表面改性方法以及覆盖体技术

本发明专利技术提供一种表面改性方法以及该表面改性方法中使用的覆盖体，能够将伴随着等离子体的产生而产生的冲击力有效地施加于被加工面，并且赋予加工面所期望的功能。本发明专利技术的表面改性方法中，利用具有等离子体产生层和硬质层的覆盖体覆盖被加工物的被加工面的上方，其中，该等离子体产生层吸收激光而产生等离子体，该硬质层在一面具有平面或凹凸形状，并对该覆盖体的照射短脉冲高峰值功率的激光，通过激光喷丸的冲击波将被加工面加压成型为硬质层的平面或者凹凸形状。在被加工面和覆盖体之间配置粉粒物等固着物后，对被加工面实施加压成型，并且也可以埋设粉粒物等固着物。通过固着物所具有的特性，能够对该被加工面赋予所期望的功能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过激光进行的表面改性方法以及该表面改性方法中使用的覆盖体O
技术介绍
本专利技术人提出了一种以下的激光喷丸方法(laser peening)，即不对被加工物表 面直接照射高峰值功率密度的脉冲激光，而是以激光吸收增强膜覆盖被加工面的上面且从 该激光吸收增强膜的上方照射短脉冲高峰值功率的激光，从而能够在被加工面上形成由激 光喷丸的冲击波形成的微细的下陷部，或者对被加工面打入固体润滑剂等粒状物(参见专 利文献1)。但是，在该激光喷丸方法中，由于激光吸收增强膜的基片由树脂膜、金属薄膜构 成，激光照射会导致基片发生塑性变形，有时无法将因产生等离子体而发生的冲击力有效 地施加到被加工面。例如，在焊趾等的喷丸处理中，无法赋予充分的压缩残留应力。另外，在以铝箔作为基片，将金属碳化物、陶瓷等高硬度的固体润滑材料打入由钢 材构成的滑动部件的滑动面等情况下，无法将固体润滑剂稳定地埋入到滑动面中。并且，在 该以往技术中，由于无法在被加工面上形成所期望的立体形状，因此存在其适用范围受到 限制的问题。专利文献1 日本特开2007-169753号公报
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而做出的，其目的在于，提供一种表面改性方法以及 该表面改性方法中使用的覆盖体，能够将因产生等离子体而发生的冲击力有效地施加到被 加工面，且能够对被加工面赋予所期望的功能改性改性。本专利技术的表面改性方法，利用具有等离子体产生层和硬质层的覆盖体覆盖被加工 物的被加工面的上方，其中，该等离子体产生层吸收激光而产生等离子体，该硬质层在一面 具有平面或凹凸形状，并对上述覆盖体的上述等离子体产生层照射短脉冲高峰值功率的激 光，通过激光喷丸的冲击波将上述被加工面加压成型为上述硬质层的平面或者凹凸形状。根据本专利技术的表面改性方法，覆盖被加工面的覆盖体成一体地具备等离子体产生 层和硬质层，因此，能够将伴随着等离子体的产生而产生的冲击力经由硬质层有效地施加 于被加工面。由于硬质层的与被加工物相向的面上形成有规定的凹凸形状，因此，被加工面 发生塑性变形而加压成型为该凹凸形状。而且，能够通过该加压成型对被加工面实施结晶 的微细化、微细表面缺陷的消除等表面改性。另外，能够对被加工面有效地赋予较高的压缩 残留应力。在本专利技术的表面改性方法中，优选在照射激光之前，在覆盖体和被加工面之间配 置固着物，该固着物固着到被加工面上，对该被加工面赋予所期望的功能。配置在覆盖体和 被加工面之间的固着物因激光喷丸的冲击波而被埋设到被加工面中。此时，由于被加工面被加压成型为硬质层的凹凸形状，因此能够将固着物立体地配置到被加工面上。通过将固 着物以三维方式配置到被加工面上，能够形成有效地发挥所期望的功能的被加工面。在本专利技术的表面改性方法中，覆盖体由板状或带状的钢材组成，并且在该钢材的 一面侧具有通过硬化处理所形成的硬质层。本专利技术所涉及的覆盖体由等离子体产生层和硬 质层构成。等离子体产生层需要吸收激光而产生等离子体，并且需要具备不会因冲击波而 断裂的程度的强度和延展性。因此，钢材优选具有适当的强度和延展性，并且吸收激光而容 易等离子体化的材料。另外，钢材能够通过淬火处理、渗碳处理、渗氮及氮化处理、硬质电镀 处理、硬化蒸镀处理、加工硬化处理等容易形成硬化层。因而，将通过压纹(emboss)、激光加 工等公知的方法在一面形成有凹凸形状且对该一面侧实施了上述硬化处理的钢材，作为本 专利技术所涉及的覆盖体最适合。另外，覆盖体也可以为接合等离子体产生层和硬质层而成的叠层体，其中，该等离 子体产生层由板状或带状的金属、金属化合物、树脂、合成橡胶中的任一种组成，该硬质层 由硬度比该等离子体产生层高的材料组成。由于覆盖体的厚度，在将如上所述的一面进行 了硬化的硬化层中存在加压成型、固着物的埋设不充分的情况。在这种情况下，以不同的材 料构成等离子体产生层和硬质层并接合两者作为覆盖体。在本专利技术的表面改性方法中，固着物可以为金属、合金、金属化合物、树脂以及陶 瓷粉粒物。通过将具有各种功能的这些粉粒物埋设到被加工面中，可以对被加工面赋予各 自具有的功能。另外，固着物也可以是像IC芯片、半导体、微型芯片、光学元件、微型机械以及微 型化学药品这样的微型部件。以往，这些微型部件通过钎焊、粘接等方法安装在电子电路等 的基板上。但是，通过应用使用覆盖体的本专利技术的表面改性方法，可以与粉粒物相同地容易 将微型部件安装到所期望的安装面上。为了牢固地固着如上所述的粉粒物、微型部件，硬质层的硬度优选为HV150以上。在本专利技术的表面改性方法中，优选在照射上述激光之前，对被加工物的被加工面 事先实施热处理、电镀处理、喷镀处理、修补镀层或者蒸镀处理中的任一种以上的处理。通 过对被加工物实施这些处理而事先在被加工面上形成软质层，能够更加可靠地加压成型被 加工面，并且能够更加可靠地埋设固着物。另外，优选在照射上述激光之前，在被加工物的上述被加工面事先形成周期性的 微细结构或微细槽。再有，优选对这种微细结构、槽涂敷环氧类、聚酰胺类或者丙烯酸酯类 的粘接剂以及/或者该粘接剂和固着物的混合物。通过在被加工面上具有这种微细结构、槽，能够可靠地埋设微细的粉粒物。另外， 通过还涂敷粘接剂以及/或这些粘接剂和固着物的混合物，能够将例如二硫化钼等固体润 滑材料牢固地保持在滑动面上。本专利技术的覆盖体为照射激光而对被加工物间接地实施激光喷丸处理的被加工物 的覆盖体，其成一体地具备等离子体产生层和硬质层，该等离子体产生层吸收激光而产生 等离子体，该硬质层在与上述被加工物相向的面上具有平面或者凹凸形状。根据本专利技术，通过适当选择覆盖体表面的凹凸形状、固着物，能够对被加工面赋予 各种功能。另外，能够容易地将IC芯片等微型部件安装到规定的基材上。附图说明图1是用于说明第一实施方式的说明图；图2是表示凹凸形状的一例的立体图和截面示意图，其中，图2的(a)是具有规则 形状的例，图2的(b)是具有不规则形状的例；图3是用于说明第二实施方式的说明图；图4是示意性地表示第二实施方式中的加压成型面和粉粒物之间的关系的截面 图，其中，图4的(a)是表示粉粒物被埋入到凸部顶面的情况，图4的(b)是表示粉粒物被 埋入到凹部底面的情况；图5是用于说明第三实施方式的说明图，其中，图5的(a)表示照射激光之前，图 5的(b)表示埋设微型部件之后；图6是用于说明第三实施方式的变形例的说明图，其中，图6的(a)是表示保持微 型部件的覆盖体的截面示意图，图6的(b)是表示埋设微型部件之后的表层截面。附图标记10 被加工物；10a 被加工面；20 覆盖体；21 等离子体产生层；22 硬质层；22a 凹凸形状；22a’ 加压成型面；30 激光射出部；40 粉粒物；50 微型部件；L 激光。具体实施例方式下面，参照附图详细说明本专利技术的优选实施方式。图1是用于说明第一实施方式的概要的说明图，10为被加工物，20为覆盖被加工 面的覆盖体，30为激光射出部，31为聚光透镜。首先，对本实施方式所涉及的覆盖体20进行说明。覆盖体20具备吸收激光而生 成等离子体的等离子体产生层21和硬质层22。因此，能够对通过激光照射容易实现等离子 体化的板状或者带状的金属的一面侧实施适当的硬化处理而形成硬质层22，从而构成覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面改性方法，其特征在于，利用具有等离子体产生层和硬质层的覆盖体覆盖被加工物的被加工面的上方，其中，该等离子体产生层吸收激光而产生等离子体，该硬质层在一面具有平面或凹凸形状，并对上述覆盖体的上述等离子体产生层照射短脉冲高峰值功率的激光，通过激光喷丸的冲击波将上述被加工面加压成型为上述硬质层的平面或者凹凸形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：沓名宗春，斋藤清隆，
申请(专利权)人：沓名宗春，
类型：发明
国别省市：JP[日本]