JPH08105352A - 内燃機関の燃焼室を構成する部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 デポジット付着を抑制し、燃焼室内での環境
に耐え得る燃焼室構成部材を提供する。 【構成】 表面にリチウム元素を含むセラミックス被覆
層、チタン被覆層、マグネシウム被覆層、耐アルカリ性
金属を含む被覆層、アミノ基を局所的に含む被覆層、又
は枝分かれ骨格を有するセラミックス被覆層を有する内
燃機関の燃焼室を構成する部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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。

【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。

【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）。

【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。

【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。

【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、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ことを特徴とする内燃機関の燃
焼室を構成する部材、及び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。

【０００７】また、本発明によれば、チタンより構成さ
れる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、及びマグネシウムより構成さ
れる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。

【０００８】また、本発明によれば、ジルコニウム、チ
タン、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、バリウム、又
はハフニウムから選ばれた少なくとも１種の金属のアル
コキシドと、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少なくとも１種の金属アルコキシド
から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。

【０００９】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。

【００１０】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
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。

【００１１】

【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。

【００１２】請求項２記載の発明では、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、従って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。

【００１３】請求項３記載の発明では、チタンはデポジ
ットと化学結合を形成しにくく、従って金属部材上にチ
タンの連続被覆層を設けることによりデポジットは付着
してもすぐに剥がれ落ち、結果としてデポジットの付着
を抑制する。

【００１４】請求項４記載の発明では、マグネシウムは
デポジットと反応し、塩を形成する。この塩は付着しに
くく、従って金属部材上にマグネシウムの連続被覆層を
設けることによりデポジットは付着してもすぐに剥がれ
落ちる。

【００１５】請求項５記載の発明では、被覆層中にフル
オロアルキル置換金属アルコキシドに由来するフッ素元
素を含むため撥水性が高く、デポジットの付着を抑制す
ることができる。また、燃焼室内はオイルに由来するア
ルカリとアルカリ土類が存在しており、このアルカリと
アルカリ土類はセラミックスの骨格に損傷を与えるが、
ジルコニウム、チタン、亜鉛、マグネシウム、カルシウ
ム、バリウム、又はハフニウムのアルコキシドの少なく
とも１種とフルオロアルキル置換金属アルコキシドを用
いて金属部材上にセラミックス被覆層を形成することに
より、アルカリが存在していても得られるセラミックス
被覆層の撥水性が低下することなく、耐アルカリ性が向
上する。

【００１６】請求項６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。

【００１７】請求項７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。

【００１８】

【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各種の方法を用いて形成す
ることができる。その一例としてゾル−ゲル法が例示さ
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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】このようなゾル−ゲル法の他にも、例えば
リチウム複合酸化物の組成を用いて、従来のセラミック
ス薄膜製造法、例えばイオンプレーティング法、スパッ
タリング法、ＰＶＤ法等を用いてリチウム元素を含むセ
ラミックス被覆膜を燃焼室を構成する金属部材上に形成
してもよい。

【００２５】燃焼室内のデポジットはそのｐＫ_A が４〜
５程度の有機酸であり、このデポジットが燃焼室内に付
着するのはデポジットと燃焼室内面との界面における酸
塩基反応による化学結合の形成によるものと考えられて
いる。従って、表面ゼータ電位が４〜５程度であるチタ
ンを燃焼室を構成する部材の表面に被覆することにより
前記酸塩基反応を抑えることができ、結果としてデポジ
ットの付着を抑制することができる。チタンは金属とし
て部材の表面上に連続して被膜を形成しており、たとえ
その表面が例えば酸化してチタニアを形成してもすぐに
このチタニアは剥がれ、あらたなチタン金属の層が露出
し、デポジット付着抑制効果を失わない。また、たとえ
デポジットが付着しても、デポジットと共にチタンの表
面層が剥がれ、新たなチタン金属の層が露出し、デポジ
ット付着抑制効果を失わない。このように、チタン金属
の被覆層は長期間その効果を持続させることができる。
このチタンの被覆膜は、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の表面に、通常
の金属被覆法、例えばスパッタリング法によって形成さ
れる。このチタンの被覆層の厚さは特に制限はないが、
通常100nm 程度である。

【００２６】上記のように、燃焼室内のデポジットはそ
のｐＫ_A が４〜５程度の有機酸であり、従って表面ゼー
タ電位が12程度であるマグネシウムを燃焼室を構成する
部材の表面に被覆することにより、このマグネシウムは
酸性の有機酸と反応してデポジットとの界面に塩を形成
する。この塩は付着しにくく、すぐに剥がれてしまう。
このマグネシウム被覆膜もチタン被覆膜と同様の方法で
形成される。

【００２７】請求項５記載の発明における被覆膜は、上
記のリチウム元素を含むセラミックス被覆膜と同様のゾ
ル−ゲル法によって形成される。ここで用いられる金属
アルコキシドは、ジルコニウムアルコキシド、チタンア
ルコキシド、亜鉛アルコキシド、マグネシウムアルコキ
シド、カルシウムアルコキシド、バリウムアルコキシド
及びハフニウムアルコキシドを少なくとも含む金属アル
コキシドである。これらのアルキシドにおけるアルキル
基は前記と同様にメチル、エチル、プロピル等を用いる
ことができる。さらに、これらの金属アルコキシドと共
に、アルコキシル基の一部がフルオロアルキル基により
置換されたフルオロアルキル基置換金属アルコキシドを
用いる。すなわち、上記金属アルコキシドとフルオロア
ルキル基置換金属アルコキシドを混合し、アルコキシド
溶液を調製後、この溶液を内燃機関の燃焼室を構成する
部材の表面に塗布して塗膜を形成し、最後にこの塗膜を
焼成することにより被覆膜が形成される。

【００２８】上記金属アルコキシドを用いることによ
り、得られる耐アルカリ性が向上し、金属アルコキシド
の量が多いほどその効果は高い。しかしながら、金属ア
ルコキシドの量が多くなると、ある限度以上では被覆膜
の硬度が急激に低下する。それは、これらの金属アルコ
キシドにより形成されるセラミックスはネットワーク形
成能がシリカに比べて劣るためであると考えられる。従
って、上記各金属アルコキシドの好ましい組成範囲は以
下の通りである。

【００２９】

【表１】

【００３０】これらの金属アルコキシドとしては下式 Ｒｆ−Ｓｉ（ＯＲ）_3-n ( ＯＭ（ＯＲ）_m ) _n （上式中、Ｒｆはフルオロアルキル基であり、Ｒは炭素
数１〜５のアルキルであり、そしてＭはジルコニウム、
チタン、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、バリウム又
はハフニウムのうち少なくとも１種の金属である）で表
されるものを用いることがより好ましい。この式で表さ
れる金属アルコキシドを用いることにより得られる被膜
の耐アルカリ性がさらに向上する。

【００３１】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、前記同様のものである。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。

【００３２】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。

【００３３】枝分かれ構造を有するアルコキシドとして
は、下式

【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。

【００３４】

【実施例】実施例１ テトラエトキシシラン160g、エトキシリチウム50g 、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
ストン表面上にアルコキシドのウェット塗膜を形成し
た。次いでこの塗膜を250 ℃において１時間焼成し、厚
さ200nm のリチウムを含むセラミックスの被覆膜を形成
した。

【００３５】実施例２ 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。

【００３６】実施例３ スパッタリング装置内にピストンをセットし、装置内を
10^-3Paの真空度まで真空引きした後、ＬｉＮｂＯ₃ ター
ゲットに高周波電力500Wを印加し、20分間の成膜を行
い、ピストン頂面に厚さ約100nm のＬｉＮｂＯ₃ 膜を形
成した。

【００３７】実施例１〜３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１〜３において
製造したいずれのピストンも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。特に実施例２において製造したピストンは被覆膜
表面のリチウムイオン濃度が高いためそのデポジット付
着抑制効果が高いことがわかる。

【００３８】実施例４ スパッタリング装置内にピストンをセットし、装置内を
５×10^-3Paの真空度まで真空引きした後、アルゴンを２
×10^-1Paまで導入した。次いでＴｉターゲットに高周波
電力500Wを印加し、20分間のプレスパッタ後に20分間の
成膜を行い、ピストン頂面に厚さ約100nm のＴｉ膜を形
成した。

【００３９】実施例５ スパッタリング装置内にピストンをセットし、装置内を
５×10^-3Paの真空度まで真空引きした後、アルゴンを２
×10^-1Paまで導入した。次いでＭｇターゲットに高周波
電力500Wを印加し、20分間のプレスパッタ後に20分間の
成膜を行い、ピストン頂面に約100nm のＭｇ膜を形成し
た。

【００４０】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1000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
図２に示す。この図より明らかなように、チタンもしく
はマグネシウムの被覆層を有するピストンは未処理ピス
トンに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。

【００４１】実施例６ ｘモルのテトラエトキシシランに１モルの水、0.01モル
の塩酸、及び21モルのエタノールを加え、70℃において
１時間還流した。この溶液に、ｙモルのジルコニウムイ
ソプロポキシド、チタンプロポキシド、亜鉛メトキシ
ド、マグネシウムプロポキシド、カルシウムメトキシ
ド、バリウムメトキシド及びハフニウムプロポキシドを
少なくとも含む金属アルコキシド、５モルのメトキシエ
タノール、及び0.2 モルの2,4-ペンタンジオンを80℃に
おいて１時間還流したものを加え、さらに全体を80℃に
おいて１時間還流した。次いでこの溶液にｚモルのフル
オロアルキルシラン及び８モルのメトキシエタノールを
加え、室温において30分間攪拌した。得られた混合物に
11モルの水及び８モルのメトキシエタノールを加え、室
温において24時間放置した。ここで、フルオロアルキル
シランのモル数ｚは ｚ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）＝ 0.1 と一定であり、またｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。

【００４２】こうして得られた溶液にSUS 440C基板を浸
漬し、引き上げ速度30mm/minで引き上げ、表面にウェッ
ト塗膜を形成した。次いでこの塗膜を250 ℃において１
時間焼成し、フッ素含有セラミックス被覆膜を形成し
た。こうして製造したサンプルを0.1N水酸化ナトリウム
水溶液に20日間浸漬した後、その表面の接触角を測定し
た。図３及び４にこの接触角の測定結果と各種金属アル
コキシドのテトラエトキシシランに対する混合量との関
係を示す。この図より、金属アルコキシドの混合量の増
加によりセラミックス被覆膜の耐アルカリ性が向上する
ことが明らかである。

【００４３】また、これらの被覆膜の硬度を測定し、こ
の硬度と各種金属アルコキシドのテトラエトキシシラン
に対する混合量との関係を図５及び６に示す。この図よ
り、金属アルコキシドの混合量の増加により被覆膜の硬
度が低下し、ある値を越えると急激に硬度が低下するこ
とがわかる。

【００４４】実施例７ 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。

【００４５】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
図７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７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７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。

【００４６】実施例８ 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。

【００４７】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８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。

【００４８】

【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。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１〜３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。

【図２】実施例４及び５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。

【図３】実施例６において製造した被覆膜の耐アルカリ
性を示すグラフである。

【図４】実施例６において製造した被覆膜の耐アルカリ
性を示すグラフである。

【図５】実施例６において製造した被覆膜の硬度を示す
グラフである。

【図６】実施例６において製造した被覆膜の硬度を示す
グラフである。

【図７】実施例７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。

【図８】実施例８において製造した被覆膜の耐熱性を示
すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リチウム元素を含むセラミックス被覆層
   を表面に具備することを特徴とする、内燃機関の燃焼室
   を構成する部材。
2. 【請求項２】 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、請求項１記載の内燃機関の燃焼室を構成する部材
   の製造方法。
3. 【請求項３】 チタンより構成される被覆層を表面に具
   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。
4. 【請求項４】 マグネシウムより構成される被覆層を表
   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。
5. 【請求項５】 ジルコニウム、チタン、亜鉛、マグネシ
   ウム、カルシウム、バリウム、又はハフニウムから選ば
   れた少なくとも１種の金属のアルコキシドと、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少
   なくとも１種の金属アルコキシドから形成された被覆層
   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。
6. 【請求項６】 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。
7. 【請求項７】 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。