JP2016113681A

JP2016113681A - Aluminum composite material, piston, and production method of piston

Info

Publication number: JP2016113681A
Application number: JP2014254726A
Authority: JP
Inventors: 肇皆木; Hajime Minaki; 圭記菅野; Keiki Sugano
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2034-12-17
Also published as: JP6337764B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aluminum composite material capable of lowering heat conductivity sufficiently.SOLUTION: An aluminum composite material 3 includes: a substrate 1 containing at least aluminum and magnesium; and a plurality of hollow particles 2 each including an outer shell 2a containing a composite oxide constituted of at least aluminum, magnesium and oxygen, and dispersed inside the substrate 1.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本発明は、アルミ複合材、ピストンおよびピストンの製造方法に関する。 The present invention relates to an aluminum composite material, a piston, and a method for manufacturing the piston.

従来、複数の中空粒子を含むアルミ複合材を用いたピストンが知られている（たとえば、特許文献１参照）。 Conventionally, a piston using an aluminum composite material including a plurality of hollow particles is known (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献１には、アルミニウム合金からなる母材金属に中空鉄粒子を分散させたアルミ複合材からなるピストン頂面部を含むピストンが開示されている。このピストン頂面部では、母材金属よりも熱伝導率の低い空気溜まりを有する中空鉄粒子が母材金属に分散されていることによって、熱伝導率が低くされている。なお、上記特許文献１には、中空鉄粒子の代わりに、鉄以外の金属素材や、セラミックスを用いる点が開示されているものの、中空鉄粒子以外の具体的な構成は開示されていない。 Patent Document 1 discloses a piston including a piston top surface portion made of an aluminum composite material in which hollow iron particles are dispersed in a base metal made of an aluminum alloy. In this piston top surface part, the thermal conductivity is made low by disperse | distributing the hollow iron particle which has an air reservoir whose heat conductivity is lower than a base metal to the base metal. In addition, although the said patent document 1 is disclosing the point which uses metal materials other than iron, and ceramics instead of a hollow iron particle, the specific structures other than a hollow iron particle are not disclosed.

特開２００８−１７５１６３号公報JP 2008-175163 A

しかしながら、上記特許文献１のピストンでは、アルミニウム合金からなる母材金属に中空粒子の外殻を構成する鉄が溶けこむことに起因して、中空鉄粒子が破損する虞があるという不都合がある。このため、中空粒子の空気溜まり（中空状態）が維持されないことに起因して、アルミ複合材の熱伝導率を十分に低下させることができないという問題点がある。また、中空粒子の外殻を構成する素材として、比較的熱伝導率が高い鉄を用いているため、これによっても、アルミ複合材の熱伝導率を十分に低下させることができないという問題点がある。 However, the piston of Patent Document 1 has a disadvantage that the hollow iron particles may be damaged due to the iron constituting the outer shell of the hollow particles being dissolved in the base metal made of an aluminum alloy. For this reason, there is a problem that the thermal conductivity of the aluminum composite material cannot be sufficiently lowered due to the fact that the air pocket (hollow state) of the hollow particles is not maintained. Moreover, since iron having a relatively high thermal conductivity is used as the material constituting the outer shell of the hollow particles, this also has a problem that the thermal conductivity of the aluminum composite material cannot be sufficiently reduced. is there.

また、中空粒子として鉄以外の金属素材を用いた場合であっても、金属は一般的に熱伝導率が高いので、これによっても、アルミ複合材の熱伝導率を十分に低下させることができないという問題点があると考えられる。さらに、中空粒子としてセラミックスを用いた場合には、母材金属との濡れ性が低く母材金属内部で中空粒子が十分に分散しないという不都合や、セラミックスの強度（硬度）が低いことに起因して中空粒子が破損してしまい、その結果、中空粒子の空気溜まりが維持されないという不都合があると考えられる。これらの結果、中空粒子としてセラミックスを用いた場合であっても、アルミ複合材の熱伝導率を十分に低下させることができないという問題点があると考えられる。 Further, even when a metal material other than iron is used as the hollow particles, the metal generally has a high thermal conductivity, so that the thermal conductivity of the aluminum composite material cannot be sufficiently reduced. There seems to be a problem. Furthermore, when ceramics are used as the hollow particles, the wettability with the base metal is low and the hollow particles are not sufficiently dispersed inside the base metal, and the strength (hardness) of the ceramic is low. Thus, the hollow particles are damaged, and as a result, it is considered that there is an inconvenience that the air retention of the hollow particles is not maintained. As a result, it is considered that there is a problem that even when ceramics are used as the hollow particles, the thermal conductivity of the aluminum composite material cannot be sufficiently lowered.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、熱伝導率を十分に低下させることが可能なアルミ複合材、そのアルミ複合材を備えるピストン、および、そのピストンの製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention includes an aluminum composite material capable of sufficiently reducing the thermal conductivity, and the aluminum composite material. It is to provide a piston and a method for manufacturing the piston.

上記目的を達成するために本願発明者が鋭意検討した結果、上記目的を達成可能な下記のような構成を見出した。すなわち、この発明の第１の局面におけるアルミ複合材は、アルミニウムとマグネシウムとを少なくとも含有する基材と、アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物を含有する外殻を含み、基材内部に分散された複数の中空粒子と、を備える。 As a result of intensive studies by the inventor of the present application in order to achieve the above object, the following configurations capable of achieving the above object have been found. That is, the aluminum composite material according to the first aspect of the present invention includes a base material containing at least aluminum and magnesium, and an outer shell containing a composite oxide composed of at least aluminum, magnesium, and oxygen. A plurality of hollow particles dispersed inside the material.

この発明の第１の局面におけるアルミ複合材では、上記のように、アルミニウムとマグネシウムとを少なくとも含有する基材の内部に、アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物を含有する外殻を含む中空粒子を分散させるように構成する。これにより、アルミニウムとマグネシウムとを少なくとも含有する基材の内部で中空粒子を十分に分散させることができるとともに、中空粒子が破損することが抑制され、その結果、中空粒子の中空状態を維持することができる。なお、この効果は、後述する実験によって確認済みである。また、中空粒子の外殻が熱伝導率の低い、アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物を含有することによって、中空粒子の外殻が一般的に熱伝導率の高い金属材料からなる場合と比べて、中空粒子の外殻自体の熱伝導率を低くすることができる。これらの結果、熱伝導率が低い中空粒子の空気溜まりを基材の内部に十分に分散させることができるとともに、中空粒子の外殻自体の熱伝導率を低くすることができるので、アルミ複合材の熱伝導率を十分に低下させることができる。 In the aluminum composite material according to the first aspect of the present invention, as described above, the outside of the base material containing at least aluminum and magnesium contains a composite oxide composed of at least aluminum, magnesium and oxygen. The hollow particles including the shell are dispersed. As a result, the hollow particles can be sufficiently dispersed inside the base material containing at least aluminum and magnesium, and the hollow particles are prevented from being damaged, and as a result, the hollow state of the hollow particles is maintained. Can do. This effect has been confirmed by experiments to be described later. Further, the outer shell of the hollow particles contains a composite oxide composed of at least aluminum, magnesium and oxygen having a low thermal conductivity, so that the outer shell of the hollow particles is generally a metal material having a high thermal conductivity. Compared with the case of comprising, the thermal conductivity of the outer shell itself of the hollow particles can be lowered. As a result, it is possible to sufficiently disperse the air pockets of the hollow particles having low thermal conductivity in the base material, and to reduce the thermal conductivity of the outer shell of the hollow particles. The thermal conductivity of can be sufficiently reduced.

この発明の第２の局面におけるピストンは、アルミニウムを少なくとも含むピストン本体と、ピストン本体の頂部に配置される低熱伝導部とを備え、低熱伝導部は、アルミニウムとマグネシウムとを少なくとも含有する基材と、アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物を含有する外殻を含み、基材内部に分散された複数の中空粒子と、を含むアルミ複合材から構成されている。 A piston according to a second aspect of the present invention includes a piston main body including at least aluminum, and a low heat conductive portion disposed on a top portion of the piston main body, and the low heat conductive portion includes a base material containing at least aluminum and magnesium. And an aluminum composite material including a plurality of hollow particles dispersed inside the base material and including an outer shell containing a composite oxide composed of at least aluminum, magnesium and oxygen.

この発明の第２の局面におけるピストンでは、上記第１の局面のアルミ複合材をピストン本体の頂部に配置することによって、ピストン本体の頂部における熱伝導率を十分に低下させることができる。これにより、ピストン本体の頂部が面する燃焼室の内部の熱がピストン本体の頂部からピストン本体を介して逃げるのを抑制することができるので、燃焼室の内部の温度が低下するのを抑制することができる。これにより、燃焼室を備えるエンジンなどの内燃機関における燃焼効率を向上させることができるとともに、燃焼室の内部の温度が低い場合に発生しやすいハイドロカーボンや窒素酸化物の発生を抑制することができる。 In the piston according to the second aspect of the present invention, the thermal conductivity at the top of the piston body can be sufficiently lowered by disposing the aluminum composite material of the first aspect at the top of the piston body. Thereby, since it can suppress that the heat inside the combustion chamber which the top part of a piston main body faces escapes from the top part of a piston main body via a piston main body, it suppresses that the temperature inside a combustion chamber falls. be able to. As a result, combustion efficiency in an internal combustion engine such as an engine having a combustion chamber can be improved, and generation of hydrocarbons and nitrogen oxides that are likely to occur when the temperature inside the combustion chamber is low can be suppressed. .

この発明の第３の局面におけるピストンの製造方法は、アルミニウムとマグネシウムとを少なくとも含有する基材を溶融させて基材溶湯を作成する工程と、基材溶湯と、ケイ素と酸素とを少なくとも含有するガラス酸化物から構成されたガラス外殻を含むガラス中空粒子とを混合することにより、基材溶湯のアルミニウムおよびマグネシウムと、ガラス中空粒子におけるガラス外殻のガラス酸化物とが酸化還元反応を行うことによって、アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物を含有する外殻を含む複数の中空粒子が形成されるとともに、複数の中空粒子が基材内部に分散されたアルミ複合材を作成する工程と、ピストン本体の頂部にアルミ複合材から構成された低熱伝導部を接合する工程と、を備える。 The piston manufacturing method according to the third aspect of the present invention includes a step of melting a base material containing at least aluminum and magnesium to create a base material melt, a base material melt, silicon and oxygen at least. By mixing glass hollow particles comprising a glass outer shell composed of glass oxide, aluminum and magnesium of the molten base material and the glass oxide of the glass outer shell in the glass hollow particles undergo a redox reaction. Forms a plurality of hollow particles including an outer shell containing a composite oxide composed at least of aluminum, magnesium and oxygen, and creates an aluminum composite material in which the plurality of hollow particles are dispersed inside the substrate. And a step of joining a low heat conduction portion made of an aluminum composite material to the top of the piston main body.

この発明の第３の局面におけるピストンの製造方法では、基材溶湯と、ケイ素と酸素とを少なくとも含有するガラス酸化物から構成されたガラス外殻を含むガラス中空粒子とを混合することにより、ガラス酸化物を基材溶湯の内部に十分に分散させることができる。さらに、基材溶湯のアルミニウムおよびマグネシウムと、ガラス中空粒子におけるガラス外殻のガラス酸化物とが酸化還元反応を行うことによって、アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物を含有する外殻を含む複数の中空粒子を形成する。これにより、酸化還元反応により生成されたアルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物は、反応前のガラス中空粒子よりも強度（硬度）が高いと考えられるので、中空粒子が破損することが抑制され、その結果、中空粒子の中空状態を維持することができる。また、中空粒子の外殻が熱伝導率の低い、アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物を含有することによって、中空粒子の外殻が一般的に熱伝導率の高い金属材料からなる場合と比べて、中空粒子の外殻自体の熱伝導率を低くすることができる。これらの結果、熱伝導率が低い中空粒子の空気溜まりを基材の内部に十分に分散させることができるとともに、中空粒子の外殻自体の熱伝導率を低くすることができるので、アルミ複合材の熱伝導率を十分に低下させることができる。そして、ピストン本体の頂部にこのアルミ複合材から構成された低熱伝導部を接合することによって、上記第２の局面のピストンと同様に、ピストン本体の頂部における熱伝導率を十分に低下させることができる。 In the method for manufacturing a piston according to the third aspect of the present invention, glass is obtained by mixing molten base material and glass hollow particles including a glass outer shell made of glass oxide containing at least silicon and oxygen. The oxide can be sufficiently dispersed inside the molten base material. Furthermore, aluminum and magnesium in the molten metal and glass oxide in the glass outer shell in the glass hollow particles undergo an oxidation-reduction reaction, thereby containing an outer oxide containing a composite oxide composed at least of aluminum, magnesium and oxygen. A plurality of hollow particles including a shell are formed. As a result, the composite oxide composed of at least aluminum, magnesium, and oxygen generated by the oxidation-reduction reaction is considered to have higher strength (hardness) than the glass hollow particles before the reaction, so that the hollow particles are damaged. As a result, the hollow state of the hollow particles can be maintained. Further, the outer shell of the hollow particles contains a composite oxide composed of at least aluminum, magnesium and oxygen having a low thermal conductivity, so that the outer shell of the hollow particles is generally a metal material having a high thermal conductivity. Compared with the case of comprising, the thermal conductivity of the outer shell itself of the hollow particles can be lowered. As a result, it is possible to sufficiently disperse the air pockets of the hollow particles having low thermal conductivity in the base material, and to reduce the thermal conductivity of the outer shell of the hollow particles. The thermal conductivity of can be sufficiently reduced. And by joining the low heat conduction part comprised from this aluminum composite material to the top part of a piston main body, the thermal conductivity in the top part of a piston main body can fully be reduced like the piston of the said 2nd aspect. it can.

第３の局面におけるピストンの製造方法において、好ましくは、アルミ複合材を作成する工程は、基材の溶融温度以上で、かつ、ガラス酸化物のガラス転移温度以下の温度範囲で、基材溶湯とガラス中空粒子とを混合する工程を含む。このように構成すれば、基材の溶融温度以上の温度範囲で基材溶湯とガラス中空粒子とを混合することによって、基材を十分に溶融させた状態で、基材溶湯とガラス中空粒子とを混合することができる。また、ガラス酸化物のガラス転移温度以下の温度範囲で基材溶湯とガラス中空粒子とを混合することによって、ガラス酸化物の流動性が過度に高くなることに起因してガラス中空粒子のガラス外殻が過度に軟化するのを抑制することができる。これにより、酸化還元反応が十分に行われる前に過度に軟化したガラス中空粒子が破損することを抑制することができるので、中空粒子の中空状態が維持できなくなるのを抑制することができる。 In the piston manufacturing method according to the third aspect, preferably, the step of creating the aluminum composite material is performed at a temperature range not lower than the melting temperature of the base material and not higher than the glass transition temperature of the glass oxide. A step of mixing the glass hollow particles. If comprised in this way, by mixing a base material molten metal and a glass hollow particle in the temperature range more than the melting temperature of a base material, in the state which fully melted the base material, a base material molten metal and a glass hollow particle Can be mixed. Further, by mixing the base metal melt and the glass hollow particles in a temperature range below the glass transition temperature of the glass oxide, the flowability of the glass oxide becomes excessively high, resulting in the glass hollow particles outside the glass. It can suppress that a shell softens too much. Thereby, since it can suppress that the glass hollow particle softened excessively before oxidation-reduction reaction is fully performed, it can suppress that the hollow state of a hollow particle cannot be maintained.

第３の局面におけるピストンの製造方法において、好ましくは、ガラス中空粒子のガラス外殻は、ホウケイ酸ガラスまたはソーダ石灰ホウケイ酸ガラスから構成されている。このように構成すれば、ガラス転移点が高く、その結果、基材溶湯の内部でほとんど軟化しないシリカからガラス外殻が構成されている場合と比べて、ガラス中空粒子のガラス外殻を若干軟化させることによりガラス外殻と基材溶湯との濡れ性を向上させることができる。これにより、容易に、ガラス酸化物を基材溶湯の内部に十分に分散させることができるとともに、基材溶湯のアルミニウムおよびマグネシウムと、ガラス外殻のガラス酸化物との間の酸化還元反応を促進させることができる。 In the piston manufacturing method according to the third aspect, the glass outer shell of the glass hollow particle is preferably made of borosilicate glass or soda lime borosilicate glass. With this configuration, the glass transition point is high, and as a result, the glass outer shell of the glass hollow particles is slightly softened compared to the case where the glass outer shell is made of silica that hardly softens inside the molten metal. By doing so, the wettability between the glass outer shell and the molten base material can be improved. This makes it possible to easily disperse the glass oxide sufficiently inside the molten base material, and to promote the redox reaction between the molten aluminum and magnesium and the glass oxide of the glass shell. Can be made.

なお、本出願の上記第３の局面によるピストンの製造方法では、以下のような構成も考えられる。 In the piston manufacturing method according to the third aspect of the present application, the following configuration is also conceivable.

（付記項）
すなわち、本出願の第３の局面によるピストンの製造方法において、ピストン本体の頂部に低熱伝導部を接合する工程は、鋳ぐるみ鋳造により、ピストン本体の頂部に低熱伝導部を接合する工程を含む。 (Additional notes)
That is, in the method for manufacturing a piston according to the third aspect of the present application, the step of joining the low heat conductive portion to the top of the piston main body includes the step of joining the low heat conductive portion to the top of the piston main body by casting.

本発明によれば、上記のように、熱伝導率を十分に低下させることが可能なアルミ複合材、そのアルミ複合材を備えるピストン、および、そのピストンの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, as mentioned above, the aluminum composite material which can fully reduce thermal conductivity, the piston provided with the aluminum composite material, and the manufacturing method of the piston can be provided.

本発明の一実施形態による内燃機関の燃焼室周辺を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the combustion chamber periphery of the internal combustion engine by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による低熱伝導部を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the low heat conductive part by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による低熱伝導部の中空粒子を示した拡大断面図である。It is the expanded sectional view which showed the hollow particle of the low heat conductive part by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるピストンの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the piston by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるガラス中空粒子を示した拡大断面図である。It is the expanded sectional view which showed the glass hollow particle by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるピストンの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the piston by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるピストンの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the piston by one Embodiment of this invention. 本発明の実施例におけるアルミ複合材を示した写真である。It is the photograph which showed the aluminum composite material in the Example of this invention. 本発明の実施例におけるアルミ複合材を示した拡大写真である。It is the enlarged photograph which showed the aluminum composite material in the Example of this invention. 本発明の実施例における中空粒子を示した拡大写真である。It is the enlarged photograph which showed the hollow particle in the Example of this invention. 本発明の実施例における中空粒子の元素比率測定を行う位置を説明するための拡大写真である。It is an enlarged photograph for demonstrating the position which performs the element ratio measurement of the hollow particle in the Example of this invention. 本発明の実施例における元素比率測定の結果を示した表である。It is the table | surface which showed the result of the element ratio measurement in the Example of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態による車両の内燃機関１００（エンジン）の構成について説明する。 With reference to FIGS. 1-3, the structure of the internal combustion engine 100 (engine) of the vehicle by one Embodiment of this invention is demonstrated.

本発明の一実施形態による内燃機関１００は、図１に示すように、燃料が燃焼する燃焼室１００ａを有している。この燃焼室１００ａは、下部を構成するピストン１０と、側部の一部を構成するシリンダブロック２０と、上部を構成するシリンダヘッド３０とに囲まれた空間に形成されている。また、ピストン１０は、アルミニウム合金からなるピストン本体１１と、ピストン本体１１の燃焼室１００ａ側の頂部１１ａに配置され、熱伝導率の低い低熱伝導部１２とを含んでいる。同様に、シリンダブロック２０は、アルミニウム合金からなるシリンダブロック本体２１と、シリンダブロック本体２１の燃焼室１００ａ側の側面部２１ａに配置され、熱伝導率の低い低熱伝導部２２とを含んでいる。また、シリンダヘッド３０は、アルミニウム合金からなるシリンダヘッド本体３１と、シリンダヘッド本体３１の燃焼室１００ａ側の内面部３１ａに配置され、熱伝導率の低い低熱伝導部３２とを含んでいる。 An internal combustion engine 100 according to an embodiment of the present invention includes a combustion chamber 100a in which fuel is combusted, as shown in FIG. The combustion chamber 100a is formed in a space surrounded by the piston 10 constituting the lower part, the cylinder block 20 constituting a part of the side part, and the cylinder head 30 constituting the upper part. The piston 10 includes a piston main body 11 made of an aluminum alloy and a low heat conducting portion 12 having a low thermal conductivity, which is disposed on the top portion 11a of the piston main body 11 on the combustion chamber 100a side. Similarly, the cylinder block 20 includes a cylinder block main body 21 made of an aluminum alloy, and a low thermal conductivity portion 22 that is disposed on the side surface portion 21a of the cylinder block main body 21 on the combustion chamber 100a side and has a low thermal conductivity. The cylinder head 30 includes a cylinder head main body 31 made of an aluminum alloy, and an inner surface portion 31a on the combustion chamber 100a side of the cylinder head main body 31, and a low heat conduction portion 32 having a low thermal conductivity.

この低熱伝導部１２、２２および３２に燃焼室１００ａが囲われていることによって、燃焼室１００ａ内の熱がピストン本体１１、シリンダブロック本体２１およびシリンダヘッド本体３１から逃げるのを抑制することが可能である。 Since the combustion chamber 100a is surrounded by the low heat conducting portions 12, 22, and 32, it is possible to suppress the heat in the combustion chamber 100a from escaping from the piston main body 11, the cylinder block main body 21, and the cylinder head main body 31. It is.

ここで、本実施形態では、低熱伝導部１２、２２および３２は、図２に示すように、アルミニウムとマグネシウムとを少なくとも含むアルミニウム合金から主に構成される基材１と、基材１内部に分散された複数の中空粒子２とを含むアルミ複合材３から構成されている。なお、アルミニウムとマグネシウムとを少なくとも含むアルミニウム合金としては、たとえば、約０．５ｗｔ％のマグネシウムと、約７ｗｔ％のケイ素と、約３．５ｗｔ％の銅と、アルミニウムとから主に構成されたＡ６０００番台のアルミニウム合金や、約１０ｗｔ％のマグネシウムと、アルミニウムとから主に構成されたＡＣ７ＡなどのＡ５０００番台のアルミニウム合金などを用いることが可能である。また、アルミニウム合金としては、鋳型用のアルミニウム合金を用いるのが好ましい。 Here, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the low thermal conductive portions 12, 22, and 32 are formed of a base material 1 mainly composed of an aluminum alloy containing at least aluminum and magnesium, and inside the base material 1. It is comprised from the aluminum composite material 3 containing the some hollow particle 2 disperse | distributed. As an aluminum alloy containing at least aluminum and magnesium, for example, A6000 mainly composed of about 0.5 wt% magnesium, about 7 wt% silicon, about 3.5 wt% copper, and aluminum is used. It is possible to use aluminum alloys in the series, A5000 series aluminum alloys such as AC7A mainly composed of about 10 wt% magnesium and aluminum. As the aluminum alloy, it is preferable to use an aluminum alloy for a mold.

なお、基材１には、後述する製造工程においてガラス中空粒子１０２のガラス外殻１０２ａ（図５参照）が還元されることによって生じたケイ素が分散されている。 In addition, the silicon | silicone produced by the glass outer shell 102a (refer FIG. 5) of the glass hollow particle 102 being reduce | restored by the base material 1 in the manufacturing process mentioned later is disperse | distributed.

また、図３に示すように、中空粒子２は、真球状の外殻２ａと、外殻２ａの内側に形成された中空部分２ｂとを有している。中空部分２ｂには、空気が溜められている。ここで、空気の熱伝導率は、約０．０２（Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）であり、アルミニウム合金の熱伝導率（約１００（Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）以上約１４０（Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）以下の範囲）と比べて、非常に低い。これにより、熱伝導率が低い中空部分２ｂによって、低熱伝導部１２、２２および３２の熱伝導率が低くなるように構成されている。また、中空部分２ｂは、中空粒子２の体積の約７５％以上約９５％以下の体積を占めている。なお、図３には、拡大した中空粒子２を１つのみ図示している。 As shown in FIG. 3, the hollow particle 2 has a spherical outer shell 2a and a hollow portion 2b formed inside the outer shell 2a. Air is stored in the hollow portion 2b. Here, the thermal conductivity of the air is about 0.02 (W · m ⁻¹ · K ⁻¹ ), and the thermal conductivity of the aluminum alloy (about 100 (W · m ⁻¹ · K ⁻¹ ) or more) 140 (range of W · m ⁻¹ · K ⁻¹ ) or less). Thereby, it is comprised so that the heat conductivity of the low heat conductive parts 12, 22 and 32 may become low by the hollow part 2b with low heat conductivity. The hollow portion 2b occupies a volume of about 75% or more and about 95% or less of the volume of the hollow particle 2. In FIG. 3, only one enlarged hollow particle 2 is shown.

また、本実施形態では、中空粒子２の外殻２ａは、アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物を含んでいる。なお、アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物としては、たとえば、スピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）が挙げられる。このスピネルは、モース硬度が８程度であり、後述するホウケイ酸ガラスなどのガラス酸化物のモース硬度（大きくても６程度）よりも大きい。また、アルミニウム酸化物（アルミナ）もモース硬度が９程度であり、ガラス酸化物のモース硬度よりも大きい。 In the present embodiment, the outer shell 2a of the hollow particle 2 includes a composite oxide composed at least of aluminum, magnesium, and oxygen. An example of the composite oxide composed of at least aluminum, magnesium, and oxygen is spinel (MgAl ₂ O ₄ ). This spinel has a Mohs hardness of about 8 and is larger than the Mohs hardness (about 6 at most) of a glass oxide such as borosilicate glass described later. Aluminum oxide (alumina) also has a Mohs hardness of about 9, which is larger than the Mohs hardness of glass oxide.

この結果、アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物が外殻２ａに含有されていることによって、ガラス酸化物よりも外殻２ａの強度は大きくなる。さらに、スピネルおよびアルミナの融点は共に約２１００℃程度であることにより、外殻２ａの複合酸化物もある程度の高温環境下であっても安定であると考えられるので、複合酸化物が含有された外殻２ａが内燃機関１００使用時の熱によって変性するのを抑制することが可能である。これにより、高温環境下であっても中空粒子２が破損するのを抑制することができるので、中空粒子２は中空の状態を確実に維持することが可能である。 As a result, the outer shell 2a has a higher strength than the glass oxide because the outer shell 2a contains a composite oxide composed of at least aluminum, magnesium, and oxygen. Furthermore, since the melting point of both spinel and alumina is about 2100 ° C., the composite oxide of the outer shell 2a is considered to be stable even under a certain high temperature environment. It is possible to suppress the outer shell 2a from being denatured by heat when the internal combustion engine 100 is used. Thereby, since it can suppress that the hollow particle 2 is damaged even in a high temperature environment, the hollow particle 2 can maintain a hollow state reliably.

また、スピネルは、熱伝導率が約１５（Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）以下であり、アルミニウム合金の熱伝導率（約１００（Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）以上約１４０（Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）以下の範囲）と比べて、十分に低い。このことから、中空粒子２の外殻２ａを形成するアルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物の熱伝導率も、アルミニウム合金の熱伝導率と比べて十分に低いと考えられる。これにより、中空部分２ｂに加えて熱伝導率が低い外殻２ａによっても、低熱伝導部１２、２２および３２の熱伝導率が低くなるように構成されている。 Further, the spinel has a thermal conductivity of about 15 (W · m ⁻¹ · K ⁻¹ ) or less, and the thermal conductivity of the aluminum alloy (about 100 (W · m ⁻¹ · K ⁻¹ ) or more and about 140 ( W · m ⁻¹ · K ⁻¹ ) The following range) is sufficiently low. From this, it is considered that the thermal conductivity of the composite oxide composed at least of aluminum, magnesium and oxygen forming the outer shell 2a of the hollow particle 2 is also sufficiently lower than the thermal conductivity of the aluminum alloy. Thereby, in addition to the hollow portion 2b, the outer shell 2a having a low thermal conductivity is configured so that the thermal conductivity of the low thermal conductive portions 12, 22, and 32 is lowered.

なお、複合酸化物としては、アルミニウム、マグネシウムおよび酸素から結晶構造が構成されるスピネルなどの酸化物でもよいし、アルミニウム酸化物（アルミナ）やマグネシウム酸化物が厳密な結晶構造を構成しない状態で混在しているような状態の酸化物も含む広い概念である。 The composite oxide may be an oxide such as spinel whose crystal structure is composed of aluminum, magnesium and oxygen, or a mixture of aluminum oxide (alumina) and magnesium oxide in a state that does not constitute a strict crystal structure. It is a broad concept that includes oxides in the state of

上記実施形態では、以下のような効果を得ることができる。 In the above embodiment, the following effects can be obtained.

本実施形態では、上記のように、アルミニウムとマグネシウムとを少なくとも含有する基材２の内部に、アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物を含有する外殻２ａを含む中空粒子２を分散させるように構成する。これにより、アルミニウムとマグネシウムとを少なくとも含有する基材１の内部で中空粒子２を十分に分散させることができるとともに、中空粒子２が破損することが抑制され、その結果、中空粒子２の中空状態を維持することができる。また、中空粒子２の外殻２ａが熱伝導率の低い、アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物を含有することによって、中空粒子２の外殻２ａが般的に熱伝導率の高い金属材料からなる場合と比べて、中空粒子２の外殻２ａ自体の熱伝導率を低くすることができる。これらの結果、熱伝導率が低い中空粒子２の空気溜まりを基材１の内部に十分に分散させることができるとともに、中空粒子２の外殻２ａ自体の熱伝導率を低くすることができるので、アルミ複合材３の熱伝導率を十分に低下させることができる。 In the present embodiment, as described above, the hollow particles 2 including the outer shell 2a containing the composite oxide composed of at least aluminum, magnesium, and oxygen inside the base material 2 containing at least aluminum and magnesium. Is configured to be distributed. Thereby, while being able to fully disperse | distribute the hollow particle 2 inside the base material 1 containing at least aluminum and magnesium, it is suppressed that the hollow particle 2 is damaged, As a result, the hollow state of the hollow particle 2 Can be maintained. Further, the outer shell 2a of the hollow particle 2 contains a complex oxide composed of at least aluminum, magnesium and oxygen having a low thermal conductivity, so that the outer shell 2a of the hollow particle 2 generally has a thermal conductivity. Compared with the case where it consists of a high metal material, the thermal conductivity of outer shell 2a of hollow particle 2 itself can be made low. As a result, air pockets of the hollow particles 2 having a low thermal conductivity can be sufficiently dispersed inside the base material 1, and the thermal conductivity of the outer shell 2a of the hollow particles 2 can be lowered. The thermal conductivity of the aluminum composite material 3 can be sufficiently reduced.

また、本実施形態では、アルミ複合材３から構成された低熱伝導部１２をピストン本体１１の頂部１１ａに配置することによって、ピストン本体１１の頂部１１ａにおける熱伝導率を十分に低下させることができる。これにより、ピストン本体１１の頂部１１ａが面する燃焼室１００ａの内部の熱がピストン本体１１の頂部１１ａからピストン本体１１を介して逃げるのを抑制することができるので、燃焼室１００ａの内部の温度が低下するのを抑制することができる。これにより、燃焼室１００ａを備える内燃機関１００における燃焼効率を向上させることができるとともに、燃焼室１００ａの内部の温度が低い場合に発生しやすいハイドロカーボンや窒素酸化物の発生を抑制することができる。 Moreover, in this embodiment, the heat conductivity in the top part 11a of the piston main body 11 can fully be reduced by arrange | positioning the low heat conductive part 12 comprised from the aluminum composite material 3 to the top part 11a of the piston main body 11. FIG. . Thereby, since it can suppress that the heat inside the combustion chamber 100a which the top part 11a of the piston main body 11 faces escapes from the top part 11a of the piston main body 11 via the piston main body 11, the temperature inside the combustion chamber 100a Can be suppressed. Thereby, combustion efficiency in the internal combustion engine 100 including the combustion chamber 100a can be improved, and generation of hydrocarbons and nitrogen oxides that are likely to occur when the temperature inside the combustion chamber 100a is low can be suppressed. .

次に、図１〜図７を参照して、本発明の一実施形態による内燃機関１００のピストン１０の製造プロセスについて説明する。 Next, with reference to FIGS. 1-7, the manufacturing process of the piston 10 of the internal combustion engine 100 by one Embodiment of this invention is demonstrated.

まず、図４に示すように、溶湯容器２００ａと、溶湯容器２００ａ内の溶湯を撹拌するための撹拌部２００ｂと、溶湯容器２００ａの温度を略一定に維持するためのヒータ２００ｃとを備える撹拌装置２００を準備する。なお、図４には撹拌部２００ｂとして撹拌羽根を用いた撹拌装置２００を図示しているものの、撹拌部２００ｂとしては、非接触で溶湯を撹拌可能な電磁式の撹拌部などを用いてもよい。そして、アルミニウムとマグネシウムとを少なくとも含むアルミニウム合金からなる基材を溶湯容器２００ａに投入した状態で、ヒータ２００ｃにより溶融温度以上の温度で基材を溶融させることにより、アルミニウムとマグネシウムとを少なくとも含むアルミニウム合金からなる溶湯（基材溶湯１０１）を作成する。 First, as shown in FIG. 4, an agitation device including a molten metal container 200a, an agitation unit 200b for agitating the molten metal in the molten metal container 200a, and a heater 200c for maintaining the temperature of the molten metal container 200a substantially constant. Prepare 200. Although FIG. 4 illustrates a stirring device 200 using a stirring blade as the stirring unit 200b, an electromagnetic stirring unit that can stir the molten metal in a non-contact manner may be used as the stirring unit 200b. . Then, in a state in which a base material made of an aluminum alloy containing at least aluminum and magnesium is put into the molten metal container 200a, the base material is melted at a temperature equal to or higher than the melting temperature by the heater 200c, thereby aluminum containing at least aluminum and magnesium. A molten metal (base material molten metal 101) made of an alloy is created.

そして、撹拌部２００ｂにより基材溶湯１０１を撹拌しつつ、複数の微小なガラス中空粒子１０２を投入して混合する。この撹拌により、基材溶湯１０１内で複数のガラス中空粒子１０２が十分に分散される。このガラス中空粒子１０２は、図５に示すように、真球状のガラス外殻１０２ａと、ガラス外殻１０２ａの内側に形成された中空部分１０２ｂとを有している。また、ガラス中空粒子１０２の粒径（メジアン径）は、約１００μｍ以下であるのが好ましい。また、ガラス中空粒子１０２の中空部分１０２ｂは、ガラス外殻１０２ａが中空状態を維持可能な強度を有する状態で、できるだけ大きく確保されるのが好ましい。具体的には、中空部分１０２ｂは、ガラス中空粒子１０２の体積の約７５％以上約９５％以下の体積を占めるのが好ましい。なお、図５には、拡大したガラス中空粒子１０２を１つのみ図示している。 Then, a plurality of minute glass hollow particles 102 are introduced and mixed while stirring the molten base material 101 by the stirring unit 200b. By this stirring, the plurality of glass hollow particles 102 are sufficiently dispersed in the molten base material 101. As shown in FIG. 5, the glass hollow particle 102 has a spherical glass outer shell 102a and a hollow portion 102b formed inside the glass outer shell 102a. The glass hollow particle 102 preferably has a particle size (median diameter) of about 100 μm or less. The hollow portion 102b of the glass hollow particle 102 is preferably secured as large as possible in a state where the glass outer shell 102a has a strength capable of maintaining a hollow state. Specifically, the hollow portion 102 b preferably occupies a volume of about 75% to about 95% of the volume of the glass hollow particle 102. In FIG. 5, only one enlarged glass hollow particle 102 is shown.

ガラス中空粒子１０２のガラス外殻１０２ａは、ケイ素と酸素とを少なくとも含有する非晶質のガラス酸化物から構成されている。具体的には、ガラス酸化物は、たとえば、ケイ素酸化物（ＳｉＯ_２）、ナトリウム酸化物（Ｎａ_２Ｏ）およびカルシウム酸化物（ＣａＯ）から主に構成されるソーダ石灰ガラス、ソーダ石灰ガラスのナトリウム酸化物の一部をホウ素酸化物（Ｂ_２Ｏ_３）に置き換えたソーダ石灰ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラスのナトリウム酸化物の一部およびカルシウム酸化物の大部分をホウ素酸化物（Ｂ_２Ｏ_３）に置き換えたホウケイ酸ガラス、または、ケイ素酸化物からほとんど構成されるシリカガラスなどから構成されている。 The glass outer shell 102a of the glass hollow particle 102 is made of an amorphous glass oxide containing at least silicon and oxygen. Specifically, the glass oxide is, for example, soda lime glass mainly composed of silicon oxide (SiO ₂ ), sodium oxide (Na ₂ O) and calcium oxide (CaO), sodium of soda lime glass. Soda lime borosilicate glass in which part of the oxide is replaced with boron oxide (B ₂ O ₃ ), part of sodium oxide and soda lime glass of soda lime glass are mostly boron oxide (B ₂ O ₃ ) Borosilicate glass or silica glass mostly composed of silicon oxide.

ここで、本実施形態の製造プロセスでは、ヒータ２００ｃにより基材溶湯１０１の温度を基材１（図２参照）の溶融温度以上で、かつ、ガラス外殻１０２ａを構成するガラス酸化物のガラス転移点以下に維持した状態で、複数のガラス中空粒子１０２が投入された基材溶湯１０１を所定の時間撹拌して混合する。それにより、ガラス外殻１０２ａと基材溶湯１０１との界面において、ガラス酸化物のケイ素酸化物と基材溶湯１０１内のアルミニウムおよびマグネシウムとの酸化還元反応が行われる。つまり、ケイ素酸化物が還元されてケイ素（単体）になるとともに、アルミニウムおよびマグネシウムがそれぞれ酸化されてスピネルなどのアルミニウム、マグネシウムおよび酸素を少なくとも含有する複合酸化物になる。 Here, in the manufacturing process of the present embodiment, the temperature of the molten metal 101 is equal to or higher than the melting temperature of the substrate 1 (see FIG. 2) by the heater 200c, and the glass transition of the glass oxide constituting the glass outer shell 102a. In the state maintained below the point, the molten base material 101 into which the plurality of hollow glass particles 102 are charged is stirred and mixed for a predetermined time. Thereby, at the interface between the glass outer shell 102 a and the molten base material 101, a redox reaction between the silicon oxide of the glass oxide and the aluminum and magnesium in the molten base material 101 is performed. That is, the silicon oxide is reduced to silicon (simple substance), and aluminum and magnesium are each oxidized to become a composite oxide containing at least aluminum such as spinel, magnesium and oxygen.

また、基材溶湯１０１内のアルミニウムおよびマグネシウムが基材溶湯１０１側からガラス外殻１０２ａ側に移動（拡散）することによって、ガラス外殻１０２ａと基材溶湯１０１との界面だけでなく、ガラス外殻１０２ａの内部においても、ガラス酸化物のケイ素酸化物と基材溶湯１０１内のアルミニウムおよびマグネシウムとの酸化還元反応が進行する。これにより、ガラス外殻１０２ａを含む複数のガラス中空粒子１０２は、アルミニウム、マグネシウムおよび酸素を少なくとも含有する複合酸化物から構成された外殻２ａを含む複数の中空粒子２（図３参照）に変化した状態で、基材溶湯１０１の内部に分散される。これにより、溶融状態のアルミ複合材（アルミ複合材溶湯）が作成される。 In addition, aluminum and magnesium in the base metal melt 101 move (diffuse) from the base metal melt 101 side to the glass outer shell 102a side, so that not only the interface between the glass outer shell 102a and the base metal melt 101 but also the outside of the glass. The oxidation-reduction reaction of the glass oxide silicon oxide and the aluminum and magnesium in the molten base material 101 also proceeds in the shell 102a. Thereby, the plurality of glass hollow particles 102 including the glass outer shell 102a are changed to the plurality of hollow particles 2 including the outer shell 2a composed of a composite oxide containing at least aluminum, magnesium and oxygen (see FIG. 3). In this state, it is dispersed inside the molten base material 101. As a result, a molten aluminum composite material (aluminum composite material melt) is created.

なお、酸化還元反応において生成したケイ素（単体）は、ガラス外殻１０２ａ側から基材溶湯１０１側に分散される。これにより、ケイ素（単体）が留まることに起因してガラス酸化物のケイ素酸化物と基材溶湯１０１内のアルミニウムおよびマグネシウムとの酸化還元反応が阻害されることが抑制される。 In addition, the silicon | silicone (simple substance) produced | generated in the oxidation reduction reaction is disperse | distributed from the glass outer shell 102a side to the base-material molten metal 101 side. Thereby, it is suppressed that the oxidation-reduction reaction between the silicon oxide of the glass oxide and the aluminum and magnesium in the molten base material 101 due to the retention of silicon (simple substance) is suppressed.

また、ガラス外殻１０２ａは、基材溶湯１０１に投入された際に、ガラス中空粒子１０２の中空状態を維持した状態で、基材溶湯１０１の熱によりある程度軟化するのが好ましい。これにより、ガラス外殻１０２ａと基材溶湯１０１との濡れ性を向上させることが可能であるとともに、ガラス外殻１０２ａと基材溶湯１０１との接触面積が大きくすることが可能である。この結果、ガラス外殻１０２ａを構成するガラス酸化物のガラス転移点はある程度低い方が好ましい。具体的には、ガラス酸化物は、ガラス転移点が非常に高いシリカガラスよりも、ガラス転移点が比較的低いソーダ石灰ガラス、ソーダ石灰ホウケイ酸ガラス、または、ホウケイ酸ガラスからなるのが好ましい。なお、ガラス酸化物のガラス転移点は、基材１の溶融温度以上である必要がある。 Moreover, it is preferable that the glass outer shell 102a is softened to some extent by the heat of the molten base material 101 in a state in which the hollow state of the glass hollow particles 102 is maintained when being put into the molten base material 101. Thereby, the wettability between the glass outer shell 102a and the molten base material 101 can be improved, and the contact area between the glass outer shell 102a and the molten base material 101 can be increased. As a result, the glass transition point of the glass oxide constituting the glass outer shell 102a is preferably low to some extent. Specifically, the glass oxide is preferably made of soda lime glass, soda lime borosilicate glass, or borosilicate glass having a relatively low glass transition point, rather than silica glass having a very high glass transition point. The glass transition point of the glass oxide needs to be equal to or higher than the melting temperature of the substrate 1.

また、ガラス酸化物にナトリウム酸化物（Ｎａ_２Ｏ）が含有されている場合には、ケイ素酸化物と同様に、つまり、ナトリウム酸化物が還元されてナトリウム（単体）になるとともに、アルミニウムおよびマグネシウムがそれぞれ酸化されて複合酸化物になる。そして、酸化還元反応において生成したナトリウム（単体）は、ガラス外殻１０２ａ側から基材溶湯１０１側に分散される。ここで、ナトリウム（単体）は、アルミニウム合金において脆化の原因となる。この結果、ガラス酸化物における酸化ナトリウムの含有量は少ない方が好ましい。つまり、ナトリウムの含有量の観点からは、ガラス酸化物は、ナトリウムの含有量が多いソーダ石灰ガラスよりも、ソーダ石灰ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、または、シリカガラスからなるのが好ましい。これらの結果、ガラス転移点およびナトリウムやカルシウムの含有量の双方の観点からは、ガラス酸化物は、ソーダ石灰ホウケイ酸ガラス、または、ホウケイ酸ガラスからなるのが好ましい。 Further, when sodium oxide (Na ₂ O) is contained in the glass oxide, it is the same as the silicon oxide, that is, the sodium oxide is reduced to sodium (simple substance), and aluminum and magnesium Are oxidized into complex oxides. And the sodium (simple substance) produced | generated in the oxidation reduction reaction is disperse | distributed from the glass outer shell 102a side to the base-material molten metal 101 side. Here, sodium (simple substance) causes embrittlement in the aluminum alloy. As a result, it is preferable that the content of sodium oxide in the glass oxide is small. That is, from the viewpoint of the sodium content, the glass oxide is preferably made of soda lime borosilicate glass, borosilicate glass, or silica glass rather than soda lime glass having a high sodium content. As a result, the glass oxide is preferably made of soda-lime borosilicate glass or borosilicate glass from the viewpoints of both the glass transition point and the contents of sodium and calcium.

また、複数のガラス中空粒子１０２は、アルミ複合材の熱伝導率を十分に低下させるために、アルミ複合材３（図２参照）の強度が過度に低下しない程度にできるだけ多く含有されるのが好ましい。具体的には、複数のガラス中空粒子１０２の合計体積が基材溶湯１０１の体積の約７０％以下になるように、複数のガラス中空粒子１０２を混合するのが好ましい。また、アルミ複合材の熱伝導率を十分に低下させるために、複数のガラス中空粒子１０２の合計体積が基材溶湯１０１の体積の約２０％以上になるように、複数のガラス中空粒子１０２を混合するのが好ましい。 Moreover, in order to sufficiently reduce the thermal conductivity of the aluminum composite material, the plurality of glass hollow particles 102 are contained as much as possible so that the strength of the aluminum composite material 3 (see FIG. 2) does not decrease excessively. preferable. Specifically, the plurality of glass hollow particles 102 are preferably mixed so that the total volume of the plurality of glass hollow particles 102 is about 70% or less of the volume of the molten metal 101. Further, in order to sufficiently reduce the thermal conductivity of the aluminum composite material, the plurality of glass hollow particles 102 are formed so that the total volume of the plurality of glass hollow particles 102 is about 20% or more of the volume of the base metal melt 101. It is preferable to mix.

次に、図６に示すような、鋳ぐるみ鋳造用の鋳型３００を準備する。この鋳型３００は、図１に示すピストン１０の外形形状に対応するように形成されている。そして、溶融したアルミニウム合金溶湯を鋳型３００内に充填することによって、ピストン１０の低熱伝導部１２以外のピストン本体１１の部分を作成する。そして、図７に示すように、アルミ複合材溶湯を頂部１１ａに配置するように鋳型３００内に充填することによって、ピストン本体１１にアルミ複合材３から構成された低熱伝導部１２を接合する。これにより、鋳ぐるみ鋳造により、ピストン本体１１と、ピストン本体１１の頂部１１ａに接合された低熱伝導部１２とを備えるピストン１０が製造される。 Next, a casting mold 300 as shown in FIG. 6 is prepared. The mold 300 is formed to correspond to the outer shape of the piston 10 shown in FIG. And the part of piston main bodies 11 other than the low heat conduction part 12 of the piston 10 is created by filling the molten aluminum alloy melt into the mold 300. Then, as shown in FIG. 7, the low heat conduction portion 12 made of the aluminum composite material 3 is joined to the piston main body 11 by filling the mold 300 with the aluminum composite melt so as to be disposed on the top portion 11 a. Thereby, the piston 10 provided with the piston main body 11 and the low heat conduction part 12 joined to the top part 11a of the piston main body 11 is manufactured by cast-off casting.

なお、内燃機関１００のシリンダブロック２０およびシリンダヘッド３０（図１参照）も、上記ピストン１０と同様に、鋳ぐるみ鋳造などによって製造することが可能である。 Note that the cylinder block 20 and the cylinder head 30 (see FIG. 1) of the internal combustion engine 100 can also be manufactured by cast-off casting or the like, similar to the piston 10.

上記実施形態の製造方法では、以下のような効果を得ることができる。 In the manufacturing method of the above embodiment, the following effects can be obtained.

本実施形態の製造方法では、上記のように、基材溶湯１０１と、ケイ素と酸素とを少なくとも含有するガラス酸化物から構成されたガラス外殻１０２ａを含むガラス中空粒子１０２とを混合することにより、ガラス酸化物を基材溶湯１０１の内部に十分に分散させることができる。さらに、基材溶湯１０１のアルミニウムおよびマグネシウムと、ガラス中空粒子１０２におけるガラス外殻１０２ａのガラス酸化物とが酸化還元反応を行うことによって、アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物を含有する外殻２ａを含む複数の中空粒子２を形成する。これにより、酸化還元反応により生成されたアルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物は、反応前のガラス中空粒子１０２よりも強度（硬度）が高いと考えられるので、中空粒子２が破損することが抑制され、その結果、中空粒子２の中空状態を維持することができる。 In the production method of the present embodiment, as described above, the base metal melt 101 and the glass hollow particles 102 including the glass outer shell 102a composed of the glass oxide containing at least silicon and oxygen are mixed. The glass oxide can be sufficiently dispersed inside the molten base material 101. Furthermore, a composite oxide composed of at least aluminum, magnesium, and oxygen is obtained by performing an oxidation-reduction reaction between aluminum and magnesium of the molten metal 101 and the glass oxide of the glass outer shell 102a in the glass hollow particle 102. A plurality of hollow particles 2 including the outer shell 2a to be contained are formed. Accordingly, the composite oxide composed of at least aluminum, magnesium, and oxygen produced by the oxidation-reduction reaction is considered to have higher strength (hardness) than the glass hollow particles 102 before the reaction. As a result, the hollow state of the hollow particles 2 can be maintained.

また、本実施形態の製造方法では、基材溶湯１０１の温度を基材１の溶融温度以上で、かつ、ガラス外殻１０２ａを構成するガラス酸化物のガラス転移点以下に維持した状態で、所定の時間撹拌して混合することによって、溶融状態のアルミ複合材を作成する。これにより、基材１の溶融温度以上の温度範囲で基材溶湯１０１とガラス中空粒子１０２とを混合することによって、基材１を十分に溶融させた状態で、基材溶湯１０１とガラス中空粒子１０２とを混合することができる。また、ガラス酸化物のガラス転移温度以下の温度範囲で基材溶湯１０１とガラス中空粒子１０２とを混合することによって、ガラス酸化物の流動性が過度に高くなることに起因してガラス中空粒子１０２のガラス外殻１０２ａが過度に軟化するのを抑制することができる。これにより、酸化還元反応が十分に行われる前に過度に軟化したガラス中空粒子１０２が破損することを抑制することができるので、中空粒子２の中空状態が維持できなくなるのを抑制することができる。 Further, in the manufacturing method of the present embodiment, the temperature of the molten base material 101 is not lower than the melting temperature of the base material 1 and maintained below the glass transition point of the glass oxide constituting the glass outer shell 102a. The aluminum composite material in a molten state is prepared by stirring and mixing for the above time. Thereby, the base metal melt 101 and the glass hollow particles are mixed in the temperature range equal to or higher than the melting temperature of the base material 1 so that the base material 1 is sufficiently melted. 102 can be mixed. Further, by mixing the molten base material 101 and the glass hollow particles 102 in a temperature range below the glass transition temperature of the glass oxide, the flowability of the glass oxide becomes excessively high, resulting in the glass hollow particles 102. It is possible to prevent the glass outer shell 102a from being excessively softened. Thereby, since it can suppress that the glass hollow particle 102 softened excessively before the oxidation-reduction reaction is fully performed, it can suppress that the hollow state of the hollow particle 2 cannot be maintained. .

また、本実施形態の製造方法では、ガラス中空粒子１０２のガラス外殻１０２ａを、ホウケイ酸ガラスまたはソーダ石灰ホウケイ酸ガラスから構成する。これにより、ガラス転移点が高く、その結果、基材溶湯１０１の内部でほとんど軟化しないシリカからガラス外殻１０２ａが構成されている場合と比べて、ガラス中空粒子１０２のガラス外殻１０２ａを若干軟化させることによりガラス外殻１０２ａと基材溶湯１０１との濡れ性を向上させることができる。これにより、容易に、ガラス酸化物を基材溶湯１０１の内部に十分に分散させることができるとともに、基材溶湯１０１のアルミニウムおよびマグネシウムと、ガラス外殻１０２ａのガラス酸化物との間の酸化還元反応を促進させることができる。 Moreover, in the manufacturing method of this embodiment, the glass outer shell 102a of the glass hollow particle 102 is comprised from borosilicate glass or soda-lime borosilicate glass. As a result, the glass transition point is high, and as a result, the glass outer shell 102a of the glass hollow particles 102 is slightly softened as compared with the case where the glass outer shell 102a is made of silica that is hardly softened inside the molten metal 101. By doing so, the wettability between the glass outer shell 102a and the molten base material 101 can be improved. Thereby, the glass oxide can be easily dispersed sufficiently in the molten base material 101, and oxidation / reduction between the aluminum and magnesium of the molten base material 101 and the glass oxide of the glass outer shell 102a. The reaction can be promoted.

また、本実施形態の製造方法では、鋳ぐるみ鋳造により、ピストン本体１１と、ピストン本体１１の頂部１１ａに接合された低熱伝導部１２とを備えるピストン１０を製造する。これにより、容易に、ピストン本体１１の頂部１１ａに低熱伝導部１２を接合することができる。さらに、鋳ぐるみ鋳造により、ピストン本体１１と低熱伝導部１２との界面が一体的になるので、低熱伝導部１２がピストン本体１１から脱落するのを効果的に抑制することができる。 Moreover, in the manufacturing method of this embodiment, the piston 10 provided with the piston main body 11 and the low heat conduction part 12 joined to the top part 11a of the piston main body 11 is manufactured by cast casting. Thereby, the low heat conductive part 12 can be easily joined to the top part 11a of the piston main body 11. Further, since the interface between the piston main body 11 and the low heat conducting portion 12 is integrated by cast-in casting, it is possible to effectively suppress the low heat conducting portion 12 from dropping from the piston main body 11.

[実施例]
次に、図２および図８〜図１２を参照して、実施例として行ったアルミ複合材３の断面観察と、中空粒子２の外殻２ａの元素比率の測定とについて説明する。 [Example]
Next, with reference to FIG. 2 and FIGS. 8-12, the cross-sectional observation of the aluminum composite material 3 performed as an Example and the measurement of the element ratio of the outer shell 2a of the hollow particle 2 are demonstrated.

まず、上記本実施形態の製造方法に基づき、アルミ複合材３を作成した。ここで、基材１を構成するアルミニウム合金として、１０ｗｔ％のマグネシウムと、アルミニウムとから主に構成されたＡＣ７Ａを用いた。なお、このＡＣ７Ａの溶融温度は、６５０℃である。また、ガラス中空粒子１０２として、ガラス外殻１０２ａがソーダ石灰ホウケイ酸ガラスからなるグラスバブルズ（３ＭＣｏｍｐａｎｙ製）を用いた。なお、このガラス中空粒子１０２のメジアン径ｄ５０は、２０μｍであり、比重は、０．４６である。また、ガラス外殻１０２ａを構成するソーダ石灰ホウケイ酸ガラスのガラス転移点は、８００℃である。 First, the aluminum composite material 3 was created based on the manufacturing method of the present embodiment. Here, AC7A mainly composed of 10 wt% magnesium and aluminum was used as the aluminum alloy constituting the substrate 1. In addition, the melting temperature of this AC7A is 650 degreeC. Further, as the glass hollow particles 102, glass bubbles (manufactured by 3M Company) in which the glass outer shell 102a is made of soda-lime borosilicate glass were used. The glass hollow particles 102 have a median diameter d50 of 20 μm and a specific gravity of 0.46. Moreover, the glass transition point of soda-lime borosilicate glass which comprises the glass outer shell 102a is 800 degreeC.

そして、基材１の溶融温度（６５０℃）以上で、かつ、ガラス外殻１０２ａを構成するソーダ石灰ホウケイ酸ガラスのガラス転移点（８００℃）以下の７２０℃で、基材１を溶融させることによって図４に示すように基材溶湯１０１を作成した。その後、基材溶湯１０１の温度を７２０℃に維持した状態で、基材溶湯１０１を毎分５００〜６００回転で撹拌しつつ、基材溶湯１０１に複数のガラス中空粒子１０２を投入した。この際、複数のガラス中空粒子１０２の合計体積が基材溶湯１０１の体積の２０％になるように投入した。そして、複数のガラス中空粒子１０２の投入後、３０分間撹拌を続けた後、自然放冷により冷却することによって、図２に示すアルミ複合材３を形成した。 Then, the base material 1 is melted at 720 ° C. above the melting temperature (650 ° C.) of the base material 1 and below the glass transition point (800 ° C.) of the soda-lime borosilicate glass constituting the glass outer shell 102a. As shown in FIG. 4, a base metal melt 101 was prepared. Thereafter, in the state where the temperature of the molten metal 101 was maintained at 720 ° C., a plurality of hollow glass particles 102 were introduced into the molten metal 101 while stirring the molten metal 101 at 500 to 600 revolutions per minute. At this time, the total volume of the plurality of hollow glass particles 102 was added so as to be 20% of the volume of the molten base material 101. Then, after the plurality of hollow glass particles 102 were charged, stirring was continued for 30 minutes, and then cooling was performed by natural cooling, thereby forming the aluminum composite material 3 shown in FIG.

そして、アルミ複合材３の断面をＦＥ−ＳＥＭ（電界放出型走査電子顕微鏡）を用いて観察した。 And the cross section of the aluminum composite material 3 was observed using FE-SEM (field emission scanning electron microscope).

図８に示すアルミ複合材３の断面写真から、実施例のアルミ複合材３では、複数の中空粒子２が基材１内で凝集しておらず、十分に分散していることが確認できた。なお、白い基材１内に分散する黒い点状のものが中空粒子２である。また、図８よりも倍率を大きくした図９のアルミ複合材３の断面写真であっても、実施例のアルミ複合材３において、複数の中空粒子２が基材１内で凝集しておらず、十分に分散していることが確認できた。 From the cross-sectional photograph of the aluminum composite material 3 shown in FIG. 8, in the aluminum composite material 3 of the example, it was confirmed that the plurality of hollow particles 2 were not aggregated in the base material 1 and were sufficiently dispersed. . The black dots dispersed in the white substrate 1 are the hollow particles 2. Further, even in the cross-sectional photograph of the aluminum composite material 3 of FIG. 9 in which the magnification is larger than that of FIG. 8, the plurality of hollow particles 2 are not aggregated in the base material 1 in the aluminum composite material 3 of the example. It was confirmed that it was sufficiently dispersed.

また、図９の断面写真では、濃い黒色部分として中空部分２ｂが明確に確認できた。これにより、実施例のアルミ複合材３では、中空粒子２の外殻２ａが破損しておらず、中空粒子２の中空状態が略完全に維持されていることが確認できた。さらに、図９よりもより倍率を大きくした図１０の中空粒子２の断面写真からも、中空粒子２の外殻２ａが破損しておらず、中空粒子２の中空状態が略完全に維持されていることが確認できた。なお、図１０では、濃い黒色部分の中空部分２ｂと、中空部分２ｂの周囲の薄い部分の外殻２ａとが確認できた。 Moreover, in the cross-sectional photograph of FIG. 9, the hollow part 2b was able to be confirmed clearly as a dark black part. Thereby, in the aluminum composite material 3 of the Example, it has confirmed that the outer shell 2a of the hollow particle 2 was not damaged, and the hollow state of the hollow particle 2 was maintained substantially completely. Furthermore, also from the cross-sectional photograph of the hollow particle 2 in FIG. 10 in which the magnification is larger than that in FIG. 9, the outer shell 2a of the hollow particle 2 is not damaged, and the hollow state of the hollow particle 2 is maintained almost completely. It was confirmed that In addition, in FIG. 10, the hollow part 2b of the dark black part and the outer shell 2a of the thin part around the hollow part 2b have been confirmed.

また、図９および図１０の断面写真から、実施例のアルミ複合材３では、中空粒子２と基材１との間に隙間は略存在しておらず、中空粒子２と基材１とが密着して接合していることが確認できた。この結果から、中空粒子２と基材１との隙間を起点としてクラック等が発生するのを抑制することが可能であり、その結果、アルミ複合材３の強度が低下するのが抑制されていることが確認できた。 9 and 10, in the aluminum composite material 3 of the example, there is substantially no gap between the hollow particles 2 and the base material 1, and the hollow particles 2 and the base material 1 are not It was confirmed that they were closely bonded. From this result, it is possible to suppress the occurrence of cracks and the like starting from the gap between the hollow particle 2 and the base material 1, and as a result, the strength of the aluminum composite material 3 is suppressed from decreasing. I was able to confirm.

次に、外殻２ａの元素比率を、ＥＤＸ分析装置（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）を用いて測定するとともに、混合前のガラス外殻１０２ａの元素比率と比較した。なお、ＥＤＸ分析装置において、図１０に示す中空粒子２のうち、四角で囲まれた部分を拡大して示す図１１の３点（ポイント１、ポイント２、ポイント３）において、外殻２ａの元素比率を測定した。なお、この３点は、中空部分２ｂと外殻２ａとの界面から外殻２ａ側（外側）に０．５μｍ程度離れた位置を選択した。また、投入前のガラス外殻１０２ａ（図５参照）の表面の任意の３点において、投入前のガラス外殻１０２ａの元素比率を測定した。 Next, the element ratio of the outer shell 2a was measured using an EDX analyzer (energy dispersive X-ray analyzer), and compared with the element ratio of the glass outer shell 102a before mixing. In the EDX analyzer, the elements of the outer shell 2a are shown at three points (point 1, point 2, and point 3) in FIG. 11 showing an enlarged portion surrounded by a square among the hollow particles 2 shown in FIG. The ratio was measured. For these three points, a position separated by about 0.5 μm from the interface between the hollow portion 2b and the outer shell 2a to the outer shell 2a side (outer side) was selected. In addition, the element ratio of the glass outer shell 102a before charging was measured at any three points on the surface of the glass outer shell 102a (see FIG. 5) before charging.

図１２に示す外殻２ａの元素比率の結果としては、投入前のガラス中空粒子１０２のガラス外殻１０２ａに平均２８．５７％含まれていたケイ素（Ｓｉ）が、分散後の外殻２ａにおいて平均１．１２％に大幅に減少した。また、ガラス外殻１０２ａに平均３．５５％含まれていたナトリウム（Ｎａ）が、外殻２ａにおいて元素比率に含まれなくなった（略検出されなかった）。この結果から、ガラス外殻１０２ａを構成するソーダ石灰ホウケイ酸ガラスのケイ素酸化物（ＳｉＯ_２）とナトリウム酸化物（Ｎａ_２Ｏ）とが、それぞれ、基材溶湯１０１内のアルミニウムおよびマグネシウムと酸化還元反応を行ったことによって、ソーダ石灰ホウケイ酸ガラスのケイ素酸化物が還元されてケイ素（単体）になるとともに、ナトリウム酸化物が還元されてナトリウム（単体）になり、それらが、外殻２（ガラス外殻１０２ａ）から基材１に分散（拡散）したことが確認できた。 As a result of the element ratio of the outer shell 2a shown in FIG. 12, silicon (Si) contained in an average of 28.57% in the glass outer shell 102a of the glass hollow particle 102 before charging is in the outer shell 2a after dispersion. The average decreased significantly to 1.12%. Further, sodium (Na) contained in the glass outer shell 102a in an average of 3.55% is no longer included in the element ratio in the outer shell 2a (substantially not detected). From this result, the silicon oxide (SiO ₂ ) and sodium oxide (Na ₂ O) of soda-lime borosilicate glass constituting the glass outer shell 102a are respectively oxidized and reduced with aluminum and magnesium in the molten base material 101. By performing the reaction, the silicon oxide of the soda lime borosilicate glass is reduced to silicon (simple substance), and the sodium oxide is reduced to sodium (simple substance). It was confirmed that the outer shell 102a) was dispersed (diffused) in the base material 1.

一方、ガラス外殻１０２ａに含まれていなかったマグネシウム（Ｍｇ）およびアルミニウム（Ａｌ）が、それぞれ、外殻２ａにおいて平均３４．０６％および平均２７．７１％の元素比率になった。この結果から、上記酸化還元反応において、アルミニウムおよびマグネシウムがそれぞれ酸化されてスピネルなどのアルミニウム、マグネシウムおよび酸素を少なくとも含有する複合酸化物になって、外殻２ａ内に形成されたことが確認できた。また、外殻２ａの中空部分２ｂ側（内側）のポイント１〜３にまで、アルミニウムおよびマグネシウムが拡散して、酸化還元反応が行われたことも確認できた。 On the other hand, magnesium (Mg) and aluminum (Al), which were not contained in the glass outer shell 102a, had an average element ratio of 34.06% and an average of 27.71% in the outer shell 2a, respectively. From this result, it was confirmed that in the oxidation-reduction reaction, aluminum and magnesium were each oxidized to form a composite oxide containing at least aluminum such as spinel, magnesium and oxygen and formed in the outer shell 2a. . Moreover, it was also confirmed that aluminum and magnesium diffused to the points 1 to 3 on the hollow portion 2b side (inner side) of the outer shell 2a and the oxidation-reduction reaction was performed.

ここで、複数のガラス中空粒子１０２が投入された基材溶湯１０１を３０分間に亘って十分に撹拌することによって、撹拌中に、酸化還元反応前の基材溶湯１０１のマグネシウムおよびアルミニウムがケイ素酸化物に常に供給されるとともに、酸化還元反応後のケイ素が基材溶湯１０１に常に分散されると考えられる。このことから、撹拌によって、酸化還元反応が十分に行われたと考えられる。なお、このことは、分散後の外殻２ａにおけるケイ素の元素比率が大幅に減少した点からも推測することが可能である。 Here, by sufficiently stirring the base metal melt 101 into which the plurality of hollow glass particles 102 are charged for 30 minutes, magnesium and aluminum in the base metal melt 101 before the oxidation-reduction reaction are oxidized during the stirring. It is considered that silicon after the oxidation-reduction reaction is always dispersed in the molten base material 101 while being always supplied to the product. From this, it is considered that the oxidation-reduction reaction was sufficiently performed by stirring. This can also be inferred from the fact that the silicon element ratio in the outer shell 2a after dispersion has been greatly reduced.

なお、カルシウムに関しては、投入前のガラス中空粒子１０２のガラス外殻１０２ａに平均５．７２％含まれていたものの、分散後の外殻２ａにおいて平均０．７３％に減少した。これは、ソーダ石灰ホウケイ酸ガラスのカルシウム酸化物（ＣａＯ）は、アルミニウムやマグネシウムにより還元されないため、反応前後でカルシウムは外殻２ａ内から基材１側にほとんど移動しなかったものの、アルミニウムおよびマグネシウムが外殻２ａ側に移動したことにより、カルシウム自体の外殻２ａにおける割合が相対的に小さくなったことに主に起因すると考えられる。 In addition, regarding calcium, although the average was 5.72% in the glass outer shell 102a of the glass hollow particle 102 before charging, the average was reduced to 0.73% in the outer shell 2a after dispersion. This is because calcium oxide (CaO) in soda-lime borosilicate glass is not reduced by aluminum or magnesium, so calcium hardly moved from the outer shell 2a to the base 1 side before and after the reaction, but aluminum and magnesium. It is considered that this is mainly due to the fact that the ratio of calcium itself in the outer shell 2a has become relatively small due to the movement of the shell toward the outer shell 2a.

なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。 The embodiments and examples disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments and examples but by the scope of claims for patent, and includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

たとえば、上記実施形態では、車両の内燃機関（エンジン）１００の燃焼室１００ａ側の低熱伝導部１２、２２および３２に熱伝導率が低いアルミ複合材３を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、船舶や航空機などの内燃機関の燃焼室側の低熱伝導部に熱伝導率が低い本発明のアルミ複合材を用いてもよい。 For example, in the above-described embodiment, an example in which the aluminum composite material 3 having a low thermal conductivity is used for the low thermal conduction parts 12, 22 and 32 on the combustion chamber 100a side of the internal combustion engine (engine) 100 of the vehicle has been described. Is not limited to this. For example, you may use the aluminum composite material of this invention with low heat conductivity for the low heat conduction part by the side of the combustion chamber of internal combustion engines, such as a ship and an aircraft.

また、上記実施形態では、ピストン１０、シリンダブロック２０およびシリンダヘッド３０にアルミ複合材３からなる低熱伝導部１２、２２および３２をそれぞれ設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ピストン、シリンダブロックおよびシリンダヘッドの少なくともいずれか１つにアルミ複合材からなる低熱伝導部を設ければよい。なお、ピストンに低熱伝導部を設けるのが好ましい。 Moreover, in the said embodiment, although the example which provided the low heat conductive parts 12, 22, and 32 which consist of aluminum composite material 3 in the piston 10, the cylinder block 20, and the cylinder head 30 was shown, this invention is not limited to this. . In the present invention, at least one of the piston, the cylinder block, and the cylinder head may be provided with a low heat conduction portion made of an aluminum composite material. In addition, it is preferable to provide a low heat conduction part in a piston.

また、上記実施形態では、ヒータ２００ｃにより基材溶湯１０１の温度を基材１の溶融温度以上で、かつ、ガラス外殻１０２ａを構成するガラス酸化物のガラス転移点以下に維持した状態で、複数のガラス中空粒子１０２が混合された基材溶湯１０１を所定の時間撹拌して混合する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ガラス外殻を構成するガラス酸化物のガラス転移点よりも大きな温度で、複数のガラス中空粒子が混合された基材溶湯を混合してもよい。この際、ガラス中空粒子が破損しないように、基材溶湯内にガラス中空粒子を迅速に分散させる必要がある。 Moreover, in the said embodiment, in the state which maintained the temperature of the base material molten metal 101 more than the melting temperature of the base material 1 with the heater 200c and below the glass transition point of the glass oxide which comprises the glass outer shell 102a, it is several. Although the example which stirs and mixes the base metal melt 101 with which the glass hollow particle 102 of this was mixed for the predetermined time was shown, this invention is not limited to this. In the present invention, the molten base material in which a plurality of glass hollow particles are mixed may be mixed at a temperature higher than the glass transition point of the glass oxide constituting the glass outer shell. At this time, it is necessary to quickly disperse the glass hollow particles in the molten base material so that the glass hollow particles are not damaged.

また、上記実施形態では、ピストン本体１１と、アルミ複合材３からなる低熱伝導部１２とを含むピストン１０を鋳ぐるみ鋳造により製造した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ピストン本体と、アルミ複合材からなる低熱伝導部とを含むピストンを、鋳ぐるみ鋳造以外の製造方法により製造してもよい。たとえば、ピストン本体の頂部に、アルミ複合材からなる低熱伝導部を嵌め込むように接合することによって、ピストンを製造してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the example which manufactured the piston 10 containing the piston main body 11 and the low heat conductive part 12 which consists of the aluminum composite material 3 by cast-iron casting was shown, this invention is not limited to this. In the present invention, the piston including the piston main body and the low heat conductive portion made of the aluminum composite material may be manufactured by a manufacturing method other than cast-in casting. For example, the piston may be manufactured by joining the top of the piston main body so as to fit the low heat conductive portion made of an aluminum composite material.

１基材
２中空粒子
２ａ外殻
３アルミ複合材
１０ピストン
１１ピストン本体
１１ａ頂部
１２低熱伝導部
１０１基材溶湯
１０２ガラス中空粒子
１０２ａガラス外殻 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2 Hollow particle 2a Outer shell 3 Aluminum composite material 10 Piston 11 Piston main body 11a Top part 12 Low heat conduction part 101 Substrate molten metal 102 Glass hollow particle 102a Glass outer shell

Claims

アルミニウムとマグネシウムとを少なくとも含有する基材と、
アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物を含有する外殻を含み、前記基材内部に分散された複数の中空粒子と、を備える、アルミ複合材。 A base material containing at least aluminum and magnesium;
An aluminum composite material comprising: an outer shell containing a composite oxide composed of at least aluminum, magnesium and oxygen, and a plurality of hollow particles dispersed inside the base material.

アルミニウムを少なくとも含むピストン本体と、
前記ピストン本体の頂部に配置される低熱伝導部とを備え、
前記低熱伝導部は、
アルミニウムとマグネシウムとを少なくとも含有する基材と、
アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物を含有する外殻を含み、前記基材内部に分散された複数の中空粒子と、を含むアルミ複合材から構成されている、ピストン。 A piston body comprising at least aluminum;
A low heat conduction portion disposed on the top of the piston body,
The low heat conduction part is
A base material containing at least aluminum and magnesium;
A piston comprising an aluminum composite material including an outer shell containing a composite oxide composed of at least aluminum, magnesium, and oxygen, and a plurality of hollow particles dispersed inside the base material.

アルミニウムとマグネシウムとを少なくとも含有する基材を溶融させて基材溶湯を作成する工程と、
前記基材溶湯と、ケイ素と酸素とを少なくとも含有するガラス酸化物から構成されたガラス外殻を含むガラス中空粒子とを混合することにより、前記基材溶湯のアルミニウムおよびマグネシウムと、前記ガラス中空粒子における前記ガラス外殻のガラス酸化物とが酸化還元反応を行うことによって、アルミニウムとマグネシウムと酸素とから少なくとも構成された複合酸化物を含有する外殻を含む複数の中空粒子が形成されるとともに、前記複数の中空粒子が前記基材内部に分散されたアルミ複合材を作成する工程と、
ピストン本体の頂部に前記アルミ複合材から構成された低熱伝導部を接合する工程と、を備える、ピストンの製造方法。 A step of melting a base material containing at least aluminum and magnesium to create a base material melt;
By mixing the molten base material and hollow glass particles including a glass outer shell composed of a glass oxide containing at least silicon and oxygen, the molten aluminum and magnesium of the molten base material, and the hollow glass particles A plurality of hollow particles including an outer shell containing a composite oxide composed of at least aluminum, magnesium and oxygen are formed by performing a redox reaction with the glass oxide of the glass outer shell in Creating an aluminum composite in which the plurality of hollow particles are dispersed inside the substrate;
Joining the low heat conduction part comprised from the said aluminum composite material to the top part of the piston main body, The manufacturing method of a piston provided with.

前記アルミ複合材を作成する工程は、前記基材の溶融温度以上で、かつ、前記ガラス酸化物のガラス転移温度以下の温度範囲で、前記基材溶湯と前記ガラス中空粒子とを混合する工程を含む、請求項３に記載のピストンの製造方法。 The step of creating the aluminum composite material includes a step of mixing the molten base material and the glass hollow particles in a temperature range not lower than the melting temperature of the base material and not higher than the glass transition temperature of the glass oxide. The manufacturing method of the piston of Claim 3 containing.

前記ガラス中空粒子の前記ガラス外殻は、ホウケイ酸ガラスまたはソーダ石灰ホウケイ酸ガラスから構成されている、請求項３または４に記載のピストンの製造方法。 The said glass outer shell of the said glass hollow particle is a manufacturing method of the piston of Claim 3 or 4 comprised from the borosilicate glass or the soda-lime borosilicate glass.