WO2018199024A1 - 内燃機関用ピストンおよび内燃機関用ピストンの製造方法 - Google Patents

内燃機関用ピストンおよび内燃機関用ピストンの製造方法 Download PDF

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piston
combustion engine
internal combustion
engine according
layer
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一等 杉本
直也 沖崎
和也 野々村
助川　義寛
高橋　智一
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/10—Pistons  having surface coverings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/10—Pistons  having surface coverings
    • F02F3/12—Pistons  having surface coverings on piston heads
    • F02F3/14—Pistons  having surface coverings on piston heads within combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/01—Pistons; Trunk pistons; Plungers characterised by the use of particular materials

Definitions

  • the present invention relates to a piston for an internal combustion engine and a method for manufacturing a piston for an internal combustion engine.
  • Patent Document 1 a heat insulating layer is provided on the surface of a member facing the engine combustion chamber, and the heat insulating layer is made of a hollow particle made of an inorganic oxide, a filler material, and a vitreous mainly composed of silicic acid.
  • a structure is disclosed in which the vitreous material is in a non-finished state, covering the hollow particles and the filler material, and bonding.
  • the hollow particles can improve the heat insulating performance of the heat insulating layer, prevent the penetration of fuel into the heat insulating layer, and maintain high heat insulating properties over a long period of time. .
  • the metal and ceramics (glass) which comprise the conventional heat insulation layer have a large volumetric specific heat
  • the base temperature of the base material constituting the engine the temperature of the base material when the gas temperature in the combustion chamber is the lowest
  • the thermal responsiveness (followability) of the temperature of the combustion chamber wall surface with respect to the gas temperature decreases.
  • the thermal response is low, becomes a cause of increase in knocking and NO x, the fuel combustion efficiency is lowered. Therefore, the heat insulating layer having a large volume specific heat is not provided on the entire surface of the internal combustion engine member constituting a part of the wall surface of the combustion chamber, and needs to be used in a limited range.
  • a heat insulating layer that can be used in a larger area is required on the combustion chamber wall surface.
  • a material constituting the heat insulating layer in addition to low thermal conductivity, low What has a volume specific heat is calculated
  • Patent Document 2 discloses a heat insulating film composed of an anodized film having a porous structure including a large number of pores, and a plurality of particles enclosed in the pores of the heat insulating film, and adjacent particles.
  • An internal combustion engine is disclosed that includes a plurality of encapsulated particles that are encapsulated so that a gap between them becomes a gap of a preset size.
  • Patent Document 2 describes that the heat insulating film uses a heat insulating material having a lower thermal conductivity and a lower heat capacity per unit volume than the base material, and a heat insulating material having a hollow structure is used as the material. It is described that it is suitable.
  • the heat insulating layer has both low thermal conductivity and low volume specific heat.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 described above all achieve sufficient levels for all items of porous porosity, durability, adhesion to a substrate, low thermal conductivity, and low volume specific heat. It was not a thing.
  • the present invention provides a piston for an internal combustion engine having a porous structure capable of ensuring adhesion and durability with a substrate and realizing low thermal conductivity and low volume specific heat. It aims at providing the manufacturing method of a piston.
  • an insert having a base material and a sintered layer provided on the base material, and having a lower melting point than the piston base material between the sintered layer and the base material. It was set as the structure which has the osmosis
  • the method for manufacturing a piston for an internal combustion engine according to the present invention includes a method of forming a permeation diffusion layer by using a metal having a melting point lower than that of the base material as an insert material, and the insert material permeates the pores of the sintered body. did.
  • the manufacturing method of the piston for internal combustion engines which can ensure the adhesiveness and durability with a base material, and can implement
  • FIG. (A) is a perspective view which shows typically an example of the piston which concerns on this invention
  • (b) is the sectional view on the AA 'line of (a).
  • (A) shows the enlarged view of the cross section of the crown surface 101 of the piston 100 which concerns on this invention
  • (b) is an enlarged view of the metal particle 32 which comprises the metal layer 30 of Fig.2 (a).
  • 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of a sintered layer constituting a piston according to Example 2.
  • FIG. (A) is sectional drawing which shows the 1st example of the piston concerning this invention
  • (b) is sectional drawing which shows the 2nd example of the piston concerning this invention
  • (c) is 3rd of the piston concerning this invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of a sintered layer constituting a piston according to Example 3.
  • FIG. It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the sintered layer 2 used for the piston which concerns on this invention. It is a flowchart which shows an example of joining with the base material 1 and the sintered layer 2 of the piston which concerns on this invention.
  • FIG. 10 is a flowchart showing another example of the method for manufacturing the piston according to the second embodiment. It is a figure which shows an example of a pulse electricity supply apparatus typically.
  • (A) is a cross-sectional SEM observation photograph of a hollow particle according to Experimental Example 1
  • (b) is a cross-sectional SEM observation photograph of the sintered layer 2 according to Experimental Example 1
  • (c) is an enlarged photograph of (b), (d).
  • (A) is a graph showing the relationship between the output of laser light and time in the thermal response evaluation test of the experimental example
  • FIG. 10 (b) shows the relationship between the surface temperature of the test piece and time in the thermal response evaluation test of the experimental example. It is a graph to show.
  • FIG. 1A is a perspective view schematically showing an example of a piston according to the present invention
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
  • the piston 100 for an internal combustion engine according to the present invention (hereinafter also simply referred to as “piston”) has a crown surface 101 on the upper surface and a piston receiving portion 102 on the side surface.
  • the crown surface 101 is a part which becomes a part of the inner wall of the combustion chamber, and is a part where a heat insulating layer is provided in order to improve combustion efficiency.
  • a “surface layer” having both low thermal conductivity and low volume specific heat characteristics is provided on the crown surface (surface) of the piston 100.
  • this surface layer will be described in detail.
  • FIG. 2A shows an enlarged view of a cross section of the crown surface 101 of the piston 100 according to the present invention.
  • the crown surface 101 of the piston 100 according to the present invention includes a piston base material 1 (hereinafter simply referred to as “base material”) and a firing provided on the surface of the base material 1. It has a tie layer 2.
  • the sintered layer 2 includes a metal layer 30 formed by bonding a plurality of metal particles and a void surrounded by a portion other than the bonded portion of the metal particles (in other words, a void formed between the metal particles). ) 31.
  • the metal layer 30 is composed of a sintered metal in which metal particles are bonded by sintering.
  • the metal layer 30 and the gap 31 are collectively referred to as a parent phase 3.
  • FIG. 2 (b) is an enlarged view of the metal particles 32 constituting the metal layer 30 of FIG. 2 (a).
  • FIG. 2B it is preferable that some of the metal particles 32 are bonded together by sintering and have a neck 33.
  • the space between the metal particles 32 can be secured by the neck 33 and the gap 31 can be formed.
  • the ratio of the voids 31 can be controlled by controlling the sintering density. A method for producing such a sintered metal will be described later.
  • the permeation diffusion layer 4 is a layer in which an insert material having a melting point lower than that of the base material is dissolved in a part of one side of the matrix 3 and is permeated and diffused, and a part of the void 31 provided in the original sintered body. Is buried by absorbing the insert material.
  • FIG. 2A shows a structure in which the parent phase 3 exists up to the BB part.
  • permeation diffusion layer 4 contain the same metal as each main component.
  • the base material 1 is preferably an aluminum (Al) alloy
  • the permeation diffusion layer 4 is preferably an Al alloy.
  • the permeation diffusion layer 4 and the sintered layer 2 preferably contain the same metal as their main component.
  • the metal layer 30 that constitutes the main part of the permeation diffusion layer 4 and the sintered layer 2 With the same metal, a solid phase bonded portion can be formed at the interface between the permeation diffusion layer 4 and the sintered layer 2 having a porous structure. It is possible to provide the sintered layer 2 which is formed to ensure adhesion and is excellent in durability.
  • the volume specific heat of the sintered layer 2 is preferably 1000 kJ / m 3 ⁇ K or less.
  • the thermal conductivity is preferably 1 W / mK or less.
  • the piston 100 there is no particular limitation as long as the above-described sintered layer 2 is formed on the crown surface 101 of the piston 100.
  • the example of the location which forms the sintered layer 2 in the piston 100 is shown below.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view showing a first example of the piston according to the present invention, in which a concave portion is provided on the crown surface 101 of the piston 100, and the sintered layer 2 is arranged in the concave portion.
  • FIG. 4B is a sectional view showing a second example of the piston according to the present invention, in which the sintered layer 2 is disposed on the entire crown surface 101.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view showing a third example of the piston according to the present invention, in which a recess is provided along the shape of the crown surface 101, and the sintered layer 2 is disposed in the recess 101. is there.
  • the place where the sintered layer 2 is formed is not particularly limited, and as shown in FIG. It may be formed, may be formed on the entire surface of the crown surface 101 as shown in FIG. 4B, and has a thickness along the surface shape of the sintered layer 2 on the crown surface 101 as shown in FIG. You may form so that may become constant.
  • FIG. 6A is a flowchart showing an example of a method for producing the sintered layer 2 used in the piston according to the present invention
  • FIG. 6B shows the substrate 1 and the sintered layer 2 of the piston according to the present invention. It is a flowchart which shows an example of joining.
  • the metal particles 32 as the raw material of the metal layer 30 and the powder of the hollow particles 5 are mixed (S10: metal particle powder (raw material mixed powder) preparation step).
  • S10 metal particle powder (raw material mixed powder) preparation step
  • S11 sintered
  • S12 sintered body
  • the method for sintering the mixed powder is not particularly limited as long as it is a method capable of sintering metal particles so that voids 31 are formed in the mother phase 3, but pulse current sintering, hot press sintering, Isotropic pressure sintering and cold isotropic pressure sintering are preferred. Among these, it is preferable to use pressure sintering capable of controlling the load and temperature, and the pulse current sintering method is preferable.
  • Pulse electric current sintering Pulse Electric Current Sintering
  • spark Plasma Sintering spark plasma sintering
  • the reaction on the powder surface is activated, so that sintering in an environment with a relatively small load is possible.
  • the parent phase 3 It is possible to control the ratio of the voids 31 of the above.
  • FIG. 6B a piston base material is produced by casting (S13).
  • a rough material of a piston base material made of an Al alloy is cast by a conventional method.
  • machining laand part outer diameter cutting, pin hole machining, etc.
  • an insert material having a low melting point is placed on the surface of the substrate (S14a).
  • the sintered body produced in the process shown in FIG. 6A is placed in contact with the surface of the substrate (S15).
  • the base material and the sintered body are joined (S16).
  • a joining method a technique is preferred in which the insert material is heated and melted, diffused between the sintered body and the base material, and in particular, permeated and diffused into the voids of the sintered body.
  • the heating method include, but are not limited to, heat treatment, friction stir welding, laser welding, arc welding, and the like.
  • a heat treatment step is performed (S17). This heat treatment is intended to remove strain generated in the joining process and make the strength uniform. For example, solution aging treatment or artificial aging treatment is performed. After the heat treatment step, finishing machining is performed as a secondary machining step (S18), and the product piston is completed (S19).
  • Example 2 will be described.
  • This embodiment is different from the first embodiment in that the hollow particles 5 are arranged inside the matrix phase 3.
  • the hollow particles 5 are contained in the voids 31 of the matrix 3 and the voids 31 of the matrix 3 and the voids 50 of the hollow particles 5 are combined, whereby the porosity of the sintered layer 2 as a whole.
  • the strength of the sintered layer 2 was maintained while ensuring sufficient.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a case where the hollow particles 5 are included in the parent phase 3 as described above, and the hollow particles 5 are included in the parent phase 3.
  • the hollow particles 5 are particles having pores (fine pores) 50 inside.
  • a combination of the voids 31 included in the matrix 3 and the voids 50 included in the hollow particles 5 is a volume ratio of voids (hereinafter referred to as “porosity”) occupying the sintered layer 2.
  • the porosity of the entire sintered layer 2 is increased to 50% by volume by combining both the void 31 of the matrix 3 and the void 50 of the hollow particle 5.
  • hollow particles 5 are also included in the permeation diffusion layer 4. If the hole 50 of the hollow particle 5 is a closed hole, an insert material does not enter and the hole is maintained as it is. Further, even if the hole 50 is an open hole, the insert material is less likely to enter compared to the gap 31, and the hole remains. As a result, the permeation diffusion layer 4 has a structure having pores and a structure having a lower porosity than the sintered layer 2.
  • various porous oxides such as silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), and zirconia (ZrO 2 ) can be used, but in order to ensure the heat insulating performance of the sintered layer 2. It is preferable to use a material having a low thermal conductivity, and it is particularly preferable to use silica.
  • Silica has a relatively low thermal conductivity among ceramics and is a material having a relatively high strength even when hollow.
  • the hollow particles mainly composed of silica include ceramic beads, silica airgel, porous glass, glass beads, volcanic white sand, diatomaceous earth, and processed powders thereof, but are not limited thereto.
  • the particle diameter of the metal particles constituting the metal layer 30 and the particle diameter of the hollow particles 5 are preferably substantially the same.
  • the particle diameter of the hollow particles 5 is larger than the particle diameter of the metal particles 32, the bonds between the metal particles 32 are hardly formed, and the strength of the metal layer 30 that is a sintered body may be reduced.
  • the particle diameter of the hollow particles 5 is smaller than the particle diameter of the metal particles 32, there is a possibility that the formation of the voids 31 between the metal particles 32 is hindered and a high porosity cannot be realized. Therefore, in this embodiment, the particle diameter of the metal particles 32 and the particle diameter of the hollow particles 5 are substantially the same.
  • FIG.6 (c) is a flowchart which shows another example of the manufacturing method of the piston which concerns on a present Example.
  • the insert material or the mixed powder may be powdered and placed on the surface of the substrate 1, but the powder is preliminarily formed by applying pressure to a molded body having a predetermined shape, for example, powder.
  • the green compact may be pressed into a biscuit shape and placed on the surface of the base material 1 (piston crown surface).
  • the pulse current sintering method was used as in Example 1.
  • the reaction on the powder surface is activated, it is possible to sinter in an environment where the load is relatively small, and the shape of the hollow particles can be contained without breaking.
  • a metal layer (sintered metal) 30 in which the metal particles are connected to each other is formed, and the void 31 is formed in a portion other than the joint portion between the metal particles.
  • the hollow particles 5 can be included without breaking the shape.
  • the porosity of the sintered layer 2 is not particularly limited but is preferably 50% or more.
  • Example 3 will be described.
  • This embodiment is different from the second embodiment in that a sealing layer 51 made of a sealing material is provided on the surface of the sintered layer 2.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of a sintered layer constituting the piston according to the present embodiment.
  • the gap 31 is sealed on the surface of the sintered layer 2 with a sealing layer 51 made of a sealing material, and the fuel soaks into the back of the sintered layer 2 (base 1 side). It is preferable to prevent this.
  • the sealing layer 51 is provided on the surface of the sintered layer 2
  • the sealing material is not only the surface of the sintered layer 2 (portion indicated by 52 in FIG. 5), but also the gap 31 (53 in FIG. 5) near the surface.
  • the sintered layer 2 secures the porosity of the entire sintered layer 2 with the voids 31 of the parent phase 3 and the pores 50 of the hollow particles 5. Since the sealing material does not enter the pores 50 inside the particles 5, even if a part of the void 31 of the mother phase 3 is sealed by the sealing material, the entire sintered layer 2 is sufficient. The porosity can be ensured.
  • sealing material examples include, but are not limited to, polysilazane, polysiloxane, silica alkoxide, polyamide, polyamideimide, polyimide, and various resins.
  • a piston having an excellent thermal response characteristic and having a structure that can withstand long-term use, and assists in combustion of fuel to contribute to improvement of fuel consumption of the internal combustion engine. It also contributes to suppressing deposits and smoke emissions from the internal combustion engine.
  • the sealing material forming step is the step of joining the sintered body and the base material (S16 or S16 ′) in the steps of FIGS. 6B and 6C described in the first and second embodiments and the heat treatment step. (S17) or the secondary machining process (S18) is performed between the processes.
  • the sealing layer 51 may be formed before the heat treatment step (S17), may be formed before the secondary machining step (S18), or the secondary machining step (S18). It may be formed later.
  • a heat treatment process may be further added to fix the applied sealing material on the piston surface. Further, the heat treatment step (S17) may also serve as drying of the sealing material after application.
  • the sealing layer 51 for example, when polysilazane is used as a sealing material, a coating solution containing a polysilazane precursor is applied to the surface of the sintered body, and dried by heating at 400 to 500 ° C. for 1 to 2 hours. By doing so, it can be formed.
  • a base material was prepared as if it were a piston crown surface, and test pieces having a surface layer in which the ratio of hollow particles was changed on the surface thereof were prepared (Experimental Examples 1-3, Reference Examples 1 and 2).
  • the obtained test piece was evaluated for its sintered state, porosity and thermal responsiveness.
  • a disk-shaped test piece (diameter: 75 mm, thickness: 10 mm) was prepared using an Al alloy (JIS (Japan Industrial Standards) 4032-T6) close to the actual piston material. A recess having a thickness of 5 mm was formed.
  • JIS Japanese Industrial Standards
  • a raw material mixed powder constituting the sintered layer 2 (a raw material powder for the surface layer)
  • a raw material mixed powder prepared by mixing Al particles as the metal particles 32 constituting the metal layer 30 and SiO 2 particles as the hollow particles 5 was prepared. All particles were prepared with an average particle size of 30 ⁇ m.
  • This raw material mixed powder was sintered by a pulse current sintering method to produce a sintered body.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of the pulse energization device used in the examples.
  • the above-mentioned mixed powder sintered layer raw material powder 61
  • the carbon punch 63 is driven in the direction of the arrow in FIG.
  • a pulse energization was applied to the mixed powder through 67 and the electrodes (upper electrode 65 and lower electrode 66), and the mixture was heated and sintered.
  • the temperature, the load and the indentation amount of the carbon punch 63 were monitored.
  • the obtained sintered body was processed so as to have a shape with a diameter of 30 mm and a thickness of 3 mm, and placed in the recess of the aluminum alloy test piece described above.
  • the sintered body and the aluminum alloy test piece were fixed using a restraining jig, and both were diffusion-bonded by heating in a heat treatment furnace.
  • Reference Example 1 uses pure aluminum having a melting point lower than that of a sintered body as an insert material in joining of sintered layers according to the present invention.
  • Reference Example 2 is a test piece made of only an aluminum base material having no sintered layer.
  • Table 1 the porosity P of the sintered layer and the porosity Q of the permeation diffusion layer were calculated from the following formulas (1) and (2), respectively.
  • D m is the measured density (g / cm 3 ), and was calculated by measuring the volume and weight from a rectangular parallelepiped piece taken from the test piece.
  • D i is the ideal density of the bulk material does not contain pores (g / cm 3), was determined in consideration of the content ratio of the metal particles (Al) hollow particles (SiO 2).
  • ⁇ is the volume ratio of the remaining portion of the voids of the sintered body, and ⁇ is the portion of the void portion of the hollow particle remaining. Volume ratio.
  • X is a volume ratio indicating the ratio of voids of the sintered body in the pores of the original sintered layer
  • 1-X is a volume ratio indicating the ratio of voids of the hollow particles.
  • hole in a hollow particle can be measured with the true density meter using helium gas, The average ratio of the void
  • FIG. 8A is a cross-sectional SEM observation photograph of the hollow particles according to Experimental Example 1
  • FIG. 8B is a cross-sectional SEM observation photograph of the sintered layer 2 according to Experimental Example 1
  • FIG. FIG. 8B is an enlarged photograph
  • FIG. 8D is an optical micrograph observing a cross section of the surface layer portion including the sintered layer 2 and the permeation diffusion layer.
  • the white portion is Al
  • the gray portion is SiO 2
  • the black portion is voids and holes.
  • FIGS. 8B and 8C it can be seen that in the sintered layer, the hollow silica 72 is contained in the void 73 formed between the Al particles 71 while maintaining its shape.
  • the sintered bodies used in Experimental Examples 1 to 3 and Reference Example 1 were made of a porous sintered body using a raw material containing 50% by volume of hollow silica so that the void ratio during sintering was 32% by volume. .
  • the ratio x of voids in the sintered layer was 0.59.
  • the bonding temperature was 470 ° C. as the temperature at which the aluminum base material was not softened.
  • Example 1 In Examples 1 to 3 in which an aluminum alloy powder having a melting point lower than that of aluminum was used as an insert material, a good bonding state could be secured by forming a permeation diffusion layer, whereas a reference using pure aluminum powder as an insert material In Example 1, the insert material was fixed in a sintered state without melting, and the permeation diffusion layer was not formed.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of an apparatus used in a thermal responsiveness evaluation test of an experimental example. As shown in FIG. 9, the evaluation apparatus irradiates a test piece 81 installed in a vacuum chamber 82 with a laser beam using a laser heat source 84, and determines the surface temperature of the test piece 81 at that time using an infrared camera. 83 is used for measurement.
  • FIG. 10A is a graph showing the relationship between laser light output and time in the thermal response evaluation test of the experimental example
  • FIG. 10B is a graph showing the surface temperature and time of the test piece in the thermal response evaluation test of the experimental example. It is a graph which shows a relationship.
  • FIG. 10B shows the surface temperature at the time of laser irradiation in FIG.
  • the peak temperature recorded at the first laser irradiation is T 1
  • the peak temperature recorded at the third laser irradiation is T 3 .
  • Laser irradiation was carried out by applying a black body paint for absorbing laser to the test piece.
  • the thermal response evaluation test to simulate the First engine environment, as the peak temperature T 1 of the aluminum test piece of Reference Example 2 provided with no surface layer, the 200 ° C. approximately close to the actual engine environmental, Laser irradiation conditions were selected. Specifically, as shown in FIG. 10 (a), an 800W laser was irradiated for 1 second and naturally cooled for 5 seconds was set as one set, and a total of 3 sets of irradiation were performed. Since the upper limit of the temperature that can be quantitatively evaluated by the infrared camera 83 is 500 ° C., when it exceeds 500 ° C., it is described as “over 500 ° C.”. In order to instantly burn the fuel at the piston crown surface, it is necessary to heat to about 400 ° C.
  • a piston having a surface layer having the same configuration as Experimental Example 1 was manufactured by the method shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b).
  • the sintered body was produced in the same manner as in Example 1 by the pulse current sintering method according to the manufacturing process of FIG. 6A, and was processed into a diameter of 70 mm and a thickness of 3 mm.
  • primary machining S14 is applied to the aluminum alloy piston rough material (JIS AC8A) produced in the piston casting process (S13). A recess having a diameter of 70 mm was formed.
  • a powder that serves as an insert material is laid in the recess, a pre-sintered sintered body is placed in the recess of the piston crown surface, and the sintered body and the piston base material are sufficiently brought into contact with a restraining jig (S15), and a heat treatment furnace Was joined (S16). Thereafter, solution treatment and artificial aging treatment (S17) were performed, and a piston having a predetermined shape was fabricated by processing into a finished shape by secondary machining (S18) (S19). This piston is referred to as Experimental Example 4.
  • the sealing layer formation process was implemented with respect to the piston surface after the secondary machining (S18) with respect to the piston produced by the said method. Specifically, after secondary machining (S18), polyamide imide was applied to the piston crown surface and subjected to a dry heat treatment so that voids near the surface were sealed. However, the pores originally contained in the hollow silica have a closed structure and remain as pores.
  • This piston is referred to as Experimental Example 5.
  • Example 7 in which the sealing layer is provided, higher combustion efficiency can be realized by preventing the fuel from entering the voids in the surface layer. It was confirmed that the sealing layer contributes to fuel efficiency.
  • a piston 100 for an internal combustion engine according to the present invention includes a base material 1 and a sintered layer 2 provided on the base material 1, and the base material 1 is interposed between the sintered layer 2 and the base material 1.
  • a permeation diffusion layer was formed on the sintered body side with an insert material having a melting point lower than that of (1).
  • the metal that is the main component of the permeation diffusion layer 4 and the sintered body 2 is aluminum, and the main component of the base material is also aluminum.
  • the base layer 1, the permeation diffusion layer 4 and the metal layer 30 constituting the main part of the sintered layer 2 can be composed of the same metal, and the base layer 1 and the permeation diffusion having a porous structure. It is possible to form a solid phase bonded portion at the interface between the layer 4 and the sintered layer 2 to ensure adhesion, and to make the sintered layer 2 excellent in durability.
  • the piston 100 for an internal combustion engine according to the present invention includes hollow particles 5 in the sintered body 2.
  • the strength of the sintered layer 2 can be increased while ensuring the porosity of the entire sintered layer 2 by combining the voids 31 in the matrix 3 and the voids 50 of the hollow particles 5. It becomes possible to keep.
  • the sintered body 2 preferably has a porosity of 50% or more.
  • the insert material includes at least an aluminum alloy.
  • the aluminum alloy contained in the insert material is an Al—Mg alloy.
  • the Al—Mg alloy contained in the insert material is Al 12 Mg 17 .
  • the thickness of the permeation diffusion layer is at least twice the average particle diameter of the metal particles contained in the sintered body.
  • the porosity of the permeation diffusion layer is lower than that of the sintered body.
  • the porosity of the permeation diffusion layer may be inclined.
  • the volume specific heat of the sintered layer is 1000 kJ / m 3 ⁇ K or less, and the thermal conductivity is 1 W / mK or less.
  • the thickness of the sintered layer is preferably 50 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • a metal having a melting point lower than that of the base material is used as the insert material, and the insert material penetrates into the pores of the sintered body to form the permeation diffusion layer. It is characterized by.
  • the method for manufacturing a piston for an internal combustion engine uses a pulse current joining method when the insert material is melted and joined.
  • the method for manufacturing a piston for an internal combustion engine according to the present invention may use an external heat source when the insert material is melted and joined.
  • the insert material is powder.
  • the powder of the insert material contains an Al alloy.
  • Al contained in the insert material is an Al—Mg alloy.
  • the Al—Mg alloy contained in the insert material is Al 12 Mg 17 .
  • the insert material is a sheet-like material.
  • the sheet material of the insert material contains an Al alloy.
  • the piston for an internal combustion engine according to the present invention can ensure durability and adhesion to the base material, and can realize low thermal conductivity and low volume specific heat. It was done.
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material, 2 ... Sintered layer, 3 ... Mother phase, 30 ... Metal layer, 31 ... Void, 32 ... Metal particle, 33 ... Neck, 4 ... Penetration diffusion layer, 5 ... Hollow particle, 50 ... Hole, DESCRIPTION OF SYMBOLS 51 ... Sealing layer, 52 ... Sealing material on the surface of a sintered layer, 53 ... Sealing material which penetrate
  • Pulse power supply 71 ... Al particle, 72 ... Hollow silica, 73 ... Air gap, 81 ... Test piece, 82 ... Vacuum chamber, 83 ... Infrared camera, 84 ... Laser heat source, 100, 100a, 100b, 100c ... piston, 101 ... piston crown surface, 102 ... piston pin receiving part

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Abstract

基材との密着性および耐久性を確保し、かつ、低熱伝導性および低体積比熱を実現することが可能なポーラス構造を有する内燃機関用ピストンおよび内燃機関用ピストンの製造方法を提供する。　基材（１）と、基材の表面に設けられた焼結層（２）とを有し、焼結層と基材との間に、基材よりも融点が低いインサート材により形成された浸透拡散層（４）を有することを特徴とする内燃機関用ピストンを提供する。　また、基材と、基材よりも融点の低い金属からなるインサート材と、金属の粉末または金属の焼結体とをこの順で積層して積層体を作製し、積層体を加熱してインサート材を溶融し、インサート材を金属の粉末から形成される焼結体または焼結体の空孔に浸透することで浸透拡散層を形成することを特徴とする内燃機関用ピストンの製造方法を提供する。

Description

内燃機関用ピストンおよび内燃機関用ピストンの製造方法
　本発明は内燃機関用のピストンおよび内燃機関用ピストンの製造方法に関する。
　内燃機関の低燃費性能へ寄与する熱効率を高めるために、従来、燃焼室内部の壁面に断熱層を設ける技術が知られており、様々な断熱層の構成が提案されている。断熱層が設けられた内燃機関用の部材として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１によれば、エンジン燃焼室に臨む部材表面に断熱層が設けられており、該断熱層は、無機酸化物からなる中空粒子と、フィラー材と、ケイ酸を主体とするガラス質材とを含み、ガラス質材は非末状態であり、中空粒子とフィラー材とを覆うと共に結合している構成が開示されている。特許文献１によれば、中空粒子によって断熱層の断熱性能を向上し、かつ、断熱層内への燃料の浸み込みを防止でき、長期にわたって高い断熱性を維持することができるとされている。
　ところで、従来の断熱層を構成する金属およびセラミックス（ガラス）などは、体積比熱が大きいことから、エンジンを構成する基材のベース温度（燃焼室内部のガス温度が最も低いときの基材の温度）を上昇させやすく、ガス温度に対する燃焼室壁面の温度の熱応答性（追従性）が低下する。この熱応答性が低いと、ノッキングやＮＯｘの増大を引き起こす原因となり、燃料の燃焼効率が低下する。そのため、体積比熱が大きい断熱層は、燃焼室壁面の一部を構成する内燃機関の部材全面へ設けず、範囲を限定して使用する必要がある。しかしながら、内燃機関の高い熱効率を実現するためには、燃焼室壁面において、より大きい面積で使用できる断熱層が必要であり、そのためには断熱層を構成する材料として、低熱伝導性に加えて低体積比熱を有するものが求められている。
　低熱伝導および低体積比熱を両立するために、固体材料に気孔を含ませた構造が好適であると考えられる。例えば、特許文献２には、多数の空孔を含むポーラス構造を有する陽極酸化膜から構成される断熱膜と、断熱膜の空孔の内部に封入される複数の粒子であって、隣接する粒子の間の隙間が予め設定される大きさの空隙となるように封入される複数の封入粒子を備える内燃機関が開示されている。
　また、特許文献２には、断熱膜は母材よりも低い熱伝導率および低い単位体積当たりの熱容量を有する断熱材を使用することが記載されており、その素材として中空構造を持つ断熱材が好適であることが記載されている。
特開２０１５－６８３０２号公報 特開２０１２－４７１１０号公報
　上述したように、内燃機関の熱効率を高めるために、断熱層は低熱伝導性および低体積比熱を両立することが望まれ、そのために気孔率の高いポーラス構造を有する表面層を設けることが重要である。さらに、耐久性および基材（断熱層が設けられる内燃機関の部材）との密着性を十分に確保することも重要である。しかし、上述した特許文献１および特許文献２は、いずれも、ポーラスの気孔率、耐久性、基材との密着性、低熱伝導性および低体積比熱のすべての項目について、十分なレベルを達成するものではなかった。
　本発明は、上記事情に鑑み、基材との密着性および耐久性を確保し、かつ、低熱伝導性および低体積比熱を実現することが可能なポーラス構造を有する内燃機関用ピストンおよび内燃機関用ピストンの製造方法を提供することを目的する。
　本発明にかかる上記目的を達成するため、基材と、基材上に設けられた焼結層とを有し、焼結層と基材との間にはピストン基材よりも融点の低いインサート材により形成された浸透拡散層を有する構成とした。
　また、本発明に係る内燃機関用ピストンの製造方法は、基材よりも低融点の金属をインサート材とし、インサート材が焼結体の空孔に浸透することで浸透拡散層を形成する方法とした。
　本発明によれば、基材との密着性および耐久性を確保し、かつ、低熱伝導性および低体積比熱を実現することが可能な内燃機関用ピストンおよび内燃機関用ピストンの製造方法を提供することができる。
（ａ）は本発明に係るピストンの一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ´線断面図である。 （ａ）は本発明に係るピストン１００の冠面１０１の断面の拡大図を示すものであり、（ｂ）は図２（ａ）の金属層３０を構成する金属粒子３２の拡大図である。 実施例２に係るピストンを構成する焼結層の一例を模式的に示す断面図である。 （ａ）は本発明に係るピストンの第１の例を示す断面図、（ｂ）は本発明に係るピストンの第２の例を示す断面図、（ｃ）は本発明に係るピストンの第３の例を示す断面図である。 実施例３に係るピストンを構成する焼結層の一例を模式的に示す断面図である。 本発明に係るピストンに用いる焼結層２の製造方法の一例を示すフロー図である。 本発明に係るピストンの基材１と焼結層２との接合の一例を示すフロー図である。 実施例２に係るピストンの製造方法の他の一例を示すフロー図である。 パルス通電装置の一例を模式的に示す図である。 （ａ）は実験例１に係る中空粒子の断面ＳＥＭ観察写真、（ｂ）は実験例１に係る焼結層２の断面ＳＥＭ観察写真、（ｃ）は（ｂ）の拡大写真、（ｄ）は焼結層２および浸透拡散層を含む表層部断面を観察した光学顕微鏡写真。 実験例の熱応答性評価試験に用いた装置の模式図である。 （ａ）は実験例の熱応答評価試験におけるレーザー光の出力と時間の関係を示すグラフであり、図１０（ｂ）は実験例の熱応答評価試験における試験片の表面温度と時間の関係を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）は本発明に係るピストンの一例を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ‐Ａ´線断面図である。
　本発明に係る内燃機関用ピストン１００（以下、単に「ピストン」とも称する。）は、上面には冠面１０１を、側面にはピストン受け部１０２を有している。冠面１０１は、燃焼室の内壁の一部となる部分であり、燃焼効率を向上するために断熱層が設けられる部分である。本発明では、ピストン１００の冠面（表面）に、低熱伝導性および低体積比熱の特性を併せ持つ「表面層」を設けた。以下、この表面層について詳述する。
　図２（ａ）は本発明に係るピストン１００の冠面１０１の断面の拡大図を示すものである。図２（ａ）に示すように、本発明に係るピストン１００の冠面１０１は、ピストン基材１（以下、単に「基材」と称する。）と、基材１の表面に設けられた焼結層２を有する。
　焼結層２は、複数の金属粒子が結合して構成された金属層３０と、金属粒子の結合部分以外の部分で囲まれて構成された空隙（言い換えると、金属粒子間に形成された空隙）３１とを有す。金属層３０は、金属粒子が焼結によって結合された焼結金属で構成される。なお、便宜上、金属層３０と空隙３１を合わせて母相３と呼ぶ。
　図２（ｂ）は図２（ａ）の金属層３０を構成する金属粒子３２の拡大図である。図２（ｂ）に示すように、金属粒子３２の一部同士が焼結によって結合し、ネック３３を有していることが好ましい。このネック３３によって金属粒子３２間の空間を確保し、空隙３１を形成することができる。また、焼結密度を制御することで空隙３１の割合を制御することができる。このような焼結金属の作製方法については、後述する。
　焼結層２と基材１との間には、浸透拡散層４を有する。浸透拡散層４は、基材よりも低融点のインサート材を母相３の片面の一部に溶かして浸透拡散させた層であり、元来の焼結体に設けられた空隙３１の一部はインサート材を吸収することで埋まった状態となる。図２（ａ）では、Ｂ－Ｂ部まで母相３が存在している構造になっている。このような構造にすることによって、空隙を焼結層２で確保しつつ、焼結層２より密度の高い浸透拡散層４によって基材１との密着性を確保することができる。したがって、基材との密着性および耐久性を確保し、かつ、低熱伝導性および低体積比熱を実現することが可能となる。
　また、基材１と浸透拡散層４は、同じ金属をそれぞれの主成分として含むことが好ましい。具体的には、基材１をアルミニウム（Ａｌ）合金とし、浸透拡散層４をＡｌ合金とすることが好ましい。このように基材１と浸透拡散層４とを同じ金属で構成することによって、基材１とポーラス構造を有する浸透拡散層４の界面で強固な固相接合部を形成して密着性を確保し、耐久性に優れたピストンを提供することができる。同様に、浸透拡散層４と焼結層２は、同じ金属をそれぞれの主成分として含むことが好ましい。浸透拡散層４と焼結層２の主要部分を構成する金属層３０を同じ金属で構成することによって、浸透拡散層４とポーラス構造を有する焼結層２の界面で強固な固相接合部を形成して密着性を確保し、耐久性に優れた焼結層２を提供することができる。
　焼結層２の体積比熱は、１０００ｋＪ／ｍ３・Ｋ以下であることが好ましい。また熱伝導率は１Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。焼結層２の熱特性をこのように構成することにより、内燃機関内部でのベース温度の上昇がほとんど発生しない水準となる。すなわち、焼結層２のガス温度に対する熱応答性が十分高いものとなり、燃焼室内部のガス温度の変化に合わせて瞬時に低温から高温へ、または高温から低温へ変化できる。これにより、ピストン１００の冠面１０１の全面に焼結層２を施工したとしても、より高い燃焼効率を得ることができる。
　なお、本発明に係るピストン１００において、上述した焼結層２が形成される箇所はピストン１００の冠面１０１上であれば特に限定はない。具体的なものとしてピストン１００において焼結層２を形成する箇所の例を以下に示す。
　図４（ａ）は本発明に係るピストンの第１の例を示す断面図であり、ピストン１００の冠面１０１に凹部を設け、その凹部に焼結層２を配置したものである。
　また、図４（ｂ）は本発明に係るピストンの第２の例を示す断面図であり、冠面１０１の全面に焼結層２を配置したものである。
　また、図４（ｃ）は本発明に係るピストンの第３の例を示す断面図であり、冠面１０１の形状に沿って凹部を設け、その凹部１０１に焼結層２を配置したものである。
　図４（ａ）から（ｃ）に示すように、ピストン１００ａから１００ｃにおいて、焼結層２を形成する場所は特に限定されず、図４（ａ）のように、冠面１０１の中央部に形成しても良く、図４（ｂ）のように冠面１０１の全面に形成しても良く、また図４（ｃ）のように冠面１０１の焼結層２の表面形状に沿って厚さが一定となるように形成してもよい。
　図６（ａ）は本発明に係るピストンに用いる焼結層２の製造方法の一例を示すフロー図であり、図６（ｂ）は本発明に係るピストンの基材１と焼結層２との接合の一例を示すフロー図である。まず、図６（ａ）において、金属層３０の原料となる金属粒子３２と中空粒子５の粉末を混合する（Ｓ１０：金属粒子粉末（原料混合粉末）準備工程）。次に、Ｓ１０で得られた混合粉末を加熱し、焼結して（Ｓ１１：焼結工程）焼結体を得る（Ｓ１２）。混合粉末の焼結方法としては、母相３に空隙３１が形成されるように金属粒子を焼結可能な方法であれば特に限定は無いが、パルス通電焼結、ホットプレス焼結、熱間等方加圧焼結および冷間等方加圧焼結等が好適である。これらのなかでも特に荷重および温度を制御可能な加圧焼結とすることが好ましく、パルス通電焼結法が好適である。
　パルス通電焼結（Ｐｕｌｓｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）は、放電プラズマ焼結（Ｓｐａｒｋ　Ｐｌａｓｍａ　Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）とも呼ばれる焼結手法である。原料混合粉末に加圧しながらパルス通電を印加すると、粉末表面では抵抗発熱とスパーク放電による発熱が発生し、粉末表面での反応を活性化し、図２（ｂ）に示すように、金属粒子間接触部にネック３３を形成しやすい。空隙を多く含む多孔焼結体であっても、ネック３３部分で金属粒子同士を強度に結合させることができる。
　パルス通電焼結法では、粉末表面での反応が活発化するため、比較的荷重負荷が小さい環境での焼結が可能であり、荷重または押込み量を制御して加圧することにより、母相３の空隙３１の割合を制御することが可能である。
　続いて図６（ｂ）について説明する。図６（ｂ）では、まず始めに、ピストン基材を鋳造によって作製する（Ｓ１３）。この鋳造工程では、例えば、Ａｌ合金製のピストン母材の粗材を従来の方法で鋳造する。続いて、得られた粗材に対して機械加工（ランド部外径切削およびピン穴加工等）を施す（Ｓ１４）。次に、低融点のインサート材を基材表面に設置する（Ｓ１４ａ）。次に先の図６（ａ）に示した工程で作製した焼結体を、基材の表面に接触させて設置する（Ｓ１５）。
　そして、基材と焼結体とを接合する（Ｓ１６）。接合方法として、インサート材を加熱して溶融させ、焼結体および基材との間に拡散させ、特に焼結体の空隙に浸透拡散させて接合する手法が好ましい。加熱方法の分類として、熱処理、摩擦撹拌接合、レーザー溶接およびアーク溶接等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
　焼結体と基材１の接合後の後処理として、熱処理工程を実施する（Ｓ１７）。この熱処理は、接合工程で発生する歪を除去し、強度を均一化することを目的とするものであり、例えば溶体化時効処理または人工時効処理を行う。熱処理工程後、二次機械加工工程として仕上げの切削加工を施し（Ｓ１８）、製品であるピストンが完成する（Ｓ１９）。
　続いて実施例２について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、母相３内部に中空粒子５を配置した点である。
　十分な低熱伝導性を得るためには、母相３の空隙３１を増大させることが有効であると考えられるが、空隙３１を増大させすぎると母相３の強度が低下し、焼結層２が内燃機関の中の過酷な環境（温度および圧力）に耐えられない。
　そこで、本実施例では母相３の空隙３１中に中空粒子５を含有させ、母相３中の空隙３１と中空粒子５の空孔５０とを合わせることで、焼結層２全体の気孔率を十分に確保しつつ、焼結層２の強度を保つようにした。
　図３は上述の通り、中空粒子５を母相３に含む場合を模式的に示した断面図であり、母相３に中空粒子５が含まれている。中空粒子５は、内部に空孔（微細な気孔）５０を有する粒子である。母相３が有する空隙３１と、中空粒子５が有する空孔５０とを合わせたものが、焼結層２を占める空隙の体積割合（以下「気孔率」と称する）となる。
　本発明では、母相３が有する空隙３１と、中空粒子５が有する空孔５０の両方を合わせることで、焼結層２全体の気孔率を５０体積％まで高めることを実現している。
　また、浸透拡散層４の中にも中空粒子５が含まれることが好ましい。中空粒子５の空孔５０は閉空孔であれば、インサート材が入り込まず、そのまま空孔を保つことになる。また、空孔５０が開空孔であったとしても、空隙３１に比べてインサート材が侵入しにくく、空孔を残すような形となる。その結果、浸透拡散層４が気孔を有した構造となり、かつ、焼結層２に比べて気孔率が低い構造を有する。
　中空粒子５として、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）およびジルコニア（ＺｒＯ２）等、種々の多孔質酸化物を用いることができるが、焼結層２の断熱性能を確保するために熱伝導率が低い材料とすることが好ましく、特にシリカを用いることが好ましい。
　シリカはセラミックスの中でも比較的熱伝導性が低く、なおかつ中空状あっても強度が比較的高い材料である。シリカを主成分とする中空粒子としては、セラミックビーズ、シリカエアロゲル、多孔ガラス、ガラスビーズ、火山性白砂、珪藻土およびそれらの加工粉末等があるが、これらに限定されるものではない。
　金属層３０を構成する金属粒子の粒子径と中空粒子５の粒子径は、略同一であることが好ましい。中空粒子５の粒子径が金属粒子３２の粒子径に比べて大きい場合、金属粒子３２同士の結合が形成されにくくなり、焼結体である金属層３０の強度が低下するおそれがある。一方、中空粒子５の粒子径が金属粒子３２の粒子径に比べて小さい場合、金属粒子３２間の空隙３１の形成を妨げて高い気孔率を実現することができない恐れがある。そのため、本実施形態では金属粒子３２の粒子径と中空粒子５の粒子径が略同一である構成とした。
　次に、本発明に係るピストンの製造方法について説明する。基材１への焼結層２の形成方法としては、まず金属層３０を構成する金属粒子３２と中空粒子５を焼結して事前に焼結体を形成し、この焼結体を基材１と接合する方法と、焼結層２の原料粉末となる金属粒子３２と中空粒子５の混合粉末を基材１の表面に設置し、金属粒子３２の焼結と基材１への接合を同時に行う方法が挙げられる。図６（ｃ）は本実施例に係るピストンの製造方法の他の一例を示すフロー図である。図６（ｃ）では、焼結体の作製（図６（ａ）のＳ１）と、焼結体と基材との接合（図６（ｂ）のＳ２）を同時に実施している。ピストン基材の鋳造（Ｓ１３）および一次機械加工（Ｓ１４）については、図６（ｂ）と同様である。一次機械加工工程を施した基材１の表面に、浸透拡散層を形成するインサート材を設置し（Ｓ１４ａ）、その上に焼結層２の原料粉末となる金属粒子と中空粒子５の混合粉末を設置する（Ｓ１５´）。この際に、インサート材や混合粉末を粉末状にして基材１の表面に設置しても良いが、粉末を所定の形状を有する成形体、例えば粉末に予め圧力を加えて予備成形を行うことでビスケット状に押し固めた圧粉体とし、この圧粉体を基材１表面（ピストン冠面）に設置してもよい。
　そして、混合粉末の上部から荷重をかけて加熱することで、混合粉末を焼結すると同時に混合粉末とピストン基材とを接合させる（Ｓ１６´）。なお、その後の熱処理（Ｓ１７）からピストン完成（Ｓ１９）までは実施例１と同様の工程となるため、説明を割愛する。
　なお、本実施例では実施例１同様、パルス通電焼結法を用いた。パルス通電焼結法では、粉末表面での反応が活発化するため、比較的荷重負荷が小さい環境での焼結が可能であり、中空粒子の形状を破壊せずに含有させることが可能である。本発明においては、混合粉末にパルス通電を印加することにより、金属粒子同士が互いに繋がった金属層（焼結金属）３０を形成し、かつ金属粒子同士の結合部分以外で構成された空隙３１に、中空粒子５をその形状を壊すことなく包含することができる。
　また、焼結層２の気孔率については特に限定はないが５０％以上が好ましい。
　続いて実施例３について説明する。本実施例が実施例２と異なる点は、焼結層２の表面に封止材からなる封止層５１を設けた点である。
　図５は本実施例に係るピストンを構成する焼結層の一例を模式的に示す断面図である。
　焼結層２の空隙３１に燃料が浸み込むと、燃焼に寄与する燃料が減少し、燃焼効率が悪くなる。そこで、図５に示すように焼結層２の表面に封止材からなる封止層５１で空隙３１を封止し、燃料が焼結層２の奥（基材１側）まで浸みこむことを防止することが好ましい。焼結層２の表面に封止層５１を設ける際に、封止材は焼結層２の表面（図５の５２で示す部分）のみならず、表面近くの空隙３１（図５の５３で示す部分）にも侵入するが、本実施例に係る焼結層２は母相３の空隙３１と中空粒子５の空孔５０とで焼結層２全体の気孔率を確保しており、中空粒子５の内部の空孔５０には封止材が侵入することは無いため、母相３の空隙３１の一部が封止材によって封止されたとしても、焼結層２全体では十分な気孔率を確保することができる。
　なお封止材としては、具体的には、ポリシラザン、ポリシロキサン、シリカアルコキシド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミドおよび各種樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
　本発明の上記構成によれば、優れた熱応答特性を有してなおかつ長期の使用に耐えうる構造をもったピストンを提供し、燃料の燃焼を助けて内燃機関の燃費改善に寄与する。また、内燃機関からのデポジットやスモークの排出を抑制することに寄与する。
　続いて封止層５１の形成方法について説明する。封止材形成工程は、実施例１及び実施例２に記載の図６（ｂ）および図６（ｃ）の工程において、焼結体と基材の接合工程（Ｓ１６またはＳ１６´）、熱処理工程（Ｓ１７）あるいは二次機械加工工程（Ｓ１８）のいずれかの工程間で実施することとなる。本発明によれば、熱処理工程（Ｓ１７）の前に封止層５１を形成してもよく、二次機械加工工程（Ｓ１８）の前に形成しても良く、二次機械加工工程（Ｓ１８）後に形成してもよい。これらの塗布工程において、塗布した封止材をピストン表面に定着させるために熱処理工程をさらに追加しても良い。また、熱処理工程（Ｓ１７）が、塗布後の封止材の乾燥を兼ねていてもよい。
　封止層５１の形成方法としては、例えば封止材としてポリシラザンを用いる場合、焼結体表面にポリシラザンの前駆体を含む塗布液を塗布し、４００～５００℃で１～２時間加熱して乾燥することで形成することができる。
　［ピストン試験片の作製および評価］
　ピストン冠面に見立てた基材を準備し、その表面に中空粒子の比率を変えた表面層を形成した試験片を作製した（実験例１～３、参考例１および２）。得られた試験片の焼結状態、気孔率および熱応答性を評価した。
　まず、実機のピストン材料に近いＡｌ合金（ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）　４０３２‐Ｔ６）を用いて円盤状の試験片（直径：７５ｍｍ、厚さ：１０ｍｍ）を作製し、その表面に直径３０ｍｍ、深さ５ｍｍの凹部を形成した。
　焼結層２を構成する原料混合粉末（表面層の原料粉末）として、金属層３０を構成する金属粒子３２としてＡｌ粒子と、中空粒子５としてＳｉＯ２粒子を混合した原料混合粉末を準備した。いずれの粒子も、平均粒子径が３０μｍのものを用意した。この原料混合粉末をパルス通電焼結法によって焼結し、焼結体を作製した。
　図７は実施例で用いたパルス通電装置の一例を模式的に示す図である。真空チャンバ６４内で、円環状のカーボンダイ６２の中に上述した混合粉末（焼結層原料粉末６１）を入れ、カーボンパンチ６３を図６の矢印方向に駆動して荷重を負荷し、パルス電源６７および電極（上部電極６５および下部電極６６）を介して混合粉末にパルス通電を印加し、加熱して焼結した。パルス通電焼結中は、温度、荷重およびカーボンパンチ６３の押込み量をモニタリングした。
　得られた焼結体を、直径３０ｍｍ、厚さ３ｍｍの形状となるように加工し、上述したアルミニウム合金試験片の凹部に設置した。焼結体とアルミニウム合金試験片とを拘束ジグを用いて固定し、熱処理炉で加熱することで両者を拡散接合した。
　実験例１～３および参考例１の焼結層の原料粉末の組成と、焼結状態および気孔率（Ｐ）の評価結果を後述する表１に示す。
　本明細書において、参考例１は、本発明に係る焼結層の接合において、インサート材に焼結体よりも融点が低い純アルミニウムを用いたものである。
　また参考例２は焼結層を持たないアルミニウム基材のみの試験片である。表１中、焼結層の気孔率Ｐおよび浸透拡散層の気孔率Ｑは、それぞれ下記の式（１）および式（２）から算出した。
　
　Ｐ＝１００－Ｄｍ／Ｄｉ×１００…式（１）　
　Ｑ＝Ｐ×｛αＸ＋β（１－Ｘ）…式（２）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　ここで、Ｄｍは測定した密度（ｇ／ｃｍ３）であり、試験片から採取した直方体の小片から体積と重さを測定して算出した。Ｄｉは気孔を含まないバルク体の理想密度（ｇ／ｃｍ３）であり、金属粒子（Ａｌ）と中空粒子（ＳｉＯ２）の含有比率を考慮して決定した。またインサート材により気孔の一部が埋まった浸透拡散層において、αは焼結体の空隙のうちで残存している箇所の体積比率、βは中空粒子の空孔部が残存している箇所の体積比率である。Ｘは元の焼結層の気孔の中で焼結体の空隙が占める割合を示した体積比率であり、１－Ｘは中空粒子の空孔が占める割合を示した体積比率である。なお、中空粒子の中の空孔の比率はヘリウムガスを用いた真密度計により測定することができ、本実施例で用いた中空シリカの空孔の平均比率は５９．６％であった。
　図８（ａ）は実験例１に係る中空粒子の断面ＳＥＭ観察写真であり、図８（ｂ）は実験例１に係る焼結層２の断面ＳＥＭ観察写真であり、図８（ｃ）は図８（ｂ）の拡大写真であり、図８（ｄ）は焼結層２および浸透拡散層を含む表層部断面を観察した光学顕微鏡写真である。図８（ｂ）および８（ｃ）のＳＥＭ写真では、白色部分がＡｌであり、灰色部分がＳｉＯ２であり、黒色部分が空隙および空孔である。図８（ｂ）および８（ｃ）に示すように、焼結層ではＡｌ粒子７１間に形成された空隙７３中に、中空シリカ７２がその形状を保持したまま含まれていることがわかる。
　実験例１～３および参考例１で用いた焼結体は中空シリカを５０体積％含ませた原料を用いて焼結時の空隙比率が３２体積％となるように多孔焼結体を作製した。
　その結果、焼結層に占める空隙の割合ｘは０．５９となった。実験例１～３で作製した試験片の断面を観察したところ、浸透拡散層では空隙が完全に埋まっているのに対して空孔が全て残っている状況が確認された（α＝０およびβ＝１）。このことから、焼結層の気孔率Ｐは５４％であり、浸透拡散層の気孔率は２２％であった。なお、接合時の温度はアルミニウム基材が軟化しない温度としていずれも４７０℃とした。
　アルミニウムよりも融点が低いアルミ合金粉末をインサート材に用いた実施例１～３では、浸透拡散層の形成により良好な接合状態を確保できたのに対し、純アルミニウム粉末をインサート材に用いた参考例１では、インサート材が溶融せずに焼結された状態で固定され、浸透拡散層は形成されなかった。
　また、表面層における熱応答特性を評価するために、レーザー熱源を用いて表面層の温度を評価する熱応答評価試験を実施した。図９は実験例の熱応答性評価試験に用いた装置の模式図である。図９に示すように、評価装置は、真空チャンバ８２内に設置した試験片８１に対して、レーザー熱源８４を用いてレーザー光を照射し、その際の試験片８１の表面温度を、赤外線カメラ８３を用いて測定する構成を有する。
　図１０（ａ）は実験例の熱応答評価試験におけるレーザー光の出力と時間の関係を示すグラフであり、図１０（ｂ）は実験例の熱応答評価試験における試験片の表面温度と時間の関係を示すグラフである。
　図１０（ｂ）は、図１０（ａ）におけるレーザー照射時の表面温度を表している。図１０（ｂ）において、１回目のレーザー照射時に記録されるピーク温度をＴ１、３回目のレーザー照射時に記録されるピーク温度をＴ３とした。試験片にレーザーを吸収するための黒体塗料を塗ってレーザー照射を実施した。
　熱応答評価試験では、まず初めにエンジン環境を模擬するため、表面層を設けていない参考例２のアルミニウム試験片のピーク温度Ｔ１が、実際のエンジン環境に近い２００℃程度となるように、レーザー照射の条件を選定した。具体的には、図１０（ａ）に示すように、８００Ｗのレーザーを１秒間照射して５秒間自然冷却する工程を１セットとし、合計３セットの照射を実施した。なお、赤外線カメラ８３が定量的に評価できる温度の上限は５００℃であるので、５００℃を超えた場合は「５００℃超」と表記する。ピストン冠面において燃料を瞬時に燃焼させるためには、燃料の発火点（３００℃）よりも十分に高い４００℃程度に加熱される必要がある。よって、この試験において、ピーク温度が４００℃以上となる昇温効果を持つ表面層を選定した。実施例１～３および参考例１～２の熱応答性評価試験におけるＴ１およびＴ３の値を表１に併記する。
　熱応答評価試験の結果、実験例１～３はＴ１およびＴ３ともに５００℃以上であったのに対し、参考例１では焼結層が一度目のレーザー照射直後に接合部で剥離して結果が得られなかった。実施例１～３について、熱応答性評価試験後も試験片からの表面層の剥離は観測されず、良好な密着性を有することが確認された。
　実験例１～３および参考例１について、示差走査熱量法（ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）法）を用いて重量比熱を測定し、別途測定した密度から体積比熱を算出した。体積比熱が１０００ｋＪ／ｍ３・Ｋ以下のものを「合格」と評価した。いずれも８００ｋＪ／ｍ３・Ｋ以下であり、合格であった。評価の結果を表１に併記する。
　［ピストンの作製と燃料効率評価］
　図６（ａ）および図６（ｂ）に示す方法で実験例１と同じ構成を有する表面層を有するピストンを作製した。焼結体は、図６（ａ）の製造工程に沿って、パルス通電焼結法により、実施例１と同様に作製し、直径７０ｍｍ、厚さ３ｍｍに加工した。図６（ｂ）の製造工程に沿って、ピストン鋳造工程（Ｓ１３）で作製したアルミ合金製のピストン粗材（ＪＩＳ　ＡＣ８Ａ）に一次機械加工（Ｓ１４）を施し、一次機械加工時に、ピストン冠面に直径７０ｍｍの凹部を形成した。凹部にインサート材となる粉末を敷き、予め作製した焼結体を、このピストン冠面の凹部に設置し、拘束ジグにより焼結体とピストン基材とを十分に接触させ（Ｓ１５）、熱処理炉で接合を実施した（Ｓ１６）。その後、溶体化処理と人口時効処理（Ｓ１７）を施し、二次機械加工（Ｓ１８）により仕上げ形状に加工して所定の形状を有するピストンを作製した（Ｓ１９）。このピストンを実験例４とする。
　また、上記方法で作製したピストンに対して、二次機械加工（Ｓ１８）後のピストン表面に、封止層形成工程を実施した。具体的には、二次機械加工（Ｓ１８）後に、ピストン冠面にポリアミドイミドを塗布して乾燥熱処理を行い、表面付近の空隙が封孔された状態とした。ただし、元々中空シリカに含まれる空孔は閉構造であり、気孔として残存している状態である。このピストンを実験例５とする。
　作製したピストンを、エンジン試験に供して燃費効率を確認した。いずれも表面層を持たないピストンに比べて燃費効率が改善したが、封止層を設けた実施例５の方が封止層を設けていない実験例４より燃料の消費が少ないことが確認できた。これは、封止層を設けた実施例７では、表面層の空隙に燃料が浸み込むことを防止することで、より高い燃焼効率が実現できるためであると考えられる。封止層が燃費効率に寄与することが確認された。
　以上、本発明について簡単にまとめる。
　本発明に記載の内燃機関用ピストン１００は、基材１と、基材１上に設けられた焼結層２とを有し、焼結層２と基材１との間には前記基材（１）よりも低融点のインサート材により焼結体側に浸透拡散層を形成させた。このような構造にすることによって、空隙を焼結層２で確保したうえで基材１との密着性を確保することができる。したがって、基材との密着性および耐久性を確保し、かつ、低熱伝導性および低体積比熱を実現することが可能となる。また、本発明に記載の内燃機関用ピストン１００は、浸透拡散層４と焼結体２の主成分となる金属はアルミニウムであり、基材の主成分もアルミニウムである。このような構成にすることによって基材１、浸透拡散層４および焼結層２の主要部分を構成する金属層３０を同じ金属で構成することができ、基材１とポーラス構造を有する浸透拡散層４および焼結層２の界面で強固な固相接合部を形成して密着性を確保し、かつ耐久性に優れた焼結層２を作ることができる。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストン１００は、焼結体２には中空粒子５を含む。このような構成にすることによって、母相３中の空隙３１と中空粒子５の空孔５０とを合わせて焼結層２全体の気孔率を十分に確保しつつ、焼結層２の強度を保つことが可能となる。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストン１００は、焼結体２の気孔率が５０％以上であることが好ましい。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストン１００は、インサート材が少なくともアルミ合金を含む。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストン１００は、インサート材に含まれるアルミ合金がＡｌ－Ｍｇ合金である。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストン１００は、インサート材に含まれるＡｌ－Ｍｇ合金がＡｌ１２Ｍｇ１７である。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストン１００は、浸透拡散層の厚さが焼結体に含まれる金属粒子の平均粒径の２倍以上である方が、強度的に好ましい。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストン１００は、浸透拡散層の気孔率が焼結体に比べて低くなっている。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストン１００は、浸透拡散層の気孔率が傾斜していてもよい。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストン１００は、焼結層の体積比熱が１０００ｋＪ／ｍ３・Ｋ以下であり，熱伝導率は１Ｗ／ｍＫ以下である。
　また、焼結層の厚さは５０μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストンの製造方法は、基材よりも低融点の金属をインサート材用い、インサート材が焼結体の空孔に浸透することで浸透拡散層を形成することを特徴とする。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストンの製造方法は、インサート材を溶融させて接合する際にパルス通電接合法を用いる。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストンの製造方法は、インサート材を溶融させて接合する際には外部熱源を用いてもよい。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストンの製造方法は、インサート材が粉末である。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストンの製造方法は、インサート材の粉末がＡｌ合金を含む。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストンの製造方法は、インサート材に含まれるＡｌはＡｌ－Ｍｇ合金である。
また、本発明に記載の内燃機関用ピストンの製造方法は、インサート材に含まれるＡｌ－Ｍｇ合金がＡｌ１２Ｍｇ１７である。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストンの製造方法は、インサート材がシート状材料である。
　また、本発明に記載の内燃機関用ピストンの製造方法は、インサート材のシート状材料にはＡｌ合金を含む。
　以上、説明したように、本発明に係る内燃機関用ピストンは、耐久性および基材との密着性を確保し、かつ、低熱伝導性および低体積比熱を実現することが可能であることが実証された。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１…基材、２…焼結層、３…母相、３０…金属層、３１…空隙、３２…金属粒子、３３…ネック、４…浸透拡散層、５…中空粒子、５０…空孔、５１…封止層、５２…焼結層の表面の封止材、５３…母相の空隙に侵入した封止材、６１…焼結層原料粉末、６２…カーボンダイ、６３…カーボンパンチ、６４…真空チャンバ、６５…上部電極、６６…下部電極、６７…パルス電源、７１…Ａｌ粒子、７２…中空シリカ、７３…空隙、８１…試験片、８２…真空チャンバ、８３…赤外線カメラ、８４…レーザー熱源、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…ピストン、１０１…ピストン冠面、１０２…ピストンピン受け部

Claims (22)

  1. 　基材と、前記基材の表面に設けられた焼結層とを有し、
    　前記焼結層と前記基材との間に、前記基材よりも融点が低いインサート材により形成された浸透拡散層を有することを特徴とする内燃機関用ピストン。
  2. 　前記焼結層および前記浸透拡散層は気孔を有し、
    　下記式（１）で表される前記焼結層の気孔率Ｐは、下記式（２）で表される前記浸透拡散層の気孔率Ｑよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
    　Ｐ＝１００－Ｄｍ／Ｄｉ×１００…式（１）
    　（Ｄｍは測定した密度（ｇ／ｃｍ３）、Ｄｉは気孔を含まないバルク体の理想密度）
    　Ｑ＝Ｐ×｛αＸ＋β（１－Ｘ）…式（２）
    　（αは焼結体の空隙の体積比率、βは中空粒子の空孔部の体積比率）
  3. 　前記焼結層の主成分は金属であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
  4. 　前記金属はアルミニウムであることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用ピストン。
  5. 　前記焼結層に中空粒子を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関用ピストン。
  6. 　前記焼結層の気孔率は５０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
  7. 　前記インサート材は少なくともアルミニウム合金を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
  8. 　前記アルミニウム合金はＡｌ－Ｍｇ合金であることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関用ピストン。
  9. 　前記Ａｌ－Ｍｇ合金はＡｌ１２Ｍｇ１７であることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関用ピストン。
  10. 　前記浸透拡散層の厚さは前記焼結層に含まれる金属粒子の平均粒径の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
  11. 　浸透拡散層の気孔率は傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
  12. 　前記焼結層の体積比熱は、１０００ｋＪ／ｍ３・Ｋ以下であり、熱伝導率は１Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
  13. 　前記焼結層の厚さは５０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
  14. 　基材と、前記基材よりも融点の低い金属からなるインサート材と、金属の粉末または金属の焼結体とをこの順で積層して積層体を作製し、
    　前記積層体を加熱して前記インサート材を溶融し、前記インサート材を前記金属の粉末から形成される焼結体または前記焼結体の空孔に浸透することで浸透拡散層を形成することを特徴とする内燃機関用ピストンの製造方法。
  15. 　前記インサート材を溶融する際にパルス通電接合法を用いることを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関用ピストンの製造方法。
  16. 　前記インサート材を溶融する際に外部熱源を用いることを特徴とする請求項１５に記載の内燃機関用ピストンの製造方法。
  17. 　前記インサート材は粉末であることを特徴とする請求項１５乃至請求項１６のいずれか１項に記載の内燃機関用ピストンの製造方法。
  18. 　前記インサート材の粉末はＡｌ合金を含むことを特徴とする請求項１７に記載の内燃機関用ピストンの製造方法。
  19. 　前記Ａｌ合金はＡｌ－Ｍｇ合金であることを特徴とする請求項１８に記載の内燃機関用ピストンの製造方法。
  20. 　前記Ａｌ－Ｍｇ合金はＡｌ１２Ｍｇ１７であることを特徴とする請求項１９に記載の内燃機関用ピストンの製造方法。
  21. 　前記インサート材はシート状材料であることを特徴とする請求項１４乃至請求項１６のいずれか１項に記載の内燃機関用ピストンの製造方法。
  22. 　前記シート状材料はＡｌ合金を含むことを特徴とする請求項２１に記載の内燃機関用ピストンの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04220195A (ja) * 1990-12-14 1992-08-11 Komatsu Ltd 接合用インサート材料
JPH09268304A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Kawasaki Heavy Ind Ltd 傾斜組成型断熱層を有する金属製部材及びその製造方法
JP2010070792A (ja) * 2008-09-17 2010-04-02 Toyota Central R&D Labs Inc 薄膜の形成方法及び内燃機関の製造方法
WO2013081150A1 (ja) * 2011-12-02 2013-06-06 日本碍子株式会社 エンジン燃焼室構造、および流路の内壁構造

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04220195A (ja) * 1990-12-14 1992-08-11 Komatsu Ltd 接合用インサート材料
JPH09268304A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Kawasaki Heavy Ind Ltd 傾斜組成型断熱層を有する金属製部材及びその製造方法
JP2010070792A (ja) * 2008-09-17 2010-04-02 Toyota Central R&D Labs Inc 薄膜の形成方法及び内燃機関の製造方法
WO2013081150A1 (ja) * 2011-12-02 2013-06-06 日本碍子株式会社 エンジン燃焼室構造、および流路の内壁構造

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