JPH0819517B2 - レ−ザ蒸着方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は，例えばベアリングなどの円筒状の物体の
内面等，複雑な形状の物体にも均一に蒸着が施せるレー
ザ蒸着方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は例えば特開昭59−116373号公報に示された従
来のレーザ蒸着装置を示す概略構成図である。図におい
て（１）はレーザ発振器（図示せず）から放射される平
行なレーザ光で，このレーザ光（１）は平面鏡（６）で
水平方向に光路転換され，集光レンズ（７）を通過した
後，過透窓（８）を通して真空チャンバ（10）内に導
き，平面鏡（６）により再び光路転換された後に，リン
グ状に形成された被照射物（４）にリング外周面の接線
方向から照射される。集光レンズ（７）は，被照射物
（４）上に照射点付近で焦点が結ばれるように，その焦
点距離および配置位置を選定する。またリング状の被照
射物（４）は任意速度でリング中心軸を中心に回転し，
さらにリング中心軸方向に被照射物（４）の厚みだけ揺
動運動が可能な構造にして，被照射物（４）の外周全体
を一様に蒸発させる。レーザ光（１）の照射により，被
照射物（４）の外周上の被照射領域が蒸発し，蒸発粒子
が基板（11）の方向へ飛び出し，基板（11）上に蒸着
し，堆積する。

また，被照射物（４）が極めて熱割れの生じやすい材
質のものである場合には，被照射物（４）の外周近傍に
予熱ヒータ（９）を設け，この予熱ヒータ（９）にて被
照射物（４）の予熱を行うことにより，被照射物（４）
の破損を防ぐようにしている。

このレーザ蒸着方法では，蒸発物は直進するため、基
板（11）を固定して１つの蒸着源を用いて蒸着する場
合，例えばベアリングなどの円筒状の物体の内面などに
は均一に薄膜を形成することができない。また，ベアリ
ングの外周部品のように内面に凹凸や溝がある場合は第
４図の説明図に表わした蒸着物の軌跡（14）に示すよう
に蒸着膜（13）はベアリング外周部品（12）内面の凹部
の一部には堆積しないため均一な蒸着ができず，被蒸着
部品の加工精度は低下する。

一方，この問題を解決する先行技術として特開昭62−
088499号公報の「スピーカ用振動板の製造方法」に示す
レーザ蒸着方法がある。この方法はセラミツクスの蒸発
粒子をセラミツクス部材のレーザビームに対する角度及
び位置を制御しながら金属振動板に付着させてセラミツ
クス薄膜を形成させるものである。ところがこの方法に
よればセラミツクス部材のレーザビームに対する角度及
び位置を制御するためにセラミツクス部材を駆動するた
め，複雑な駆動機構を必要とする，あるいは一工程では
できない物もあるなど繁雑であつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のように，従来のレーザ蒸着方法では，例えばベ
アリングの外周部品の内面の凹部を有する物等，一方か
ら蒸着した場合蒸着されにくい（影になる）部分が存在
するような複雑な形状を有する物に，簡便に均一な蒸着
膜を形成できないという問題点があつた。

この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので，一方から蒸着した場合蒸着されにくい（影
になる）部分が存在するような複雑な形状の物にも簡便
に均一な蒸着膜を形成できるレーザ蒸着方法を得ること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のレーザ蒸着方法は真空容器内に配置された
少くとも二つの蒸発材料にそれぞれレーザビームを照射
して上記蒸発材料の粒子を蒸発させ，上記両蒸発材料の
中央に配置された加工物に，互いにその反対側から上記
蒸発させた粒子を付着させるようにしたものである。

〔作 用〕

この発明においては，多方向から蒸着を行うことによ
り，一方から蒸着した場合，蒸着されにくい（影にな
る）部分にも均一にかつ簡便に蒸着が行える。

〔実施例〕 第１図はこの発明の一実施例に係わるレーザ蒸着装置
を示す構成図，第２図はその要部拡大構成図である。図
において，（１）はレーザビーム発振器（20）から発振
されるレーザービーム，（２）はレーザビーム（１）を
二方向に分割する分割ミラー，（３）は分割されたレー
ザビーム（１）の方向を変えるとともに集光能力を有す
る集光ミラー，（４）はレーザビーム（１）の集光照射
により蒸発する蒸発材料で，この場合は真空容器（10）
内に離隔して二つ配置されたセラミツクス（TiC）であ
る。（５）は両セラミツクス（４）の中央に配置された
加工物で，この場合は，円筒状の物体例えばベアリング
である。

レーザビーム（１）を分割ミラー（２）によつて二分
割し、集光ミラー（３）にて加工物（５）に対向配置し
たセラミツクス（４）に集光照射させる。なお蒸発した
セラミツクス粒子が最も多く飛ぶ方向に加工物（５）を
配置する。これにより，加工物（４）には，互いに反対
な両側，すなわち，第１図において左右両側から蒸発し
たセラミツク粒子が付着されるので，円筒状物体の内面
にも均一に簡便に蒸着膜を形成することができる。ま
た，第４図に示されるような，内面に凹部を有するよう
な円筒状物体の内面にも簡便に均一な蒸着膜を形成する
ことができる。従つて，この方法によりベアリングなど
の回転部品の内面にセラミツクスを蒸着することによ
り，長寿命で蒸着時の歪のないベアリング等回転部品が
得られる。

なお，上記実施例では蒸発材料としてセラミツクスの
TiCを例にあげたが,TiN等他のセラミツクスでも，さら
に他の金属材料等でも良く，同様の効果を奏する。

また，加工物の形状も円筒状の物体に限らず各種，一
方から蒸着した場合蒸着されにくい（影になる）部分が
存在する。複雑な形状の物に適用できる。さらに蒸発材
料を多数配置し，多方向から蒸着する方が，より複雑な
形状の加工物にも対応できるとともに，より均一に蒸着
できる。

さらにまた，この方法に適用されるレーザとしては,C
O₂,YAGレーザ等，一般に使用されているものが用いられ
る。

〔発明の効果〕

以上のように，この発明によれば，真空容器内に配置
された少くとも二つの蒸発材料にそれぞれレーザビーム
を照射して上記蒸発材料の粒子を蒸発させ，上記両蒸発
材料の中央に配置された加工物に，互いにその反対側か
ら上記蒸発させた粒子を付着させるようにすることによ
り，複雑な形状の物にも簡便に均一な蒸着膜を形成でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係わるレーザ蒸着装置を
示す構成図，第２図は第１図の要部拡大図，第３図は従
来のレーザ蒸着装置を示す構成図，第４図は従来法によ
り蒸着された加工物を示す説明図である。 図において，（１）はレーザビーム，（２）は分割ミラ
ー，（３）は集光ミラー，（４）は蒸発材料，（５）は
加工物，（６）は真空容器である。 なお，図中，同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内に配置された同一材料の少くと
   も二つの蒸発材料にそれぞれレーザビームを照射して上
   記蒸発材料の粒子を蒸発させ、上記両蒸発材料の中央に
   配置された加工物に、互いにその反対側から上記蒸発さ
   せた粒子を付着させるようにしたレーザ蒸着方法。
2. 【請求項２】加工物は円筒状である特許請求の範囲第１
   項記載のレーザ蒸着方法。
3. 【請求項３】蒸発材料はセラミックスである特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載のレーザ蒸着方法。