JPH06185363A - チタン酸アルミニウム製燃焼室及びその製造方法 - Google Patents
チタン酸アルミニウム製燃焼室及びその製造方法Info
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- JPH06185363A JPH06185363A JP4353913A JP35391392A JPH06185363A JP H06185363 A JPH06185363 A JP H06185363A JP 4353913 A JP4353913 A JP 4353913A JP 35391392 A JP35391392 A JP 35391392A JP H06185363 A JPH06185363 A JP H06185363A
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、表面を緻密化して気孔に燃料が残
留するのを防止し、且つ強度を高く、低熱膨張で信頼性
に富むチタン酸アルミニウム製燃焼室及びその製造方法
を提供する。 【構成】 本発明は、チタン酸アルミニウムに添加剤と
して酸化ケイ素、酸化マグネシウム及び酸化アルミニウ
ムのうち少なくとも一種類を添加して混合して泥漿を作
り、該泥漿で燃焼室成形体を製作し、該燃焼室成形体の
乾燥後に、前記燃焼室成形体を焼成して燃焼室本体を作
製し、次いで前記燃焼室本体の気孔部及び表面にリチウ
ムアルミノシリケイトをコーティングして乾燥し、焼成
して前記燃焼室本体の表面及び表面近傍を緻密化する。
リチウムアルミノシリケイトとして、β−スポジュメン
又はペタライトの少なくとも一種を用いる。
留するのを防止し、且つ強度を高く、低熱膨張で信頼性
に富むチタン酸アルミニウム製燃焼室及びその製造方法
を提供する。 【構成】 本発明は、チタン酸アルミニウムに添加剤と
して酸化ケイ素、酸化マグネシウム及び酸化アルミニウ
ムのうち少なくとも一種類を添加して混合して泥漿を作
り、該泥漿で燃焼室成形体を製作し、該燃焼室成形体の
乾燥後に、前記燃焼室成形体を焼成して燃焼室本体を作
製し、次いで前記燃焼室本体の気孔部及び表面にリチウ
ムアルミノシリケイトをコーティングして乾燥し、焼成
して前記燃焼室本体の表面及び表面近傍を緻密化する。
リチウムアルミノシリケイトとして、β−スポジュメン
又はペタライトの少なくとも一種を用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、チタン酸アルミニウ
ムから成る焼成体の表面を緻密化したチタン酸アルミニ
ウム製燃焼室及びその製造方法に関する。
ムから成る焼成体の表面を緻密化したチタン酸アルミニ
ウム製燃焼室及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンに設けられた
副室等の燃焼室を作製するのに用いられる材料は、耐熱
合金が使用されているが、燃焼室そのものは高温領域と
なり、その領域での使用のため、その寿命に限界があ
り、燃焼室の材料として課題を有しているのが現状であ
る。近年、ディーゼルエンジンの燃焼室の作製に耐熱性
の優れるセラミックスで作製することが試みられてい
る。そして、このような燃焼室を作製するセラミックス
としては、窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 が大半である。窒化ケ
イ素は、強度が高く、熱膨張係数が低いため、燃焼室を
作製するのには適しているが、熱伝導率が２５Ｗ／ｍＫ
程度で比較的に大きいということから遮熱型燃焼室とし
ては問題がある。
副室等の燃焼室を作製するのに用いられる材料は、耐熱
合金が使用されているが、燃焼室そのものは高温領域と
なり、その領域での使用のため、その寿命に限界があ
り、燃焼室の材料として課題を有しているのが現状であ
る。近年、ディーゼルエンジンの燃焼室の作製に耐熱性
の優れるセラミックスで作製することが試みられてい
る。そして、このような燃焼室を作製するセラミックス
としては、窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 が大半である。窒化ケ
イ素は、強度が高く、熱膨張係数が低いため、燃焼室を
作製するのには適しているが、熱伝導率が２５Ｗ／ｍＫ
程度で比較的に大きいということから遮熱型燃焼室とし
ては問題がある。
【０００３】一般に、チタン酸アルミニウムＡｌ2 Ｔｉ
Ｏ5 については、その焼成体は低熱膨張性の特性を有し
ており、その融点は１８６０℃と高く、高温耐熱セラミ
ックス材料として期待されている。このチタン酸アルミ
ニウムは、８００℃〜１３００℃ではルチルＴｉＯ2 と
コランダムＡｌ2 Ｏ3 とに分解するという分解性や、熱
膨張率の異方性が大きく、焼成体を作製した場合に、粒
径が２〜３μｍ以上になると、冷却時にマイクロクラッ
クが発生し、機械的強度が低下するという現象を有して
いるため、広範囲の分野には用いられていないのが現状
である。
Ｏ5 については、その焼成体は低熱膨張性の特性を有し
ており、その融点は１８６０℃と高く、高温耐熱セラミ
ックス材料として期待されている。このチタン酸アルミ
ニウムは、８００℃〜１３００℃ではルチルＴｉＯ2 と
コランダムＡｌ2 Ｏ3 とに分解するという分解性や、熱
膨張率の異方性が大きく、焼成体を作製した場合に、粒
径が２〜３μｍ以上になると、冷却時にマイクロクラッ
クが発生し、機械的強度が低下するという現象を有して
いるため、広範囲の分野には用いられていないのが現状
である。
【０００４】ところで、燃焼室を作製するのに、熱伝導
率が低い材料を用いることにより、エンジン始動時のス
モークの低減を図ることができる。セラミックスで低熱
伝導率の材料としては、ジルコニアＺｒＯ2 やチタン酸
アルミニウムＡｌ2 ＴｉＯ5が考えられるが、ジルコニ
アは熱膨張係数が大きく、熱衝撃に弱いため燃焼室を作
製する材料としては使用し難い。また、チタン酸アルミ
ニウムは、熱伝導率が２Ｗ／ｍＫと低く、熱膨張係数が
１×１０- 6 ／℃程度と低い特性を有しているが、気孔
率が高いので、燃焼室を作製する材料として使用した場
合に、気孔即ち空孔に燃料が侵入し、その燃料がスモー
クの発生原因になるという問題がある。また、チタン酸
アルミニウム材料は、その強度を向上させるため、種々
の添加物を加え、その熱伝導率及び熱膨張係数を抑えつ
つ材料を製造し、例えば、エンジンの排気ポート等に使
用されてきた。その理由は、遮熱型燃焼室等を作製する
場合に、チタン酸アルミニウム材料は熱膨張係数及び熱
伝導率が小さく、熱衝撃に対して強いためである。
率が低い材料を用いることにより、エンジン始動時のス
モークの低減を図ることができる。セラミックスで低熱
伝導率の材料としては、ジルコニアＺｒＯ2 やチタン酸
アルミニウムＡｌ2 ＴｉＯ5が考えられるが、ジルコニ
アは熱膨張係数が大きく、熱衝撃に弱いため燃焼室を作
製する材料としては使用し難い。また、チタン酸アルミ
ニウムは、熱伝導率が２Ｗ／ｍＫと低く、熱膨張係数が
１×１０- 6 ／℃程度と低い特性を有しているが、気孔
率が高いので、燃焼室を作製する材料として使用した場
合に、気孔即ち空孔に燃料が侵入し、その燃料がスモー
クの発生原因になるという問題がある。また、チタン酸
アルミニウム材料は、その強度を向上させるため、種々
の添加物を加え、その熱伝導率及び熱膨張係数を抑えつ
つ材料を製造し、例えば、エンジンの排気ポート等に使
用されてきた。その理由は、遮熱型燃焼室等を作製する
場合に、チタン酸アルミニウム材料は熱膨張係数及び熱
伝導率が小さく、熱衝撃に対して強いためである。
【０００５】例えば、実開昭６３−１３２８３１号公報
に開示された内燃機関のセラミック副燃焼室は、気孔率
５〜２０％のチタン酸アルミニウムを主成分とする多孔
質セラミックスからなる中空体を、シリンダヘッド内壁
面に鋳ぐるみして副燃焼室を作製したものである。
に開示された内燃機関のセラミック副燃焼室は、気孔率
５〜２０％のチタン酸アルミニウムを主成分とする多孔
質セラミックスからなる中空体を、シリンダヘッド内壁
面に鋳ぐるみして副燃焼室を作製したものである。
【０００６】また、実開昭６３−１６５４３号公報に
は、内燃機関のセラミック副燃焼室が開示されている。
該セラミック副燃焼室は、セラミックスよりなる中空体
が気孔率５〜５０％の多孔質セラミックスをシリンダヘ
ッド内壁面に鋳ぐるみして後、所要寸法精度に機械加工
され、無機質溶液又はセラミックス懸濁液にて含浸処理
されているものである。そして、多孔質セラミックスは
チタン酸アルミニウム又はコーディエライトを主成分と
するセラミックスである。
は、内燃機関のセラミック副燃焼室が開示されている。
該セラミック副燃焼室は、セラミックスよりなる中空体
が気孔率５〜５０％の多孔質セラミックスをシリンダヘ
ッド内壁面に鋳ぐるみして後、所要寸法精度に機械加工
され、無機質溶液又はセラミックス懸濁液にて含浸処理
されているものである。そして、多孔質セラミックスは
チタン酸アルミニウム又はコーディエライトを主成分と
するセラミックスである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、材料に
ついて熱膨張係数と強度は相反する関係にある。一般
に、チタン酸アルミニウムはａ軸方向、ｂ軸方向及びｃ
軸方向でそれぞれの熱膨張係数は異なるが、平均の熱膨
張係数は、１×１０- 6 ／℃である。従って、チタン酸
アルミニウム材料で低熱膨張を達成するには、その焼成
体の中の空隙が膨張を吸収する必要がある。また、チタ
ン酸アルミニウム材料に存在する空隙は、強度に対して
は欠陥として働き、また、空隙が大きく且つ多い場合に
は、チタン酸アルミニウム材料は低強度材料となる。従
来、このような空隙をコントロールすることは行われて
おらず、チタン酸アルミニウム材料は、強度と熱膨張率
について安定した材料には製作できなかった。
ついて熱膨張係数と強度は相反する関係にある。一般
に、チタン酸アルミニウムはａ軸方向、ｂ軸方向及びｃ
軸方向でそれぞれの熱膨張係数は異なるが、平均の熱膨
張係数は、１×１０- 6 ／℃である。従って、チタン酸
アルミニウム材料で低熱膨張を達成するには、その焼成
体の中の空隙が膨張を吸収する必要がある。また、チタ
ン酸アルミニウム材料に存在する空隙は、強度に対して
は欠陥として働き、また、空隙が大きく且つ多い場合に
は、チタン酸アルミニウム材料は低強度材料となる。従
来、このような空隙をコントロールすることは行われて
おらず、チタン酸アルミニウム材料は、強度と熱膨張率
について安定した材料には製作できなかった。
【０００８】チタン酸アルミニウムの焼成体に発生する
マイクロクラックは、粒子と粒界相の界面で、その線膨
張の異方性により成長するものである。従って、マイク
ロクラックの大きさを抑制するためには、粒子の大きさ
の制御が必要であり、粒子の大きさの制御することで強
度も向上させることができる。しかしながら、マイクロ
クラックのサイズが小さすぎると、熱膨張率は大きくな
り、チタン酸アルミニウムの特徴である低熱膨張性が失
われてしまう。
マイクロクラックは、粒子と粒界相の界面で、その線膨
張の異方性により成長するものである。従って、マイク
ロクラックの大きさを抑制するためには、粒子の大きさ
の制御が必要であり、粒子の大きさの制御することで強
度も向上させることができる。しかしながら、マイクロ
クラックのサイズが小さすぎると、熱膨張率は大きくな
り、チタン酸アルミニウムの特徴である低熱膨張性が失
われてしまう。
【０００９】そこで、本出願人は、上記の問題を解決す
るため、低熱膨張セラミックス材料及びその製造法を開
発して特願平４−１０４０５１号として先に出願した。
該低熱膨張セラミックス材料は、チタン酸アルミニウム
に対し添加物として酸化ケイ素と酸化マグネシウムとを
添加し、焼成体におけるチタン酸アルミニウムの粒径と
気孔量とをコントロールしたものである。このセラミッ
クスは、低熱膨張性であるが、気孔が存在するために、
該セラミックスを燃焼室を作製するのに使用した場合に
は、燃料が空孔に入り、それがスモークの発生原因にな
るという問題がある。
るため、低熱膨張セラミックス材料及びその製造法を開
発して特願平４−１０４０５１号として先に出願した。
該低熱膨張セラミックス材料は、チタン酸アルミニウム
に対し添加物として酸化ケイ素と酸化マグネシウムとを
添加し、焼成体におけるチタン酸アルミニウムの粒径と
気孔量とをコントロールしたものである。このセラミッ
クスは、低熱膨張性であるが、気孔が存在するために、
該セラミックスを燃焼室を作製するのに使用した場合に
は、燃料が空孔に入り、それがスモークの発生原因にな
るという問題がある。
【００１０】そこで、この発明の目的は、従来のチタン
酸アルミニウム製燃焼室、特に副燃焼室の欠点を解決す
ることであり、チタン酸アルミニウムの高強度、低熱膨
張、高信頼性のチタン酸アルミニウム材料を得るため
に、チタン酸アルミニウムに添加剤として酸化ケイ素、
酸化アルミニウム、酸化マグネシウムを添加し、低熱膨
張チタン酸アルミニウム部材を作製し、そのチタン酸ア
ルミニウム部材の表面及びその近傍をリチウムアルミノ
シリケイトのコーティングによって緻密化し、燃焼室を
作製する材料として使用した場合に燃料が空孔に浸入す
ることを阻止でき、スモークの発生を低減できるチタン
酸アルミニウム製燃焼室及びその製造方法を提供するこ
とである。
酸アルミニウム製燃焼室、特に副燃焼室の欠点を解決す
ることであり、チタン酸アルミニウムの高強度、低熱膨
張、高信頼性のチタン酸アルミニウム材料を得るため
に、チタン酸アルミニウムに添加剤として酸化ケイ素、
酸化アルミニウム、酸化マグネシウムを添加し、低熱膨
張チタン酸アルミニウム部材を作製し、そのチタン酸ア
ルミニウム部材の表面及びその近傍をリチウムアルミノ
シリケイトのコーティングによって緻密化し、燃焼室を
作製する材料として使用した場合に燃料が空孔に浸入す
ることを阻止でき、スモークの発生を低減できるチタン
酸アルミニウム製燃焼室及びその製造方法を提供するこ
とである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、チタン酸アルミニウムに添加剤として酸化
マグネシウム、酸化ケイ素及び酸化アルミニウムのうち
の少なくとも一種類を含む材料組成によって燃焼室本体
が作製され、該燃焼室本体の表面及び表面近傍がリチウ
ムアルミノシリケイト組成の材料で緻密化されているこ
とを特徴とするチタン酸アルミニウム製燃焼室に関す
る。
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、チタン酸アルミニウムに添加剤として酸化
マグネシウム、酸化ケイ素及び酸化アルミニウムのうち
の少なくとも一種類を含む材料組成によって燃焼室本体
が作製され、該燃焼室本体の表面及び表面近傍がリチウ
ムアルミノシリケイト組成の材料で緻密化されているこ
とを特徴とするチタン酸アルミニウム製燃焼室に関す
る。
【００１２】或いは、この発明は、チタン酸アルミニウ
ムの母相として酸化チタンと酸化アルミニウムとを化学
量論比で混合し、これに添加剤として酸化ケイ素、酸化
マグネシウム及び酸化アルミニウムのうち少なくとも一
種類を添加して混合して泥漿を作り、該泥漿で燃焼室成
形体を製作し、該燃焼室成形体の乾燥後に、前記燃焼室
成形体を焼成して燃焼室本体を作製し、次いで前記燃焼
室本体の気孔部及び表面にリチウムアルミノシリケイト
をコーティングして乾燥し、焼成して前記燃焼室本体の
表面及び表面近傍を緻密化することを特徴とするチタン
酸アルミニウム製燃焼室の製造方法に関する。
ムの母相として酸化チタンと酸化アルミニウムとを化学
量論比で混合し、これに添加剤として酸化ケイ素、酸化
マグネシウム及び酸化アルミニウムのうち少なくとも一
種類を添加して混合して泥漿を作り、該泥漿で燃焼室成
形体を製作し、該燃焼室成形体の乾燥後に、前記燃焼室
成形体を焼成して燃焼室本体を作製し、次いで前記燃焼
室本体の気孔部及び表面にリチウムアルミノシリケイト
をコーティングして乾燥し、焼成して前記燃焼室本体の
表面及び表面近傍を緻密化することを特徴とするチタン
酸アルミニウム製燃焼室の製造方法に関する。
【００１３】また、このチタン酸アルミニウム製燃焼室
の製造方法において、リチウムアルミノシリケイトとし
て、β−スポジュメン又はペタライトの少なくとも一種
を用いるものである。
の製造方法において、リチウムアルミノシリケイトとし
て、β−スポジュメン又はペタライトの少なくとも一種
を用いるものである。
【００１４】
【作用】この発明によるチタン酸アルミニウム製燃焼室
及びその製造方法は、上記のように構成されており、次
のように作用する。即ち、このチタン酸アルミニウム製
燃焼室は、添加剤として酸化ケイ素、酸化マグネシウム
及び酸化アルミニウムのうちの少なくとも一種類を含む
材料組成で燃焼室本体を作製し、該燃焼室本体の表面及
び表面近傍をリチウムアルミノシリケイト組成の材料で
緻密化したので、リチウムアルミノシリケイト緻密層の
ため燃料が前記燃焼室本体の表面のチタン酸アルミニウ
ムの気孔即ち空孔に浸入することが防止され、燃料が空
孔に残存せず、スモークの発生を低減することができ
る。しかも、前記燃焼室本体を構成するチタン酸アルミ
ニウム自体は、低熱伝導で、強度が高く且つ低熱膨張で
信頼性の高い遮熱型の燃焼室を提供できる。
及びその製造方法は、上記のように構成されており、次
のように作用する。即ち、このチタン酸アルミニウム製
燃焼室は、添加剤として酸化ケイ素、酸化マグネシウム
及び酸化アルミニウムのうちの少なくとも一種類を含む
材料組成で燃焼室本体を作製し、該燃焼室本体の表面及
び表面近傍をリチウムアルミノシリケイト組成の材料で
緻密化したので、リチウムアルミノシリケイト緻密層の
ため燃料が前記燃焼室本体の表面のチタン酸アルミニウ
ムの気孔即ち空孔に浸入することが防止され、燃料が空
孔に残存せず、スモークの発生を低減することができ
る。しかも、前記燃焼室本体を構成するチタン酸アルミ
ニウム自体は、低熱伝導で、強度が高く且つ低熱膨張で
信頼性の高い遮熱型の燃焼室を提供できる。
【００１５】また、このチタン酸アルミニウム製燃焼室
の製造方法において、リチウムアルミノシリケイトガラ
スは、βスポジュメン（ＬｉＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −４ＳｉＯ
2 ）やペタライト（Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ）
であるので、熱膨張係数がチタン酸アルミニウムと同程
度であるので、熱膨張差による剥離、離脱等が発生しな
い。
の製造方法において、リチウムアルミノシリケイトガラ
スは、βスポジュメン（ＬｉＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −４ＳｉＯ
2 ）やペタライト（Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ）
であるので、熱膨張係数がチタン酸アルミニウムと同程
度であるので、熱膨張差による剥離、離脱等が発生しな
い。
【００１６】
【実施例】以下、この発明によるチタン酸アルミニウム
製燃焼室及びその製造方法の実施例を説明する。このチ
タン酸アルミニウム製燃焼室及びその製造方法は、従来
のチタン酸アルミニウム製燃焼室の欠点を解決するもの
であり、チタン酸アルミニウムから成る燃焼室本体の内
壁を緻密化するため、その内壁面に熱膨張係数がほぼ等
しいリチウムアルミノシリケイトガラスを塗布し、燃焼
室本体の基材と一体化することにより、副燃焼室等の燃
焼室を形成するものである。
製燃焼室及びその製造方法の実施例を説明する。このチ
タン酸アルミニウム製燃焼室及びその製造方法は、従来
のチタン酸アルミニウム製燃焼室の欠点を解決するもの
であり、チタン酸アルミニウムから成る燃焼室本体の内
壁を緻密化するため、その内壁面に熱膨張係数がほぼ等
しいリチウムアルミノシリケイトガラスを塗布し、燃焼
室本体の基材と一体化することにより、副燃焼室等の燃
焼室を形成するものである。
【００１７】特に、この発明によるチタン酸アルミニウ
ム製燃焼室は、チタン酸アルミニウムＡｌ2 ＴｉＯ5 に
対して添加剤として酸化ケイ素ＳｉＯ2 、酸化マグネシ
ウムＭｇＯ及び酸化マグネシウムＡｌ2 Ｏ3 のうちの少
なくとも一種類を含む材料組成でチタン酸アルミニウム
製の燃焼室本体を作製し、該燃焼室本体の表面及び表面
近傍をリチウムアルミノシリケイト組成の材料で緻密化
したものである。リチウムアルミノシリケイトとして
は、β−スポジュメン又はペタライトの少なくとも一種
を用いるものである。そして、リチウムアルミノシリケ
イトの熱膨張係数は１×１０- 6 ／℃程度であり、チタ
ン酸アルミニウムのそれと同等である。
ム製燃焼室は、チタン酸アルミニウムＡｌ2 ＴｉＯ5 に
対して添加剤として酸化ケイ素ＳｉＯ2 、酸化マグネシ
ウムＭｇＯ及び酸化マグネシウムＡｌ2 Ｏ3 のうちの少
なくとも一種類を含む材料組成でチタン酸アルミニウム
製の燃焼室本体を作製し、該燃焼室本体の表面及び表面
近傍をリチウムアルミノシリケイト組成の材料で緻密化
したものである。リチウムアルミノシリケイトとして
は、β−スポジュメン又はペタライトの少なくとも一種
を用いるものである。そして、リチウムアルミノシリケ
イトの熱膨張係数は１×１０- 6 ／℃程度であり、チタ
ン酸アルミニウムのそれと同等である。
【００１８】このチタン酸アルミニウム製燃焼室を製造
するには、次のようにして作製することができる。即
ち、このチタン酸アルミニウム製燃焼室の製造方法は、
主として、チタン酸アルミニウムの母相として酸化チタ
ンと酸化アルミニウムとを化学量論比で混合し、これに
添加剤として酸化ケイ素、酸化マグネシウム及び酸化ア
ルミニウムのうち少なくとも一種類を添加して混合して
泥漿を作り、該泥漿で燃焼室成形体を製作し、該燃焼室
成形体の乾燥後に、前記燃焼室成形体を焼成して燃焼室
本体を作製し、次いで前記燃焼室本体の気孔部及び表面
にリチウムアルミノシリケイトをコーティングして乾燥
し、焼成して前記燃焼室本体の表面及び表面近傍を緻密
化するものである。
するには、次のようにして作製することができる。即
ち、このチタン酸アルミニウム製燃焼室の製造方法は、
主として、チタン酸アルミニウムの母相として酸化チタ
ンと酸化アルミニウムとを化学量論比で混合し、これに
添加剤として酸化ケイ素、酸化マグネシウム及び酸化ア
ルミニウムのうち少なくとも一種類を添加して混合して
泥漿を作り、該泥漿で燃焼室成形体を製作し、該燃焼室
成形体の乾燥後に、前記燃焼室成形体を焼成して燃焼室
本体を作製し、次いで前記燃焼室本体の気孔部及び表面
にリチウムアルミノシリケイトをコーティングして乾燥
し、焼成して前記燃焼室本体の表面及び表面近傍を緻密
化するものである。
【００１９】詳しくは、図１を参照して、このチタン酸
アルミニウム製燃焼室の製造方法の一実施例を説明す
る。まず、チタン酸アルミニウムを作るため、酸化チタ
ンの１モルと酸化アルミニウムの１モルとを混合し（ス
テップ１０）、更に、チタン酸アルミニウムの熱分解と
機械的強度を強化するために、添加剤として酸化ケイ
素、酸化マグネシウム及び酸化アルミニウムを合計で１
０ｗｔ％添加し（ステップ１０）、ボールミルにて湿式
混合を行う（ステップ１１）。これらを混合して作製し
た泥漿を、燃焼室を成形する石膏型等の成形型に入れて
燃焼室成形体を作製する（ステップ１２）。この燃焼室
成形体を乾燥させ（ステップ１３）、次いで、乾燥した
燃焼室成形体を、１４５０℃から１５００℃の温度範囲
で焼成し、燃焼室本体の焼成体を作製する（ステップ１
４）。
アルミニウム製燃焼室の製造方法の一実施例を説明す
る。まず、チタン酸アルミニウムを作るため、酸化チタ
ンの１モルと酸化アルミニウムの１モルとを混合し（ス
テップ１０）、更に、チタン酸アルミニウムの熱分解と
機械的強度を強化するために、添加剤として酸化ケイ
素、酸化マグネシウム及び酸化アルミニウムを合計で１
０ｗｔ％添加し（ステップ１０）、ボールミルにて湿式
混合を行う（ステップ１１）。これらを混合して作製し
た泥漿を、燃焼室を成形する石膏型等の成形型に入れて
燃焼室成形体を作製する（ステップ１２）。この燃焼室
成形体を乾燥させ（ステップ１３）、次いで、乾燥した
燃焼室成形体を、１４５０℃から１５００℃の温度範囲
で焼成し、燃焼室本体の焼成体を作製する（ステップ１
４）。
【００２０】一方、β−スポジュメン（Ｌｉ−Ａｌ2 Ｏ
3 −４ＳｉＯ2 ）やペタライト（Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3
−ＳｉＯ2 ）からなるリチウムアルミノシリケイトガラ
スをスラリー状とする。そこで、このスラリーにチタン
酸アルミニウムの燃焼室本体の焼成体を浸漬し、そのリ
チウムアルミノシリケイトをチタン酸アルミニウムの焼
成体の気孔部及びその表面に塗布即ちコーティングする
（ステップ１５）。リチウムアルミノシリケイトをコー
ティングされた焼成体を乾燥した後、炉中において１３
００℃から１４５０℃で焼成し、燃焼室本体の表面を緻
密化する（ステップ１６）。これによって、表面及びそ
の近傍が緻密化されているチタン酸アルミニウム製燃焼
室が作製される。
3 −４ＳｉＯ2 ）やペタライト（Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3
−ＳｉＯ2 ）からなるリチウムアルミノシリケイトガラ
スをスラリー状とする。そこで、このスラリーにチタン
酸アルミニウムの燃焼室本体の焼成体を浸漬し、そのリ
チウムアルミノシリケイトをチタン酸アルミニウムの焼
成体の気孔部及びその表面に塗布即ちコーティングする
（ステップ１５）。リチウムアルミノシリケイトをコー
ティングされた焼成体を乾燥した後、炉中において１３
００℃から１４５０℃で焼成し、燃焼室本体の表面を緻
密化する（ステップ１６）。これによって、表面及びそ
の近傍が緻密化されているチタン酸アルミニウム製燃焼
室が作製される。
【００２１】上記の製造方法で作製したチタン酸アルミ
ニウム製燃焼室の緻密化の程度を測定するため、吸水試
験と強度を測定した。また、比較のため、上記ステップ
１４における表面処理を行わない状態の燃焼室本体の焼
成体の吸水試験と強度を測定した。吸水試験では、吸水
率は全重量に対する吸水量の比（吸水率＝１００×吸水
量／全重量）で示し、また、強度は曲げ強度ＭＰａで示
している。その結果は、リチウムアルミノシリケイトで
表面処理を施したチタン酸アルミニウム製燃焼室につい
ては、吸水率は０であり、曲げ強度は４５ＭＰａであっ
た。また、表面処理を施さなかったチタン酸アルミニウ
ム製燃焼室については、吸水率は２．５であり、曲げ強
度は３５ＭＰａであった。
ニウム製燃焼室の緻密化の程度を測定するため、吸水試
験と強度を測定した。また、比較のため、上記ステップ
１４における表面処理を行わない状態の燃焼室本体の焼
成体の吸水試験と強度を測定した。吸水試験では、吸水
率は全重量に対する吸水量の比（吸水率＝１００×吸水
量／全重量）で示し、また、強度は曲げ強度ＭＰａで示
している。その結果は、リチウムアルミノシリケイトで
表面処理を施したチタン酸アルミニウム製燃焼室につい
ては、吸水率は０であり、曲げ強度は４５ＭＰａであっ
た。また、表面処理を施さなかったチタン酸アルミニウ
ム製燃焼室については、吸水率は２．５であり、曲げ強
度は３５ＭＰａであった。
【００２２】以上のように、チタン酸アルミニウム製燃
焼室についての吸水試験と強度の測定から、この発明に
よるチタン酸アルミニウム製燃焼室は、従来のものに比
較して燃焼室内壁の表面からの吸水がなく、また、強度
も向上しており、高温ガスに晒される燃焼室に利用して
最適であることが分かった。また、リチウムアルミノシ
リケイトで表面処理を施したチタン酸アルミニウム製燃
焼室と、表面処理を施さなかったチタン酸アルミニウム
製燃焼室とについて、熱伝導率を測定したところ、両者
とも差が無かった。従って、このチタン酸アルミニウム
製燃焼室は、ディーゼルエンジン等で高温になる燃焼ガ
スに晒される壁面（例えば、６００℃〜８００℃）を構
成する燃焼室に適用して最適であることが分かる。そし
て、ディーゼルエンジンにおいて、副燃焼室等の燃焼室
内に燃料噴射ノズルから噴霧された燃料が燃焼室壁体の
気孔即ち空孔に浸入することが阻止され、燃料が壁体中
に残留することがないので、残留燃料がスモークの発生
原因になることはなく、スモークの発生を抑制できる。
焼室についての吸水試験と強度の測定から、この発明に
よるチタン酸アルミニウム製燃焼室は、従来のものに比
較して燃焼室内壁の表面からの吸水がなく、また、強度
も向上しており、高温ガスに晒される燃焼室に利用して
最適であることが分かった。また、リチウムアルミノシ
リケイトで表面処理を施したチタン酸アルミニウム製燃
焼室と、表面処理を施さなかったチタン酸アルミニウム
製燃焼室とについて、熱伝導率を測定したところ、両者
とも差が無かった。従って、このチタン酸アルミニウム
製燃焼室は、ディーゼルエンジン等で高温になる燃焼ガ
スに晒される壁面（例えば、６００℃〜８００℃）を構
成する燃焼室に適用して最適であることが分かる。そし
て、ディーゼルエンジンにおいて、副燃焼室等の燃焼室
内に燃料噴射ノズルから噴霧された燃料が燃焼室壁体の
気孔即ち空孔に浸入することが阻止され、燃料が壁体中
に残留することがないので、残留燃料がスモークの発生
原因になることはなく、スモークの発生を抑制できる。
【００２３】
【発明の効果】この発明によるチタン酸アルミニウム製
燃焼室及びその製造方法は、上記のように構成されてお
り、次のような効果を有する。即ち、この発明は、チタ
ン酸アルミニウム製燃焼室の表面及びその近傍をリチウ
ムアルミノシリケイトで表面処理したので、本来チタン
酸アルミニウムが表面に有する気孔がリチウムアルミノ
シリケイトで埋められて緻密化すると共に、強度が向上
する。しかも、リチウムアルミノシリケイトの熱膨張係
数は、チタン酸アルミニウムの熱膨張係数とほぼ等しい
ので、熱負荷がかかって熱膨張を繰り返したとしても、
チタン酸アルミニウムの表面からリチウムアルミノシリ
ケイトが剥離、離脱することはなく、強固に固着されて
いる。また、このチタン酸アルミニウム製燃焼室と表面
処理を施さなかったチタン酸アルミニウム製燃焼室とは
熱伝導率に差がないので、このチタン酸アルミニウム製
燃焼室は、ディーゼルエンジン等の高温の燃焼室（例え
ば、６００℃〜８００℃）に適用して極めて好ましいも
のである。
燃焼室及びその製造方法は、上記のように構成されてお
り、次のような効果を有する。即ち、この発明は、チタ
ン酸アルミニウム製燃焼室の表面及びその近傍をリチウ
ムアルミノシリケイトで表面処理したので、本来チタン
酸アルミニウムが表面に有する気孔がリチウムアルミノ
シリケイトで埋められて緻密化すると共に、強度が向上
する。しかも、リチウムアルミノシリケイトの熱膨張係
数は、チタン酸アルミニウムの熱膨張係数とほぼ等しい
ので、熱負荷がかかって熱膨張を繰り返したとしても、
チタン酸アルミニウムの表面からリチウムアルミノシリ
ケイトが剥離、離脱することはなく、強固に固着されて
いる。また、このチタン酸アルミニウム製燃焼室と表面
処理を施さなかったチタン酸アルミニウム製燃焼室とは
熱伝導率に差がないので、このチタン酸アルミニウム製
燃焼室は、ディーゼルエンジン等の高温の燃焼室（例え
ば、６００℃〜８００℃）に適用して極めて好ましいも
のである。
【００２４】即ち、このチタン酸アルミニウム製燃焼室
は、燃焼室の燃焼ガスに晒される表面がリチウムアルミ
ノシリケイトで緻密化されているので、ディーゼルエン
ジン等の副燃焼室等の燃焼室内に燃料噴射ノズルから噴
霧された燃料が気孔即ち空孔に浸入することが阻止さ
れ、燃料が壁体中に残留することがないので、残留燃料
がスモークの発生原因になることはなく、スモークの発
生を抑制できる。
は、燃焼室の燃焼ガスに晒される表面がリチウムアルミ
ノシリケイトで緻密化されているので、ディーゼルエン
ジン等の副燃焼室等の燃焼室内に燃料噴射ノズルから噴
霧された燃料が気孔即ち空孔に浸入することが阻止さ
れ、燃料が壁体中に残留することがないので、残留燃料
がスモークの発生原因になることはなく、スモークの発
生を抑制できる。
【００２５】また、チタン酸アルミニウムの製造におい
て、添加剤として酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化
アルミニウムのうち少なくとも一種類（合計で１０ｗｔ
％）を含んでいるので、このチタン酸アルミニウムにつ
いては、強度が高く且つ低熱膨張で信頼性が高い材料を
得ることができる。更に、上記添加剤によりチタン酸ア
ルミニウムの粒界が強化されている。このチタン酸アル
ミニウム製燃焼室は、エンジン部品を構成するセラミッ
クスとして、燃焼室或いはポート等に使用される場合の
機械強度と断熱材即ち遮熱材として使用される場合の熱
膨張係数の条件を十分に満たすことができるものであ
る。
て、添加剤として酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化
アルミニウムのうち少なくとも一種類（合計で１０ｗｔ
％）を含んでいるので、このチタン酸アルミニウムにつ
いては、強度が高く且つ低熱膨張で信頼性が高い材料を
得ることができる。更に、上記添加剤によりチタン酸ア
ルミニウムの粒界が強化されている。このチタン酸アル
ミニウム製燃焼室は、エンジン部品を構成するセラミッ
クスとして、燃焼室或いはポート等に使用される場合の
機械強度と断熱材即ち遮熱材として使用される場合の熱
膨張係数の条件を十分に満たすことができるものであ
る。
【図１】この発明によるチタン酸アルミニウム製燃焼室
の製造方法の工程の一実施例を示す処理フロー図であ
る。
の製造方法の工程の一実施例を示す処理フロー図であ
る。
Claims (3)
- 【請求項１】 チタン酸アルミニウムに添加剤として酸
化マグネシウム、酸化ケイ素及び酸化アルミニウムのう
ちの少なくとも一種類を含む材料組成によって燃焼室本
体が作製され、該燃焼室本体の表面及び表面近傍がリチ
ウムアルミノシリケイト組成の材料で緻密化されている
ことを特徴とするチタン酸アルミニウム製燃焼室。 - 【請求項２】 チタン酸アルミニウムの母相として酸化
チタンと酸化アルミニウムとを化学量論比で混合し、こ
れに添加剤として酸化ケイ素、酸化マグネシウム及び酸
化アルミニウムのうち少なくとも一種類を添加して混合
して泥漿を作り、該泥漿で燃焼室成形体を製作し、該燃
焼室成形体の乾燥後に、前記燃焼室成形体を焼成して燃
焼室本体を作製し、次いで前記燃焼室本体の気孔部及び
表面にリチウムアルミノシリケイトをコーティングして
乾燥し、焼成して前記燃焼室本体の表面及び表面近傍を
緻密化することを特徴とするチタン酸アルミニウム製燃
焼室の製造方法。 - 【請求項３】 リチウムアルミノシリケイトとして、β
−スポジュメン又はペタライトの少なくとも一種を用い
ることを特徴とする請求項２に記載のチタン酸アルミニ
ウム製燃焼室の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4353913A JPH06185363A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | チタン酸アルミニウム製燃焼室及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4353913A JPH06185363A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | チタン酸アルミニウム製燃焼室及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06185363A true JPH06185363A (ja) | 1994-07-05 |
Family
ID=18434072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4353913A Pending JPH06185363A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | チタン酸アルミニウム製燃焼室及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06185363A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011007158A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Daihatsu Motor Co Ltd | 火花点火式内燃機関 |
| JP2013224255A (ja) * | 2013-05-14 | 2013-10-31 | Otsuka Chem Co Ltd | 柱状チタン酸アルミニウムの製造方法 |
| CN104372233A (zh) * | 2014-11-03 | 2015-02-25 | 无锡贺邦金属制品有限公司 | 钾钠合金压铸件 |
| CN104372229A (zh) * | 2014-11-03 | 2015-02-25 | 无锡贺邦金属制品有限公司 | 钛合金压铸件 |
-
1992
- 1992-12-16 JP JP4353913A patent/JPH06185363A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011007158A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Daihatsu Motor Co Ltd | 火花点火式内燃機関 |
| JP2013224255A (ja) * | 2013-05-14 | 2013-10-31 | Otsuka Chem Co Ltd | 柱状チタン酸アルミニウムの製造方法 |
| CN104372233A (zh) * | 2014-11-03 | 2015-02-25 | 无锡贺邦金属制品有限公司 | 钾钠合金压铸件 |
| CN104372229A (zh) * | 2014-11-03 | 2015-02-25 | 无锡贺邦金属制品有限公司 | 钛合金压铸件 |
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