JPH05231538A - 内燃機関用セラミックスコーティングピストン - Google Patents
内燃機関用セラミックスコーティングピストンInfo
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- JPH05231538A JPH05231538A JP2935192A JP2935192A JPH05231538A JP H05231538 A JPH05231538 A JP H05231538A JP 2935192 A JP2935192 A JP 2935192A JP 2935192 A JP2935192 A JP 2935192A JP H05231538 A JPH05231538 A JP H05231538A
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- JP
- Japan
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- piston
- sol
- ceramic
- liquid composition
- ceramics
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- Pending
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】本発明は、ピストン上にゾル−ゲル法によるセ
ラミック属を設けてなるセラミックコーティング内燃機
関用ピストンを提供するものである。 【効果】本発明の内燃機関用ピストンは、耐熱性、高温
潤滑性等に優れたものである。
ラミック属を設けてなるセラミックコーティング内燃機
関用ピストンを提供するものである。 【効果】本発明の内燃機関用ピストンは、耐熱性、高温
潤滑性等に優れたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用セラミック
スコーティングピストンに関する。
スコーティングピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】内燃機関用ピストンは、
従来、鉄、銅合金等を材料として作製されてきたが、近
年エネルギー効率上昇の観点より、低比重のアルミニウ
ム合金やマグネシウム合金の使用が試みられている。ま
た、ピストンとシリンダーとの摩擦を低減させる目的
で、有機系耐熱塗料に二硫化モリブデン、グラファイ
ト、窒化珪素等を混合した高潤滑性塗料をピストンの表
面に塗布して潤滑コーティングを形成することも行われ
ている。
従来、鉄、銅合金等を材料として作製されてきたが、近
年エネルギー効率上昇の観点より、低比重のアルミニウ
ム合金やマグネシウム合金の使用が試みられている。ま
た、ピストンとシリンダーとの摩擦を低減させる目的
で、有機系耐熱塗料に二硫化モリブデン、グラファイ
ト、窒化珪素等を混合した高潤滑性塗料をピストンの表
面に塗布して潤滑コーティングを形成することも行われ
ている。
【０００３】一方、自動車の燃料効率の上昇の要求が高
まり、エンジンの燃焼温度を従来の８００℃ぐらいから
１０００℃ぐらいまで上昇させる必要性が生じている
が、現状のアルミニウム合金からなるピストンでは、ヘ
ッド部分が高温に曝されると部分溶融を起すという問題
が発生している。また、ピストンの潤滑コーティング部
分についても、従来の有機系潤滑材では被膜が熱によっ
て侵され、分解又は剥離を生じて機能を発揮しなくなる
という欠点を有している。
まり、エンジンの燃焼温度を従来の８００℃ぐらいから
１０００℃ぐらいまで上昇させる必要性が生じている
が、現状のアルミニウム合金からなるピストンでは、ヘ
ッド部分が高温に曝されると部分溶融を起すという問題
が発生している。また、ピストンの潤滑コーティング部
分についても、従来の有機系潤滑材では被膜が熱によっ
て侵され、分解又は剥離を生じて機能を発揮しなくなる
という欠点を有している。
【０００４】
【問題点を解決するための手段】本発明者は、上記した
如き問題点に鑑みて、内燃機関用ピストンの表面に耐熱
性、高温潤滑性等に優れた皮膜を形成し得る方法を見出
すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、ピストンを形
成する金属材料上にゾルゲル法によるセラミック層を設
けることによって、非常に簡単な方法で、ピストン上に
耐熱性、高温潤滑性等に優れた密着性の良い皮膜を形成
できることを見出し、ここに本発明を完成するに至っ
た。
如き問題点に鑑みて、内燃機関用ピストンの表面に耐熱
性、高温潤滑性等に優れた皮膜を形成し得る方法を見出
すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、ピストンを形
成する金属材料上にゾルゲル法によるセラミック層を設
けることによって、非常に簡単な方法で、ピストン上に
耐熱性、高温潤滑性等に優れた密着性の良い皮膜を形成
できることを見出し、ここに本発明を完成するに至っ
た。
【０００５】即ち、本発明は、ピストン上にゾル−ゲル
法によるセラミック属を設けてなる内燃機関用セラミッ
クコーティングピストンに係る。
法によるセラミック属を設けてなる内燃機関用セラミッ
クコーティングピストンに係る。
【０００６】本発明における内燃機関用ピストンとは、
ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の各種の内燃
機関に用いられるピストンをいう。ピストンを形成する
材料は特に限定的ではなく、例えば鉄、アルミニウム、
マグネシウム、銅、又はこれらの合金、ステンレス等の
従来より使用されている一般的な金属材料でよい。
ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の各種の内燃
機関に用いられるピストンをいう。ピストンを形成する
材料は特に限定的ではなく、例えば鉄、アルミニウム、
マグネシウム、銅、又はこれらの合金、ステンレス等の
従来より使用されている一般的な金属材料でよい。
【０００７】本発明では内燃機関用ピストンを形成する
金属の表面にゾル−ゲル法によるセラミックス層を設け
る。ゾル−ゲル法によるセラミックス層は、緻密な皮膜
であり、密着性に優れ、耐熱性が良好であり、また高温
潤滑性にも優れたものである。セラミックス層を形成す
る部分は、ピストンの全面である必要はなく、目的に応
じて、ピストンヘッド部、摺動部等に形成すればよい。
金属の表面にゾル−ゲル法によるセラミックス層を設け
る。ゾル−ゲル法によるセラミックス層は、緻密な皮膜
であり、密着性に優れ、耐熱性が良好であり、また高温
潤滑性にも優れたものである。セラミックス層を形成す
る部分は、ピストンの全面である必要はなく、目的に応
じて、ピストンヘッド部、摺動部等に形成すればよい。
【０００８】ゾル−ゲル法によるセラミックス層の形成
法としては、各種の方法が公知であり、また、原料とし
ても各種のものが知られているが、本発明では特に限定
的ではなく、いずれも採用できる。
法としては、各種の方法が公知であり、また、原料とし
ても各種のものが知られているが、本発明では特に限定
的ではなく、いずれも採用できる。
【０００９】ゾル−ゲル法によるセラミックスは、通
常、セラミックス原料の液状組成物を塗布し、重合、ゲ
ル化させることによって形成することができる。該液状
組成物は、各種の金属アルコキシドや金属ヒドロキシド
をセラミックス原料として含有するものであり、この様
なセラミックス原料の好ましい例として、 イ）式（Ｒ1 ）mＭ1 （ＯＲ2 ）n （式中、Ｒ1 は炭素数１〜３のアルキル基又はビニル
基、Ｒ2 は水素、メチル、エチル、イソプロピル又はｔ
−ブチル、Ｍ1 はＣａ又はＢａ、ｍは０又は１、ｎは１
又は２を示す）で表わされる化合物、 ロ）式（Ｒ3 ）kＭ2 （ＯＲ4 ）l （式中、Ｒ3 は炭素数１〜３のアルキル基又はビニル
基、Ｒ4 は水素、メチル、エチル、イソプロピル又はｔ
−ブチル、Ｍ2 はＡｌ、Ｙ又はＬａ、ｋは０又は１、ｌ
は２又は３を示す）で表わされる化合物、 ハ）式（Ｒ5 ）iＭ3 （ＯＲ6 ）j （式中、Ｒ5 は炭素数１〜３のアルキル基又はビニル
基、Ｒ6 は水素、メチル、エチル、イソプロピル又はｔ
−ブチル、Ｍ3 はＴｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ又はＳ
ｒ、ｉは０又は１、ｊは３又は４を示す）で表わされる
化合物、等を挙げることができる。これらの化合物は１
種又は２種以上組み合わせて用いることができ、また２
種以上が縮合しているものを用いてもよい。
常、セラミックス原料の液状組成物を塗布し、重合、ゲ
ル化させることによって形成することができる。該液状
組成物は、各種の金属アルコキシドや金属ヒドロキシド
をセラミックス原料として含有するものであり、この様
なセラミックス原料の好ましい例として、 イ）式（Ｒ1 ）mＭ1 （ＯＲ2 ）n （式中、Ｒ1 は炭素数１〜３のアルキル基又はビニル
基、Ｒ2 は水素、メチル、エチル、イソプロピル又はｔ
−ブチル、Ｍ1 はＣａ又はＢａ、ｍは０又は１、ｎは１
又は２を示す）で表わされる化合物、 ロ）式（Ｒ3 ）kＭ2 （ＯＲ4 ）l （式中、Ｒ3 は炭素数１〜３のアルキル基又はビニル
基、Ｒ4 は水素、メチル、エチル、イソプロピル又はｔ
−ブチル、Ｍ2 はＡｌ、Ｙ又はＬａ、ｋは０又は１、ｌ
は２又は３を示す）で表わされる化合物、 ハ）式（Ｒ5 ）iＭ3 （ＯＲ6 ）j （式中、Ｒ5 は炭素数１〜３のアルキル基又はビニル
基、Ｒ6 は水素、メチル、エチル、イソプロピル又はｔ
−ブチル、Ｍ3 はＴｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｉ又はＳ
ｒ、ｉは０又は１、ｊは３又は４を示す）で表わされる
化合物、等を挙げることができる。これらの化合物は１
種又は２種以上組み合わせて用いることができ、また２
種以上が縮合しているものを用いてもよい。
【００１０】上記セラミックス原料の具体例としては、
Ｃａ（ＯＣＨ3 ）2 、Ｃａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 、Ｃａ（Ｏ
Ｃ3 Ｈ7 ）2 、Ｃａ（ＯＣ4 Ｈ9 ）2 、Ｂａ（ＯＣ
Ｈ3 ）2 、Ｂａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 、Ｂａ（ＯＣ3 Ｈ7 ）
2 、Ｂａ（ＯＣ4 Ｈ9 ）2 、Ａｌ（ＯＣＨ3 ）3 、Ａｌ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、Ａｌ（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、Ａｌ（ＯＣ
4 Ｈ9 ）3 、ＣＨ3 Ａｌ（ＯＣＨ3 ）2 、ＣＨ3 Ａｌ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 、ＣＨ3 Ａｌ（ＯＣ3 Ｈ7 ）2 、ＣＨ
3 Ａｌ（ＯＣ4 Ｈ9 ）2 、Ｔｉ（ＯＣＨ3 ）4 、Ｔｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 、Ｔｉ（ＯＣ3 Ｈ7 ）4 、Ｔｉ（ＯＣ
4 Ｈ9 ）4 、ＣＨ3 Ｔｉ（ＯＣＨ3 ）3 、ＣＨ3 Ｔｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、ＣＨ3 Ｔｉ（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、ＣＨ
3 Ｔｉ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｔｉ（ＯＣ
Ｈ3 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｔｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｔ
ｉ（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｔｉ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 、
Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）4 、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 、Ｓｉ（Ｏ
Ｃ3 Ｈ7 ）4 、Ｓｉ（ＯＣ4 Ｈ9 ）4 、ＣＨ3 Ｓｉ（Ｏ
ＣＨ3 ）3 、ＣＨ3 Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、ＣＨ3 Ｓｉ
（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、ＣＨ3 Ｓｉ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 、Ｃ2
Ｈ5 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）
3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｓｉ（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｓｉ（Ｏ
Ｃ4 Ｈ9 ）3 、Ｚｒ（ＯＣＨ3 ）4 、Ｚｒ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）4 、Ｚｒ（ＯＣ3 Ｈ7 ）4 、Ｚｒ（ＯＣ
4 Ｈ9 ）4 、ＣＨ3 Ｚｒ（ＯＣＨ3 ）3 、ＣＨ3 Ｚｒ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、ＣＨ3 Ｚｒ（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、ＣＨ
3 Ｚｒ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｚｒ（ＯＣ
Ｈ3 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｚｒ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｚ
ｒ（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｚｒ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 、
Ｙ（ＯＣＨ3 ）3 、Ｙ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、Ｙ（ＯＣ3 Ｈ
7 ）3 、Ｙ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 、Ｌａ（ＯＣＨ3 ）3 、Ｌ
ａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、Ｌａ（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、Ｌａ（Ｏ
Ｃ4 Ｈ9 ）3 、Ｍｎ（ＯＣＨ3 ）4 、Ｍｎ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）4 、Ｍｎ（ＯＣ3 Ｈ7 ）4 、Ｍｎ（ＯＣ
4 Ｈ9 ）4 、Ｓｎ（ＯＣＨ3 ）4 、Ｓｎ（ＯＣ2 Ｈ5 ）
4 、Ｓｎ（ＯＣ3 Ｈ7 ）4 、Ｓｎ（ＯＣ4 Ｈ9 ）4 、Ｓ
ｒ（ＯＣＨ3 ）4 、Ｓｒ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 、Ｓｒ（ＯＣ
3 Ｈ7 ）4 、Ｓｒ（ＯＣ4 Ｈ9 ）4 、Ｃａ（ＯＨ）2 、
Ｂａ（ＯＨ）2 、Ａｌ（ＯＨ）3 、ＣＨ3 Ａｌ（ＯＨ）
2 、Ｔｉ（ＯＨ）4 、ＣＨ3 Ｔｉ（ＯＨ）3 、Ｃ2 Ｈ5
Ｔｉ（ＯＨ）3 、Ｓｉ（ＯＨ）4 、ＣＨ3 Ｓｉ（ＯＨ）
3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｓｉ（ＯＨ）3 、Ｚｒ（ＯＨ）4 、ＣＨ3
Ｚｒ（ＯＨ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｚｒ（ＯＨ）3 、Ｙ（ＯＨ）
3 、Ｌａ（ＯＨ）3 、Ｍｎ（ＯＨ）4 、Ｓｎ（Ｏ
Ｈ）4 、Ｓｒ（ＯＨ）4等を挙げることができる。ま
た、これらの縮合物は、上記化合物の任意の組み合わせ
により自由に作製でき、分子量も適宜選択できる。縮合
物の一例としては、ＺｒＯＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）6 、Ａｌ
ＯＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 、ＴｉＯＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）6 、（Ｃ3 Ｈ7 Ｏ）3 ＺｒＯＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 、（Ｃ4 Ｈ9 Ｏ）3 ＺｒＯＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 、（Ｃ3 Ｈ7 Ｏ）3 ＴｉＯＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 、（Ｃ4 Ｈ9 Ｏ）3 ＴｉＯＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 、（Ｃ3 Ｈ7 Ｏ）2 ＡｌＯＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 、（Ｃ4 Ｈ9 Ｏ）2 ＡｌＯＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 、等を示すことができる。
Ｃａ（ＯＣＨ3 ）2 、Ｃａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 、Ｃａ（Ｏ
Ｃ3 Ｈ7 ）2 、Ｃａ（ＯＣ4 Ｈ9 ）2 、Ｂａ（ＯＣ
Ｈ3 ）2 、Ｂａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 、Ｂａ（ＯＣ3 Ｈ7 ）
2 、Ｂａ（ＯＣ4 Ｈ9 ）2 、Ａｌ（ＯＣＨ3 ）3 、Ａｌ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、Ａｌ（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、Ａｌ（ＯＣ
4 Ｈ9 ）3 、ＣＨ3 Ａｌ（ＯＣＨ3 ）2 、ＣＨ3 Ａｌ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 、ＣＨ3 Ａｌ（ＯＣ3 Ｈ7 ）2 、ＣＨ
3 Ａｌ（ＯＣ4 Ｈ9 ）2 、Ｔｉ（ＯＣＨ3 ）4 、Ｔｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 、Ｔｉ（ＯＣ3 Ｈ7 ）4 、Ｔｉ（ＯＣ
4 Ｈ9 ）4 、ＣＨ3 Ｔｉ（ＯＣＨ3 ）3 、ＣＨ3 Ｔｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、ＣＨ3 Ｔｉ（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、ＣＨ
3 Ｔｉ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｔｉ（ＯＣ
Ｈ3 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｔｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｔ
ｉ（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｔｉ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 、
Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）4 、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 、Ｓｉ（Ｏ
Ｃ3 Ｈ7 ）4 、Ｓｉ（ＯＣ4 Ｈ9 ）4 、ＣＨ3 Ｓｉ（Ｏ
ＣＨ3 ）3 、ＣＨ3 Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、ＣＨ3 Ｓｉ
（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、ＣＨ3 Ｓｉ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 、Ｃ2
Ｈ5 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）
3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｓｉ（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｓｉ（Ｏ
Ｃ4 Ｈ9 ）3 、Ｚｒ（ＯＣＨ3 ）4 、Ｚｒ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）4 、Ｚｒ（ＯＣ3 Ｈ7 ）4 、Ｚｒ（ＯＣ
4 Ｈ9 ）4 、ＣＨ3 Ｚｒ（ＯＣＨ3 ）3 、ＣＨ3 Ｚｒ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、ＣＨ3 Ｚｒ（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、ＣＨ
3 Ｚｒ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｚｒ（ＯＣ
Ｈ3 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｚｒ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｚ
ｒ（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｚｒ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 、
Ｙ（ＯＣＨ3 ）3 、Ｙ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、Ｙ（ＯＣ3 Ｈ
7 ）3 、Ｙ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 、Ｌａ（ＯＣＨ3 ）3 、Ｌ
ａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、Ｌａ（ＯＣ3 Ｈ7 ）3 、Ｌａ（Ｏ
Ｃ4 Ｈ9 ）3 、Ｍｎ（ＯＣＨ3 ）4 、Ｍｎ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）4 、Ｍｎ（ＯＣ3 Ｈ7 ）4 、Ｍｎ（ＯＣ
4 Ｈ9 ）4 、Ｓｎ（ＯＣＨ3 ）4 、Ｓｎ（ＯＣ2 Ｈ5 ）
4 、Ｓｎ（ＯＣ3 Ｈ7 ）4 、Ｓｎ（ＯＣ4 Ｈ9 ）4 、Ｓ
ｒ（ＯＣＨ3 ）4 、Ｓｒ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 、Ｓｒ（ＯＣ
3 Ｈ7 ）4 、Ｓｒ（ＯＣ4 Ｈ9 ）4 、Ｃａ（ＯＨ）2 、
Ｂａ（ＯＨ）2 、Ａｌ（ＯＨ）3 、ＣＨ3 Ａｌ（ＯＨ）
2 、Ｔｉ（ＯＨ）4 、ＣＨ3 Ｔｉ（ＯＨ）3 、Ｃ2 Ｈ5
Ｔｉ（ＯＨ）3 、Ｓｉ（ＯＨ）4 、ＣＨ3 Ｓｉ（ＯＨ）
3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｓｉ（ＯＨ）3 、Ｚｒ（ＯＨ）4 、ＣＨ3
Ｚｒ（ＯＨ）3 、Ｃ2 Ｈ5 Ｚｒ（ＯＨ）3 、Ｙ（ＯＨ）
3 、Ｌａ（ＯＨ）3 、Ｍｎ（ＯＨ）4 、Ｓｎ（Ｏ
Ｈ）4 、Ｓｒ（ＯＨ）4等を挙げることができる。ま
た、これらの縮合物は、上記化合物の任意の組み合わせ
により自由に作製でき、分子量も適宜選択できる。縮合
物の一例としては、ＺｒＯＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）6 、Ａｌ
ＯＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 、ＴｉＯＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）6 、（Ｃ3 Ｈ7 Ｏ）3 ＺｒＯＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 、（Ｃ4 Ｈ9 Ｏ）3 ＺｒＯＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 、（Ｃ3 Ｈ7 Ｏ）3 ＴｉＯＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 、（Ｃ4 Ｈ9 Ｏ）3 ＴｉＯＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 、（Ｃ3 Ｈ7 Ｏ）2 ＡｌＯＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 、（Ｃ4 Ｈ9 Ｏ）2 ＡｌＯＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 、等を示すことができる。
【００１１】これらのセラミックス原料は、通常、有機
溶剤、水、これらの混合溶媒等に溶解又は分散して用い
られるが、セラミックス原料自体で液状のものは、その
まま用いることも可能である。有機溶剤は、公知のゾル
−ゲル法の液状組成物において用いられるものをいずれ
も使用でき、例えば、メタノール、エタノール、プロパ
ノール、ブタノール等の低級アルコール類、エチレング
リコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコール
モノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアル
キルエーテル、ジプロピレングリコールモノアルキルエ
ーテル等のアルキル基としてメチル、エチル、プロピ
ル、ブチル等を有する炭化水素エーテルアルコール類、
エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、
ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテー
ト、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテ
ート、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルア
セテート等の上記炭化水素エーテルアルコール類の酢酸
エステル類、エトキシエチルアセテート等のアルコール
類の酢酸エステル類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プ
ロピル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類、アセトン、キ
シレン、トルエン等を用いることができる。
溶剤、水、これらの混合溶媒等に溶解又は分散して用い
られるが、セラミックス原料自体で液状のものは、その
まま用いることも可能である。有機溶剤は、公知のゾル
−ゲル法の液状組成物において用いられるものをいずれ
も使用でき、例えば、メタノール、エタノール、プロパ
ノール、ブタノール等の低級アルコール類、エチレング
リコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコール
モノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアル
キルエーテル、ジプロピレングリコールモノアルキルエ
ーテル等のアルキル基としてメチル、エチル、プロピ
ル、ブチル等を有する炭化水素エーテルアルコール類、
エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、
ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテー
ト、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテ
ート、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルア
セテート等の上記炭化水素エーテルアルコール類の酢酸
エステル類、エトキシエチルアセテート等のアルコール
類の酢酸エステル類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プ
ロピル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類、アセトン、キ
シレン、トルエン等を用いることができる。
【００１２】液状組成物中のセラミックス原料の濃度
は、通常１０〜１００重量％程度とすればよく、使用す
る原料の性質に応じて適宜決定すればよい。
は、通常１０〜１００重量％程度とすればよく、使用す
る原料の性質に応じて適宜決定すればよい。
【００１３】また、上記セラミックス原料の液状組成物
には、必要に応じてコロイド状物質及び／又は無機微粉
末を添加することができる。コロイド状物質及び／又は
無機微粉末の添加によって、ゾル−ゲル法により形成さ
れるセラミックス層がより緻密化される。
には、必要に応じてコロイド状物質及び／又は無機微粉
末を添加することができる。コロイド状物質及び／又は
無機微粉末の添加によって、ゾル−ゲル法により形成さ
れるセラミックス層がより緻密化される。
【００１４】本発明で用いられるコロイド状物質とは、
１０〜１００００オングストローム程度の液状又は固体
の粒子が分散媒中に分散しているものをいい、各種の公
知のものが使用できる。分散媒としては、通常、上記し
た低級アルコール類、炭化水素エーテルアルコール類、
これらの酢酸エステル類等の有機溶剤や水が単独又は混
合して用いられており、分散粒子の濃度は１０〜６０重
量％程度のものが一般的である。本発明では、このよう
なコロイド状物質をいずれも用いることができる。コロ
イド状物質の具体例としては、コロイド状シリカ、コロ
イド状アルミナ、コロイド状酸化チタン、コロイド状酸
化ジルコニウム、コロイド状硅酸ジルコン、コロイド状
水酸化アルミニウム、コロイド状水酸化ジルコニウム等
を挙げることができる。
１０〜１００００オングストローム程度の液状又は固体
の粒子が分散媒中に分散しているものをいい、各種の公
知のものが使用できる。分散媒としては、通常、上記し
た低級アルコール類、炭化水素エーテルアルコール類、
これらの酢酸エステル類等の有機溶剤や水が単独又は混
合して用いられており、分散粒子の濃度は１０〜６０重
量％程度のものが一般的である。本発明では、このよう
なコロイド状物質をいずれも用いることができる。コロ
イド状物質の具体例としては、コロイド状シリカ、コロ
イド状アルミナ、コロイド状酸化チタン、コロイド状酸
化ジルコニウム、コロイド状硅酸ジルコン、コロイド状
水酸化アルミニウム、コロイド状水酸化ジルコニウム等
を挙げることができる。
【００１５】無機微粉末は、粒子径５〜１５０ｍμ程度
のものが適当であり、例えばアルミナ微粉末、酸化チタ
ン微粉末、シリカ微粉末等を用いることができる。
のものが適当であり、例えばアルミナ微粉末、酸化チタ
ン微粉末、シリカ微粉末等を用いることができる。
【００１６】コロイド状物質及び／又は無機微粉末は、
セラミックス原料の液状組成物中に７０重量％程度まで
添加することができ、好ましくは、３〜４０重量％程度
添加すればよい。
セラミックス原料の液状組成物中に７０重量％程度まで
添加することができ、好ましくは、３〜４０重量％程度
添加すればよい。
【００１７】上記セラミックス原料の液状組成物には、
更に必要に応じて、充填剤、顔料、被覆補強材等を添加
してもよい。顔料及び／又は充填剤としては、通常の無
機系のものを用いることができ、例えば、酸化マグネシ
ウム、窒化硅素、窒化硼素、黒鉛、二硫化モリブデン、
窒化チタン、酸化ニッケル、石英、シリカ、硅酸ジルコ
ン、アルミナ、酸化チタン、チタンイエロー、炭酸マグ
ネシウム、ドロマイト、炭化硅素、炭化タングステン、
酸化鉄（赤、黒）、バリウムイエロー、アンチモンイエ
ロー、コバルトブルー、コバルトバイオレット、コバル
トグリーン、マンガンブラック、マンガンブルー、マン
ガンバイオレット、ストロンチウムクロメート、タル
ク、クロムオキサイドハイドレートグリーン、クロムオ
キサイドグリーン、亜鉛グリーン、炭酸バリウム、チョ
ーク、沈澱炭酸カルシウム、アルミナハイドレート、酸
化亜鉛、ホタル石、モリブデン赤、モリブデンオレン
ジ、クロムイエロー、鉛クロメート、ウルトラマリー
ン、朱、塩基性炭酸鉛等を用いることができる。顔料及
び充填剤は、常法に従って、顔料用充填剤、増粘剤等と
ともに用いることができる。
更に必要に応じて、充填剤、顔料、被覆補強材等を添加
してもよい。顔料及び／又は充填剤としては、通常の無
機系のものを用いることができ、例えば、酸化マグネシ
ウム、窒化硅素、窒化硼素、黒鉛、二硫化モリブデン、
窒化チタン、酸化ニッケル、石英、シリカ、硅酸ジルコ
ン、アルミナ、酸化チタン、チタンイエロー、炭酸マグ
ネシウム、ドロマイト、炭化硅素、炭化タングステン、
酸化鉄（赤、黒）、バリウムイエロー、アンチモンイエ
ロー、コバルトブルー、コバルトバイオレット、コバル
トグリーン、マンガンブラック、マンガンブルー、マン
ガンバイオレット、ストロンチウムクロメート、タル
ク、クロムオキサイドハイドレートグリーン、クロムオ
キサイドグリーン、亜鉛グリーン、炭酸バリウム、チョ
ーク、沈澱炭酸カルシウム、アルミナハイドレート、酸
化亜鉛、ホタル石、モリブデン赤、モリブデンオレン
ジ、クロムイエロー、鉛クロメート、ウルトラマリー
ン、朱、塩基性炭酸鉛等を用いることができる。顔料及
び充填剤は、常法に従って、顔料用充填剤、増粘剤等と
ともに用いることができる。
【００１８】被覆補強材は、無機質で繊維状のものをい
い、この代表例としてチタン酸カリウム、炭化硅素、窒
化硅素、酸化アルミニウム、ベリリア、炭化硼素、硅酸
塩ガラス、石英などがある。
い、この代表例としてチタン酸カリウム、炭化硅素、窒
化硅素、酸化アルミニウム、ベリリア、炭化硼素、硅酸
塩ガラス、石英などがある。
【００１９】顔料及び／又は充填剤は、液状組成物中に
７０重量％程度まで、好ましくは０．１〜４０重量％程
度添加することができる。また被覆補強材は、液状組成
物中に７０重量％程度まで、好ましくは１〜６５重量％
程度添加することができる。
７０重量％程度まで、好ましくは０．１〜４０重量％程
度添加することができる。また被覆補強材は、液状組成
物中に７０重量％程度まで、好ましくは１〜６５重量％
程度添加することができる。
【００２０】上記した液状組成物は、急速なゲル化を防
止するためにｐＨ２．５〜６．０程度に調整することが
好ましい。ｐＨ調整には、例えば、塩酸、酢酸、クロロ
酢酸、クエン酸、マレイン酸、シュウ酸、トルエンスル
ホン酸、グルタル酸、ジメチルマロン酸、安息香酸等の
無機酸又は有機酸を用いることができる。
止するためにｐＨ２．５〜６．０程度に調整することが
好ましい。ｐＨ調整には、例えば、塩酸、酢酸、クロロ
酢酸、クエン酸、マレイン酸、シュウ酸、トルエンスル
ホン酸、グルタル酸、ジメチルマロン酸、安息香酸等の
無機酸又は有機酸を用いることができる。
【００２１】また、上記液状組成物には、更に、室温で
は該液状組成物をゲル化させることがなく、加熱によっ
て解離して該液状組成物の重合を加速することのできる
緩衝化潜触媒として、カルボン酸金属塩、アミンカルボ
キシレート、四級アンモニウムカルボキシレート、硝酸
塩等を液状組成物中に１．５重量％程度まで添加するこ
とができる。このような緩衝化潜触媒としては、ジメチ
ルアミンアセテート、エタノールアミンアセテート、ジ
メチルアニリンホルメート、酢酸ナトリウム、プロピオ
ン酸ナトリウム、ギ酸カリウム、ギ酸ナトリウム、ベン
ジルトリメチルアンモニウムアセテート、硝酸ナトリウ
ム、硝酸アンモニウム等を例示できる。本発明では、上
記したセラミックス原料の液状組成物をピストン上のセ
ラミックス層を形成すべき部分に、スプレー法、デップ
法、ロールコート法、ハケ塗り法、印刷法等の各種の塗
布法によって塗布し、重合ゲル化させることによってセ
ラミックス層を形成させる。
は該液状組成物をゲル化させることがなく、加熱によっ
て解離して該液状組成物の重合を加速することのできる
緩衝化潜触媒として、カルボン酸金属塩、アミンカルボ
キシレート、四級アンモニウムカルボキシレート、硝酸
塩等を液状組成物中に１．５重量％程度まで添加するこ
とができる。このような緩衝化潜触媒としては、ジメチ
ルアミンアセテート、エタノールアミンアセテート、ジ
メチルアニリンホルメート、酢酸ナトリウム、プロピオ
ン酸ナトリウム、ギ酸カリウム、ギ酸ナトリウム、ベン
ジルトリメチルアンモニウムアセテート、硝酸ナトリウ
ム、硝酸アンモニウム等を例示できる。本発明では、上
記したセラミックス原料の液状組成物をピストン上のセ
ラミックス層を形成すべき部分に、スプレー法、デップ
法、ロールコート法、ハケ塗り法、印刷法等の各種の塗
布法によって塗布し、重合ゲル化させることによってセ
ラミックス層を形成させる。
【００２２】セラミックス原料の液状組成物の重合ゲル
化は、常温でも進行するが、加熱することによって、ゲ
ル化時間が短縮され、また、重合密度が上がって、セラ
ミックス層がより緻密化する。加熱温度は特に限定はな
く、高温で加熱するほどセラミックス層をより緻密化す
ることができ、５０〜２００℃程度で１０〜３０分程度
加熱することが適当である。
化は、常温でも進行するが、加熱することによって、ゲ
ル化時間が短縮され、また、重合密度が上がって、セラ
ミックス層がより緻密化する。加熱温度は特に限定はな
く、高温で加熱するほどセラミックス層をより緻密化す
ることができ、５０〜２００℃程度で１０〜３０分程度
加熱することが適当である。
【００２３】尚、ゾル−ゲル法によるセラミックス層で
は、ピンホールの発生を完全に防止するために、セラミ
ックス原料の液状組成物の塗布、乾燥後、又は加熱硬化
後に、更に、該液状組成物を一層又は二層以上重ね塗り
し、硬化させて二層以上のセラミックス層を形成させる
ことが好ましい。
は、ピンホールの発生を完全に防止するために、セラミ
ックス原料の液状組成物の塗布、乾燥後、又は加熱硬化
後に、更に、該液状組成物を一層又は二層以上重ね塗り
し、硬化させて二層以上のセラミックス層を形成させる
ことが好ましい。
【００２４】ゾル−ゲル法によるセラミックス層は、合
計厚さ３〜１５０μｍ程度とすればよい。
計厚さ３〜１５０μｍ程度とすればよい。
【００２５】
【発明の効果】本発明の内燃機関用セラミックスコーテ
ィングピストンは、密着性に優れた緻密なセラミックス
層を有するものであり、耐熱性に優れ、シリンダー内の
高温からピストンを形成する金属材料を保護することが
できる。また、高温においても良好な潤滑性を保持で
き、従来の燃焼温度より高い温度にも耐えて内燃機関の
エネルギー効率を向上させることができ、また、燃費の
向上にも大きな効果を示すものである。
ィングピストンは、密着性に優れた緻密なセラミックス
層を有するものであり、耐熱性に優れ、シリンダー内の
高温からピストンを形成する金属材料を保護することが
できる。また、高温においても良好な潤滑性を保持で
き、従来の燃焼温度より高い温度にも耐えて内燃機関の
エネルギー効率を向上させることができ、また、燃費の
向上にも大きな効果を示すものである。
【００２６】
【実施例】以下実施例を示して、本発明を更に詳細に説
明する。
明する。
【００２７】
【実施例１】イソプロピルアルコール１５ｇ及び水１５
ｇからなる混合溶媒に粒径２０ｍμの微粉末アルミナ５
ｇを加え、更に充填剤として硅酸ジルコン１５ｇ、酸化
マンガン１０ｇ、シリカ１５ｇ及び窒化硼素１０ｇ、被
覆補強剤としてチタン酸カリウム繊維９ｇを加え、これ
に更に塩酸０．１ｇを添加した溶液にメチルトリメトキ
シシラン３０ｇを加えて混合し、セラミックス原料の液
状組成物を調製した。一方アルミニウム合金で作ったピ
ストンの表面に上記液状組成物をスプレー法により塗布
し、１５０℃で３０分間加熱し、厚さ３０μｍのセラミ
ックス層を形成した。得られたセラミックスコーティン
グピストンについて、物性試験を行なった結果を表１に
示す。
ｇからなる混合溶媒に粒径２０ｍμの微粉末アルミナ５
ｇを加え、更に充填剤として硅酸ジルコン１５ｇ、酸化
マンガン１０ｇ、シリカ１５ｇ及び窒化硼素１０ｇ、被
覆補強剤としてチタン酸カリウム繊維９ｇを加え、これ
に更に塩酸０．１ｇを添加した溶液にメチルトリメトキ
シシラン３０ｇを加えて混合し、セラミックス原料の液
状組成物を調製した。一方アルミニウム合金で作ったピ
ストンの表面に上記液状組成物をスプレー法により塗布
し、１５０℃で３０分間加熱し、厚さ３０μｍのセラミ
ックス層を形成した。得られたセラミックスコーティン
グピストンについて、物性試験を行なった結果を表１に
示す。
【００２８】 表１ 試験項目 試験結果 密着性 ＪＩＳ Ｋ−５４００ １００／１００ 硬度 鉛筆硬度 ６Ｈ 耐熱性 ４５０℃５時間 塗膜に異常なし 摩擦係数 ＪＩＳ Ｋ−７１２５ ０．２２６ 上記ピストンをエンジンに装着し、実装試験を５時間行
なったが全く異常が認められなかった。この時のシリン
ダー内の燃焼温度を測定すると８００℃であった。次に
シリンダー内への酸素量を多くして燃焼温度を９５０℃
まで上昇させて連続５時間運転を行ない、その後ピスト
ンを取り外し、ピストンの表面状態を調べたが全く変化
がみられなかった。また、該ピストンの摩擦係数を測定
すると０．１６４まで下がっていた。
なったが全く異常が認められなかった。この時のシリン
ダー内の燃焼温度を測定すると８００℃であった。次に
シリンダー内への酸素量を多くして燃焼温度を９５０℃
まで上昇させて連続５時間運転を行ない、その後ピスト
ンを取り外し、ピストンの表面状態を調べたが全く変化
がみられなかった。また、該ピストンの摩擦係数を測定
すると０．１６４まで下がっていた。
【００２９】以上の結果から判るように、アルミニウム
合金上に形成したセラミックス層によりアルミニウム合
金を熱より保護することができ、シリンダー内の燃焼温
度を高くすることが可能となり、また高温における潤滑
性を向上させることもできる。
合金上に形成したセラミックス層によりアルミニウム合
金を熱より保護することができ、シリンダー内の燃焼温
度を高くすることが可能となり、また高温における潤滑
性を向上させることもできる。
【００３０】
【実施例２】Ｔｉ（ＯＣ4 Ｈ9 ）4 とＳｉ（ＯＣＨ3 ）
4 の部分縮合物（Ｃ4 Ｈ9 Ｏ）3 Ｔｉ−Ｏ−Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ3 ）3 ３５ｇにイソプロピルアルコール３０ｇ及びブ
チルセルソルブ３ｇを添加混合し、これに粒径２０ｍμ
の微粉末シリカを３ｇ添加し、更に充填剤としてタルク
１０ｇ、酸化アルミニウム１０ｇ及び窒化硼素５ｇ、被
覆補強剤としてチタン酸カリウム繊維５ｇを加え、断熱
材としてアルミナ−シリカ繊維を１０ｇ添加し、更に、
酢酸０．５ｇを加えて、セラミックス原料の液状組成物
を調製した。
4 の部分縮合物（Ｃ4 Ｈ9 Ｏ）3 Ｔｉ−Ｏ−Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ3 ）3 ３５ｇにイソプロピルアルコール３０ｇ及びブ
チルセルソルブ３ｇを添加混合し、これに粒径２０ｍμ
の微粉末シリカを３ｇ添加し、更に充填剤としてタルク
１０ｇ、酸化アルミニウム１０ｇ及び窒化硼素５ｇ、被
覆補強剤としてチタン酸カリウム繊維５ｇを加え、断熱
材としてアルミナ−シリカ繊維を１０ｇ添加し、更に、
酢酸０．５ｇを加えて、セラミックス原料の液状組成物
を調製した。
【００３１】これをアルミニウム合金製ピストンにスプ
レー法にて塗布し、２００℃で２０分間加熱して、厚さ
２０μｍのゾル−ゲル法によるセラミックス層を形成し
た。得られたセラミックスコーティングピストンをエン
ジンに取り付けて実施例１と同様のテストを行なった。
結果を下記表２に示す。
レー法にて塗布し、２００℃で２０分間加熱して、厚さ
２０μｍのゾル−ゲル法によるセラミックス層を形成し
た。得られたセラミックスコーティングピストンをエン
ジンに取り付けて実施例１と同様のテストを行なった。
結果を下記表２に示す。
【００３２】 表２ 試験項目 試験結果 密着性 ＪＩＳ Ｋ−５４００ １００／１００ 硬度 鉛筆硬度 ４Ｈ 耐熱性 ４５０℃５Ｈｒ 塗膜に異常なし 摩擦係数 ＪＩＳ Ｋ−７１２５ ０．１７８
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年３月９日
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】即ち、本発明は、ピストン上にゾル−ゲル
法によるセラミックス層を設けてなる内燃機関用セラミ
ックスコーティングピストンに係る。
法によるセラミックス層を設けてなる内燃機関用セラミ
ックスコーティングピストンに係る。
Claims (1)
- 【請求項１】ピストン上にゾル−ゲル法によるセラミッ
ク属を設けてなる内燃機関用セラミックコーティングピ
ストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2935192A JPH05231538A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 内燃機関用セラミックスコーティングピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2935192A JPH05231538A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 内燃機関用セラミックスコーティングピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05231538A true JPH05231538A (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=12273798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2935192A Pending JPH05231538A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 内燃機関用セラミックスコーティングピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05231538A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008533349A (ja) * | 2005-02-15 | 2008-08-21 | カーエス コルベンシュミット ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 内燃機関の燃焼室内の、排ガス腐食に対する保護層 |
-
1992
- 1992-02-17 JP JP2935192A patent/JPH05231538A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008533349A (ja) * | 2005-02-15 | 2008-08-21 | カーエス コルベンシュミット ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 内燃機関の燃焼室内の、排ガス腐食に対する保護層 |
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