KR102006759B1 - 차열막의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

양극 산화막의 정상면에 형성되는 무수한 공공의 개구부 모두를 양호하게 밀봉할 수 있는 제조 방법을 제공한다.
봉공 처리는, 개방 기공(12)의 개구부(12a)를 적어도 막아, 양극 산화막(10)의 단열성을 높이기 위하여 행해진다. 봉공 처리의 제1 스텝에서는, 용제 타입의 봉공제(제1 봉공제)가 사용되며, 제1 실리콘계 산화막(16)이 형성된다. 봉공 처리의 제2 스텝에서는, 무용제 타입의 봉공제(제2 봉공제)가 사용되어, 제2 실리콘계 산화막(18)이 형성된다. 제1 봉공제와는 달리, 제2 봉공제는, 도포 단계나 소성 단계에서의 체적 수축이 거의 없다. 그래서, 제1 스텝 이후에 폐색 불완전한 개구부(12a)가 남아 있었다고 해도, 제2 실리콘계 산화막(18)에 의해 이것을 확실하게 막을 수 있다.

Description

차열막의 제조 방법 {METHOD FOR PRODUCING HEAT-SHIELDING FILM}
본 발명은 차열막의 제조 방법에 관한 것이며, 상세하게는, 엔진의 연소실 구성면에 설치되는 차열막의 제조 방법에 관한 것이다.
엔진의 연소실은 일반적으로, 실린더 헤드와 실린더 블록을 맞추었을 때에, 당해 실린더 블록의 보어면과, 당해 보어면에 수용되는 피스톤의 정상면과, 당해 실린더 헤드의 저면과, 당해 실린더 헤드에 배치되는 흡기 밸브 및 배기 밸브의 우산부의 저면에 의해 포위된 공간으로서 정의된다. 이러한 연소실의 구성면에는, 엔진에서의 냉각 손실의 저감이나, 연료의 연소에 수반하여 발생하는 열로부터의 보호를 목적으로, 설치막이 형성되는 경우가 있다.
특허문헌 1(일본 특허 공개 제2010-249008호 공보)에는, 엔진의 연소실 구성면에, 차열막으로서 양극 산화막을 설치하는 기술이 개시되어 있다. 양극 산화막은, 연소실을 구성하는 부품의 모재(예를 들어, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 티타늄 합금)보다도 낮은 열전도율을 갖고 있다. 그로 인해, 양극 산화막에 의하면, 연소실의 단열성을 향상시켜 냉각 손실을 저감할 수 있다. 또한, 양극 산화막은, 상술한 모재보다도 낮은 체적 열용량을 갖고 있다. 그로 인해, 양극 산화막에 의하면, 연소실 내의 작동 가스의 온도에 막의 표면 온도를 추종시키는 것도 가능해진다. 즉, 흡기 행정에서는 흡기의 온도에, 팽창 행정에서는 연소 가스의 온도에, 각각 막의 표면 온도를 추종시키는 것이 가능해진다. 그러므로, 양극 산화막에 의하면, 팽창 행정에서의 냉각 손실을 저감하고, 더욱이, 흡기 행정에서의 작동 가스의 가열을 억제하여, 연비를 향상시킬 수 있다.
특허문헌 1에는, 또한, 양극 산화막의 정상면에 형성되는 무수한 공공을 밀봉하는 처리(봉공 처리)를 행하는 것이 바람직한 취지가 개시되어 있다. 봉공 처리의 일례로서, 특허문헌 1은, 양극 산화막의 정상면에 봉공제로서의 유기 실리콘 용액을 도포하여 이것을 가열하고, 실리콘계 산화막을 형성하는 방법을 소개하고 있다.
일본 특허 공개 제2010-249008호 공보 일본 특허 공개 제2002-363539호 공보 일본 특허 공개 제2009-280716호 공보
그런데, 특허문헌 1에는, 양극 산화 처리의 조건(인가 전압, 전해액의 종류)을 바꿈으로써, 공공의 사이즈를 조절할 수 있는 취지의 기재가 있다. 그러나, 공공의 모든 사이즈를 맞추는 것은 어렵고, 사이즈 차가 생겨 버리는 것은 피할 수 없다. 그리고, 이러한 경우에는, 유기 실리콘 용액을 사용했다 해도, 사이즈가 큰 공공의 개구부를 완전히 밀봉할 수 없게 된다. 왜냐하면, 도포 단계에서 개구부에 유기 실리콘 용액을 충전할 수 있었다고 해도, 그 후의 가열 과정에 있어서 탈리하는 용제의 분만큼, 유기 실리콘 용액의 체적이 감소되어 버리기 때문이다.
본 발명은 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것이으로, 그 목적은, 양극 산화막의 정상면에 형성되는 무수한 공공의 개구부의 모두를 양호하게 밀봉할 수 있는 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 차열막의 제조 방법이며, 양극 산화 스텝과, 제1 봉공 스텝과, 제2 봉공 스텝을 구비하고 있다. 상기 양극 산화 스텝은, 엔진의 연소실을 구성하는 부품을 양극 산화 처리하여, 무수한 공공이 형성된 정상면을 갖는 양극 산화막을 형성하는 스텝이다. 상기 제1 봉공 스텝은, 상기 양극 산화막의 정상면에, 폴리실라잔과 유기 용제를 포함하는 용제 타입의 제1 봉공제를 도포하고, 당해 제1 봉공제의 유기 용제의 탈리를 수반하는 폴리실라잔의 중합에 의해 제1 실리콘계 산화막을 형성하는 스텝이다. 상기 제2 봉공 스텝은, 상기 제1 실리콘계 산화막의 정상면에, 하기 화학식 (1)로 표현되는 알콕시실란 화합물 또는 그의 부분 가수분해 축합물을 포함하는 무용제 타입의 제2 봉공제를 도포하고, 당해 제2 봉공제의 알콕시실란 화합물 및 그의 부분 가수분해 축합물 중 적어도 한쪽의 중합에 의해 제2 실리콘계 산화막을 형성하는 스텝이다.
Figure 112017081980086-pat00001
(식 (1) 중, R1은 치환 혹은 비치환된 탄소수 1 내지 8의 1가 탄화수소기, R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬기, n은 0 내지 3의 정수를 나타냄.)
본 발명은 제3 봉공 스텝을 구비하고 있어도 된다. 상기 제3 봉공 스텝은, 상기 제2 실리콘계 산화막의 정상면에, 폴리실라잔과 유기 용제를 포함하는 용제 타입의 제3 봉공제를 도포하고, 당해 제3 봉공제의 유기 용제의 탈리를 수반하는 폴리실라잔의 중합에 의해 제3 실리콘계 산화막을 형성하는 스텝이다. 본 발명이 제3 봉공 스텝을 구비하는 경우, 상기 제2 봉공 스텝과 상기 제3 봉공 스텝은, 적어도 1회 이상 교대로 행하여져도 된다. 또한, 상기 제3 봉공 스텝의 최종회가, 상기 제2 봉공 스텝의 최종회보다도 이후에 행하여져도 된다.
본 발명에 있어서, 상기 제3 봉공 스텝의 최종회에서 도포되는 제3 봉공제에 포함되는 폴리실라잔이, 퍼히드로폴리실라잔이어도 된다.
본 발명에 따르면, 제2 봉공 스텝에 의해, 무용제 타입의 제2 봉공제로 제2 실리콘계 산화막을 형성할 수 있다. 용제 타입의 제1 봉공제의 체적은, 제1 실리콘계 산화막의 형성 시에 유기 용제의 탈리를 수반하므로 감소한다. 이에 대해, 제2 봉공제의 체적은, 제2 실리콘계 산화막의 형성 시에 거의 감소하지 않는다. 그로 인해, 사이즈가 큰 공공의 개구부를 제1 실리콘계 산화막에 의해 막을 수 없었다고 해도, 제2 실리콘계 산화막에 의해 확실하게 막을 수 있다.
본 발명이 제3 봉공 스텝을 구비하고, 이 제3 봉공 스텝의 최종회가 제2 봉공 스텝의 최종회보다도 이후에 행하여지는 경우는, 차열막의 정상면을 제3 실리콘계 산화막으로 구성할 수 있다. 제3 실리콘계 산화막을 구성하는 중합체는 폴리실라잔 유래의 중합체이며, 제2 실리콘계 산화막을 구성하는 중합체에 비하여, 내열성이 우수하다. 따라서, 차열막의 정상면을 제2 실리콘계 산화막으로 구성하는 경우에 비하여, 당해 정상면의 내열성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 제3 봉공 스텝의 최종회에서 도포되는 제3 봉공제에 포함되는 폴리실라잔이 퍼히드로폴리실라잔인 경우에는, 차열막의 정상면을 실리카 유리로 구성할 수 있으므로, 당해 정상면의 내열성을 특히 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 차열막의 제조 방법의 흐름을 설명하는 도면.
도 2는 연소실 부품의 모재 상에 형성된 양극 산화막의 단면 모식도.
도 3은 제1 실리콘계 산화막이 형성된 양극 산화막의 단면 모식도.
도 4는 퍼히드로폴리실라잔의 반응을 모식적으로 나타내는 도면.
도 5는 제2 실리콘계 산화막이 형성된 양극 산화막의 단면 모식도.
도 6은 알콕시실란 화합물의 반응을 모식적으로 나타내는 도면.
도 7은 봉공 처리 전의 양극 산화막의 정상면을 모식적으로 나타내는 도면.
도 8은 개방 기공의 개구부나 균열 개구가 불완전하게 막혀 있는 경우의 문제점을 설명하는 도면.
도 9는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 제조 방법에 의한 효과를 설명하는 도면.
도 10은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 차열막의 제조 방법의 흐름을 설명하는 도면.
도 11은 제3 실리콘계 산화막이 형성된 양극 산화막의 단면 모식도.
이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 공통되는 요소에는, 동일한 부호를 부여하고 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 이하의 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시 형태 1.
우선, 도 1 내지 도 9를 참조하면서, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 차열막의 제조 방법에 대해 설명한다.
[제조 방법의 설명]
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 차열막의 제조 방법의 흐름을 설명하는 도면이다. 본 실시 형태 1에 관한 제조 방법에서는, 우선, 엔진의 연소실을 구성하는 부품(이하, 「연소실 부품」이라고도 함)의 양극 산화 처리가 행해진다. 이미 설명한 것 같이, 엔진의 연소실은, 실린더 블록의 보어면과, 당해 보어면에 수용되는 피스톤의 정상면과, 실린더 헤드의 저면과, 당해 실린더 헤드에 배치되는 흡기 밸브 및 배기 밸브의 우산부의 저면에 의해 포위되는 공간으로 정의된다. 본 실시 형태 1의 연소실 부품에는, 실린더 블록, 실린더 헤드, 피스톤, 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 하나가 포함되어 있다.
양극 산화 처리는, 양극으로서의 연소실 부품의 표면에, 전해액(일례로서 인산, 옥살산, 황산, 크롬산 등의 수용액)을 공급하면서 행하는 전기 분해이다. 전기 분해 시에는, 전류 밀도와 통전 시간이 조절된다. 전기 분해 시에는, 또한, 연소실 부품의 표면 중 소정 영역에만 양극 산화막이 형성되도록, 마스킹 부재 등을 이용하여 전해액의 접촉 영역이 제한된다. 연소실 부품의 모재는, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 티타늄 합금 등이다. 그로 인해, 양극 산화 처리가 행하여지면, 합금의 산화막(즉, 양극 산화막)이 상술한 소정 영역에 형성된다.
도 2는, 연소실 부품의 모재 상에 형성된 양극 산화막의 단면 모식도이다. 도 2에 나타내는 양극 산화막(10)은, 정상면(10a)에 개구된 무수한 개방 기공(12)을 갖고 있다. 개방 기공(12)은, 양극 산화 처리의 과정에 있어서 형성되는 것이다. 개방 기공(12)을 가짐으로써, 양극 산화막(10)은, 연소실 부품의 모재보다도 낮은 열전도율과 낮은 체적 열용량(단위 체적당 열용량을 의미한다. 이하 동일함)을 갖는 차열막으로서 기능할 수 있게 된다. 양극 산화막(10)은, 또한, 내부에 폐쇄 기공(14)을 갖고 있다. 폐쇄 기공(14)은, 양극 산화 처리의 과정에 있어서 형성되는 것이며, 연소실 부품의 기계적 성질을 향상시키기 위한 첨가물(주로 Si)에서 유래되고 있다. 폐쇄 기공(14)을 가짐으로써, 양극 산화막(10)의 낮은 체적 열용량이 실현되고 있다.
본 실시 형태 1에 관한 제조 방법으로는, 계속해서, 도 2에 나타낸 개방 기공(12)을 밀봉하는 처리(봉공 처리)가 행해진다. 봉공 처리는, 정상면(10a)에 가까운 개방 기공(12)의 개구부(12a)를 적어도 막아, 양극 산화막(10)의 단열성을 높이기 위하여 행해진다. 봉공 처리는, 제1 스텝과 제2 스텝을 구비하고 있다. 봉공 처리의 제1 스텝에서는, 우선, 용제 타입의 봉공제(제1 봉공제)가, 도 2에 나타낸 정상면(10a)의 전체 영역에 도포된다. 용제 타입의 봉공제는, 퍼히드로폴리실라잔 및/또는 오르가노폴리실라잔(일례로서, 폴리디메틸실라잔, 폴리(디메틸-메틸)실라잔)과, 유기 용제를 포함하고 있다. 용제 타입의 봉공제는, 필요에 따라 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제로서는, 레벨링제, 계면 활성제, 점도 조정제 등을 들 수 있다.
용제 타입의 봉공제의 일례로서, AZ 일렉트로닉·머티리얼즈사제의 아쿠아미카(등록 상표)를 들 수 있다. 이 아쿠아미카는, 퍼히드로폴리실라잔을 디부틸에테르, 아니솔과 같은 에테르계 용제로 희석한 것이다.
용제 타입의 봉공제의 도포 방법은 특별히 한정되지 않고 공지의 방법을 사용할 수 있다. 공지의 방법으로서는, 브러시 도포, 스프레이 코팅, 디핑 코팅, 플로트 코팅, 스핀 코팅 등을 들 수 있다. 또한, 도포 시에 봉공제가 막 표면에 퇴적하면, 균열에 의한 면 조도의 악화나 체적 열용량의 증대로 이어질 우려가 있다. 그로 인해, 용제 타입의 봉공제가 양극 산화막의 표면에 퇴적되었을 때에는, 봉공제의 도포 후에 웨스 등을 사용하여, 퇴적된 봉공제를 닦아내도 된다.
봉공 처리의 제1 스텝에서는, 계속해서, 용제 타입의 봉공제의 소성이 행해진다. 소성 조건은 일례로서, 180℃에서 5시간이다. 용제 타입의 봉공제의 소성이 행해짐으로써, 상술한 유기 용제가 휘발되고, 한편 폴리실라잔이 축합 중합한다. 그 결과, 도 2에 나타낸 정상면(10a) 상에 실리콘계 산화막(제1 실리콘계 산화막)이 형성된다. 도 3은, 제1 실리콘계 산화막이 형성된 양극 산화막의 단면 모식도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 실리콘계 산화막(16)은, 정상면(10a)이나, 개방 기공(12)의 구성면에 형성된다. 그 결과, 개구부(12a)의 대부분이 제1 실리콘계 산화막(16)에 의해 막히게 된다.
도 4는, 퍼히드로폴리실라잔의 반응을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 퍼히드로폴리실라잔은, 물(H2O)과 반응함으로써, 암모니아(NH3)와 수소(H2)를 방출하면서 실리카 유리로 전환된다. 상술한 아쿠아미카를 용제 타입의 봉공제로서 사용한 경우에는, 퍼히드로폴리실라잔이 대기 중의 수분과 반응하여, 그 결과, 실리카 유리를 포함하는 제1 실리콘계 산화막(16)이 형성되게 된다.
봉공 처리의 제2 스텝에서는, 우선, 무용제 타입의 봉공제(제2 봉공제)가, 도 3에 나타낸 제1 실리콘계 산화막(16)의 정상면(16a)의 전체 영역에 도포된다. 무용제 타입의 봉공제는, 하기 화학식 (1)로 표현되는 알콕시실란 화합물 또는 그의 부분 가수분해 축합물(올리고머)을 포함하고 있다.
Figure 112017081980086-pat00002
(식 (1) 중, R1은 치환 혹은 비치환된 탄소수 1 내지 8의 1가 탄화수소기, R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬기, n은 0 내지 3의 정수를 나타냄.)
무용제 타입의 봉공제는, 필요에 따라, 경화 반응의 속도를 조정하는 경화 촉매와, 얻어지는 봉공막을 착색하는 무기 안료와, 무기 첨가물을 포함할 수 있다. 경화 촉매, 무기 안료나 무기 첨가물은 특별히 한정되지 않고, 공지의 것을 사용할 수 있다. 경화 촉매로서는, 디부틸주석 디라우레이트, 디부틸주석 디아세테이트 등의 유기 주석 화합물, 테트라이소프로폭시티타늄, 테트라-n-부톡시티타늄 등의 유기 티타늄 화합물, 트리이소프로폭시 알루미늄, 트리-n-부톡시 알루미늄 등의 유기 알루미늄 화합물, 테트라-n-부톡시 지르코늄, 테트라-n-프로폭시 지르코늄 등의 유기 지르코늄 화합물을 들 수 있다. 무기 안료로서는, 금속 및 합금 및 이들 산화물, 수산화물, 탄화물, 황화물, 질화물 등을 들 수 있다. 첨가제로서는, 광택 조정제, 점도 조정제 등을 들 수 있다.
무용제 타입의 봉공제의 일례로서, 디ㆍ앤드ㆍ디사제의 퍼미에이트(상품명)를 들 수 있다. 이 퍼미에이트는, 상기 화학식 (1)로 표현되는 알콕시실란 화합물 또는 그 부분 가수분해 축합물을 주성분으로 하는 무용제 1액 타입의 봉공제이다.
상술한 용제 타입의 봉공제와 마찬가지로, 무용제 타입의 봉공제의 도포 방법은 특별히 한정되지 않고 공지의 방법을 사용할 수 있다. 또한, 무용제 타입의 봉공제가 제1 실리콘계 산화막의 표면에 퇴적되었을 때에는, 봉공제의 도포 후에 웨스 등을 사용하여, 퇴적된 봉공제를 닦아내도 된다.
봉공 처리의 제2 스텝에서는, 계속해서, 무용제 타입의 봉공제의 소성이 행해진다. 소성 조건은 일례로서, 80℃에서 2시간이다. 무용제 타입의 봉공제의 소성이 행해짐으로써, 상술한 알콕시실란 화합물끼리, 부분 가수분해 축합물끼리 또는 알콕시실란 화합물과 부분 가수분해 축합물이 축합 중합한다. 그 결과, 도 3에 나타낸 정상면(16a)을 덮는, 제1 실리콘계 산화막(16)과는 다른 실리콘계 산화막(제2 실리콘계 산화막)이 형성된다. 도 5는, 제2 실리콘계 산화막이 형성된 양극 산화막의 단면 모식도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 실리콘계 산화막(18)은, 정상면(16a) 상에 형성된다. 그 결과, 도 2나 도 3에 나타낸 개구부(12a)의 모두가, 제2 실리콘계 산화막(18)에 의해 막히게 된다. 또한, 도 5에 있어서는, 제2 실리콘계 산화막(18)에 의해 막혀있지 않은 개방 기공(12)의 심부(12b)가 그려져 있다. 단, 이러한 심부(12b)가 형성되는 것 자체에는 문제는 없고, 오히려 이것이 폐쇄 기공(14)과 마찬가지로 기능함으로써, 차열막의 낮은 체적 열용량에 기여하게 된다.
도 6은, 알콕시실란 화합물의 반응을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 알콕시실란 화합물은, 물과 반응함으로써, 메탄올(CH3OH)을 방출하면서 네트워크를 형성한다. 상술한 퍼미에이트를 무용제 타입의 봉공제로서 사용하면, 알콕시실란 화합물 또는 그 부분 가수분해 축합물이 대기 중의 수분과 반응하여, 그 결과, -Si-O-Si-O-를 주쇄로 하는 무기계 중합체를 포함하는 제2 실리콘계 산화막(18)이 형성되게 된다.
상술한 양극 산화 처리와 봉공 처리에 의해, 연소실 부품의 모재 상에 차열막이 형성된다. 이와 관련하여, 도 5에 나타낸 양극 산화막(10), 제1 실리콘계 산화막(16) 및 제2 실리콘계 산화막(18)이, 본 실시 형태 1에 관한 제조 방법에 의해 얻어지는 차열막에 해당된다.
[제조 방법의 효과]
도 7은, 봉공 처리 전의 양극 산화막의 정상면을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 정상면(10a)에는, 무수한 개구부(12a)가 점재하고 있다. 단, 이들 개구부(12a)를 비교하면, 사이즈에 차이가 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 정상면(10a)에는, 균열 개구(20)가 형성되어 있다. 이 균열 개구(20)는, 개방 기공(12)이 형성되는 과정에서 생길 수 있는 것이다. 개구부(12a)의 사이즈와 마찬가지로, 균열 개구(20)의 사이즈도 다양하지만, 도 7에 나타내는 균열 개구(20)의 사이즈는, 동일 도면에 나타내는 개구부(12a)의 최대 사이즈보다도 크게 되어 있다.
개구부(12a)의 사이즈가 큰 경우나, 균열 개구(20)가 형성되어 있는 경우에는, 상술한 제1 실리콘계 산화막(16)으로 이들을 완전히 막을 수 없게 된다. 그 이유는, 도포 단계에서 모든 개구부(12a)나 균열 개구(20)에 용제 타입의 봉공제를 충전할 수 있었다고 해도, 그 후의 소성 단계에 있어서 유기 용제가 휘발하는 분 만큼, 봉공제의 체적이 감소되어 버리기 때문이다. 봉공제의 체적이 감소한 경우에는, 제1 실리콘계 산화막(16)에 의해 불완전하게 막힌 개구부(12a)나 균열 개구(20)가 남게 된다.
도 8은, 개방 기공의 개구부나 균열 개구가 불완전하게 막혀 있는 경우의 문제점을 설명하는 도면이다. 도 8에 화살표로 나타낸 바와 같이, 개구부(12a)가 불완전하게 막혀 있는 경우에는, 연소 가스가 이 폐색 불완전한 개구부(12a)에 침입할 수 있게 된다. 그로 인해, 개구부(12a)가 완전히 막혀 있는 경우에 비하여, 양극 산화막(10)에 의한 단열성이나, 작동 가스에 대한 추종성이 저하되어 버린다. 또한, 가솔린 엔진의 경우에는, 폐색 불완전한 개구부(12a)에 침입한 연료가 연소에 기여하지 않고, 여기에 잔류할 가능성도 있다.
이 점, 본 실시 형태 1에 관한 제조 방법에서는, 무용제 타입의 봉공제를 사용한 봉공 처리의 제2 스텝이 행해진다. 용제 타입의 봉공제와는 달리, 무용제 타입의 봉공제는, 도포 단계나 소성 단계에서의 체적 수축이 거의 없다. 그로 인해, 봉공 처리의 제1 스텝 이후에 폐색 불완전한 개구부(12a)나 균열 개구(20)가 남아 있었다고 해도, 제2 실리콘계 산화막(18)에 의해 이것을 확실하게 막을 수 있다. 도 9는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 제조 방법에 의한 효과를 설명하는 도면이다. 도 9에 화살표로 나타낸 바와 같이, 제2 실리콘계 산화막(18)에 의해 개구부(12a)의 모두를 막았을 경우에는, 연소 가스나 연료의 침입을 차단할 수 있다.
이상으로부터, 본 실시 형태 1에 관한 제조 방법에 의하면, 단열성과 작동 가스에 대한 추종성이 우수한 차열막을 얻을 수 있다.
실시 형태 2.
이어서, 도 10 내지 도 11을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 차열막의 제조 방법에 대해 설명한다.
[제조 방법의 설명]
도 10은, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 차열막의 제조 방법의 흐름을 설명하는 도면이다. 본 실시 형태 2에 관한 제조 방법에서는, 봉공 처리가, 제1 스텝과 제2 스텝과 제3 스텝을 구비하고 있다. 양극 산화 처리 및 봉공 처리의 제1 스텝과 제2 스텝에 대해서는, 상술한 실시 형태 1에 관한 제조 방법과 공통된다. 즉, 본 실시 형태 2에 관한 제조 방법은, 봉공 처리의 제3 스텝이 추가되어 있다는 점에서, 상술한 실시 형태 1의 제조 방법과 상이하다. 그로 인해, 양극 산화 처리 및 봉공 처리의 제1 스텝과 제2 스텝에 관한 설명은 생략하고, 이하에서는, 봉공 처리의 제3 스텝에 관한 설명만을 행한다.
봉공 처리의 제3 스텝은, 봉공 처리의 제1 스텝과 기본적으로 동일하다. 즉, 봉공 처리의 제3 스텝에서는, 우선, 용제 타입의 봉공제(제3 봉공제)가, 도 5에 나타낸 제2 실리콘계 산화막(18)의 정상면(18a)의 전체 영역에 도포된다. 제3 스텝에서 사용되는 봉공제는, 제1 스텝에서 사용되는 봉공제와 동일한 종류의 것이 사용된다. 제3 스텝에서 사용되는 봉공제의 도포 방법은, 제1 스텝이나 제2 스텝에서 사용되는 봉공제의 도포 방법과 마찬가지로, 특별히 한정되지 않는다.
봉공 처리의 제3 스텝에서는, 계속해서, 용제 타입의 봉공제의 소성이 행해진다. 소성 조건은 제1 스텝의 소성 조건과 동일하다. 용제 타입의 봉공제의 소성이 행해짐으로써, 상술한 유기 용제가 휘발하고, 한쪽에서 폴리실라잔이 축합 중합한다. 그 결과, 도 5에 나타낸 정상면(18a) 상에 실리콘계 산화막(제3 실리콘계 산화막)이 형성된다. 도 11은, 제3 실리콘계 산화막이 형성된 양극 산화막의 단면 모식도이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 제3 실리콘계 산화막(22)은, 정상면(18a) 상에 형성된다.
상술한 양극 산화 처리와 봉공 처리에 의해, 연소실 부품의 모재 상에 차열막이 형성된다. 이와 관련하여, 도 11에 나타낸 양극 산화막(10), 제1 실리콘계 산화막(16), 제2 실리콘계 산화막(18) 및 제3 실리콘계 산화막(22)이, 본 실시 형태 2에 관한 제조 방법에 의해 얻어지는 차열막에 해당된다.
[제조 방법의 효과]
상술한 실시 형태 1에서 설명한 것과 같이, 무용제 타입의 봉공제를 사용한 봉공 처리의 제2 스텝이 행해짐으로써, 폐색 불완전한 개구부(12a)를 제2 실리콘계 산화막(18)에 의해 확실하게 막을 수 있다. 그러나, 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 실리콘계 산화막(18)을 구성하는 무기계 중합체는 측쇄에 탄화수소기를 포함하고 있다. 그로 인해, 이 무기계 중합체는, 측쇄에 탄화수소기를 일절 포함하지 않는 무기계 중합체에 비하여 융해 온도가 낮아지기 쉽다. 사실, 상술한 퍼미에이트는, 융해 온도가 500℃ 정도 밖에 되지 않고, 또한, 경도도 낮다. 그로 인해, 차열막의 정상면을 제2 실리콘계 산화막(18)으로 구성한 경우에는, 내열성과 경도의 면에서 문제가 남아있다.
이 점, 본 실시 형태 2에 관한 제조 방법에서는, 제2 스텝 이후에 제3 스텝이 행해진다. 제3 실리콘계 산화막(22)을 구성하는 무기계 중합체는, 제2 실리콘계 산화막(18)을 구성하는 무기계 중합체에 비하여 융해 온도가 높고, 또한, 경도도 충분히 높다. 특히, 상술한 퍼히드로폴리실라잔으로부터 형성되는 실리카 유리는, 융해 온도가 1000℃ 정도로 높다. 이와 같이, 본 실시 형태 2에 관한 제조 방법에 의하면, 제3 실리콘계 산화막(22)을 형성하는 제3 스텝에 의해, 정상면의 내열성과 경도를 높인 실기 내구성이 높은 차열막을 얻을 수 있다.
[제조 방법의 다른 예]
그런데, 상술한 실시 형태 2에 관한 제조 방법에서는, 제1 실리콘계 산화막(16), 제2 실리콘계 산화막(18) 및 제3 실리콘계 산화막(22)의 3층 구조의 봉공막을 형성했다. 그러나, 봉공 처리의 스텝을 더 증가시키고, 3층보다도 많은 봉공막을 형성해도 된다. 단 이 경우는, 제2 스텝에 준한 스텝과, 제3 스텝에 준한 스텝을 교대로 행하는 것이 바람직하다. 또한, 제3 스텝에 준한 스텝이, 봉공 처리의 최종회가 되도록 봉공 처리를 행하는 것이 바람직하다. 이러한 봉공 처리를 행함으로써, 상술한 실시 형태 2에 관한 제조 방법과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
10: 양극 산화막
10a, 16a, 18a: 정상면
12: 개방 기공
12a: 개구부
12b: 심부
14: 폐쇄 기공
16: 제1 실리콘계 산화막
18: 제2 실리콘계 산화막
20: 균열 개구
22: 제3 실리콘계 산화막

Claims (3)

  1. 엔진의 연소실을 구성하는 부품을 양극 산화 처리하여, 무수한 공공이 형성된 정상면을 갖는 양극 산화막을 형성하는 양극 산화 스텝과,
    상기 양극 산화막의 정상면에, 폴리실라잔과 유기 용제를 포함하는 용제 타입의 제1 봉공제를 도포하고, 당해 제1 봉공제의 유기 용제의 탈리를 수반하는 폴리실라잔의 중합에 의해 제1 실리콘계 산화막을 형성하는 제1 봉공 스텝과,
    상기 제1 실리콘계 산화막의 정상면에, 하기 화학식 (1)로 표현되는 알콕시실란 화합물 또는 그 부분 가수분해 축합물을 포함하는 무용제 타입의 제2 봉공제를 도포하고, 당해 제2 봉공제의 알콕시실란 화합물 및 그의 부분 가수분해 축합물 중 적어도 한쪽의 중합에 의해 제2 실리콘계 산화막을 형성하는 제2 봉공 스텝을 구비하고,
    상기 제2 실리콘계 산화막의 정상면에, 폴리실라잔과 유기 용제를 포함하는 용제 타입의 제3 봉공제를 도포하고, 당해 제3 봉공제의 유기 용제의 탈리를 수반하는 폴리실라잔의 중합에 의해 제3 실리콘계 산화막을 형성하는 제3 봉공 스텝을 더 구비하고,
    상기 제2 봉공 스텝과 상기 제3 봉공 스텝은, 적어도 1회 이상 교대로 행해지고,
    상기 제3 봉공 스텝의 최종회가, 상기 제2 봉공 스텝의 최종회보다도 이후에 행해지는 것을 특징으로 하는 차열막의 제조 방법.
    Figure 112019030964501-pat00003

    (식 (1) 중, R1은 치환 혹은 비치환된 탄소수 1 내지 8의 1가 탄화수소기, R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬기, n은 0 내지 3의 정수를 나타냄.)
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 봉공 스텝의 최종회에서 도포되는 제3 봉공제에 포함되는 폴리실라잔이, 퍼히드로폴리실라잔인 것을 특징으로 하는 차열막의 제조 방법.
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