本發(fā)明涉及一種鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)，更具體地涉及在鋁系構(gòu)件的表面包括多孔質(zhì)氧化膜的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)地，為了改善在車(chē)輛等中使用的鋁系構(gòu)件的隔熱性(heatinsulatingproperty)和遮熱性(heatshieldingproperty)，已在鋁系構(gòu)件的表面上形成了在內(nèi)部具有空孔(pore)的陽(yáng)極氧化膜。

例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1說(shuō)明了一種構(gòu)造：該構(gòu)造在面對(duì)內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的壁面的一部分或整體上包括具有低熱傳導(dǎo)率和低體積比熱容的陽(yáng)極氧化膜。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)1，該陽(yáng)極氧化膜具有在30μm至170μm的范圍內(nèi)的膜厚度且具有：第一微米孔，其具有微米大小的直徑且從陽(yáng)極氧化膜的表面朝向厚度方向上的內(nèi)部延伸或大致沿厚度方向延伸；納米孔，其具有納米大小的直徑；以及第二微米孔，其位于陽(yáng)極氧化膜的內(nèi)部且具有微米大小的直徑。此外，該陽(yáng)極氧化膜具有第一微米孔和納米孔的至少一部分由密封劑封孔、但是第二微米孔的至少一部分未被封孔的結(jié)構(gòu)。

此外，根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)1，形成鋁系壁面的鋁系材料包含作為合金組分的si、cu、mg、ni和fe中的至少一種。

通過(guò)包含合金組分或特別地通過(guò)包含si、cu、mg、ni和fe中的至少一種作為鋁系材料中的合金組分，說(shuō)明了微米孔的直徑或截面尺寸趨于進(jìn)一步增大，促進(jìn)了微米孔的直徑的擴(kuò)大，能夠改善孔隙率(porosity)。

【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】

【專(zhuān)利文獻(xiàn)】

【專(zhuān)利文獻(xiàn)1】日本特開(kāi)2015-31226號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

然而，為了向鋁系材料進(jìn)一步賦予隔熱性和遮熱性，需要增加在陽(yáng)極氧化膜的內(nèi)部的空孔，但是在前述專(zhuān)利文獻(xiàn)1中說(shuō)明的技術(shù)的情況下，如果增加空孔，則在某些情況下第一微米孔和第二微米孔會(huì)連接。此外，在密封劑的表面張力的作用下，難以執(zhí)行僅不封孔第二微米孔的封孔處理。此外，由于第二微米孔大量地存在于陽(yáng)極氧化膜的下部中，所以擔(dān)心熱量存留在陽(yáng)極氧化膜的表面?zhèn)取?/p>

此外，在現(xiàn)有技術(shù)的陽(yáng)極氧化處理中，盡管存在各種電壓和電流的電解條件，但是通常通過(guò)dc電解執(zhí)行陽(yáng)極氧化處理。在該dc電解中，可以通過(guò)控制電壓來(lái)控制孔直徑。作為用于獲得隔熱性的效果的方法，已使用了通過(guò)dc電解成長(zhǎng)的氧化鋁的柱狀結(jié)構(gòu)的納米級(jí)孔，膜中的體積比(volumerate)在硫酸浴的情況下低至大約為20％。因而，已通過(guò)改變?cè)陉?yáng)極氧化處理時(shí)的電解浴組分、電解條件、溫度等且在陽(yáng)極氧化處理之后使其浸漬在藥物溶液中來(lái)執(zhí)行孔直徑擴(kuò)大處理。

在該孔直徑擴(kuò)大處理中，為了增大在柱狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的孔隙率，使用草酸或磷酸，而不是硫酸。然而，草酸或磷酸的使用會(huì)使施加的電壓比硫酸高，但是由于在處理過(guò)程中發(fā)熱變大，所以電流密度不會(huì)增加太多，并存在膜形成速度降低的問(wèn)題，這不適于使膜加厚。此外，由于孔直徑擴(kuò)大處理是化學(xué)溶解柱狀結(jié)構(gòu)的氧化鋁的方法，因此膜表面粗化，這增加了藥物溶液處理工序和用于藥物溶液處理工序的工序控制且使得制造麻煩。

因此，需要以高的膜形成速度、通過(guò)硫酸浴制造具有高的孔隙率(這里，納米大小的空孔和微米大小的空孔被共同稱(chēng)作空孔)的陽(yáng)極氧化膜。為了滿(mǎn)足該需求，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中所述的技術(shù)中，通過(guò)包含si、cu、mg、ni和fe中的至少一種作為合金組分，微米孔擴(kuò)大從而確保高的孔隙率。在這種情況下，在特別地增大在這些合金組分中的鋁組分的強(qiáng)度的目的的許多情況下包含了si。然而，具有高熱傳導(dǎo)率的不可溶解的該硅顆粒具有在維持鑄造之后的形狀的同時(shí)使熱量快速傳遞至膜的缺陷。

此外，僅通過(guò)只含有si、cu、mg、ni和fe中的至少一種作為合金組分來(lái)擴(kuò)大微米孔，難以確保能夠賦予充分的隔熱性和遮熱性的高的孔隙率。

鑒于這些情況制作了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)，其能夠減小熱量在氧化膜的表面?zhèn)鹊拇媪粜郧夷軌蜻M(jìn)一步改善鋁系構(gòu)件的隔熱性和遮熱性。

用于解決問(wèn)題的方案

為了解決前述問(wèn)題，在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，鋁系構(gòu)件中至少包含硅組分，例如，在鋁系構(gòu)件中，si為8.0wt％以上，且cu、ni、mg、mn、zn和fe的合計(jì)為2.9wt％以上，剩余部分包括鋁和不可避免的雜質(zhì)，在所述鋁系構(gòu)件的表面設(shè)置多孔質(zhì)的氧化膜，所述氧化膜至少具有：空孔，所述空孔沿所述氧化膜的厚度方向從所述氧化膜的表面朝向內(nèi)部延伸；以及空隙，所述空隙存在于所述硅組分的內(nèi)部并沿與所述氧化膜的厚度方向大致正交的方向延伸。需要說(shuō)明的是，所述cu、ni、mg、mn、zn和fe是當(dāng)生成所述氧化膜時(shí)被洗提到處理液中的組分。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，被構(gòu)造成使得所述空隙的在所述氧化膜的厚度方向上的平均長(zhǎng)度大于所述空孔的平均直徑。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，被構(gòu)造成使得包含在所述鋁系構(gòu)件中的所述硅組分的在所述氧化膜的厚度方向上的長(zhǎng)度為1μm以上且40μm以下。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，被構(gòu)造成使得所述鋁系構(gòu)件包含8wt％以上且30wt％以下的所述硅組分。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，被構(gòu)造成使得所述鋁系構(gòu)件包含當(dāng)生成所述氧化膜時(shí)被洗提到處理液中的組分。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，被構(gòu)造成使得所述氧化膜的密度為0.6×10³kg/m³以上且1.1×10³kg/m³以下。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，被構(gòu)造成使得所述氧化膜的孔隙率為70％以上且90％以下。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，被構(gòu)造成使得所述氧化膜的熱傳導(dǎo)率為0.65w/m·k以下。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，被構(gòu)造成使得所述空孔由密封產(chǎn)物封孔。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，由所述鋁系構(gòu)件形成構(gòu)成內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)件。

發(fā)明的效果

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)中，由于在鋁系構(gòu)件的表面上的氧化膜，例如是si為8.0wt％以上且cu、ni、mg、mn、zn和fe的合計(jì)為2.9wt％以上、剩余部分包括鋁和不可避免的雜質(zhì)的鋁系構(gòu)件的表面上的氧化膜至少具有：空孔，其沿所述氧化膜的厚度方向從所述表面朝向內(nèi)部延伸；以及空隙，其存在于所述硅組分的內(nèi)部并沿與所述氧化膜的厚度方向大致正交的方向延伸，因此空孔可以大量地存在于氧化膜的內(nèi)部。結(jié)果，能夠進(jìn)一步改善氧化膜的隔熱性和遮熱性，由于空隙存在于硅組分的內(nèi)部，所以能夠使間隙難以在空孔封孔處理工序中被填充。這是因?yàn)樽鳛榻饘傺趸锏难趸X抵抗密封劑的濕潤(rùn)性比金屬硅高，且密封劑能夠容易地進(jìn)入。此外，由于硅組分均勻地存在于鋁系構(gòu)件中，因此空隙可以均勻地設(shè)置在氧化膜中，且能夠在膜的內(nèi)部均勻地抑制氧化膜中的熱量存留。此外，在鋁系構(gòu)件中硅組分為8.0wt％以上的情況下，能夠使硅組分粗化，且能夠在所述硅組分內(nèi)部形成大量的空隙，并且通過(guò)在鋁系構(gòu)件中含有合計(jì)為2.9wt％的cu、ni、mg、mn、zn和fe的金屬組分，從而進(jìn)而在生成所述氧化膜時(shí)將這些金屬組分被洗提到處理液中，由此該部分成為空隙，能夠制造大量在隔熱性和遮熱性方面有效的空隙。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，由于被構(gòu)造成使得所述空隙的在所述氧化膜的厚度方向上的平均長(zhǎng)度大于所述空孔的平均直徑，因此，能夠通過(guò)在硅組分的內(nèi)部的空隙有效地遮蔽從氧化膜的表面?zhèn)鲗?dǎo)的熱量。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，由于被構(gòu)造成使得包含在所述鋁系構(gòu)件中的硅組分的在所述氧化膜的厚度方向上的長(zhǎng)度為1μm以上且40μm以下，因此通過(guò)將氧化膜的厚度方向上的長(zhǎng)度設(shè)定為40μm以下，能夠增大抵抗硅組分的周?chē)睦鞈?yīng)力的單位面積應(yīng)力。此外，通過(guò)將包含在所述鋁系構(gòu)件中的硅組分的在厚度方向上的平均長(zhǎng)度設(shè)定為1μm以上，則當(dāng)形成氧化膜時(shí)能夠更容易地在硅組分的內(nèi)部產(chǎn)生空隙。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，由于被構(gòu)造成使得所述鋁系構(gòu)件包含8wt％以上且30wt％以下的硅組分，所以通過(guò)將硅組分設(shè)定為8wt％以上，則硅組分能夠粗化，且當(dāng)要形成氧化膜時(shí)能夠更容易地在硅組分的內(nèi)部產(chǎn)生空隙。此外，如果硅組分的量為30wt％以下，則能夠容易以?xún)?yōu)良的切削加工性加工鋁系構(gòu)件，這是實(shí)用的。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，由于被構(gòu)造成使得當(dāng)生成氧化膜時(shí)洗提(elute)到處理液的組分被包含在鋁系構(gòu)件中，所以當(dāng)形成氧化膜時(shí)，這些組分被洗提到處理液中，且存在這些組分的部位變成氧化膜的空孔，因而能夠改善氧化膜的孔隙率。作為當(dāng)形成氧化膜時(shí)洗提到處理液中的組分(例如，假定稀硫酸用作處理液的情況)，可以引用cu、ni、mg、mn、zn和fe等。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，由于被構(gòu)造成使得所述氧化膜的密度為0.6×10³kg/m³以上且1.1×10³kg/m³以下，因此如果氧化膜的密度為0.6×10³kg/m³以上，則能夠獲得可以耐用的膜強(qiáng)度。此外，如果氧化膜的密度為1.1×10³kg/m³以下，則能夠減小體積比熱容和熱傳導(dǎo)率。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，由于被構(gòu)造成使得所述氧化膜的孔隙率為70％以上且90％以下，因此如果氧化膜的孔隙率為70％以上，則能夠減小體積比熱容。如果氧化膜的孔隙率為90％以下，則能夠獲得可以耐用的膜強(qiáng)度。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，由于被構(gòu)造成使得所述氧化膜的熱傳導(dǎo)率為0.65w/m·k以下，因此能夠改善氧化膜的隔熱性/遮熱性。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，由于被構(gòu)造成使得所述空孔由密封產(chǎn)物封孔，因此熱量不容易從鋁系構(gòu)件的表面?zhèn)鲗?dǎo)到氧化膜的內(nèi)部，且能夠改善氧化膜的隔熱性/遮熱性。此外，即使腐蝕性物質(zhì)粘附到鋁系構(gòu)件的表面，腐蝕性物質(zhì)也不容易通過(guò)空孔被傳遞至氧化膜的內(nèi)部，由此能夠改善氧化膜的耐久性。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的方面中，由于通過(guò)如上所述的具有低熱傳導(dǎo)率和低體積比熱容的所述鋁系構(gòu)件形成構(gòu)成內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)件，因此能夠改善內(nèi)燃機(jī)的熱效率。

附圖說(shuō)明

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式，并且圖1是示出在鋁系構(gòu)件的表面上形成氧化膜之前和之后的狀態(tài)的截面圖。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式，并且圖2是示出在硅組分中形成空隙之前和之后的狀態(tài)的截面圖。

圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式的截面圖。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式的膜截面照片。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式的膜截面照片。

圖6是示出了應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的熱效率的圖表。

圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式的組分分析的結(jié)果的示例的圖表。

圖8是示出當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式被應(yīng)用到內(nèi)燃機(jī)的氣缸體的示例的截面圖。

具體實(shí)施方式

以下，將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式。

在根據(jù)本實(shí)施方式的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)中，如圖1至圖3所示，為了改善鋁合金基材1的隔熱性，在鋁合金基材1的表面上設(shè)置了陽(yáng)極氧化膜(以下稱(chēng)為氧化膜)2。鋁合金基材1是至少包含硅組分3的鋁系構(gòu)件，例如是至少包含8wt％以上的硅組分3和合計(jì)為2.9wt％以上的能溶解于處理液中的金屬成分的鋁系構(gòu)件，硅組分3例如是不溶性硅顆粒。

此外，氧化膜2至少具有：空孔2a(參照?qǐng)D3中所示的圖片)，該空孔2a沿氧化膜2的厚度方向從氧化膜2的表面向內(nèi)部延伸；空隙3a(參照?qǐng)D3中所示的圖片)，該空隙3a存在于硅組分3的內(nèi)部且沿與氧化膜2的厚度方向大致正交的方向延伸；以及直接存在于氧化膜2中的空隙2b(參照?qǐng)D3)。需要說(shuō)明的是，簡(jiǎn)要地示出了該空隙的形狀，形狀因組分的不同而不同，并非是一樣的。

這里，將簡(jiǎn)要說(shuō)明在硅組分3的內(nèi)部形成空隙3a的機(jī)理。當(dāng)鋁合金基材1經(jīng)受陽(yáng)極氧化時(shí)，氧化膜2的體積如圖1所示膨脹。在圖1中，附圖標(biāo)記t表示鋁合金基材1的體積膨脹所增加的厚度部分。此時(shí)，包含在氧化膜2內(nèi)的未經(jīng)受陽(yáng)極氧化的硅組分3的體積幾乎未膨脹，因而硅組分3隨著氧化膜2的成長(zhǎng)而受到拉伸。結(jié)果，沿硅組分3的與氧化膜2的成長(zhǎng)方向(厚度方向)大致正交的方向出現(xiàn)開(kāi)裂。借助于該開(kāi)裂，在硅組分3的內(nèi)部形成沿與氧化膜2的厚度方向大致正交的方向延伸的多個(gè)空隙3a。關(guān)于硅組分3的能夠容易開(kāi)裂的形狀，如果比表面積(specificsurfacearea)較大，例如橢圓形狀或針形狀，則能夠比通常的球狀更容易開(kāi)裂。

在本實(shí)施方式中，如上所述地通過(guò)沿與熱在氧化膜2的硅組分3內(nèi)部傳遞的方向垂直的方向形成開(kāi)裂，增加了影響氧化膜2的密度的空隙3a。

因而，通過(guò)在硅組分3中的空隙3a遮蔽了熱傳導(dǎo)，結(jié)果，有效地遮蔽了從氧化膜2的表面?zhèn)鲗?dǎo)到鋁合金基材1的熱。結(jié)果，鋁合金基材1具有高隔熱性/遮熱性，并且能夠解決熱以高的熱傳導(dǎo)率被迅速傳導(dǎo)至硅組分3的內(nèi)部的現(xiàn)有缺陷。圖2a示出了形成開(kāi)裂之前的硅組分3，圖2b示出了形成開(kāi)裂之后的硅組分3。

此外，在本實(shí)施方式中，空隙3a的在氧化膜2的厚度方向上的平均長(zhǎng)度大于空孔2a的直徑。結(jié)果，能夠通過(guò)在硅組分3內(nèi)的空隙3a有效地遮蔽熱從氧化膜2的表面向底面的傳導(dǎo)。此外，由于鋁合金基材1中的硅組分3均勻地存在于鋁合金基材1中，因此空隙3a與硅組分3也均勻地存在于氧化膜2中。結(jié)果，從氧化膜2的表面向基材表面?zhèn)鲗?dǎo)的熱量不能容易地傳導(dǎo)，能夠減小熱量保持在該氧化膜2中的可能性。

這里，將說(shuō)明作為在本實(shí)施方式中采用的鋁合金基材1的鋁系構(gòu)件。

“鋁系構(gòu)件”指如下鋁合金：所述鋁合金為諸如包含諸如硅、銅等的合金組分的鋁合金，或諸如除了包含所謂的鋁外還包含鋁膨脹材料、鋁鑄造材料、鋁壓鑄材料(adc)等的鋁合金。更具體地，諸如ac4、ac8、ac8a和ac9等的ac材料、諸如adc10至adc14等的adc材料以及a4000等的鋁合金是合適的。將在后面說(shuō)明鋁合金的詳細(xì)組分。

隨后，將詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施方式中的氧化膜2。

氧化膜2形成為多孔質(zhì)的。在氧化膜2中，除了空孔2a以外，還根據(jù)電解條件存在在成長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的規(guī)則納米級(jí)空隙2b，特別在鋁合金中存在微米級(jí)空孔。由于由陽(yáng)極氧化處理得到的氧化膜2通過(guò)使鋁合金基材1自身氧化而成長(zhǎng)，因此，比起利用與鋁合金基材1不同的材料涂覆鋁合金基材1的表面的方法，緊密接觸性高。因而，根據(jù)本實(shí)施方式的多孔質(zhì)地形成氧化膜2的方法適用于具有隔熱性/遮熱性的膜的形成。

在本實(shí)施方式中，如稍后說(shuō)明的，如果包含當(dāng)氧化膜2將要形成在鋁合金基材1上時(shí)洗提到處理液中的溶解性金屬(cu、ni、mg、mn、zn和fe等)，則可以通過(guò)使用硫酸浴執(zhí)行dc電解。原因在于膜形成速度在硫酸浴中相對(duì)較快，這在改善硅顆粒(在圖5的照片中由虛線圓圍成的部分)內(nèi)的孔隙率方面是優(yōu)選的。在這種情況下，可以使用草酸或磷酸代替硫酸，或可以將諸如草酸、磷酸、氫氟酸或過(guò)氧化氫等的藥劑溶液添加到硫酸中。改善溶解性或增大在電解期間的電壓可以增大硅中的開(kāi)裂的頻率。通過(guò)溶解在硅組分3的周?chē)那笆鋈芙庑越饘?，該部分成為空?b，能夠形成具有較高孔隙率的氧化膜2、也就是具有低密度的氧化膜2。作為直流電解的其它條件，優(yōu)選的是電流密度為4.8[a/dm²]以下，因?yàn)檫@樣能夠獲得更低密度的氧化膜。

這里，將以簡(jiǎn)要總結(jié)的方式說(shuō)明在本實(shí)施方式中的氧化膜2的物理特性。

首先，將說(shuō)明氧化膜2的孔隙率。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中的“孔隙率”是指從膜表面朝向內(nèi)部及朝向膜方向延伸的空孔2a、硅組分內(nèi)的空隙3a以及由溶解性的金屬成分帶來(lái)的空隙2b的合計(jì)孔隙率。

氧化膜2的孔隙率為70％以上，或者更優(yōu)選為75％以上。結(jié)果，能夠減小體積比熱容。此外，氧化膜2的孔隙率為90％以下，或者優(yōu)選為85％以下。結(jié)果，能夠得到可以耐用的膜強(qiáng)度。基于氧化膜2的體積密度和真實(shí)密度計(jì)算氧化膜2的孔隙率。如果氧化膜2的孔隙率為70％以上，則能夠減小體積比熱容，此外如果氧化膜2的孔隙率為90％以下，則能夠得到可以耐用的膜強(qiáng)度。

隨后，將說(shuō)明氧化膜2的密度。

氧化膜2的密度為0.6×10³kg/m³以上，或者優(yōu)選為0.7×10³kg/m³以上。結(jié)果，能夠得到可以耐用的膜強(qiáng)度。此外，氧化膜2的密度為1.1×10³kg/m³以下，或者優(yōu)選為1.0×10³kg/m³以下，更優(yōu)選為0.9×10³kg/m³以下。如果氧化膜2的密度為0.6×10³kg/m³以上，則能夠得到可以耐用的膜強(qiáng)度，此外，如果氧化膜2的密度為1.1×10³kg/m³以下，則能夠減小體積比熱容和熱傳導(dǎo)率。利用通過(guò)測(cè)量密度測(cè)量用的被切成10mm×10mm的試驗(yàn)片的質(zhì)量、通過(guò)使用千分尺測(cè)量各邊的長(zhǎng)度且通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察試驗(yàn)片的截面而測(cè)量膜厚度所得到的測(cè)量值來(lái)計(jì)算氧化膜2的密度ρ。

隨后，將說(shuō)明氧化膜2的熱傳導(dǎo)率。

氧化膜2的熱傳導(dǎo)率為0.65w/m·k以下，或者優(yōu)選為0.60w/m·k以下。結(jié)果，能夠減小體積比熱容。通過(guò)使用示差掃描熱量計(jì)(shimadzu的dsc-60plus)、使用比熱cs的dsc方法來(lái)計(jì)算氧化膜2的熱傳導(dǎo)率。此外，可以通過(guò)基于比熱cs、使用式(1)來(lái)計(jì)算氧化膜2的熱傳導(dǎo)率。

隨后，將說(shuō)明氧化膜2的體積比熱容。

氧化膜2的體積比熱容為1.00×10³kj/m³·k以下，更優(yōu)選為0.90×10³kj/m³·k以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.80×10³kj/m³·k以下。結(jié)果，具有能夠減小體積比熱容的效果。體積比熱容為通過(guò)物質(zhì)的密度與物質(zhì)的比熱相乘而得到的值。

隨后，將說(shuō)明氧化膜2的厚度。

氧化膜2的厚度優(yōu)選為50μm以上。此外，氧化膜2的厚度為150μm以下，或者優(yōu)選為120μm以下。也就是，氧化膜2的厚度優(yōu)選為50μm至120μm，或者更優(yōu)選在從50μm至100μm的范圍內(nèi)。結(jié)果，能夠向鋁合金基材1賦予適當(dāng)?shù)恼跓嵝?隔熱性。

如果氧化膜2變厚，對(duì)于該部分，用于氧化膜2成長(zhǎng)的時(shí)間變長(zhǎng)，因而在具有較低熱傳導(dǎo)率和較低體積比熱容的氧化膜2的情況下，氧化膜2越薄越有效率的。待被處理的組分優(yōu)選在陽(yáng)極氧化處理之前經(jīng)受陽(yáng)極氧化處理面的諸如水洗凈、脫脂和電解蝕刻等的預(yù)處理，其在處理之后從處理液中取出且用水清洗和干燥。氧化膜2的實(shí)際膜厚度優(yōu)選主要通過(guò)時(shí)間或電流密度來(lái)控制，從而具有滿(mǎn)足預(yù)定性能的膜厚度。

此外，為了獲得比氧化膜2的隔熱性和遮熱性高的隔熱性和遮熱性，需要較低的熱傳導(dǎo)率和較低的體積比熱容。根據(jù)以下式(1)，從密度ρ、比熱cs和熱擴(kuò)散率α計(jì)算熱傳導(dǎo)率λ。體積比熱容是密度和比熱的乘積。由于比熱是物質(zhì)固有的值，因此為了使熱傳導(dǎo)率和體積比熱容較低，需要使將與兩者相乘的密度較低。

λ＝α×cs×ρ(1)

如果純鋁經(jīng)受陽(yáng)極氧化，則熱傳導(dǎo)率變?yōu)?.6[w/m·k]，且體積比熱容變?yōu)?.5[×10³kj/m³·k]，這兩者均是極大的。因而，通過(guò)改變電解處理?xiàng)l件而擴(kuò)大納米級(jí)空孔，熱傳導(dǎo)率能夠降低至1.2[w/m·k]且體積比熱容能夠降低至2.0[×10³kj/m³·k]的程度。

然而，使體積比熱容降低是極其重要的，體積比熱容是熱量能夠容易存留在氧化膜2中的主要因素。

這里，將簡(jiǎn)要說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施方式的硅組分3。

首先，將說(shuō)明硅組分3的在氧化膜2的厚度方向上的長(zhǎng)度。

硅組分3的在氧化膜2的厚度方向上的平均長(zhǎng)度為1μm以上，優(yōu)選為3μm以上，或者更優(yōu)選為5μm以上。此外，硅組分3的在氧化膜2的厚度方向上的平均長(zhǎng)度為40μm以下，優(yōu)選為30μm以下，或者更優(yōu)選為20μm以下。

如上所述，如果包含在鋁系構(gòu)件中的硅組分3的厚度方向上的平均長(zhǎng)度為1μm以上，則抵抗周?chē)睦鞈?yīng)力的單位面積的應(yīng)力變大，且當(dāng)形成氧化膜2時(shí)，容易在硅組分3的內(nèi)部產(chǎn)生空隙3a。此外，如果硅組分3的厚度方向上的平均長(zhǎng)度為40μm以下，則抵抗周?chē)睦鞈?yīng)力的單位面積的應(yīng)力變大，且當(dāng)形成氧化膜2時(shí)，容易在硅組分3的內(nèi)部產(chǎn)生開(kāi)裂和空隙。

隨后，將說(shuō)明硅組分的量。

硅組分3的量為8wt％以上，優(yōu)選為10wt％以上，或者更優(yōu)選為11wt％以上。結(jié)果，硅組分3粗化，并且當(dāng)形成氧化膜2時(shí)，容易在硅組分3的內(nèi)部產(chǎn)生空隙3a。此外，硅組分3的量為30wt％以下，優(yōu)選為25wt％以下，或者更優(yōu)選為20wt％以下。如果硅組分3的量為30wt％以下，則獲得了能夠容易以?xún)?yōu)良的切削加工性等加工的鋁合金基材1，這是實(shí)用的。

隨后，將說(shuō)明硅組分3的大小和形狀。

硅組分3優(yōu)選均勻存在于氧化膜2中。硅組分3的形狀可以是球狀的、橢圓形狀的、長(zhǎng)方形狀的和針狀的等。在這些形狀中，硅組分3的比表面積越大，在形成氧化膜2時(shí)硅組分3越容易開(kāi)裂，并且產(chǎn)生空隙3a的部位增多。因而，硅組分3的形狀優(yōu)選地為橢圓形狀或針狀。然而，沿與氧化膜的膜厚度方向大致正交的方向產(chǎn)生開(kāi)裂，但是沿垂直方向延伸的大顆粒具有小的單位面積應(yīng)力，且在某些情況下開(kāi)裂的進(jìn)展方向可以從一個(gè)方向偏移，但是開(kāi)裂的產(chǎn)生得以表現(xiàn)，也就是，表現(xiàn)出了由空隙抑制熱傳導(dǎo)的抑制效果。

認(rèn)為如果要產(chǎn)生開(kāi)裂的位置處的單位面積應(yīng)力處于特定程度以上則在硅組分3中產(chǎn)生開(kāi)裂，但是硅組分3的大小/形狀取決于硅含量而不同，鋁合金基材1的熱處理?xiàng)l件和組分是不均勻的。從容易產(chǎn)生開(kāi)裂的觀點(diǎn)出發(fā)，硅顆粒的扁平比越高，開(kāi)裂的單位面積應(yīng)力也就越高，這是有利的，但是如果該扁平比變高，熱量傳導(dǎo)所通過(guò)的路徑也變長(zhǎng)，則降低了產(chǎn)生開(kāi)裂的意義。

因而，硅組分3的優(yōu)選大小如下。

已知硅組分3的開(kāi)裂以亞微米以上的間隔產(chǎn)生，由于在硅組分3的垂直方向上的比1μm小的厚度不容易產(chǎn)生開(kāi)裂，因此該垂直方向上的厚度優(yōu)選為1μm以上。此外，如果在該垂直方向上的厚度超過(guò)40μm，則相對(duì)于來(lái)自周?chē)睦鞈?yīng)力的開(kāi)裂產(chǎn)生面積變大(單位面積應(yīng)力減小)，則不容易產(chǎn)生開(kāi)裂。因而，該垂直方向上的厚度優(yōu)選為40μm以下。

隨后，將說(shuō)明硅的含量。

在鋁合金基材1中，主要根據(jù)硅含量使共晶si和初晶si的晶粒分散，結(jié)果具有諸如高耐磨耗性/滑動(dòng)性/高溫強(qiáng)度的特征。

因而，該類(lèi)型的鋁合金基材1用作用于諸如活塞和氣缸蓋等的發(fā)動(dòng)機(jī)部件和用于諸如油泵等的在高溫下滑動(dòng)的機(jī)構(gòu)組成部件的材料。鋁合金基材1的硅含量?jī)?yōu)選為8.0wt％以上，這是實(shí)用的值，使得能夠利用其特征。這是因?yàn)槿绻韬啃∮?.0wt％，則不僅不能表現(xiàn)出實(shí)用的高耐磨耗性/滑動(dòng)性/高溫強(qiáng)度，而且如果硅含量小，還會(huì)導(dǎo)致微細(xì)共晶硅，這使得在硅顆粒中難以產(chǎn)生開(kāi)裂，不能期待遮熱效果。

如果硅的量大，則開(kāi)裂數(shù)多，但是具有高熱傳導(dǎo)率的硅與整體氧化膜2的比增大，熱傳導(dǎo)率在整個(gè)氧化膜2中提高。

此外，由于在硅中產(chǎn)生開(kāi)裂的驅(qū)動(dòng)力源自氧化膜2的體積膨脹，因此如果硅的量大，則相反地，氧化膜2的體積膨脹率降低，不容易產(chǎn)生開(kāi)裂。因而硅含量?jī)?yōu)選為25wt％以下。

由于硅降低了切削加工性，該程度在實(shí)用方面也是優(yōu)選的。更優(yōu)選地，對(duì)于通常實(shí)用，硅含量最高達(dá)到大約20wt％?？傊貏e地，si含量?jī)?yōu)選為8wt％以上且25wt％以下，更優(yōu)選為8wt％以上且20wt％以下。關(guān)于si的大小，垂直方向上的厚度優(yōu)選為1μm以上且40μm以下。

通過(guò)具有前述膜結(jié)構(gòu)，氧化膜2的熱傳導(dǎo)率可以被設(shè)定為0.65[w/m·k]以下，體積比熱容為1.00[×10³kj/m³·k]以下，密度為1.10[×10³kg/m³]以下。結(jié)果，高隔熱性/遮熱性可以被賦予需要高隔熱性/遮熱性的金屬組分。此外，通過(guò)提供如下氧化膜2，進(jìn)一步改善氧化膜2的隔熱性和遮熱性，能夠表現(xiàn)出高的隔熱性和遮熱性：該氧化膜2的熱傳導(dǎo)率被設(shè)定為0.60[w/m·k]以下、體積比熱容為0.90[×10³kj/m³·k]以下且陽(yáng)極氧化膜的密度為1.00[×10³kg/m³]以下。而且，優(yōu)選的是，氧化膜2的熱傳導(dǎo)率為0.60[w/m·k]以下、體積比熱容為0.80[×10³kj/m³·k]以下且陽(yáng)極氧化膜的密度為0.90[×10³kg/m³]以下。

在本實(shí)施方式中，為了改善氧化膜2的孔隙率，除了硅組分3以外的組分可以包含在鋁系構(gòu)件1中。作為除了硅以外的組分，可以包含在將要形成氧化膜2時(shí)洗提的組分，也就是例如cu、ni、mg、mn、zn和fe等，可以包含它們中的一種或多種。如果所包含的這些組分合計(jì)為2.9wt％以上時(shí)，則在將要形成氧化膜2時(shí)洗提這些組分，這些組分所存在的部位變成氧化膜中的空隙2b，因而能夠改善氧化膜中的孔隙率。cu、ni、mg、mn、zn和fe的合計(jì)更優(yōu)選為3.0wt％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為4.0wt％以上。需要說(shuō)明的是，雖然沒(méi)有特別限定這些組分的合計(jì)的上限，但優(yōu)選為20.0wt％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為11.0wt％以下。另外，除了這些組分之外，作為不可避免的雜質(zhì)，可以包含在形成氧化膜時(shí)不溶解的不可溶解雜質(zhì)，即ti、zr、sn、cr和pb等的組分。剩余部分為al。

在本實(shí)施方式中，借助于一次元發(fā)動(dòng)機(jī)性能計(jì)算(one-dimensionalengineperformancecalculation)，分析相對(duì)于熱傳導(dǎo)率和體積比熱容的圖示熱效率(參照?qǐng)D6中的圖表)。

作為分析的結(jié)果，特別地，假定熱傳導(dǎo)率為0.65[w/m·k]以下且體積比熱容為1.00[×10³kj/m³·k]以下，變化率超過(guò)0.1％pt，已知能夠更加容易地表現(xiàn)出該效果。在0.1％pt以下的變化率的情況下，能夠通過(guò)在實(shí)際機(jī)器基礎(chǔ)上的其它因素取消改善邊際(improvementmargin)，且該改善邊際不容易體現(xiàn)為數(shù)值，因而，0.1％pt以上被設(shè)定為基準(zhǔn)。在0.70[w/m·k]的熱傳導(dǎo)率的情況下，對(duì)于1.00[×10³kj/m³·k]和1.10[×10³kj/m³·k]這兩個(gè)體積比熱容，變化率為0.1％pt，且不會(huì)表現(xiàn)出體積比熱容的降低效果。特別是，從圖6的結(jié)果可知，可以推測(cè)，如果體積比熱容為0.80[×10³kj/m³·k]以下，則所有熱傳導(dǎo)率均變?yōu)?.65[w/m·k]以下，會(huì)得到難以在實(shí)際機(jī)器基礎(chǔ)上取消的0.12％pt左右的熱效率變化率。

從前述結(jié)果，優(yōu)選的是，熱傳導(dǎo)率為0.65[w/m·k]以下且體積比熱容為1.00[×10³kj/m³·k]以下，更優(yōu)選的是，能夠進(jìn)一步表現(xiàn)出體積比熱容的降低效果的熱傳導(dǎo)率為大約0.60[w/m·k]以下且體積比熱容為0.90[×10³kj/m³·k]以下，進(jìn)一步優(yōu)選的是，體積比熱容為0.80[×10³kj/m³·k]以下，在這種情況下，能夠良好地表現(xiàn)出如上所述的效果。

氧化膜2的比熱根據(jù)合金的類(lèi)型稍微變化，但是結(jié)果大約為0.83[×kj/kg·k]。因而，為了具有1.00[×10³kj/m³·k]以下的體積比熱容，氧化膜2的密度需要為1.1[×10³kg/m³]以下。更優(yōu)選地，為了具有0.90[×10³kj/m³·k]以下的體積比熱容，氧化膜2的密度需要為1.00[×10³kg/m³]以下。進(jìn)一步優(yōu)選的是，為了具有0.80[×10³kj/m³·k]以下的體積比熱容，氧化膜2的密度需要為0.90[×10³kg/m³]以下。含有合金成分的氧化鋁的密度可以為5[×10³kg/m³]左右，在此情況下，氧化鋁的孔隙率為82％。

通過(guò)硫酸浴制得的氧化膜2的孔隙率通常大約為20％。如果包含有合金組分，則孔隙率變化，但是為了在氧化膜2中具有這種低密度，期望開(kāi)發(fā)出新技術(shù)。通過(guò)降低氧化膜2的密度，如從上述式(1)顯而易見(jiàn)的是，可以類(lèi)似地減小熱傳導(dǎo)率，但是在該構(gòu)思中，通過(guò)在硅組分3中產(chǎn)生開(kāi)裂(空隙)3a并且形成直接存在于氧化膜2內(nèi)的由溶解性金屬造成的空隙2b，降低了熱擴(kuò)散率并且還降低了密度。

鋁合金組分通常由鋁和包含在鋁中的雜質(zhì)或添加劑構(gòu)成。鋁合金包括例如鋁模鑄材料、鋁鑄造材料和鋁膨脹材料等。在鋁合金組分中存在許多雜質(zhì)或添加劑，但是為了具有1.10[×10³kg/m³]以下的氧化膜2的密度，除了鋁以外的金屬組分的濃度需要被調(diào)整且經(jīng)由本實(shí)施方式中的方法經(jīng)受陽(yáng)極氧化。

【試驗(yàn)例】

隨后，將說(shuō)明對(duì)硫酸浴的電解處理所使用的鋁合金中的金屬組分進(jìn)行測(cè)量的試驗(yàn)例。

以下表1表示在硫酸浴的電解處理所使用的鋁合金中除了鋁以外的金屬組分。通過(guò)dc電解法以恒定電流密度執(zhí)行陽(yáng)極氧化處理，從而形成35mm×15mm×2mm的氧化膜2的試驗(yàn)片。在15℃下且以300g/l的硫酸濃度、4.8a/dm²、持續(xù)40分鐘進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理。膜的膜厚度根據(jù)合金組分而不同且為68.7μm至92.4μm。

【表1】所使用的試驗(yàn)片的金屬組分

符號(hào)*表示溶解性的金屬成分

通過(guò)測(cè)量密度測(cè)量用的被切成10mm×10mm的試驗(yàn)片的質(zhì)量、通過(guò)使用千分尺測(cè)量各邊的長(zhǎng)度且通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察試驗(yàn)片的截面來(lái)測(cè)量膜厚度。從這些測(cè)量值計(jì)算膜的密度ρ。

通過(guò)使用示差掃描熱量計(jì)的dsc法來(lái)計(jì)算比熱cs。式(1)用于熱傳導(dǎo)率λ的計(jì)算，通過(guò)激光閃光法(laserflashmethod)測(cè)量熱擴(kuò)散率α。通過(guò)使用輝光放電發(fā)射光譜分析裝置(glow-dischargeemissionspectralanalysisdevice)gds從膜的表面進(jìn)行基材內(nèi)部的組分分析。在圖7的圖表中示出結(jié)果的示例。金屬組分cu、ni、mg、mn、zn和fe等為可溶解金屬組分，而si及其它金屬為不可溶解金屬組分。在實(shí)施例1至實(shí)施例4中的合金組分的密度或者特別是以8wt％以上的硅含量、2.9wt％以上的溶解性的金屬成分含量在鋁合金表面上制得的膜的密度為1.10[×10³kg/m³]以下。這是因?yàn)楫?dāng)使用可溶解金屬時(shí)，該部分產(chǎn)生空孔，在作為不可溶解金屬的si顆粒中產(chǎn)生開(kāi)裂，在其周?chē)a(chǎn)生由膜的成長(zhǎng)阻礙和體積膨脹所引起的空孔。

特別地，假定不可溶解的si顆粒的垂直方向上的厚度為1μm以上且40μm以下，則獲得了如下結(jié)構(gòu)并由此減小了氧化膜2的熱傳導(dǎo)率：該結(jié)構(gòu)中，降低了氧化膜2的熱傳導(dǎo)率的金屬沿水平方向(與從膜的表面向膜的內(nèi)部的熱傳導(dǎo)方向垂直的方向)分裂。

圖4和圖5示出了在表格1的實(shí)施例4中制造的氧化膜2的截面照片。這里，圖4是光學(xué)顯微鏡照片，圖5是sem照片。在截面照片中，通過(guò)使試驗(yàn)片埋設(shè)有樹(shù)脂且通過(guò)研磨試驗(yàn)片的表面來(lái)觀察膜截面。從截面照片可知：大量地形成空隙2b和空隙3a，其中，空隙2b通過(guò)金屬的溶解產(chǎn)生，空隙3a形成在作為金屬的si粒子中用于抑制氧化膜2的成長(zhǎng)。然而，并未標(biāo)記所有的空隙3a。

此外，如圖5所示，確認(rèn)的是：不可溶解的硅組分3的內(nèi)部沿水平方向破斷，其間存在空隙3a。然而，并未標(biāo)記所有的空隙3a。該微結(jié)構(gòu)抑制硅組分3中的熱傳導(dǎo)，結(jié)果減小了熱傳導(dǎo)率。在以下表2中所示比較例1和比較例2中，主要由于si含量小且溶解性金屬的合計(jì)含量也小，因此不能使密度為1.10[×10³kg/m³]以下。

【表2】試驗(yàn)結(jié)果

此外，將在實(shí)施例1中在硫酸濃度300g/l、電流密度4.8a/dm²的條件下進(jìn)行了陽(yáng)極氧化處理的結(jié)果以及使用由同樣的金屬成分構(gòu)成的試驗(yàn)片并在改變電流密度和硫酸濃度的條件下進(jìn)行了陽(yáng)極氧化處理的結(jié)果示于表3中。如表3所示，在電流密度為4.8[a/dm²]的情況下，膜密度為1.10[×10³kg/m³]以下，但如果電流密度在該值以上，則即使改變硫酸濃度也無(wú)法使膜密度為1.10[×10³kg/m³]以下。

【表3】改變電流密度和硫酸濃度的結(jié)果

隨后，對(duì)于本發(fā)明的具有期望的低熱傳導(dǎo)率和低體積比熱容的陽(yáng)極氧化膜，將說(shuō)明另一實(shí)施方式。在利用鋁合金基材1難以達(dá)成獲得具有低熱傳導(dǎo)率和低體積比熱容的陽(yáng)極氧化膜的目的的情況下，能夠通過(guò)使用含有與鋁合金基材1中所含的成分不同的成分的鋁合金基材來(lái)形成氧化膜2。所使用的鋁合金基材的形成方法包括電鍍、熱噴涂、沉積、嵌合和鑄造等。在該情況下，除了與用于陽(yáng)極氧化膜2的鋁合金組分不同的鋁合金基材1，可使用鐵和鈦金屬的材料作為基材。

應(yīng)用上述兩個(gè)實(shí)施方式的鋁系構(gòu)件能夠用作構(gòu)成內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的構(gòu)件。內(nèi)燃機(jī)的燃燒室是例如由活塞10、氣缸11和氣缸蓋12圍成的部分(參照?qǐng)D8)。更具體地，內(nèi)燃機(jī)的燃燒室為由活塞10的上表面、氣缸11和氣缸蓋12的底面圍成的部分。在活塞10、氣缸11和氣缸蓋12中，通過(guò)使用本實(shí)施方式的鋁系構(gòu)件形成為使用鋁系構(gòu)件的組成部件的活塞10和氣缸蓋12，能夠改善這些組成部件的耐久性和隔熱性。能夠通過(guò)在缸體13中鑄造由鑄鐵制成的氣缸套筒14來(lái)形成該類(lèi)型的氣缸11。

除此之外，在不使用氣缸套筒14的無(wú)套筒內(nèi)燃機(jī)的情況下，例如缸體13的孔內(nèi)表面變成氣缸11。因此，通過(guò)將本實(shí)施方式中的鋁系構(gòu)件用于孔內(nèi)表面，能夠改善耐久性、隔熱性和滑動(dòng)性等。當(dāng)鋁系構(gòu)件用于孔內(nèi)表面時(shí)，可以同時(shí)形成鍍膜或熱噴涂膜。

適用于本發(fā)明的應(yīng)用的具有燃燒室壁表面的其它組成部件包括由鋁合金制成的活塞、由鎂合金制成的活塞、鐵系活塞、由鋁合金制成的氣缸、鐵系氣缸、由鐵制成的套筒、由鋁制成的套筒、鐵系閥和鈦系閥等。通過(guò)使用電鍍、熱噴涂或沉積，可以沿著組成部件的表面形狀形成氧化膜2。

此外，鋁合金基材1的形狀當(dāng)應(yīng)用在氣缸中以便裝配在氣缸中時(shí)形成為具有環(huán)形狀，而如果應(yīng)用在除了燃燒室以外的進(jìn)氣/排氣通路中時(shí)，僅需要沿著通路形狀鑄造在組成部件中。圖8示出了環(huán)狀鋁合金被鑄造或壓力裝配于燃燒上部的截面。

此外，在本發(fā)明適用于氣缸體13的燃燒室的內(nèi)側(cè)的情況下，如果通過(guò)使由鋁合金制成的氣缸體自身陽(yáng)極氧化而形成氧化膜2的方法且如果金屬組分與氣缸體13不同，則本發(fā)明可以形成為與氣缸體13不同的組成部件，使得本發(fā)明可以鑄造或壓力裝配在氣缸11中。

此外，如果本發(fā)明被適用于與燃燒氣體接觸的表面，僅需要將本發(fā)明應(yīng)用于包括與氣缸體13的活塞環(huán)15接觸的表面的整個(gè)表面或僅應(yīng)用于不產(chǎn)生接觸的燃燒上部(例如燃燒室的面對(duì)氣缸蓋的表面)。此外，還可以將鋁合金(鋁硅系的)熱噴涂到由鋁合金制成的氣缸體13，且隨后施加陽(yáng)極氧化。結(jié)果，能夠形成在與鋁合金基材1所需的機(jī)械功能不同的熱特性方面有特殊性質(zhì)的氧化膜2。

如上所述，如果通過(guò)使用根據(jù)本實(shí)施方式的鋁系構(gòu)件來(lái)形成構(gòu)成內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)件，則由于根據(jù)本實(shí)施方式的鋁系構(gòu)件實(shí)現(xiàn)低熱傳導(dǎo)率和低體積比熱容，因此能夠改善內(nèi)燃機(jī)的熱效率。

此外，在根據(jù)本實(shí)施方式的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)中，作為封孔處理工序，可以通過(guò)應(yīng)用一般的封孔處理來(lái)對(duì)氧化膜2的表面?zhèn)鹊目走M(jìn)行塞堵。作為該封孔處理，可以引用強(qiáng)堿性封孔浴、沸水封孔和鎳鹽封孔等。

在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，作為封孔處理工序，使得封孔液沉積在鋁系構(gòu)件的氧化膜的表面上，由此利用封孔液浸透氧化膜的空孔。封孔液進(jìn)入氧化膜中的空孔且在空孔中形成化合物。特別地，封孔液主要進(jìn)入氧化膜的納米大小的空孔且形成化合物。

結(jié)果，由于通過(guò)密封產(chǎn)物封孔了空孔，因此熱量不再?gòu)匿X系構(gòu)件的表面容易地傳導(dǎo)至氧化膜2的內(nèi)部，由此能夠改善隔熱性/遮熱性。此外，即使腐蝕性物質(zhì)附著到鋁系構(gòu)件的表面，由于腐蝕性物質(zhì)不容易通過(guò)孔被傳遞至氧化膜2的內(nèi)部，因此能夠改善耐久性。

在使用強(qiáng)堿封孔浴的封孔處理過(guò)程中，優(yōu)選的是，在具有氧化膜2的鋁系構(gòu)件上涂覆或噴涂處理液或者將鋁系構(gòu)件浸漬在處理液中，將構(gòu)件保持在空氣中，隨后用水清洗并干燥。此外，優(yōu)選的是，將具有氧化膜2的鋁系構(gòu)件浸漬在處理液中且在0.5分鐘或更久以后從處理液中取出，隨后用水清洗并干燥。通過(guò)涂覆或噴涂的封孔處理方法能夠進(jìn)行局部封孔處理。

因而，如在大型組成部件的處理的情況下，在處理中不需要用于浸漬大型組成部件的大型槽。

根據(jù)基于本發(fā)明的鋁系構(gòu)件的表面結(jié)構(gòu)，由于空隙3a形成在硅組分3的內(nèi)部，因此難以受到封孔處理影響。在通常封孔處理中，在氧化膜中存在的氧化鋁被改變成水合物，通過(guò)氧化鋁的體積膨脹來(lái)充填空孔。這里，空隙3a存在于硅組分3的內(nèi)部，由于硅組分3周?chē)?幾乎)不存在氧化鋁，所以即使進(jìn)行封孔處理等也不容易填充空隙3a。

除此之外，作為用于塞堵氧化膜2的表面中的空孔的方法，除了上述方法之外，還可以進(jìn)行封孔處理或二氧化硅涂覆。例如，如果通過(guò)如上所述的方法進(jìn)行封孔處理，則塞堵了在硅組分3的周?chē)纬傻目障?，但是由在硅組分3中的開(kāi)裂產(chǎn)生的間隙大，且其濕潤(rùn)性不同，因而不會(huì)被塞堵。因而，在維持低密度膜的同時(shí)，可以向氧化膜2賦予隔熱性、遮熱性和耐腐蝕性。

此外，在本實(shí)施方式中，在由前述方法制造的氧化膜2上還可以形成經(jīng)受dc-ac疊加的電解處理的致密氧化膜2，或者可以通過(guò)制造經(jīng)受封孔處理的諸如聚硅氮烷的二氧化硅膜來(lái)執(zhí)行封孔。結(jié)果，增強(qiáng)了氧化膜2的強(qiáng)度，封閉了表面中的納米空孔和微米空孔，能夠獲得平滑的膜表面，因而防止了燃料的附著或未燃燒物的固著，使得難以出現(xiàn)具有高隔熱性/遮熱性的干擾和燃燒氣體的流動(dòng)。此外，通過(guò)具有許多ad-dc疊加層和dc層，能夠補(bǔ)償強(qiáng)度降低。借助于封孔處理和聚硅氮烷，優(yōu)先執(zhí)行垂直方向上的封孔，并且不是通過(guò)填充沿水平方向產(chǎn)生的硅中的開(kāi)裂(這是封孔處理所不期望的)而執(zhí)行，能夠形成更高效的膜。

在前述實(shí)施方式中，存在于硅組分3中的空隙3a假定沿與氧化膜2的厚度方向大致正交的方向延伸，但是本發(fā)明不限于該“大致正交”，而是可以自然地沿相對(duì)于與氧化膜2的厚度方向正交的方向傾斜的方向延伸，總之，需要理解的是，空隙3a延伸的方向是與氧化膜2的厚度方向不同的方向。

已說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，而是能夠基于本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思進(jìn)行各種變形和改變。

【附圖標(biāo)記的說(shuō)明】

1鋁合金基材(鋁系構(gòu)件)

2陽(yáng)極氧化膜

2a空孔

2b空隙

3硅組分

3a空隙

10活塞

11氣缸

12氣缸蓋

13氣缸體

14氣缸套筒

15活塞環(huán)