱層２１の表面温度と燃焼室ガス温との温度差が小さくなり易く、その結果、冷却損失が抑制される。また、めっき膜２９はシリコーン系樹脂に比べて熱伝導率が高く熱拡散性が良いため、断熱層２１の表面温度が局部的に高くなることが防止される。これにより、エンジンの異常燃焼が防止され、シリコーン系樹脂の熱損も防止される。
【００４３】
＜エンジン燃焼室の断熱構造体の製造方法＞
図４はエンジン燃焼室の断熱構造体の製造方法の工程図である。エンジン部材及び断熱材の準備工程において、エンジン部材については、脱脂処理により、その断熱層を形成すべき表面に付着している油脂や指紋等の汚れを除去する。エンジン部材と断熱材、特にシリコーン系樹脂との付着力を高めるべく、必要に応じてサンドブラストを行なう。また、シリコーン系樹脂と中空状粒子とを攪拌・混合してなる断熱材を準備する。必要に応じて、増粘剤や希釈溶剤を添加して断熱材の粘度を調整する。
【００４４】
以下では、ピストン本体１９の頂面に断熱層２１を形成する方法を説明するが、シリンダブロックなど他のエンジン部材においてもピストン本体１９の場合と同様の方法で断熱層を形成することができる。
【００４５】
ステップＳ１（断熱材塗布工程）において、上記断熱材をピストン本体１９の頂面にスプレーや刷毛を用いて塗布する。熱風乾燥、赤外線ヒータ等により、ピストン本体１９の頂面の断熱材層の予備乾燥を行う。断熱材層の厚さが所望の厚さ（例えば、２００μｍ）に至っていない場合には、所望の厚さに至るまで塗布→予備乾燥を繰り返し行なう（重ね塗り）。或いは、ピストン本体１９の頂面に断熱材を載せ、ピストン頂面形状に倣った成形面を有する成形型によって断熱材をピストン本体１９の頂面に押し付け、その頂面全体にわたって拡げることで、断熱材層を形成するようにしてもよい。
【００４６】
ステップＳ２（表面加熱処理工程）において、断熱材層の表面を、シリコーン系樹脂の酸化温度以上の温度（例えば、３００℃以上４００℃以下）に加熱する。このとき熱は断熱材層の表面から内部に伝わるため、断熱材層にはその表面から内部に向かって温度が漸次低くなる温度勾配ができる。断熱材層の表面はシリコーン系樹脂の酸化温度以上の温度に加熱されているため、この表面のシリコーン系樹脂は酸化されて、Ｓｉ系酸化物が生成する。すなわち、断熱層２１の表面側には、図３に示す上述のＳｉ系酸化物を主体とする母材３５に中空状粒子３１が分散した表面層２５が形成される。
【００４７】
当該加熱により、断熱材層内部のシリコーン系樹脂も架橋が進むものの、上記温度勾配により、シリコーン系樹脂が酸化するほどには温度が上がらず、図３に示す上述の三次元架橋構造のシリコーン系樹脂を母材３３として中空状粒子３１が分散した基層２３が形成される。また、基層２３はシリコーン系樹脂の架橋が進む過程で当該三次元架橋構造のシリコーン系樹脂を介してピストン本体１９に結合した状態になる。
【００４８】
以上により、図３に示す基層２３と表面層２５とよりなる断熱膜２７がピストン本体１９の頂面に形成される。
【００４９】
断熱材層の表面を加熱する方法としては、塗布表面を直接火炎で加熱してもよいし、赤外線ヒータなどで加熱してもよい。また、上記成形型を用いる場合は、この成形型を成形面の温度がシリコーン系樹脂の酸化温度以上の温度になるように高周波誘導加熱方式により、或いは成形型内部ヒータにより加熱しておき、この成形型の成形面によって断熱材層をその表面から加熱するようにしてもよい。
【００５０】
断熱材層の表面のシリコーン系樹脂を酸化させつつ内部のシリコーン系樹脂の酸化を抑制するために、ピストン本体１９をピストンスカートの内側から水冷又は空冷によって冷却するようにしてもよい。また、断熱材層の表面を加熱する前に、断熱材層全体をシリコーン系樹脂の酸化温度よりも低い温度に加熱して、上記シリコーン系樹脂の架橋を進めておくようにしてもよい。
【００５１】
ステップＳ３（エッチング処理工程）において、ピストン本体１９の断熱膜２７以外の非処理部をマスキング材の塗布によってマスキングし、断熱膜２７のエッチング処理を行なう。本実施形態では、エッチング液として、硝酸とフッ化水素酸の混酸（硝酸２００ｍＬ／Ｌ，フッ化水素酸２００ｍＬ／Ｌ）を用いた。エッチング処理は室温で１分間とした。このエッチングにより、断熱膜２７の表面に微細突起ができる。
【００５２】
ステップＳ４（触媒金属付与工程）において、ピストン本体１９の断熱膜２７の表面に無電解めっき用の触媒金属を付与する。すなわち、Ｐｄ−Ｓｎ錯体を含むキャタリスト液にピストン本体１９を浸漬した後、活性化促進処理を行なう。
【００５３】
本実施形態では、キャタリスト液として、酸性パラジウム・スズコロイドタイプの触媒化処理剤（奥野製薬工業株式会社製商品ＣＲＰキャタリスト）５０ｍＬ／Ｌと３５％塩酸２５０ｍＬ／Ｌの混合液（Ｐｄ−Ｓｎコロイド触媒）を用い、浴温は３５℃とし、浸漬時間は６分間とした。これにより、Ｐｄ−Ｓｎ錯体が断熱膜２７の表面のシリコーン系樹脂由来のＳｉ系酸化物及び中空状粒子３１由来のＳｉ系酸化物に付着する。
【００５４】
活性化処理では、活性化浴として、濃硫酸１００ｍｌ、アクセレーター（奥野製薬工業株式会社製商品アクセレーターＸ）５ｇ及び水の混合液を用い、浴温は３５℃とし、浸漬時間は３分間とした。これにより、塩化錫が溶解し、酸化還元反応により金属Ｐｄよりなる触媒金属がＳｉ系酸化物上に生成される。すなわち、触媒金属がＳｉ系酸化物に担持された状態になる。
【００５５】
ステップＳ５（無電解めっき処理工程）において、断熱膜２７に触媒金属が付与されたピストン本体１９を水洗して過剰の硫酸等を除去した後、無電解Ｎｉめっき浴に浸漬する。本実施形態では、無電解Ｎｉ−Ｐ合金めっき液（奥野製薬工業株式会社製商品トップニコロンＬＰＨ−ＬＦ）２５０ｍＬ／Ｌを用いた。浴温は９０℃とし、浸漬時間は１２分間（めっき膜厚３μｍ狙い）とした。なお、このめっき浴の場合、めっき金属の析出速度は１２〜１８μｍ／ｈである。この無電解めっきにより、上記触媒金属Ｐｄを核としてＮｉ−Ｐ合金が析出し、断熱膜２７の表面にめっき膜２９が形成される。また、先のエッチング処理により、断熱膜２７の表面に微細突起が形成されているため、めっき膜２９は、微細突起のアンカー効果により断熱膜２７の表面に強固に固定されることとなる。
【００５６】
＜その他の実施形態＞
本発明は、上記実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【００５７】
上記実施形態では、シリコーン系樹脂に関して、ポリアルキルフェニルシロキサン等のシリコーン樹脂を例示したが、これに限らず、シロキサン結合の骨格を少なくとも一部に有する樹脂であればよい。
【００５８】
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００５９】
１    ピストン
３    シリンダブロック（エンジン部材）
５    シリンダヘッド（エンジン部材）
７    吸気バルブ（エンジン部材）
１１  排気バルブ（エンジン部材）
１９  ピストン本体（エンジン部材）
１９ａ  頂面
２１  断熱層
２３  基層
２５  表面層
２７  断熱膜
２９  めっき膜
３１  中空状粒子
３３  基層の母材（シリコーン系樹脂）
３５  表面層のＳｉ系酸化物を有する母材
Ｅ    エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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