JP3206332B2 - Member constituting combustion chamber of internal combustion engine and method of manufacturing the same - Google Patents

Member constituting combustion chamber of internal combustion engine and method of manufacturing the same

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、デポジットが付着
しにくい内燃機関の燃焼室を構成する部材、及びその製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a member constituting a combustion chamber of an internal combustion engine to which deposits are unlikely to adhere, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関の燃焼室は、長期間使用すると
その壁面にデポジットが付着する。このデポジットによ
りシリンダライナが磨耗し、その結果としてオイル洩れ
が生じ、オイル消費量が増加する。また、煤は燃焼室の
壁面に焼き付き、これに燃料が濡れ状態になり付着す
る。この結果、未燃焼の炭化水素や煤の排出量が多くな
る。
2. Description of the Related Art Deposits adhere to the wall of a combustion chamber of an internal combustion engine when used for a long period of time. This deposit wears the cylinder liner, resulting in oil leakage and increased oil consumption. Further, the soot is seized on the wall surface of the combustion chamber, and the fuel becomes wet and adheres thereto. As a result, the amount of emission of unburned hydrocarbons and soot increases.

【0003】このデポジットの付着の原因として、内燃
機関の燃焼室内部に燃料が付着し、不完全燃焼によりこ
の燃料が炭化することが挙げられる。従ってこの燃料の
付着を防ぐため、特定のセラミックス材料からなる被覆
層を形成することが提案された(特開平4−124443
号)。
[0003] The cause of the deposit is that fuel adheres to the inside of the combustion chamber of the internal combustion engine, and the fuel is carbonized by incomplete combustion. Therefore, in order to prevent the fuel from adhering, it has been proposed to form a coating layer made of a specific ceramic material (JP-A-4-124443).
issue).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の被覆層に用いら
れているセラミックス材料は炭化珪素もしくは窒化珪素
であって、通常知られているものである。このような従
来知られているセラミックス材料は単に撥水性を有する
のみであり、デポジットの堆積を抑制する点においては
不十分である。さらに、このセラミックス材料からなる
被覆層は、内燃機関の燃焼室の環境における耐性の点で
も十分ではなかった。
The ceramic material used for the above-mentioned coating layer is silicon carbide or silicon nitride, which is generally known. Such conventionally known ceramic materials merely have water repellency and are insufficient in suppressing the deposition of deposits. Further, the coating layer made of this ceramic material is not sufficient in terms of resistance in the environment of a combustion chamber of an internal combustion engine.

【0005】従って、本発明は、デポジットの付着力を
低下させ、効果的にデポジットの堆積抑制機能を発揮す
る被覆層を具備する内燃機関の燃焼室を構成する部材を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a member constituting a combustion chamber of an internal combustion engine having a coating layer that reduces the adhesion of a deposit and effectively exerts a function of suppressing the accumulation of a deposit. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、内燃機関の燃焼室を構成する部材
表面に金属アルコキシドを用いて酸化物ゲルを形成し、
次いでリチウムアルコキシドを塗布し、焼成することを
特徴とする、リチウム元素を含むセラミックス被覆層を
表面に具備する内燃機関の燃焼室を構成する部材の製造
方法が提供される。
According to the present invention, an oxide gel is formed on a surface of a member constituting a combustion chamber of an internal combustion engine by using a metal alkoxide.
Subsequently, a method for producing a member constituting a combustion chamber of an internal combustion engine, which is provided with a ceramic coating layer containing a lithium element on the surface, which is characterized by applying a lithium alkoxide and calcining, is provided.

【0007】また、本発明によれば、アミノ基を有する
アルコキシドと、フルオロアルキル基を有する金属アル
コキシドとを少なくとも含むアルコキシドよりゾルゲル
法により形成された被覆層を表面に具備することを特徴
とする内燃機関の燃焼室を構成する部材が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided an internal combustion having a coating layer formed on a surface thereof by a sol-gel method from an alkoxide containing at least an alkoxide having an amino group and a metal alkoxide having a fluoroalkyl group. A member that constitutes a combustion chamber of an engine is provided.

【0008】さらに、本発明によれば、アルコキシル基
の一部がフルオロアルキル基により置換されており、か
つ枝分かれした骨格構造を有する金属アルコキシドより
ゾルゲル法により形成された被覆層を表面に具備するこ
とを特徴とする内燃機関の燃焼室を構成する部材が提供
される。
Further, according to the present invention, a surface is provided with a coating layer formed by a sol-gel method from a metal alkoxide having a branched skeleton structure in which a part of an alkoxyl group is substituted by a fluoroalkyl group. There is provided a member constituting a combustion chamber of an internal combustion engine, characterized in that:

【0009】[0009]

【作用】請求項1記載の発明では、リチウム元素はセラ
ミックス被覆層内においてリチウムイオンとして存在し
ている。デポジットが金属部材に対して付着する場合、
水素結合によって結合する場合が多く、リチウムイオン
はこの水素結合を切断するため、金属部材にリチウム元
素を含むセラミックス被覆層を設けることにより、デポ
ジットの部材に対する付着・堆積を抑制することができ
る。従ってこの方法によればリチウム元素をセラミック
ス被覆層の表面により多く分布させることができるた
め、この方法により形成されたセラミックス被覆層を有
する部材はデポジットの付着・堆積抑制効果が高くな
る。
According to the first aspect of the present invention, the lithium element exists as lithium ions in the ceramic coating layer. If the deposit adheres to the metal member,
Bonds are often formed by hydrogen bonds, and lithium ions cut off the hydrogen bonds. Therefore, by providing a ceramic coating layer containing a lithium element on a metal member, adhesion and deposition of the deposit on the member can be suppressed. Therefore, according to this method, more lithium element can be distributed on the surface of the ceramic coating layer, and the member having the ceramic coating layer formed by this method has a high effect of suppressing the deposition and deposition of the deposit.

【0010】請求項記載の発明では、被覆層を構成す
るアルコキシドとして、有機物であるデポジットに対す
る親和性の低いフルオロアルキル基置換アルコキシドと
デポジットに対する親和性の高いアミノ基を有するアル
コキシドを用いている。このような構成のアルコキシド
を用いて被覆膜を形成することにより、得られた被覆膜
はデポジットに対する親和性の低い表面に、デポジット
に対する親和性の高い部分が局所的に存在し、その結
果、表面全体が親和性の低い場合よりもデポジットの付
着が抑制される。
According to the second aspect of the present invention, as the alkoxide constituting the coating layer, an alkoxide having a fluoroalkyl group-substituted alkoxide having a low affinity for an organic deposit and an alkoxide having an amino group having a high affinity for the deposit are used. By forming a coating film using the alkoxide having such a structure, the obtained coating film locally has a portion having a high affinity for the deposit on a surface having a low affinity for the deposit, and as a result, In addition, the adhesion of the deposit is suppressed as compared with the case where the entire surface has low affinity.

【0011】請求項記載の発明では、被覆層を構成す
るアルコキシドとして、有機物であるデポジットに対す
る親和性の低いフルオロアルキル基置換アルコキシドを
用いるが、このフルオロアルキル基置換アルコキシドと
して枝分かれ構造を有するものを用いている。このよう
なアルコキシドを用いることにより、加熱による撥水性
の低下を抑制することができ、被覆膜の耐熱性を高める
ことができる。
According to the third aspect of the present invention, as the alkoxide constituting the coating layer, a fluoroalkyl group-substituted alkoxide having a low affinity for an organic deposit is used. Used. By using such an alkoxide, a decrease in water repellency due to heating can be suppressed, and the heat resistance of the coating film can be increased.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段の補足説明】リチウム元素
を含むセラミックス被覆層はいわゆるゾルゲル法を用い
て形成される。ゾルゲル法とは、金属の有機もしくは無
機化合物を溶液とし、溶液中で該化合物の加水分解・重
縮合反応を進ませてゾルをゲルとして固化し、ゲルの加
熱によって酸化物固体を製造する方法である。本発明に
おいては、原料として、金属アルコキシドとリチウムア
ルコキシドを用いる。
Supplementary explanation of means for solving the problem The ceramic coating layer containing lithium element is formed by using a so-called sol-gel method. The sol-gel method is a method in which an organic or inorganic compound of a metal is made into a solution, a hydrolysis / polycondensation reaction of the compound proceeds in the solution to solidify the sol as a gel, and an oxide solid is produced by heating the gel. is there. In the present invention, metal alkoxide and lithium alkoxide are used as raw materials.

【0013】金属アルコキシドとは、下式 M(OR)n で表されるものであり、上式中、Mは金属であり、Rは
アルキルであり、nは金属Mの酸化数である。金属Mと
しては種々のものを用いることができ、目的とする金属
酸化物に対応するものを用いる。金属の例としては、限
定するものではないが、Na、Cu、Ca、Sr、B
a、Zn、B、Al、Ga、Y、Si、Ge、Pb、
P、Sb、V、Ta、W、La、Nd等を挙げることが
できる。アルキルとしては、メチル、エチル、プロピ
ル、ブチル等を用いることができる。従って、金属アル
コキシドとしては、NaOCH3、Cu(OCH3)2 、Ca(OCH3)2
Sr(OCH3)2、Ba(OCH3)2 、Zn(OCH3)2 、B(OCH3)3、Al(i-
OC3H7)3、Ga(OC2H5)3、Y(OC4H9)3、Si(OC2H5)4、Ge(OC2
H5)4、Pb(OC4H9)3、PO(OCH3)3 、Sb(OC2H5)3、VO(OC
2H5)3、Ta(OC3H7)5、W(OC2H5)6 、La(OC3H7)3、Nd((OC2
H5)3 が例示される。
The metal alkoxide is represented by the following formula M (OR) n , wherein M is a metal, R is alkyl, and n is the oxidation number of the metal M. Various metals can be used as the metal M, and a metal corresponding to a target metal oxide is used. Examples of metals include, but are not limited to, Na, Cu, Ca, Sr, B
a, Zn, B, Al, Ga, Y, Si, Ge, Pb,
P, Sb, V, Ta, W, La, Nd and the like can be mentioned. As the alkyl, methyl, ethyl, propyl, butyl and the like can be used. Therefore, as metal alkoxides, NaOCH 3 , Cu (OCH 3 ) 2 , Ca (OCH 3 ) 2 ,
Sr (OCH 3 ) 2 , Ba (OCH 3 ) 2 , Zn (OCH 3 ) 2 , B (OCH 3 ) 3 , Al (i-
OC 3 H 7 ) 3 , Ga (OC 2 H 5 ) 3 , Y (OC 4 H 9 ) 3 , Si (OC 2 H 5 ) 4 , Ge (OC 2
H 5) 4, Pb (OC 4 H 9) 3, PO (OCH 3) 3, Sb (OC 2 H 5) 3, VO (OC
2 H 5) 3, Ta ( OC 3 H 7) 5, W (OC 2 H 5) 6, La (OC 3 H 7) 3, Nd ((OC 2
H 5 ) 3 is exemplified.

【0014】リチウムアルコキシドとしては、特に制限
はなく、例えば、LiOCH3、LiOC2H5、LiOC3H7 、LiOC4H9
、等が例示される。
The lithium alkoxide is not particularly limited. For example, LiOCH 3 , LiOC 2 H 5 , LiOC 3 H 7 , LiOC 4 H 9
, Etc. are exemplified.

【0015】これらの金属アルコキシドに水(加水分解
用)、アルコール(均質溶液調製用)、酸もしくは塩基
(触媒作用)を加え、溶液を調製する。アルコールとし
ては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、ブタノール等が用いられる。触媒として用いられる
酸としては、塩酸、硫酸、酢酸、フッ酸が例示される。
塩基としては、処理後に揮発によって除去できるアンモ
ニアが用いられる。また、この溶液にゾルゲル法におい
て公知の添加剤、例えばアセチルアセトン等を加えても
よい。
Water (for hydrolysis), alcohol (for preparing a homogeneous solution), acid or base (catalysis) is added to these metal alkoxides to prepare a solution. As the alcohol, for example, methanol, ethanol, propanol, butanol and the like are used. Examples of the acid used as the catalyst include hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid, and hydrofluoric acid.
As the base, ammonia that can be removed by volatilization after the treatment is used. Further, a known additive such as acetylacetone may be added to the solution in the sol-gel method.

【0016】こうして製造した金属アルコキシド溶液
を、鉄系もしくはアルミニウム合金系製の内燃機関の燃
焼室を構成する部材、すなわちピストン、シリンダヘッ
ド、吸入弁ヘッド等に塗布する。塗布法は、ディッピン
グ、スピンコート、スプレー等の公知の塗布方法を用い
ることができる。塗布膜の厚さは特に制限はなく、通常
50〜1000nmである。この塗布後、塗布膜を乾燥し、焼成
することにより、リチウム元素を含むセラミックスの被
覆膜が得られる。
The metal alkoxide solution thus produced is applied to members constituting a combustion chamber of an internal combustion engine made of an iron or aluminum alloy, that is, a piston, a cylinder head, a suction valve head, and the like. As the coating method, a known coating method such as dipping, spin coating, spraying or the like can be used. The thickness of the coating film is not particularly limited, and is usually
It is 50-1000 nm. After this application, the applied film is dried and fired to obtain a ceramic coating film containing a lithium element.

【0017】上記の方法で得られたセラミックス被覆膜
内にはリチウム元素が均一に分散されているが、デポジ
ットと部材との間の水素結合を切断するリチウムイオン
の効果を高めるためには、リチウムがセラミックス被覆
層の表面により多く存在していることが好ましい。従っ
て、まず各種金属アルコキシドを用いて燃焼室を構成す
る金属部材の表面上に酸化物ゲルを形成し、次いでリチ
ウムアルコキシドの溶媒(例えばメタノール)溶液を酸
化物ゲルの上に塗布し、焼成することによりリチウムを
セラミックス被覆膜の表面に効果的に配置させることが
できる。
Although the lithium element is uniformly dispersed in the ceramic coating film obtained by the above-described method, in order to enhance the effect of lithium ions for cutting the hydrogen bond between the deposit and the member, It is preferable that more lithium is present on the surface of the ceramic coating layer. Therefore, first, an oxide gel is formed on the surface of the metal member constituting the combustion chamber using various metal alkoxides, and then a solvent (eg, methanol) solution of lithium alkoxide is applied on the oxide gel and fired. Thereby, lithium can be effectively arranged on the surface of the ceramic coating film.

【0018】アミンは一般的に有機物に対し親和性が高
く容易に結合する。従ってアミノ基を有する金属アルコ
キシドを用いて被覆膜を形成すると、この被覆膜は有機
物であるデポジットに対し親和性が高く、デポジットは
被覆膜に容易に付着する。一方、フルオロアルキル基は
デポジットに対する親和性が低く、従ってこのフルオロ
アルキル基によって置換されたアルコキシドを用いて高
い撥水性を有する被覆を形成することが従来行われてき
た。本発明者は、このデポジットに対する親和性が低い
フルオロアルキル基置換アルコキシドにデポジットに対
し親和性が高いアミン基含有アルコキシドを混合して被
覆膜を形成すると、親デポジットの部分を局所的に有す
る疎デポジット被覆膜が得られ、この被覆膜が疎デポジ
ットの成分のみからなる被覆膜よりもデポジットの付着
を抑制できることを見出した。ここで用いられるアミノ
基を有するアルコキシドとしては、下式 (RO)3 Si(CH2)m NH2 で表されるアミノアルキルシランが例示される。上記式
中、Rは炭素数1〜5のアルキルであり、mは3〜5で
あることが好ましい。また、フルオロアルキル基置換ア
ルコキシドは、前記金属アルコキシドにおいて、アルコ
キシル基の一部がフルオロアルキル基により置換された
ものである。被覆膜の製造において、混入させるアミノ
基含有アルコキシドの量は、フルオロアルキル基置換ア
ルコキシド70モル%に対し30モル%であることが好まし
い。
Amine generally has high affinity for organic substances and easily binds. Therefore, when a coating film is formed using a metal alkoxide having an amino group, the coating film has a high affinity for an organic deposit, and the deposit easily adheres to the coating film. On the other hand, fluoroalkyl groups have low affinity for deposits, and therefore, it has been conventionally performed to form coatings having high water repellency using alkoxides substituted by the fluoroalkyl groups. The present inventor has found that when a coating film is formed by mixing a fluoroalkyl group-substituted alkoxide having a low affinity for the deposit with an amine group-containing alkoxide having a high affinity for the deposit, the liposome having the parent deposit part locally is formed. A deposit coating film was obtained, and it was found that this coating film was able to suppress the adhesion of the deposit more than a coating film consisting only of the component of the sparse deposit. Examples of the alkoxide having an amino group used herein include an aminoalkylsilane represented by the following formula (RO) 3 Si (CH 2 ) m NH 2 . In the above formula, R is alkyl having 1 to 5 carbon atoms, and m is preferably 3 to 5. Further, the fluoroalkyl group-substituted alkoxide is obtained by substituting a part of the alkoxyl group with the fluoroalkyl group in the metal alkoxide. In the production of the coating film, the amount of the amino group-containing alkoxide to be mixed is preferably 30 mol% with respect to 70 mol% of the fluoroalkyl group-substituted alkoxide.

【0019】デポジットに対する親和性の高い物質とし
てアミノ基含有アルコキシドを用いたが、このアミノ基
以外にもデポジットに対し親和性の高い物質も使用可能
であると考えられる。そのような物質の例としては、フ
ェニル基含有アルコキシドあるいはエーテル性の酸素を
有するアルコキシドが例示される。
Although an amino group-containing alkoxide is used as a substance having a high affinity for the deposit, it is considered that a substance having a high affinity for the deposit can be used in addition to the amino group. Examples of such substances include phenyl group-containing alkoxides and alkoxides having etheric oxygen.

【0020】枝分かれ構造を有するアルコキシドとして
は、下式
The alkoxide having a branched structure is represented by the following formula:

【化1】 で表されるフルオロアルキルシランが例示される。上式
中、Rは炭素数1〜3のアルキルであり、nは3〜10で
ある。nが3未満では、得られる被覆膜の初期接触角が
小さすぎて好ましくない。nが10を越えると、等温加熱
時の耐熱性が低下してしまう。
Embedded image The fluoroalkylsilane represented by these is illustrated. In the above formula, R is alkyl having 1 to 3 carbons, and n is 3 to 10. If n is less than 3, the initial contact angle of the obtained coating film is undesirably too small. If n exceeds 10, the heat resistance during isothermal heating will decrease.

【0021】[0021]

【実施例】実施例1 テトラエトキシシラン160g、エタノール426.5g、及びア
セチルアセトン50g を1リットルのビーカーに入れ、20
分間攪拌混合した。次いでこの混合物に水83g及び0.1N
塩酸水溶液を加え、2時間攪拌混合した。この混合物を
密封容器に移し、25℃において24時間放置した。こうし
て得られた溶液にピストンを浸漬し、引き上げ速度30mm
/minでピストンを引き上げ、ピストン表面上に金属酸化
物ゲルのウェット塗膜を形成した。次いでこの塗膜を有
するピストンをエトキシリチウム50g 、エタノール426.
5g、アセチルアセトン50g 、水83g 、及び0.1N塩酸水溶
液からなる液体に浸漬し、引き上げ速度30mm/minで引き
上げ、酸化物ゲル上にリチウムアルコキシドのウェット
塗膜を形成した。次いで全体を250 ℃において1時間焼
成し、厚さ200nm の表面にリチウムを含むセラミックス
の被覆膜を形成した。
EXAMPLE 1 160 g of tetraethoxysilane, 426.5 g of ethanol, and 50 g of acetylacetone were placed in a 1-liter beaker, and then placed in a beaker.
Stir and mix for minutes. Then 83 g of water and 0.1 N
An aqueous hydrochloric acid solution was added, and the mixture was stirred and mixed for 2 hours. The mixture was transferred to a sealed container and left at 25 ° C. for 24 hours. Immerse the piston in the solution obtained in this way and pull up at a speed of 30 mm
The piston was pulled up at / min to form a wet coating film of a metal oxide gel on the piston surface. Next, a piston having this coating film was treated with 50 g of ethoxylithium and 426.
5 g, 50 g of acetylacetone, 83 g of water, and a 0.1 N hydrochloric acid aqueous solution were immersed in the liquid, and pulled up at a pulling rate of 30 mm / min to form a wet coating film of lithium alkoxide on the oxide gel. Next, the whole was baked at 250 ° C. for 1 hour to form a coating film of lithium-containing ceramic on the surface having a thickness of 200 nm.

【0022】実施例で得られたピストン並びに未処理
のピストンについて、トヨタ製直列4気筒ガソリンエン
ジンを用いて、デポジット発生が認められる一定の回転
数及び一定の負荷において1000時間までの耐久試験を行
い、ピストン頂面の堆積物の膜厚を測定した。この結果
を図1に示す。この図より、実施例において製造した
ピストン未処理のピストンと比較してデポジットの堆
積膜厚が著しく少ないことが明らかである。
The piston obtained in Example 1 and an untreated piston were subjected to a durability test using a Toyota in-line four-cylinder gasoline engine at a constant rotation speed and a constant load at which deposits were observed up to 1000 hours. Then, the thickness of the deposit on the top surface of the piston was measured. The result is shown in FIG. From this figure, the piston produced in Example 1 it is clear that significantly less deposition thickness of the deposit as compared to the piston untreated.

【0023】実施例2 30モルのエタノール、0.9 モルのテトラエトキシシラ
ン、(0.1-x) モルのフルオロアルキルシラン(CF3(CF2)7
C2H4Si(OCH3)3)、及び10モルの水を混合し、均一溶液を
製造後、この溶液にxモルのアミノアルキルシラン((C2
H5O)3SiC3H6NH2)を添加し、5時間攪拌して溶液を得
た。この溶液にピストンを浸漬し、ピストン頂面にウェ
ット塗膜を形成した。乾燥後、この塗膜を200 ℃におい
て1時間焼成し、被覆膜を形成した。
Example 2 30 mol of ethanol, 0.9 mol of tetraethoxysilane, (0.1-x) mol of fluoroalkylsilane (CF 3 (CF 2 ) 7
After mixing C 2 H 4 Si (OCH 3 ) 3 ) and 10 mol of water to produce a homogeneous solution, add x mol of aminoalkylsilane ((C 2
H 5 O) 3 SiC 3 H 6 NH 2) was added and the solution was obtained and stirred for 5 hours. The piston was immersed in this solution to form a wet coating on the piston top surface. After drying, the coating film was baked at 200 ° C. for 1 hour to form a coating film.

【0024】こうして製造したピストンをエンジンに組
み込んで、上記と同様にして250 時間の耐久試験を行
い、ピストン頂面の堆積物膜厚を測定した。この結果を
に示す。デポジット堆積膜厚は頂面の部位によって
異なっており、従ってピストン頂面の23点の膜厚を測定
し、その値の最大及び最小値を図に示す。この図より
明らかなように、フルオロアルキルシラン単味では、デ
ポジットが堆積していない部位も認められたが、約70μ
m 程度のデポジット堆積厚部分も存在していた。一方、
何も被覆していない未処理ピストンではその頂面全体に
デポジットが付着しており、その厚さは120 〜250 μm
程度であった。さらに、アミノアルキルシラン単味では
100 〜220 μm の厚さのデポジットが堆積しており、未
処理のピストンとほぼ同じであった。フルオロアルキル
シランとアミノアルキルシランの複合系では、デポジッ
ト堆積厚が少なく、この複合化による効果が認められ
る。図より、70%フルオロアルキルシランと30%アミ
ノアルキルシランの複合系においてこの効果が顕著であ
った。
The piston thus manufactured was assembled in an engine and subjected to a 250-hour endurance test in the same manner as described above to measure the thickness of the deposit on the top surface of the piston. The results are shown in Figure 6. The deposit thickness is different depending on the site of the top surface, thus measuring the film thickness of 23 points of the piston top face, showing the maximum and minimum values of the value in FIG. As is clear from this figure, in the case of the fluoroalkylsilane alone, there was a portion where no deposit was deposited, but about 70 μm.
There was also a deposit thickness of about m. on the other hand,
Uncoated pistons with no coating have a deposit on the entire top surface and a thickness of 120-250 μm
It was about. In addition, aminoalkylsilane alone
Deposits between 100 and 220 μm thick were deposited, almost the same as the untreated piston. In the composite system of fluoroalkylsilane and aminoalkylsilane, the deposit thickness is small, and the effect of this composite is recognized. From FIG. 2 , this effect was remarkable in the composite system of 70% fluoroalkylsilane and 30% aminoalkylsilane.

【0025】実施例3 29モルのエタノール、0.9 モルのテトラエトキシシラ
ン、0.1 モルのフルオロアルキルシラン(CF3(CF2)7C2H4
Si(OCH3)3)、9モルの水、及び0.01モルの塩酸を混合
し、溶液Aを得た。また、フルオロアルキルシランとし
てCF3(CF2)7CH(C2H5)CH2Si(OCH3)3 を用い同様にして溶
液Bを得た。これらの溶液を常温で1日攪拌し、処理液
A及びBを得た。
Example 3 29 mol of ethanol, 0.9 mol of tetraethoxysilane, 0.1 mol of fluoroalkylsilane (CF 3 (CF 2 ) 7 C 2 H 4
Solution (A) was obtained by mixing Si (OCH 3 ) 3 ), 9 mol of water and 0.01 mol of hydrochloric acid. A solution B was obtained in the same manner using CF 3 (CF 2 ) 7 CH (C 2 H 5 ) CH 2 Si (OCH 3 ) 3 as the fluoroalkylsilane. These solutions were stirred at room temperature for one day to obtain treatment solutions A and B.

【0026】これらの処理液に脱脂処理した石英ガラス
を浸漬し、60mm/minの引き上げ速度で引き上げ、ウェッ
ト塗膜を形成し、乾燥後、200 ℃において1時間焼成
し、被覆膜を形成した。各被覆膜について接触角を測定
したところ、それぞれ約110 °であった。これらの被覆
膜を有する石英ガラスを350 ℃の炉内に入れ、等温加熱
を行い、接触角の変化を調べた。この結果を図に示
す。各処理液中のフルオロアルキルシランの含有量は同
じであるが、枝分かれ構造を有していないフルオロアル
キルシラン(CF3(CF2)7C2H4Si(OCH3)3)を用いた処理液A
により形成した被覆膜Aと枝分かれ構造を有するフルオ
ロアルキルシラン(CF3(CF2)7CH(C2H5)CH2Si(OCH3)3) を
用いた処理液Bにより形成した被覆膜Bでは、350 ℃で
の等温加熱により接触角の低下に差がみられ、被覆膜B
の方が被覆膜Aに比較してその低下が小さく、耐熱性が
良好であった。
A degreased quartz glass was immersed in these treatment solutions, pulled up at a pulling rate of 60 mm / min to form a wet coating film, dried, and baked at 200 ° C. for 1 hour to form a coating film. . When the contact angle of each coating film was measured, it was about 110 °. The quartz glass having these coating films was placed in a furnace at 350 ° C., heated at an isothermal temperature, and the change in the contact angle was examined. The results are shown in Figure 3. A treatment using a fluoroalkylsilane (CF 3 (CF 2 ) 7 C 2 H 4 Si (OCH 3 ) 3 ) having the same content of the fluoroalkyl silane in each processing solution but having no branched structure Liquid A
Coating A formed by a treatment liquid B using a fluoroalkylsilane having a branched structure (CF 3 (CF 2 ) 7 CH (C 2 H 5 ) CH 2 Si (OCH 3 ) 3 ) In the case of the film B, there was a difference in the decrease in the contact angle due to the isothermal heating at 350 ° C.
In the case of the coating film A, the decrease was smaller than that of the coating film A, and the heat resistance was better.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明における内燃機関の燃焼室を構成
する部材は、その表面に新規な被覆層を具備しており、
その結果デポジットの堆積を抑制する効果が高く、かつ
燃焼室の環境にも十分耐える特性を有している。
The member constituting the combustion chamber of the internal combustion engine according to the present invention has a novel coating layer on the surface thereof.
As a result, it has a high effect of suppressing the accumulation of deposits, and has characteristics that can sufficiently withstand the environment of the combustion chamber.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例において製造した被覆層を有するピス
トンの耐久試験におけるデポジット堆積量を示すグラフ
である。
FIG. 1 is a graph showing a deposit amount in a durability test of a piston having a coating layer manufactured in Example 1 .

【図2】 実施例において製造した被覆膜を有するピス
トンの耐久試験におけるデポジット堆積量を示すグラフ
である。
FIG. 2 is a graph showing a deposit amount in a durability test of a piston having a coating film manufactured in Example 2 .

【図3】 実施例において製造した被覆膜の耐熱性を示
すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing heat resistance of a coating film manufactured in Example 3 .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横石 章司 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−64887(JP,A) 特開 昭54−43129(JP,A) 特開 昭55−125343(JP,A) 特開 昭62−240454(JP,A) 特開 昭57−41446(JP,A) 特開 平4−124443(JP,A) 特開 平7−246365(JP,A) 特開 平4−136181(JP,A) 特開 昭64−68477(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02F 3/00 - 3/26 C23C 18/00 - 18/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Shoji Yokoishi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (56) References JP-A-61-64887 (JP, A) JP-A-54- 43129 (JP, A) JP-A-55-125343 (JP, A) JP-A-62-240454 (JP, A) JP-A-57-41446 (JP, A) JP-A-4-124443 (JP, A) JP-A-7-246365 (JP, A) JP-A-4-136181 (JP, A) JP-A-64-68477 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02F 3/00-3/26 C23C 18/00-18/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内燃機関の燃焼室を構成する部材表面に
金属アルコキシドを用いて酸化物ゲルを形成し、次いで
リチウムアルコキシドを塗布し、焼成することを特徴と
する、リチウム元素を含むセラミックス被覆層を表面に
具備する内燃機関の燃焼室を構成する部材の製造方法。
1. A ceramic coating layer containing a lithium element, wherein an oxide gel is formed using metal alkoxide on a surface of a member constituting a combustion chamber of an internal combustion engine, and then lithium alkoxide is applied and fired. A method for producing a member constituting a combustion chamber of an internal combustion engine having a surface thereof.
【請求項2】 アミノ基を有するアルコキシドと、フル
オロアルキル基を有する金属アルコキシドとを少なくと
も含むアルコキシドよりゾルゲル法により形成された被
覆層を表面に具備することを特徴とする、内燃機関の燃
焼室を構成する部材。
2. A combustion chamber for an internal combustion engine, comprising a coating layer formed on a surface of an alkoxide containing at least an alkoxide having an amino group and a metal alkoxide having a fluoroalkyl group by a sol-gel method. Constituent members.
【請求項3】 アルコキシル基の一部がフルオロアルキ
ル基により置換されており、かつ枝分かれした骨格構造
を有する金属アルコキシドよりゾルゲル法により形成さ
れた被覆層を表面に具備することを特徴とする、内燃機
関の燃焼室を構成する部材。
3. An internal combustion engine, wherein a coating layer formed by a sol-gel method from a metal alkoxide having a branched skeleton structure in which a part of an alkoxyl group is substituted by a fluoroalkyl group is provided. A member that constitutes the combustion chamber of the engine.
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