CN104564293A - 结构体和组合涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种结构体和组合涂料，结构体即使在表面存在焊缝或焊接喷溅这样的凸部的情况下、或者存在端边部的情况下，在上述凸部或端边部也会形成厚度与平坦部没有什么区别的表面覆盖层，其隔热性或绝缘性等优异。一种结构体，其特征在于：具备基材和覆盖于基材表面的表面覆盖层，基材由金属形成、且表面形成有平坦部以及凸部和/或端边部，表面覆盖层包含：覆盖平坦部的第1表面覆盖层和覆盖凸部和/或端边部的第2表面覆盖层，第1表面覆盖层及第2表面覆盖层由非晶性无机材料及结晶性无机材料的颗粒形成，第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于第1表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径。

Description

结构体和组合涂料
技术领域
本发明涉及结构体和组合涂料。
背景技术
为了处理由发动机排出的废气中所含的有害物质，在排气管的路径上设有催化转换器。
为了提高催化转换器对有害物质的净化效率，需要将废气及废气流通的排气管等的温度维持在适合活化催化剂的温度(以下，还称作催化剂活化温度)。
在现有的废气净化系统中，发动机启动时催化转换器的温度低于催化剂活化温度，催化剂无法发挥作用，发动机启动时难以完全防止有害物质的排放。
因此，对于连接在发动机上的排气管，要求从发动机启动时起在短时间内升温至催化剂活化温度。
为了应对这样的要求，在专利文献1～3中提出了一种结构体，所述结构体由包含金属的基材和包含结晶性及非晶性无机材料的无机材料表面层构成，上述无机材料表面层的导热率低于上述基材的导热率，而上述无机材料表面层的红外线放射率高于上述基材的红外线放射率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－69383号公报
专利文献2：日本特开2009－133213号公报
专利文献3：日本特开2009－133214号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述的排气管中，存在焊接时产生的焊缝或被称为焊接喷溅的凸部。另外，当排气管的一部分为双重管时，在存在于内侧或外侧的部分排气管的端部存在端边部。
对于这种具有凸部或端边部的排气管，形成专利文献1～3中提出的表面覆盖层时，在凸部端边部，通过加热而熔融的涂层的粘度低，所以涂层容易从凸部或端边部流向其他部分，在凸部或端边部无法形成足够厚的涂膜，凸部或端边部的表面覆盖层的厚度变薄，或者有时产生未涂刷的部分。因此，在凸部或端边部无法发挥充分的隔热性等，另一方面，若想要增加表面覆盖层的厚度以提高熔融的涂层的粘度，则存在着难以形成整体上厚度均匀的层的问题。
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种结构体以及可用于制造该结构体的组合涂料，即使表面存在焊缝或焊接喷溅这样的凸部或双重结构的端边部，在上述凸部或端边部形成的表面覆盖层的厚度也与平坦部没有什么区别，其隔热性等优异。
解决课题的方法
为了达到上述目的，本发明的结构体的特征在于：其具备基材和覆盖于上述基材表面的表面覆盖层，所述基材由金属形成，且表面形成有平坦部以及凸部和/或端边部；其中，
上述表面覆盖层包含：覆盖上述平坦部的第1表面覆盖层、和覆盖上述凸部和/或端边部的第2表面覆盖层，上述第1表面覆盖层和上述第2表面覆盖层由非晶性无机材料和结晶性无机材料的颗粒构成，上述第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于上述第1表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径。
本发明中，使用岛津制作所社制激光衍射式粒径分布测定装置(SALD－300V)对在为了形成表面覆盖层而制备原料时添加到原料中的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径进行测定，结晶性无机材料的颗粒的平均粒径是指如此得到的粒径。
在下文中，只称作表面覆盖层时，其是指第1表面覆盖层和第2表面覆盖层双方。
上述第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的重量比(％)涉及构成第2表面覆盖层的结晶性无机材料的颗粒和非晶性无机材料，其是利用下述式(1)算出的值。
[结晶性无机材料的颗粒重量/(结晶性无机材料的颗粒重量+非晶性无机材料的重量)]×100···(1)
上述第1表面覆盖层中所含的上述结晶性无机材料的重量比(％)也和第2表面覆盖层的情形一样，涉及构成第1表面覆盖层的结晶性无机材料的颗粒和非晶性无机材料，也是利用上述式(1)算出的值。
本发明的结构体具备基材和由非晶性无机材料以及结晶性无机材料的颗粒形成的表面覆盖层，上述表面覆盖层包含覆盖上述平坦部的第1表面覆盖层和覆盖上述凸部和/或端边部(以下也仅称作凸部等)的第2表面覆盖层，由于上述第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于上述第1表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径，所以与形成第1表面覆盖层的涂料相比，在形成第2表面覆盖层的涂料中结晶性无机材料与熔融的非晶性无机材料的接触面积大，因此，与形成第1表面覆盖层的涂料相比，形成第2表面覆盖层的涂料在熔融时的流动阻力变大。因此，在凸部等处形成涂料的涂层，再通过加热形成第2表面覆盖层时，熔融了的涂层的粘度高，在凸部等处也可以形成厚的第2表面覆盖层，可以形成厚度至少与形成于平坦部的第1表面覆盖层没有什么区别的第2表面覆盖层。其结果，本发明的结构体整体可以发挥优异的隔热性、绝缘性等效果。
在凸部等处直接使用用于形成第1表面覆盖层的涂料时，形成熔融层时粘度降低，在凸部等处，表面覆盖层的厚度变薄或者没有涂刷到，在凸部等处的隔热性等特性差。
在下文中称作熔融层时，是指如下形成的熔融层：将非晶性无机材料的颗粒和结晶性无机材料的颗粒混合制备涂料组合物，将该涂料组合物涂布在基材表面，再通过进行加热而形成的熔融层。
在本发明中，凸部是指下述部位：在与基材表面垂直的截面上位于基材表面线与假想表面线不同的区间的由上述基材表面线和假想表面线围起来的部位。
另外，向形成凸部的基材表面线的各切点的切线分别引垂线，对于该垂线以各切点和结构体表面划定线段，任意选取10处仅切断第2表面覆盖层的线段，上述凸部的膜厚是指这10处线段的平均值。作为测定方法的一个例子，在使用株式会社菲希尔(Fischer Instruments)生产的涂层测厚仪(DUALSCOPEMP40)时，使用任意的30处进行膜厚校正后，对10处进行膜厚测定，取其测定值的平均值。对10处进行膜厚测定时，在测定区域内取任意的10处，但优选测定部位不存在集中的现象。例如，可以列举以1mm的等间隔进行测定等方法。
这里，基材表面线是指在与基材表面垂直的截面上实际上构成基材表面的线；而假想表面线是指在与基材表面垂直的截面上平坦部的基材表面线的延长线。
用图对其进行说明的话，在本发明中，在与基材表面垂直的截面上，在图1(b)所示的结构体的凸部附近放大的放大截面图、或图2(c)所示的半个部件的凸部附近放大的放大截面图中，凸部是指在基材表面线11A、22A和假想表面线11B、22B不同的区间中由基材表面线11A、22A和假想表面线11B、22B围起来的部位。
另外，在本发明中，在与基材表面垂直的截面上，除上述凸部之外，以基材表面线和假想表面线不同的区间的基材表面线作为端边部表面线段，在基材表面线上，向作为端边部表面线段的两端点的点的切线引垂线，端边部是指由构成上述两垂线和端边部表面线段的基材表面线围起来的部位。
用图对其进行说明的话，在本发明中，在将图1(c)所示结构体的端边部附近放大的放大截面图中，以基材表面线11C和假想表面线11D不同的区间的基材表面线11C作为端边部表面线段，在基材表面线11C上，向作为端边部表面线段的两端点的点11P的切线引垂线，端边部是指由构成两垂线G和端边部表面线段的基材表面线11C围起来的部位。
在形成端边部的基材表面线上，向任意抽取的10个切点的切线分别引垂线，第2表面覆盖层的端边部的膜厚是指该垂线由各切点和结构体表面划分的线段的长度的平均值。作为测定方法的一个例子，在使用株式会社菲希尔(Fischer Instruments)生产的涂层测厚仪(DUALSCOPEMP40)时，使用任意的30处进行膜厚校正后，对10处进行膜厚测定，取该测定值的平均值。
对10处进行膜厚测定时，在测定区域内取任意的10处，但优选测定部位不存在集中的情况。例如，可以列举以1mm的等间隔进行测定等方法。
在本发明的结构体中，优选上述第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为0.1～50μm，而上述第1表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为1～51μm。
本发明的结构体中，若第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为0.1～50μm且小于第1表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径，则利用涂料在凸部等处形成涂层、再通过加热形成第2表面覆盖层时，熔融的涂层的粘度高，在整个凸部等处可以形成厚的第2表面覆盖层，可以形成厚度至少与形成于平坦部的第1表面覆盖层没有什么区别的第2表面覆盖层。
第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径优选为0.1～10μm。
第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为0.1～10μm时，结晶性无机材料与熔融的非晶性无机材料的接触面积变得更大，熔融层的粘度増加，所以可以在凸部等处形成更厚的表面覆盖层。
第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的重量比优选为5重量％以上、且小于20重量％。
第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的重量比为5重量％以上且小于20重量％时，每单位容积的非晶性无机材料的量被设定在适当的范围，结晶性无机材料之间的碰撞概率降低，所以结晶性无机材料之间不易发生凝聚，分散性提高，容易形成均匀的膜。从而可以形成高温强度或隔热性、绝缘性能优异的表面覆盖层。
第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的重量比(％)涉及构成第2表面覆盖层的结晶性无机材料的颗粒和非晶性无机材料，采用下述式(1)的值。
[结晶性无机材料的颗粒重量/(结晶性无机材料的颗粒重量+非晶性无机材料的重量)]×100···(1)
第1表面覆盖层中所含的上述结晶性无机材料的重量比(％)也涉及构成第1表面覆盖层的结晶性无机材料的颗粒和非晶性无机材料，其也是利用上述式(1)算出的值。
在本发明的结构体中，上述结晶性无机材料优选包含氧化钙、氧化镁、氧化铈、氧化铝和过渡金属氧化物中的至少一种。
本发明的结构体包含上述化合物作为结晶性无机材料时，上述结晶性无机材料颗粒的耐热性优异，并且发挥机械强化表面覆盖层的作用，所以可以防止由于表面覆盖层的机械强度的劣化而产生裂纹等。特别是使用铝的氧化物时，还有助于提高排气管的绝缘性。
另外，当包含过渡金属的氧化物作为结晶性无机材料时，由于上述过渡金属的氧化物具有高的红外线放射率，所以可以提高表面覆盖层的放射率，其与基材的密合性也优异。
本发明的结构体中，上述结晶性无机材料更优选包含α－氧化铝和氧化钇稳定化氧化锆中的至少一种。
当包含上述化合物作为结晶性无机材料时，可以提高耐热性，并且，发挥机械强化表面覆盖层的作用，同时还有助于提高上述结构体的绝缘性。
本发明的结构体中，上述非晶性无机材料优选由软化点为300～1000℃的低熔点玻璃构成。
本发明的结构体中，若上述非晶性无机材料由软化点为300～1000℃的低熔点玻璃构成，则利用涂布等方法在基材表面形成涂层后，通过加热，可以比较容易地形成表面覆盖层。
若上述低熔点玻璃的软化点低于300℃，则由于软化点的温度过低，所以在加热处理时，作为表面覆盖层的层因熔融等而容易流失，难以形成厚度均匀的层。另一方面，若低熔点玻璃的软化点超过1000℃，则反而需要将加热处理的温度设为极高，基材的功能特性有可能因加热而劣化。另外，包含非晶性无机材料的表面覆盖层无法追随由基材的温度引起的热膨胀变化，表面覆盖层有可能产生裂纹而发生脱落。
本发明的结构体中，上述低熔点玻璃优选为包含钡玻璃、硼玻璃、锶玻璃、铝硅酸盐玻璃、钠锌玻璃和钠钡玻璃中的至少一种的玻璃。
本发明的结构体中，当使用由上述材料形成的低熔点玻璃作为上述非晶性无机材料时，可以在基材表面形成导热率低且具有耐热性、耐久性、绝缘性的表面覆盖层。
本发明的结构体中，上述凸部来源于焊缝和/或焊接喷溅。
本发明的结构体中，虽然上述凸部往往来源于焊缝和焊接喷溅，但在这些凸部的表面也可以形成与第1表面覆盖层的厚度相同的具有均匀厚度的第2表面覆盖层，结构体整体可以发挥上述的本发明的效果、即优异的隔热性、绝缘性等效果。
本发明的结构体中，第2表面覆盖层的厚度与第1表面覆盖层的厚度之比(第2表面覆盖层的厚度/第1表面覆盖层的厚度)为0.4～1.3。
本发明的结构体中，若第2表面覆盖层的厚度与第1表面覆盖层的厚度之比(第2表面覆盖层的厚度/第1表面覆盖层的厚度)小于0.4，则在凸部或端边部导热率的特性劣化，作为整体也无法得到充分的导热率特性，隔热性恶化。另一方面，若第2表面覆盖层的厚度与第1表面覆盖层的厚度之比超过1.3，则第2表面覆盖层的厚度变得过厚，妨碍流过表面覆盖层之上的废气等气体的流动，给压力损失带来不良影响。另外，通过引起紊流，在废气等气体与结构体之间导热系数变高，对隔热性能带来不良影响。
本发明的组合涂料的特征在于：其包含用于在基材上形成表面覆盖层的两种涂料，所述基材由金属构成，且表面形成有平坦部以及凸部和/或端边部；
上述组合涂料包含：用于形成覆盖上述平坦部的第1表面覆盖层的第1涂料组合物、和用于形成覆盖上述凸部和/或端边部的第2表面覆盖层的第2涂料组合物，上述第1涂料组合物和上述第2涂料组合物均包含非晶性无机材料和结晶性无机材料的颗粒，上述第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于上述第1涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径。
本发明的组合涂料中，上述第1涂料组合物和上述第2涂料组合物均包含非晶性无机材料和结晶性无机材料的颗粒，且上述第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于上述第1涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径，所以在凸部等处利用涂料形成涂层，再通过加热形成第2表面覆盖层时，熔融层的粘度高，在整个凸部等处可以形成厚的第2表面覆盖层，可以形成至少与形成于平坦部的第1表面覆盖层厚度相同的第2表面覆盖层。这样，通过使用上述组合涂料，在基材表面形成有第1表面覆盖层和第2表面覆盖层的结构体整体上可以发挥优异的隔热性、绝缘性等效果。
本发明的组合涂料中，上述第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径优选为0.1～50μm，上述第1涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径优选为1～51μm。
本发明的组合涂料中，上述第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为0.1～50μm，上述第1涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为1～51μm，若上述第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于上述第1涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径，则在凸部等处形成涂料的涂层，再通过加热形成第2表面覆盖层时，熔融的熔融层的粘度高，能够在整个凸部等处形成厚的第2表面覆盖层，可以形成厚度至少与形成于平坦部的第1表面覆盖层没有什么区别的第2表面覆盖层。
本发明的组合涂料中，第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径优选为0.1～10μm。
第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为0.1～10μm时，结晶性无机材料与熔融的非晶性无机材料的接触面积变得更大，熔融层的粘度増加，所以在凸部等处可以形成更厚的表面覆盖层。
本发明的组合涂料中，相对于第2涂料组合物中所含的上述非晶性无机材料和上述结晶性无机材料的总量，上述结晶性无机材料的重量比优选为5重量％以上且小于20重量％。
相对于第2涂料组合物中所含的非晶性无机材料和结晶性无机材料的总量，结晶性无机材料的重量比为5重量％以上且小于20重量％时，每单位容积的非晶性无机材料的量被设定在适当的范围，结晶性无机材料之间的碰撞概率降低，所以结晶性无机材料之间不易发生凝聚，分散性提高，容易形成均匀的膜。从而可以形成高温强度或隔热性、绝缘性能优异的表面覆盖层。
需要说明的是，本发明的组合涂料中，相对于上述第1涂料组合物的上述非晶性无机材料和上述结晶性无机材料的总量，上述结晶性无机材料的重量比优选为0.1～5重量％。
本发明的组合涂料中，上述结晶性无机材料优选包含氧化钙、氧化镁、氧化铈、氧化铝和过渡金属氧化物中的至少一种。
在本发明的组合涂料中，当包含上述化合物作为结晶性无机材料时，上述结晶性无机材料耐热性优异，并且，发挥机械强化表面覆盖层的作用，所以通过涂布本发明的组合涂料，可以防止由于形成于基板表面的表面覆盖层的机械强度的劣化而产生裂纹等。特别是使用铝的氧化物时，还有助于提高排气管的绝缘性。
另外，若包含过渡金属的氧化物作为结晶性无机材料，则由于上述过渡金属氧化物具有高的红外线放射率，所以可以提高表面覆盖层的放射率。
本发明的组合涂料中，上述结晶性无机材料更优选包含α－氧化铝和氧化钇稳定化氧化锆中的至少一种。
若包含上述化合物作为结晶性无机材料，则可以提高耐热性，并且，发挥机械强化表面覆盖层的作用，同时还有助于提高上述结构体的绝缘性。
本发明的组合涂料中，上述非晶性无机材料优选由软化点为300～1000℃的低熔点玻璃构成。
本发明的组合涂料中，若上述非晶性无机材料由软化点为300～1000℃的低熔点玻璃构成，则在利用涂布等方法于基材表面形成涂层后，通过加热，可以比较容易地形成表面覆盖层。
本发明的组合涂料中，上述低熔点玻璃优选为包含钡玻璃、硼玻璃、锶玻璃、铝硅酸盐玻璃、钠锌玻璃和钠钡玻璃中的至少一种的玻璃。
本发明的组合涂料中，当使用由上述材料形成的低熔点玻璃作为上述非晶性无机材料时，可以在基材表面形成导热率低、且具有耐热性、耐久性、绝缘性的表面覆盖层。
附图说明
图1中，(a)是示意性地显示本发明的结构体之一例的截面图，(b)是将(a)所示结构体中的凸部附近放大的放大截面图，(c)是将(a)所示结构体中的端边部附近放大的放大截面图。
图2中，(a)是示意性地显示将构成排气系统部件的基材的筒状体切成2半的部件(以下称作半个部件)的截面图，(b)是示意性地显示基材是筒状体时的排气系统部件的截面图，(c)是将(a)所示半个部件中的凸部附近放大的放大截面图。
图3是示意性地显示与本发明的结构体有关的汽车用发动机和连接在汽车用发动机上的排气歧管的分解透视图。
图4中，(a)是图3所示汽车用发动机和排气歧管的A－A线截面图，(b)是(a)所示排气歧管的B－B线截面图。
具体实施方式
以下，对本发明进行具体说明。但本发明并不限于以下内容，可以在不改变本发明的要旨的范围内适当变更后应用。
以下，对本发明的结构体以及用于制造结构体的组合涂料进行说明。
首先，对本发明的结构体进行说明。
本发明的结构体的特征在于：其具备基材和覆盖于上述基材表面的表面覆盖层，所述基材由金属形成、且表面形成有平坦部以及凸部和/或端边部，其中，上述表面覆盖层包含覆盖上述平坦部的第1表面覆盖层和覆盖上述凸部和/或端边部的第2表面覆盖层，上述第1表面覆盖层及上述第2表面覆盖层均由非晶性无机材料及结晶性无机材料的颗粒形成，上述第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于上述第1表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径。
图1(a)是示意性地显示本发明的结构体之一例的截面图，图1(b)是将图1(a)所示结构体的凸部附近放大的放大截面图，图1(c)是将图1(a)所示结构体的端边部附近放大的放大截面图。
图1(a)所示的结构体10具备基材11和形成在基材11的表面上的表面覆盖层12，所述基材11由金属形成，且表面形成有平坦部11a和凸部11b及端边部11c。
图1(a)所示的结构体10中，形成于基材11的表面的表面覆盖层12由非晶性无机材料层13和分散在非晶性无机材料层13内部的结晶性无机材料的颗粒14a、14b构成，除此之外，在非晶性无机材料层13内还可以包含气孔等。
表面覆盖层12由覆盖平坦部11a的第1表面覆盖层12a和覆盖凸部11b及端边部11c的第2表面覆盖层12b构成，第2表面覆盖层12b中所含的结晶性无机材料的颗粒14b的平均粒径小于第1表面覆盖层12a中所含的结晶性无机材料的颗粒14a的平均粒径。
本发明中使用的基材11是指作为形成表面覆盖层12的对象的部件。基材11的形状可以是平板、半圆筒、圆筒状等，此外，其截面的外缘形状还可以是椭圆形、多边形等任意形状。
当基材11为筒状体时，基材的径沿纵向可以不恒定，另外，与纵向垂直的截面形状沿纵向也可以不恒定。
基材11上形成有凸部11b及端边部11c。
对具体的凸部11b没有特别限定，但焊接时产生的焊缝或焊接喷溅相当于该凸部11b。基材11中，在表侧和背侧存在具有大面积的主面，通常任一个主面都成为形成表面覆盖层12的对象，但可以在两个主面上形成表面覆盖层。另外，根据情况，有时不仅在基材11的主面需要形成表面覆盖层，在基材11的侧面也需要形成表面覆盖层，此时，在端边部11c也形成表面覆盖层。关于端边部，例如，在排气管的一部分是双重管，且在内侧形成内管，在内管的侧面也形成表面覆盖层的情况下，存在的端边部是覆盖的对象。
在图1(a)所示的结构体10中，基材11上存在凸部11b及端边部11c，但在基材11上可以只存在凸部11b或端边部11c中的任一个。
凸部11b的高度假设是0.01～15mm，凸部11b的宽假设是0.01～20mm。垂直于基材11的主面切断时，切断面中的端边部11c的角度通常为90°，但端边部11c的角度并不限于90°，可以在70～110°的范围。
作为构成结构体10的基材11的材质，例如可以列举：不锈钢、钢、铁、铜等金属；因科镍、哈斯特镍基合金、因瓦合金等镍合金等。对于由这些金属材料形成的基材，如下所述，通过使其热膨胀系数与构成表面覆盖层12的非晶性无机材料层13接近，可以提高表面覆盖层12与由金属形成的基材11的密合力。
为了使基材与表面覆盖层的密合性变得良好，可以对基材表面施行喷砂处理或化学药品等的粗化处理。
通过上述粗化处理形成的基材表面的表面粗糙度RzJIS优选1.5～20μm。上述粗化面的表面粗糙度RzJIS是指JIS B 0601(2001)中定义的十点平均粗糙度，测长距离为10mm。
若结构体的基材粗化面的表面粗糙度RzJIS小于1.5μm，则基材的表面积变小，所以难以充分得到基材与表面覆盖层的密合性。另一方面，若结构体的基材粗化面的表面粗糙度RzJIS超过20μm，则难以在基材表面形成表面覆盖层。据认为这是由于：若结构体的基材粗化面的表面粗糙度RzJIS过大，则料浆(表面覆盖层形成用的涂料)不会进入形成于基材表面的凹凸的谷部，在此部分形成空隙。
需要说明的是，关于结构体的基材粗化面的表面粗糙度RzJIS，可以使用东京精密制HANDYSURFE－35B，按照JIS B 0601(2001)，以10mm的测长距离进行测定。
在本发明的结构体中，基材的厚度的优选下限为0.2mm，更优选的下限为0.4mm，优选的上限为10mm，更优选的上限为4mm。
结构体的基材厚度小于0.2mm时，结构体的强度不足。另外，若结构体的基材厚度超过10mm，则结构体的重量增加，例如难以搭载在汽车等车辆上，变得不实用。
无论是第1表面覆盖层12a，还是第2表面覆盖层12b，构成表面覆盖层12的非晶性无机材料层13中所分散的结晶性无机材料均可使用相同的材料，但也可以使用不同的材料。
结晶性无机材料的颗粒14a、14b优选包含氧化钙、氧化镁、氧化铈、氧化铝和过渡金属氧化物中的至少一种。
作为上述过渡金属的氧化物，可以列举氧化锆、氧化钇、氧化铌、氧化钛、氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化铜、氧化钴、氧化铬等。
另外，作为包含氧化锆的无机材料的具体例子，例如可以列举：氧化钇稳定化氧化锆、CaO稳定化氧化锆、MgO稳定化氧化锆、锆石、CeO稳定化氧化锆等。
其中，优选耐热性及耐腐蚀性优异的氧化铝、氧化钇稳定化氧化锆。
本发明的结构体中，第2表面覆盖层12b中所含的结晶性无机材料14b的颗粒的平均粒径小于第1表面覆盖层12a中所含的结晶性无机材料的颗粒14a的平均粒径。
第2表面覆盖层12b中所含的结晶性无机材料的颗粒14b的平均粒径优选为0.1～50μm，更优选为0.1～10μm。
当结晶性无机材料的颗粒14b的平均粒径处于0.1～50μm的范围时，在凸部11b及端边部11c涂布原料，再通过加热形成熔融层时，粘度比在平坦部11a上同样操作而形成的熔融层的粘度高，可以使最终形成的第2表面覆盖层12b的厚度达到与形成于平坦部的第1表面覆盖层12a没有什么区别的厚度。
若第2表面覆盖层12b中所含的结晶性无机材料的颗粒14b的平均粒径小于0.1μm，则结晶性无机材料的颗粒14b的粒径过小，熔融层中的结晶性无机材料的颗粒的表面积变大，包含结晶性无机材料的颗粒14b的熔融层的粘度变得过高，无法形成厚度均匀的表面覆盖层12。另一方面，若结晶性无机材料的颗粒14b的平均粒径超过50μm，则结晶性无机材料的颗粒14b的粒径过大，熔融层中的无机材料的颗粒的表面积过小，包含结晶性无机材料的颗粒14b的熔融层的粘度变得过低，所形成的熔融层容易流动，所形成的第2表面覆盖层12b的厚度变薄。
第2表面覆盖层12b中所含的结晶性无机材料的颗粒14b的重量比优选5重量％以上且小于20重量％。
若第2表面覆盖层12b中所含的结晶性无机材料14b的颗粒的重量比小于5重量％，则由于结晶性无机材料的重量比过低，所以熔融层的粘度变低，难以使熔融层的厚度变厚，第2表面覆盖层12b的厚度小于第1表面覆盖层12a的厚度的0.4。另一方面，若第2表面覆盖层12b中所含的结晶性无机材料14b的颗粒的重量比为20重量％以上，则由于结晶性无机材料之间的碰撞概率增加，所以容易引起结晶性无机材料之间的凝聚，难以形成均匀的膜。其结果，隔热性能等特性根据情况而容易发生波动。
第1表面覆盖层12a中所含的结晶性无机材料的颗粒14a的平均粒径优选为1～51μm。若结晶性无机材料的颗粒14a的平均粒径处于上述范围，则在平坦部11a上形成熔融层时，虽然与在凸部11b及端边部11c上同样操作形成的熔融层相比粘度低，但由于平坦部11a上形成了熔融层，所以熔融层不易流动，可以使形成于平坦部11a上的第1表面覆盖层12a达到所期望的厚度。
第1表面覆盖层12a中所含的结晶性无机材料的颗粒14a的平均粒径优选为1～51μm，更优选为超过10μm且在51μm以下。
若第1表面覆盖层12a中所含的结晶性无机材料的颗粒14a的平均粒径为10μm以下，则结晶性无机材料的颗粒14a的粒径过小，熔融层中的结晶性无机材料的颗粒的表面积过大，包含结晶性无机材料的颗粒14a的熔融层的粘度变得过高，第1表面覆盖层12a的厚度变得过厚。另一方面，若结晶性无机材料的颗粒14a的平均粒径超过51μm，则结晶性无机材料的颗粒14a的粒径过大，每单位容积的非晶性无机材料的容积过大，包含结晶性无机材料的颗粒14a的熔融层的粘度变得过低，所形成的熔融层容易流动，所形成的第1表面覆盖层12a的厚度变薄。
第1表面覆盖层12a中所含的结晶性无机材料的颗粒14a的平均粒径优选为第2表面覆盖层12b中所含的结晶性无机材料的颗粒14b的平均粒径的1.1～500倍，更优选为10～300倍。
在第1表面覆盖层12a中，优选含有0.1～5重量％的结晶性无机材料14a。
若第1表面覆盖层12a中所含的结晶性无机材料14a的颗粒的重量比超过5重量％，则在制备涂料组合物时，结晶性无机材料的重量比变高，所以涂料组合物的粘度变高，若利用与用于形成涂膜的涂料组合物相同的方法在凸部及端边部形成涂膜，并形成熔融层，则第1表面覆盖层的表面粗度变大，流过第1表面覆盖层之上的废气等气体形成紊流，废气等气体与结构体之间的导热系数变高，对隔热性带来不良影响。另一方面，若结晶性无机材料14a的颗粒的重量比小于0.1重量％，则耐热性降低，第1表面覆盖层发生剥离。
这样，由于将第2表面覆盖层12b中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径设定成较第1表面覆盖层12a中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小，所以涂布用于形成第2表面覆盖层的第2涂料组合物并进行烧制时，熔融了的涂层的粘度变高，凸部11b及端边部11c的第2表面覆盖层12b的厚度不易变薄，其结果，第2表面覆盖层12b的厚度达到与第1表面覆盖层12a的厚度没有什么区别的厚度。
第1表面覆盖层12a的厚度优选50～1000μm，更优选100～750μm。另一方面，第2表面覆盖层12b的厚度优选为第1表面覆盖层12a的厚度的0.4～1.3倍。
若第1表面覆盖层12a的厚度小于50μm，则表面覆盖层12整体的厚度变得过薄，隔热性能降低，无法充分提高基材的温度。另一方面，若第1表面覆盖层12a的厚度超过1000μm，则表面覆盖层12整体过厚，受到热冲击时，表面覆盖层12的与基材11的接合面和暴露于环境中的表面的温度差容易变大，表面覆盖层12容易被破坏。
构成结构体的表面覆盖层12的非晶性无机材料优选为软化点为300～1000℃的低熔点玻璃。无论是在形成第1表面覆盖层12a时还是在形成第2表面覆盖层12b时，本发明中使用的非晶性无机材料均可使用具有上述范围的软化点的低熔点玻璃。
形成第2表面覆盖层12b时，与形成第1表面覆盖层12a时相比，需要形成高粘度的熔融层，所以可以使用在上述软化点范围内形成更高粘度的物质，但更优选通过改变非晶性无机材料中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径来调节熔融层的粘度。
对上述低熔点玻璃的种类没有特别限定，但优选为包含钡玻璃、硼玻璃、锶玻璃、铝硅酸盐玻璃、钠锌玻璃和钠钡玻璃中的至少一种的玻璃。
如上所述，这些玻璃既可以单独使用，也可以混合两种以上的玻璃。
若上述的低熔点玻璃的软化点处于300～1000℃的范围，则使低熔点玻璃熔解并将其涂布(coat)于基材(金属材料)表面后，通过施行加热、烧制处理，可以在由金属形成的基材表面上容易地形成表面覆盖层12，而且可以形成与基材的密合性优异的表面覆盖层。
若上述低熔点玻璃的软化点低于300℃，则由于软化点的温度过低，进行加热处理时，作为表面覆盖层的层通过熔融等而容易流动，难以形成厚度均匀的层，另一方面，若上述低熔点玻璃的软化点超过1000℃，则反而需要将加热处理的温度设定得非常高，所以有可能通过加热而导致基材的机械特性劣化。
需要说明的是，软化点可以根据JIS R 3103－1：2001中规定的方法，例如使用有限会社OPT企业制的玻璃自动软化点·变形点测定装置(SSPM－31)来测定。
需要说明的是，本发明的结构体中，在使用半圆筒的基材或圆筒形状的基材的情况下，在基材表面的包括图1所示结构体10中的平坦部11a以及凸部11b和/或端边部11c在内的部分形成了表面覆盖层12(表面覆盖层12a及表面覆盖层12b)。如上所述，表面覆盖层12可以形成于基材11的两面。
即使在表面覆盖层12形成于基材11的两面的情况下，第1表面覆盖层12a的厚度也优选为50～1000μm。
接下来，对本发明的结构体的制造方法进行说明。
首先，对本发明的结构体制造中使用的组合涂料进行说明。上述组合涂料包含用于在基材上形成表面覆盖层的两种涂料，所述基材由金属构成、且表面形成有平坦部及凸部和/或端边部。
即，上述组合涂料的特征在于：其包含用于形成覆盖上述平坦部的第1表面覆盖层的第1涂料组合物和用于形成覆盖上述凸部和/或端边部的第2表面覆盖层的第2涂料组合物，其中，上述第1涂料组合物和上述第2涂料组合物均包含非晶性无机材料及结晶性无机材料的颗粒，上述第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于上述第1涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径。
通过使用本发明的组合涂料，可以制造上述本发明的结构体，但其用途并不限于制造上述结构体，还可用于用以形成涂膜的其他用途。
对于作为本发明的组合涂料的涂布对象的基材的种类、材质或厚度、形状等特性、凸部、端边部等，可以直接应用上述本发明的结构体中说明的事项。
首先，对第2涂料组合物进行说明。
用于形成覆盖凸部等的第2表面覆盖层的第2涂料组合物包含非晶性无机材料及结晶性无机材料的颗粒，但除此之外还可以混合分散介质、有机结合材料等。
第2涂料组合物中的结晶性无机材料是用于形成上述结构体的第2表面覆盖层的原料，因此，可以使用与第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒相同的材料。关于结晶性无机材料的种类等，在上述结构体中已经说明，所以在此省略其详细的说明，但第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于上述第1涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径。
第2涂料组合物中的结晶性无机材料在湿式粉碎后的最终平均粒径优选为0.1～50μm，更优选为0.1～10μm。
若第2涂料组合物中的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径处于0.1～50μm的范围，则在凸部及端边部涂布原料，并通过加热形成熔融层时，与在平坦部进行相同操作而形成的熔融层相比粘度高，所以可以使最终凸部等处形成的第2表面覆盖层的厚度与形成于平坦部的第1表面覆盖层的厚度没有什么区别。
若第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于0.1μm，则结晶性无机材料的颗粒粒径过小，熔融层中的结晶性无机材料的颗粒的表面积变得过大，包含结晶性无机材料的颗粒14b的熔融层的粘度变得过高，无法形成厚度均匀的表面覆盖层。另一方面，若第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径超过50μm，则结晶性无机材料的颗粒粒径过大，熔融层中的无机材料的颗粒的表面积过小，包含结晶性无机材料的颗粒的熔融层的粘度变得过低，已形成的熔融层变得容易流动，将形成的第2表面覆盖层的厚度变薄。
相对于第2涂料组合物中所含的非晶性无机材料和所述结晶性无机材料的总量，所述结晶性无机材料的重量比优选为5重量％以上且小于20重量％。
需要说明的是，在第1涂料组合物及第2涂料组合物中，相对于结晶性无机材料的颗粒重量和非晶性无机材料的重量的总计，结晶性无机材料的颗粒重量的重量比与上述本发明结构体中的第1表面覆盖层中所含的上述结晶性无机材料的重量比及第2表面覆盖层中所含的上述结晶性无机材料的重量比相同。
关于第2涂料组合物中的结晶性无机材料的颗粒的重量比，由于除第2涂料组合物中所含的非晶性无机材料及结晶性无机材料的颗粒以外，还包含分散剂等，所以有时也需要以相对于涂料组合物整体重量的结晶性无机材料的颗粒的重量比来表示。这种情况下，该重量比是指第2涂料组合物中的结晶性无机材料的颗粒浓度。需要说明的是，在第1涂料组合物中，以浓度来表示的情况下，是指结晶性无机材料的颗粒相对于涂料组合物整体重量的重量比。
第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料相对于第2涂料组合物整体的浓度优选为2～9重量％，更优选为3～5重量％。
另外，关于非晶性无机材料，非晶性无机材料的种类、材质、其特性等可以采用本发明的结构体中说明的内容，所以省略其说明，但在上述结构体中，非晶性无机材料在涂布、加热后熔融，形成非晶质层。另一方面，在制备原料的第2涂料组合物时，使用上述非晶性无机材料的粉末。制备本发明的第2涂料组合物时，将各原料调合后进行湿式粉碎，但关于非晶性无机材料的粉末，最初使用调节至适当粒径的粉末，在原料的调合后，通过湿式粉碎得到目标粒径的粉末。
如上所述，将非晶性无机材料涂布于基材表面进行烧制后，熔融而形成非晶性无机材料层，所以不必严格控制非晶性无机材料的粒径，但在表面覆盖层形成用的涂料中，非晶性无机材料的颗粒需要均匀分散。
从这方面考虑，第2涂料组合物中的非晶性无机材料在湿式粉碎后的最终平均粒径优选0.1～100μm，更优选1～20μm。据推测这是由于平均粒径在1～20μm的范围时，颗粒表面的带电所带来的影响少，颗粒容易均匀分散。
作为上述分散介质，例如可以列举水或甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂等。对第2涂料组合物中所含的非晶性无机材料的粉末与分散介质的配比没有特别限定，例如，相对于100重量份非晶性无机材料的粉末，分散介质优选为50～150重量份。这是为了达到适于在基材上涂布的粘度。
作为可混合在上述表面覆盖层形成用的涂料中的有机结合材料，例如，可以列举：聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素等。这些材料可以单独使用，也可以将两种以上并用。
另外，可以将分散介质和有机结合材料并用。
接下来，对第1涂料组合物进行说明。
用于形成覆盖平坦部的第1表面覆盖层的第1涂料组合物包含非晶性无机材料及结晶性无机材料的颗粒，但除此之外还可以混合分散介质、有机结合材料等。
第1涂料组合物中的结晶性无机材料是用于形成上述结构体的第1表面覆盖层的原料，因此，可以使用与第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料相同的材料。关于结晶性无机材料的种类等，在上述结构体中已经说明，所以在此省略其说明，但第1涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径大于第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径。
第1涂料组合物中的结晶性无机材料在湿式粉碎后的最终平均粒径优选为1～51μm，更优选为超过10μm且在51μm以下。
对于结晶材料颗粒相对于第1涂料组合物中的非晶性无机材料和所述结晶性无机材料的总量的重量比，利用与上述第2涂料组合物的情形相同的方法来确定。
在第1涂料组合物中，相对于非晶性无机材料和结晶性无机材料的总量，优选包含重量比为0.1～5重量％的结晶性无机材料的颗粒。
相对于第1涂料组合物中所含的非晶性无机材料和结晶性无机材料的总量，若结晶性无机材料的颗粒的重量比超过5重量％，则在制备第1涂料组合物时，第1涂料组合物的粘度变高，第1表面覆盖层的表面粗度变粗，所以流过第1表面覆盖层之上的废气等气体形成紊流，废气等气体与结构体之间的导热系数变高，给隔热性能带来不良影响。另一方面，若结晶性无机材料的颗粒的重量比小于0.1重量％，则已形成的第1表面覆盖层的耐热性下降，第1表面覆盖层发生剥离。
相对于第1涂料组合物中所含的第1涂料组合物整体，结晶性无机材料的颗粒浓度优选0～0.05重量％。
另外，关于非晶性无机材料，非晶性无机材料的种类、材质、其特性等可以采用在本发明的结构体中说明的内容，所以省略其说明，但在上述结构体中，非晶性无机材料在涂布、加热后熔融，形成非晶质层。另一方面，在制备原料的第1涂料组合物时，使用上述非晶性无机材料的粉末。制备本发明的第1涂料组合物时，调合各原料后进行湿式粉碎，但关于非晶性无机材料的粉末，使用最初已调节至适当粒径的材料，在原料的调合后，通过湿式粉碎得到目标粒径的粉末。
如上所述，将非晶性无机材料涂布在基材表面进行烧制后，熔融形成非晶性无机材料层，所以不必严格控制非晶性无机材料的粒径，但在表面覆盖层形成用的涂料中，非晶性无机材料的颗粒需要均匀分散。
从这方面考虑，第1涂料组合物中的非晶性无机材料在湿式粉碎后的最终平均粒径优选0.1～100μm，更优选1～20μm。据推测这是因为平均粒径在1～20μm的范围时，颗粒表面带电所带来的影响少，颗粒容易均匀分散。
作为第1涂料组合物中所含的分散介质及有机结合材料，可以列举与第2涂料组合物中例示的材料相同的材料。对第1涂料组合物中所含的非晶性无机材料的粉末与分散介质的配比没有特别限定，例如，相对于100重量份非晶性无机材料的粉末，优选分散介质为50～150重量份。
接下来，对上述表面覆盖层形成用涂料的制备和使用了该涂料的排气系统部件的制造方法进行说明。
(1)准备由金属形成的基材的步骤
以由金属形成的基材(以下，还称作金属基材或金属材料)作为起始材料，首先，为了除去金属基材表面的杂质而进行清洗处理。
对上述清洗处理没有特别限定，可以采用以往公知的清洗处理，具体而言，例如，可以采用在醇溶剂中进行超声波清洗的方法等。
另外，在上述清洗处理后，根据需要，可以对金属基材表面施行粗化处理，以增加金属基材表面的比表面积或者调整金属基材表面的粗糙度。具体而言，例如，可以施行喷砂处理、蚀刻处理、高温氧化处理等粗化处理。这些处理可以单独使用，也可以将两种以上合用。
在该粗化处理后，可以再进行清洗处理。
(2)形成表面覆盖层的步骤
首先，将结晶性无机材料、非晶性无机材料等混合，制备用于形成覆盖平坦部的第1表面覆盖层的第1涂料组合物和用于形成覆盖凸部和/或端边部的第2表面覆盖层的第2涂料组合物。
具体而言，例如，制备结晶性无机材料的粉末和非晶性无机材料的粉末，使之分别形成规定的粒度、形状等，将各粉末以规定的配比进行干式混合，制备混合粉末，再加入水，使用球形磨进行湿式混合，从而制备第1涂料组合物和第2涂料组合物。
此处，对混合粉末与水的配比没有特别限定，但相对于100重量份的混合粉末，水优选为100重量份左右。这是为了达到适于在金属基材上涂布的粘度。另外，根据需要，在上述表面覆盖层形成用涂料中，如上所述可以混合有机溶剂等分散介质及有机结合材料等。
当然，第1涂料组合物中的非晶性无机材料粉末与结晶性无机材料粉末的比例和第2涂料组合物中的非晶性无机材料粉末与结晶性无机材料粉末的比例不同，虽然对其混合方法没有限定，但将分散剂与有机结合材料的比例调整为相同，并通过结晶性无机材料粉末的配比来调节粘度等时，容易进行调整。
(3)接下来，在金属基材的平坦部涂布第1涂料组合物，在凸部和/或端边部涂布第2涂料组合物。
作为涂布上述涂料组合物的方法，例如，可以采用喷涂、静电涂刷、喷墨、使用压模或辊等的转印、刷涂或电镀涂刷等方法。
(4)接着，对平坦部涂布了第1涂料组合物，凸部和/或端边部涂布了第2涂料组合物的金属基材施行烧制处理。
具体而言，将涂布了上述涂料组合物的金属基材干燥后，进行加热烧制，从而形成第1表面覆盖层及第2表面覆盖层。
上述烧制温度优选为非晶性无机材料的软化点以上，虽然烧制温度还取决于所混合的非晶性无机材料的种类，但优选700℃～1100℃。这是由于：通过使烧制温度达到非晶性无机材料的软化点以上的温度，可以使金属基材与非晶性无机材料牢固地密合，可以形成与金属基材牢固地密合的第1表面覆盖层及第2表面覆盖层。
通过上述过程，可以制造图1所示的排气系统部件，其为本发明的结构体之一例。
图2(a)是示意性地显示将构成排气系统部件的基材的筒状体切成两半的部件(以下，称作半个部件)的截面图，图2(b)是示意性地显示基材为筒状体时的排气系统部件的截面图，图2(c)是将图2(a)所示半个部件中的凸部附近放大的放大截面图。
在图2(b)所示的排气系统部件30中，具备向排气管那样由筒状体构成、且一部分形成有凸部31b的基材31，在基材31的内侧形成有表面覆盖层32，所述表面覆盖层32包含覆盖平坦部的第1表面覆盖层32a及覆盖凸部的第2表面覆盖层32b。
在该基材31的内侧形成有包含第1表面覆盖层32a及第2表面覆盖层32b的表面覆盖层32的排气管是隔热性能极其优异的排气管。因此，通过使用该排气管，可以从发动机启动时起在短时间内升温至催化剂活化温度，从发动机启动时起即可充分发挥催化转换器的性能。
以下，给出制造排气系统部件的方法的例子，其中，这样的基材为筒状体，且筒状体的内面形成有表面覆盖层。
当图2(b)所示的排气系统部件(筒状体)30较长时，虽然不是不可以在其整个内部形成表面覆盖层，但比较难，所以通常使用将构成排气系统部件的基材筒状体切断成两半的排气系统部件(半个部件)20(参照图2(a))。
这种情况下，在基材21的表面形成包含覆盖凸部的第2表面覆盖层22b的表面覆盖层22后，将两个排气系统部件(半个部件)20合体，制作由在基材31的内面形成有包含第2表面覆盖层32b的表面覆盖层32的筒状体构成的排气系统部件30。
首先，作为金属基材，准备将筒状体切断成两半而得到的第1半个部件及第2半个部件。接下来，对于第1半个部件及第2半个部件，在第1半个部件及第2半个部件各自的面积小的内侧表面涂布涂料组合物。接着，对第1半个部件及第2半个部件施行烧制处理，从而在第1半个部件及第2半个部件的表面形成包含第2表面覆盖层的表面覆盖层，之后，通过焊接等将第1半个部件及第2半个部件接合，形成筒状体。
通过上述程序，可以制造金属基材为筒状体、且在筒状体的内面形成有表面覆盖层的排气系统部件。
以下，就本发明的结构体以及组合涂料的作用效果进行举例。
(1)本发明的结构体，其具备基材和覆盖于上述基材表面的表面覆盖层，所述基材由金属形成且表面形成有平坦部及凸部和/或端边部，上述表面覆盖层包含：覆盖上述平坦部的第1表面覆盖层和覆盖上述凸部和/或端边部的第2表面覆盖层，上述第1表面覆盖层及上述第2表面覆盖层由非晶性无机材料及结晶性无机材料的颗粒形成，上述第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于上述第1表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径，所以在凸部等处形成涂料的涂层、再通过加热形成第2表面覆盖层时，熔融了的涂层的粘度高，在凸部等处可以形成厚的第2表面覆盖层，可以形成厚度至少与形成于平坦部的第1表面覆盖层没有什么区别的第2表面覆盖层。其结果，本发明的结构体整体可以发挥优异的隔热性、绝缘性等效果。
(2)本发明的结构体，当包含氧化钙、氧化镁、氧化铈、氧化铝和过渡金属氧化物中的至少一种作为上述结晶性无机材料时，上述结晶性无机材料的颗粒的耐热性优异，并且，发挥机械强化表面覆盖层的作用，所以可以防止因表面覆盖层的机械强度的劣化而产生裂纹等。特别是使用铝的氧化物时，还有助于提高排气管的绝缘性。另外，当包含过渡金属的氧化物作为结晶性无机材料时，由于上述过渡金属的氧化物具有高的红外线放射率，所以可以提高表面覆盖层的放射率，与基材的密合性也优异。
(3)本发明的结构体中，若上述第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为0.1～50μm、上述第1表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为1～51μm、且第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于第1表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径，则在凸部等处形成涂料的涂层、再通过加热形成第2表面覆盖层时，熔融了的涂层的粘度高，在整个凸部等处可以形成厚的第2表面覆盖层，可以形成厚度至少与形成于平坦部的第1表面覆盖层没有什么区别的第2表面覆盖层。
(4)本发明的结构体中，若其由上述非晶性无机材料的软化点为300～1000℃的低熔点玻璃构成，则在利用涂布等方法在基材表面形成涂层后，通过加热，可以比较容易地形成表面覆盖层。
(5)在本发明的组合涂料中，第1涂料组合物和上述第2涂料组合物均包含非晶性无机材料及结晶性无机材料的颗粒，且第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于上述第1涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径，所以使用这两种涂料组合物的组合涂料，在平坦部和凸部等处涂布涂料，再进行加热、熔融，从而可以适当地制造本发明的结构体。
实施例
以下，给出更具体地公开本发明的结构体及组合涂料的实施例。需要说明的是，本发明并不仅限于这些实施例。
(实施例1)
(1)基材的准备
作为涂布对象的由金属形成的基材，以长40mm×宽40mm×厚1.5mm的半平板状不锈钢基材(SUS430制)作为材料，其带有高5mm、宽10mm、长40mm的半圆柱状焊缝，在醇溶剂中进行超声波清洗，接着，进行喷砂处理，将基材表面(两面)粗化。喷砂处理使用#100的Al2O3磨粒进行10分钟。
使用表面粗糙度测定仪((株)东京精密制HANDYSURFE－35B)，以测长距离10mm测定金属基材的表面粗糙度，此时，金属基材的表面粗糙度为RzJIS＝8.8μm。
通过上述处理，制作了平板状的基材。
(2)第1表面覆盖层用的第1涂料组合物的制备
作为非晶性无机材料的粉末，准备旭玻璃株式会社制K4006A－100M(Bi2O3－B2O3系玻璃、软化点为770℃)。相对于第1涂料组合物的整体，非晶性无机材料的浓度为38重量％。上述浓度是指用百分比表示非晶性无机材料相对于包含水等在内的第1涂料组合物整体重量的比例而得到的值。另外，上述非晶性无机材料粉末的平均粒径为15μm。
另外，混合α氧化铝作为结晶性无机材料的颗粒。相对于非晶性无机材料和所述结晶性无机材料的总量，结晶性无机材料的重量比为1重量％，平均粒径为30μm。
而且，作为有机结合材料，准备信越化学工业株式会社制的甲基纤维素(产品名：METOLOSE－65SH)并进行混合，使相对于第1涂料组合物整体，其浓度达到0.05重量％。
在制备用于形成表面覆盖层的第1涂料组合物时，还混合水，使相对于第1涂料组合物整体，水的浓度达到7重量％，通过使用球形磨进行湿式混合，制备了第1涂料组合物。
(3)第2表面覆盖层用的第2涂料组合物的制备
利用与上述的第1表面覆盖层用的第1涂料组合物的制备方法相同的方法，制备了第2表面覆盖层用的第2涂料组合物。
作为非晶性无机材料的粉末，使用与第1涂料组合物时相同的旭玻璃株式会社制K4006A－100M，相对于第2涂料组合物整体，非晶性无机材料的浓度达到41重量％。作为结晶性无机材料，混合氧化钇稳定化氧化锆(YSZ)，相对于非晶性无机材料和所述结晶性无机材料的总量，YSZ的重量比达到10重量％。使用的YSZ的平均粒径为0.1μm。
涂布对象、第1涂料组合物的特性(结晶性无机材料的种类、结晶性无机材料的平均粒径、重量比、非晶性无机材料的浓度)、第2涂料组合物的特性(结晶性无机材料的种类、结晶性无机材料的平均粒径、重量比、非晶性无机材料的浓度)见表1。
此处，结晶性无机材料的颗粒的平均粒径是指如下测定的值：使用岛津制作所社制激光衍射式粒径分布测定装置(SALD－300V)，对在为了形成表面覆盖层而制备原料时向原料中添加的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径进行测定，将如此得到的值作为上述平均粒径。
(4)结构体的制造
在上述基材的凸部及端边部贴附膜，以覆盖凸部及端边部。
接下来，使用已制备的第1涂料组合物，利用喷涂法在上述基板的单侧表面及侧面进行涂布，在干燥机内，以70℃干燥20分钟，之后取下膜。接着，在除凸部及端边部以外的部分贴附膜，使用已制备的第2涂料组合物，利用喷涂法进行涂布，在干燥机内，以70℃干燥20分钟，之后取下膜。之后，在空气中，通过以850℃进行90分钟的加热烧制处理，形成了表面覆盖层。
(5)得到的结构体的评价
对于得到的结构体，利用以下所示的方法，进行表面覆盖层的厚度测定(第1表面覆盖层的膜厚、第2表面覆盖层的膜厚)、膜厚比(第2表面覆盖层的厚度/第1表面覆盖层的厚度)的计算、表面覆盖层的特性评价(在平坦部的成膜性评价、在凸部的成膜性评价、表面覆盖层表面的粗糙度测定、以及综合判断)。
(膜厚的测定)
使用株式会社菲希尔(Fischer Instruments)生产的涂层测厚仪(DUALSCOPEMP40，测定得到的结构体的第1表面覆盖层及第2表面覆盖层的膜厚。
算出用通过上述测定得到的第2表面覆盖层的膜厚除以第1表面覆盖层的膜厚而得到的值，将其作为膜厚比。
(在平坦部及凸部的成膜性评价)
对于形成于基材表面的表面覆盖层，使用扫描型电子显微镜(日立制、FE－SEMS－4800)，拍摄10张聚焦于基材与表面覆盖层的界面的SEM照片，在这些SEM照片中，将观察到在基材与表面覆盖层之间形成了空隙、且发生了剥离的照片评价为“×”，将在基材与表面覆盖层之间完全没有形成空隙的照片评价为“○”。
(表面覆盖层的表面粗糙度测定)
使用表面粗糙度测定仪((株)东京精密制HANDYSURFE－35B)，以测长距离10mm测定表面覆盖层的表面粗糙度，根据JIS B0601：2001规定，计算粗糙度曲线上的十处平均粗糙度RzJIS。
(综合判断)
根据上述的在平坦部的成膜性、在凸部的成膜性及膜厚比的评价结果，全部是○的结构体为合格，上述特性中即使仅一项是×的结构体也不合格。此处，对膜厚比的评价进行说明时，热阻力：R(m2K/W)＝膜厚：t(m)/导热率：λ(W/m·K)作为显示结构体的隔热程度的评价值。热阻力R高，则隔热程度高，如上式所示，R值与膜厚t成正比。因此，关于隔热程度，用膜厚t代替热阻力R来进行评价。另外，从气体流动的角度考虑，在评价热阻力R时，使用膜厚t代替时，则当气体流过具有凸部或端边部的结构体表面时，在凸部或端边部气体的流动混乱，由此在单位面积和单位时间内，结构体的凸部或端边部从气体中接受的热量比平坦部所接受的热量多。因此，在凸部或端边部形成的膜厚越厚，则结构体整体的隔热程度越高，这是容易理解的。在作为本发明所适用的用途之一的排气管中，膜厚比为0.4以上时，隔热性能充分，所以膜厚比为0.4以上时，评价为○。
(实施例2～5)
除了如表1所示变更作为涂布对象的基材的种类、表面覆盖层形成用的涂料中使用的结晶性无机材料的种类和平均粒径、重量比、非晶性无机材料的浓度以外，利用与实施例1大致相同的方法，形成了表面覆盖层。
涂布对象、第1涂料组合物的特性(结晶性无机材料的种类、结晶性无机材料的平均粒径、重量比、非晶性无机材料的浓度)、第2涂料组合物的特性(结晶性无机材料的种类、结晶性无机材料的平均粒径、重量比、非晶性无机材料的浓度)见表1。
(比较例1～2)
除了如表1所示变更作为涂布对象的基材的种类、表面覆盖层形成用的涂料中使用的结晶性无机材料的种类和平均粒径、重量比、非晶性无机材料的浓度以外，利用与实施例1大致相同的方法，形成了表面覆盖层。
涂布对象、第1涂料组合物的特性(结晶性无机材料的种类、结晶性无机材料的平均粒径、重量比、非晶性无机材料的浓度)、第2涂料组合物的特性(结晶性无机材料的种类、结晶性无机材料的平均粒径、重量比、非晶性无机材料的浓度)见表1。
【表1】
注)*1结晶性无机材料的重量比：结晶性无机材料相对于非晶性无机材料和结晶性无机材料的总量的重量比
*2非晶性无机材料的浓度：非晶性无机材料相对于涂料组合物总量的重量比
*3 YSZ：氧化钇稳定化氧化锆
在实施例1中，第1表面覆盖层的膜厚为50μm，第2表面覆盖层的膜厚为50μm，膜厚比(第2表面覆盖层的厚度/第1表面覆盖层的厚度)为1，在平坦部的成膜性评价为○，在凸部的成膜性评价为○，表面覆盖层的表面粗糙度(RzJIS)为0.7μm，综合判断为○。
在实施例2中，第1表面覆盖层的膜厚为200μm，第2表面覆盖层的膜厚为254μm，膜厚比(第2表面覆盖层的厚度/第1表面覆盖层的厚度)为1.27，在平坦部的成膜性评价为○，在凸部的成膜性评价为○，表面覆盖层的表面粗糙度(RzJIS)为3μm，综合判断为○。
在实施例3中，第1表面覆盖层的膜厚为1000μm，第2表面覆盖层的膜厚为1160μm，膜厚比(第2表面覆盖层的厚度/第1表面覆盖层的厚度)为1.16，平坦部的成膜性评价为○，凸部的成膜性评价为○，表面覆盖层的表面粗糙度(RzJIS)为0.5μm，综合判断为○。
在实施例4中，第1表面覆盖层的膜厚为200μm，第2表面覆盖层的膜厚为220μm，膜厚比(第2表面覆盖层的厚度/第1表面覆盖层的厚度)为1.1，平坦部的成膜性评价为○，凸部的成膜性评价为○，表面覆盖层的表面粗糙度(RzJIS)为0.7μm，综合判断为○。
在实施例5中，第1表面覆盖层的膜厚为200μm，第2表面覆盖层的膜厚为224μm，膜厚比(第2表面覆盖层的厚度/第1表面覆盖层的厚度)为1.12，平坦部的成膜性评价为○，凸部的成膜性评价为○，表面覆盖层的表面粗糙度(RzJIS)为2μm，综合判断为○。
在比较例1中，第1表面覆盖层的膜厚为500μm，第2表面覆盖层的膜厚为150μm，膜厚比(第2表面覆盖层的厚度/第1表面覆盖层的厚度)为0.3，隔热性能不充分，平坦部的成膜性评价为○，凸部的成膜性评价为○，表面覆盖层的表面粗糙度(RzJIS)为0.3μm，但综合判断为×。
在比较例2中，由于第1涂料组合物、第2涂料组合物均使用了平均粒径为0.05μm的过细的结晶性无机材料的颗粒，所以无法制备可以涂布的涂料，无法形成涂膜。
以下，参照附图对本发明的结构体的具体例子进行说明。
本发明的结构体可用于排气管部件，所述排气管部件被用作构成与汽车用发动机等的内燃机相连的排气系统的部件。这里说明的排气系统部件的构成，除了基材为筒状体以外，与上述的结构体相同。
具体而言，本发明的结构体例如可以适当用作排气歧管等。
以下，以连接在汽车用发动机等的内燃机上的排气歧管为例，对本发明的结构体进行说明。
图3是示意性地显示本发明的结构体所涉及的汽车用发动机和连接在汽车用发动机上的排气歧管的分解立体图。
另外，图4(a)是图3所示的汽车用发动机及排气歧管的A－A线截面图，图4(b)是图4(a)所示的排气歧管的B－B线截面图。
如图3及图4(a)所示，在汽车用发动机100上连接有排气歧管110(图1所示的结构体)。
在汽车用发动机100的气缸体101的顶部安装有气缸盖102。而且，在气缸盖102的一个侧面安装有排气歧管110。
排气歧管110具有球状的形状，具备对应于各气筒数的支管111a、111b、111c和111d、以及将支管111a、111b、111c和111d结合的集合部112。
在该排气歧管110上，连接有具备催化剂载体的催化转换器。排气歧管110具有集合来自各气筒的废气、并将废气输送到催化剂转换器等中的功能。
而且，由汽车用发动机100排出的废气G(图4(a)中，废气用G表示，废气的流动方向用箭头表示)通过排气歧管110内，流入催化转换器内，经担载的催化剂载体上的催化剂净化，从出口排出。
如图4(b)所示，排气歧管110(本发明的结构体)具备：由金属形成的基材和形成于基材表面上的表面覆盖层132。
在图4(b)所示的排气歧管110(本发明的结构体)中，基材为筒状体，表面覆盖层132形成于基材的内面。
在本发明的结构体(排气歧管)中，作为表面覆盖层的构成，可以采用与上述结构体中的表面覆盖层相同的构成。
在图4(b)所示的排气歧管110中，作为表面覆盖层132，列出具有与图1所示结构体10中的表面覆盖层12相同的构成的例子，凸部131b形成有第2表面覆盖层132b，在非晶性无机材料中分散有结晶性无机材料的颗粒，但图中没有显示。
在本发明的结构体(排气歧管)中，优选在基材的整个内面形成表面覆盖层。这是由于，与废气接触的表面覆盖层的面积达到最大，耐热性特别优异。但也可以只在基材的一部分内面形成表面覆盖层。
另外，在本发明的结构体中，表面覆盖层除了形成于基材的内面，还可形成于基材的外面，也可以只形成于基材的外面。
以上，作为本发明的结构体，以排气系统部件中使用的排气歧管为例进行了说明，但本发明的结构体的使用范围并不限于排气歧管，还可以适当用作排气管、构成催化转换器的管、或涡轮机壳体等。
构成上述排气歧管的支管数只要与发动机的气筒数相同即可，没有特别限定。需要说明的是，作为发动机的气筒，例如可以列举单气筒、双气筒、四气筒、六气筒、八气筒等。
制造本发明的结构体时，除了基材的形状不同以外，与利用图1进行说明的本发明的结构体相同，可以利用与上述结构体相同的方法制造排气系统部件。
需要说明的是，本发明的结构体中，在基材的内面形成表面覆盖层时，如上所述，优选使用由第1半个部件及第2半个部件构成的基材。
此处说明的本发明的结构体也可以得到与使用图1进行说明的结构体及表面覆盖层形成用涂料的效果(1)～(5)相同的效果。
在本发明的结构体中，未必在基材的整个表面上都形成表面覆盖层。
例如，将本发明的结构体用作排气管时，可以在作为基材的筒状体的内面形成表面覆盖层，但在筒状体的内面形成表面覆盖层时，不需要在作为基材的筒状体内面的整个表面形成表面覆盖层，只要至少在废气直接接触的部分形成表面覆盖层即可。
本发明的结构体具备基材和表面覆盖层，所述基材由上述金属形成、且表面形成有平坦部及凸部和/或端边部，所述表面覆盖层覆盖于上述基材表面、且由非晶性无机材料及结晶性无机材料的颗粒构成，其必要的构成要素是上述表面覆盖层包含覆盖上述平坦部的第1表面覆盖层、和覆盖上述凸部和/或端边部的第2表面覆盖层，上述第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于上述第1表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径。
通过在所述的必须构成要素中适当组合上述的各种构成(例如，表面覆盖层的构成、基材的形状、排气歧管等)，可以获得所期望的效果。
符号说明
10、20、30：结构体
11、21、31、120：基材
11a：平坦部
11b、21b、31b、131b：凸部
11c：端边部
12、22、32、132：表面覆盖层
12a、32a：第1表面覆盖层
12b、22b、32b、132b：第2表面覆盖层
13：非晶性无机材料层
14a、14b：结晶性无机材料颗粒
100：汽车用发动机
110：排气歧管

Claims (18)

1.一种结构体，其是具备基材和覆盖于所述基材表面的表面覆盖层的结构体，
所述基材由金属形成，且表面形成有平坦部以及凸部和/或端边部；
其中，
所述表面覆盖层包含覆盖所述平坦部的第1表面覆盖层和覆盖所述凸部和/或端边部的第2表面覆盖层，
所述第1表面覆盖层及所述第2表面覆盖层含有非晶性无机材料及结晶性无机材料的颗粒，
所述第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于所述第1表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径。
2.根据权利要求1所述的结构体，其中，所述第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为0.1～50μm，所述第1表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为1～51μm。
3.根据权利要求2所述的结构体，其中，所述第2表面覆盖层中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为0.1～10μm。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的结构体，其中，所述第2表面覆盖层中所含的所述结晶性无机材料的重量比为5重量％以上且小于20重量％。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的结构体，其中，所述结晶性无机材料包含氧化钙、氧化镁、氧化铈、氧化铝和过渡金属氧化物中的至少一种。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的结构体，其中，所述结晶性无机材料包含α－氧化铝和氧化钇稳定化的氧化锆中的至少一种。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的结构体，其中，所述非晶性无机材料包含软化点为300～1000℃的低熔点玻璃。
8.根据权利要求7所述的结构体，其中，所述低熔点玻璃为包含钡玻璃、硼玻璃、锶玻璃、铝硅酸盐玻璃、钠锌玻璃和钠钡玻璃中的至少一种的玻璃。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的结构体，其中，所述凸部来源于焊缝和/或焊接喷溅。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的结构体，其中，第2表面覆盖层的厚度与第1表面覆盖层的厚度之比即第2表面覆盖层的厚度/第1表面覆盖层的厚度为0.4～1.3。
11.一种组合涂料，其含有2种涂料，用于在基材上形成表面覆盖层，所述基材由金属形成、且表面形成有平坦部以及凸部和/或端边部，
其中，所述组合涂料包含用于形成覆盖所述平坦部的第1表面覆盖层的第1涂料组合物、和用于形成覆盖所述凸部和/或端边部的第2表面覆盖层的第2涂料组合物，
所述第1涂料组合物和所述第2涂料组合物均包含非晶性无机材料及结晶性无机材料的颗粒，
所述第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于所述第1涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径。
12.根据权利要求11所述的组合涂料，其中，所述第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为0.1～50μm，所述第1涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为1～51μm。
13.根据权利要求12所述的组合涂料，其中，所述第2涂料组合物中所含的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径为0.1～10μm。
14.根据权利要求11～13中任一项所述的组合涂料，其中，相对于所述第2涂料组合物中所含的所述非晶性无机材料和所述结晶性无机材料的总量，所述结晶性无机材料的重量比为5重量％以上且小于20重量％。
15.根据权利要求11～14中任一项所述的组合涂料，其中，所述结晶性无机材料为氧化钙、氧化镁、氧化铈、氧化铝和过渡金属氧化物中的至少一种。
16.根据权利要求11～14中任一项所述的组合涂料，其中，所述结晶性无机材料包含α－氧化铝和氧化钇稳定化的氧化锆中的至少一种。
17.根据权利要求11～16中任一项所述的组合涂料，其中，所述非晶性无机材料包含软化点为300～1000℃的低熔点玻璃。
18.根据权利要求17所述的组合涂料，其中，所述低熔点玻璃为包含钡玻璃、硼玻璃、锶玻璃、铝硅酸盐玻璃、钠锌玻璃和钠钡玻璃中的至少一种的玻璃。
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