JPS598676A - セラミツクスの表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミックスの表面を平滑かつ緻密なものとす
る表面処理方法に関するものである。

アルミナ磁器等の比較的気孔率の低いセラミックスにお
いて、その製品表面の高い平滑性（小さい表面あらさ）
が要求される場合や、曲げ強度等の高い製品強度が要求
される場合がある。このため、セラミックス表面に研削
または研磨処理を施すことによって、製品表面に表面あ
らさの小さい滑らかな仕上面を形成したり、強度低下の
原因となる表面の微小な傷を除去したりする表面処理が
行なわれている。

しかしながら、斯る従来の表面処理方法によれば、滑ら
かなロー上面を形成し、また微小な傷を付けないように
するため、特に粒度の小さい砥粒が用いられて研削また
は研摩時間が長く必要となり、表面処理作業の能率がき
わめて低いものであった。

本発明者は、以上の事情を背景としてセラミックスの表
面処理方法を種々検討した結果、セラミックス製品にレ
ーザ光線を照射すると、その表面に優れた平滑面が迅速
に形成され、しかも機械的強度が大幅に高くなる事実を
見出した。本発明は斯る知見に基いて為されたものであ
る。

すなわち、本発明の要旨とするところは、セラミックス
にレーザ光線を照射して、そのセラミックスの表面を溶
融または半溶融せしめ、もってセラミックスの表面を平
滑かつ緻密にすることにあるＯ このようにすれば、セラミックスの表面を溶融または半
溶融させることによって、その表面が平滑とされて良好
な仕上面が得られるとともに、表面の微小な傷が除去さ
れ且つ表面が緻密とされて機械的強度が大幅に高められ
るのである。そして、斯る表面処理は、レーザ光線をセ
ラミックスに照射することによって、きわめて能率的且
つ容易に得られるのである。

更に、レーザ光線は、対象の形状に拘らず、スポットを
走査させる面積を操作することによって局部的にも照射
され得るので、異型のセラミックスであっても表面処理
することができ、しかも必要とする部分面のみ局部的に
表面処理することができるのである。

ここにおいて、本発明に用いられるセラミックスは、主
として、アルミナ磁器、ジルフニ了磁器。

ステアタイト磁器等の酸化物焼結体であって、加熱によ
って溶融可能な焼結体を指し、加熱によつ溶融すること
なく分解する焼結体は含まれない。

しかしながら、気孔率または吸水率が大きく嵩密度が小
さいセラミックスは、本来的に表面の凹凸が大きくまた
表面処理を施した後も穴が残されることになるとともに
機械的強度も低いので、本発明の対象となるセラミック
スは比較的気孔率または吸水率が小さく且つ嵩密度が大
きいものに自から制限されることになろう。もつとも、
本発明は、表面を溶融または半溶融せしめることによっ
てセラミックス表面を平滑且つ緻密とするものであるた
め、従来の研削または研磨による表面処理方法では充分
な処理部が得られなかったような気孔率が１０％程度の
ものであっても、穴がそれ程残されることなく有効な表
面処理が施され得、これが本発明の特徴のひとつとなっ
ているのである。

セラミックスの表面上には、レーザ光線が照射されると
ともにそのレーザ光線のスポットが所定の速度で表面上
を走査させられることによって、スポットが当てられた
付近のセラミックスの表層部が溶融または半溶融させら
れるのであるが、スポットの形状、その走査速度、およ
び走査線の間隔は、表面処理が施されるべきセラミック
スの表面に溶融または半溶融層が略一様に形成されるよ
うに決定される。すなわち、レーザ光線によって加熱さ
れるセラミックス表面の温度がその溶融温度程度以上で
あってその蒸発温度以下の温度に所定時間維持されるよ
うに、レーザ光線の出力、スポット形状、走査速度、走
査間隔等の条件が設定されるのである。

このような条件下においてセラミックスの表層形成され
る溶融または半溶融状態の表層の厚みが３０μ以上にお
いて好ましい平滑化および緻密化効果が得られた。この
表層は厚くなる程表面の平滑化が促進されるとともに緻
密な部分が厚くなってセラミックスの機械的強度が向上
するが、３００μ程度に至ると表面温度が蒸発温度に近
づくので、増に表面の平滑性が失われるとともに、必要
以上にセラミックスを加熱することになって表面処理作
業の能率が損われることになる。また、溶融した表層は
一部再結晶することによって緻密な組織に変化すると考
えられるが、厚みが３００μ程度以下の場合には、収縮
等によるクラックの発生が効果的に解消されるのである
。

斯クシて、セラミックスの表層が溶融または半５− 溶融状態とされると、表面、特に凸部が溶けて四部に流
れ込むので、四部および微小な傷が埋められて表面が良
好に平滑化される。同時に、溶融によって表層が気孔率
の低く機械的強度が大きい緻密な組織とされるので、単
に表面の微小な傷が除去されるのみならずその表層の強
度によって、セラミックスの強度が大幅に向上するので
ある。そして、斯る表面処理は、レーザ光線の照射によ
って迅速に為されるので、従来の研削や研磨による表面
処理よりも、きわめて能率的となるのである。

上記、セラミックスの表面上におけるレーザ光線のスポ
ット形状は、通常円形とされるが、カマピコ形レンズを
用いてスリット形とし、そのスリットの直角方向にスポ
ットが走査されるようにしても良い。このようにすれば
、円形スポットが走査させられる場合には、その中央部
分と外周部分との間でセラミックス表面に付与されるエ
ネルギ密度が異なるのに対し、一層均一なエネルギ密度
でセラミックス表面を加熱することができる利点がある
。

＝６− また、レーザ光線が照射されるセラミックスは予め可及
的に予熱されることが望ましい。セラミックスの表面に
レーザ光線が照射されたときの温度衝撃が緩和されてマ
イクロクラックの発生が確実に阻市されるのみならず、
迅速に表面に溶融または半溶融層が形成されて表面処理
能率が大幅に改善され得るのである。　　　　“ また、レーザ光線のスポットがセラミックス表面上で走
査させられる場合には、セラミックスが移動させられて
も良いのである。このような場合には、大型のレーザ装
置および精密なその光学系が固定されるので、処理装置
の構成が簡単となる利点がある。

更に、レーザ光線が照射されるセラミックスは複雑な形
状の異型であっても良いし、必要とする部分のみにレー
ザ光線を照射して局部的な表面処理が行なわれ得る。す
なわち、研削または研磨による表面処理方法にあっては
、被処理面がセラミックスと処理］−具または装置と干
渉しない平面または円周面全体に限られていたのに対し
、本発明７一 方法によればそのような制限が全く解消されたのである
。

尚、通常、レーザ光線のセラミックスへの照射は空気雰
囲気にて行なわれるが、他の雰囲気中において照射が行
なわれても良いことは勿論である。

要するに、セラミックスの雰囲気がそれ程の損失全発生
させることなくレーザ光線の通過を許容するものであれ
ば良いのである。

以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにす
るが、本発明はこの実施例の記載によって何等限定的に
解釈されるものでもない。

実施例 外径寸法が４朋×４騙Ｘ４Ｑ闘の角棒状であって、気孔
率が３％、表面あらさ−ａｘ）が４０であるアルミナ磁
器の一側面に、出力６００Ｗの炭ｐ　ｉ　ス（ＣＯ２）
レーザ光線のスポットを走査させて、その−側面の表面
が略一様に溶融した表層を形成した。

斯くして表面が処理されたアルミナ磁器は、第１表に示
されるように、表面処理が為されてぃな８− いものに比較して格段に表面が平滑化され、しかも曲げ
強度が大きくなったことが確認された。

第　　　　　１　　　表 尚、上記表面あらさおよび曲げ強度値はそれぞれ５本の
測定値の平均値であシ、また、表面処理後の曲げ強度は
、アルミナ磁器の表面処理面が引張側となる状態で測定
されたものである。

出願人　　大同特殊鋼株式会社 ９−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミックスにレーザ光４１１照射して、該セラミック
   スの表面を溶融または半溶融せしめ、もって該表向を平
   滑且つ緻密にすることを特徴とするセラミックスの表面
   処理方法。