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JP6510296B2 - Method of roughening metal molded body - Google Patents
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Description

本発明は、金属成形体の粗面化方法に関する。   The present invention relates to a method of roughening a metal molded body.

金属成形体の表面を粗面化する方法としてサンドブラストが汎用されており、例えば、特許文献1の請求項2、特許文献2の請求項17、特許文献3の請求項6などには、粗面化方法としてサンドブラストを使用することが記載されている。
また金属成形体の表面を粗面化する他の方法として、例えば、特許文献1の請求項2、特許文献4の請求項3には、レーザーエッチングが記載されている。
特許文献1、4には、レーザーエッチングの詳細についての記載はないが、特許文献5の段落番号0052、特許文献6の段落番号0100には、レーザーエッチングがパルスレーザーを使用したものであることが記載されている。
Sand blasting is widely used as a method of roughening the surface of a metal molded body. For example, claim 2 of Patent Document 1, Claim 17 of Patent Document 2, Claim 6 of Patent Document 3, etc. It is described to use sand blasting as a method of homogenization.
Further, as another method of roughening the surface of the metal molded body, for example, laser etching is described in claim 2 of patent document 1 and claim 3 of patent document 4.
Although Patent Documents 1 and 4 do not describe the details of laser etching, paragraph 0052 of Patent Document 5 and paragraph No. 0100 of Patent Document 6 indicate that the laser etching uses a pulse laser. Have been described.

サンドブラストによる粗面化方法では、例えば、凹凸や角部の多い金属成形体のような場合には、均一状態で粗面化ができない場合がある。
パルスレーザーを使用したレーザーエッチングでは、金属成形体の単位面積当たりの加工時間が長くなり、工業的規模の実施では生産性が低下する。
In the case of a surface roughening method by sandblasting, for example, in the case of a metal molded body having many irregularities and corner portions, the surface roughening may not be performed in a uniform state in some cases.
In laser etching using a pulse laser, the processing time per unit area of the metal molding is long, and in the industrial scale operation, the productivity is lowered.

特開2013-71453号公報JP, 2013-71453, A 特開2010-50539号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-50539 特開2009-246320号公報JP, 2009-246320, A 特開2014-516805号公報JP, 2014-516805, A 特開2014-107533号公報JP, 2014-107533, A 特開2004-163498号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-163498

本発明は、処理対象となる金属成形体の表面形状に関係なく均一に粗面化することができ、加工時間も短縮することができる、金属成形体の粗面化方法を提供することを課題とする。   It is an object of the present invention to provide a method of roughening a metal formed body, which can be uniformly roughened regardless of the surface shape of the metal formed body to be treated, and can shorten the processing time. I assume.

本発明は、金属成形体の粗面化対象部に対して、連続波レーザーを使用して2000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射することで、前記粗面化対象部の表層部を多孔構造にする工程を有しており、
前記粗面化対象部の表層部に形成された多孔構造が、厚さ方向に形成された、表面側に開口部を有する幹孔と、幹孔の内壁面から幹孔とは異なる方向に形成された枝孔からなる開放孔を有しているものであり、
前記粗面化対象部の表層部が、金属成形体の表面からの開放孔の深さまでの50〜500μmの深さ範囲のものである、金属成形体の粗面化方法を提供する。
In the present invention, the surface layer portion of the roughening target portion is continuously irradiated with laser light at an irradiation speed of 2000 mm / sec or more using a continuous wave laser to the roughening target portion of the metal molded body. Process to make porous structure,
The porous structure formed in the surface layer portion of the roughening target portion is formed in the thickness direction and in a direction different from the trunk hole having an opening on the surface side and the inner wall surface of the trunk hole With an open hole consisting of
The surface-roughened part of the said roughening object part provides the surface-roughening method of the metal molded object which is a 50-500 micrometers depth range to the depth of the open hole from the surface of a metal molded object.

本発明の金属成形体の粗面化方法によれば、金属成形体の形状に拘わらず、短時間で所望部分を粗面化することができる。   According to the method of roughening a metal formed body of the present invention, a desired portion can be roughened in a short time regardless of the shape of the metal formed body.

本発明の粗面化方法を適用すする金属成形体(平板)の斜視図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The perspective view of the metal molded object (flat plate) which applies the roughening method of this invention. 本発明の粗面化方法を適用する金属成形体(円柱)の斜視図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The perspective view of the metal molded object (cylinder) which applies the roughening method of this invention. 本発明の粗面化方法を適用する金属成形体(三角錐)の斜視図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The perspective view of the metal molded object (triangular pyramid) which applies the roughening method of this invention. レーザー光の連続照射パターンの説明図。Explanatory drawing of the continuous irradiation pattern of a laser beam. 別実施形態であるレーザー光の連続照射パターンの説明図。Explanatory drawing of the continuous irradiation pattern of the laser beam which is another embodiment. さらに別実施形態であるレーザー光の連続照射パターンの説明図。Explanatory drawing of the continuous irradiation pattern of the laser beam which is another embodiment. 一実施形態であるレーザー光の連続照射パターンの説明図。Explanatory drawing of the continuous irradiation pattern of the laser beam which is one Embodiment. (a)は図7に示すD−D間の矢印方向から見たときの断面図、(b)は図7に示すD−D間の矢印方向から見たときの別実施形態の断面図。(A) is sectional drawing when it sees from the arrow direction between DD shown in FIG. 7, (b) is sectional drawing of another embodiment when it sees from the arrow direction between DD shown in FIG. (a)は図7に示すA−A間の矢印方向から見たときの断面図、(b)は図7に示すB−B間の矢印方向から見たときの断面図、(c)は図7に示すC−C間の矢印方向から見たときの断面図。(A) is a cross-sectional view as viewed from the arrow direction between A and A shown in FIG. 7, (b) is a cross-sectional view as viewed from the arrow direction between B and B shown in FIG. Sectional drawing when it sees from the arrow direction between CC shown in FIG. (a)〜(d)は、レーザー光を線状に連続照射したときの長さ方向に直交する断面形状を示した図であり、(a)〜(d)の断面形状の溝が混在していることを示している。(A) to (d) are diagrams showing cross-sectional shapes orthogonal to the length direction when laser light is continuously irradiated linearly, and grooves having cross-sectional shapes of (a) to (d) are mixed Show that. (a)〜(d)は、図10の(a)〜(d)の平面図。(A)-(d) is a top view of (a)-(d) of FIG. 図10の(c)、図11の(c)の長さ方向の断面図。Sectional drawing of the length direction of (c) of FIG. 10, and (c) of FIG. 実施例において本発明の粗面化方法を適用した金属成形体の平面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The top view of the metal molded object to which the roughening method of this invention is applied in the Example. 実施例1でレーザーを連続照射した後の金属成形体表面のSEM写真。The SEM photograph of the metal-molding object surface after irradiating a laser continuously in Example 1. FIG. 実施例2でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after irradiating a laser in Example 2 continuously. 実施例3でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after irradiating a laser continuously in Example 3. FIG. 実施例4でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after irradiating a laser continuously in Example 4. FIG. 実施例5でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after irradiating a laser continuously in Example 5. FIG. 実施例6でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after irradiating a laser in Example 6 continuously. 比較例2でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after irradiating a laser continuously by the comparative example 2. FIG. 別の実施例において本発明の粗面化方法を適用した金属成形体の平面図。The top view of the metal forming body to which the roughening method of this invention is applied in another Example. 別の実施例において本発明の粗面化方法を適用した金属成形体の平面図。The top view of the metal forming body to which the roughening method of this invention is applied in another Example. 圧縮成形で製造された複合成形体の斜視図。The perspective view of the compound molded object manufactured by compression molding. 実施例10で得た複合成形体の厚さ方向断面のSEM写真。The SEM photograph of the thickness direction cross section of the composite molded object obtained in Example 10. FIG. 実施例11で得た複合成形体の厚さ方向断面のSEM写真。The SEM photograph of the thickness direction cross section of the composite molded object obtained in Example 11. FIG. 実施例12で得た複合成形体の厚さ方向断面のSEM写真。The SEM photograph of the thickness direction cross section of the composite molded object obtained in Example 12. FIG. 実施例15で得た複合成形体の厚さ方向断面のSEM写真。The SEM photograph of the thickness direction cross section of the composite molded object obtained in Example 15. FIG. 実施例16でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after irradiating a laser in Example 16 continuously. 実施例16で得た複合成形体の厚さ方向断面のSEM写真。The SEM photograph of the thickness direction cross section of the composite molded object obtained in Example 16. FIG. 実施例17でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after irradiating a laser in Example 17 continuously. 実施例21でレーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The SEM photograph of the joint surface of the metal molded object after irradiating a laser in Example 21 continuously. 実験例1のエネルギー密度と溝深さとの関係を示すグラフと、複合成形体の厚さ方向断面のSEM写真。The graph which shows the relationship between the energy density of Example 1, and the groove depth, and the SEM photograph of the thickness direction cross section of a composite-shaped body. 実験例1のエネルギー密度と溝幅との関係を示すグラフと、レーザーを連続照射した後の金属成形体の接合面のSEM写真。The graph which shows the relationship between the energy density of Example 1, and the groove width, and the SEM photograph of the joint surface of the metal forming body after irradiating a laser continuously. 実施例43においてレーザー照射後の金属成形体(アルミニウム板)の表面のSEM写真。パスは繰り返し回数を示している。The SEM photograph of the surface of the metal molded object (aluminum plate) after laser irradiation in Example 43. FIG. The path indicates the number of repetitions. 図34において、20パスの表面状態を画像処理して示した図。The figure which image-processed and showed the surface state of 20 passes in FIG. 実施例43におけるX線CT画像の撮影方法の説明図。FIG. 44 is an explanatory diagram of a method of photographing an X-ray CT image in a forty-third embodiment. (a)〜(c)は、レーザー照射回数5パスの計10枚の1〜3枚のX線静止画。(A) to (c) are one to three X-ray still images of a total of 10 sheets of 5 passes of laser irradiation. (a)〜(c)は、レーザー照射回数5パスの計10枚の4〜6枚のX線静止画。(A)-(c) are four to six X-ray still images of a total of ten sheets of laser irradiation frequency | count 5 passes. (a)〜(d)は、レーザー照射回数5パスの計10枚の7〜10枚のX線静止画。(A) to (d) are 7 to 10 X-ray still images of a total of 10 sheets of 5 passes of laser irradiation. (a)〜(c)は、レーザー照射回数10パスの計10枚の1〜3枚のX線静止画。(A)-(c) is a total of 10 1-3 X-ray still images of 10 passes of laser irradiation frequency | count. (a)〜(c)は、レーザー照射回数10パスの計10枚の4〜6枚のX線静止画。(A) to (c) are four to six X-ray still images of a total of ten sheets of the laser irradiation number of times 10 passes. (a)〜(d)は、レーザー照射回数10パスの計10枚の7〜10枚のX線静止画。(A) to (d) are 7 to 10 X-ray still images of a total of 10 sheets of 10 passes of laser irradiation. (a)〜(c)は、レーザー照射回数20パスの計10枚の1〜3枚のX線静止画。(A)-(c) is a total of ten 1 to 3 X-ray still images of the laser irradiation frequency | count 20 passes. (a)〜(c)は、レーザー照射回数20パスの計10枚の4〜6枚のX線静止画。(A) to (c) are four to six X-ray still images of a total of 10 sheets of 20 passes of laser irradiation. (a)〜(d)は、レーザー照射回数20パスの計10枚の7〜10枚のX線静止画。(A) to (d) are 7 to 10 X-ray still images of a total of 10 sheets of 20 passes of laser irradiation.

本発明の粗面化方法は、金属成形体の粗面化対象部に対して、連続波レーザーを使用して2000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射する。
このように粗面化対象部に対して高い照射速度でレーザー光を連続照射することで、ごく短時間で粗面化対象部を粗面にすることができる。
In the roughening method of the present invention, a laser beam is continuously irradiated to the roughened portion of the metal molded body using a continuous wave laser at an irradiation speed of 2000 mm / sec or more.
By continuously irradiating the surface to be roughened with laser light at a high irradiation rate as described above, the surface to be roughened can be roughened in a very short time.

本発明の粗面化方法を適用する金属成形体の粗面化対象部は、粗面化対象面と前記面の一部の両方を含む意味である。
本発明の粗面化方法を適用する金属成形体の粗面化対象部は特に制限されず、例えば、平面、曲面、2つの平面の境界部分の角部、3つ以上の平面からなる尖端部、平面と曲面が組み合わされた面、前記各面が凹凸を有している面、これらの一部分などである。
The roughening target portion of the metal molded body to which the roughening method of the present invention is applied is meant to include both the roughening target surface and a part of the surface.
The roughening target portion of the metal molded body to which the roughening method of the present invention is applied is not particularly limited, and, for example, a flat surface, a curved surface, a corner of a boundary portion between two flat surfaces, and a tip having three or more flat surfaces. , A surface in which a flat surface and a curved surface are combined, a surface in which each surface is uneven, a part of these, and the like.

本発明の粗面化方法を適用する金属成形体の粗面化対象部の例について、図1〜図3に示す金属成形体で説明する。
図1は、面111に3つの凹部112、113、114と凹部間の凸部115、116を有している平板100である。平板100では、各平面のほか、凹凸部分も粗面化対象部となる。
図2は、大径の円柱121と小径の円柱122が一体化された円柱120である。円柱120では、大径の円柱121の周面122、端面123、周面122と端面123の境界部、小径の円柱122の周面124、端面125、周面134と端面125の境界部、大径の円柱121と小径の円柱122の段差面126などが粗面化対象部となる。
図3は、三角錐130である。三角錐130では、面131、面132などの平面、面131と面132の境界部133、3つの面の境界部である尖端部134などが粗面化対象部となる。
また、リング、筒、半球、球、立体格子や木の枝のような複雑な形状のもの、針、ワイヤのような細いものの全ての面を粗面化対象部とすることができる。
The example of the roughening object part of the metal forming object which applies the roughening method of this invention is demonstrated with the metal forming object shown in FIGS.
FIG. 1 shows a flat plate 100 having three depressions 112, 113 and 114 and projections 115 and 116 between the depressions on the surface 111. FIG. In the flat plate 100, in addition to each plane, the uneven portion is also a roughening target portion.
FIG. 2 shows a cylinder 120 in which a large diameter cylinder 121 and a small diameter cylinder 122 are integrated. In the cylinder 120, the peripheral surface 122 and the end surface 123 of the large diameter cylinder 121, the boundary between the peripheral surface 122 and the end surface 123, the peripheral surface 124 of the small diameter cylinder 122, the end surface 125, the boundary between the peripheral surface 134 and the end surface 125, large The step surface 126 of the cylinder 121 of a diameter and the cylinder 122 of a small diameter etc. becomes a roughening target portion.
FIG. 3 shows a triangular pyramid 130. In the triangular pyramid 130, a surface 131, a plane such as the surface 132, a boundary portion 133 between the surface 131 and the surface 132, a tip end portion 134 which is a boundary portion of three surfaces, and the like are to be roughened.
In addition, it is possible to use as roughening target part all surfaces of such a complicated shape as a ring, a cylinder, a hemisphere, a sphere, a three-dimensional lattice or a tree branch, a thin one such as a needle or a wire.

前記金属成形体の金属は特に制限されるものではなく、用途に応じて公知の金属から適宜選択することができる。
例えば、鉄、各種ステンレス、アルミニウム、亜鉛、チタン、銅、マグネシウムおよびそれらを含む合金、タングステンカーバイド、クロミウムカーバイドなどのサーメットから選ばれるものを挙げることができ、これらの金属に対して、アルマイト処理、めっき処理などの表面処理を施したものに適用できる。
The metal of the metal molded body is not particularly limited, and can be appropriately selected from known metals according to the application.
For example, those selected from iron, various stainless steels, aluminum, zinc, titanium, copper, magnesium and alloys containing them, cermets such as tungsten carbide and chromium carbide can be mentioned, and these metals can be anodized, It can apply to what gave surface treatment, such as plating treatment.

金属成形体の粗面化対象部に照射するときの連続波レーザーの照射速度は、2000〜20,000mm/secが好ましく、2,000〜18,000mm/secがより好ましく、2,000〜15,000mm/secがさらに好ましい。
連続波レーザーの照射速度が前記範囲であると、加工速度を高めることができるため、加工時間を短縮することができる。
2000-20,000 mm / sec is preferable, and, as for the irradiation speed of a continuous wave laser when irradiating to the roughening object part of a metal molded object, 2,000-18,000 mm / sec is more preferable, 2,000-15 , 000 mm / sec is more preferable.
When the irradiation speed of the continuous wave laser is in the above range, the processing speed can be increased, so that the processing time can be shortened.

連続波レーザーの照射は、例えば、(A)、(B)であるときの加工時間が0.1〜30秒の範囲になるようにレーザー光を連続照射することが好ましい。
(A)レーザー光の照射速度が2000〜15000mm/sec
(B)金属成形体の接合面の面積が100mm2
要件(A)、(B)であるときの加工時間を上記範囲内にするとき、粗面化対象部の全面を粗面化することができる。
It is preferable to irradiate a laser beam continuously so that the processing time in the case of being (A) and (B) will become the range of 0.1 to 30 second, for example, irradiation of a continuous wave laser.
(A) Laser beam irradiation speed is 2000 to 15000 mm / sec
(B) The area of the bonding surface of the metal molded body is 100 mm 2
When the processing time when the requirements (A) and (B) are satisfied is within the above range, the entire surface of the roughening target portion can be roughened.

レーザー光の連続照射は、例えば次のような方法を適用することができるが、粗面化対象部を粗面化できる方法であれば特に制限されるものではない。
(I)図4、図5に示すように、粗面化対象部(例えば長方形の面とする)の一辺(短辺または長辺)側から反対側の辺に向かって1本の直線または曲線が形成されるように連続照射し、これを繰り返して複数本の直線または曲線を形成する方法。
(II)前記粗面化対象部の一辺側から反対側の辺に向かって連続的に直線または曲線が形成されるように連続照射し、今度は逆方向に間隔をおいての直線または曲線が形成されるように連続照射することを繰り返す方法。
(III)前記粗面化対象部の一辺側から反対側の辺に向かって連続照射し、今度は直交する方向に対して連続照射する方法。
(IV)前記粗面化対象部に対してランダムに連続照射する方法。
For example, the following method can be applied to continuous irradiation of laser light, but the method is not particularly limited as long as it is a method capable of roughening a roughening target portion.
(I) As shown in FIGS. 4 and 5, one straight line or curve from one side (short side or long side) side of the roughening target portion (for example, rectangular surface) to the opposite side A method of irradiating continuously so as to form, and repeating this to form a plurality of straight lines or curves.
(II) Continuous irradiation is performed so that a straight line or a curve is continuously formed from one side to the opposite side of the roughening target portion, and in this case, a straight line or a curve having an interval in the opposite direction A method of repeating continuous irradiation to be formed.
(III) A method in which continuous irradiation is performed from one side to the opposite side of the surface to be roughened, and then continuous irradiation is performed in a direction perpendicular to the surface.
(IV) A method of randomly continuously irradiating the roughening target portion.

(I)〜(IV)の方法を実施するとき、レーザー光を複数回連続照射して1本の直線または1本の曲線を形成することもできる。
同じ連続照射条件であれば、1本の直線または1本の曲線を形成するための照射回数(繰り返し回数)が増加するほど粗面化対象部に対する粗面化の程度が大きくなる。
When the methods (I) to (IV) are carried out, laser light may be continuously irradiated several times to form one straight line or one curved line.
Under the same continuous irradiation conditions, as the number of irradiations (the number of repetitions) for forming one straight line or one curve increases, the degree of surface roughening with respect to the surface to be roughened becomes larger.

(I)、(II)の方法において、複数本の直線または複数本の曲線を形成するとき、それぞれの直線または曲線が0.005〜1mmの範囲(図4に示すb1の間隔)で等間隔に形成されるようにレーザー光を連続照射することができる。
このときの間隔は、レーザー光のビーム径(スポット径)よりも大きくなるようにする、また、このときの直線または曲線の本数は、金属成形体の粗面化対象部の面積に応じて調整することができる。
In the methods (I) and (II), when forming a plurality of straight lines or a plurality of curves, each straight line or curve is equally spaced within a range of 0.005 to 1 mm (the interval of b1 shown in FIG. 4) The laser beam can be continuously irradiated to form the.
The interval at this time is made larger than the beam diameter (spot diameter) of the laser beam, and the number of straight lines or curves at this time is adjusted according to the area of the roughened portion of the metal molded body. can do.

(I)、(II)の方法において、複数本の直線または複数本の曲線を形成するとき、それぞれの直線または曲線が0.005〜1mmの範囲(図4、図5に示すb1の間隔)で等間隔に形成されるようにレーザー光を連続照射することができる。
そして、これらの複数本の直線または複数本の曲線を1群として、これを複数群形成することができる。
このときの各群の間隔は0.01〜1mmの範囲(図5に示すb2の間隔)で等間隔になるようにすることができる。
なお、図4、図5に示す連続照射方法に代えて、図6に示すように、連続照射開始から連続照射終了までの間、中断することなく連続照射する方法も実施することができる。
In the methods (I) and (II), when forming a plurality of straight lines or a plurality of curves, each straight line or curve is in the range of 0.005 to 1 mm (the interval of b1 shown in FIGS. 4 and 5) The laser beam can be continuously irradiated so as to be formed at equal intervals.
A plurality of these straight lines or a plurality of curves can be formed as a group.
At this time, the intervals of the respective groups can be made equal intervals within a range of 0.01 to 1 mm (interval of b2 shown in FIG. 5).
In addition, it can replace with the continuous irradiation method shown to FIG. 4, FIG. 5, and can also implement the method of continuous irradiation, without interrupting from the start of continuous irradiation to completion | finish of continuous irradiation, as shown in FIG.

レーザー光の連続照射は、例えば次のような条件で実施することができる。
出力は4〜4000Wが好ましく、50〜2500Wがより好ましく、100〜2000Wがさらに好ましく、250〜2000Wがさらに好ましい。
ビーム径(スポット径)は5〜200μmが好ましく、5〜100μmがより好ましく、10〜100μmがさらに好ましく、11〜80μmがさらに好ましい。
さらに出力とスポット径の組み合わせの好ましい範囲は、レーザー出力とレーザー照射スポット面積(π・〔スポット径/2〕2)から求められるエネルギー密度E1(W/μm2)より選択することができる。
エネルギー密度E1(W/μm2)は、0.1W/μm2以上が好ましく、0.2〜10W/μm2がより好ましく、0.2〜6.0W/μm2がさらに好ましい。
エネルギー密度E1(W/μm2)が同じであるとき、出力(W)が大きい方がより大きなスポット面積(μm2)に対してレーザー照射できることになるため、処理速度(1秒当たりのレーザー照射面積;mm2/sec)が大きくなり、加工時間も短くすることができる。
波長は300〜1200nmが好ましく、500〜1200nmがより好ましい。
焦点位置は-10〜+10mmが好ましく、−6〜+6mmがより好ましい。
Continuous irradiation of a laser beam can be implemented, for example, under the following conditions.
4 to 4000 W is preferable, 50 to 2500 W is more preferable, 100 to 2000 W is more preferable, and 250 to 2000 W is further preferable.
The beam diameter (spot diameter) is preferably 5 to 200 μm, more preferably 5 to 100 μm, still more preferably 10 to 100 μm, and still more preferably 11 to 80 μm.
Further, the preferable range of the combination of the output and the spot diameter can be selected from the energy density E1 (W / μm 2 ) obtained from the laser output and the laser irradiation spot area (π · [spot diameter / 2] 2 ).
Energy density E1 (W / μm 2) is preferably from 0.1 W / [mu] m 2 or more, more preferably 0.2~10W / μm 2, more preferably 0.2~6.0W / μm 2.
When the energy density E1 (W / μm 2 ) is the same, laser irradiation can be performed for a larger spot area (μm 2 ) as the output (W) is larger, so the processing speed (laser irradiation per second ) The area; mm 2 / sec) can be increased, and the processing time can be shortened.
The wavelength is preferably 300 to 1200 nm, and more preferably 500 to 1200 nm.
The focal position is preferably -10 to +10 mm, and more preferably -6 to +6 mm.

連続波レーザーの照射速度、レーザー出力、レーザービーム径(スポット径)およびエネルギー密度E1との好ましい関係は、連続波レーザーの照射速度が2,000〜15,000mm/secであり、レーザー出力が250〜2000W、レーザービーム径(スポット径)が10〜100μmであり、前記レーザー出力とスポット面積(π・〔スポット径/2〕2)から求められるエネルギー密度E1(W/μm2)が0.2〜10W/μm2の範囲である。 The preferable relationship between the irradiation speed of the continuous wave laser, the laser output, the laser beam diameter (spot diameter) and the energy density E1 is that the irradiation speed of the continuous wave laser is 2,000 to 15,000 mm / sec and the laser output is 250 ~2000W, laser beam diameter (spot diameter) of 10 to 100 [mu] m, the laser output and the spot area energy density obtained from ([pi · [spot diameter / 2] 2) E1 (W / [mu] m 2) 0.2 It is in the range of ̃10 W / μm 2 .

連続波レーザーは公知のものを使用することができ、例えば、YVO4レーザー、ファイバーレーザー(好ましくはシングルモードファイバーレーザー)、エキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、紫外線レーザー、YAGレーザー、半導体レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、He−Neレーザー、窒素レーザー、キレートレーザー、色素レーザーを使用することができる。これらの中でもエネルギー密度が高められることから、ファイバーレーザーが好ましく、特にシングルモードファイバーレーザーが好ましい。   The continuous wave laser may be a known one, for example, YVO 4 laser, fiber laser (preferably single mode fiber laser), excimer laser, carbon dioxide gas laser, ultraviolet laser, YAG laser, semiconductor laser, glass laser, ruby Lasers, He-Ne lasers, nitrogen lasers, chelating lasers, dye lasers can be used. Among these, a fiber laser is preferable because an energy density can be increased, and a single mode fiber laser is particularly preferable.

本発明の粗面化方法では、金属成形体の粗面化対象部に対して、連続波レーザーを使用して2000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射しているため、レーザー光が連続照射された部分は粗面化される。
このときの金属成形体の粗面化対象部の状態の一実施形態を図7〜図9により説明する。
図7に示すとおり、レーザー光(例えば、スポット径11μm)を連続照射して多数の線(図面では3本の線61〜63を示している。各線の間隔は50μm程度。)を形成することで粗面化することができる。1本の直線への照射回数は1〜10回が好ましい。
In the surface roughening method of the present invention, the laser light is continuously irradiated to the surface roughening target portion of the metal molded body using a continuous wave laser at an irradiation speed of 2000 mm / sec or more. The continuously irradiated part is roughened.
One embodiment of the state of the roughening target portion of the metal molded body at this time will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
As shown in FIG. 7, a laser beam (for example, spot diameter 11 μm) is continuously irradiated to form a large number of lines (three lines 61 to 63 are shown in the drawing. The distance between the lines is about 50 μm). Can be roughened. The number of times of irradiation to one straight line is preferably 1 to 10 times.

1本の直線への照射の繰り返し回数(パス回数)が10回を超える回数である場合には、粗面化のレベルをより高めることができるが、合計照射時間が長くなる。このため、目的とする粗面化のレベルを考慮して、1本の直線への照射回数を決めることが好ましい。
1本の直線への照射の繰り返し回数(パス回数)が10回を超える回数であるとき、好ましくは10回超〜50回以下、より好ましくは15〜40回、さらに好ましくは20〜35回である。
1本の直線に繰り返し照射するときは、双方向照射と一方向照射を選択することができる。
双方向放射は、1本のライン(溝)を形成するとき、ライン(溝)の第1端部から第2端部に連続波レーザーを照射した後、第2端部から第1端部に連続波レーザーを照射して、その後は、第1端部から第2端部、第2端部から第1端部というように繰り返し連続波レーザーを照射する方法である。
一方向照射は、第1端部から第2端部への一方向の連続波レーザー照射を繰り返す方法である。
In the case where the number of repetitions of irradiation (pass number) to one straight line is more than 10 times, the level of roughening can be further increased, but the total irradiation time becomes longer. For this reason, it is preferable to determine the number of times of irradiation to one straight line in consideration of the target level of roughening.
When the number of repetitions (pass number) of irradiation to one straight line is more than 10 times, preferably more than 10 times to 50 times or less, more preferably 15 to 40 times, still more preferably 20 to 35 times is there.
When irradiating one straight line repeatedly, it is possible to select bidirectional irradiation and unidirectional irradiation.
When two-way radiation forms a line (groove), the continuous wave laser is irradiated from the first end to the second end of the line (groove) and then from the second end to the first end The continuous wave laser is irradiated, and thereafter, the continuous wave laser is repeatedly irradiated from the first end to the second end and from the second end to the first end.
One-way irradiation is a method of repeating one-way continuous wave laser irradiation from the first end to the second end.

このとき、粗面化された粗面化対象部を含む金属成形体の表層部は、図8(a)、図9(a)〜(c)に示すようになっている。なお、「金属成形体の表層部」は、金属成形体の表面から粗面化により形成された開放孔(幹孔または枝孔)の深さ程度までの部分であり、金属成形体の表面からの深さが50〜500μmまで程度の範囲である。   At this time, the surface layer portion of the metal molded body including the roughened target portion is as shown in FIGS. 8 (a) and 9 (a) to 9 (c). The “surface layer portion of the metal molded body” is a portion from the surface of the metal molded body to the depth of the open hole (the trunk hole or the branch hole) formed by the roughening, and from the surface of the metal molded body Depth is in the range of about 50 to 500 μm.

粗面化された粗面化対象部を含む金属成形体の表層部は、図8、図9に示すように、粗面化対象部(粗面化対象面)12側に開口部31のある開放孔30を有している。
開放孔30は、厚さ方向に形成された開口部31を有する幹孔32と、幹孔32の内壁面から幹孔32とは異なる方向に形成された枝孔33からなる。枝孔33は、1本または複数本形成されていてもよい。
As shown in FIGS. 8 and 9, the surface layer portion of the metal molded body including the roughened target portion has an opening 31 on the roughened target portion (surface to be roughened) 12 side. It has an open hole 30.
The open hole 30 includes a trunk hole 32 having an opening 31 formed in the thickness direction, and a branch hole 33 formed in a direction different from the inner wall surface of the trunk hole 32 from the trunk hole 32. One or more branch holes 33 may be formed.

粗面化された粗面化対象部12を含む金属成形体の表層部は、図8、図9に示すように、粗面化対象部(粗面化対象面)12側に開口部のない内部空間40を有している。
内部空間40は、トンネル接続路50により開放孔30と接続されている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the surface layer portion of the metal molded body including the roughened surface target portion 12 has no opening on the side of the surface to be roughened (surface to be surface roughened) 12. It has an internal space 40.
The interior space 40 is connected to the open hole 30 by a tunnel connection 50.

粗面化された粗面化対象部12を含む金属成形体の表層部は、図8(b)に示すように、複数の開放孔30が一つになった開放空間45を有していてもよいし、開放空間45は、開放孔30と内部空間40が一つになって形成されたものでもよい。一つの開放空間45は、一つの開放孔30よりも内容積の大きなものである。
なお、多数の開放孔30が一つになって溝状の開放空間45が形成されていてもよい。
As shown in FIG. 8B, the surface layer portion of the metal molded body including the roughened surface roughening target portion 12 has an open space 45 in which a plurality of open holes 30 are integrated. Alternatively, the open space 45 may be formed by combining the open hole 30 and the inner space 40. One open space 45 has a larger internal volume than one open hole 30.
In addition, many open holes 30 may be one and the groove-shaped open space 45 may be formed.

図示していないが、図9(a)に示すような2つの内部空間40同士がトンネル接続路50で接続されていてもよいし、図8(b)に示すような開放空間45と、開口孔30、内部空間40、他の開放空間45がトンネル接続路50で接続されていてもよい。   Although not shown, two internal spaces 40 as shown in FIG. 9 (a) may be connected by a tunnel connection path 50, and an open space 45 as shown in FIG. 8 (b) and an opening The hole 30, the internal space 40 and the other open space 45 may be connected by a tunnel connection 50.

内部空間40は、全てが開放孔30および開放空間45の一方または両方とトンネル接続路50で接続されているものであるが、内部空間40のうちの一部が開放孔30および開放空間45と接続されていない閉塞状態の空間であってもよい。   The inner space 40 is all connected with one or both of the open hole 30 and the open space 45 by the tunnel connection path 50, but a part of the inner space 40 is the open hole 30 and the open space 45 It may be a closed space that is not connected.

このようにレーザー光を連続照射したときに図8、図9で示されるような開放孔30、内部空間40などが形成される詳細は不明であるが、所定速度以上でレーザー光を連続照射したとき、金属成形体表面に一旦は孔や溝が形成されるが、溶融した金属が盛り上がって蓋をしたり、堰き止めたりする結果、開放孔30、内部空間40、開放空間45が形成されるものと考えられる。
また、同様に開放孔30の枝孔33やトンネル接続路50が形成される詳細も不明であるが、一旦形成された孔や溝の底部付近に滞留した熱によって、孔や溝の側壁部分が溶融する結果、幹孔32の内壁面が溶融して枝孔33が形成され、さらに枝孔33が延ばされてトンネル接続路50が形成されるものと考えられる。
なお、連続波レーザーに代えてパルスレーザーを使用したときには、金属成形体の粗面化対象部には開放孔や溝が形成されるが、開口部を有していない内部空間と、前記開放孔と前記内部空間を接続する接続通路は形成されない。
Although the details of forming the open hole 30 and the internal space 40 as shown in FIGS. 8 and 9 when continuously irradiating the laser light in this manner are unknown, the laser light was continuously irradiated at a predetermined speed or more. When a hole or a groove is once formed on the surface of the metal molding, the molten metal swells to cover or hold back, resulting in the formation of the open hole 30, the internal space 40, and the open space 45. It is considered to be a thing.
Similarly, the details of formation of the branch holes 33 of the open hole 30 and the tunnel connection path 50 are also unclear, but the heat accumulated in the vicinity of the bottom of the once formed hole or groove As a result of melting, it is considered that the inner wall surface of the trunk hole 32 is melted to form the branch hole 33, and the branch hole 33 is further extended to form the tunnel connection path 50.
When a pulse laser is used instead of the continuous wave laser, an open hole or a groove is formed in the roughened target portion of the metal molded body, but an internal space having no opening, and the open hole And a connection passage connecting the inner space and the inner space are not formed.

本発明の金属成形体の粗面化方法は、金属成形体の粗面化対象面12に対するレーザー光を連続照射する工程においては、下記式からもとめられる、1回のスキャンで単位面積あたりの金属に与えるエネルギー量であるエネルギー密度E2(J/μm2)が1×10-7≦E2≦4×10-5の範囲になるようにレーザー光を連続照射することができる。
また本発明の金属成形体の粗面化方法は、下記式から求められる、1回以上のスキャンで単位面積あたりの金属に与えるエネルギー積算量であるエネルギー密度E3(J/μm2)が5×10-7≦E3≦8×10-4の範囲になるようにレーザー照射することにより1本の線(溝)の長さ方向に直交する方向の断面形状を制御することができる。
E2=(出力〔W〕)/(スポット径〔μm〕×照射速度〔mm/sec〕×1000)
E3=E2×パス回数
(式中、
出力(W)が20〜950Wであり、
スポット径(μm)が5〜100μmであり、
連続波レーザーの照射速度が2,000〜15,000mm/secであり、
パス回数が5〜20回である。)
The method for roughening a metal molded body according to the present invention comprises, in the step of continuously irradiating the surface to be roughened 12 of the metal molded body with a laser beam, metal per unit area in one scan determined from the following formula The laser beam can be continuously irradiated so that the energy density E2 (J / μm 2 ), which is the amount of energy given to the above, is in the range of 1 × 10 −7 ≦ E 2 ≦ 4 × 10 −5 .
In the method of roughening a metal molded product according to the present invention, the energy density E3 (J / μm 2 ), which is the energy integration amount given to metal per unit area in one or more scans, is 5 × By performing laser irradiation so as to be in the range of 10 −7 ≦ E 3 ≦ 8 × 10 −4 , it is possible to control the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the longitudinal direction of one line (groove).
E2 = (output [W]) / (spot diameter [μm] × irradiation speed [mm / sec] × 1000)
E3 = E2 × number of passes (wherein
The output (W) is 20 to 950 W,
The spot diameter (μm) is 5 to 100 μm,
The irradiation speed of the continuous wave laser is 2,000 to 15,000 mm / sec,
The number of passes is 5 to 20. )

本発明の金属成形体の粗面化方法は、金属成形体の粗面化対象面12に対するレーザー光を連続照射する工程において、積算エネルギー密度E3を調整することによって、1本の線(溝)の長さ方向に直交する方法の断面形状が次の(a)〜(d)の断面形状を含み、前記(a)〜(d)の断面形状の合計数の内、(a)鍵穴溝と(b)独立穴の合計数が50%以上になるように制御することができる。
前記(a)〜(d)の断面形状の合計数の内、(a)鍵穴溝と(b)独立穴の合計数は、60%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、75%以上であることがさらに好ましい。
また、前記(a)〜(d)の断面形状の合計数の内、(a)鍵穴溝の数は、20%以上であることが好ましく、30%以上であることがさらに好ましい。
このようにして(a)〜(d)の断面形状の割合を調整することで、用途に応じた粗面化状態になるように制御することができるようになる。
(a)〜(d)の断面形状のそれぞれの割合は、実施例に記載の測定方法により求めることができる。
The surface roughening method for a metal molded body according to the present invention is a step of continuously irradiating a laser beam to the surface to be roughened 12 of the metal molded body by adjusting the integrated energy density E3 to form one line (groove). The cross-sectional shape of the method orthogonal to the longitudinal direction includes the following cross-sectional shapes (a) to (d), and among the total number of cross-sectional shapes of (a) to (d), (B) The total number of independent holes can be controlled to be 50% or more.
Among the total number of cross-sectional shapes of (a) to (d), the total number of (a) keyhole grooves and (b) independent holes is preferably 60% or more, and more preferably 70% or more Preferably, it is 75% or more.
Further, of the total number of the cross-sectional shapes of (a) to (d), the number of (a) keyhole grooves is preferably 20% or more, and more preferably 30% or more.
By adjusting the proportions of the cross-sectional shapes of (a) to (d) in this manner, it is possible to control so as to be in a roughened state according to the application.
Each ratio of the cross-sectional shape of (a)-(d) can be calculated | required by the measuring method as described in an Example.

(a)鍵穴溝
図10(a)、図11(a)は、粗面化対象面12に形成された断面形状が鍵穴に類似した形状の溝(鍵穴溝)201である。開口部幅D1、第1内部幅D2、第2内部幅D3の大小関係は、図10(a)に示すD1=D2<D3の関係に限定されない。第1内部幅D2は、中間付近の深さ位置の幅であり、溝幅が最小または最大になる部分の幅である。
第2内部幅D3は、第1内部幅D2から底面までの間の幅であり、第1内部幅D2が溝幅の最大値であるときはD2>D3の関係となり、第1内部幅D2が最小径であるときは、D3>D2の関係となる。
開口部幅D1、第1内部幅D2および第2内部幅D3の大小関係は、D1=D2<D3のほか、図12(a)に示すD1>D3>D2、図12(b)に示すD2>D3>D1および図12(c)に示すD3>D1>D2から選ばれるいずれかを満たしているものでもよい。但し、D1=D2=D3は含まれない。
(A) Keyhole Grooves FIGS. 10A and 11A show grooves (keyhole grooves) 201 having a cross-sectional shape formed on the surface to be roughened 12 that is similar to a keyhole. Opening width D1, the first internal width D2, the magnitude relation of the second internal width D3 is not limited to the relationship of FIG. 10 shows in (a) D1 = D2 <D3 . The first inner width D2 is the width of the depth position near the middle, and is the width of the portion where the groove width is minimum or maximum.
The second inner width D3 is a width from the first inner width D2 to the bottom surface, and when the first inner width D2 is the maximum value of the groove width, the relationship of D2> D3 is obtained, and the first inner width D2 is When the diameter is the minimum, the relationship of D3> D2 is established.
The magnitude relation between the opening width D1, the first inner width D2 and the second inner width D3 is D1>D3> D2 shown in FIG. 12 (a) and D2 shown in FIG. 12 (b) in addition to D1 = D2 <D3. Any one selected from >D3> D1 and D3>D1> D2 shown in FIG. 12 (c) may be satisfied. However, D1 = D2 = D3 is not included.

(b)独立穴
図10(b)は、粗面化対象面12に形成された見かけ上は独立した穴(独立穴)202である。
独立穴202は、図11(b)に示すように、粗面化対象面12に形成された溝の側壁部の一端側または両端側が熱溶融して幅方向に突き出された結果、橋が架けられたような構造(蓋がされたような構造)になっているものである。
図10(b)は、図11(b)において実線で示す位置の矢印方向からの断面図である。
(B) Independent Holes FIG. 10 (b) shows the apparently independent holes (independent holes) 202 formed on the surface to be roughened 12.
As shown in FIG. 11 (b), the independent holes 202 are thermally melted at one end or both ends of the side wall of the groove formed on the surface to be roughened 12 and projected in the width direction, so that the bridge is bridged. It has a structure like that of the above (a structure like a lid).
FIG.10 (b) is sectional drawing from the arrow direction of the position shown with a continuous line in FIG.11 (b).

(c)W字溝
図10(c)は、粗面化対象面12に形成された見かけ上はW字形状の溝(W字溝)203である。
W字溝は、図11(b)、図12(d)に示すように、底部または底部と側壁部が熱溶融して形成された突起211が、溝の長さ方向に突き出された構造になっているものであり、前記突起を含む断面形状がW字形状になっているものである。
図10(c)は、図11(c)および図12(d)において実線で示す位置の矢印方向からの断面図である。
(C) W-Shaped Groove In FIG. 10C, the W-shaped groove (W-shaped groove) 203 formed on the surface to be roughened 12 is W-shaped.
As shown in FIGS. 11 (b) and 12 (d), the W-shaped groove has a structure in which a protrusion 211 formed by heat melting the bottom or the bottom and the side wall protrudes in the length direction of the groove. The cross-sectional shape including the protrusion is W-shaped.
FIG.10 (c) is sectional drawing from the arrow direction of the position shown with a continuous line in FIG.11 (c) and FIG.12 (d).

(d)V字溝
図10(d)、図11(d)は、粗面化対象面12に形成された断面形状がV字形状の溝(V字溝)204である。開口部径(D11)が最大で、内部径D12は開口部径D11よりも小さくなっている。
(D) V-shaped groove FIG. 10D and FIG. 11D show a groove (V-shaped groove) 204 having a V-shaped cross section formed on the surface 12 to be roughened. The opening diameter (D11) is the largest, and the internal diameter D12 is smaller than the opening diameter D11.

本発明の金属成形体の粗面化方法は、サンドブラストやパルスレーザーエッチングの代替法として使用することができる。
本発明の金属成形体の粗面化方法は、サンドブラストでは充分に粗面化できないような形状の金属成形体面またはその部分に対しても使用することができるほか、粗面化するときにはマスキングも不要になる。
本発明の金属成形体の粗面化方法は、金属成形体の滑り止め加工、艶消し加工(反射防止加工)のほか、触り心地を改善するための加工などにも適用することができる。
本発明の金属成形体の粗面化方法は、所望の文字、数字、図形、模様、商標、氏名、名称またはこれらの組み合わせなどを分散させて形成することで粗面化することもできるため、上記加工による各効果に加えて、さらに見た目の美しさも付与することができる。
本発明の金属成形体の粗面化方法を適用して表層部に上記したような(図8、図9に示すような)多孔構造を形成させたとき、粘度の小さい粘着剤を塗布して多孔構造部分内に侵入保持させることで、長期間粘着力を有する粘着面にすることができる上、表面が微細な凹凸を有しているため、貼り付けたものは剥がし易くなる。
本発明の金属成形体の粗面化方法を適用して表層部に上記したような(図8、図9に示すような)多孔構造を形成させたとき、前記多孔構造部分に水、各種有機溶媒、各種薬剤を含む水溶液または有機溶媒溶液、各種香料を含む水溶液または有機溶媒溶液などを保持させた状態にして、水、各種有機溶媒を少しずつ蒸発させるようにすることができ、さらに前記薬剤中の薬効成分(例えば、室温で揮発性の薬効成分)、香料(例えば、室温で揮発性の香料)を少しずつ放出させるようにすることができる。
The roughening method of the present invention can be used as an alternative to sandblasting or pulsed laser etching.
The roughening method of the present invention can be used not only on the surface of the metal formed having a shape that can not be sufficiently roughened by sand blasting, but also on the surface thereof or masking is not necessary when roughening. become.
The surface roughening method of the metal molded body of the present invention can be applied not only to anti-slip processing and matte processing (antireflection processing) of a metal molded body but also to processing for improving touch feeling.
The surface roughening method of the present invention can also be roughened by dispersing and forming desired letters, numbers, figures, patterns, patterns, trademarks, names, names or combinations thereof. In addition to the effects of the above processing, it is possible to further impart an aesthetic beauty.
When the porous structure as described above (as shown in FIG. 8 and FIG. 9) is formed on the surface layer portion by applying the surface roughening method of the metal molded body of the present invention, a pressure sensitive adhesive with low viscosity is applied. Since the adhesive surface can be made to have adhesive strength for a long time by being intruded and held in the porous structure portion, the surface has fine unevenness, so that the adhered one is easy to peel off.
When the porous structure as described above (as shown in FIG. 8 and FIG. 9) is formed in the surface layer portion by applying the surface roughening method of the metal molded body of the present invention, water and various organic substances are formed in the porous structure portion. It is possible to evaporate water and various organic solvents little by little while holding a solvent, an aqueous solution or organic solvent solution containing various drugs, an aqueous solution containing various flavors or organic solvent solution, etc. It is possible to gradually release the pharmaceutically active ingredient (for example, a pharmaceutically active ingredient that is volatile at room temperature), the perfume (for example, a perfume that is volatile at room temperature).

実施例1〜6、比較例1〜3
実施例および比較例は、図13に示す金属成形体(アルミニウム:A5052)の粗面化対象部12の全面(40mm2の広さ範囲)に対して、表1に示す条件でレーザー光を連続照射した。
実施例1〜5、比較例1〜3は図4に示すようにレーザー光を連続照射し、実施例6は図5に示すようにレーザー光を連続照射した。
Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 3
In Examples and Comparative Examples, laser light is continuously applied under the conditions shown in Table 1 to the entire surface (40 mm 2 wide area) of the roughened target portion 12 of the metal molded body (aluminum: A5052) shown in FIG. Irradiated.
In Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, the laser light was continuously irradiated as shown in FIG. 4, and in Example 6, the laser light was continuously irradiated as shown in FIG. 5.

図14は、実施例1の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の粗面化対象部のSEM写真(100倍、500倍、700倍、2500倍)である。粗面化対象部が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
図15は、実施例2の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の粗面化対象部のSEM写真(100倍、500倍である)。粗面化対象部が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
図16は、実施例3の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の粗面化対象部のSEM写真(100倍、500倍である)。粗面化対象部が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
図17は、実施例4の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の粗面化対象部のSEM写真(100倍、500倍である)。粗面化対象部が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
図18は、実施例5の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の粗面化対象部のSEM写真(100倍、500倍である)。粗面化対象部が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
図19は、実施例6の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の粗面化対象部のSEM写真(100倍、500倍である)。粗面化対象部が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
図20は、比較例2の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の粗面化対象部のSEM写真(100倍、500倍である)。照射速度が1000mm/secであることから、粗面化対象部の粗面化が十分になされていなかった。
FIG. 14 is a SEM photograph (100 ×, 500 ×, 700 ×, 2500 ×) of the roughened target portion of the metal molded product after continuous irradiation with the continuous wave laser of Example 1. It was confirmed that the surface to be roughened was roughened to form small recesses.
FIG. 15 is a SEM photograph (100 ×, 500 ×) of the roughened target portion of the metal molded product after continuous irradiation with the continuous wave laser of Example 2. It was confirmed that the surface to be roughened was roughened to form small recesses.
FIG. 16 is a SEM photograph (100 ×, 500 ×) of the roughened target portion of the metal molded product after continuous irradiation with the continuous wave laser in Example 3. It was confirmed that the surface to be roughened was roughened to form small recesses.
FIG. 17: is a SEM photograph (It is 100 times and 500 times) of a roughening object part of a metal forming object after continuous irradiation by continuous wave laser of Example 4. It was confirmed that the surface to be roughened was roughened to form small recesses.
FIG. 18 is a SEM photograph (100 ×, 500 ×) of the roughened target portion of the metal molded product after continuous irradiation with the continuous wave laser in Example 5. It was confirmed that the surface to be roughened was roughened to form small recesses.
FIG. 19 is a SEM photograph (100 ×, 500 ×) of the roughened target portion of the metal molded product after continuous irradiation with the continuous wave laser in Example 6. It was confirmed that the surface to be roughened was roughened to form small recesses.
FIG. 20: is a SEM photograph (it is 100 times and 500 times) of a roughening object part of a metal forming object after continuous irradiation by continuous wave laser of comparative example 2. Since the irradiation rate is 1000 mm / sec, the surface to be roughened was not sufficiently roughened.

実施例1〜6と比較例1との対比から確認できるとおり、連続波レーザーを使用することで、パルス波レーザーを使用した場合と比べて、加工時間を大きく短縮できた。
工業的規模で大量生産することを考慮すれば、加工時間の短縮ができること、即ち、製造に要するエネルギーも低減できることによる工業的価値は非常に大きなものである。
As can be confirmed from the comparison between Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, the use of the continuous wave laser can greatly reduce the processing time as compared with the case of using the pulse wave laser.
Considering mass production on an industrial scale, the industrial value by which processing time can be shortened, that is, energy required for production can be reduced, is very large.

実施例7〜9、比較例4〜6
実施例および比較例は、図21に示す金属成形体(アルミニウム:A5052)の粗面化対象部12の全面(90mm2の広さ範囲)に対して、表2に示す条件でレーザー光を連続照射した。
Examples 7 to 9 and Comparative Examples 4 to 6
In Examples and Comparative Examples, laser light is continuously applied under the conditions shown in Table 2 to the entire surface (90 mm 2 wide area) of the roughened target portion 12 of the metal molded body (aluminum: A5052) shown in FIG. Irradiated.

実施例7〜9と比較例4との対比から確認できるとおり、連続波レーザーを使用することで、パルス波レーザーを使用した場合と比べて、加工時間を大きく短縮できた。   As can be confirmed from the comparison between Examples 7 to 9 and Comparative Example 4, the use of the continuous wave laser made it possible to greatly reduce the processing time as compared with the case of using the pulse wave laser.

実施例10〜15、比較例7〜9
実施例および比較例は、図22に示す金属成形体(アルミニウム:A5052)の粗面化対象部12の全面(40mm2の広さ範囲)に対して、表3に示す条件でレーザーを連続照射した。
実施例10〜14、比較例8、9は図4に示すようにレーザー光を連続照射し、実施例15は図5に示すようにレーザー光を連続照射し、比較例7は図6に示すようにレーザー光を照射した。
Examples 10-15, Comparative Examples 7-9
In the example and the comparative example, the laser is continuously irradiated under the conditions shown in Table 3 to the entire surface (40 mm 2 wide area) of the roughened object portion 12 of the metal molded body (aluminum: A5052) shown in FIG. did.
In Examples 10 to 14 and Comparative Examples 8 and 9, the laser beam is continuously irradiated as shown in FIG. 4, and in Example 15, the laser beam is continuously irradiated as shown in FIG. 5, and Comparative Example 7 is shown in FIG. It was irradiated with laser light.

実施例10〜15は、金属成形体10を粗面化対象部12に対して、それぞれ実施例1〜6と同様にしてレーザー光を連続照射したものであるから、金属成形体10の粗面化対象部12の表面は、それぞれ実施例1〜6において示したSEM写真(図14〜図19)と同様のものとなる。
実施例10〜15と比較例7との対比から確認できるとおり、連続波レーザーを使用することで、パルス波レーザーを使用した場合と比べて、加工時間を大きく短縮できた。
In Examples 10 to 15, since the metal molded body 10 is continuously irradiated with the laser light in the same manner as in Examples 1 to 6 to the surface roughening target portion 12, the rough surface of the metal molded body 10 is obtained. The surface of the conversion target portion 12 is the same as the SEM photographs (FIGS. 14 to 19) shown in Examples 1 to 6, respectively.
As can be confirmed from the comparison between Examples 10 to 15 and Comparative Example 7, the use of the continuous wave laser can greatly reduce the processing time as compared with the case where the pulse wave laser is used.

次に、処理後の金属成形体を使用して、下記の方法で圧縮成形して複合成形体を得た。複合成形体にすることで、粗面化された面の厚さ方向の断面構造(多孔構造)が確認し易くなる。
<圧縮成形>
金属成形体10を粗面化対象部12が上になるように型枠内(テフロン製)に配置し、粗面化対象部12上に樹脂ペレットを加えた。その後、型枠を鉄板で挟みこみ、下記条件で圧縮して、図23に示す複合成形体を得た。
樹脂ペレット:PA66樹脂(2015B,宇部興産(株)製)
温度:285℃
圧力:1MPa(予熱時)、10MPa
時間:2分間(予熱時)、3分間
成形機:東洋精機製作所製圧縮機(mini test press-10)
Next, using the treated metal molded body, it was compression molded by the following method to obtain a composite molded body. By using a composite molded body, the cross-sectional structure (porous structure) in the thickness direction of the roughened surface can be easily confirmed.
<Compression molding>
The metal molded body 10 was placed in the mold (made of Teflon) so that the roughening target portion 12 was on the top, and the resin pellet was added onto the roughening target portion 12. Thereafter, the mold was sandwiched by an iron plate and compressed under the following conditions to obtain a composite molded body shown in FIG.
Resin pellet: PA66 resin (2015 B, manufactured by Ube Industries, Ltd.)
Temperature: 285 ° C
Pressure: 1MPa (during preheating), 10MPa
Time: 2 minutes (during preheating), 3 minutes Molding machine: Toyo Seiki Seisakusho compressor (mini test press-10)

〔内部空間の観察方法〕
開口部を有していない内部空間の有無を確認した。以下にその方法を示す。
複合成形体の粗面化対象部12を含む接合部において、レーザー照射方向に対して垂直方向(図7のA-A、B-B、C-C方向)にランダムに3箇所切断し、それぞれの表層部の断面部を走査型電子顕微鏡(SEM)で無作為に3点観察した。
SEM観察写真(500倍)において内部空間の有無を確認できた場合、その個数を数えた。なお、内部空間の最大径が10μm以下のものは除外した。
内部空間の個数(9箇所での平均値)を示した(表3)。
また、内部空間を微小部X線分析(EDX)で分析し、樹脂が内部空間まで侵入していることを確認した。
SEM:日立ハイテクノロジーズ社製 S-3400N
EDX分析装置:アメテック(旧エダックス・ジャパン)社製 Apollo XP
なお、顕微レーザラマン分光測定装置を用いても樹脂が内部空間まで侵入していることを確認できる。
[Method of observing the inner space]
The presence or absence of the internal space which does not have an opening was confirmed. The method is shown below.
In the joint including the roughening target 12 of the composite molded body, three sections are randomly cut in the direction perpendicular to the laser irradiation direction (the AA, BB, and CC directions in FIG. 7), and the cross section of each surface layer Were observed randomly at three points with a scanning electron microscope (SEM).
When the presence or absence of the internal space could be confirmed in the SEM observation photograph (500 times), the number was counted. In addition, the thing whose largest diameter of internal space is 10 micrometers or less was excluded.
The number of internal spaces (average value at nine places) is shown (Table 3).
In addition, the internal space was analyzed by micro area X-ray analysis (EDX), and it was confirmed that the resin penetrated to the internal space.
SEM: Hitachi High-Technologies Corporation S-3400N
EDX Analyzer: Ametech (formerly Edax Japan) Apollo XP
In addition, it can be confirmed that the resin has penetrated to the internal space even by using a microscopic laser Raman spectrometer.

図24は、実施例10の複合成形体の厚さ方向への断面のSEM写真である(図7のA〜Cの断面図)。
相対的に白く見える部分が金属成形体10であり、相対的に黒く見える部分が樹脂成形体20である。
図24からは厚さ方向に形成された複数の孔と、複数の独立した空間が確認でき、それらは全て黒く見えることから、樹脂が侵入していることが確認できる。
厚さ方向に形成された孔は、開放孔30の幹孔32に相当する孔と認められる。
独立した空間は、幹孔32の内壁面から幹孔32の形成方向とは異なる方向に延ばされた枝孔33の断面であるか、内部空間40であると認められる。
そして、内部空間40であるとすると、内部に樹脂が侵入していることから、開放孔30とトンネル接続路50で接続されているものと考えられる。
FIG. 24 is a SEM photograph of a cross section in a thickness direction of a composite molded body of Example 10 (cross sectional views of A to C in FIG. 7).
The portion that looks relatively white is the metal molded body 10, and the portion that looks relatively black is the resin molded body 20.
From FIG. 24, a plurality of holes formed in the thickness direction and a plurality of independent spaces can be confirmed, and since they all appear black, it can be confirmed that the resin has penetrated.
A hole formed in the thickness direction is recognized as a hole corresponding to the trunk hole 32 of the open hole 30.
It is recognized that the independent space is a cross section of the branch hole 33 extended from the inner wall surface of the trunk hole 32 in a direction different from the formation direction of the trunk hole 32 or the inner space 40.
And, assuming that it is the internal space 40, it is considered that the resin is intruding into the inside, so that it is connected to the open hole 30 by the tunnel connection path 50.

図25は、実施例11の複合成形体の厚さ方向への断面のSEM写真である(図7のA〜Cの断面図)。
相対的に白く見える部分が金属成形体10であり、相対的に黒く見える部分が樹脂成形体20である。
図25からは厚さ方向に形成された複数の孔と、複数の独立した空間が確認でき、それらは全て黒く見えることから、樹脂が侵入していることが確認できる。
厚さ方向に形成された孔は、開放孔30の幹孔32に相当する孔と認められる。
独立した空間は、幹孔32の内壁面から幹孔32の形成方向とは異なる方向に延ばされた枝孔33の断面であるか、内部空間40であると認められる。
そして、内部空間40であるとすると、内部に樹脂が侵入していることから、開放孔30とトンネル接続路50で接続されているものと考えられる。
FIG. 25 is a SEM photograph of a cross section in a thickness direction of a composite molded body of Example 11 (cross sectional views of A to C in FIG. 7).
The portion that looks relatively white is the metal molded body 10, and the portion that looks relatively black is the resin molded body 20.
From FIG. 25, it is possible to confirm a plurality of holes formed in the thickness direction and a plurality of independent spaces, and since they all appear black, it can be confirmed that the resin has penetrated.
A hole formed in the thickness direction is recognized as a hole corresponding to the trunk hole 32 of the open hole 30.
It is recognized that the independent space is a cross section of the branch hole 33 extended from the inner wall surface of the trunk hole 32 in a direction different from the formation direction of the trunk hole 32 or the inner space 40.
And, assuming that it is the internal space 40, it is considered that the resin is intruding into the inside, so that it is connected to the open hole 30 by the tunnel connection path 50.

図26は、実施例12の複合成形体の厚さ方向への断面のSEM写真である(図7のA〜Cの断面図)。
図26からは厚さ方向に形成された複数の孔と、複数の独立した空間が確認でき、それらは全て黒く見えることから、樹脂が侵入していることが確認できる。
厚さ方向に形成された孔は、開放孔30の幹孔32に相当する孔と認められる。
独立した空間は、幹孔32の内壁面から幹孔32の形成方向とは異なる方向に延ばされた枝孔33の断面であるか、内部空間40であると認められる。
そして、内部空間40であるとすると、内部に樹脂が侵入していることから、開放孔30とトンネル接続路50で接続されているものと考えられる。
FIG. 26 is a SEM photograph of a cross section in a thickness direction of a composite molded body of Example 12 (cross sectional views of A to C in FIG. 7).
From FIG. 26, a plurality of holes formed in the thickness direction and a plurality of independent spaces can be confirmed, and since they all appear black, it can be confirmed that the resin has penetrated.
A hole formed in the thickness direction is recognized as a hole corresponding to the trunk hole 32 of the open hole 30.
It is recognized that the independent space is a cross section of the branch hole 33 extended from the inner wall surface of the trunk hole 32 in a direction different from the formation direction of the trunk hole 32 or the inner space 40.
And, assuming that it is the internal space 40, it is considered that the resin is intruding into the inside, so that it is connected to the open hole 30 by the tunnel connection path 50.

図27は、実施例15の複合成形体の厚さ方向への断面のSEM写真である。
相対的に白く見える部分が金属成形体10であり、相対的に黒く見える部分が樹脂成形体20である。
金属成形体10には、多数の開放孔30が形成されていることが確認できる。
27 is a SEM photograph of a cross section in a thickness direction of a composite molded body of Example 15. FIG.
The portion that looks relatively white is the metal molded body 10, and the portion that looks relatively black is the resin molded body 20.
It can be confirmed that a large number of open holes 30 are formed in the metal molded body 10.

実施例19〜21
図22に示す金属成形体(表4に示す金属)の粗面化対象部12の全面(40mm2の広さ範囲)に対して、表4に示す条件でレーザーを連続照射した。レーザー光は図4に示すように連続照射した。
次に、処理後の金属成形体を使用して、実施例10〜15と同様に圧縮成形して複合成形体を得た。複合成形体にすることで、粗面化された面の厚さ方向の断面構造(多孔構造)が確認し易くなる。
引張試験と内部空間の観察方法は、実施例10〜15と同様に実施した。
Examples 19 to 21
The laser was continuously irradiated under the conditions shown in Table 4 on the entire surface (40 mm 2 wide area) of the roughened target portion 12 of the metal molded body (metal shown in Table 4) shown in FIG. The laser light was continuously irradiated as shown in FIG.
Next, compression molding was carried out in the same manner as in Examples 10 to 15 using the treated metal molded body to obtain a composite molded body. By using a composite molded body, the cross-sectional structure (porous structure) in the thickness direction of the roughened surface can be easily confirmed.
The tensile test and the observation method of the inner space were performed in the same manner as in Examples 10-15.

図28は、実施例16の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の粗面化対象部のSEM写真(100倍、500倍である)。粗面化対象部が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
図29は、実施例16の複合成形体の厚さ方向への断面のSEM写真である(図7のA〜Cの断面図)。
図30は、実施例17の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の粗面化対象部のSEM写真(100倍、500倍である)。粗面化対象部が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
図31は、実施例21の連続波レーザーによる連続照射後における金属成形体の粗面化対象部のSEM写真(100倍、500倍である)。粗面化対象部が粗面化され、小さな凹部が形成された状態が確認できた。
FIG. 28: is a SEM photograph (It is 100 times and 500 times) of the roughening object part of a metal forming object after continuous irradiation by continuous wave laser of Example 16. It was confirmed that the surface to be roughened was roughened to form small recesses.
FIG. 29 is a SEM photograph of a cross section in a thickness direction of a composite molded body of Example 16 (cross sectional views of A to C in FIG. 7).
FIG. 30: is a SEM photograph (It is 100 times and 500 times) of the roughening object part of the metal forming object after continuous irradiation by the continuous wave laser of Example 17. It was confirmed that the surface to be roughened was roughened to form small recesses.
FIG. 31 is a SEM photograph (100 ×, 500 ×) of the roughened target portion of the metal molded product after continuous irradiation with the continuous wave laser in Example 21. It was confirmed that the surface to be roughened was roughened to form small recesses.

実験例1
実施例1と同様にして、アルミニウム板表面にレーザー照射したときのエネルギー密度と溝の深さの関係(図32)、エネルギー密度と溝の幅の関係(図33)を試験した。
その結果、エネルギー密度が0.2W/μm2付近において、明確な違いが認められた。
Experimental Example 1
The relationship between the energy density and the groove depth when the aluminum plate surface was irradiated with a laser (FIG. 32) and the relationship between the energy density and the groove width (FIG. 33) were tested in the same manner as Example 1.
As a result, a clear difference was observed around the energy density of 0.2 W / μm 2 .

実施例22〜35
実施例7〜9(表2)と同様にして、図21に示す金属成形体(表5に示す金属)の粗面化対象部12の全面(90mm2の広さ範囲)に対して、表5に示す条件でレーザー光を連続照射した。
Examples 22 to 35
In the same manner as in Example 7-9 (Table 2), the metal molded body shown in FIG. 21 (wide range of 90 mm 2) over the entire surface roughening target portion 12 of (metal shown in Table 5), the table The laser beam was continuously irradiated under the conditions shown in 5.

実施例36〜42
実施例7〜9(表2)と同様にして、図21に示す金属成形体(表6に示す金属)の粗面化対象部12の全面(90mm2の広さ範囲)に対して、表6に示す条件でレーザー光を連続照射した。
Examples 36 to 42
In the same manner as in Example 7-9 (Table 2), the metal molded body shown in FIG. 21 (wide range of 90 mm 2) over the entire surface roughening target portion 12 of (metal shown in Table 6), the table The laser beam was continuously irradiated under the conditions shown in 6.

実施例43
鋼板(330×400×12mm)の上に30mm×30mm×3mmのアルミニウム(A5052)板を置き、アルミニウム板の露出面の20×6mmの範囲に対して、表3に示すレーザー照射条件にて連続照射した。
表3に示すレーザー照射条件のとき、E2は2.5×10-6(J/μm2)である。
E3の範囲は、
下限値が(274W×1回)/(11μm×10000mm/sec×1000)=2.5×10-6(J/μm2)、
上限値が(274W)×20回)/(11μm×10000mm/sec×1000)=5.0×10-5(J/μm2
の範囲となる。
図34に、実施例43の異なるパス数(繰り返し回数)のレーザー照射後の金属成形体(アルミニウム板)の表面のSEM写真を示した。
図35に図34の20パスの表面状態を画像処理して示した図を示す。図34と図35からも、溝の長さ方向に直交する方向の断面形状が異なっていることが確認できる。
Example 43
A 30 mm × 30 mm × 3 mm aluminum (A5052) plate is placed on a steel plate (330 × 400 × 12 mm), and continuous to the range of 20 × 6 mm of the exposed surface of the aluminum plate under the laser irradiation conditions shown in Table 3. Irradiated.
Under the laser irradiation conditions shown in Table 3, E2 is 2.5 × 10 −6 (J / μm 2 ).
The range of E3 is
The lower limit value is (274 W × 1 time) / (11 μm × 10000 mm / sec × 1000) = 2.5 × 10 −6 (J / μm 2 ),
The upper limit value is (274 W) × 20 times) / (11 μm × 10000 mm / sec × 1000) = 5.0 × 10 −5 (J / μm 2 )
Range.
FIG. 34 shows a SEM photograph of the surface of a metal formed product (aluminum plate) after laser irradiation in which the number of passes (the number of repetitions) in Example 43 is different.
FIG. 35 is a diagram showing the surface state of the 20 passes of FIG. 34 by image processing. Also from FIGS. 34 and 35, it can be confirmed that the cross-sectional shapes in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the groove are different.

次に、実施例43のレーザー照射後の粗面化された面について、図36に示すようにして、溝の長さ方法に直交する方向(矢印の方向)からの断面形状のX線静止画を撮影した。X線静止画は、幅0.21mmの間隔にて10枚を撮影した。
図37〜図39に5パスの計10枚のX線静止画を示し、図40〜図42に10パスの計10枚のX線静止画を示し、図43〜図45に20パスの計10枚のX線静止画を示した。
パスごとの10枚のX線静止画から、それぞれの鍵穴溝201、独立穴202、W字溝203、V字溝204の数を全て計測し、合計数中のそれぞれの割合(%)を求めた。結果を表7に示す。
なお、開口率は、2.1mm×2.1mmの面積における各孔の開口部の面積の割合(%)である。
Next, with respect to the roughened surface after laser irradiation of Example 43, as shown in FIG. 36, X-ray still images of the cross-sectional shape from the direction (direction of the arrow) orthogonal to the groove length method. Was taken. As for the X-ray still images, 10 sheets were taken at intervals of width 0.21 mm.
FIGS. 37 to 39 show a total of ten X-ray still images of five passes in FIGS. 37 to 39, and a total of ten X-ray still images of ten passes in FIGS. Ten X-ray still images were shown.
From the ten X-ray still images for each pass, the numbers of each keyhole groove 201, independent hole 202, W-shaped groove 203, V-shaped groove 204 are all measured, and the ratio (%) in the total number is determined The The results are shown in Table 7.
The opening ratio is the ratio (%) of the area of the opening of each hole in the area of 2.1 mm × 2.1 mm.

<X線画像撮影条件>
X線CT:MicroXCT−400(Xradia社製)
測定倍率:10倍(分解能2.5μm)
測定エリア:2.1×2.1×2.1mm
<X-ray imaging conditions>
X-ray CT: MicroXCT-400 (manufactured by Xradia)
Measurement magnification: 10 times (resolution 2.5 μm)
Measurement area: 2.1 x 2.1 x 2.1 mm

表8に示すとおり、エネルギー密度E2の合計量が増減することで、(a)〜(d)の断面形状の割合が変化しており、パス回数が5〜20回では、(a)の鍵穴溝と(b)の独立穴の合計割合が高くなっていることが確認できた。
金属成形体の表層部において、(a)の鍵穴溝と(b)の独立穴の合計割合が高くなっていると、例えば、国際公開2014/156989号の特許請求の範囲に記載されている発明のように、金属成形体と樹脂成形体の複合成形体を製造したとき、金属成形体と樹脂成形体との接合強度を高めることができる。
As shown in Table 8, the ratio of the cross-sectional shape of (a) to (d) changes as the total amount of energy density E2 increases or decreases, and the keyhole of (a) is obtained when the number of passes is 5 to 20. It was confirmed that the total ratio of the grooves and the independent holes in (b) was high.
When the total proportion of the keyhole groove of (a) and the independent hole of (b) is high in the surface layer portion of the metal molded body, for example, the invention described in the claim of WO 2014/156989 As described above, when a composite molded body of a metal molded body and a resin molded body is manufactured, the bonding strength between the metal molded body and the resin molded body can be enhanced.

100、120、130 金属成形体   100, 120, 130 metal moldings

Claims (6)

金属成形体の粗面化対象部に対して、連続波レーザーを使用して2000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射することで、前記粗面化対象部の表層部を多孔構造にする工程を有しており、
前記粗面化対象部の表層部に形成された多孔構造が、厚さ方向に形成された、表面側に開口部を有する幹孔と、幹孔の内壁面から幹孔とは異なる方向に形成された枝孔からなる開放孔を有しているものであり、
前記粗面化対象部の表層部が、金属成形体の表面からの開放孔の深さまでの50〜500μmの深さ範囲のものである、金属成形体の粗面化方法。
The surface layer portion of the roughening target portion is formed into a porous structure by continuously irradiating the roughened target portion of the metal molded body with laser light at an irradiation speed of 2000 mm / sec or more using a continuous wave laser. Have a process to
The porous structure formed in the surface layer portion of the roughening target portion is formed in the thickness direction and in a direction different from the trunk hole having an opening on the surface side and the inner wall surface of the trunk hole With an open hole consisting of
The surface-roughened part of the said surface-roughening object part is a surface-roughening method of the metal molded object which is a 50-500 micrometers depth range to the depth of the open hole from the surface of a metal molded object.
金属成形体の粗面化対象部に対して、連続波レーザーを使用して2000mm/sec以上の照射速度でレーザー光を連続照射することで、前記粗面化対象部の表層部を多孔構造にする工程を有しており、
前記粗面化対象部の表層部に形成された多孔構造が、厚さ方向に形成された、表面側に開口部を有する幹孔と、幹孔の内壁面から幹孔とは異なる方向に形成された枝孔からなる開放孔と、厚さ方向に形成された、表面側に開口部を有していない内部空間を有しており、さらに前記開放孔と前記内部空間を接続するトンネル接続路を有しているものであり、
前記粗面化対象部の表層部が、金属成形体の表面からの開放孔の深さまでの50〜500μmの深さ範囲のものである、金属成形体の粗面化方法。
The surface layer portion of the roughening target portion is formed into a porous structure by continuously irradiating the roughened target portion of the metal molded body with laser light at an irradiation speed of 2000 mm / sec or more using a continuous wave laser. Have a process to
The porous structure formed in the surface layer portion of the roughening target portion is formed in the thickness direction and in a direction different from the trunk hole having an opening on the surface side and the inner wall surface of the trunk hole And an internal space formed in the thickness direction and having no opening on the surface side, and further comprising a tunnel connection path connecting the open hole and the internal space. And have
The surface-roughened part of the said surface-roughening object part is a surface-roughening method of the metal molded object which is a 50-500 micrometers depth range to the depth of the open hole from the surface of a metal molded object.
前記レーザー光を連続照射する工程が、
連続波レーザーの照射速度が2,000〜15,000mm/secであり、
レーザー出力が250〜2000W、レーザービーム径(スポット径)が10〜100μmであり、
前記レーザー出力とスポット面積(π・〔スポット径/2〕2)から求められるエネルギー密度E1(W/μm2)が0.2〜10W/μm2の範囲になるようにレーザー光を連続照射する工程である、請求項1または2記載の金属成形体の粗面化方法。
The step of continuously irradiating the laser beam is
The irradiation speed of the continuous wave laser is 2,000 to 15,000 mm / sec,
The laser output is 250 to 2000 W, the laser beam diameter (spot diameter) is 10 to 100 μm,
The laser power and spot area energy density obtained from ([pi · [spot diameter / 2] 2) E1 (W / μm 2 ) is continuously irradiated with the laser beam to be in the range of 0.2~10W / [mu] m 2 The method of roughening a metal formed body according to claim 1 or 2, which is a step.
前記レーザー光を連続照射する工程が、
出力(W)が20〜950Wであり、
連続波レーザーの照射速度が2,000〜15,000mm/secであるとき、
下記式からもとめられる、1回のスキャンで単位面積あたりの金属に与えるエネルギー量であるエネルギー密度E2(J/μm2)が1×10-7≦E2≦4×10-5の範囲になるようにレーザー照射する工程である、請求項1または2記載の金属成形体の粗面化方法
E2=(出力〔W〕)/(スポット径〔μm〕×照射速度〔mm/sec〕×1000)
The step of continuously irradiating the laser beam is
The output (W) is 20 to 950 W,
When the irradiation speed of the continuous wave laser is 2,000 to 15,000 mm / sec
The energy density E2 (J / μm 2 ), which is the amount of energy given to the metal per unit area in one scan, determined from the following equation is in the range of 1 × 10 −7 ≦ E 2 ≦ 4 × 10 −5 The surface roughening method of the metal molded object according to claim 1 or 2, wherein the step of
E2 = (output [W]) / (spot diameter [μm] × irradiation speed [mm / sec] × 1000)
前記レーザー光を連続照射する工程が、
出力(W)が20〜950Wであり、
連続波レーザーの照射速度が2,000〜15,000mm/secであり、
パス回数が5〜20回であるとき、
下記式から求められる、1回以上のスキャンで単位面積あたりの金属に与えるエネルギー積算量であるエネルギー密度E3(J/μm2)が5×10-7≦E3≦8×10-4の範囲になるようにレーザー照射することにより1本の線(溝)の長さ方向に直交する方向の断面形状を制御する、請求項1または2項記載の金属成形体の粗面化方法
E3=E2×パス回数
[式中、E2=(出力〔W〕)/(スポット径〔μm〕×照射速度〔mm/sec〕×1000)]
The step of continuously irradiating the laser beam is
The output (W) is 20 to 950 W,
The irradiation speed of the continuous wave laser is 2,000 to 15,000 mm / sec,
When the number of passes is 5 to 20,
The energy density E3 (J / μm 2 ), which is the integrated energy amount given to the metal per unit area in one or more scans, obtained from the following equation is in the range of 5 × 10 −7 ≦ E 3 ≦ 8 × 10 −4 The surface roughening method of the metal molded object of Claim 1 or 2 which controls the cross-sectional shape of the direction orthogonal to the length direction of one line (groove) by irradiating with a laser so that it may become.
E3 = E2 × number of passes
[Wherein, E2 = (output [W]) / (spot diameter [μm] × irradiation speed [mm / sec] × 1000)]
前記の積算エネルギー密度E3を所定範囲にすることによって、1本の線(溝)の長さ方向に直交する方法の断面形状が次の(a)〜(d)の断面形状を含み、前記(a)〜(d)の断面形状の合計数の内、(a)鍵穴溝と(b)独立穴の合計数が50%以上になるように制御する、請求項5記載の金属成形体の粗面化方法
(a)鍵穴溝
開口部幅D1、第1内部幅D2、および第2内部幅D3の大小関係が、D1=D2<D3、D1>D3>D2、D2>D3>D1およびD3>D1>D2から選ばれるいずれかを満たす断面形状部分(但し、D1=D2=D3は含まれない)
(b)独立穴
見かけ上は独立した穴であるが、溝の側壁部の一端側または両端側が熱溶融して幅方向に突き出され、開口部に橋が架けられて蓋がされたような構造になっているもの。
(c)W字溝
溝の底部または底部と側壁部が熱溶融して形成された突起が、溝の長さ方向に突き出された構造になっているものであり、前記突起を含む断面形状がW字形状になっているもの。
(d)V字溝
断面形状がV字形状の溝。
By setting the integrated energy density E3 in a predetermined range, the cross-sectional shape of the method orthogonal to the longitudinal direction of one line (groove) includes the cross-sectional shapes of the following (a) to (d): The metal molding according to claim 5, wherein the total number of (a) keyhole grooves and (b) independent holes is controlled to be 50% or more among the total number of the cross-sectional shapes of a) to (d). How to level .
(A) Keyhole groove The magnitude relation between the opening width D1, the first inner width D2 and the second inner width D3 is D1 = D2 <D3, D1>D3> D2, D2>D3> D1 and D3>D1> D2 A cross-sectional shape portion satisfying any one selected from (wherein D1 = D2 = D3 is not included)
(B) Independent hole Although it is apparently an independent hole, one side or both sides of the side wall of the groove is thermally melted and projected in the width direction, and a bridge is bridged over the opening so that the lid is closed. What is it?
(C) W-shaped groove A protrusion formed by heat melting the bottom or bottom portion of the groove and the side wall portion is a structure in which the protrusion is protruded in the longitudinal direction of the groove, and the cross-sectional shape including the protrusion is W-shaped.
(D) V-shaped groove A groove having a V-shaped cross section.
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