内燃机用活塞及内燃机用活塞的制造方法技术

本发明专利技术的能够得到高隔热性及高耐久性的内燃机用活塞包括：基材，是以铝或铝合金作为材料而形成的；复合材料部，以利用无机纤维或晶须强化的复合材料作为材料而形成于基材的表面中的第一区域；以及耐酸铝皮膜，形成于复合材料部、及基材的表面中的与第一区域不同的第二区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】内燃机用活塞及内燃机用活塞的制造方法
本专利技术涉及内燃机用活塞及内燃机用活塞的制造方法。
技术介绍
以往，已知在构成内燃机的燃烧室的壁面的部件上形成隔热膜的技术。例如，在专利文献1中公开了在由铝或铝合金形成的基材的顶面上形成耐酸铝皮膜的技术。通过形成耐酸铝皮膜，内燃机用活塞的隔热性得到增高，能够使内燃机的热效率提高。另外，以往，有的燃烧室在基材的顶面设置为凹槽状。存在以下问题点：伴随近年来的发动机的输出提高，活塞的机械负荷增大，有时在燃烧室的口沿的部分产生龟裂，耐久性降低。例如，专利文献2中公开了为了提高燃烧室的口沿的部分的机械强度，而在口沿的部分形成复合材料部的技术。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11-267929号公报专利文献2：日本特开2001-41100号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题如上所述，对内燃机用活塞要求高隔热性、以及高耐久性。本专利技术提供能够得到高隔热性及高耐久性的内燃机用活塞及内燃机用活塞的制造方法。解决问题的方案本专利技术的内燃机用活塞包括：基材，是以铝或铝合金作为材料而形成的；复合材料部，以利用无机纤维或晶须强化的复合材料作为材料而形成于所述基材的表面中的第一区域；以及耐酸铝皮膜，形成于所述复合材料部、及所述基材的表面中的与所述第一区域不同的第二区域。另外，本专利技术的内燃机用活塞的制造方法包括以下工序：以铝或铝合金作为材料来形成基材；在所述基材的表面中的第一区域，形成以利用无机纤维或晶须强化的复合材料作为材料的复合材料部；在所述复合材料部及所述基材的表面中的与所述第一区域不同的第二区域形成耐酸铝皮膜。专利技术效果根据本专利技术，能够得到高隔热性及高耐久性。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式的内燃机用活塞的结构的侧剖面图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。图1是表示内燃机用活塞10的结构的侧剖面图。如图1所示，内燃机用活塞10具有基材20、复合材料部30和耐酸铝皮膜40。基材20是以铝或铝合金作为材料而形成的。在基材20的顶面22的中央形成以凹槽状形成的燃烧室24。在基材20的周壁26形成活塞环的环形槽28。并且，在基材20的周壁26形成活塞销(省略图示)用的通孔29(活塞孔)。复合材料部30形成于燃烧室24的口沿的部分25的整周。此外，在顶面22上，有时将形成口沿的部分25的区域称作第一区域，另外，将除了第一区域以外的部分称作第二区域。此外，有时将与复合材料部30的表面正交的方向称作高度方向，同样地，将与第二区域的表面正交的方向称作高度方向。并且，在图1中以D1示出高度方向的一例。复合材料部30是以包含作为强化用材料的无机纤维或晶须的复合材料作为材料而形成的。作为无机纤维，只要是对热应力具有高机械强度的纤维即可，例如使用玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、氮化硅、氧化铝纤维、氧化锆纤维、钛酸钾纤维。另外，作为无机纤维，进一步优选作为隔热材料而具有高隔热性的纤维。作为晶须，使用碳化硅、氧化铝、硼酸铝、氮化硅、钛酸钾等的晶须。将用上述的纤维或晶须制作而成的预制件、或包含用陶瓷的粉末直接煅烧而成的硼酸铝晶须的多孔陶瓷配置于铸模(省略图示)中的相当于第一区域231的位置之后，通过挤压铸造或拉模铸造等压力铸造法，使熔融铝渗透到预制件或多孔陶瓷中，由此来制作复合材料部30。复合材料部30例如通过日本特开2012-136958号公报中公开的公知的技术、在铝合金的熔融液中直接混合颗粒的混合法、将金属氧化物的粉末添加到铝合金的熔融液中来原位(in-situ)生成氧化铝颗粒的反应法、利用压力使铝合金的熔融液渗透到颗粒预制件中的浸渗法等来制作。复合材料部30配置于铸模(省略图示)中的相当于第一区域231的位置。接着，向铸模内浇入基材20的材料的熔融液。由此，获得将复合材料部30镶铸于基材20的第一区域231的铸件。在高度方向D1上，第二区域232具有比在第一区域231形成的复合材料部30的表面32更低的表面2322。此外，例如通过机械加工来削掉铸件中的相当于表面2322的部分，由此获得第二区域232的表面2322的高度。接着，对将第二区域232的表面2322设为比复合材料部30的表面32低的理由进行叙述。与在第二区域232形成耐酸铝皮膜40时的耐酸铝的成长相比，在复合材料部30上形成耐酸铝皮膜40时的耐酸铝的成长较慢。这样耐酸铝的成长中存在差异，因此，当在高度方向D1上复合材料部30的表面32与第二区域232的表面2322位于相同的位置的情况下，在复合材料部30的表面32上形成的耐酸铝皮膜40的表面会比在第二区域232形成的耐酸铝皮膜40的表面低，会导致在两者的表面间产生台阶。因此，为了避免产生台阶，在形成耐酸铝皮膜40之前，预先使第二区域232的表面2322比复合材料部30的表面32降低耐酸铝成长之差的量。此外，对于耐酸铝成长之差，虽然根据复合材料部30及耐酸铝皮膜40的材料、使耐酸铝皮膜40成长的时间等而不同，但可以通过经验法则来进行确定。也就是说，根据通过复合材料部30的材料等而确定的耐酸铝成长之差，在高度方向D1上相对于复合材料部30的表面32降低第二区域232的表面2322。耐酸铝皮膜40形成于在第一区域231形成的复合材料部30以及第二区域232上。例如，通过在日本特开2012-122445号公报中公开的公知的技术、阳极氧化处理，来形成耐酸铝皮膜40。当在复合材料部30及第二区域232上形成耐酸铝皮膜40的情况下，预先使第二区域232的表面2322比复合材料部30的表面32降低耐酸铝成长之差的量，因此在复合材料部30上形成的耐酸铝皮膜40的表面、与在第二区域232上形成的耐酸铝皮膜40的表面在高度方向D1上相互处于相同位置。根据本实施方式的内燃机用活塞10，在燃烧室24的口沿的部分25的整周形成以利用无机纤维或晶须强化的复合材料作为材料的复合材料部30，在该复合材料部30上形成耐酸铝皮膜40。由此，能够得到高隔热性及高耐久性。另外，将基材20的顶面22中的第二区域232的表面2322设为在高度方向D1上比在第一区域231上设置的复合材料部30的表面32低。由此，在复合材料部30上形成的耐酸铝皮膜40的表面、与在第二区域232上形成的耐酸铝皮膜40的表面在高度方向D1上相互处于相同位置。此外，在上述实施方式中，将形成复合材料部30的第一区域231设为基材20的顶面22中的燃烧室24的口沿的部分25的整周，但本专利技术不限于此，也可以设为口沿的部分25的整周中的一部分。另外，在上述实施方式中，将第一区域231设为基材20的顶面22，但本专利技术不限于此，只要是基材20的表面，且是需要提高机械强度的区域，则可以将任意的区域设为第一区域231。能够通过在那样的第一区域231上形成复合材料部30，并且形成耐酸铝皮膜40，来得到高隔热性及高耐久性。并且，在上述实施方式中，对在燃烧室24的口沿的部分25形成复合材料部30，并在复合材料部30上形成耐酸铝皮膜40的内燃机用活塞10进行了说明，但本专利技术不限于此，也可以适用于不具备燃烧室24的内燃机用活塞。本申请基于在2016年1月12日申请的日本专利申请(特愿2016-003509号)，其内容在此作为参照而被引入。工业实用性本专利技术作为能够得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机用活塞，其包括：基材，是以铝或铝合金作为材料而形成的；复合材料部，以利用无机纤维或晶须强化的复合材料作为材料而形成于所述基材的表面中的第一区域；以及耐酸铝皮膜，形成于所述复合材料部、及所述基材的表面中的与所述第一区域不同的第二区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.12 JP 2016-0035091.一种内燃机用活塞，其包括：基材，是以铝或铝合金作为材料而形成的；复合材料部，以利用无机纤维或晶须强化的复合材料作为材料而形成于所述基材的表面中的第一区域；以及耐酸铝皮膜，形成于所述复合材料部、及所述基材的表面中的与所述第一区域不同的第二区域。2.如权利要求1所述的内燃机用活塞，其中，所述第二区域具有与形成于所述第一区域的所述复合材料部的表面相...

【专利技术属性】
技术研发人员：饭塚建兴，
申请(专利权)人：五十铃自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP