专利名称：排气管的制造方法
技术领域：
本发明涉及排气管的制造方法。
背景技术：
为了对发动机所排出的尾气中所含有的有害气体等有害物质进行处理，在包含有排气管的尾气通路上设有催化转换器。为了提高利用催化转换器净化有害物质的净化效率，需要将尾气及尾气流通的排气管等的温度维持在适于催化剂活化的温度(下文也称为催化剂活化温度)。但是，在发动机的高速运转时，尾气的温度会暂时性为超过1000°C的高温。因而，尾气的温度有时会超出催化剂活化温度的上限值。其结果，具有难以有效地进行尾气的净化、或催化剂发生劣化这样的问题。因此，对于与汽车发动机相连接的排气管，要求其在汽车发动机的高速运转时能够将在排气管内流通的尾气的热散到外部。在专利文献I和专利文献2中公开了下述的排气管，其通过在由金属构成的筒状基材的表面形成有由结晶性无机材和非晶态无机材构成的层而形成。在专利文献I所公开的排气管中，由结晶性无机材和非晶态无机材构成的层的红外线发射率高于基材的红外线发射率、散热性优异。另外，在专利文献2所公开的排气管中，位于结晶性无机材的外周面侧的位置的非晶态无机材的平均厚度为20 以下、散热性优异。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2009-133213号公报专利文献2 :日本特开2009-133214号公报
发明内容
发明所要解决的课题根据专利文献I和专利文献2记载的发明，能够提供散热性优异的排气管。但是，现状是，热切期望散热性进一步优异的排气管、特别是散热性更进一步优异的排气管的登场。用于解决课题的手段本发明人以散热性进一步提高为目的，反复进行了深入研究。结果发现，通过利用特定的制造方法能够得到比现有技术(例如，专利文献I和专利文献2记载的技术)的散热性更为优异的排气管，从而得到了本发明。S卩，第I方面所述的排气管的制造方法为具备金属基材以及形成在上述金属基材的表面上的表面被覆层的排气管的制造方法，该制造方法的特征在于该方法包括涂膜形成工序以及加热工序，
在所述涂膜形成工序中，使用含有无机玻璃颗粒和电沉积树脂的涂料来进行电沉积涂装，从而在上述金属基材的表面形成涂膜；所述加热工序在上述涂膜形成工序之后，在所述加热工序中，在上述电沉积树脂的烧失温度以上的温度对涂膜进行加热，进一步在上述无机玻璃颗粒的软化点以上的温度对涂膜进行加热。S卩，在第I方面所述的排气管的制造方法中，在涂膜形成工序中，使用含有电沉积树脂的涂料来进行电沉积涂装，从而在金属基材的表面形成涂膜。其后，在加热工序中，在电沉积树脂的烧失温度以上的温度对涂膜进行加热，进一步在无机玻璃颗粒的软化点以上的温度对涂膜进行加热。其结果，形成在表面具有凹部的表面被覆层。使用图I (a)和图I (b)及图2 (a) 图2 (e)进行说明。
图1(a)为示意性示出本发明中的阴离子型电沉积涂装的模式的说明图。 图1(b)为示意性示出本发明中的阳离子型电沉积涂装的模式的说明图。图2(a) 图2(c)为示意性示出在本发明中的涂膜形成工序中所产生的现象的一例的说明图，图2(d) 图2(e)为示意性示出在本发明中的加热工序中所产生的现象的一例的说明图，其中，图2(a)中的涂料含有电沉积树脂、无机玻璃颗粒和无机颗粒，图2(e)中的表面被覆层含有无机玻璃颗粒和无机颗粒。如图1(a)和图1(b)所示，作为本发明中的电沉积涂装，有阴离子型电沉积涂装和阳离子型电沉积涂装。另外，在图2(a) 图2(e)所示的示例中，作为电沉积树脂使用了阴离子型电沉积树脂，但作为电沉积树脂也可以使用阳离子型电沉积树脂。并且，在涂料和表面被覆层中含有无机颗粒，但也可以不含有无机颗粒。在阴离子型电沉积涂装中，作为电沉积树脂，使用阴离子型电沉积树脂。阴离子型电沉积树脂具有与碱反应而形成盐的官能团(例如羧基)，通过被碱(例如有机胺)中和而带负电(参照下式(I))。r-cooh+nr3 — r-coo>nr3h+…(I) 将金属基材和电极板配置在电沉积槽内，通过通电，带负电的电沉积树脂被吸引到阳极(参照图1(a))，涂料所含有的无机玻璃颗粒等被与电沉积树脂一同运送到金属基材(被着体)的表面。并且，在电沉积树脂与金属基材的表面接触时，进行下述(2)和(3)的反应。(2) 2H20 — 4H++4e +O2 个(3) R-C00>H+ — R-COOH由此，电沉积树脂变为不溶性，从而无机玻璃颗粒等在金属基材(阳极)的表面析出。与此相对，在阳离子型电沉积涂装中，作为电沉积树脂，使用阳离子型电沉积树脂。阳离子型电沉积树脂带正电，因而被吸引到阴极(参照图1(b))，无机玻璃颗粒等在金属基材(阴极)的表面析出。如以上所说明，在本发明的电沉积涂装中，电沉积树脂将无机玻璃颗粒等运送到金属基材的表面(参照图2(a))。并且，电沉积树脂通过与金属基材的表面接触而在金属基材的表面析出(参照图2(b)和图2(c))。此时，在涂膜中形成了用于可溶性的电沉积树脂通过的通路(参照图2(b)和图2(c))。如上述(2)的反应式所示，电沉积树脂与金属基材的表面接触时产生氧气。通路是在该氧气冲开已经形成的涂膜而在涂液中穿过时形成的。在电沉积涂装终止后，对于电沉积树脂残存在通路中的情况，该电沉积树脂不会在金属基材的表面析出，为可溶性的，因而通过水洗会流掉。其后，若对涂膜进行加热，则电沉积树脂发生烧失，涂膜的体积收缩。据推测，在该过程中，形成了基于上述通路的凹部(参照图2(d)和图2(e))。并且，在上述加热工序中，由于在无机玻璃颗粒的软化点以上的温度对涂膜进行加热，因而无机玻璃颗粒发生熔解。从而，认为涂膜膜厚的降低率变大，更容易形成具有凹部的表面被覆层。如此，对于经过上述工序制造的排气管，由于在表面被覆层的表面形成有凹部，因而排气管的表面积大、排气管的表观(見々K上)发射率变高。因此，该排气管的辐射传热得到促进而成为散热性优异的排气管。 另外，利用表面被覆层的表面所形成的凹部，可以大量设定用于使热应力分散的非固定端。并且，由于表面被覆层的表面所形成的凹部，表面被覆层中产生膜厚薄的部分，由于该部分在厚度方向上的温差变小，因而在表面被覆层的内部难以产生热应力。因此，能够缓和热冲击所致的热应力、能够防止表面被覆层的剥离。其结果，认为通过本发明得到的排气管可以维持高散热性。由此，利用第I方面所述的排气管的制造方法，能够有效地在表面被覆层的表面形成凹部，可以得到散热性优异的排气管。进一步地，在加热工序中，使无机玻璃颗粒熔解来进行烧结，因而可提高表面被覆层与金属基材的密合性。其结果，可以提高排气管的耐热冲击性。另外，本说明书中，表面被覆层为在金属基材的表面所形成的层，是通过对涂膜实施烧制处理(后述)而得到的层。在金属基材的表面所形成的层中，将实施烧制处理前的层称为涂膜，将实施烧制处理后的涂膜称为表面被覆层。排气管由金属基材和表面被覆层构成。在第2方面所述的排气管的制造方法中，上述加热工序包括脱脂工序和烧制工序，所述脱脂工序在上述涂膜形成工序之后，在所述脱脂工序中，将涂膜的温度在上述电沉积树脂的烧失温度以上的温度保持特定时间，使上述电沉积树脂烧失；所述烧制工序在上述脱脂工序之后，在所述烧制工序中，在上述无机玻璃颗粒的软化点以上的温度对涂膜进行加热。由此，通过在涂膜形成工序和烧制工序之间经过脱脂工序，可以抑制在表面被覆层产生因快速加热所致的暴沸所引起的巨大的凹部，可以形成适度尺寸的凹部。其结果，可以得到表面积大的排气管。在第3方面所述的排气管的制造方法中，上述无机玻璃颗粒的软化点以上的温度为 500 °C~ IOOO0Co在第4方面所述的排气管的制造方法中，上述电沉积树脂的烧失温度以上的温度为 300。。 600。。。在第5方面所述的排气管的制造方法中，上述电沉积树脂由Tg彼此不同的两种以上的电沉积树脂构成。据认为，通过利用第5方面所述的排气管的制造方法，在进行涂料的涂装时不易受到温度的影响，能够在较宽的温度范围稳定地进行涂膜形成，能够缓和涂料涂装时的温度依赖性。其结果，认为能够得到在表面被覆层的表面形成有所期望的凹部的排气管。在第6方面所述的排气管的制造方法中，上述电沉积树脂的Tg为5°C 50°C。电沉积树脂的Tg小于5°C的情况下，即使制成涂膜其粘性也低，容易发生流动。从而，在电沉积涂装中，即使在涂膜中暂且形成通路，由于周围的电沉积树脂发生软化并流动，因而该通路也容易被涂膜填埋。另一方面，电沉积树脂的Tg若大于50°C，则与之相反地，在室温下电沉积树脂会过硬，不易流动。其结果，不易在涂膜中形成所期望的通路。
与此相对，根据第6方面所述的排气管的制造方法，由于电沉积树脂的Tg处于上述范围，因而可使电沉积树脂的流动性适度。据认为，由此，在电沉积涂装中，能够适当地形成通路，其结果能够得到在表面被覆层的表面形成有所期望的凹部的排气管。在第7方面所述的排气管的制造方法中，上述电沉积树脂为阴离子型电沉积树脂。为了在排气管的表面形成所期望的凹部，需要提高涂料的稳定性、抑制颗粒的沉降。在涂料的稳定性差、颗粒的沉降显著的情况下，在金属基材的水平面部分落下大量的颗粒，因而固体成分的比例增高、涂膜的流动性受到阻碍，所以无法适当地形成凹部。根据第7方面所述的排气管的制造方法，由于使用阴离子型电沉积树脂作为电沉积树脂，因而无机颗粒的表面电荷与无机玻璃颗粒的表面电荷的相合性(相性)变好，阴离子型电沉积树脂发挥出抑制无机颗粒和无机玻璃颗粒的沉降的作用，从而能够提高涂料的稳定性、可以适当地进行涂膜的形成。其结果，认为能够得到在表面被覆层的表面形成有所期望的凹部的排气管。在第8方面所述的排气管的制造方法中，上述涂料进一步含有无机颗粒。对于无机颗粒来说，作为材料物性其发射率高，因而在受到加热时较强地发射出红外线。这一点基于下式(4)所示的斯蒂芬 玻耳兹曼的定义。q = e O (T14-!1/)…(4)(o :斯蒂芬 玻耳兹曼常数…5.67父10_8[1/1112*1(4]、(1:热通量[1/1112]、e :发射率、T1 :加热体温度[K]、T2 :受热体温度[K])因而认为，对于通过将含有无机颗粒的涂料进行涂装而得到的排气管来说，由于产生来自表面被覆层中的无机颗粒的红外线的发射，因而表面被覆层的发射率变高，为高温下的散热性优异的排气管。并且认为，在烧制时发生了软化的无机玻璃颗粒的流动性降低，凹部周边部的涂膜的流动受到抑制，从而在表面被覆层的表面容易形成凹部。据认为，基于上述理由，可以得到散热性更为优异的排气管。在第9方面所述的排气管的制造方法中，上述无机玻璃颗粒的平均粒径为3 y m以下。并且，在第10方面所述的排气管的制造方法中，上述无机颗粒的平均粒径为3以下、上述无机玻璃颗粒的平均粒径为3 y m以下。
无机玻璃颗粒和无机颗粒的平均粒径大的情况下(例如平均粒径为10 U m左右的情况下)，由于含有大颗粒，因而颗粒的尺寸容易不均匀。这种情况下，在电沉积涂装中会局部妨碍涂膜的流动，从而不易形成通路，其结果，在排气管的表面不易形成凹部。与此相对，在第9方面或第10方面所述的排气管的制造方法中，由于无机玻璃颗粒和无机颗粒小，因而可使无机玻璃颗粒和无机颗粒的分布均匀。其结果，认为容易在排气管的表面形成凹部。并且认为，无机玻璃颗粒大的情况下(例如平均粒径为10 ii m左右的情况下)，在 进行烧制时，软化了的无机玻璃颗粒会填埋排气管表面的凹部，无法在排气管的表面良好地形成凹部。另一方面，无机颗粒大的情况下(例如平均粒径为10 左右的情况下)，即使在进行烧制时，也会呈现出固体的无机颗粒分散在发生软化而呈液态的无机玻璃颗粒中的状态。此时认为，与无机颗粒小的情况相比，在无机颗粒大的情况下，软化了的无机玻璃颗粒与无机颗粒的复合体的粘性低、流动性好，因而该复合体会填埋排气管表面的凹部。进一步认为，由于无机玻璃颗粒和无机颗粒的平均粒径小，因而在电沉积涂装时，无机玻璃颗粒和无机颗粒可在涂料的溶液中稳定。对于涂液中的颗粒来说，粒径小的颗粒能够稳定存在。这一点可用下式(5)的斯托克斯式来表不。
权利要求
1.一种排气管的制造方法，所述排气管具备金属基材和形成在所述金属基材的表面上的表面被覆层，该制造方法的特征在于， 所述制造方法包括涂膜形成工序和在所述涂膜形成工序之后进行的加热工序， 在所述涂膜形成工序中，使用含有无机玻璃颗粒和电沉积树脂的涂料来进行电沉积涂装，从而在所述金属基材的表面形成涂膜； 在所述加热工序中，在所述电沉积树脂的烧失温度以上的温度对涂膜进行加热，进一步在所述无机玻璃颗粒的软化点以上的温度对涂膜进行加热。
2.如权利要求I所述的排气管的制造方法，其中， 所述加热工序包括在所述涂膜形成工序之后进行的脱脂工序和在所述脱脂工序之后进行的烧制工序， 在所述脱脂工序中，将涂膜的温度在所述电沉积树脂的烧失温度以上的温度保持特定时间，使所述电沉积树脂烧失； 在所述烧制工序中，在所述无机玻璃颗粒的软化点以上的温度对涂膜进行加热。
3.如权利要求I或2所述的排气管的制造方法，其中，所述无机玻璃颗粒的软化点以上的温度为500°C 1000°C。
4.如权利要求I 3的任一项所述的排气管的制造方法，其中，所述电沉积树脂的烧失温度以上的温度为300°C 600°C。
5.如权利要求I 4的任一项所述的排气管的制造方法，其中，所述电沉积树脂由Tg彼此不同的两种以上的电沉积树脂构成。
6.如权利要求I 5的任一项所述的排气管的制造方法，其中，所述电沉积树脂的Tg为 5°C 50°C。
7.如权利要求I 6的任一项所述的排气管的制造方法，其中，所述电沉积树脂为阴离子型电沉积树脂。
8.如权利要求I 7的任一项所述的排气管的制造方法，其中，所述涂料进一步含有无机颗粒。
9.如权利要求I 7的任一项所述的排气管的制造方法，其中，所述无机玻璃颗粒的平均粒径为3iim以下。
10.如权利要求8所述的排气管的制造方法，其中，所述无机颗粒的平均粒径为3y m以下，所述无机玻璃颗粒的平均粒径为3 以下。
11.如权利要求I 7和9的任一项所述的排气管的制造方法，其中，所述电沉积树脂的重量相对于所述无机玻璃颗粒的重量之比为I. 0 3. 5。
12.如权利要求8或10所述的排气管的制造方法，其中，所述电沉积树脂的重量相对于所述无机颗粒与所述无机玻璃颗粒的合计重量之比为I. 0 3. 5。
13.如权利要求8、10或12所述的排气管的制造方法，其中，所述表面被覆层中的无机颗粒的颗粒间距离的平均值为3 y m以下。
14.如权利要求8、10、12或13所述的排气管的制造方法，其中，所述无机颗粒为过渡金属的氧化物。
15.如权利要求I 14的任一项所述的排气管的制造方法，其中，所述无机玻璃颗粒的软化点为300°C 1000°C。
全文摘要
本发明提供排气管的制造方法，该排气管的散热性优异。排气管的制造方法为具备金属基材以及形成在上述金属基材的表面上的表面被覆层的排气管的制造方法，该制造方法包括涂膜形成工序以及加热工序，在涂膜形成工序中，使用含有无机玻璃颗粒和电沉积树脂的涂料来进行电沉积涂装，从而在金属基材的表面形成涂膜；加热工序在涂膜形成工序之后，在加热工序中，在电沉积树脂的烧失温度以上的温度对涂膜进行加热，进一步在无机玻璃颗粒的软化点以上的温度对涂膜进行加热。
文档编号F01N13/08GK102678248SQ20121007158
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月16日 优先权日2011年3月16日
发明者堂前拓己, 斋木健藏, 林康太郎 申请人:揖斐电株式会社