(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなる基材の表面の一部に被覆予定領域を決定する被覆予定領域決定工程と、
前記被覆予定領域の外側に、前記被覆予定領域の境界と接するように第１ガラス材料を帯状に塗布する第１ガラス材料塗布工程と、
前記被覆予定領域、及び、前記第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆うように、かつ、前記第１ガラス材料の上面の少なくとも一部から前記被覆予定領域までを連続するように第２ガラス材料を塗布する第２ガラス材料塗布工程と、
前記第１ガラス材料及び前記第２ガラス材料を前記基材の表面に焼き付けセラミックコート層を形成するセラミックコート層形成工程とを含み、
前記第２ガラス材料は、前記第１ガラス材料よりも軟化点が高いことを特徴とする構造体の製造方法。
【請求項２】
前記第２ガラス材料塗布工程では、前記第１ガラス材料の上面の一部のみを覆うように、前記第２ガラス材料を塗布する請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項３】
前記第２ガラス材料塗布工程において、前記第１ガラス材料の上面の全てを覆い、前記第１ガラス材料の端面を露出するように、前記第２ガラス材料を塗布する請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項４】
前記第２ガラス材料塗布工程において、前記第１ガラス材料の上面の全て、及び、前記第１ガラス材料の端面を覆うように、前記第２ガラス材料を塗布する請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項５】
前記第１ガラス材料の軟化点は、３００〜７００℃である請求項１〜４のいずれかに記載の構造体の製造方法。
【請求項６】
前記第２ガラス材料の軟化点は、５５０〜８００℃である請求項１〜５のいずれかに記載の構造体の製造方法。
【請求項７】
前記第１ガラス材料は、水及び／又は有機結合材を含む請求項１〜６のいずれかに記載の構造体の製造方法。
【請求項８】
前記第１ガラス材料は、有機溶媒を含む請求項１〜７のいずれかに記載の構造体の製造方法。
【請求項９】
前記第２ガラス材料は、水及び／又は有機結合材を含む請求項１〜８のいずれかに記載の構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記第２ガラス材料は、有機溶媒を含む請求項１〜９のいずれかに記載の構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記第１ガラス材料塗布工程において塗布する前記第１ガラス材料の幅は、２〜６０ｍｍである請求項１〜１０のいずれかに記載の構造体の製造方法。
【請求項１２】
金属からなる基材と、前記基材の表面に形成されたセラミックコート層とからなる構造体であって、
前記セラミックコート層は、第１ガラス材料と、前記第１ガラス材料よりも軟化点が高い第２ガラス材料とからなっており、
前記基材の表面のうち前記セラミックコート層が形成されている部分の面積が、前記基材の表面の全体の面積よりも小さく、
前記第１ガラス材料は、前記セラミックコート層の周縁部に、帯状に、かつ、前記基材の表面と直接接するように形成されており、
前記第１ガラス材料が形成されている部分よりも内側の前記基材の表面、及び、前記第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を前記第２ガラス材料が覆い、
前記第１ガラス材料が形成されている部分より内側の前記基材の表面を覆う前記第２ガラス材料と、前記第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆う前記第２ガラス材料とは連続していることを特徴とする構造体。
【請求項１３】
前記第１ガラス材料の軟化点は、３００〜７００℃である請求項１２に記載の構造体。
【請求項１４】
前記第２ガラス材料の軟化点は、５５０〜８００℃である請求項１２又は１３に記載の構造体。
【請求項１５】
前記セラミックコート層の周縁部は、前記セラミックコート層の端部から前記セラミックコート層の平均厚さの４０倍の距離だけ内側に向かう範囲である請求項１２〜１４のいずれかに記載の構造体。
【請求項１６】
前記セラミックコート層の平均厚さは、５０〜１５００μｍである請求項１２〜１５のいずれかに記載の構造体。
【請求項１７】
前記基材は、ステンレス、鋼、鉄、銅、アルミニウム、インコネル、ハステロイ、インバーから選択される少なくとも一種からなる請求項１２〜１６のいずれかに記載の構造体。
【請求項１８】
排気管として用いられる請求項１２〜１７のいずれかに記載の構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体の製造方法及び構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属等からなる基材に、用途に応じ種々のセラミック原料からなるセラミックコートを設け、基材に所定の性能・機能を持たせる試みは従来より行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電気加熱触媒において、基材である排気管の内表面にガラスを主成分とするセラミックコートを設けることで、排気管と、電気加熱触媒との間の絶縁性を確保する技術が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、基材である排気系部品にガラスを主成分とするセラミックコートを設けることで、断熱性を確保し、排気系部品が用いられたエンジンの作動時に熱が外部に放出されることを抑制する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１５４３１８号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／０３４３９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２では、基材にセラミック原料を塗布して焼き付けることで、セラミックコート層を形成している。このように基材にセラミック原料を焼き付ける場合、セラミック原料が収縮し、セラミック原料で覆われていた基材の一部が剥き出しになる場合や、セラミックコート層の端部が薄くなる場合がある。つまり、セラミックコート層にいわゆる“ヒケ”が生じた状態となる場合がある。これは、基材の膨張率と、セラミック原料の膨張率とが一致していないために生じる現象である。特にセラミック原料を厚く塗布する場合、ヒケが生じやすくなる。
このようなヒケが生じることにより、セラミックコート層で覆われることを予定していた基材の一部にセラミックコート層が形成されず基材の一部が剥き出しになる場合や、セラミックコート層の端部が薄くなり、充分な厚さを確保できない場合がある。このことが原因となり、絶縁性の低下や断熱性の低下が生じるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、金属からなる基材の所定部分に充分な厚さのセラミックコート層が形成された構造体の製造方法及び該製造方法により製造された構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明の構造体の製造方法は、金属からなる基材の表面の一部に被覆予定領域を決定する被覆予定領域決定工程と、上記被覆予定領域の外側に、上記被覆予定領域の境界と接するように第１ガラス材料を帯状に塗布する第１ガラス材料塗布工程と、上記被覆予定領域、及び、上記第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆うように、かつ、上記第１ガラス材料の上面の少なくとも一部から上記被覆予定領域までを連続するように第２ガラス材料を塗布する第２ガラス材料塗布工程と、上記第１ガラス材料及び上記第２ガラス材料を上記基材の表面に焼き付けセラミックコート層を形成するセラミックコート層形成工程とを含み、上記第２ガラス材料は、上記第１ガラス材料よりも軟化点が高いことを特徴とする。
【０００９】
本発明の構造体の製造方法の第１ガラス材料塗布工程では、上記被覆予定領域の外側に、上記被覆予定領域の境界と接するように第１ガラス材料を帯状に塗布する。
後述するように、本発明の構造体の製造方法では、第１ガラス材料を塗布することにより、セラミックコート層にヒケが生じることを抑制できる。そのため、セラミックコート層の端部の位置を制御しやすくなる。従って、被覆予定領域の外側に、被覆予定領域の境界と接するように第１ガラス材料を帯状に塗布することにより、セラミックコート層で覆われるべき領域を、しっかりとセラミックコート層で覆うことができる。
【００１０】
本発明の構造体の製造方法の第２ガラス材料塗布工程では、上記被覆予定領域、及び、上記第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆うように、かつ、上記第１ガラス材料の上面の少なくとも一部から上記被覆予定領域までを連続するように上記第２ガラス材料を塗布する。また、上記第２ガラス材料は、上記第１ガラス材料よりも軟化点が高い。
上記のように第１ガラス材料を塗布してから、第２ガラス材料を塗布すると、以下のような理由で、セラミックコート層にヒケが生じることを防止することができる。
まず、「ヒケ」が生じる原理について説明する。
基材にガラス材料を塗布してから加熱し、ガラス材料を基材に焼き付ける場合、ガラス材料は軟化する。ガラス材料が軟化すると、表面張力によりガラス材料が凝集しようとする。この凝集しようとする力がヒケが生じることの原因の一つである。
次に、本発明の構造体の製造方法においてヒケが生じることを防止できる原理について説明する。
本発明の構造体の製造方法では、第１ガラス材料よりも第２ガラス材料の方が軟化点が高いので、セラミックコート層形成工程において第１ガラス材料及び第２ガラス材料を基材の表面に焼き付ける際、まず、第１ガラス材料が軟化する。第１ガラス材料が軟化したとしても、第１ガラス材料は基材と第２ガラス材料との間に挟まれているので、第１ガラス材料の凝集が抑制される。つまり、第１ガラス材料が凝集しようとする力よりも、第２ガラス材料及び基材が第１ガラス材料を挟む力が強いので、第１ガラス材料が凝集しにくくなる。
その後、加熱するにつれ第１ガラス材料がさらに軟化し、第１ガラス材料と基材の表面との密着性が向上していき、第１ガラス材料が基材の表面に焼き付けられることになる。
さらにその後、加熱が進行すると、第２ガラス材料が軟化を開始する。第２ガラス材料も軟化を開始すると表面張力により凝集しようとするが、この際、第１ガラス材料は既に軟化しており、第２ガラス材料と、第１ガラス材料との密着性が高くなっている。そのため、第１ガラス材料が糊材として働き、第２ガラス材料の凝集が抑制される。
つまり、第２ガラス材料が凝集しようとする力よりも、第１ガラス材料と第２ガラス材料とが密着しようとする力が強いので、第２ガラス材料が凝集しにくくなる。
その結果、セラミックコート層にヒケが生じることを抑制することができる。
【００１１】
本発明の構造体の製造方法では、上記第２ガラス材料塗布工程において、上記第１ガラス材料の上面の一部のみを覆うように、上記第２ガラス材料を塗布してもよい。また、本発明の構造体の製造方法では、上記第２ガラス材料塗布工程において、上記第１ガラス材料の上面の全てを覆い、上記第１ガラス材料の端面を露出するように、上記第２ガラス材料を塗布してもよい。さらに、本発明の構造体の製造方法では、上記第２ガラス材料塗布工程において、上記第１ガラス材料の上面の全て、及び、上記第１ガラス材料の端面を覆うように、上記第２ガラス材料を塗布してもよい。
つまり、本発明の構造体の製造方法では、被覆予定領域と、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部とが連続するように第２ガラス材料を塗布すれば、第１ガラス材料の他の部分には、どのように第２ガラス材料が塗布されていてもよい。
【００１２】
本発明の構造体の製造方法では、上記第１ガラス材料の軟化点は、３００〜７００℃であることが望ましい。
第１ガラス材料の軟化点が３００〜７００℃であると、本発明の構造体の製造において、セラミックコート層を形成するために第１ガラス材料及び第２ガラス材料を基材に焼き付ける際に、第１ガラス材料及び第２ガラス材料は加熱されて軟化し混ざることになる。そのため、第１ガラス材料と第２ガラス材料との間には界面が生じにくく、第２ガラス材料と基材とを密着させるという第１ガラス材料の機能が好適に発揮される。
第１ガラス材料の軟化点が３００℃未満であると、第２ガラス材料の軟化点との差が大きくなりすぎ、第１ガラス材料の発泡が顕著になり基材との密着力が低下し剥離する懸念がある。なお、第１ガラス材料の発泡は、造孔材によって形成される気孔の発泡も、自然に形成される気孔の発泡も含む。
第１ガラス材料の軟化点が７００℃を超えると、それより高い軟化点を持つ第２ガラス材料というものを作ることが技術的に難しくなる。さらに、第２ガラス材料を軟化させるためは、第２ガラス材料を高温にする必要があり、その熱により基材が破損しやすくなる。さらに、第１ガラス材料の結晶化が促進されてセラミックコート層の強度が低下する。
【００１３】
本発明の構造体の製造方法では、上記第２ガラス材料の軟化点は、５５０〜８００℃であることが望ましい。
第２ガラス材料の軟化点が５５０〜８００℃であると、軟化点を超える温度で加熱することにより第２ガラス材料が軟化溶融するので、容易にセラミックコート層を形成することができる。
【００１４】
本発明の構造体の製造方法では、上記第１ガラス材料は、水及び／又は有機結合材を含むことが望ましい。
第１ガラス材料が、水及び／又は有機結合材を含むと、第１ガラス材料は粘性を有することになる。これらが粘性を有すると、基材の表面に塗布しやすくなり、また、塗布量も制御しやすくなる。
一方で、セラミックコート層形成工程において水及び／又は有機結合材を含む第１ガラス材料を基材に焼き付けると、水及び／又は有機結合材は、蒸発や分解され消失する。そのため、第１ガラス材料が焼成収縮する度合いが大きくなり、セラミックコート層にヒケが生じやすくなる。
しかし、本発明の構造体の製造方法では、上記の原理により、セラミックコート層にヒケが生じることを防ぐことができる。そのため、第１ガラス材料の焼成収縮度合いが大きくなったとしても、被覆予定領域を、セラミックコート層で確実に覆うことができる。
【００１５】
本発明の構造体の製造方法では、上記第１ガラス材料は、有機溶媒を含むことが望ましい。
第１ガラス材料が、有機溶媒を含むと、表面張力が低下しやすくなる。その結果、第１ガラス材料を基材の表面に塗布する際に、第１ガラス材料は基材の表面になじみやすくなり、塗布しやすくなる。一方で、セラミックコート層形成工程において有機溶媒を含む第１ガラス材料を基材に焼き付けると、有機溶媒は、蒸発や分解され消失する。そのため、第１ガラス材料が焼成収縮する度合いが大きくなり、セラミックコート層にヒケが生じやすくなる。
しかし、本発明の構造体の製造方法では、上記の原理により、セラミックコート層にヒケが生じることを防ぐことができる。そのため、第１ガラス材料の焼成収縮度合いが大きくなったとしても、被覆予定領域を、セラミックコート層で確実に覆うことができる。
【００１６】
本発明の構造体の製造方法では、上記第２ガラス材料は、水及び／又は有機結合材を含むことが望ましい。
第２ガラス材料が、水及び／又は有機結合材を含むと、第２ガラス材料は粘性を有することになる。これらが粘性を有すると、基材の表面に塗布しやすくなり、また、塗布量も制御しやすくなる。
一方で、セラミックコート層形成工程において水及び／又は有機結合材を含む第２ガラス材料を基材に焼き付けると、水及び／又は有機結合材は、蒸発や分解され消失する。そのため、第２ガラス材料が焼成収縮する度合いが大きくなり、セラミックコート層にヒケが生じやすくなる。
しかし、本発明の構造体の製造方法では、上記の原理により、セラミックコート層にヒケが生じることを防ぐことができる。そのため、第２ガラス材料の焼成収縮度合いが大きくなったとしても、被覆予定領域を、セラミックコート層で確実に覆うことができる。
【００１７】
本発明の構造体の製造方法では、上記第２ガラス材料は、有機溶媒を含むことが望ましい。
第２ガラス材料が、有機溶媒を含むと、表面張力が低下しやすくなる。その結果、第２ガラス材料を基材の表面に塗布する際に、第２ガラス材料は基材の表面になじみやすくなり、塗布しやすくなる。さらに、第２ガラス材料を第１ガラス材料に塗布する際に、第２ガラス材料は第１ガラス材料になじみやすくなり、塗布しやすくなる。一方で、セラミックコート層形成工程において有機溶媒を含む第２ガラス材料を基材に焼き付けると、有機溶媒は、蒸発や分解され消失する。そのため、第２ガラス材料が焼成収縮する度合いが大きくなり、セラミックコート層にヒケが生じやすくなる。
しかし、本発明の構造体の製造方法では、上記の原理により、セラミックコート層にヒケが生じることを防ぐことができる。そのため、第２ガラス材料の焼成収縮度合いが大きくなったとしても、被覆予定領域を、セラミックコート層で確実に覆うことができる。
【００１８】
本発明の構造体の製造方法では、上記第１ガラス材料塗布工程において塗布する上記第１ガラス材料の幅は、２〜６０ｍｍであることが望ましい。
第１ガラス材料の幅が２ｍｍ未満であると、第１ガラス材料と、第２ガラス材料との接触面積が小さくなる。そのため、第１ガラス材料が糊材として働く範囲が狭くなる。その結果、ヒケが生じることを防ぎにくくなる。
第１ガラス材料の幅が６０ｍｍを超えると、基材にセラミックコート層を形成する際に、第２セラミック材料が収縮する範囲以上に第１ガラス材料が塗布されることになる。そのため、上記範囲を超えた範囲に第１ガラス材料を塗布することは経済的でない。
【００１９】
本発明の構造体は、基材と、上記基材の表面に形成されたセラミックコート層とからなる構造体であって、上記セラミックコート層は、第１ガラス材料と、上記第１ガラス材料よりも軟化点が高い第２ガラス材料とからなっており、上記基材の表面のうち上記セラミックコート層が形成されている部分の面積が、上記基材の表面の全体の面積よりも小さく、上記第１ガラス材料は、上記セラミックコート層の周縁部に、帯状に、かつ、上記基材の表面と直接接するように形成されており、上記第１ガラス材料が形成されている部分よりも内側の上記基材の表面、及び、上記第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を上記第２ガラス材料が覆い、上記第１ガラス材料が形成されている部分より内側の上記基材の表面を覆う上記第２ガラス材料と、上記第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆う上記第２ガラス材料とは連続していることを特徴とする。
【００２０】
本発明の構造体では、基材の表面のうちセラミックコート層が形成されている部分の面積が、基材の表面の全体の面積よりも小さい。
つまり、基材の表面には、セラミックコート層が形成されている部分と形成されていない部分がある。
【００２１】
また、本発明の構造体では、第１ガラス材料は、セラミックコート層の周縁部に、帯状に、かつ、上記基材の表面と直接接するように形成されている。そして、第２ガラス材料は、第１ガラス材料が形成されている部分よりも内側の基材の表面、及び、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆っている。また、第２ガラス材料の方が、第１ガラス材料よりも軟化点が高い。
本発明の構造体を製造する際には、基材の表面に、セラミックコート層で覆う被覆予定領域を決定し、被覆予定領域の外側に、被覆予定領域の境界と接するように第１ガラス材料を帯状に塗布する。その後、被覆予定領域、及び、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆うように、かつ、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部から被覆予定領域までを連続するように第２ガラス材料を塗布する。そしてその後、第１ガラス材料及び第２ガラス材料は基材の表面に焼き付けられる。
この際、第１ガラス材料よりも第２ガラス材料の方が軟化点が高いので、第１ガラス材料及び第２ガラス材料を基材の表面に焼き付ける際、まず、第１ガラス材料が軟化する。第１ガラス材料が軟化したとしても、第１ガラス材料は基材と第２ガラス材料との間に挟まれているので、第１ガラス材料の凝集が抑制される。
その後、加熱するにつれ第１ガラス材料がさらに軟化し、第１ガラス材料と基材の表面との密着性が向上していき、第１ガラス材料が基材の表面に焼き付けられることになる。
さらにその後、加熱が進行すると、第２ガラス材料が軟化を開始する。第２ガラス材料も軟化を開始すると表面張力により凝集しようとするが、この際、第１ガラス材料は既に軟化しており、第２ガラス材料と、第１ガラス材料との密着性が高くなっている。そのため、第１ガラス材料が糊材として働き、第２ガラス材料の凝集が抑制される。
つまり、第２ガラス材料が凝集しようとする力よりも、第１ガラス材料と第２ガラス材料とが密着しようとする力が強いので、第２ガラス材料が凝集しにくくなる。
その結果、セラミックコート層にヒケが生じることを抑制することができる。
【００２２】
本発明の構造体では、上記第１ガラス材料の上面の一部のみ上記第２ガラス材料に覆われていてもよい。また、本発明の構造体では、上記第１ガラス材料の上面の全ては上記第２ガラス材料に覆われ、上記第１ガラス材料の端面は露出していてもよい。また、本発明の構造体では、上記第１ガラス材料の上面の全て、及び、上記第１ガラス材料の端面は上記第２ガラス材料で覆われていてもよい。
つまり、本発明の構造体は、第１ガラス材料が形成されている部分よりも内側の基材の表面、及び、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を第２ガラス材料が覆い、第１ガラス材料が形成されている部分より内側の基材の表面を覆う第２ガラス材料と、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆う第２ガラス材料が連続していれば、第１ガラス材料の他の部分は、どのように第２ガラス材料に覆われていてもよい。
【００２３】
本発明の構造体では、上記第１ガラス材料の軟化点は、３００〜７００℃であることが望ましい。
第１ガラス材料の軟化点が３００〜７００℃であると、本発明の構造体を製造する場合、セラミックコート層を形成するために第１ガラス材料及び第２ガラス材料を基材に焼き付ける際に、第１ガラス材料及び第２ガラス材料は加熱されて軟化し、混ざることになる。そのため、第１ガラス材料と第２ガラス材料との間には界面が生じにくく、第２ガラス材料と基材とを密着させるという第１ガラス材料の機能が好適に発揮される。
第１ガラス材料の軟化点が３００℃未満であると、第２ガラス材料の軟化点との差が大きくなりすぎるので、本発明の構造体を製造する場合、第１ガラス材料の発泡が顕著になり基材との密着力が低下し剥離する懸念がある。
第１ガラス材料の軟化点が７００℃を超えると、それより高い軟化点を持つ第２ガラス材料というものを作ることが技術的に難しくなる。さらに、本発明の構造体を製造する場合、第２ガラス材料を軟化させるためは、第２ガラス材料を高温にする必要があり、その熱により基材が破損しやすくなる。
【００２４】
本発明の構造体では、上記第２ガラス材料の軟化点は、５５０〜８００℃であることが望ましい。
第２ガラス材料の軟化点が５５０〜８００℃であると、軟化点を超える温度で加熱することにより第２ガラス材料が軟化溶融するので、容易にセラミックコート層を形成することができる。
【００２５】
本発明の構造体では、上記セラミックコート層の周縁部は、上記セラミックコート層の端部から上記セラミックコート層の平均厚さの４０倍の距離だけ内側に向かう範囲である。
【００２６】
本発明の構造体では、上記セラミックコート層の平均厚さは、５０〜１５００μｍであることが望ましい。
セラミックコート層の平均厚さが、５０μｍ未満であると、基材がセラミックコート層で覆われることの効果が得られにくくなる。
セラミックコート層の平均厚さが、１５００μｍを超えると、セラミックコート層と基材との熱膨張差によって発生する熱応力が大きくなるので、セラミックコート層が破損しやすくなる。
【００２７】
本発明の構造体では、上記基材は、ステンレス、鋼、鉄、銅、アルミニウム、インコネル、ハステロイ、インバーから選択される少なくとも一種からなることが望ましい。
ステンレス、鋼、鉄、銅、アルミニウム、インコネル、ハステロイ、インバーは加工が容易であるので、基材を用途に合わせ加工しやすくなる。
【００２８】
本発明の構造体は、排気管として用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、一般的な方法で、金属からなる基材の表面にセラミックコート層を形成する場合に生じるヒケの一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の構造体の製造方法における被覆予定領域決定工程の一例を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の構造体の製造方法における第１ガラス材料塗布工程の一例を模式的に示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の構造体の製造方法における第２ガラス材料塗布工程の一例を模式的に示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の構造体の製造方法におけるセラミックコート層形成工程の一例を模式的に示す模式図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の構造体の製造方法におけるセラミックコート層形成工程の一例を経時的に模式的に示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の構造体の製造方法における第１ガラス材料塗布工程の別の一例を模式的に示す平面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明の構造体の製造方法における第２ガラス材料塗布工程において、第２ガラス材料の塗布範囲の一例を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の構造体の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の構造体を排気管として用いた場合の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の構造体を排気管として用いた場合の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の構造体を排気管として用いた場合の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１３】図１３（ａ）は、本発明の構造体をケーシングとして用いた場合の一例を模式的に示す斜視図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図１４】図１４（ａ）は、本発明の構造体をケーシングとして用いた場合の一例を模式的に示す斜視図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は、本発明の構造体をケーシングとして用いた場合の一例を模式的に示す斜視図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１６】図１６は、実施例１に係る構造体の上面写真である。
【図１７】図１７は、実施例２に係る構造体の上面写真である。
【図１８】図１８は、実施例３に係る構造体の上面写真である。
【図１９】図１９は、比較例１に係る構造体の上面写真である。
【００３０】
（発明の詳細な説明）
以下、詳述する。
【００３１】
本発明の構造体の製造方法を説明する前に、一般的な方法で、金属からなる基材の表面にセラミックコート層を形成する場合に生じるヒケについて説明する。
【００３２】
図１（ａ）〜（ｃ）は、一般的な方法で、金属からなる基材の表面にセラミックコート層を形成する場合に生じるヒケの一例を模式的に示す斜視図である。
【００３３】
一般的に、金属からなる基材の表面にセラミックコート層を形成する場合には、まず、図１（ａ）に示すように、基材５１０の表面５１１にセラミックコート層で覆われることになる被覆予定領域５２０（図１（ａ）中、斜線で示す範囲）を決定する。
【００３４】
そして、図１（ｂ）に示すように、被覆予定領域５２０にセラミック原料５３０を塗布する。基材５１０に塗布されたセラミック原料５３０は、乾燥され、加熱されて基材５１０の表面５１１に焼き付けられセラミックコート層５５０（図１（ｃ）参照）となる。
この乾燥、加熱の際に、セラミック原料５３０は溶融することになるが、セラミック原料５３０が溶融すると、表面張力により端部のセラミック原料５３０は中心に集まろうと移動する。また、セラミック原料５３０中の揮発成分も乾燥、加熱の間に揮発することになるのでセラミック原料５３０が収縮する。
【００３５】
その結果、図１（ｃ）に示すように、セラミックコート層５５０にヒケが生じ、被覆予定領域５２０の端部がセラミックコート層５５０で覆われず剥き出しになったり、セラミックコート層５５０の厚さが薄くなることがある。
つまり、セラミック原料５３０が溶融して焼き締まり、焼成収縮を起こすことが、セラミックコート層５５０にヒケが生じる原因となる。
また、セラミックコート層５５０にヒケが生じることを予測して、あらかじめ被覆予定領域５２０の範囲を超えてセラミック原料５３０を塗布することも考えられるが、ヒケの度合いは、セラミック原料５３０を調製する際の気温や湿度、セラミック原料５３０の乾燥条件や加熱条件、また基材表面の状態等により大きく変動するので、無駄なく正確に基材５１０の表面５１１をセラミックコート層５５０で覆うことは難しい。
【００３６】
一方、本発明の構造体の製造方法では、このようにセラミックコート層にヒケが生じることを抑制できる。その原理を説明する。
【００３７】
本発明の構造体の製造方法は、金属からなる基材の表面の一部に被覆予定領域を決定する被覆予定領域決定工程と、被覆予定領域の外側に、被覆予定領域の境界と接するように、第１ガラス材料を帯状に塗布する第１ガラス材料塗布工程と、被覆予定領域、及び、上記第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆うように、かつ、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部から被覆予定領域までを連続するように第２ガラス材料を塗布する第２ガラス材料塗布工程と、第１ガラス材料及び第２ガラス材料を基材の表面に焼き付けセラミックコート層を形成するセラミックコート層形成工程とを含む。
【００３８】
本発明の構造体の製造方法における被覆予定領域決定工程では、まず、金属からなる基材を準備し、基材の表面の一部に、セラミックコート層で覆われることになる被覆予定領域を決定する。なお、被覆予定領域の面積は、基材の表面の全体の面積よりも小さくなる。
【００３９】
本明細書において、「金属からなる基材」とは、金属のみからなる基材に限られず、強度や耐熱性を向上させるための金属以外の元素を含む基材も含む。
【００４０】
本発明の構造体の製造方法における第１ガラス材料塗布工程では、被覆予定領域の外側に、被覆予定領域の境界と接するように第１ガラス材料を帯状に塗布する。
【００４１】
本発明の構造体の製造方法における第２ガラス材料塗布工程では、被覆予定領域、及び、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆うように、かつ、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部から被覆予定領域までを連続するように第２ガラス材料を塗布する。
【００４２】
本発明の構造体の製造方法における第１ガラス材料塗布工程、及び、第２ガラス材料塗布工程では、第２ガラス材料が、第１ガラス材料よりも軟化点が高くなるようにする。
このようにすることで、後述するセラミックコート層形成工程において、セラミックコート層にヒケが生じることを抑制することができる。
【００４３】
本発明の構造体の製造方法におけるセラミックコート層形成工程では、第１ガラス材料及び第２ガラス材料を基材の表面に焼き付けセラミックコート層を形成する。
第１ガラス材料及び第２ガラス材料を基材の表面に焼き付ける際には、第１ガラス材料及び第２ガラス材料に熱が加えられる。
本発明の構造体の製造方法では、第１ガラス材料よりも第２ガラス材料の方が軟化点が高いので、セラミックコート層形成工程において第１ガラス材料及び第２ガラス材料を基材の表面に焼き付ける際、まず、第１ガラス材料が軟化する。
第１ガラス材料が軟化したとしても、第１ガラス材料は基材と第２ガラス材料との間に挟まれて押さえつけられているので、第１ガラス材料の凝集が抑制される。つまり、第１ガラス材料が凝集しようとする力よりも、第２ガラス材料及び基材が第１ガラス材料を押さえつける力が強いので、第１ガラス材料が凝集しにくくなる。
その後、加熱するにつれ第１ガラス材料がさらに軟化し、第１ガラス材料と基材の表面との密着性が向上していき、第１ガラス材料が基材の表面に焼き付けられることになる。
さらにその後、加熱が進行すると、第２ガラス材料が軟化を開始する。第２ガラス材料も軟化を開始すると表面張力により凝集しようとするが、この際、第１ガラス材料は既に軟化しており、第２ガラス材料と、第１ガラス材料との密着性が高くなっている。そのため、第１ガラス材料が糊材として働き、第２ガラス材料の凝集が抑制される。
つまり、第２ガラス材料が凝集しようとする力よりも、第１ガラス材料と第２ガラス材料とが密着しようとする力が強いので、第２ガラス材料が凝集しにくくなる。
本発明の構造体の製造方法では、このような原理によりセラミックコート層にヒケが生じることを抑制することができる。
【００４４】
これら一連の工程の一例を以下に図面を用いて説明する。
【００４５】
図２は、本発明の構造体の製造方法における被覆予定領域決定工程の一例を模式的に示す斜視図である。
まず、本発明の構造体の製造方法における被覆予定領域決定工程では、まず、図２に示すように、金属からなる基材１０を準備し、基材１０の表面１１の一部に、被覆予定領域２０（図２中、斜線で示す）を決定する。図２中、符号２０ａは被覆予定領域２０の境界を示す。なお、被覆予定領域２０の面積は、基材１０の表面１１の全体の面積よりも小さくなる。
【００４６】
図３は、本発明の構造体の製造方法における第１ガラス材料塗布工程の一例を模式的に示す模式図である。
上記被覆予定領域決定工程の後、第１ガラス材料塗布工程では、図３に示すように、被覆予定領域２０の外側に、被覆予定領域の境界２０ａと接するように、第１ガラス材料３０を帯状に塗布する。
【００４７】
図４は、本発明の構造体の製造方法における第２ガラス材料塗布工程の一例を模式的に示す模式図である。
上記第１ガラス材料塗布工程の後、第２ガラス材料塗布工程では、図４に示すように、被覆予定領域２０、及び、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆うようにかつ、第１ガラス材料３０の上面の少なくとも一部から被覆予定領域２０までを連続するように第２ガラス材料４０を塗布する。
なお、本発明の構造体の製造方法では、第２ガラス材料４０は、第１ガラス材料３０よりも軟化点が高い。
【００４８】
図５は、本発明の構造体の製造方法におけるセラミックコート層形成工程の一例を模式的に示す模式図である。
上記第２ガラス材料塗布工程の後、セラミックコート層形成工程では、図５に示すように、第１ガラス材料３０及び第２ガラス材料４０を基材１０の表面１１に焼き付けセラミックコート層５０を形成する。
このようにセラミックコート層を形成することで、セラミックコート層にヒケが生じることを抑制することができる。
【００４９】
本発明の構造体の製造方法におけるセラミックコート層形成工程についてより詳しく説明する。
図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の構造体の製造方法におけるセラミックコート層形成工程の一例を経時的に模式的に示す模式図である。
図６（ａ）に示すように基材１０の表面１１に第１ガラス材料３０及び第２ガラス材料４０を塗布した後、第１ガラス材料３０及び第２ガラス材料４０を焼き付ける為、これらに熱が加えられる。
第１ガラス材料３０よりも第２ガラス材料４０の方が軟化点が高いので、セラミックコート層形成工程において第１ガラス材料３０及び第２ガラス材料４０を基材１０の表面１１に焼き付ける際には、図６（ｂ）に示すように、まず、第１ガラス材料３０が軟化する。
第１ガラス材料３０が軟化したとしても、第１ガラス材料３０は基材１０と第２ガラス材料４０との間に挟まれて押さえつけられているので、第１ガラス材料３０の凝集が抑制される。つまり、第１ガラス材料３０が凝集しようとする力よりも、第２ガラス材料４０及び基材１０が第１ガラス材料３０を押さえつける力が強いので、第１ガラス材料３０が凝集しにくくなる。
その後、図６（ｃ）に示すように、加熱するにつれ第１ガラス材料３０がさらに軟化し、第１ガラス材料３０と基材１０の表面１１との密着性が向上していき、第１ガラス材料３０が基材１０の表面１１に焼き付けられることになる。
さらにその後、加熱が進行すると、図６（ｄ）に示すように、第２ガラス材料４０が軟化を開始する。第２ガラス材料４０も軟化を開始すると表面張力により凝集しようとするが、この際、第１ガラス材料３０は既に軟化しており、第２ガラス材料４０と、第１ガラス材料３０との密着性が高くなっている。そのため、第１ガラス材料３０が糊材として働き、第２ガラス材料４０の凝集が抑制される。
つまり、第２ガラス材料４０が凝集しようとする力よりも、第１ガラス材料３０と第２ガラス材料４０とが密着しようとする力が強いので、第２ガラス材料４０が凝集しにくくなる。
本発明の構造体の製造方法では、このような原理によりセラミックコート層にヒケが生じることを抑制することができる。
【００５０】
以下、本発明の構造体の製造方法における各工程の望ましい態様等についてより詳しく説明する。
【００５１】
＜被覆予定領域決定工程＞
本発明の構造体の製造方法における被覆予定領域決定工程では、まず、金属からなる基材を準備する。
基材としては、特に限定されないが、ステンレス、鋼、鉄、銅、アルミニウム、インコネル、ハステロイ、インバーから選択される少なくとも一種からなることが望ましい。ステンレス、鋼、鉄、銅、アルミニウム、インコネル、ハステロイ、インバーは加工が容易であるので、基材を用途に合わせ加工しやすくなる。
【００５２】
本発明の構造体の製造方法において、基材の形状は、特に限定されず、平面状の基材であってもよく、曲面状の基材であってもよい。
また、三角柱、四角柱、六角柱、八角柱等の角柱状や、円柱状や、球状等の立体的な形状の基材であってもよい。
【００５３】
次に、セラミックコート層で覆われることになる被覆予定領域を決定する。
【００５４】
本発明の構造体の製造方法における被覆予定領域決定工程では、被覆予定領域の境界は、直線状であっても、曲線状であってもよい。
【００５５】
本発明の構造体の製造方法における被覆予定領域決定工程では、被覆予定領域に粗化面を形成してもよい。
上記のようにセラミックコート層形成工程において、第１ガラス材料及び第２ガラス材料は軟化し凝集しようとする。被覆予定領域に粗化面が形成されていると、後の工程を経て製造される構造体において、基材の表面とセラミックコート層との密着性を向上させることができる。
なお、被覆予定領域に形成する粗化面の表面粗さは、特に限定されないが、Ｒａ＝０．０５〜４．０μｍ、ＲｚＪＩＳ＝１．５〜２０μｍであることが望ましい。
【００５６】
なお、本明細書で「Ｒａ」とはＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２００１）に準拠して決定される算術平均粗さのことを意味する。
また、本明細書で「ＲｚＪＩＳ」とは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２００１）に準拠して決定される十点平均粗さのことを意味する。
これらは、株式会社東京精密製ハンディサーフＥ−３５Ｂを用い、測長距離を１０ｍｍとして測定することができる。
【００５７】
＜第１ガラス材料塗布工程＞
本発明の構造体の製造方法における第１ガラス材料塗布工程では、被覆予定領域の外側に、被覆予定領域の境界と接するように、第１ガラス材料を帯状に塗布する。
【００５８】
本発明の構造体の製造方法における第１ガラス材料塗布工程では、塗布方法としては特に限定されず、ハケ、スパッタ、スプレー、粉体塗布、静電塗布、圧着、ディップ、熱転写、スピンコート、ライニング等を用いることができる。
【００５９】
本発明の構造体の製造方法における第１ガラス材料塗布工程では、第１ガラス材料を連続的に形成してもよく、断続的に塗布してもよい。
【００６０】
さらに詳述すると、第１ガラス材料を連続的に塗布するとは、図３に示すように第１ガラス材料を塗布することであり、第１ガラス材料を断続的に塗布するとは、以下の図７に示すように第１ガラス材料を塗布することである。
【００６１】
図７は、本発明の構造体の製造方法における第１ガラス材料塗布工程の別の一例を模式的に示す平面図である。
本工程では、図７に示すように、第１ガラス材料を基材１０の表面１１に断続的に形成してもよい。
なお、本明細書において「第１ガラス材料を帯状に塗布する」とは、図３に示すように連続的に塗布すること、及び、図７に示すように断続的に塗布することを含む。
【００６２】
本発明の構造体の製造方法では、第１ガラス材料を連続して塗布することが望ましい。
第１ガラス材料を連続して塗布すると、後述するセラミックコート層形成工程において、第１ガラス材料と、第２ガラス材料とが常に接触することになる。そのため、ヒケの発生を防ぎやすくなる。
【００６３】
本発明の構造体の製造方法において、第１ガラス材料の幅は、特に限定されないが、２〜６０ｍｍとなるように塗布することが望ましい。
第１ガラス材料の幅が、２ｍｍ未満であると、第１ガラス材料と、第２ガラス材料との接触面積が小さくなる。そのため、第１ガラス材料が糊材として働く範囲が狭くなる。その結果、ヒケが生じることを防ぎにくくなる。
第１ガラス材料の幅が、６０ｍｍを超えると、基材にセラミックコート層を形成する際に、第２セラミック材料が収縮する範囲以上に第１ガラス材料が塗布されることになる。そのため、上記範囲を超えた範囲に第１ガラス材料を塗布することは経済的でない。
【００６４】
本発明の構造体の製造方法において、第１ガラス材料の軟化点としては、特に限定されないが、３００〜７００℃であることが望ましく、４００〜６９０℃であることがより望ましい。
第１ガラス材料の軟化点が３００〜７００℃であると、本発明の構造体の製造において、セラミックコート層を形成するために第１ガラス材料及び第２ガラス材料を基材に焼き付ける際に、第１ガラス材料及び第２ガラス材料は加熱されて軟化し混ざることになる。そのため、第１ガラス材料と第２ガラス材料との間には界面が生じにくく、第２ガラス材料と基材とを密着させるという第１ガラス材料の機能が好適に発揮される。
第１ガラス材料の軟化点が３００℃未満であると、第２ガラス材料の軟化点との差が大きくなりすぎ、セラミックコート層を形成する際に、第１ガラス材料の発泡が顕著になり基材との密着力が低下し剥離する懸念がある。なお、第１ガラス材料の発泡は、造孔材によって形成される気孔の発泡も、自然に形成される気孔の発泡も含む。
第１ガラス材料の軟化点が７００℃を超えると、それより高い軟化点を持つ第２ガラス材料を作ることが技術的に難しくなる。さらに、第２ガラス材料を軟化させるために、かなり加熱する必要があり、その熱により基材が破損しやすくなる。
【００６５】
なお、第１ガラス材料の軟化点は以下の方法により測定することができる。
まず、第１ガラス材料の固形成分を適量となるように示差熱天秤（Ｒｉｇａｋｕ製、「ＴＧ−ＤＴＡ」型番ＴＧ８１２０）に入れ、大気雰囲気において１０℃／分の設定で９５０℃まで昇温し、サンプリング周期１秒でＤＴＡ曲線を得る。
得られたＤＴＡ曲線の第４変曲点を、軟化点とする。
【００６６】
本発明の構造体の製造方法において、第１ガラス材料の構成材料としては、特に限定されないが、シリカ系ガラス、硼酸系ガラス、リン酸系ガラス等を用いることができる。これらの中では、シリカ系ガラスであることが望ましい。
【００６７】
本発明の構造体の製造方法において、第１ガラス材料は、水及び／又は有機結合材を含むことが望ましい。第１ガラス材料が、水及び／又は有機結合材を含むと、第１ガラス材料は粘性を有することになる。粘性を有する第１ガラス材料は、基材の表面に塗布しやすくなり、また、塗布量も制御しやすくなる。
有機結合材としては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等があげられる。
これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００６８】
また、第１ガラス材料は、有機溶媒を含むことが望ましい。第１ガラス材料が、有機溶媒を含むと、表面張力が低下しやすくなる。その結果、第１ガラス材料を基材の表面に塗布する際に、第２ガラス材料が基材の表面になじみやすくなり、塗布しやすくなる。
有機溶媒としては、特に限定されないが、メタノール、エタノール、等があげられる。
これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００６９】
また、第１ガラス材料は、水と有機溶媒とを含んでいてもよく、有機結合材と有機溶媒を含んでいてもよく、水と有機結合材と有機溶媒とを含んでいてもよい。
第１ガラス材料の重量に対する水、有機結合材及び有機溶媒の合計重量は、５〜８０％であることが望ましい。
【００７０】
＜第２ガラス材料塗布工程＞
本発明の構造体の製造方法における第２ガラス材料塗布工程では、被覆予定領域、及び、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆うように第２ガラス材料を塗布する。
【００７１】
本発明の構造体の製造方法における第２ガラス材料塗布工程では、塗布方法としては特に限定されず、ハケ、スパッタ、スプレー、粉体塗布、静電塗布、圧着、ディップ、熱転写、スピンコート、ライニング等を用いることができる。
【００７２】
本発明の構造体の製造方法において、第２ガラス材料を塗布する範囲について説明する。
第１ガラス材料塗布工程により塗布された第１ガラス材料は、上面と、端面とを有している。
本明細書において「第１ガラス材料の端面」とは、被覆予定領域の外側に向かう方向に位置する第１ガラス材料の端面のことを意味する。
【００７３】
本発明の構造体の製造方法における第２ガラス材料塗布工程では、第１ガラス材料の上面の一部のみを覆うように、第２ガラス材料を塗布してもよい。
第２ガラス材料塗布工程では、第１ガラス材料の上面の全てを覆い、第１ガラス材料の端面を露出するように、第２ガラス材料を塗布してもよい。
第２ガラス材料塗布工程では、第１ガラス材料の上面の全て、及び、第１ガラス材料の端面を覆うように、第２ガラス材料を塗布してもよい。
つまり、被覆予定領域、及び、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部さえ第２ガラス材料を塗布すれば、第１ガラス材料の他の部分には、どのように第２ガラス材料が塗布されていてもよい。
【００７４】
第２ガラス材料を塗布する範囲について、図面を参照して詳述する。
図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明の構造体の製造方法における第２ガラス材料塗布工程において、第２ガラス材料の塗布範囲の一例を模式的に示す断面図である。
図８（ａ）〜（ｃ）において、第１ガラス材料３０は、上面３０ａと、端面３０ｂとを有している。
【００７５】
図８（ａ）に示すように、第２ガラス材料塗布工程では、第１ガラス材料３０の上面３０ａの一部のみを覆うように、第２ガラス材料４０を塗布してもよい。
図８（ａ）に示すように、第２ガラス材料塗布工程では、第１ガラス材料３０の上面３０ａの全てを覆い、第１ガラス材料３０の端面３０ｂを露出するように、第２ガラス材料４０を塗布してもよい。
図８（ａ）に示すように、第２ガラス材料塗布工程では、第１ガラス材料３０の上面３０ａの全て、及び、第１ガラス材料の端面３０ｂを覆うように、第２ガラス材料４０を塗布してもよい。
【００７６】
本発明の構造体の製造方法において、第２のガラス材料の軟化点としては、第１ガラス材料の軟化点よりも高ければ特に限定されないが、５５０〜８００℃であることが望ましく、６５０〜７９０であることがより望ましい。
第２ガラス材料の軟化点が５５０〜８００℃であると、軟化点を超える温度で加熱することにより第２ガラス材料が軟化溶融するので、容易にセラミックコート層を形成することができる。
【００７７】
なお、第２ガラス材料の軟化点は以下の方法により測定することができる。
まず、第２ガラス材料の固形成分を適量となるように示差熱天秤（Ｒｉｇａｋｕ製、「ＴＧ−ＤＴＡ」型番ＴＧ８１２０）に入れ、大気雰囲気において１０℃／分の設定で９５０℃まで昇温し、サンプリング周期１秒でＤＴＡ曲線を得る。
得られたＤＴＡ曲線の第４変曲点を、軟化点とする。
【００７８】
本発明の構造体の製造方法において、第２ガラス材料の構成材料は、特に限定されず、セラミックコート層形成工程で形成するセラミックコート層に付与したい性能に合わせ選択することが望ましい。
【００７９】
例えば、セラミックコート層に断熱性能を付与する場合には、第２ガラス材料の構成材料として、バリウムガラス、ボロンガラス、ストロンチウムガラス、アルミナ珪酸ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、及び、ソーダバリウムガラスのうち少なくとも一種を含むことが望ましい。これらの中ではバリウムガラスを含むことが望ましい。
これら材料を用いると、熱伝導率が低く、かつ、耐熱性、耐久性を有するセラミックコート層を形成することができる。
【００８０】
本発明の構造体の製造方法において、セラミックコート層に断熱性能を付与する場合には、第２ガラス材料にさらに造孔材を加えてもよい。
第２ガラス材料が造孔材を含むと、造孔材は、セラミックコート層形成工程において、分解し、セラミックコート層に気孔を形成する。
セラミックコート層に気孔が存在していると、気孔部分では熱が伝わりにくくなるので、セラミックコート層の断熱性が向上する。
【００８１】
造孔材としては、特に限定されないが、酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーン、球状アクリル粒子、グラファイト等のカーボン、炭酸塩、発泡剤等を用いることができる。また、形成されるセラミックコート層は、高い断熱性能を有することが望ましく、そのためには、気孔は、なるべく小さい径のものが均一に分散していることがより望ましい。
このような観点から、造孔材は、カーボン、炭酸塩、又は、発泡剤が望ましい。炭酸塩、発泡剤としては、ＣａＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、（ＮＨ４）２ＣＯ３等が挙げられる。
さらに、これらの中では、グラファイト等のカーボンが好ましい。
【００８２】
本発明の構造体の製造方法において、セラミックコート層に絶縁性能を付与する場合には、第２ガラス材料の構成材料として、アルミナ、ムライトのうち少なくとも一種を含むことが望ましい。これらの中ではアルミナを含むことが望ましい。
これら材料を用いると、絶縁性が高く、かつ、耐熱性、耐久性を有するセラミックコート層を形成することができる。
【００８３】
本発明の構造体の製造方法において、第２ガラス材料は、水及び／又は有機結合材を含むことが望ましい。第２ガラス材料が、水及び／又は有機結合材を含むと、第２ガラス材料は粘性を有することになる。粘性を有する第２ガラス材料は、基材の表面に塗布しやすくなり、また、塗布量も制御しやすくなる。
有機結合材としては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等があげられる。
これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００８４】
また、第２ガラス材料は、有機溶媒を含むことが望ましい。第２ガラス材料が、有機溶媒を含むと、表面張力が低下しやすくなる。その結果、第２ガラス材料を基材の表面に塗布する際に、第２ガラス材料は基材の表面になじみやすくなり、塗布しやすくなる。さらに、第２ガラス材料を第１ガラス材料に塗布する際に、第２ガラス材料は第１ガラス材料になじみやすくなり、塗布しやすくなる。
一方で、セラミックコート層形成工程においてこれら物質を含む第２ガラス材料を基材に焼き付けると、これら物質は、蒸発や分解され消失する。そのため、第２ガラス材料が焼成収縮する度合いが大きくなり、セラミックコート層にヒケが生じやすくなる。
しかし、本発明の構造物の製造方法では、上記の原理により、セラミックコート層にヒケが生じることを防ぐことができる。そのため、第２ガラス材料の焼成収縮度合いが大きくなったとしても、被覆予定領域を、セラミックコート層で確実に覆うことができる。
有機溶媒としては、特に限定されないが、メタノール、エタノール等があげられる。
これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００８５】
また、第２ガラス材料は、水と有機溶媒とを含んでいてもよく、有機結合材と有機溶媒を含んでいてもよく、水と有機結合材と有機溶媒とを含んでいてもよい。
第２ガラス材料の重量に対する水、有機結合材及び有機溶媒の合計重量は、５〜８０％であることが望ましい。
【００８６】
＜セラミックコート層形成工程＞
本発明の構造体の製造方法におけるセラミックコート層形成工程では、第１ガラス材料及び第２ガラス材料を基材の表面に焼き付けることになるが、この前に、第１ガラス材料及び第２ガラス材料を乾燥させてもよい。
【００８７】
本発明の構造体の製造方法において、第１ガラス材料及び第２ガラス材料を乾燥させる際の条件としては、特に限定されず、第１ガラス材料及び第２ガラス材料に含まれる水、有機結合材、有機溶媒等の種類や量によって適宜調整することが望ましい。
例えば、第１ガラス材料及び第２ガラス材料の重量に対する水、有機結合材及び有機溶媒の合計重量が、５〜８０％である場合の乾燥条件としては、乾燥温度が７０〜１２０℃、乾燥時間が２０〜６０分間であることが望ましい。
【００８８】
本発明の構造体の製造方法では、第１ガラス材料及び第２ガラス材料を基材の表面に焼き付ける。
第１ガラス材料及び第２ガラス材料を焼き付ける条件としては、第２ガラス材料の軟化点よりも高い温度であれば、特に限定されないが、焼き付け温度が３１０〜９１０℃、焼き付け時間が１０〜６０分間であることが望ましい。
【００８９】
以上の工程を経て、構造体を製造することができる。また、このように製造された構造体は、本発明の構造体でもある。
【００９０】
本発明の構造体について説明する。
【００９１】
本発明の構造体は、金属からなる基材と、基材の表面に形成されたセラミックコート層とからなる構造体である。
【００９２】
本発明の構造体では、基材の表面のうちセラミックコート層が形成されている部分の面積が、基材の表面の全体の面積よりも小さい。
つまり、基材の表面には、セラミックコート層が形成されている部分と形成されていない部分がある。
【００９３】
本発明の構造体のセラミックコート層は、第１ガラス材料と、第１ガラス材料よりも軟化点が高い第２ガラス材料とからなっている。
そして、第１ガラス材料は、セラミックコート層の周縁部に、帯状に、かつ、基材の表面と直接接するように形成されており、第１ガラス材料が形成されている部分よりも内側の基材の表面、及び、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を第２ガラス材料が覆い、第１ガラス材料が形成されている部分より内側の基材の表面を覆う第２ガラス材料と、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆う第２ガラス材料とは連続している。
【００９４】
本発明の構造体では、上記の本発明の構造体の製造方法で説明したように、第１ガラス材料及び第２ガラス材料を用いることで、セラミックコート層にヒケが生じることを抑制することができる。
なお、本発明の構造体における、第１ガラス材料及び第２ガラス材料は上記本発明の構造体の製造方法において既に説明しているので、ここでの説明は省略する。
【００９５】
なお、本発明の構造体では、セラミックコート層に含まれる第１ガラス材料の軟化点又は第２ガラス材料の軟化点は、以下の方法により測定することができる。
まず、セラミックコート層に含まれる第１ガラス材料又は第２ガラス材料を粉末状に掻き出し、掻き出した粉末状のセラミックコート層を適量となるように示差熱天秤（Ｒｉｇａｋｕ製、「ＴＧ−ＤＴＡ」型番ＴＧ８１２０）に入れ、大気雰囲気において１０℃／分の設定で９５０℃まで昇温し、サンプリング周期１秒でＤＴＡ曲線を得る。
得られたＤＴＡ曲線の第４変曲点を、軟化点とする。
【００９６】
本発明の構造体のセラミックコート層の周縁部は、例えば、セラミックコート層の端部からセラミックコート層の平均厚さの４０倍の距離だけ内側に向かう範囲である。
なお、セラミックコート層の周縁部に第１ガラス材料が形成されているとは、周縁部に第１ガラス材料の少なくとも一部が位置していることを意味する。
【００９７】
以下、詳述する。
本発明の構造体としては、例えば、図９に示す構造体があげられる。
図９は、本発明の構造体の一例を模式的に示す斜視図である。
図９に示すように、本発明の構造体の一例である構造体１００は、金属からなる基材１０と、基材１０の表面１１に形成されたセラミックコート層５０とからなる構造体である。
【００９８】
そして、基材１０の表面１１のうちセラミックコート層５０が形成されている部分の面積が、基材１０の表面１１の全体の面積よりも小さい。
つまり、基材１０の表面１１には、セラミックコート層５０が形成されている部分と形成されていない部分がある。
【００９９】
また、セラミックコート層５０は、第１ガラス材料３０と、第１ガラス材料３０よりも軟化点が高い第２ガラス材料４０とからなっている。
【０１００】
図９に示すように、第１ガラス材料３０は、セラミックコート層５０の周縁部５５に、帯状に、かつ、基材１０の表面１１と直接接するように形成されている。
【０１０１】
また、第１ガラス材料３０が形成されている部分よりも内側の基材１０の表面１１、及び、第１ガラス材料３０の上面の一部を第２ガラス材料４０が覆い、第１ガラス材料３０が形成されている部分より内側の基材１０の表面１１を覆う第２ガラス材料４０と、第１ガラス材料３０の上面の少なくとも一部を覆う第２ガラス材料４０とは連続している。
【０１０２】
本発明の構造体では、セラミックコート層の平均厚さは、５０〜１５００μｍｍであることが望ましい。
セラミックコート層の平均厚さが、５０μｍ未満であると、基材がセラミックコート層で覆われることの効果が得られにくくなる。
セラミックコート層の平均厚さが、１５００μｍを超えると、セラミックコート層と基材との熱膨張差によって発生する熱応力が大きくなるのでセラミックコート層が破損しやすくなる。
【０１０３】
本発明の構造体では、基材は、ステンレス、鋼、鉄、銅、アルミニウム、インコネル、ハステロイ、インバーから選択される少なくとも一種からなることが望ましい。
ステンレス、アルミニウム、鋼、鉄、銅、インコネル、ハステロイ、インバーは加工が容易であるので、基材を用途に合わせ加工しやすくなる。
【０１０４】
本発明の構造体の用途について説明する。
本発明の構造体は、例えば、排気管、排ガス浄化装置における排ガス処理体を収容するケーシング、エンジンヘッド（吸気ポートと排気ポートを含む）、シリンダ、ピストン、ターボハウジング、熱交換器、ＥＧＲパイプ、エンジンバルブの用途に用いることができる。
【０１０５】
本発明の構造体を排気管に用いる場合について説明する。
本発明の構造体を排気管として用いた場合、排気管は、排ガスの流入口と、排ガスの流出口とを有する基材と、基材の表面に形成されたセラミックコート層からなっていてもよい。
また、セラミックコート層は、第１ガラス材料と、第２ガラス材料とからなっており、第１ガラス材料は、流入口側のセラミックコート層の周縁部に、帯状に、かつ、基材の表面と直接接するように形成されていてもよい。
さらに、第１ガラス材料が形成されている部分よりも内側の基材の表面、及び、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を第２ガラス材料が覆い、第１ガラス材料が形成されている部分よりも内側の基材の表面を覆う第２ガラス材料と、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を第２ガラス材料とは連続していてもよい。
【０１０６】
本発明の構造体を排気管として用いた場合、セラミックコート層は、基材の内側表面に形成されていてもよく、基材の外側表面に形成されていてもよく、基材の内側表面及び基材の外側表面の両方に形成されていてもよい。
基材の内側表面とは、排ガスが通過する流路側の基材の表面のことを意味する。
基材の外側表面とは、排ガスが通過する流路側とは反対側の基材の表面のことを意味する。
【０１０７】
本発明の構造体を排気管として用いた場合、セラミックコート層は、バリウムガラスからなっていることが望ましい。セラミックコート層がバリウムガラスであると、排気管の断熱性が向上する。
【０１０８】
本発明の構造体を排気管として用いて排ガスが排気管を通過する場合について説明する。
排ガスは、排気管の流入口から流れ込み、排気管の流出口ら排気される。
排ガスが排気管の流入口に到達した時点では、排ガスが充分に高い温度を有する。また、排気管を通過する際に、排ガスから熱が放出され、排ガスの温度が低下しやすくなる。しかし、排気管に上記のようにセラミックコート層が形成されていると、排気管の断熱性が高くなり、排ガスの温度が低下することを防ぐことができる。排ガスは、下流に設置された排ガス浄化装置に設置された排ガス処理体により浄化されることになるが、排ガスの温度が低下せず、充分に高い場合、排ガスは速やかに排ガス処理体の温度を上昇させ、排ガス処理体の排ガス浄化機能を好適に発揮させることができる。つまり、排ガス浄化効率が向上する。
【０１０９】
さらに、このような排気管を製造する際には、基材の表面に第１ガラス材料を塗布してから、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆うように第２ガラス材料を塗布する。そのため、セラミックコート層の端部の位置を制御することができる。
従って、セラミックコート層で覆うべき基材の部分を確実に覆うことができる。
また、セラミックコート層が形成されていることにより、所望の断熱性能や絶縁性能を確保することができる。
【０１１０】
上記排気管についてさらに詳述すると、例えば、図１０〜図１２に示す排気管があげられる。
図１０〜図１２は、本発明の構造体を排気管として用いた場合の一例を模式的に示す斜視図である。
【０１１１】
図１０では、排気管２００は、排ガスの流入口２０１と、排ガスの流出口２０２とを有する基材２１０と、基材２１０の内側表面２１１１に形成されているセラミックコート層２５０１からなる。
セラミックコート層２５０１は、第１ガラス材料２３０１と、第２ガラス材料２４０１とからなっており、第１ガラス材料２３０１は、流入口側のセラミックコート層２５０１の周縁部２５５１に、帯状に、かつ、基材２１０の内側表面２１１１と直接接するように形成されている。
さらに、第１ガラス材料２３０１が形成されている部分よりも内側の基材２１０の内側表面２１１１、及び、第１ガラス材料２３０１の上面を第２ガラス材料２４０１が覆い、内側表面２１１１を覆う第２ガラス材料２４０１と、第１ガラス材料２３０１の上面を第２ガラス材料２４０１とは連続している。
っている。
【０１１２】
図１１では、排気管２００は、排ガスの流入口２０１と、排ガスの流出口２０２とを有する基材２１０と、基材２１０の外側表面２１１２に形成されているセラミックコート層２５０２からなる。
セラミックコート層２５０２は、第１ガラス材料２３０２と、第２ガラス材料２４０２とからなっており、第１ガラス材料２３０２は、流入口側のセラミックコート層２５０２の周縁部２５５２に、帯状に、かつ、基材２１０の外側表面２１１２と直接接するように形成されている。
さらに、第１ガラス材料２３０２が形成されている部分よりも内側の基材２１０の外側表面２１１２、及び、第１ガラス材料２３０２の上面を第２ガラス材料２４０２が覆い、外側表面２１１２を覆う第２ガラス材料２４０２と、第１ガラス材料２３０２の上面を第２ガラス材料２４０２とは連続している。
【０１１３】
図１２では、排気管２００は、排ガスの流入口２０１と、排ガスの流出口２０２とを有する基材２１０と、基材２１０の内側表面２１１１及び基材２１０の外側表面２１１２に形成されているセラミックコート層２５０１及びセラミックコート層２５０２からなる。
セラミックコート層２５０１は、第１ガラス材料２３０１と、第２ガラス材料２４０１とからなっており、第１ガラス材料２３０１は、流入口側のセラミックコート層２５０１の周縁部２５５１に、帯状に、かつ、基材２１０の内側表面２１１１と直接接するように形成されている。
さらに、第１ガラス材料２３０１が形成されている部分よりも内側の基材２１０の内側表面２１１１、及び、第１ガラス材料２３０１の上面を第２ガラス材料２４０１が覆い、内側表面２１１１を覆う第２ガラス材料２４０１と、第１ガラス材料２３０１の上面を第２ガラス材料２４０１とは連続している。
セラミックコート層２５０２は、第１ガラス材料２３０２と、第２ガラス材料２４０２とからなっており、第１ガラス材料２３０２は、流入口側のセラミックコート層２５０２の周縁部２５５２に、帯状に、かつ、基材２１０の外側表面２１１２と直接接するように形成されている。
さらに、第１ガラス材料２３０２が形成されている部分よりも内側の基材２１０の外側表面２１１２、及び、第１ガラス材料２３０２の上面を第２ガラス材料２４０２が覆い、外側表面２１１２を覆う第２ガラス材料２４０２と、第１ガラス材料２３０２の上面を第２ガラス材料２４０２とは連続している。
【０１１４】
本発明の構造体を排ガス浄化装置における排ガス処理体を収容するケーシングに用いる場合について説明する。
本発明の構造体を用いた排ガス浄化装置では、ケーシングは基材を含んでおり、基材は、排ガスの流入口、流入口側の流入口コーン部、排ガスの流出口、及び、流出口コーン部を有している。
流入口コーン部には、セラミックコート層が形成されており、セラミックコート層は、第１ガラス材料と、第２ガラス材料とからなっており、第１ガラス材料は、流入口側のセラミックコート層の周縁部に、帯状に、かつ、基材の表面と直接接するように形成されていてもよい。
また、流出口コーン部には、セラミックコート層が形成されており、セラミックコート層は、第１ガラス材料と、第２ガラス材料とからなっており、第１ガラス材料は、流入口側のセラミックコート層の周縁部に、帯状に、かつ、基材の表面と直接接するように形成されていてもよい。
【０１１５】
本発明の構造体を排ガス浄化装置における排ガス処理体を収容するケーシングに用いた場合、セラミックコート層は、各コーン部の基材の内側表面に形成されていてもよく、各コーン部の基材の外側表面に形成されていてもよい。
基材の内側表面とは、排ガスが通過する流路側の基材の表面のことを意味する。
基材の外側表面とは、排ガスが通過する流路側とは反対側の基材の表面のことを意味する。
【０１１６】
本発明の構造体を排ガス浄化装置における排ガス処理体を収容するケーシングに用いた場合、セラミックコート層は、バリウムガラスからなっていることが望ましい。セラミックコート層がバリウムガラスであると、排気管の断熱性が向上することに加え、密着力も向上する。
【０１１７】
本発明の構造体を排ガス浄化装置における排ガス処理体を収容するケーシングに用いた場合のケーシングの内部構造について説明する。
ケーシングには、保持シール材が周囲に巻き付けられた排ガス処理体が収容されている。
排ガス処理体は、ハニカム形状であることが望ましく、排ガスを浄化するための触媒が担持されていることが望ましい。
排ガスは、流入口から流入し、排ガス処理体の中を通過することになるが、排ガス処理体には、触媒が担持されているので、排ガスは触媒作用により浄化される。
【０１１８】
保持シール材は、排ガス処理体を外部からの衝撃から守る目的や、排ガス処理体がケーシングから抜け落ちるのを防ぐ目的や、断熱性を高め、排ガスの温度が低下することを防ぐ目的で用いられている。
【０１１９】
本発明の構造体を排ガス浄化装置における排ガス処理体を収容するケーシングに用いた場合において、セラミックコート層が、コーン部の基材の内側表面及び／又は外側表面に形成されている場合の効果について説明する。
排ガスがケーシングの流入口に到達した時点では、排ガスが充分に高い温度を有する。また、ケーシングを通過する際に、排ガスから熱が放出され、排ガスの温度が低下しやすくなる。しかし、排ガスがケーシングを通過する際、コーン部の内側表面及び／又は外側表面にセラミックコート層が形成されている場合、これらは断熱性が高いので、排ガスが排ガス処理体を通過するまで、排ガスの温度が低下することを防ぐことができる。排ガスは、排ガス浄化体により浄化されることになるが、排ガスの温度が低下せず、充分に高い場合、排ガスは速やかに排ガス処理体の温度を上昇させ、排ガス処理体の排ガス浄化機能を好適に発揮させることができる。つまり、排ガス浄化効率が向上する。
また、このようなケーシングでは、流出口コーン部にもセラミックコート層が形成されているので、排ガスが排ガス処理体を通過した後も、排ガスの温度が保たれることになる。
【０１２０】
本発明の構造体を排ガス浄化装置における排ガス処理体を収容するケーシングに用いた場合、セラミックコート層が、コーン部の基材の内側表面に形成されていると以下の効果を奏する。
排ガスが、排ガス浄化装置を通過する際に、排ガスの温度が低下すると、排ガスの凝集水が生じやすくなり、排ガスの流路が、腐食しやすくなる。しかし、このようなケーシングを用いると、排ガスの温度が低下しにくくなるので、排ガス凝集水が生じるのを防ぐことができ、流路の腐食を防ぐことができる。
【０１２１】
本発明の構造体を排ガス浄化装置における排ガス処理体を収容するケーシングに用いた場合において、ケーシングを製造する際には、基材の表面に第１ガラス材料を塗布してから、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆うように第２ガラス材料を塗布する。そのため、セラミックコート層の端部の位置を制御することができる。
従って、セラミックコート層で覆うべき基材の部分を確実に覆うことができる。
また、セラミックコート層が形成されていることにより、所望の断熱性能や絶縁性能を確保することができる。
【０１２２】
上記排ガス浄化装置についてさらに詳述すると、例えば、以下の図１３（ａ）及び（ｂ）、図１４（ａ）及び（ｂ）並びに図１５（ａ）及び（ｂ）に示すような排ガス浄化装置があげられる。
【０１２３】
図１３（ａ）は、本発明の構造体をケーシングとして用いた場合の一例を模式的に示す斜視図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ケーシング３００は基材３１０を含んでいる。ケーシング３００には、保持シール材３７０が巻き付けられた排ガス処理体３６０が収容されている。
そして、基材３１０は、排ガスの流入口３０１、流入口３０１側の流入口コーン部３０３、排ガスの流出口３０２、及び、流出口コーン部３０４を有している。
流入口コーン部３０３の基材３１０の内側表面３１１ａ１の流入口３０１側には、セラミックコート層３５１ａ１が形成されており、セラミックコート層３５１ａ１は、第１ガラス材料３３０ａ１と、第２ガラス材料３４０ａ１とからなっている。第１ガラス材料３３０ａ１は、流入口３０１側のセラミックコート層３５０ａ１の周縁部３５５ａ１に、帯状に、かつ、基材３１０の内側表面３１１ａ１と直接接するように形成されている。
流出口コーン部３０４の基材３１０の内側表面３１１ｂ１の流入口３０１側には、セラミックコート層３５１ｂ１が形成されており、セラミックコート層３５１ｂ１は、第１ガラス材料３３０ｂ１と、第２ガラス材料３４０ｂ１とからなっている。第１ガラス材料３３０ｂ１は、流入口３０１側のセラミックコート層３５０ｂ１の周縁部３５５ｂ１に、帯状に、かつ、基材３１０の内側表面３１１ｂ１と直接接するように形成されている。
【０１２４】
図１４（ａ）は、本発明の構造体をケーシングとして用いた場合の一例を模式的に示す斜視図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ケーシング３００は基材３１０を含んでいる。ケーシング３００には、保持シール材３７０が巻き付けられた排ガス処理体３６０が収容されている。
そして、基材３１０は、排ガスの流入口３０１、流入口３０１側の流入口コーン部３０３、排ガスの流出口３０２、及び、流出口コーン部３０４を有している。
流入口コーン部３０３の基材３１０の外側表面３１１ａ２の流入口３０１側には、セラミックコート層３５１ａ２が形成されており、セラミックコート層３５１ａ２は、第１ガラス材料３３０ａ２と、第２ガラス材料３４０ａ２とからなっている。第１ガラス材料３３０ａ２は、流入口３０１側のセラミックコート層３５０ａ２の周縁部３５５ａ２に、帯状に、かつ、基材３１０の外側表面３１１ａ２と直接接するように形成されている。
流出口コーン部３０４の基材３１０の外側表面３１１ｂ２の流入口３０１側には、セラミックコート層３５１ｂ２が形成されており、セラミックコート層３５１ｂ２は、第１ガラス材料３３０ｂ２と、第２ガラス材料３４０ｂ２とからなっている。第１ガラス材料３３０ｂ２は、流入口３０１側のセラミックコート層３５０ｂ２の周縁部３５５ｂ２に、帯状に、かつ、基材３１０の外側表面３１１ｂ２と直接接するように形成されている。
【０１２５】
図１５（ａ）は、本発明の構造体をケーシングとして用いた場合の一例を模式的に示す斜視図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように、ケーシング３００は基材３１０を含んでいる。ケーシング３００には、保持シール材３７０が巻き付けられた排ガス処理体３６０が収容されている。
そして、基材３１０は、排ガスの流入口３０１、流入口３０１側の流入口コーン部３０３、排ガスの流出口３０２、及び、流出口コーン部３０４を有している。
流入口コーン部３０３の基材３１０の内側表面３１１ａ１の流入口３０１側には、セラミックコート層３５１ａ１が形成されており、セラミックコート層３５１ａ１は、第１ガラス材料３３０ａ１と、第２ガラス材料３４０ａ１とからなっている。第１ガラス材料３３０ａ１は、流入口３０１側のセラミックコート層３５０ａ１の周縁部３５５ａ１に、帯状に、かつ、基材３１０の内側表面３１１ａ１と直接接するように形成されている。
流出口コーン部３０４の基材３１０の内側表面３１１ｂ１の流入口３０１側には、セラミックコート層３５１ｂ１が形成されており、セラミックコート層３５１ｂ１は、第１ガラス材料３３０ｂ１と、第２ガラス材料３４０ｂ１とからなっている。第１ガラス材料３３０ｂ１は、流入口３０１側のセラミックコート層３５０ｂ１の周縁部３５５ｂ１に、帯状に、かつ、基材３１０の内側表面３１１ｂ１と直接接するように形成されている。
流入口コーン部３０３の基材３１０の外側表面３１１ａ２の流入口３０１側には、セラミックコート層３５１ａ２が形成されており、セラミックコート層３５１ａ２は、第１ガラス材料３３０ａ２と、第２ガラス材料３４０ａ２とからなっている。第１ガラス材料３３０ａ２は、流入口３０１側のセラミックコート層３５０ａ２の周縁部３５５ａ２に、帯状に、かつ、基材３１０の外側表面３１１ａ２と直接接するように形成されている。
流出口コーン部３０４の基材３１０の外側表面３１１ｂ２の流入口３０１側には、セラミックコート層３５１ｂ２が形成されており、セラミックコート層３５１ｂ２は、第１ガラス材料３３０ｂ２と、第２ガラス材料３４０ｂ２とからなっている。第１ガラス材料３３０ｂ２は、流入口３０１側のセラミックコート層３５０ｂ２の周縁部３５５ｂ２に、帯状に、かつ、基材３１０の外側表面３１１ｂ２と直接接するように形成されている。
【０１２６】
以下、本発明の構造体の製造方法について作用効果を記載する。
（１）本発明の構造体の製造方法では、第１ガラス材料塗布工程では、被覆予定領域の外側に、被覆予定領域の境界と接するように第１ガラス材料を帯状に塗布し、第２ガラス材料塗布工程では、被覆予定領域、及び、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆うように、かつ、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部から被覆予定領域までを連続するように第２ガラス材料を塗布する。また、第２ガラス材料は、第１ガラス材料よりも軟化点が高い。
第１ガラス材料よりも第２ガラス材料の方が軟化点が高いので、セラミックコート層形成工程において第１ガラス材料及び第２ガラス材料を基材の表面に焼き付ける際、まず、第１ガラス材料が軟化する。第１ガラス材料が軟化したとしても、第１ガラス材料は基材と第２ガラス材料との間に挟まれて押さえつけられているので、第１ガラス材料の凝集が抑制される。つまり、第１ガラス材料が凝集しようとする力よりも、第２ガラス材料及び基材が第１ガラス材料を押さえつける力が強いので、第１ガラス材料が凝集しにくくなる。
その後、加熱するにつれ第１ガラス材料がさらに軟化し、第１ガラス材料と基材の表面との密着性が向上していき、第１ガラス材料が基材の表面に焼き付けられることになる。
さらにその後、加熱が進行すると、第２ガラス材料が軟化を開始する。第２ガラス材料も軟化を開始すると表面張力により凝集しようとするが、この際、第１ガラス材料は既に軟化しており、第２ガラス材料と、第１ガラス材料との密着性が高くなっている。そのため、第１ガラス材料が糊材として働き、第２ガラス材料の凝集が抑制される。
つまり、第２ガラス材料が凝集しようとする力よりも、第１ガラス材料と第２ガラス材料とが密着しようとする力が強いので、第２ガラス材料が凝集しにくくなる。
その結果、セラミックコート層にヒケが生じることを抑制することができる。
【０１２７】
（実施例）
以下に実施例を掲げ、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。
【０１２８】
（実施例１）
（１）被覆予定領域決定工程
（１−１）基材の準備
まず、ステンレス鋼材（ＳＵＳ４３０）からなる平板状の基材（縦×横×高さ＝４０ｍｍ×４０ｍｍ×１．５ｍｍ）を準備した。
【０１２９】
（１−２）被覆予定領域の決定
次に、平板の横方向において、平板の右端から１９．５ｍｍまでの領域を、被覆予定領域とした。
【０１３０】
（２）第１ガラス材料塗布工程
次に、被覆予定領域の外側に、被覆予定領域の境界と接するように第１ガラス材料であるシリカ系ガラス（軟化点：６８０℃）を塗布した。
塗布された第１ガラス材料は、厚さ５μｍ、幅５ｍｍであった。
【０１３１】
（３）第２ガラス材料塗布工程
次に、被覆予定領域、及び、第１ガラス材料の上面の一部のみを覆うように、第２ガラス材料であるシリカ系ガラス（軟化点：７８０℃）を塗布した。
塗布された第２ガラス材料は、厚さ２５０μｍであった。
【０１３２】
（４）セラミックコート層形成工程
（４−１）第１ガラス材料及び第２ガラス材料の乾燥
次に、第１ガラス材料及び第２ガラス材料が塗布された基材を、７０℃、２０分間の条件で乾燥させた。
【０１３３】
（４−２）第１ガラス材料及び第２ガラス材料の焼成
次に、第１ガラス材料及び第２ガラス材料が塗布された基材を、９００℃、６０分間の条件で焼成し、セラミックコート層を形成した。
【０１３４】
以上の工程を経て、実施例１に係る構造体を製造した。実施例１に係る構造体では、セラミックコート層の平均厚さは２５０μｍであった。
また、製造された構造体を図１６に示す。図１６は、実施例１に係る構造体の上面写真である。図１６中、矢印で示す範囲は、被覆予定領域を示す。
図１６に示すように、実施例１に係る構造体では、被覆予定領域の全てがセラミックコート層に覆われていた。
【０１３５】
（実施例２）
実施例１の「（３）第２ガラス材料塗布工程」において、被覆予定領域、及び、第１ガラス材料の上面の全てを覆い、第１ガラス材料の端面を露出するように第２ガラス材料であるシリカ系ガラス（軟化点：７８０℃）を塗布した以外は、実施例１と同様に、実施例２に係る構造体を製造した。
製造された構造体を図１７に示す。図１７は、実施例２に係る構造体の上面写真である。図１７中、矢印で示す範囲は、被覆予定領域を示す。
図１７に示すように、実施例２に係る構造体では、被覆予定領域の全てがセラミックコート層に覆われていた。
【０１３６】
（実施例３）
実施例１の「（１−２）被覆予定領域の決定」において、平板の横方向において、平板の右端から１５．５ｍｍまでの領域を、被覆予定領域としたこと、並びに、実施例１の「（３）第２ガラス材料塗布工程」において、被覆予定領域、第１ガラス材料の上面の全て、及び、第１ガラス材料の端面を覆うように第２ガラス材料であるシリカ系ガラス（軟化点：７８０℃）を塗布した以外は、実施例１と同様に、実施例３に係る構造体を製造した。
製造された構造体を図１８に示す。図１８は、実施例３に係る構造体の上面写真である。図１８中、矢印で示す範囲は、被覆予定領域を示す。
図１８に示すように、実施例３に係る構造体では、被覆予定領域の全てがセラミックコート層に覆われていた。
【０１３７】
（比較例１）
実施例１の「（３）第２ガラス材料塗布工程」において、被覆予定領域にのみ第２ガラス材料であるシリカ系ガラス（軟化点：７８０℃）を塗布した以外は、実施例１と同様に、比較例１に係る構造体を製造した。
製造された構造体を図１９に示す。図１９は、比較例１に係る構造体の上面写真である。図１９中、矢印で示す範囲は、被覆予定領域を示す。
図１９に示すように、比較例１に係る構造体では、セラミックコート層にヒケが生じ、被覆予定領域にセラミックコート層が形成されていない部分があった。
【０１３８】
以上より、第１のガラス材料を塗布してから、被覆予定領域、及び、第１ガラス材料の上面の少なくとも一部を覆うように第２ガラス材料を塗布することにより、セラミックコート層にヒケが生じることが抑制できることが示された。
【符号の説明】
【０１３９】
１０、２１０、３１０  基材
１１、２１１１、２１１２、３１１ａ１、３１１ａ２、３１１ｂ１、３１１ｂ２  基材の表面
２０  被覆予定領域
２０ａ  被覆予定領域の境界
３０、２３０１、２３０２、３３０ａ１、３３０ａ２、３３０ｂ１、３３０ｂ２  第１ガラス材料
３０ａ  第１ガラス材料の上面
３０ｂ  第１ガラス材料の端面
４０、２４０１、２４０２、３４０ａ１、３４０ａ２、３４０ｂ１、３４０ｂ２  第２ガラス材料
５０、２５０１、２５０２、３５０ａ１、３５０ａ２、３５０ｂ１、３５０ｂ２  セラミックコート層
５１、２５１１、２５１２、３５１ａ１、３５１ａ２、３５１ｂ１、３５１ｂ２  セラミックコート層の端部
５５、２５５１、２５５２、３５５ａ１、３５５ａ２、３５５ｂ１、３５５ｂ２  セラミックコート層の周縁部
１００  構造体
２００  排気管
２０１、３０１  流入口
２０２、３０２  流出口
３００  ケーシング
３０３  流入口コーン部
３０４  流出口コーン部
３６０  排ガス処理体
３７０  保持シール材
【図１】
0006603503.tif 000002
【図２】
0006603503.tif 000003
【図３】
0006603503.tif 000004
【図４】
0006603503.tif 000005
【図５】
0006603503.tif 000006
【図６】
0006603503.tif 000007
【図７】
0006603503.tif 000008
【図８】
0006603503.tif 000009
【図９】
0006603503.tif 000010
【図１０】
0006603503.tif 000011
【図１１】
0006603503.tif 000012
【図１２】
0006603503.tif 000013
【図１３】
0006603503.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0006603503.tif 000016
【図１６】
0006603503.tif 000017
【図１７】
0006603503.tif 000018
【図１８】
0006603503.tif 000019
【図１９】
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