DE102016106931B4

DE102016106931B4 - Verfahren zum Ausbilden eines Wärmeschutzfilms und Wärmeschutzfilmstruktur

Info

Publication number: DE102016106931B4
Application number: DE102016106931.0A
Authority: DE
Inventors: Manabu Tateno
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2036-04-15
Also published as: US20160305037A1; US10173372B2; DE102016106931A1; JP2016204689A; CN106042525B; US11046019B2; JP6274146B2; CN106042525A; US20180305836A1

Abstract

Verfahren zum Ausbilden eines Wärmeschutzfilms umfassend:
einen Schritt des Ausbildens eines ersten Wärmeschutzfilms (12) auf einer Oberfläche eines Bauteils (10), das aus einer AI-Legierung mit einer AI-Reinheit von weniger als 99,0 % als einem Basismaterial gebildet ist und eine Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine gestaltet, wobei der erste Wärmeschutzfilm (12) eine geringere Wärmeleitfähigkeit und eine geringere volumenbezogene Wärmekapazität als das Basismaterial und eine poröse Struktur aufweist;
einen Schritt des Herstellens eines zweiten Wärmeschutzfilms (20), in welchem ein poröses Aluminiumoxid mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit und einer geringeren volumenbezogenen Wärmekapazität als das Basismaterial auf einer Oberfläche ausgebildet wird durch eine Anodisierungsbehandlung einer AI-Folie (18) mit einer AI-Reinheit von gleich oder größer als 99,0 %; und
einen Schritt des Bondierens des zweiten Wärmeschutzfilms (20) auf eine Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms (12).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden eines Wärmeschutzfilms und eine Wärmeschutzfilmstruktur.
Die JP 2012-072745 A offenbart beispielsweise ein Verfahren zum Ausbilden eines Wärmeschutzfilms, welches einen Schritt des Ausbildens einer porösen Schicht durch Anodisieren (Eloxieren) der Oberseite eines Kolbens, der aus einer AI-Legierung als einem Basismaterial gebildet ist, einen Schritt des Ausbildens einer Beschichtungsschicht auf der Oberfläche der porösen Schicht mittels Plasmaspritzens eines mit Y₂O₃-stabilisierten ZrO₂-Pulvers, und einen Schritt der Endbearbeitung der Oberfläche der Beschichtungsschicht, so dass die Oberfläche der Beschichtungsschicht geglättet ist, einschließt. Die poröse Schicht ist ein sogenannter anodisierter bzw. eloxierter Aluminiumfilm. Der anodisierte Aluminiumfilm besitzt eine unendliche Zahl an Poren, die im Arbeitsschritt des Anodisierens gebildet werden, und der anodisierte Aluminiumfilm fungiert aufgrund einer derartigen porösen Struktur als ein Wärmeschutzfilm, der eine geringere Wärmeleitfähigkeit und eine geringere volumenbezogene Wärmekapazität (Wärmekapazität pro Volumeneinheit) als das Basismaterial des Kolbens aufweist. Ferner ist die Beschichtungsschicht ausgebildet, um die offenen Bereiche der Poren der porösen Schicht zu verschließen und fungiert als ein Wärmeschutzfilm mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als das Kolbenbasismaterial.
Darüber hinaus offenbart die JP 2014-152735 A ein Verfahren zum Ausbilden eines Wärmeschutzfilms, welches den Schritt des Ausbildens einer Harzschicht, die ein Silikonharz und hohle Teilchen enthält, auf der Oberseite eines aus einer AI-Legierung als einem Basismaterial gebildeten Kolben und einen Schritt des Bondierens einer Metallfolie, die separat hergestellt wurde, auf die Oberfläche der Silikonharzschicht einschließt, obwohl die Aufmerksamkeit hier nicht auf die Wärmeschutzeigenschaft des anodisierten Aluminiumfilms gerichtet ist. Im Speziellen wird bei diesem Bildungsverfahren durch wiederholtes Beschichten eines Silikonharzmaterials und vorläufiges Trocknen zuerst die Silikonharzschicht auf der Oberseite des Kolbens ausgebildet. Als Nächstes wird auf der Silikonharzschicht eine Metallfolie angeordnet, welche durch Pressformen aus einem Metall wie Ni in einer Form hergestellt wurde, die der Oberseite entspricht, und indem diese integral wärmebehandelt werden, wird die Silikonharzschicht gehärtet um mit der Metallfolie verbunden (bondiert) zu sein.
Die internationale Patentoffenlegungsschrift WO 2016/ 024 376 A1 offenbart ein Verfahren zum Beschichten einer Kolbenmulde, wobei der Kolbengrundkörper aus einer Aluminiumlegierung besteht, reines Aluminium in die Kolbenmulde eingebracht wird, das Kolbendach mit einer Anodisierungsbehandlung anodisiert wird und so Poren entstehen, und zuletzt die Poren außerhalb der Kolbenmulde versiegelt werden.
Die deutsche Patentveröffentlichung DE 11 2015 000 039 T5 offenbart ein oberflächenbeschichtetes Aluminiumbauteil und ein Herstellungsverfahren dessen. Das Verfahren umfasst dabei Schritte einer Ausbildung einer ersten Beschichtung mittels einer Ausbildung einer zweiten anodischen Oxidbeschichtung durch Anwendung von Wechselstrom-Gleichstrom-Überlagerungselektrolyse und Ausbildung einer ersten anodischen Oxidbeschichtung durch ein Anlegen eines Gleichstroms an das Aluminiumbauteil, wobei nachfolgend eine zweite Beschichtung durch ein Filmbildungsverfahren aufgebracht wird. Die zweite Beschichtung hat dabei eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die erste Beschichtung.
Die deutsche Patentveröffentlichung DE 11 2011 102 782 T5 offenbart eine Verbrennungskraftmaschine mit einem anodischen Oxidationsbeschichtungsfilm. Der Film weist hohle Zellen auf, wovon ein Teil mit benachbarten Zellen verbunden ist und ein Teil mit benachbarten Zellen nicht verbunden ist. Die so gearbeitete Verbrennungskraftmaschine soll eine höhere Belastbarkeit in Hinsicht auf Drucklastwechsel haben.
Die europäische Patentoffenlegungsschrift EP 2 955 251 A1 offenbart ein Verfahren zum Bilden eines Wärmeisolationsfilms. Das Verfahren zeigt einen Schritt einer anodischen Oxidationsbehandlung einer Fläche eines Basismaterials, die auf einer Aluminiumlegierung ist, um einen anodisch oxidierten Beschichtungsfilm mit Poren zu erzeugen, einen Schritt eines Beschichtens des anodisch oxidierten Beschichtungsfilms mit einem Siegelmaterial, das eine Mischung einer Polymerlösung und Partikeln eines wärmeisolierenden Materials ist, wobei die Partikel einen größeren Durchmesser als einen durchschnittlichen Durchmesser der Poren haben, und einen Schritt eines Trocknens und Backens des Siegelmaterial um einen versiegelnden Beschichtungsfilm zu schaffen.
Stand der Technik
Nachfolgend sind Patentschriften aufgelistet, die vom Anmelder als zu der vorliegenden Erfindung verwandter Stand der Technik angegeben werden.

Patentschrift 1: JP 2012-072745 A
Patentschrift 2: JP 2012-122445 A
Patentschrift 3: JP 2014-152735 A
Patentschrift 4: JP 2013-014830 A
Patentschrift 5: WO 2016/ 024 376 A1
Patentschrift 6: DE 11 2015 000 039 T5
Patentschrift 7: DE 11 2011 102 782 T5
Patentschrift 8: EP 2 955 251 A1

Ein übliches Basismaterial für einen Kolben enthält Additive zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Es tritt jedoch das Problem auf, dass die Additive (hauptsächlich Si) den Ablauf einer Anodenoxidationsreaktion einer AI-Legierung behindern und mikroskopische Oberflächenunebenheiten auf der Oberfläche des gebildeten anodisierten Aluminiumfilms verursachen. Das Problem tritt gleichermaßen in der porösen Schicht in der JP 2012-072745 A auf, da jedoch die Beschichtungsschicht auf der porösen Schicht ausgebildet wird und die Beschichtungsschicht endbearbeitet wird, können die Oberflächenunebenheiten der porösen Schicht durch die geglättete Beschichtungsschicht absorbiert werden. Demgemäß kann auch vorteilhaft das Auftreten von Schwierigkeiten unterdrückt werden im Zusammenhang mit der Bildung des Wärmeschutzfilms, wie einer Verringerung der Wärmeabschirmeigenschaft durch eine Erhöhung der Wärmeübergangsfläche und eine Verringerung der Fließfähigkeit einer erzeugten Flamme aufgrund einer Erhöhung der Oberflächenrauigkeit.
Die Oberflächenrauheit Ra (welche sich auf den arithmetischen Mittenrauwert bezieht, der gemäß JIS B601 (2001) gemessen wird (selbiges gilt auch später)) ist viel größer als die Oberflächenrauheit Ra des Kolbenbasismaterials (ein Mittel von 1,0 µm oder weniger). Um durch die oben beschriebene Endbearbeitung eine gewünschte Oberflächenrauheit zu erreichen, muss demgemäß eine große Menge der Beschichtungsschicht in der Dickenrichtung geschnitten (abgetragen) werden und kann als Folge davon die Wärmeabschirmleistung des Beschichtungsschichtbereichs verringert sein. Durch das Abtragen einer großen Menge des Bereichs mit einer großen Zahl an Oberflächenunebenheiten wird zudem die Festigkeit der Beschichtungsschicht als solches verringert und tritt dabei die Möglichkeit auf, dass die Beschichtungsschicht erneut ausgebildet werden muss. Zudem nimmt die Arbeitszeit zur Ausbildung der Beschichtungsschicht zu und tritt dadurch das Problem erhöhter Kosten auf.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben erwähnten Probleme gemacht. Das heißt, es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einem Herstellungsverfahren eines Wärmeschutzfilms zu verhindern, dass die Leistungsfähigkeit und Festigkeit des Films verschlechtert werden, und eine Wärmeschutzstruktur mit geglätteter Oberfläche bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbilden eines Wärmeschutzfilms, umfassend:

einen Schritt des Ausbildens eines ersten Wärmeschutzfilms auf einer Oberfläche eines Bauteils, das aus einer AI-Legierung (Aluminiumlegierung) mit einer AI-Reinheit (Aluminiumreinheit) von weniger als 99,0 % als einem Basismaterial gebildet ist und eine Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine gestaltet, wobei der erste Wärmeschutzfilm eine geringere Wärmeleitfähigkeit und eine geringere volumenbezogene Wärmekapazität als das Basismaterial und eine poröse Struktur aufweist;
einen Schritt des Herstellens eines zweiten Wärmeschutzfilms, in welchem ein poröses Aluminiumoxid mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit und einer geringeren volumenbezogenen Wärmekapazität als das Basismaterial auf einer Oberfläche ausgebildet wird durch eine Anodisierungsbehandlung einer AI-Folie mit einer AI-Reinheit von gleich oder größer als 99,0 %; und
einen Schritt des Bondierens des zweiten Wärmeschutzfilms auf eine Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms.

Ein zweiter Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren zum Ausbilden eines Wärmeschutzfilms gemäß dem oben angegebenen ersten Aspekt,
wobei der Schritt des Bondierens des zweiten Wärmeschutzfilms ein Schritt des Anordnens des zweiten Wärmeschutzfilms auf der Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms, in einem Zustand, bei dem die Oberflächenrauheit des ersten Wärmeschutzfilms höher ist als die Oberflächenrauheit des zweiten Wärmeschutzfilms, der dem ersten Wärmeschutzfilm gegenüber liegend angeordnet ist, des Gießens eines Klebstoffs zwischen den ersten Wärmeschutzfilm und den zweiten Wärmeschutzfilm und des Härtens des Klebstoffs ist.
Ein dritter Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren zum Ausbilden eines Wärmeschutzfilms gemäß dem oben angegebenen ersten oder zweiten Aspekt,
wobei der Schritt des Herstellens des zweiten Wärmeschutzfilms unter einer Anodisierungsbehandlungsbedingung durchgeführt wird, bei der Poren, die zu beiden Oberflächen des zweiten Wärmeschutzfilms hin offen sind, in der Dickenrichtung des zweiten Wärmeschutzfilms nicht miteinander in Verbindung stehen.
Ein vierter Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren zum Ausbilden eines Wärmeschutzfilms gemäß einem der oben angegebenen ersten bis dritten Aspekte,
wobei der erste Wärmeschutzfilm und der zweite Wärmeschutzfilm Poren aufweisen, die zu Oberflächen hin offen sind, und
der Schritt des Bondierens des zweiten Wärmeschutzfilms ein Schritt des Anordnens des zweiten Wärmeschutzfilms auf der Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms, des Gießens des Klebstoffs zwischen den ersten Wärmeschutzfilm und den zweiten Wärmeschutzfilm, so dass der Klebstoff von einer Grenzfläche zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm und dem zweiten Wärmeschutzfilm aus in die Poren von sowohl dem ersten Wärmeschutzfilm als auch dem zweiten Wärmeschutzfilm eintritt, und des Härtens des Klebstoffs ist.
Ein fünfter Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Wärmeschutzfilmstruktur, umfassend:

einen ersten Wärmeschutzfilm, der ein Wärmeschutzfilm ist, welcher auf einer Oberfläche eines Bauteils ausgebildet ist, das aus einer AI-Legierung mit einer AI-Reinheit von weniger als 99,0 % als einem Basismaterial gebildet ist und eine Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine gestaltet, und eine geringere Wärmeleitfähigkeit und eine geringere volumenbezogene Wärmekapazität als das Basismaterial und eine poröse Struktur aufweist; und
einen zweiten Wärmeschutzfilm, der ein Wärmeschutzfilm ist, welcher auf einer Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms ausgebildet ist, erhalten wird durch eine Anodisierungsbehandlung einer AI-Folie mit einer AI-Reinheit von gleich oder größer als 99,0 %, und ein auf einer Oberfläche ausgebildetes poröses Aluminiumoxid aufweist, das eine geringere Wärmeleitfähigkeit und eine geringere volumenbezogene Wärmekapazität als das Basismaterial aufweist.

Ein sechster Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Wärmeschutzfilmstruktur gemäß dem oben angegebenen fünften Aspekt,
wobei zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm und dem zweiten Wärmeschutzfilm eine aus einem Klebstoff bestehende Zwischenschicht ausgebildet ist, und
im Inneren der Zwischenschicht Hohlräume ausgebildet sind.
Ein siebter Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Wärmeschutzfilmstruktur gemäß dem oben angegebenen fünften oder sechsten Aspekt,
wobei der zweite Wärmeschutzfilm Poren aufweist, die offen sind zu beiden Oberflächen, und
die Poren in der Dickenrichtung des zweiten Wärmeschutzfilms nicht miteinander in Verbindung stehen.
Ein achter Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Wärmeschutzfilmstruktur gemäß einem der oben angegebenen fünften bis siebten Aspekte,
wobei der erste Wärmeschutzfilm und der zweite Wärmeschutzfilm Poren aufweisen, die zu Oberflächen hin offen sind, und
zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm und dem zweiten Wärmeschutzfilm eine Zwischenschicht ausgebildet ist, die aus einem Klebstoff besteht, der derart gehärtet ist, dass er von einer Grenzfläche zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm und dem zweiten Wärmeschutzfilm aus in die Poren von sowohl dem ersten Wärmeschutzfilm als auch dem zweiten Wärmeschutzfilm eintritt.
Gemäß dem oben angegebenen ersten Aspekt, kann der Wärmeschutzfilm ausgebildet werden durch Herstellen des zweiten Wärmeschutzfilms mittels einer Anodisierungsbehandlung der beiden Oberflächen der AI-Folie mit der AI-Reinheit von gleich oder größer als 99,0 % und Bondieren des zweiten Wärmeschutzfilms auf die Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms. Der zweite Wärmeschutzfilm, der hergestellt wurde mittels einer Anodisierungsbehandlung der AI-Folie mit der AI-Reinheit von gleich oder größer als 99,0 %, weist auch in einem nicht polierten Zustand eine Oberflächenrauheit Ra von im Mittel ungefähr 1,0 µm auf, da die AI-Folie kaum Additive enthält. Daher kann auf ein Polieren oder dergleichen des zweiten Wärmeschutzfilms zum Zweck eines Glättens nach dem Bondieren des zweiten Wärmeschutzfilms verzichtet werden. Das heißt, bei dem Herstellungsverfahren des Wärmeschutzfilms kann wirksam verhindert werden, dass die Leistungsfähigkeit und Festigkeit des Films verschlechtert werden.
Gemäß dem oben angegebenen zweiten Aspekt wird in dem Zustand, bei dem die Oberflächenrauheit des ersten Wärmeschutzfilms, welcher zu dem zweiten Wärmeschutzfilm hin ausgerichtet ist, höher ist als die Oberflächenrauheit des zweiten Wärmeschutzfilms, der zweite Wärmeschutzfilm auf der Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms angeordnet und wird der Klebstoff zwischen diese Filme gegossen und kann gehärtet werden. Da die Oberflächenrauheit des ersten Wärmeschutzfilms, welcher zu dem zweiten Wärmeschutzfilm hin ausgerichtet ist, höher ist als die Oberflächenrauheit des zweiten Wärmeschutzfilms, werden gezielt Hohlräume zwischen diesen Filmen ausgebildet, wenn der Klebstoff vergossen wird, und kann bewirkt werden, dass diese auch nach einem Härten verbleiben. Demgemäß kann die Wärmekapazität des Klebstoffteils nach dem Härten verringert werden.
Wenn beide Oberflächen der AI-Folie einer Anodisierungsbehandlung unterzogen werden, werden Poren ausgebildet, die zu beiden Oberflächen des zweiten Wärmeschutzfilms hin offen sind. Hierbei bildet der zweite Wärmeschutzfilm eine Oberseite des ersten Wärmeschutzfilms und eine äußerste Oberfläche an einer Verbrennungskammerseite. Wenn die Poren des zweiten Wärmeschutzfilms in der Dickenrichtung miteinander in Verbindung stehen, kann daher das Arbeitsgas in der Verbrennungskammer über die Poren des zweiten Wärmeschutzfilms den ersten Wärmeschutzfilm erreichen und auf relativ leicht die Filmleistungsfähigkeit des ersten Wärmeschutzfilms verschlechtern. Gemäß dem oben angegebenen dritten Aspekt kann diesbezüglich der AI-Teil in einem nicht oxidierten Zustand im Inneren des zweiten Wärmeschutzfilms verbleiben und kann daher das Auftreten eines diesbezüglichen Problems vermieden werden.
Gemäß dem oben angegebenen vierten Aspekt kann der Klebstoff von zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm und dem zweiten Wärmeschutzfilm derart vergossen werden, dass er von der Grenzfläche zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm und dem zweiten Wärmeschutzfilm in die Poren der beiden Filme eintritt, und kann gehärtet werden. Demgemäß können der erste Wärmeschutzfilm und der zweite Wärmeschutzfilm durch einen Verankerungseffekt durch den Klebstoff fest verbunden werden.
Gemäß dem oben angegebenen fünften Aspekt kann eine Wärmeschutzfilmstruktur mit einer geglätteten Oberfläche bereitgestellt werden durch den zweiten Wärmeschutzfilm, der auch in einem nicht polierten Zustand eine geringe Oberflächenrauheit Ra von im Mittel ungefähr 1,0 µm aufweist.
Gemäß dem oben angegebenen sechsten Aspekt kann durch die im Inneren der Zwischenschicht ausgebildeten Hohlräume die Wärmekapazität der Zwischenschicht verringert werden.
Da der zweite Wärmeschutzfilm die Oberseite des ersten Wärmeschutzfilms und die äußerste Oberfläche an der Verbrennungskammerseite bildet, kann, wenn die Poren des zweiten Wärmeschutzfilms in der Dickenrichtung miteinander in Verbindung stehen, das Arbeitsgas in der Verbrennungskammer über die Poren des zweiten Wärmeschutzfilms den ersten Wärmeschutzfilm erreichen und besteht die Möglichkeit, dass die Filmleistungsfähigkeit des ersten Wärmeschutzfilms verschlechtert wird. Gemäß dem oben angegebenen siebten Aspekt stehen daher die Poren, die zu beiden Oberflächen des Wärmeschutzfilms hin offen sind, in der Dickenrichtung nicht miteinander in Verbindung und kann daher das Auftreten eines diesbezüglichen Problems vermieden werden.
Gemäß dem oben angegebenen achten Aspekt können der erste Wärmeschutzfilm und der zweite Wärmeschutzfilm fest verbunden (bondiert) werden durch den Verankerungseffekt durch die Zwischenschicht, welche aus dem Klebstoff besteht, der derart ausgehärtet ist, dass er von der Grenzfläche zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm und dem zweiten Wärmeschutzfilm aus in die Poren von sowohl dem ersten Wärmeschutzfilm als auch dem zweiten Wärmeschutzfilm eintritt.
Weitere Ausführungsformen werden anhand der nachfolgenden Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung erläutert, wobei:

1 ein Ablaufdiagramm ist, welches eine Ausführungsform des Verfahrens zur Ausbildung des Wärmeschutzfilms erläutert;
2 eine schematische Schnittansicht des die Verbrennungskammer gestaltenden Bauteils unmittelbar nach dem Schritt S1 ist;
3 eine schematische Schnittansicht des die Verbrennungskammer gestaltenden Bauteils 10 direkt nach dem Schritt S2 ist;
4 eine Ansicht zur Erläuterung des Schritts S3 ist;
5 eine Ansicht zur Erläuterung des Schritts S4 ist;
6 eine Ansicht zur Erläuterung der Wärmeschutzfilmstruktur der vorliegenden Erfindung ist; und
7 eine schematische Schnittansicht der Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung ist.

Ausführliche Beschreibung
Nachfolgend werden unter Bezug auf die 1 bis 7 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Ausbildung eines Wärmeschutzfilms und eine Wärmeschutzstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es wird angemerkt, dass in den jeweiligen Zeichnungen gleiche und entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet werden und deren Erläuterung vereinfacht oder darauf verzichtet wird.
Verfahren zur Ausbildung eines Wärmeschutzfilms
Als Erstes wird eine Ausführungsform des Verfahrens zur Ausbildung eines Wärmeschutzfilms gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist ein Ablaufdiagramm, das die Ausführungsform des Verfahrens zur Ausbildung des Wärmeschutzfilms erläutert. In der vorliegenden Ausführungsform wird zuerst ein erster Wärmeschutzfilm 12 auf Oberflächen (im Speziellen die Bodenfläche eines Zylinderkopfs und die Oberseite eines Kolbens) von Bauteilen (nachfolgend als „ein die Verbrennungskammer gestaltendes Bauteil 10“ bezeichnet) ausgebildet, die eine Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine bilden bzw. gestalten (Schritt S1). Das eine Verbrennungskammer gestaltende Bauteil 10 ist aus einer AI-Legierung (AI-Reinheit von weniger als 99,0 %) als einem Basismaterial gebildet, und in dem vorliegenden Schritt wird eine Anodisierungsbehandlung (Eloxierungsbehandlung) durchgeführt. Im Speziellen wird in dem vorliegenden Schritt, nachdem das eine Verbrennungskammer gestaltende Bauteil 10 in eine Behandlungsvorrichtung gegeben wurde, eine Elektrolytlösung (eine wässrige Lösung aus einer Phosphorsäure, einer Oxalsäure, einer Schwefelsäure, einer Chromsäure oder dergleichen) der Oberfläche des eine Verbrennungskammer gestaltenden Bauteils 10 zugeführt und wird eine Elektrolyse durchgeführt, während die elektrische Stromdichte und die Betriebszeit geregelt werden. Durch die Elektrolyse wird der erste Wärmeschutzfilm 12 mit einer Filmdicke von 50 µm oder mehr (50 µm bis 200 µm) ausgebildet.
2 ist eine schematische Schnittansicht des eine Verbrennungskammer gestaltenden Bauteils 10 unmittelbar nach dem Schritt S1. Wie in 2 gezeigt, ist auf dem die Verbrennungskammer gestaltenden Bauteil 10 ein erster Wärmeschutzfilm 12 mit einer unbegrenzten Anzahl an Poren 14, die zur der Oberfläche hin offen sind, ausgebildet. Der erste Wärmeschutzfilm 12 ist ein sogenannter anodisierter Aluminiumfilm und fungiert als ein Wärmeschutzfilm mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit und einer geringeren volumenbezogenen Wärmekapazität als die AI-Legierung, welche das Basismaterial ist, aufgrund einer poröse Struktur mit den Poren 14, die in dem Prozess der Anodisierungsbehandlung ausgebildet werden. Ferner sind im Inneren des ersten Wärmeschutzfilms 12 neben den Poren 14 auch kleine Löcher 16 ausgebildet. Die kleinen Löcher 16 rühren von Additiven (hauptsächlich Si) zur Erhöhung der mechanischen Eigenschaften her, und durch die ausgebildeten kleinen Löcher 16 ist die Wärmekapazität des ersten Wärmeschutzfilms 12 verringert. Als Folge davon, dass die kleinen Löcher 16 ausgebildet sind, werden jedoch mikroskopische Oberflächenunebenheiten auf der Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms 12 gebildet und beträgt die Oberflächenrauheit Ra des ersten Wärmeschutzfilms 12 in diesem Zustand im Mittel 4,0 bis 5,0 µm.
Nach dem Schritt S1 wird eine Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms 12 einem Schleifen unterzogen (Schritt S2). Im Speziellen wird in dem vorliegenden Schritt von der Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms 12 ein Bereich, auf welchen der zweite Wärmeschutzfilm 20 (nachfolgend beschrieben) geklebt werden soll (nachfolgend als „ein Klebebereich“ bezeichnet), in einer Dickenrichtung um den Betrag der Filmdicke des zweiten Wärmeschutzfilms 20 abgeschabt. 3 ist eine schematische Schnittansicht des eine Verbrennungskammer gestaltenden Bauteils 10 direkt nach dem Schritt S2 und zeigt einen Oberflächenabschnitt des ersten Wärmeschutzfilms 12, der dem Klebebereich entspricht. Wie in 3 gezeigt, sind in dem Klebebereich weiterhin mikroskopische Oberflächenunebenheiten gebildet und beträgt die Oberflächenrauheit Ra davon im Mittel 3,0 bis 4,5 µm. Der Grund, weswegen die Oberflächenrauheit Ra des Klebebereichs zum Zeitpunkt des vorliegenden Schritts nicht extrem gering gemacht wird, ist darin begründet, dass beabsichtigt ist, dass zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm 12 und dem zweiten Wärmeschutzfilm 20 im später beschriebenen Schritt S3 Hohlräume ausgebildet werden. Es wird angemerkt, dass die Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms 12 mit Ausnahme des Klebebereichs keinem Schleifen unterzogen wird und demgemäß die Oberflächenrauheit Ra des anderen Bereichs im Mittel bei 4,0 bis 5,0 µm verbleibt.
Nach dem Schritt S2 wird der zweite Wärmeschutzfilm 20 erzeugt (Schritt S3). In diesem Schritt wird auf ähnliche Weise wie im Schritt S1 eine Anodisierungsbehandlung einer AI-Folie 18 (nachfolgend als „reine AI-Folie 18“ bezeichnet und in den Ansprüchen als „Al-Folie“ bezeichnet ist) mit einer AI-Reinheit von gleich oder größer als 99,0 % (vorzugsweise gleich oder größer als 99,5 %) durchgeführt. 4 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Schritts S3. Wie in 4 gezeigt, werden im vorliegenden Schritt beide Oberflächen der reinen AI-Folie 18 (Dicke von ungefähr 10 µm) gleichzeitig einer Anodisierungsbehandlung unterzogen, wodurch der zweite Wärmeschutzfilm 20 (Filmdicke von ungefähr 20 µm), bei dem eine unbegrenzte Anzahl an Poren 14 offen sind, erzeugt (gebildet) wird. Da die beiden Oberflächen der reinen Al-Folie 18 gleichzeitig einer Anodisierungsbehandlung unterzogen werden, sind die Poren 14 zu beiden Oberflächen des zweiten Wärmeschutzfilms 20 hin offen.
Hierbei ist der Grund dafür, warum der zweite Wärmeschutzfilm 20 dicker als die reine Al-Folie 18 wird, dass zum Zeitpunkt der Anodisierungsbehandlung Al auf beiden Oberflächen der reinen Al-Folie 18 in eine Richtung nach innen allmählich oxidiert wird und Aluminiumoxid (Al₂O₃) in der Dickenrichtung (der Richtung senkrecht zu der Oberfläche der reinen Al-Folie 18) wächst. Das Wachstum des Al₂O₃ ist ähnlich bei dem eine Verbrennungskammer gestaltenden Bauteil 10. Das heißt, das eine Verbrennungskammer gestaltende Bauteil 10 wird nach der Anodisierungsbehandlung dicker sein als es vor der Anodisierungsbehandlung war. Zum Zweck einer einfacheren Erläuterung ist die reine AI-Folie 18 in 4 plattenförmig dargestellt, tatsächlich wird die reine AI-Folie 18 jedoch entsprechend der Wandflächenform der Verbrennungskammer pressgeformt und wird danach eine Anodisierungsbehandlung durchgeführt (siehe 5).
Gleichermaßen wie bei dem ersten Wärmeschutzfilm 12 fungiert der zweite Wärmeschutzfilm 20 als ein Wärmeschutzfilm mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit und einer geringeren volumenbezogenen Wärmekapazität als die AI-Legierung, welche das Basismaterial ist. Im Gegensatz zu dem ersten Wärmeschutzfilm 12, in dem die kleinen Löcher 16 ausgebildet sind, weist der zweite Wärmeschutzfilm 20 jedoch eine dichte Struktur auf. Demgemäß weist der zweite Wärmeschutzfilm 20 eine hohe Härte auf und ist die Oberflächenrauheit Ra des zweiten Wärmeschutzfilms 20 so gering wie im Mittel ungefähr 1,0 µm. Der Grund hierfür ist, dass die reine Al-Folie 18 kaum Verunreinigungen enthält und die reine Al-Folie 18 darüber hinaus dünn ist, so dass die Oxidationsrate von Al (mit anderen Worten, die Wachstumsrate von Al₂O₃) im Wesentlichen auf der gesamten Oberfläche gleichförmig ist.
Um die Filmfunktion des zweiten Wärmeschutzfilms 20 aufzuzeigen, ist es hierbei wünschenswert, dass der Großteil der reinen AI-Folie 18 oxidiert wird und im Inneren kaum ein Al-Teil verbleibt. Wenn die Poren 14 in der Dickenrichtung des zweiten Wärmeschutzfilms 20 miteinander in Verbindung stehen, kann ein Arbeitsgas in der Dickenrichtung des zweiten Wärmeschutzfilms 20 hindurchgehen und ist die Filmfunktion verringert, so dass es daher jedoch nicht wünschenswert ist, dass die gesamte reine Al-Folie 18 oxidiert wird. Basierend auf diesem Gesichtspunkt wird im vorliegenden Schritt, während die elektrische Stromdichte und die Betriebszeit reguliert werden, die Elektrolyse derart durchgeführt, dass ein sehr geringer AI-Teil im Inneren des Wärmeschutzfilms 20 in einem nicht oxidierten Zustand verbleibt (im Speziellen derart, dass die Dicke des AI-Teils im nicht oxidierten Zustand 5 % bis 20 % der Dicke vor der Behandlung ist).
Nach dem Schritt S3 wird der zweite Wärmeschutzfilm 20 an die Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms 12 bondiert (Schritt S4). 5 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Schritts S4. Hierbei ist das eine Verbrennungskammer gestaltende Bauteil 10 ein Kolben und wird davon ausgegangen, dass ein Bereich, welcher einer Seitenoberfläche eines Hohlraums des Kolbens entspricht, und eine schräge Oberfläche (sich verjüngende Oberfläche) eines Außenumfangs des Hohlraums der im Schritt S2 beschriebene Klebebereich sind. Wie in 5 gezeigt, wird in dem vorliegenden Schritt der zweite Wärmeschutzfilm 20 auf dem Klebebereich angeordnet und wird ein wärmebeständiger Klebstoff (im Speziellen eine Silikonpolymerlösung enthaltend ein Silikon in einer Hauptkette, insbesondere eine Polymerlösung, die ein Polysilazan oder Polysiloxan enthält, und ein Etherlösungsmittel) zwischen den ersten Wärmeschutzfilm 12 und den zweiten Wärmeschutzfilm 20 gegossen.
Hierbei wird ein wärmebeständiger Klebstoff mit geringer Viskosität verwendet. Der wärmebeständige Klebstoff, der zwischen den ersten Wärmeschutzfilm 12 und den zweiten Wärmeschutzfilm 20 gegossen wird, verteilt sich gleichmäßig zwischen diesen Wärmeschutzfilmen, um eine Grenzfläche auszubilden, und tritt teilweise in die Poren 14 in diesen Wärmeschutzfilmen ein. Darüber hinaus werden zwischen diesen Wärmeschutzfilmen Hohlräume gebildet, wo der wärmebeständige Klebstoff nicht vorkommt. Der Grund hierfür ist, dass die Oberflächenrauheit Ra des Klebebereichs eine Größenordnung von ungefähr 3,0 bis 4,5 µm aufweist, so dass ein sehr geringer Abstand zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm 12 und dem zweiten Wärmeschutzfilm 20 erzeugt wird und daher der wärmebeständige Klebstoff, der in den Abstand gegossen wird, in die Poren 14 eintritt, wodurch der Klebstoff, der den Abstand füllen soll, abnimmt.
Nachdem der wärmebeständige Klebstoff zwischen den ersten Wärmeschutzfilm 12 und den zweiten Wärmeschutzfilm 20 gegossen wurde, wird der wärmebeständige Klebstoff erwärmt und gehärtet. Die Härtungsbedingungen (Temperatur, Zeitraum und dergleichen) sind nicht speziell beschränkt insofern die Bedingungen derart sind, dass der wärmebeständige Klebstoff gehärtet werden kann und der erste Wärmeschutzfilm 12, der zweite Wärmeschutzfilm 20 und das eine Verbrennungskammer gestaltende Bauteil 10 nicht erweicht werden.
Wie zuvor beschrieben, wird der zweite Wärmeschutzfilm 20 hergestellt durch eine Anodisierungsbehandlung der reinen AI-Folie 18 und wird auf die Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms 12, welcher durch die Anodisierungsbehandlung des eine Verbrennungskammer gestaltenden Bauteils 10 ausgebildet wurde, bondiert und kann somit der Wärmeschutzfilm ausgebildet werden. Im Speziellen ist in der vorliegenden Ausführungsform die Oberflächenrauheit Ra des zweiten Wärmeschutzfilms 20, der im Schritt S3 aus der reinen AI-Folie 18 hergestellt wurde, im Mittel so gering wie ungefähr 1,0 µm, obwohl sich der zweite Wärmeschutzfilm 20 in einem nicht polierten Zustand befindet. Demgemäß kann auf ein Polieren oder dergleichen des zweiten Wärmeschutzfilms 20 zum Zweck einer Glättung nach dem Bondieren des zweiten Wärmeschutzfilms 20 verzichtet werden. Folglich kann ein Wärmeschutzfilm mit einer geglätteten Oberfläche ausgebildet werden, während bei dem Bildungsprozess des Wärmeschutzfilms erfolgreich verhindert wird, dass die Leistungsfähigkeit und Festigkeit des Films verschlechtert werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Schritt S3 zwischen dem Schritt S2 und dem Schritt S4 durchgeführt, jedoch kann bei der zeitlichen Steuerung des Ablaufs der Schritt S3 zwischen den Behandlungen im Schritt S1 und Schritt S2 liegen oder kann vor der Behandlung im Schritt S1 liegen. Das heißt, der erste Wärmeschutzfilm 12 wird auf der Oberfläche des eine Verbrennungskammer gestaltenden Bauteils 10 ausgebildet, und der zweite Wärmeschutzfilm 20 kann hergestellt werden, bevor die Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms 12 einem Schleifen unterzogen wird. Alternativ dazu wird nachdem der zweite Wärmeschutzfilm 20 hergestellt wurde, der erste Wärmeschutzfilm 12 auf der Oberfläche des eine Verbrennungskammer gestaltenden Bauteils 10 ausgebildet und kann die Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms 12 einem Schleifen unterzogen werden.
Ferner ist in der oben beschriebenen Ausführungsform der erste Wärmeschutzfilm 12 ein anodisierter Aluminiumfilm und wird ausgebildet, indem die Oberfläche des eine Verbrennungskammer gestaltenden Bauteils 10 in Schritt S1 einer Anodisierungsbehandlung unterzogen wird. Der erste Wärmeschutzfilm 12 kann jedoch ein Keramikspritzfilm aus einem Zirkoniumoxid (ZrO₂), einem Siliciumoxid (SiO₂), einem Siliciumnitrid (Si₃N₄), einem Yttriumoxid (Y₂O₃), einem Titanoxid (TiO₂) und dergleichen sein. Ein Keramikspritzfilm wird ausgebildet durch Spritzen eines Materials auf die Oberfläche des eine Verbrennungskammer gestaltenden Bauteils 10 in Schritt S1 und fungiert gleichermaßen wie bei dem anodisierten Aluminiumfilm als ein Wärmeschutzfilm mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als die AI-Legierung, welche das Basismaterial des eine Verbrennungskammer gestaltenden Bauteils 10 ist. Ferner weisen diese Spritzfilme interne Luftblasen auf, die in dem Arbeitsschritt des Spritzens ausgebildet werden, und fungieren daher gleichermaßen wie bei dem anodisierten Aluminiumfilm als Wärmeschutzfilme mit einer geringeren volumenbezogenen Wärmekapazität als die AI-Legierung, wobei diese Spritzfilme dazu neigen, eine hohe Oberflächenrauheit aufzuweisen.
Wärmeschutzfilmstruktur
Als Nächstes wird eine Ausführungsform einer Wärmeschutzfilmstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. 6 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Wärmeschutzfilmstruktur der vorliegenden Erfindung und zeigt eine schematische Schnittansicht des im Schritt S2 beschriebenen Klebebereichs. Wie in 6 gezeigt, sind auf der Oberfläche des eine Verbrennungskammer gestaltenden Bauteils 10 der erste Wärmeschutzfilm 12 mit den Poren 14 und den kleinen Löchern 16 und der zweite Wärmeschutzfilm 20 mit den Poren 14 ausgebildet. Die Filmdicke in der Stapelrichtung des gesamten Wärmeschutzfilms mit dem ersten Wärmeschutzfilm 12 und dem zweiten Wärmeschutzfilm 20 beträgt insgesamt 50 µm oder mehr (50 µm bis 200 µm).
Wie bereits beschrieben, fungieren der erste Wärmeschutzfilm 12 und der zweite Wärmeschutzfilm 20 als Wärmeschutzfilme mit geringeren Wärmeleitfähigkeiten und geringeren volumenbezogenen Wärmekapazitäten als die AI-Legierung, welche das Basismaterial ist. Folglich ist das Vermögen der Wandoberflächentemperatur, der Arbeitsgastemperatur in der Verbrennungskammer zu folgen, erhöht und können zahlreiche Effekte erhalten werden. Das heißt, in einem Ansaugtakt und einem Verdichtungstakt der Brennkraftmaschine wird das Auftreten eines Klopfens und einer unnatürlichen Verbrennung durch Erwärmen der Ansaugluft unterdrückt und kann in einem Verbrennungstakt die Kraftstoffeffizienz erhöht werden, indem ein Kühlverlust verringert wird. Für die Eigenschaften eines derartigen Wärmeschutzfilms und die durch den Wärmeschutzfilm erhaltenen Effekte kann beispielsweise verwiesen werden auf JP 2013-060620 A , JP 2013-024142 A und JP 2015-031226 A .
Wie bereits beschrieben, ist ferner die Oberflächenrauheit Ra des zweiten Wärmeschutzfilms 20 ungefähr so niedrig wie 1,0 µm. Folglich kann wirksam das Auftreten von Problemen im Zusammenhang mit der Bildung des Wärmeschutzfilms wie einer Verringerung der Wärmeabschirmleistung aufgrund einer Erhöhung der Wärmeübergangsfläche und eine Verringerung der Fließfähigkeit des eingespritzten Kraftstoffs und der erzeugten Flammen vermieden werden. Im Speziellen verteilt sich in einer Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung ein von einem Injektor eingespritzter Kraftstoff in der Verbrennungskammer, nachdem er mit einer Seitenfläche des Hohlraums und einer schrägen Oberfläche eines Außenumfangs des Hohlraums kollidiert (siehe 7). Folglich kann durch Bereitstellen des zweiten Wärmeschutzfilms 20 mit der geringen Oberflächenrauigkeit Ra auf zumindest der Seitenfläche und der schrägen Oberfläche das Verteilen des eingespritzten Kraftstoffs in der Verbrennungskammer gefördert werden.
Wie in 6 gezeigt, ist zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm 12 und dem zweiten Wärmeschutzfilm 20 ferner eine Zwischenschicht 22 ausgebildet. Die Zwischenschicht 22 wird gebildet aus dem zuvor erwähnten wärmebeständigen Klebstoff und ist fest mit diesen Filmen verbunden (Verankerungseffekt), indem dieser derart ausgehärtet wird, dass er in die Poren 14 des ersten Wärmeschutzfilms 12 und die Poren 14 in einer Unterfläche (einer zu dem Wärmeschutzfilm 12 hin ausgerichteten Oberfläche) des zweiten Wärmeschutzfilms 20 eindringt. Da der wärmebeständige Klebstoff in die Poren 14 eindringt, ist keine klare Grenze zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm 12 und der Zwischenschicht 22 oder zwischen dem zweiten Wärmeschutzfilm 20 und der Zwischenschicht 22 vorhanden.
Wie in 6 gezeigt, sind ferner Hohlräume 24 im Inneren der Zwischenschicht 22 ausgebildet. Die Hohlräume 24 stammen von den im oben beschriebenen Schritt S3 beabsichtigt ausgebildeten Hohlräumen, und da derartige Hohlräume 24 ausgebildet sind, ist die Wärmekapazität auch in der Zwischenschicht 22 verringert und kann das zuvor erwähnte Folgevermögen der Wandoberflächentemperatur verbessert werden.
Der wärmebeständige Klebstoff, welcher die Zwischenschicht 22 bildet, weist jedoch eine geringere Festigkeit auf als vergleichsweise das anodisierte Aluminium, welches den ersten Wärmeschutzfilm 12 und den zweiten Wärmeschutzfilm 20 bildet, und kann durch eine Druckänderung in der Verbrennungskammer, eine Kollision mit einem unter hohem Druck eingespritzten Kraftstoff und dergleichen leicht brechen. Diesbezüglich verbleibt in der vorliegenden Ausführungsform im Inneren des zweiten Wärmeschutzfilms 20 ein AI-Teil in einem nicht oxidierten Zustand und stehen die Poren 14 in der Dickenrichtung des zweiten Wärmeschutzfilms 20 nicht miteinander in Verbindung. Daher wird die Druckänderung in der Verbrennungskammer durch den AI-Teil absorbiert oder wird ein Eindringen des mit hohem Druck eingespritzten Kraftstoffs durch das AI-Teil unterbunden und kann dadurch die Zwischenschicht 22 geschützt werden. Da das AI-Teil verbleibt, wird es ferner dem Arbeitsgas nicht ermöglicht, den zweiten Wärmeschutzfilm 20 in der Dickenrichtung zu durchdringen und kann erfolgreich eine Verringerung des oben beschriebenen Folgevermögens der Wandoberflächentemperatur verhindert werden.
Die vorliegende Erfindung lässt sich dahingehend zusammenfassen, dass auf einer Oberfläche eines ersten Wärmeschutzfilms 12, der ausgebildet wird durch eine Anodisierungsbehandlung einer Oberfläche eines eine Verbrennungskammer gestaltenden Bauteils 10, das aus einer AI-Legierung (AI-Reinheit von weniger als 99,0 %) als einem Basismaterial gebildet ist, ein zweiter Wärmeschutzfilm 20 angeordnet wird, der durch eine Anodisierungsbehandlung von den beiden Oberflächen einer reinen AI-Folie mit einer AI-Reinheit von gleich oder größer als 99,0 % hergestellt wurde. Zwischen diese Wärmeschutzfilme wird ein wärmebeständiger Klebstoff gegossen, und der wärmebeständige Klebstoff wird erwärmt und ausgehärtet (eine Zwischenschicht 22). Da der zweite Wärmeschutzfilm 20 auch in einem nicht polierten Zustand eine geringe Oberflächenrauheit Ra von im Mittel ungefähr 1,0 µm aufweist, kann auf ein Polieren oder dergleichen des Films zum Zweck einer Glättung nach dem Bondieren des zweiten Wärmeschutzfilms 20 verzichtet werden. Zudem kann eine Wärmeschutzfilmstruktur mit einer geglätteten Oberfläche bereitgestellt werden.

Claims

Verfahren zum Ausbilden eines Wärmeschutzfilms umfassend: einen Schritt des Ausbildens eines ersten Wärmeschutzfilms (12) auf einer Oberfläche eines Bauteils (10), das aus einer AI-Legierung mit einer AI-Reinheit von weniger als 99,0 % als einem Basismaterial gebildet ist und eine Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine gestaltet, wobei der erste Wärmeschutzfilm (12) eine geringere Wärmeleitfähigkeit und eine geringere volumenbezogene Wärmekapazität als das Basismaterial und eine poröse Struktur aufweist; einen Schritt des Herstellens eines zweiten Wärmeschutzfilms (20), in welchem ein poröses Aluminiumoxid mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit und einer geringeren volumenbezogenen Wärmekapazität als das Basismaterial auf einer Oberfläche ausgebildet wird durch eine Anodisierungsbehandlung einer AI-Folie (18) mit einer AI-Reinheit von gleich oder größer als 99,0 %; und einen Schritt des Bondierens des zweiten Wärmeschutzfilms (20) auf eine Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms (12).
Verfahren zum Ausbilden eines Wärmeschutzfilms nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bondierens des zweiten Wärmeschutzfilms (20) ein Schritt des Anordnens des zweiten Wärmeschutzfilms (20) auf der Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms (12), in einem Zustand, bei dem die Oberflächenrauheit des ersten Wärmeschutzfilms (12) höher ist als die Oberflächenrauheit des zweiten Wärmeschutzfilms (20), der dem ersten Wärmeschutzfilm (12) gegenüber liegend angeordnet ist, des Gießens eines Klebstoffs zwischen den ersten Wärmeschutzfilm (12) und den zweiten Wärmeschutzfilm (20) und des Härtens des Klebstoffs ist.
Verfahren zum Ausbilden eines Wärmeschutzfilms nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Herstellens des zweiten Wärmeschutzfilms (20) unter einer Anodisierungsbehandlungsbedingung durchgeführt wird, bei der Poren (14), die zu beiden Oberflächen des zweiten Wärmeschutzfilms (20) hin offen sind, in der Dickenrichtung des zweiten Wärmeschutzfilms (20) nicht miteinander in Verbindung stehen.
Verfahren zum Ausbilden eines Wärmeschutzfilms nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Wärmeschutzfilm (12) und der zweite Wärmeschutzfilm (20) Poren (14) aufweisen, die zu Oberflächen hin offen sind, der Schritt des Bondierens des zweiten Wärmeschutzfilms (20) ein Schritt des Anordnens des zweiten Wärmeschutzfilms (20) auf der Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms (12), des Gießens des Klebstoffs zwischen den ersten Wärmeschutzfilm (12) und den zweiten Wärmeschutzfilm (20), so dass der Klebstoff von einer Grenzfläche zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm (12) und dem zweiten Wärmeschutzfilm (20) aus in die Poren (14) von sowohl dem ersten Wärmeschutzfilm (12) als auch dem zweiten Wärmeschutzfilm (20) eintritt, und des Härtens des Klebstoffs ist.
Wärmeschutzfilmstruktur, umfassend: einen ersten Wärmeschutzfilm (12), der ein Wärmeschutzfilm ist, welcher auf einer Oberfläche eines Bauteils (10) ausgebildet ist, das aus einer AI-Legierung mit einer AI-Reinheit von weniger als 99,0 % als einem Basismaterial gebildet ist und eine Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine gestaltet, und eine geringere Wärmeleitfähigkeit und eine geringere volumenbezogene Wärmekapazität als das Basismaterial und eine poröse Struktur aufweist; und einen zweiten Wärmeschutzfilm (20), der ein Wärmeschutzfilm ist, welcher erhalten wird durch eine Anodisierungsbehandlung einer AI-Folie (18) mit einer AI-Reinheit von gleich oder größer als 99,0 %, konfiguriert ist, um auf eine Oberfläche des ersten Wärmeschutzfilms (12) bondiert zu werden und ein auf einer Oberfläche ausgebildetes poröses Aluminiumoxid aufweist, das eine geringere Wärmeleitfähigkeit und eine geringere volumenbezogene Wärmekapazität als das Basismaterial aufweist.
Wärmeschutzfilmstruktur nach Anspruch 5, wobei zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm (12) und dem zweiten Wärmeschutzfilm (20) eine aus einem Klebstoff bestehende Zwischenschicht (22) ausgebildet ist, und im Inneren der Zwischenschicht (22) Hohlräume (24) ausgebildet sind.
Wärmeschutzfilmstruktur nach Anspruch 6, wobei der zweite Wärmeschutzfilm (20) Poren (14) aufweist, die offen sind zu beiden Oberflächen, und die Poren (14) in der Dickenrichtung des zweiten Wärmeschutzfilms (20) nicht miteinander in Verbindung stehen.
Wärmeschutzfilmstruktur nach Anspruch 6 oder 7, wobei der erste Wärmeschutzfilm (12) und der zweite Wärmeschutzfilm (20) Poren (14) aufweisen, die zu Oberflächen hin offen sind, und zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm (12) und dem zweiten Wärmeschutzfilm (20) die Zwischenschicht (22) aus dem Klebstoff besteht, der derart gehärtet ist, dass er von einer Grenzfläche zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm (12) und dem zweiten Wärmeschutzfilm (20) aus in Poren (14) von sowohl dem ersten Wärmeschutzfilm (12) als auch dem zweiten Wärmeschutzfilm (20) eintritt.
Wärmeschutzfilmstruktur nach Anspruch 5, wobei der zweite Wärmeschutzfilm (20) Poren (14) aufweist, die offen sind zu beiden Oberflächen, und die Poren (14) in der Dickenrichtung des zweiten Wärmeschutzfilms (20) nicht miteinander in Verbindung stehen.
Wärmeschutzfilmstruktur nach einem der Ansprüche 5 oder 9, wobei der erste Wärmeschutzfilm (12) und der zweite Wärmeschutzfilm (20) Poren (14) aufweisen, die zu Oberflächen hin offen sind, und zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm (12) und dem zweiten Wärmeschutzfilm (20) eine Zwischenschicht (22) ausgebildet ist, die aus einem Klebstoff besteht, der derart gehärtet ist, dass er von einer Grenzfläche zwischen dem ersten Wärmeschutzfilm (12) und dem zweiten Wärmeschutzfilm (20) aus in Poren (14) von sowohl dem ersten Wärmeschutzfilm (12) als auch dem zweiten Wärmeschutzfilm (20) eintritt.