JPH0827584A - 金属材料の洗浄方法および表面処理方法 - Google Patents
金属材料の洗浄方法および表面処理方法Info
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- JPH0827584A JPH0827584A JP7065351A JP6535195A JPH0827584A JP H0827584 A JPH0827584 A JP H0827584A JP 7065351 A JP7065351 A JP 7065351A JP 6535195 A JP6535195 A JP 6535195A JP H0827584 A JPH0827584 A JP H0827584A
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Landscapes
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】汚染物質を嫌う機器の金属部材の表面に残存す
る汚染物質を簡易に除去する方法を提供する。 【構成】アルミニウム材１等の金属材料の表面に、エネ
ルギー密度１０Ｊ／ｍｍ 2 〜１００Ｊ／ｍｍ2 のレーザ
光４を照射し、表面の汚染物質５を除去する金属材料の
洗浄方法とする。
る汚染物質を簡易に除去する方法を提供する。 【構成】アルミニウム材１等の金属材料の表面に、エネ
ルギー密度１０Ｊ／ｍｍ 2 〜１００Ｊ／ｍｍ2 のレーザ
光４を照射し、表面の汚染物質５を除去する金属材料の
洗浄方法とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加速器、放射光装置、
分析装置などの真空容器、半導体製造装置、医薬品機器
等に用いられる金属材料のレーザによる洗浄方法および
真空容器や食品関連容器の表面の撥水性を高めるための
表面処理方法に関する。
分析装置などの真空容器、半導体製造装置、医薬品機器
等に用いられる金属材料のレーザによる洗浄方法および
真空容器や食品関連容器の表面の撥水性を高めるための
表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に加速器、放射光装置、分析装置、
半導体製造装置、医薬品機器、医薬品製造装置などにお
ける金属部材としては、その表面が清浄化されたもので
なければならない。すなわち、前記金属部材の表面が汚
染されていると、装置の機能を損なうばかりでなく、ま
た、製品も不良となるおそれがある。
半導体製造装置、医薬品機器、医薬品製造装置などにお
ける金属部材としては、その表面が清浄化されたもので
なければならない。すなわち、前記金属部材の表面が汚
染されていると、装置の機能を損なうばかりでなく、ま
た、製品も不良となるおそれがある。
【０００３】このようなことから、前記金属部材の表面
を浄化するため、酸による洗浄や、電解研磨が行なわれ
ている。また、酸洗や溶剤（アルコール、アセトンな
ど）によるものや、ステンレス鋼では真空度を高めるた
めの電解研磨、複合電解研磨またアルミニウム合金材で
はアルコールを用いた加工や雰囲気ガス中での加工が行
われており、このような表面加工では、材料表面に水分
の吸着が多く、表面にできた被膜中に水分子が多量に取
り込まれてため、たとえば真空容器では、真空度を高め
るために、加熱脱ガス処理を行って水分子の追い出しを
はかっている。なお、この加熱脱ガス処理は、真空容器
を大気に開放する毎に行われる。
を浄化するため、酸による洗浄や、電解研磨が行なわれ
ている。また、酸洗や溶剤（アルコール、アセトンな
ど）によるものや、ステンレス鋼では真空度を高めるた
めの電解研磨、複合電解研磨またアルミニウム合金材で
はアルコールを用いた加工や雰囲気ガス中での加工が行
われており、このような表面加工では、材料表面に水分
の吸着が多く、表面にできた被膜中に水分子が多量に取
り込まれてため、たとえば真空容器では、真空度を高め
るために、加熱脱ガス処理を行って水分子の追い出しを
はかっている。なお、この加熱脱ガス処理は、真空容器
を大気に開放する毎に行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで金属部材の表
面には酸化皮膜が存在し、この酸化皮膜に汚染物質が含
まれ、前記の酸による洗浄や電解研磨による方法では、
酸化皮膜中の汚染物質を除去することができないばかり
でなく、水酸化物を形成するなどかえって汚染すること
があった。
面には酸化皮膜が存在し、この酸化皮膜に汚染物質が含
まれ、前記の酸による洗浄や電解研磨による方法では、
酸化皮膜中の汚染物質を除去することができないばかり
でなく、水酸化物を形成するなどかえって汚染すること
があった。
【０００５】また加熱脱ガス処理は、高真空以上を必要
とする場合、真空立ち上げに極めて長時間を必要とする
という問題があった。本発明は前記従来の問題に留意
し、金属部材の表面ならびに酸化皮膜中に残存する汚染
物質を確実に除去できる乾式の金属材料の洗浄方法と、
金属材料の表面に取り込まれている水分子を短時間で除
去して撥水性を高めることができる金属材料の表面処理
方法を提供することを目的とする。
とする場合、真空立ち上げに極めて長時間を必要とする
という問題があった。本発明は前記従来の問題に留意
し、金属部材の表面ならびに酸化皮膜中に残存する汚染
物質を確実に除去できる乾式の金属材料の洗浄方法と、
金属材料の表面に取り込まれている水分子を短時間で除
去して撥水性を高めることができる金属材料の表面処理
方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の金属材料の洗浄方法は、金属材料の表面に、
レーザ光をエネルギー密度１０Ｊ／ｍｍ2 〜１００Ｊ／
ｍｍ2 で照射する金属材料の洗浄方法とする。
に本発明の金属材料の洗浄方法は、金属材料の表面に、
レーザ光をエネルギー密度１０Ｊ／ｍｍ2 〜１００Ｊ／
ｍｍ2 で照射する金属材料の洗浄方法とする。
【０００７】また本発明の金属材料の洗浄方法は、金属
材料の表面の酸化皮膜にレーザ光を照射して前記酸化皮
膜を除去した後、金属材料の表面に新規な酸化皮膜を形
成する金属材料の洗浄方法とする。
材料の表面の酸化皮膜にレーザ光を照射して前記酸化皮
膜を除去した後、金属材料の表面に新規な酸化皮膜を形
成する金属材料の洗浄方法とする。
【０００８】さらに本発明の金属材料の表面処理方法
は、金属材料の表面にレーザ光を照射することにより、
材料表面の撥水性を高めるものとする。
は、金属材料の表面にレーザ光を照射することにより、
材料表面の撥水性を高めるものとする。
【０００９】
【作用】上記金属材料の洗浄方法は、金属表面の酸化皮
膜中に存在する汚染物質が、レーザ照射により除去さ
れ、また汚染物質の巣となっている金属材料の粒界に多
く存在する介在物、たとえば金属間化合物や非金属介在
物も除去できる。
膜中に存在する汚染物質が、レーザ照射により除去さ
れ、また汚染物質の巣となっている金属材料の粒界に多
く存在する介在物、たとえば金属間化合物や非金属介在
物も除去できる。
【００１０】さらにはレーザ照射で酸化皮膜も除去する
ことによって汚染物質を根こそぎに除去でき、その後に
汚染物質の存在しない新規な酸化皮膜を形成すること
で、加速器、半導体製造装置、製薬機器等に有用な金属
材料とすることとなる。
ことによって汚染物質を根こそぎに除去でき、その後に
汚染物質の存在しない新規な酸化皮膜を形成すること
で、加速器、半導体製造装置、製薬機器等に有用な金属
材料とすることとなる。
【００１１】また金属材料の表面処理方法は、レーザ光
を照射することにより、大気中では金属材料の表面に、
水分子が分離された緻密な酸化被膜を形成することがで
き、これにより撥水性を高めることができ、たとえば真
空容器では加熱脱ガス処理を無くすか、または短時間で
処理できて、高真空度を得ることができる。または食品
容器では撥水性を高めることにより耐腐食性を向上させ
ることができる。
を照射することにより、大気中では金属材料の表面に、
水分子が分離された緻密な酸化被膜を形成することがで
き、これにより撥水性を高めることができ、たとえば真
空容器では加熱脱ガス処理を無くすか、または短時間で
処理できて、高真空度を得ることができる。または食品
容器では撥水性を高めることにより耐腐食性を向上させ
ることができる。
【００１２】
【実施例】以下に本発明に係る金属材料の洗浄方法の実
施例について説明する。図１において、１はアルミニウ
ム材である。このアルミニウム材１はアルゴン雰囲気で
押し出したものであり、表面には酸化皮膜２が存在して
いる。そして酸化皮膜２の表面には汚染物質が幾分か残
存している。
施例について説明する。図１において、１はアルミニウ
ム材である。このアルミニウム材１はアルゴン雰囲気で
押し出したものであり、表面には酸化皮膜２が存在して
いる。そして酸化皮膜２の表面には汚染物質が幾分か残
存している。
【００１３】レーザ光４はレンズ３を通して前記アルミ
ニウム材１に照射される。さらに具体的には５×２０ｍ
ｍのビーム通過孔をもつマスク（図示せず）を介してレ
ーザ光４を照射し、その１ショット当りのエネルギーは
２１５ジュール／パルスとする。そして最も良好な条件
としては５２ジュール／ｍｍ2 であり、適正なエネルギ
ー密度範囲は１０〜１００ジュール／ｍｍ2 であった。
ニウム材１に照射される。さらに具体的には５×２０ｍ
ｍのビーム通過孔をもつマスク（図示せず）を介してレ
ーザ光４を照射し、その１ショット当りのエネルギーは
２１５ジュール／パルスとする。そして最も良好な条件
としては５２ジュール／ｍｍ2 であり、適正なエネルギ
ー密度範囲は１０〜１００ジュール／ｍｍ2 であった。
【００１４】なお、この範囲外では、たとえば１３０ジ
ュール／ｍｍ2 としたときには、金属材料の表面が溶融
し、金属材料を損傷するため不都合である。前記の適正
なエネルギ密度の範囲のレーザ光４の照射をくり返えす
ことにより、所期の汚染物質の除去ができた。なお、照
射による洗浄効果はエネルギー密度により変化するた
め、図１の６で示すように、焦点距離を変えることが好
ましい。
ュール／ｍｍ2 としたときには、金属材料の表面が溶融
し、金属材料を損傷するため不都合である。前記の適正
なエネルギ密度の範囲のレーザ光４の照射をくり返えす
ことにより、所期の汚染物質の除去ができた。なお、照
射による洗浄効果はエネルギー密度により変化するた
め、図１の６で示すように、焦点距離を変えることが好
ましい。
【００１５】上記のレーザ洗浄の評価を光学顕微鏡観察
ならびにオージエ分析で行なったところ、次のとおりで
あった。まず、光学顕微鏡観察において、観察像として
示していないが、レーザ照射部は表面の光輝度が高く、
表面汚染物質が除去されており、また、結晶粒界も清浄
化されていることが確認できた。これに対してレーザ未
照射部は光輝度が低く、表面汚染物質が残存しているの
が確認できた。なお、エネルギー密度を高くしすぎた場
合を観察すると、表面は溶融し、洗浄効果はとぼしいも
のであった。
ならびにオージエ分析で行なったところ、次のとおりで
あった。まず、光学顕微鏡観察において、観察像として
示していないが、レーザ照射部は表面の光輝度が高く、
表面汚染物質が除去されており、また、結晶粒界も清浄
化されていることが確認できた。これに対してレーザ未
照射部は光輝度が低く、表面汚染物質が残存しているの
が確認できた。なお、エネルギー密度を高くしすぎた場
合を観察すると、表面は溶融し、洗浄効果はとぼしいも
のであった。
【００１６】つぎにレーザ照射前後のオージエ分析結果
を図２および図３を示す。図２はレーザ照射前のアルミ
ニウム材のオージエ分析結果であり、図３はレーザ照射
後のアルミニウム材のオージェ結果を示す。図示のよう
にレーザ照射前に対し、レーザ照射後に不純物であるカ
ーボンＣが極度に減少しており、表面汚染が激減して汚
染のない新しい厚い酸化皮膜が形成されており、その清
浄化効果が見られる。
を図２および図３を示す。図２はレーザ照射前のアルミ
ニウム材のオージエ分析結果であり、図３はレーザ照射
後のアルミニウム材のオージェ結果を示す。図示のよう
にレーザ照射前に対し、レーザ照射後に不純物であるカ
ーボンＣが極度に減少しており、表面汚染が激減して汚
染のない新しい厚い酸化皮膜が形成されており、その清
浄化効果が見られる。
【００１７】次に本発明に係る金属材料の撥水性を高め
るための表面処理方法の一実施例を図４および図５に基
づいて説明する。図４は大気中で使用された実験装置の
概略構成を示し、１１は５０Ｗの赤外ＣＯ2 レーザ光１
２を発振するレーザ発振器で、このレーザ発振器１１か
ら発振されたレーザ光１２は、集光レンズ１３を介し
て、回転軸が４５°傾斜された回転移動ホルダー１４上
の被処理金属材（金属材料）１５の表面に照射され、レ
ーザ光１２が均一に照射されるように回転移動ホルダー
１４が駆動装置（図示せず）により左右に移動されると
ともに回転されてスキャニングされる。１６は反射光ト
ラップ板である。
るための表面処理方法の一実施例を図４および図５に基
づいて説明する。図４は大気中で使用された実験装置の
概略構成を示し、１１は５０Ｗの赤外ＣＯ2 レーザ光１
２を発振するレーザ発振器で、このレーザ発振器１１か
ら発振されたレーザ光１２は、集光レンズ１３を介し
て、回転軸が４５°傾斜された回転移動ホルダー１４上
の被処理金属材（金属材料）１５の表面に照射され、レ
ーザ光１２が均一に照射されるように回転移動ホルダー
１４が駆動装置（図示せず）により左右に移動されると
ともに回転されてスキャニングされる。１６は反射光ト
ラップ板である。
【００１８】ここでは被処理金属材１５にアルミニウム
合金が使用され、その表面にあらかじめ水に濡らしたも
のを準備し、レーザ光１２を１分以下および２分以上金
属材５の表面に照射して処理した。これら被照射被処理
金属材１５と未照射被処理金属材とにそれぞれ水滴を表
面に落とし、マイクロスコープによりこの水滴の広がり
状態を観察して撥水性を判断した。
合金が使用され、その表面にあらかじめ水に濡らしたも
のを準備し、レーザ光１２を１分以下および２分以上金
属材５の表面に照射して処理した。これら被照射被処理
金属材１５と未照射被処理金属材とにそれぞれ水滴を表
面に落とし、マイクロスコープによりこの水滴の広がり
状態を観察して撥水性を判断した。
【００１９】その結果、レーザ光を照射することによ
り、被処理金属材１５の表面の揮発性を高めることが実
証できた。また同じエネルギー密度では、照射時間が長
いほど撥水性が大きくなることがわかった。
り、被処理金属材１５の表面の揮発性を高めることが実
証できた。また同じエネルギー密度では、照射時間が長
いほど撥水性が大きくなることがわかった。
【００２０】これは、図５に示すように、圧延された後
のアルミニウム合金製の被処理金属材５−１では、表面
層（汚染された酸化皮膜）２１にAl2O3 とAl(OH)3 が混
在した状態であり、この表面に赤外線ＣＯ2 レーザ光１
２をした場合には、Al2O3 ＋２Al(OH)3 →２Al2O3 ＋３
H2O となり、緻密化された酸化被膜層２２が形成される
からである。
のアルミニウム合金製の被処理金属材５−１では、表面
層（汚染された酸化皮膜）２１にAl2O3 とAl(OH)3 が混
在した状態であり、この表面に赤外線ＣＯ2 レーザ光１
２をした場合には、Al2O3 ＋２Al(OH)3 →２Al2O3 ＋３
H2O となり、緻密化された酸化被膜層２２が形成される
からである。
【００２１】上記方法によれば、被処理金属材３の表面
に緻密な酸化被膜表面層２２を形成することにより、表
面層２１の水分子を蒸発させて撥水性を高めることがで
きる。したがって、たとえば金属製真空容器の内面にレ
ーザ光を照射することにより、加熱脱ガス処理を行わな
いか、または短時間の加熱脱ガス処理で所定の真空度に
することができる。また金属製食品容器では表面にレー
ザ光１２を照射することにより、撥水性を高めて耐腐食
性を向上させることができる。
に緻密な酸化被膜表面層２２を形成することにより、表
面層２１の水分子を蒸発させて撥水性を高めることがで
きる。したがって、たとえば金属製真空容器の内面にレ
ーザ光を照射することにより、加熱脱ガス処理を行わな
いか、または短時間の加熱脱ガス処理で所定の真空度に
することができる。また金属製食品容器では表面にレー
ザ光１２を照射することにより、撥水性を高めて耐腐食
性を向上させることができる。
【００２２】なお、洗浄方法により得られる新たな酸化
皮膜と、表面処理方法により得られる新たな酸化皮膜と
は、同一のものであり、双方とも洗浄効果および撥水性
の向上が認められた。
皮膜と、表面処理方法により得られる新たな酸化皮膜と
は、同一のものであり、双方とも洗浄効果および撥水性
の向上が認められた。
【００２３】
【発明の効果】以上に述べたごとく本発明の金属材料の
洗浄方法によれば、レーザ光による金属材料の洗浄であ
るので、その洗浄作業が容易であり、しかも、酸化皮膜
に残存する汚染物質を酸化皮膜とともに除去し、新たに
洗浄された酸化皮膜を形成できるので、その洗浄効果が
大きく、汚染物質を嫌う機器、製造装置の金属部材の洗
浄方法としてその効果は大きい。
洗浄方法によれば、レーザ光による金属材料の洗浄であ
るので、その洗浄作業が容易であり、しかも、酸化皮膜
に残存する汚染物質を酸化皮膜とともに除去し、新たに
洗浄された酸化皮膜を形成できるので、その洗浄効果が
大きく、汚染物質を嫌う機器、製造装置の金属部材の洗
浄方法としてその効果は大きい。
【００２４】また本発明の金属材料の表面処理方法によ
れば、レーザ光を照射することにより、大気中では金属
材料の表面に、水分子が分離された緻密な酸化被膜を形
成することができ、これにより撥水性を高めることがで
きる。したがって、たとえば真空容器では短時間で処理
できて高真空度を得ることができ、また食品容器では、
撥水性を高めることにより耐腐食性を向上させることが
できる。
れば、レーザ光を照射することにより、大気中では金属
材料の表面に、水分子が分離された緻密な酸化被膜を形
成することができ、これにより撥水性を高めることがで
きる。したがって、たとえば真空容器では短時間で処理
できて高真空度を得ることができ、また食品容器では、
撥水性を高めることにより耐腐食性を向上させることが
できる。
【図１】本発明の金属材料の洗浄方法を実施している状
態の説明図
態の説明図
【図２】レーザ照射前のアルミニウム材のオージエ分析
を示すグラフ
を示すグラフ
【図３】レーザ照射後のアルミニウム材のオージエ分析
を示すグラフ
を示すグラフ
【図４】本発明に係る表面処理方法の実験装置を示す概
略構成図である。
略構成図である。
【図５】（ａ）は圧延加工されたアルミニウム材の処理
前の表面状態の説明図、（ｂ）はレーザ光照射後の状態
を示すアルミニウム材の表面状態の説明図である。
前の表面状態の説明図、（ｂ）はレーザ光照射後の状態
を示すアルミニウム材の表面状態の説明図である。
１ アルミニウム材 ２ 酸化皮膜 ３ レンズ ４ レーザ光 ５ 汚染物質 １１ レーザ発振器 １２ レーザ光 １３ 集光レンズ １４ 被処理金属材 １５ 回転移動ホルダー １６ 被処理金属材 ２１ 表面層 ２２ 酸化被膜表面層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 基光 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 小村 明夫 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 石辺 二朗 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 金属材料の表面に、エネルギー密度１０
Ｊ／ｍｍ2 〜１００Ｊ／ｍｍ2 のレーザ光を照射するこ
とを特徴とする金属材料の洗浄方法。 - 【請求項２】 金属材料の表面にレーザ光を照射して材
料表面に存在する酸化皮膜を除去した後、金属皮膜の表
面に新規な酸化皮膜を形成することを特徴とする金属材
料の洗浄方法。 - 【請求項３】 金属材料の表面にレーザ光を照射するこ
とにより、材料表面の撥水性を高めることを特徴とする
金属材料の表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7065351A JPH0827584A (ja) | 1994-05-10 | 1995-03-24 | 金属材料の洗浄方法および表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9535494 | 1994-05-10 | ||
| JP6-95354 | 1994-05-10 | ||
| JP7065351A JPH0827584A (ja) | 1994-05-10 | 1995-03-24 | 金属材料の洗浄方法および表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0827584A true JPH0827584A (ja) | 1996-01-30 |
Family
ID=26406494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7065351A Pending JPH0827584A (ja) | 1994-05-10 | 1995-03-24 | 金属材料の洗浄方法および表面処理方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0827584A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008083129A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 現像ローラ用シャフトの洗浄方法 |
| JP2015217427A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 日産自動車株式会社 | レーザクリーニング方法 |
| CN111886107A (zh) * | 2018-03-19 | 2020-11-03 | 美敦力公司 | 使用能量脉冲的表面纹理化 |
| CN115351105A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-18 | 江苏远航精密合金科技股份有限公司 | 一种提高电子行业用纯镍带材表面性能的激光强化工艺 |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP7065351A patent/JPH0827584A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008083129A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 現像ローラ用シャフトの洗浄方法 |
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| US11548092B2 (en) | 2018-03-19 | 2023-01-10 | Medtronic, Inc. | Surface texturing using energy pulses |
| US11969821B2 (en) | 2018-03-19 | 2024-04-30 | Medtronic, Inc. | Surface texturing using energy pulses |
| CN115351105A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-18 | 江苏远航精密合金科技股份有限公司 | 一种提高电子行业用纯镍带材表面性能的激光强化工艺 |
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