(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ純度９９．０％未満のＡｌ合金を母材とする燃焼室構成部品の表面に、前記母材よりも熱伝導率と単位体積当たりの熱容量が低く、多孔質構造を有する第１遮熱膜を形成するステップと、
Ａｌ純度９９．０％以上のＡｌ箔の陽極酸化処理により、前記母材よりも熱伝導率と単位体積当たりの熱容量が低い多孔質アルミナが表面に形成された第２遮熱膜を作製するステップと、
前記第１遮熱膜の表面の内の所定領域に形成された前記第１遮熱膜を、前記第２遮熱膜の膜厚分だけ厚さ方向に研削するステップと、
前記第１遮熱膜の研削後、前記所定領域に前記第２遮熱膜を接着するステップと、
を備えることを特徴とする遮熱膜の形成方法。
【請求項２】
前記第２遮熱膜を接着するステップは、前記所定領域に対向させる前記第２遮熱膜の面粗度よりも前記所定領域の面粗度の方が高い状態で、前記所定領域に前記第２遮熱膜を配置し、前記第１遮熱膜と前記第２遮熱膜の間に接着剤を流し込んで硬化させるステップであることを特徴とする請求項１に記載の遮熱膜の形成方法。
【請求項３】
前記第２遮熱膜を作製するステップは、前記第２遮熱膜の両面に開口する細孔同士が前記第２遮熱膜の厚さ方向に連通しない陽極酸化処理条件で行われることを特徴とする請求項１または２に記載の遮熱膜の形成方法。
【請求項４】
前記第１遮熱膜および前記第２遮熱膜は、表面に開口する細孔を有し、
前記第２遮熱膜を接着するステップは、前記所定領域に前記第２遮熱膜を配置し、前記所定領域における前記第１遮熱膜と前記第２遮熱膜の界面から両方の細孔内に侵入するようにこれらの間から接着剤を流し込んで硬化させるステップであることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の遮熱膜の形成方法。
【請求項５】
Ａｌ純度９９．０％未満のＡｌ合金を母材とする燃焼室構成部品の表面に形成される第１遮熱膜であって、前記母材よりも熱伝導率と単位体積当たりの熱容量が低く、多孔質構造を有する第１遮熱膜と、
前記第１遮熱膜の表面の内の所定領域に設けられる第２遮熱膜であって、Ａｌ純度９９．０％以上のＡｌ箔の陽極酸化処理により得られ、前記母材よりも熱伝導率と単位体積当たりの熱容量が低い多孔質アルミナが表面に形成された第２遮熱膜と、
を備え、
前記所定領域に形成される前記第１遮熱膜が、前記所定領域外に形成される前記第１遮熱膜よりも前記第２遮熱膜の膜厚分だけ厚さ方向に凹んでいることを特徴とする遮熱膜構造。
【請求項６】
前記第１遮熱膜と前記第２遮熱膜の間に、接着剤から構成される中間層が形成され、
前記中間層の内部に空隙が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の遮熱膜構造。
【請求項７】
前記第２遮熱膜は、両面に開口する細孔を有し、
前記細孔同士が前記第２遮熱膜の厚さ方向に連通していないことを特徴とする請求項５または６に記載の遮熱膜構造。
【請求項８】
前記第１遮熱膜および前記第２遮熱膜は、表面に開口する細孔を有し、
前記第１遮熱膜と前記第２遮熱膜の間に、接着剤から構成される中間層が形成され、
前記中間層の一部が、前記第１遮熱膜と前記第２遮熱膜の両方の細孔内に侵入していることを特徴とする請求項５乃至７何れか１項に記載の遮熱膜構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、遮熱膜の形成方法および遮熱膜構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２０１２−０７２７４５号公報には、Ａｌ合金を母材とするピストンの頂面を陽極酸化処理してポーラス層を形成するステップと、Ｙ２Ｏ３安定化ＺｒＯ２粉末をプラズマ溶射して当該ポーラス層の表面に被覆層を形成するステップと、当該被覆層の表面が平滑になるように仕上げ加工するステップと、を備える遮熱膜の形成方法が開示されている。このポーラス層は、いわゆるアルマイト膜である。アルマイト膜は、陽極酸化処理の過程で形成された無数の細孔を有しており、このような多孔質構造により、ピストン母材よりも熱伝導率と単位体積当たりの熱容量の低い遮熱膜として機能する。また、被覆層は、ポーラス層の細孔の開口部を塞ぐように形成されるものであり、ピストン母材よりも熱伝導率の低い遮熱膜として機能する。
【０００３】
また、アルマイト膜の遮熱性に着目したものではないが、特開２０１４−１５２７３５号公報には、Ａｌ合金を母材とするピストンの頂面にシリコン系樹脂と中空粒子を含む樹脂層を形成するステップと、当該シリコン系樹脂層の表面に別途作製した金属箔を接着するステップと、を備える遮熱膜の形成方法が開示されている。この形成方法では、先ず、具体的に、シリコン系樹脂材料の塗布と予備乾燥を繰り返すことでシリコン系樹脂層をピストンの頂面に形成する。次いで、このシリコン系樹脂層の上にＮｉ等の金属のプレス成形により当該頂面に対応する形状に作製した金属箔を配置し、これらを一体的に熱処理することでシリコン系樹脂層を硬化させて金属箔に接着させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０７２７４５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２２４４５号公報
【特許文献３】特開２０１４−１５２７３５号公報
【特許文献４】特開２０１３−０１４８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的なピストンの母材には、機械的性質を向上するための添加物が含まれている。しかし、この添加物（主にＳｉ）がＡｌ合金の酸化反応の進行を阻害し、形成されたアルマイト膜の表面に微細な凹凸を生じさせるという問題がある。この問題は、特開２０１２−０７２７４５号公報のポーラス層においても同様に生じるが、ポーラス層の上に被覆層を形成しており、また、被覆層を仕上げ加工しているので、平滑化した被覆層によってポーラス層の凸凹を吸収できる。従って、熱伝達面積の増加による遮熱性能の低下や、面粗度の増大による生成火炎の流動性の低下といった、遮熱膜の形成に伴う不具合の発生を良好に抑制することもできる。
【０００６】
しかし、アルマイト膜の面粗度Ｒａ（ＪＩＳ  Ｂ６０１（２００１）に準拠して測定した算術平均粗さをいう。以下同じ。）は、ピストン母材の面粗度Ｒａ（平均１．０μｍ以下）よりも遥かに大きい。そのため、上記の仕上げ加工によって所望の面粗度にするためには被覆層を厚さ方向に多く削らなければならず、その結果として被覆層部分の遮熱性能が低下してしまう可能性がある。また、凹凸の大きい部分を多く削ることで被覆層自体の強度が低下してしまい、被覆層を再形成しなければならなくなる可能性も出てくる。また、被覆層の加工に要する時間が増えることでコストが上昇するという問題もある。
【０００７】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、遮熱膜の形成過程において膜性能や膜強度が損なわれるのを抑制すること、および、平滑化された表面を有する遮熱膜構造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、第１の発明は、遮熱膜の形成方法であって、
Ａｌ純度９９．０％未満のＡｌ合金を母材とする燃焼室構成部品の表面に、前記母材よりも熱伝導率と単位体積当たりの熱容量が低く、多孔質構造を有する第１遮熱膜を形成するステップと、
Ａｌ純度９９．０％以上のＡｌ箔の陽極酸化処理により、前記母材よりも熱伝導率と単位体積当たりの熱容量が低い多孔質アルミナが表面に形成された第２遮熱膜を作製するステップと、
前記第１遮熱膜の表面の内の所定領域に形成された前記第１遮熱膜を、前記第２遮熱膜の膜厚分だけ厚さ方向に研削するステップと、
前記第１遮熱膜の研削後、前記所定領域に前記第２遮熱膜を接着するステップと、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記第２遮熱膜を接着するステップは、前記所定領域に対向させる前記第２遮熱膜の面粗度よりも前記所定領域の面粗度の方が高い状態で、前記所定領域に前記第２遮熱膜を配置し、前記第１遮熱膜と前記第２遮熱膜の間に接着剤を流し込んで硬化させるステップであることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記第２遮熱膜を作製するステップは、前記第２遮熱膜の両面に開口する細孔同士が前記第２遮熱膜の厚さ方向に連通しない陽極酸化処理条件で行われることを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れか１つにおいて、
前記第１遮熱膜および前記第２遮熱膜は、表面に開口する細孔を有し、
前記第２遮熱膜を接着するステップは、前記所定領域に前記第２遮熱膜を配置し、前記所定領域における前記第１遮熱膜と前記第２遮熱膜の界面から両方の細孔内に侵入するようにこれらの間から接着剤を流し込んで硬化させるステップであることを特徴とする。
【００１２】
上述の課題を解決するため、第５の発明は、遮熱膜構造であって、
Ａｌ純度９９．０％未満のＡｌ合金を母材とする燃焼室構成部品の表面に形成される第１遮熱膜であって、前記母材よりも熱伝導率と単位体積当たりの熱容量が低く、多孔質構造を有する第１遮熱膜と、
前記第１遮熱膜の表面の内の所定領域に設けられる第２遮熱膜であって、Ａｌ純度９９．０％以上のＡｌ箔の陽極酸化処理により得られ、前記母材よりも熱伝導率と単位体積当たりの熱容量が低い多孔質アルミナが表面に形成された第２遮熱膜と、
を備え、
前記所定領域に形成される前記第１遮熱膜が、前記所定領域外に形成される前記第１遮熱膜よりも前記第２遮熱膜の膜厚分だけ厚さ方向に凹んでいることを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第５の発明において、
前記第１遮熱膜と前記第２遮熱膜の間に、接着剤から構成される中間層が形成され、
前記中間層の内部に空隙が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、第７の発明は、第５または第６の発明において、
前記第２遮熱膜は、両面に開口する細孔を有し、
前記細孔同士が前記第２遮熱膜の厚さ方向に連通していないことを特徴とする。
【００１５】
また、第８の発明は、第５乃至第７の発明の何れか１つにおいて、
前記第１遮熱膜および前記第２遮熱膜は、表面に開口する細孔を有し、
前記第１遮熱膜と前記第２遮熱膜の間に、接着剤から構成される中間層が形成され、
前記中間層の一部が、前記第１遮熱膜と前記第２遮熱膜の両方の細孔内に侵入していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、Ａｌ純度９９．０％以上のＡｌ箔の両面の陽極酸化処理により第２遮熱膜を作製し、所定領域に接着して遮熱膜を形成できる。Ａｌ純度９９．０％以上のＡｌ箔の陽極酸化処理により作製される第２遮熱膜は、Ａｌ箔に添加物が殆ど含まれていないことから未研磨状態でも面粗度Ｒａが平均１．０μｍ程度と低い。従って、第２遮熱膜の接着後に平滑化を目的としてこれを研磨等するのを省略できる。即ち、遮熱膜の形成過程において膜性能や膜強度が損なわれるのを良好に抑制できる。
【００１７】
第２の発明によれば、所定領域において向かい合う第１遮熱膜の面粗度が第２遮熱膜の面粗度よりも高い状態で、所定領域に第２遮熱膜を配置し、第１遮熱膜と第２遮熱膜の間に接着剤を流し込んで硬化させることができる。向かい合う所定領域の面粗度が第２遮熱膜の面粗度よりも高いことで、接着剤を流し込む際にこれらの間に意図的に空隙を形成し、硬化後においても残すことができる。従って、硬化後の接着剤部分を低熱容量化できる。
【００１８】
Ａｌ箔の両面を陽極酸化処理すると、第２遮熱膜の両面に開口する細孔が形成される。ここで、第２遮熱膜は第１遮熱膜の上面、尚且つ、燃焼室側の最表面を形成するので、第２遮熱膜の細孔同士が厚さ方向に連通している場合は、燃焼室内の作動ガスが第２遮熱膜の細孔を経由して第１遮熱膜側に到達できてしまい、第１遮熱膜の膜性能が損なわれる可能性がある。この点、第３の発明によれば、第２遮熱膜の内部に未酸化状態のＡｌ部分を残すことができるので、このような不具合の発生を回避できる。
【００１９】
第４の発明によれば、第１遮熱膜と第２遮熱膜の界面から両方の細孔内に侵入するようにこれらの間から接着剤を流し込んで硬化させることができる。従って、接着剤によるアンカー効果によって第１遮熱膜と第２遮熱膜を強固に接着できる。
【００２０】
第５の発明によれば、未研磨状態でも面粗度Ｒａが平均１．０μｍ程度と低い第２遮熱膜によって、表面が平滑化された遮熱膜構造を提供することができる。また、所定領域に形成される第１遮熱膜が、所定領域外に形成される第１遮熱膜よりも第２遮熱膜の膜厚分だけ厚さ方向に凹んでいるので、表面全体がフラットな遮熱膜構造を提供することができる。
【００２１】
第６の発明によれば、中間層の内部に形成された空隙によって、中間層を低熱容量化できる。
【００２２】
第２遮熱膜は第１遮熱膜の上面、尚且つ、燃焼室側の最表面を形成するので、第２遮熱膜の細孔同士が厚さ方向に連通している場合は、燃焼室内の作動ガスが第２遮熱膜の細孔を経由して第１遮熱膜側に到達できてしまい、第１遮熱膜の膜性能が損なわれる可能性がある。この点、第７の発明によれば、第２遮熱膜の両面に開口する細孔同士が厚さ方向に連通していないので、このような不具合の発生を回避できる。
【００２３】
第８の発明によれば、中間層の一部が第１遮熱膜と第２遮熱膜の両方の細孔内に侵入しているので、この中間層によるアンカー効果によって、第１遮熱膜と第２遮熱膜を強固に接着できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】遮熱膜の形成方法の実施の形態を説明するフロー図である。
【図２】ステップＳ１直後の燃焼室構成部品の断面模式図である。
【図３】ステップＳ２直後の燃焼室構成部品１０の断面模式図である。
【図４】ステップＳ３を説明するための図である。
【図５】ステップＳ４を説明するための図である。
【図６】本発明の遮熱膜構造を説明するための図である。
【図７】圧縮着火型の内燃機関の燃焼室の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図１乃至図７を参照しながら、本発明の遮熱膜の形成方法および遮熱膜構造の実施の形態を説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化しまたは省略する。
【００２６】
［遮熱膜の形成方法］
先ず、本発明の遮熱膜の形成方法の実施の形態を説明する。図１は、遮熱膜の形成方法の実施の形態を説明するフロー図である。本実施の形態では、先ず、内燃機関の燃焼室を構成する部品（以下、「燃焼室構成部品」と称す）の表面（具体的には、シリンダヘッドの底面やピストンの頂面）に、第１遮熱膜が形成される（ステップＳ１）。燃焼室構成部品はＡｌ合金（Ａｌ純度９９．０％未満）を母材とするものであり、本ステップでは、この表面の陽極酸化処理を行う。具体的に本ステップでは、燃焼室構成部品を処理装置に設置した上で、燃焼室構成部品の表面に電解液（リン酸、シュウ酸、硫酸、クロム酸等の水溶液）を供給し、電流密度と通電時間を調節しながら電気分解を行う。この電気分解により、膜厚５０μｍ以上（５０μｍ〜２００μｍ）の第１遮熱膜が形成される。
【００２７】
図２は、ステップＳ１直後の燃焼室構成部品の断面模式図である。図２に示すように、燃焼室構成部品１０上には、表面に開口する無数の細孔１４を有する第１遮熱膜１２が形成される。第１遮熱膜１２は、いわゆるアルマイト膜であり、陽極酸化処理の過程において形成された細孔１４を有する多孔質構造により、母材であるＡｌ合金よりも熱伝導率と単位体積当たりの熱容量の低い遮熱膜として機能する。また、第１遮熱膜１２の内部には、細孔１４の他に小孔１６が形成される。小孔１６は、機械的性質を向上するための添加物（主にＳｉ）に起因するものであり、小孔１６が形成されることで第１遮熱膜１２の低熱容量化が図られている。但し、小孔１６が形成されることで第１遮熱膜１２の表面には微細な凹凸が生じ、この段階での第１遮熱膜１２の面粗度Ｒａは平均４．０〜５．０μｍと高い。
【００２８】
ステップＳ１に続いて、第１遮熱膜１２の表面が研削加工される（ステップＳ２）。具体的に本ステップでは、第１遮熱膜１２の表面のうち、第２遮熱膜２０（後述）を貼り付ける領域（以下、「貼り付け領域」と称す）を、第２遮熱膜２０の膜厚分だけ厚さ方向に削り取る。図３は、ステップＳ２直後の燃焼室構成部品１０の断面模式図であり、貼り付け領域に対応する第１遮熱膜１２の表面部分を示している。図３に示すように、貼り付け領域には依然として微細な凹凸が生じており、この面粗度Ｒａは平均３．０〜４．５μｍである。本ステップの段階で貼り付け領域の面粗度Ｒａを極端に低くしない理由は、後述するステップＳ３において、第１遮熱膜１２と第２遮熱膜２０の間に意図的に空隙を形成するためである。なお、貼り付け領域を除いた第１遮熱膜１２の表面は研削加工されず、従って当該その他の領域の面粗度Ｒａは平均４．０〜５．０μｍのままとされる。
【００２９】
ステップＳ２に続いて、第２遮熱膜が作製される（ステップＳ３）。本ステップでは、Ａｌ純度９９．０％以上（好ましくは９９．５％以上）のＡｌ箔（以下、「純Ａｌ箔」と称す）の陽極酸化処理がステップＳ１同様に行われる。図４は、ステップＳ３を説明するための図である。図４に示すように、本ステップでは、純Ａｌ箔１８（厚さ１０μｍ程度）の両面を同時に陽極酸化処理することにより、無数の細孔１４が開口する第２遮熱膜２０（膜厚２０μｍ程度）が作製（製膜）される。純Ａｌ箔１８の両面を同時に陽極酸化処理しているので、第２遮熱膜２０の両面に細孔１４が開口する。
【００３０】
ここで、第２遮熱膜２０が純Ａｌ箔１８よりも厚くなるのは、陽極酸化処理の際に、純Ａｌ箔１８の両面のＡｌが内部方向に向かって徐々に酸化されて厚さ方向（純Ａｌ箔１８の表面に対して垂直な方向）にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が成長するためである。なお、このＡｌ２Ｏ３の成長については燃焼室構成部品１０でも同様である。即ち、陽極酸化処理後の燃焼室構成部品１０は、陽極酸化処理前よりも厚くなっている。また、説明の便宜上、図４においては純Ａｌ箔１８が板状であるとしているが、実際には燃焼室の壁面形状に合わせて純Ａｌ箔１８がプレス成形され、その後に陽極酸化処理される（図５参照）。
【００３１】
第２遮熱膜２０は、第１遮熱膜１２同様、母材であるＡｌ合金よりも熱伝導率と単位体積当たりの熱容量の低い遮熱膜として機能する。但し、小孔１６が形成される第１遮熱膜１２と異なり、第２遮熱膜２０は緻密な構造を有する。そのため、高い硬度を有し、第２遮熱膜２０の面粗度Ｒａは平均１．０μｍ程度と低い。この理由は、純Ａｌ箔１８には殆ど不純物が含まれず、また、純Ａｌ箔１８も薄いことから、Ａｌの酸化速度（換言すれば、Ａｌ２Ｏ３の成長速度）が同一表面上で略等しくなるためである。
【００３２】
ここで、第２遮熱膜２０の膜機能を発揮させるには、純Ａｌ箔１８の多くが酸化され、Ａｌ部分が内部に殆ど残存していないことが望ましい。しかし、第２遮熱膜２０の厚さ方向に細孔１４同士が連通した場合には、第２遮熱膜２０の厚さ方向に作動ガスが通過可能となってしまい、膜機能が低下してしまうことから、純Ａｌ箔１８の全てが酸化されてしまうのは望ましくない。このような観点に基づき、本ステップでは、第２遮熱膜２０の内部に未酸化状態のＡｌ部分が僅かに残存するように（具体的には、未酸化状態のＡｌ部分の厚さが処理前の５％〜２０％となるように）、電流密度と通電時間を調節しながら電気分解が行われる。
【００３３】
ステップＳ３に続いて、第１遮熱膜１２の表面に第２遮熱膜２０が接着される（ステップＳ４）。図５は、ステップＳ４を説明するための図である。ここでは、燃焼室構成部品１０がピストンであり、このピストンのキャビティの側面、および、このキャビティの外周のテーパ面に相当する領域がステップＳ２で説明した貼り付け領域であるとする。図５に示すように、本ステップでは、貼り付け領域に第２遮熱膜２０を配置し、第１遮熱膜１２と第２遮熱膜２０の間に耐熱性接着剤（具体的には、主鎖骨格にケイ素を含むケイ素系ポリマー溶液であり、より具体的には、ポリシラザンまたはポリシロキサンと、エーテル系の溶媒とを含むポリマー溶液）を流し込む。
【００３４】
ここで、耐熱性接着剤には粘性の低いものが使用される。そのため、第１遮熱膜１２と第２遮熱膜２０の間に流し込まれた耐熱性接着剤は、これらの遮熱膜の間に一様に拡散して界面を形成すると共に、これらの遮熱膜の細孔１４内にも一部が侵入する。また、これらの遮熱膜の間には、耐熱性接着剤が存在しない空隙が形成される。この理由は、貼り付け領域の面粗度Ｒａは平均３．０〜４．５μｍと高く、それ故に第１遮熱膜１２と第２遮熱膜２０の間には僅かな隙間が生じていることから、この隙間に流し込まれた耐熱性接着剤が細孔１４内に侵入することで隙間を埋めるはずの接着剤が減少するためである。
【００３５】
第１遮熱膜１２と第２遮熱膜２０の間に耐熱性接着剤を流し込んだら、これを加熱して硬化させる。加熱条件（温度、時間等）は、耐熱性接着剤を硬化でき、尚且つ、第１遮熱膜１２、第２遮熱膜２０および燃焼室構成部品１０が軟化することのない条件であれば、特に限定されない。
【００３６】
以上により、純Ａｌ箔１８の陽極酸化処理により第２遮熱膜２０を作製し、燃焼室構成部品１０の陽極酸化処理により形成した第１遮熱膜１２の表面に接着させて、遮熱膜を形成することができる。特に、本実施の形態では、ステップＳ３において純Ａｌ箔１８から作製した第２遮熱膜２０の面粗度Ｒａが未研磨状態にも関わらず平均１．０μｍ程度と低い。そのため、第２遮熱膜２０の接着後に平滑化を目的としてこれを研磨等することを省略できる。従って、遮熱膜の形成過程において膜性能や膜強度が損なわれるのを良好に抑制しつつ、表面が平滑化された遮熱膜を形成できる。
【００３７】
ところで、上記実施の形態では、ステップＳ２とステップＳ４の間にステップＳ３を行ったが、ステップＳ３の処理タイミングは、ステップＳ１とステップＳ２の処理間でもよく、ステップＳ１の処理前でもよい。即ち、燃焼室構成部品１０の表面に第１遮熱膜１２を形成し、この第１遮熱膜１２の表面を研削加工する前に第２遮熱膜２０を作製してもよい。または、第２遮熱膜２０を作製した後に、第１遮熱膜１２を燃焼室構成部品１０の表面に形成し、この第１遮熱膜１２の表面を研削加工してもよい。
【００３８】
また、上記実施の形態では、第１遮熱膜１２がアルマイト膜であり、ステップＳ１において燃焼室構成部品１０の表面を陽極酸化処理することで形成されるとした。しかし、第１遮熱膜１２は、ジルコニア（ＺｒＯ２）、シリカ（ＳｉＯ２）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）などのセラミックス溶射膜でもよい。セラミックス溶射膜は、ステップＳ１において燃焼室構成部品１０の表面に材料を溶射することで形成されるものであり、アルマイト膜同様、燃焼室構成部品１０の母材であるＡｌ合金よりも熱伝導率の低い遮熱膜として機能する。また、これらの溶射膜は、溶射の過程で形成された内部気泡を有するので、アルマイト膜同様、Ａｌ合金よりも単位体積当たりの熱容量の低い遮熱膜として機能する一方で、面粗度が高くなり易い傾向がある。
【００３９】
［遮熱膜構造］
次に、本発明の遮熱膜構造の実施の形態を説明する。図６は、本発明の遮熱膜構造を説明するための図であり、ステップＳ２で説明した貼り付け領域の断面模式図を示している。図６に示すように、燃焼室構成部品１０の表面には、細孔１４と小孔１６とを有する第１遮熱膜１２と、細孔１４を有する第２遮熱膜２０とが形成されている。第１遮熱膜１２と第２遮熱膜２０を合わせた遮熱膜全体の積層方向の膜厚は５０μｍ以上（５０μｍ〜２００μｍ）である。
【００４０】
既述の通り、第１遮熱膜１２と第２遮熱膜２０は、母材であるＡｌ合金よりも熱伝導率と単位体積当たりの熱容量の低い遮熱膜として機能する。そのため、燃焼室内の作動ガス温度に対する壁面温度の追従性を向上して各種効果を得ることができる。即ち、内燃機関の吸気行程や圧縮行程においては吸気の加熱によるノッキングや異常燃焼の発生を抑制し、燃焼行程においては冷却損失を低減して燃費を向上できる。
【００４１】
また、既述の通り、第２遮熱膜２０の面粗度Ｒａは１．０μｍ程度と低い。そのため、熱伝達面積の増加による遮熱性能の低下や、噴射燃料や生成火炎の流動性の低下といった、遮熱膜の形成に伴う不具合の発生を良好に抑制することもできる。特に、圧縮着火型の内燃機関においては、インジェクタから噴射された燃料がキャビティの側面や、このキャビティの外周のテーパ面に衝突した後に、燃焼室内に拡散していく（図７参照）。そのため、少なくとも側面とテーパ面とに面粗度Ｒａの低い第２遮熱膜２０を設けておくことで、噴射燃料の燃焼室内への拡散を促進できる。
【００４２】
また、図６に示すように、第１遮熱膜１２と第２遮熱膜２０の間には、中間層２２が形成されている。中間層２２は、上述した耐熱性接着剤から構成されるものであり、第１遮熱膜１２の細孔１４内や、第２遮熱膜２０の下面（第２遮熱膜２０と対向する面）の細孔１４内に侵入するように硬化することで、これらと強固に結合されている（アンカー効果）。なお、耐熱性接着剤が細孔１４内に侵入していることから、第１遮熱膜１２と中間層２２の間、または、第２遮熱膜２０と中間層２２の間に明確な境界はない。
【００４３】
また、図６に示すように、中間層２２の内部には、空隙２４が形成されている。空隙２４は、上述したステップＳ３において意図的に形成した空隙に由来するものであり、このような空隙２４が形成されていることで、中間層２２においても低熱容量化を図り、上述した壁面温度の追従性を高めることができる。
【００４４】
但し、中間層２２を構成する耐熱性接着剤は、第１遮熱膜１２や第２遮熱膜２０を構成するアルマイトに比べて強度が低く、燃焼室内の圧力変動、高圧噴射燃料の衝突等により破損する可能性がある。この点、本実施の形態では、第２遮熱膜２０の内部に未酸化状態のＡｌ部分が残存しており、細孔１４同士が第２遮熱膜２０の厚さ方向に連通していないので、このＡｌ部分によって燃焼室内の圧力変動を吸収し、または、高圧噴射燃料の侵入を遮断して中間層２２を保護できる。また、このＡｌ部分が残存することで、第２遮熱膜２０の厚さ方向に作動ガスを通過させなくして、上述した壁面温度の追従性が低下するのを良好に抑制できる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  燃焼室構成部品
１２  第１遮熱膜
１４  細孔
１６  小孔
１８  純Ａｌ箔
２０  第２遮熱膜
２２  中間層
２４  空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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