由此，形成隔熱膜100,其中 中空粒子分散在基質(zhì)層10內(nèi)。
[0062] 中空粒子20各自具有二氧化硅基外殼并具有與含二氧化硅的搪瓷材料的高粘合。 此外，親水基團(tuán)（羧基)將各中空粒子20的表面改性，因此在將搪瓷材料和中空粒子20與水 混合時(shí)使中空粒子20均勻分散在水中。由此，可以形成中空粒子20均勻分散在基質(zhì)層10內(nèi) 的隔熱膜100。
[0063]此外，形成基質(zhì)層10的搪瓷材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于或等于400°C，且搪瓷材料 的耐熱溫度高于或等于450°C。
[0064]參考圖2中所示的擺動(dòng)寬度的概念性視圖示意性描述擺動(dòng)寬度。通過(guò)改變?nèi)紵?的壁表面溫度以使壁表面溫度追隨氣缸氣體溫度，降低壁溫度與氣缸氣體溫度之間的溫度 差，因此由于熱損失降低而改進(jìn)了燃料經(jīng)濟(jì)性。燃燒室的壁表面溫度的變化寬度被定義為 擺動(dòng)寬度。隨著擺動(dòng)寬度提高，改進(jìn)燃料經(jīng)濟(jì)性的效果提高。為了提高擺動(dòng)寬度，隔熱膜的 熱物理性質(zhì)需要是低熱導(dǎo)率和低體積比熱。
[0065]關(guān)于指示燃料經(jīng)濟(jì)性能的擺動(dòng)寬度，隔熱膜100的閾值（目標(biāo)值)可以被規(guī)定為250 °C。擺動(dòng)寬度250°C變成元件W的壁表面與隔熱膜100的表面(跨過(guò)界面的表面)之間的溫度 差或溫度梯度。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)壁表面溫度通常提高到大約200°C，因此隔熱膜100的表面 溫度為200+250 = 450°C，其中壁表面溫度為200°C。通過(guò)使用搪瓷材料以使隔熱膜100的表 面溫度低于或等于450°C，更合意地，搪瓷材料具有比450°C低50°C的400°C作為玻璃化轉(zhuǎn)變 點(diǎn)，隔熱膜100在加熱發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)容易變軟并可以抑制膜內(nèi)破裂，如在加熱發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)在隔熱膜 100的薄膜內(nèi)出現(xiàn)裂紋。也就是說(shuō)，由于250°C的溫度梯度，在隔熱膜100的內(nèi)或外表面上可 出現(xiàn)溫度應(yīng)力;但是，由于隔熱膜100變軟，抑制了歸因于該溫度應(yīng)力的膜內(nèi)破裂。
[0066] 通過(guò)本發(fā)明的發(fā)明人的檢查確定，對(duì)于由釩基搪瓷材料制成的隔熱膜100,隔熱膜 的表面在450°C的溫度氣氛中不會(huì)熱變(耐熱性質(zhì)）。因此，當(dāng)隔熱膜10的表面溫度為450°C 時(shí)，隔熱膜100具有耐熱性質(zhì)。
[0067] 由此，所示隔熱膜100抑制了與鋁基元件W的壁表面的界面處的界面斷裂或界面剝 離，抑制了隔熱膜1〇〇內(nèi)的破裂并在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的高溫氣氛中具有耐熱性質(zhì)。
[0068]圖3是顯示隔熱膜的第二實(shí)施方案的縱向截面圖。所示隔熱膜100A具有由上層10A和與元件W的壁表面相鄰的底層10B形成的雙層結(jié)構(gòu)(在底層10B中包括擴(kuò)散結(jié)合層10'）。底 層10B不含中空粒子。只有上層10A含有中空粒子20。上層10A的厚度tl和底層10B的厚度t2 各自為大約50微米。在另一實(shí)施方案中，底層也含有中空粒子，但上層中的中空粒子含量相 對(duì)較大。
[0069]隔熱膜100A具有由上層10A和與壁表面相鄰的底層10B形成的雙層結(jié)構(gòu)，且底層 10B不含中空粒子。因此，底層10B具有比上層10A低的燒制溫度，因此底層10B的玻璃料在燒 制過(guò)程中提高溫度時(shí)提前熔融而開(kāi)始流動(dòng)。例如，不含中空粒子20的層的燒制溫度為大約 550°C，而含有5至10質(zhì)量％的中空粒子20的層的燒制溫度為大約630°C。這是因?yàn)橹锌樟Ｗ?20吸熱，在含有中空粒子20時(shí)燒制溫度提高。在底層10B開(kāi)始流動(dòng)時(shí)，因?yàn)榈讓?0B不含中空 粒子20,底層10B的粘度低，因此底層10B例如能夠進(jìn)入任何細(xì)間隙，如在上層10A中形成的 裂紋。因此，可以形成無(wú)裂紋的隔熱膜100A。第二個(gè)有利效果在于，由于底層10B不含中空粒 子20,底層10B具有16Χ1(Γ6/Κ的線膨脹系數(shù)，即搪瓷材料本身的線膨脹系數(shù)，因此鋁基元件 W的壁表面、底層10Β和上層10Α之間的線膨脹系數(shù)的量級(jí)關(guān)系表示為元件W>底層10Β>上層 10Α，線膨脹系數(shù)差異被減輕(梯度效應(yīng))。
[0070] 借助這種有利效果，可以降低在例如溫度從在大約630°C下燒制變成常溫時(shí)因溫 度差出現(xiàn)的界面應(yīng)力，因此可以防止裂紋。
[0071] 在隔熱膜的上述第一實(shí)施方案中，示意性描述形成隔熱膜的通用方法。下面將描 述形成隔熱膜的方法，其中該形成方法本身是特征性的。也就是說(shuō)，該形成方法能夠消除在 機(jī)械加工前的澆鑄步驟中形成由搪瓷材料制成的隔熱膜時(shí)在隔熱膜中生成大氣泡以致薄 膜強(qiáng)度降低的麻煩。
[0072]圖4至圖6顯示依此次序形成隔熱膜的方法的流程圖。更具體地，圖4是圖示該形成 方法的第一步驟的視圖。圖5是圖示該形成方法的第二步驟的視圖。圖6是顯示通過(guò)該形成 方法形成的隔熱膜的視圖。
[0073]初始時(shí)，如圖4中所示，將中空粒子20、玻璃料和釉料的混合材料施加到鋁基的板 30的表面上，通過(guò)加熱熔融玻璃料，和在板30的表面上形成由基質(zhì)層10和分散在基質(zhì)層10 中的中空粒子20構(gòu)成的隔熱膜100?；|(zhì)層10在常溫至200°C的溫度范圍內(nèi)具有15Χ1(Γ6/Κ 至25Χ1(Γ6/Κ的線膨脹系數(shù)且由搪瓷材料制成。因此，制造由板30和在板30的表面上的隔熱 膜1 〇〇形成的中間產(chǎn)品200 (第一步驟）。
[0074]隨后，如圖5中所示，將中間產(chǎn)品200裝在成型模Μ的空腔C中以使板30面向空腔C的 空間，并經(jīng)由注射孔Η將鋁基熔融金屬Υ澆注到空腔C中。
[0075]熔融金屬Υ的熱使板30的表面熔融，與板30的表面結(jié)合在一起的熔融金屬Υ硬化， 并如圖6中所示，制造一種元件，其中隔熱膜100在由熔融金屬硬化部分和該板構(gòu)成的元件 300的表面上形成(第二步驟）。
[0076]借助所示形成方法，熔融金屬的熱使中間產(chǎn)品200的板30的一部分熔融，該熔融部 分和所述恪融金屬硬化以彼此結(jié)合在一起，由此形成錯(cuò)基元件300。已在元件300的一面上 形成隔熱膜100,因此沒(méi)有在該元件的壁表面上直接形成隔熱膜時(shí)在隔熱膜中生成大氣泡 的麻煩。
[0077]圖7是顯示一個(gè)實(shí)例的縱向截面圖，其中本發(fā)明的隔熱膜被施加到面向內(nèi)燃發(fā)動(dòng) 機(jī)燃燒室的壁表面上。
[0078]所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)Εη預(yù)計(jì)用于汽油機(jī)，并大致由氣缸體CB、氣缸蓋CH、進(jìn)氣閥Va、排 氣閥Vb、火花塞Sp和活塞P構(gòu)成。在氣缸體CB內(nèi)形成冷卻劑夾套(未顯示）。將氣缸蓋CH安置 在氣缸體CB上。將進(jìn)氣閥Va安置在氣缸蓋CH內(nèi)劃定的進(jìn)氣口Ma處。將排氣閥Vb安置在氣缸 蓋CH內(nèi)劃定的排氣口Mb處?；鸹ㄈ鸖p在氣缸蓋CH的底面CHa的中間位置或基本中間位置面 向燃燒室NS。提供活塞P以可經(jīng)由氣缸體CB的下方開(kāi)口上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃 發(fā)動(dòng)機(jī)可預(yù)計(jì)用于柴油機(jī)。
[0079]燃燒室NS由構(gòu)成內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)Εη的氣缸體CB的鏜孔面Bo、氣缸蓋CH的底面CHa和活 塞P的頂面Pa限定。
[0080]在該圖中所示的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)Εη中，活塞P的頂面Pa、氣缸蓋CH的底面CHa和進(jìn)氣閥 Va和排氣閥Vb的底面各自由鋁基元件形成，并在各鋁基元件的壁表面上形成本發(fā)明的隔熱 膜100。當(dāng)然，例如，可以在它們的僅任一種上形成隔熱膜100,還可以進(jìn)一步在鏜孔面Bo上 形成隔熱膜100,或可以形成雙層結(jié)構(gòu)隔熱膜100A。
[0081]隔熱膜100內(nèi)部包括大量中空粒子20。因此，隔熱膜100具有低熱導(dǎo)率、低熱容量和 擺動(dòng)特征(這是膜溫度追隨燃燒室中的氣體溫度的特征，盡管該膜具有絕熱能力）。
[0082]由此，所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)En在活塞P的頂面Pa、氣缸蓋CH的底面CHa等(它們是發(fā)動(dòng)機(jī) 部件)處包括具有低熱導(dǎo)率和低熱容量的隔熱膜100。因此，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)En有助于在車輛穩(wěn) 態(tài)行進(jìn)時(shí)的高燃料經(jīng)濟(jì)性和高效發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
[0083] 本發(fā)明的發(fā)明人在下列方法中制造根據(jù)實(shí)施例的隔熱膜并進(jìn)行試驗(yàn)以檢驗(yàn)隔熱 膜與鋁基元件之間的界面處的剪切應(yīng)力與隔熱膜、以及由氧化鋁材料制成的隔熱膜和由耐 酸鋁(alumite)材料制成的隔熱膜(這些是對(duì)比例）內(nèi)的應(yīng)力之間的相關(guān)性。此外，測(cè)量根據(jù) 實(shí)施例的隔熱膜的熱物理性質(zhì)，獲取根據(jù)實(shí)施例的隔熱膜與鋁基元件之間的界面處的SEN 照片并進(jìn)行ΕΡΜΑ線分析。
[0084] 制造圖3中所示的雙層結(jié)構(gòu)隔熱膜作為根據(jù)實(shí)施例的隔熱膜。在底層中，使用 NipponFritCo.，Ltd.生產(chǎn)的釩基搪瓷材料(玻璃料和釉料的混合材料)作為搪瓷材料。玻 璃料的組成是5至10%V205、10至20%Ti02和30至40%Si02。釉料的組成是10至20%Ti02和30 至40 %Si02。將這些玻璃料和釉料與水以10:9的比率混合，并將該混合材料噴涂到鋁板(具 有80毫米直徑和2毫米厚度的Al-Mg-Si基合金)上至大約50微米的厚度。
[0085]另一方面，在上層中，使用與底層相同的材料作為搪瓷材料，使用GrandexCo.，Ltd.生產(chǎn)的Nanoballoon(其表面被親水基團(tuán)改性，具有100納米的平均粒徑)作為中