CN107532272A

CN107532272A - 基材的表面粗化方法、基材的表面处理方法、喷涂覆膜被覆部件及其制造方法

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Publication number: CN107532272A
Application number: CN201680022664.5A
Authority: CN
Inventors: 横田博纪; 川井大辅; 水津龙夫
Original assignee: Tocalo Co Ltd
Current assignee: Tocalo Co Ltd
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2018-01-02
Anticipated expiration: 2036-03-23
Also published as: US20180142338A1; EP3287542A4; CN107532272B; JPWO2016170895A1; TW201707823A; KR102013391B1; WO2016170895A1; EP3287542A1; US11131014B2; KR20170139084A; EP3287542B1; TWI640381B; JP6483247B2

Abstract

本发明提供一种基材的表面粗化方法，在大气中对陶瓷基材(2)照射功率密度为1.0×10⁷～10⁹W/cm²、且对照射位置的作用时间为1.0×10^‑7～10^‑5s的激光，将陶瓷基材(2)的表面粗化，并且在粗化表面(2a)上形成氧化膜(3)。由此，不会引起基材强度的大幅下降，并且通过粗化表面(2a)所产生的物理密合力加上化学亲和力的作用，获得与陶瓷基材(2)上形成的喷涂覆膜的高密合性。

Description

基材的表面粗化方法、基材的表面处理方法、喷涂覆膜被覆部件及其制造方法

技术领域

本发明涉及由激光加工进行的基材的表面粗化方法、对经激光加工而表面粗化的基材进行表面处理的方法、用喷涂覆膜(sprayed coating)将经激光加工而表面粗化的基材的表面覆盖的喷涂覆膜被覆部件的制造方法及喷涂覆膜被覆部件。

背景技术

为了提高构件的耐磨性等，广泛采用在结构件(structuralmember)表面形成各种喷涂覆膜的方法。喷涂法是通过将陶瓷、金属、金属陶瓷等喷涂粉末供至可燃性气体的燃烧火焰或者Ar、He、H₂等的等离子火焰中，使该喷涂粉末成为软化或熔融的状态，高速喷涂至被喷涂体的表面，从而在被喷涂体的表面涂布喷涂覆膜的表面处理技术。

这种涂布技术中常见的问题是，作为被喷涂体的基材与喷涂覆膜的密合性。为了提高密合性通常进行基材的表面粗化。作为表面粗化的方法最广为人知的是喷射处理(blasting treatment)。喷射处理中，将金属、陶瓷等微粒的喷射材料(blastingmaterial)高速喷涂至基材表面形成凹凸。在实施了表面粗化处理的表面，由于锚固效果(anchor effect)的产生而使物理密合性提高，喷涂覆膜密合。

从基材强度的观点出发，喷射处理对于金属制基材等富于延展性的材料没有太大问题，但对于陶瓷等脆性材料，有可能引起基材强度的下降。

对此，专利文献1公开了通过用遮蔽材料(masking material)或网孔(mesh)对基材表面实施微喷射加工(micro-blasting)，即便是由脆性材料制成的基材也能够抑制基材的翘曲，形成具有高低差的凹凸面，从而能够提高喷涂膜的密合性。

另外，专利文献2公开了不进行喷射处理的表面粗化新技术，该技术在成形体表面被覆糊料(paste material)后涂抹粗粒，然后将附着有粗粒的成形体干燥除去过剩粗粒，进而对成形体进行烧结，由此得到具有尖锐凹凸的基材，即使不进行喷射处理也可获得喷涂层的坚固粘附。

作为喷射处理以外的常规表面粗化技术，已知对基材照射激光的表面粗化技术(专利文献3～9)。其中，以下三篇专利文献记载了对陶瓷制基材的激光表面粗化处理。

专利文献6公开了通过用激光束对表面层的硬质无机材料(例如由化学气相沉积法(CVD法)制成的SiC等共价键性高的结晶结构材料)的表面实施表面粗化处理，特别可适合于利用喷涂法形成氧化物系无机材料(例如Y₂O₃-SiO₂复合氧化物)的涂膜。

专利文献7公开了在具有陶瓷制基体和陶瓷制保护层的层复合体的制造方法中，通过在喷涂前用激光束将陶瓷制基体的表面结构化，可以进行所需的表面粗化，其结果可使随后通过喷涂而设置的保护层良好地固着。

专利文献8公开了变形测定装置的制作方法，该方法包括：(a)为了增加表面粗糙度而对由被覆有经化学气相沉积所沉积的SiC层的基材构成的部件的SiC表面反复进行激光冲击的步骤、以及(b)通过常压喷涂在SiC表面上沉积氧化铝涂层的步骤，利用激光束改善SiC表面的物理化学状态，由此使氧化铝涂层与SiC表面的物理化学结合提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-277620号公报

专利文献2：日本特开2003-277169号公报

专利文献3：日本特开S61-163258号公报

专利文献4：日本特开S63-108930号公报

专利文献5：日本特开H7-116870号公报

专利文献6：日本特开H10-310859号公报

专利文献7：日本特开2010-64952号公报

专利文献8：日本特开2008-275617号公报

专利文献9：日本特开2000-263260号公报

发明内容

发明要解决的问题

如果使用激光进行表面粗化处理，则喷射处理时生成残留物使密合性下降等问题消失。另外，激光的表面粗化处理与喷射处理相比易控制，表面性状也不易出现偏差。

但是，利用激光加工进行表面粗化处理的情况与喷射表面粗化处理的情况相比未必能获得高密合性。前提是对基材表面赋予适当的凹凸。

另一方面，对陶瓷基材进行表面粗化处理存在易发生强度下降的问题。根据本发明人的研究，喷射处理中基材强度下降的原因是，喷射材料的冲击导致脆性材料基材的表面产生微少龟裂。该微少龟裂成为裂纹的起点，最终有可能引发对基材的破坏。

根据激光加工，与喷射处理相比对基材表面施加的物理冲击少。然而，根据本发明人的研究，即便是激光加工在基材的表面也只会产生细微的龟裂。该龟裂的尺寸人眼无法确认，要用显微镜观察才能确认(参照图4。详细如后所述。)。因此，如果仅着眼于提高密合性而对基材表面形成凹凸，则会导致基材强度的下降。

因此，本发明鉴于现有技术的问题，目的在于提供即使在对陶瓷基材照射激光进行表面粗化时也能保持高基材强度，并且在基材上形成喷涂覆膜时能够表现出牢固密合力的基材的表面粗化方法、表面粗化处理后的基材的表面处理方法、采用了这些方法的喷涂覆膜被覆部件的制造方法、以及喷涂覆膜被覆部件。

用于解决问题的方案

本发明人为了解决上述问题进行了深入研究。结果发现，从通过激光的照射而有效改善表面性状的观点出发，在大气中、且规定条件下对陶瓷基材照射激光，实施表面粗化处理的方法极大有助于提高与喷涂覆膜的密合性及抑制基材强度的下降，从而解决了问题。

本发明是一种基材的表面粗化方法，其特征在于：通过在大气中对陶瓷基材照射功率密度为1.0×10⁷～10⁹W/cm²、且对照射位置的作用时间为1.0×10^-7～10^-5s的激光，将上述基材的表面粗化。

本发明中，作为用于得到不会引起基材强度大幅下降、并且可获得高密合性的良好基材的激光照射的条件，将激光的功率密度设为1.0×10⁷～10⁹W/cm²，并将对照射位置的作用时间设为1.0×10^-7～10^-5s。另外，本发明中，由于在大气中对陶瓷基材进行上述条件的激光照射，因此能够在粗化表面上形成薄氧化膜。由此，通过粗化表面所产生的物理密合力加上化学亲和力的作用，可获得与形成于该粗化表面上的喷涂覆膜的高密合性。进而，上述条件下所得的氧化膜可将照射激光进行表面粗化的同时产生的微少龟裂的上部覆盖，因此抑制了基材强度的下降。

即，根据上述条件下的激光照射，可以在表面粗化的同时形成氧化膜将基材的粗化表面以及由激光照射所形成的基材的微少龟裂的上部覆盖，由此能够降低粗化表面的微少龟裂对基材强度下降的影响，广泛适用于要求高强度的结构件。

上述陶瓷基材的种类没有特别限定，适宜为碳化硅、氮化硅、硼化硅或者含有它们中的一种以上的混合物。

优选对由上述基材的表面粗化方法所得的基材的表面进行热氧化处理。由此，能够修复成为强度下降原因的微少龟裂，并且使激光照射所形成的氧化膜发生致密化，因此可获得对喷涂覆膜的优异密合性、以及进一步抑制基材强度下降的效果。本发明还是一种基材的表面处理方法，其特征在于：对通过上述基材的表面粗化方法进行了表面粗化处理的基材的表面实施热氧化处理。

由上述基材的表面粗化方法所得的基材适宜用作被喷涂体。本发明还是一种喷涂覆膜被覆部件的制造方法，其特征在于：对通过上述基材的表面粗化方法进行了表面粗化处理、或者通过上述基材的表面处理方法进行了表面处理的基材实施喷涂处理。

进而，本发明还是一种喷涂覆膜被覆部件，其特征在于：在通过上述基材的表面粗化方法进行了表面粗化处理、或者通过上述基材的表面处理方法进行了表面处理的基材上具备喷涂覆膜。

覆盖基材粗化表面的氧化膜可在与形成于其上的喷涂覆膜之间发挥高密合性。另外，上述氧化膜将将粗化表面以及通过激光照射在基材表面产生的微少龟裂的上部覆盖，成为维持被喷涂体的强度、耐久性高的喷涂覆膜被覆部件。

发明的效果

根据本发明的基材的表面粗化方法，可获得对喷涂覆膜的密合性高、耐久性高的基材。

根据本发明的基材的表面粗化方法，可获得对喷涂覆膜更优异的密合性、以及进一步抑制基材强度下降的效果。

根据本发明的喷涂覆膜被覆部件的制造方法，可获得具备与基材密合性高的喷涂覆膜、以及耐久性高的基材的喷涂覆膜被覆部件。

根据本发明的喷涂覆膜被覆部件，具备与基材密合性高的喷涂覆膜、以及耐久性高的基材，因此可适用于要求高强度的结构件。

附图说明

图1是本发明一实施方式所涉及的喷涂覆膜被覆部件的剖面示意图。

图2是图1的主要部件放大图。

图3是用于实施本发明的表面粗化方法的激光加工装置的示意图。

图4是在实施例5的条件下所得的试验片的剖面SEM照片。

附图标记说明

1 喷涂覆膜被覆部件

2 基材(被喷涂体)

2a 粗化表面

3 氧化膜

4 喷涂覆膜

5 微少龟裂

10 激光加工装置

11 流电扫描仪

12 fθ透镜

13 XY工作台

14 电流镜

15 驱动器

16 激光

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明一实施方式所涉及的喷涂覆膜被覆部件1的剖面示意图，图2是其主要部件放大图。本实施方式的喷涂覆膜被覆部件1如图1所示，由基材2、氧化膜3和喷涂覆膜4构成，该基材2是具有经激光照射而表面粗化的粗化表面2a的被喷涂体，氧化膜3存在于该基材2的粗化表面2a上，该喷涂覆膜4隔着氧化膜3覆盖基材2。

例如，由于陶瓷材料之一的SiC材料硬度高，因此为了通过喷射处理赋予足够的粗糙度，需要设定提高喷射压等条件。然而，在这样的处理中对基材的冲击增强，导致基材产生较大龟裂并且使强度下降，因此难以适用于喷射处理。本发明中，通过照射适当条件的激光而赋予凹凸，因此不但减小了对基材的冲击，而且可以赋予适当的粗糙度。另外，在照射激光的同时形成氧化膜3，不但可以依靠锚固效果所产生的物理性密合，还能够引起化学亲和力所产生的结合。

本实施方式中所用的基材2只要是可进行激光加工的陶瓷基材，则可以是氧化物陶瓷(例如氧化铝(Al₂O₃))、氮化物陶瓷(例如氮化铝(AlN))、硼化物陶瓷、碳化物陶瓷等，没有特别限定，优选为含硅的陶瓷基材，其中特别优选为碳化硅(SiC)、氮化硅(Si₃N₄)、硼化硅(SiB₄)、或者含有它们中的一种以上的混合物(例如SiC-Si₃N₄、Si-SiC、Si-Si₃N₄等)。另外，还可以使用日立金属株式会社制的“SIALON”(注册商标，サイアロン)。这些材料是在本发明的激光照射条件下容易形成氧化膜3(此时为二氧化硅(SiO₂)膜)的材料，可得到能够维持对喷涂覆膜4的高密合性和基材强度的氧化膜3。

以下详细说明用于对基材2照射激光得到粗化表面2a的表面粗化方法。本实施方式中，激光根据照射对象物可以从光纤激光、半导体激光、YAG激光等的连续振荡或脉冲振荡等常规激光中任意选择，没有限定。以下说明中，设想使用连续振荡的光纤激光。

图3是用于实施本发明的被喷涂体的表面粗化方法的激光加工装置10的示意图。激光加工装置10具备未图示的激光振荡器、光纤、控制装置、准直透镜、图示的流电扫描仪(galvano scanner)11、fθ透镜12、使照射对象物的基材2沿X方向和Y方向移动的XY工作台(table)13。

从激光振荡器发射的激光经光纤传输，入射至配置于流电扫描仪11前段的准直透镜。入射至准直透镜的激光被调整为平行光，入射至流电扫描仪11。流电扫描仪11包括电流镜(galvano mirror)14和对电流镜14的角度进行调整的驱动器15，通过控制电流镜14而以任意图案(pattern)扫描激光16。通过适当配置fθ透镜12与基材2的距离，fθ透镜12对入射的激光16进行校正并聚光，使得焦点汇聚于包含基材2表面的平面。XY工作台13将基材2固定并使其沿XY方向移动。

控制装置根据用于对基材2进行表面粗化加工的加工程序、加工条件等，控制从激光振荡器发射的激光的输出功率和发射时间、流电扫描仪11所扫描的激光的图案。

通过将传输激光的光纤的纤芯直径、准直透镜和fθ透镜12的焦点距离适当组合，可以控制焦点处的光斑直径。

基材2可被流电扫描仪11扫描的范围有限。因此，可扫描的范围内的加工结束时，利用XY工作台13移动基材2，使得未加工区域到达可扫描位置，再次进行加工。由此，以基于预先输入控制装置的加工程序的图案，使基材2的表面粗化成为粗化表面2a。

本发明中的功率密度和作用时间定义如下。

功率密度(W/cm²)的定义：输出功率/光斑面积((光斑直径/2)²×π)

作用时间(s)的定义：激光的光斑通过任意点所需的时间(光斑直径/扫描速度)

通过激光加工装置10的透镜结构和控制装置，将激光的功率密度调整为1.0×10⁷～10⁹W/cm²的范围，对照射位置的作用时间调整为1.0×10^-7～10^-5s。通过在大气中对基材2照射该条件的激光，在基材2的表面形成凹凸进行表面粗化，同时在粗化表面2a形成氧化膜3。

激光的照射可以是一次也可以是多次。例如，通过改变激光的扫描方向进行多次照射，可以将凹凸的形状图案化为所需形状。另外，如果使激光的扫描方向有规律，则可得到凸部以一定规律性排列成图案状而形成的凹凸面。

由激光的照射而表面粗化的基材2的粗化表面2a的算术平均粗糙度Ra例如可调整为0.5～30μm。通过该粗化表面2a的凹凸可获得由锚固效果所产生的喷涂覆膜4的良好密合力。算术平均粗糙度Ra更优选的下限为2μm，更优选的上限为20μm。

将SiC所代表的含硅陶瓷材料作为基材2时的氧化膜3为二氧化硅(SiO₂；silica)膜。另外，将氮化铝(AlN)用于基材时，可获得氧化铝(Al₂O₃)膜作为氧化膜3。如果照射激光在基材2上形成粗化表面2a，则会因激光照射的冲击等而使该凹凸的表层产生微少龟裂5。该微少龟裂5在深度方向上的大小为5～20μm左右，虽然与喷射处理相比在强度方面对基材2的影响较少，但该微少龟裂5有可能引发基材强度的显著下降或基材破损。

本实施方式中，对基材2照射功率密度调整为1.0×10⁷～10⁹W/cm²的范围、对照射位置的作用时间调整为1.0×10^-7～10^-5s的激光，形成氧化膜3将因激光照射而在粗化表面2a产生的微少龟裂5的上部覆盖。即，虽然在经上述条件的激光照射而表面粗化的粗化表面2a形成了上述微少龟裂5，但与此同时形成氧化膜3将微少龟裂5的裂口塞住，因此该微少龟裂5被封填，抑制了基材2强度的下降。

另外，通过对基材2照射功率密度调整为1.0×10⁷～10⁹W/cm²的范围、对照射位置的作用时间调整为1.0×10^-7～10^-5s的激光，可以在表面粗化的同时在整个粗化表面2a上形成氧化膜3，由此显现出基材2与喷涂覆膜4的高密合性。由此，在喷涂覆膜被覆部件1上，喷涂覆膜4隔着氧化膜3牢固地密合在粗化表面2a上。

由激光照射所形成的氧化膜3的厚度优选为2～20μm，由此可获得优异的密合性、以及对微少龟裂5的充分的覆盖效果。如果氧化膜3的厚度小于2μm则有可能得不到足够的密合力。另一方面，如果是氧化膜3的厚度大于20μm的条件，则因激光而在基材上产生的龟裂过大，氧化膜3有可能无法充分覆盖龟裂的上部。氧化膜3的厚度更优选的下限为5μm，更优选的上限为10μm。

优选对经上述条件的激光照射而表面粗化的基材2的粗化表面2a进一步进行热氧化处理。作为热氧化处理的方法，例如可列举出在升温至800～2000℃的大气中暴露5～20小时左右的方法。进行热氧化处理时温度的优选的下限为1000℃，优选的上限为1500℃。

由于本实施方式中所用的基材2使用了陶瓷，因此通过上述热氧化处理，生成氧化膜3将由激光的照射而形成并被氧化膜3封填的微少龟裂5的残余部分填埋，从而将微少龟裂5堵塞并修复。进而，在已由激光照射而形成的氧化膜3的内部也促进了氧化膜3的生成，其结果，氧化膜3内变得更加致密化。通过该热处理，可以进一步提高已由激光照射而形成的氧化膜3对喷涂覆膜4的密合性，另外还可以进一步抑制基材强度的下降。

上述热氧化处理主要起到使氧化膜3致密化、修复微少龟裂5的作用，因此上述热氧化处理后氧化膜3的膜厚与热氧化处理前大致相同，为2～20μm左右。

接着，说明对进行了上述处理的粗化表面2a实施喷涂处理形成喷涂覆膜4的工序。

喷涂覆膜4通过使各种喷涂粉末以软化或者熔融的状态高速冲击基材2进行沉积而形成。构成喷涂覆膜4的材料没有限定，可列举出金属(包括合金)、陶瓷、金属陶瓷等。

作为构成上述喷涂覆膜4的金属的具体例，可列举出选自Ni、Cr、Co、Al、Ta、Y、W、Nb、V、Ti、B、Si、Mo、Zr、Fe、Hf、La中的元素的单质金属、含有一种以上这些元素的合金。

作为构成上述喷涂覆膜4的陶瓷的具体例，可列举出含有选自Ni、Cr、Co、Al、Ta、Y、W、Nb、V、Ti、B、Si、Mo、Zr、Fe、Hf、La中的一种以上元素的氧化物系陶瓷、氮化物系陶瓷、氟化物系陶瓷、碳化物系陶瓷、硼化物系陶瓷、以及它们的混合物。

作为氧化物系陶瓷，可列举出Al₂O₃、Cr₂O₃、HfO₂、La₂O₃、TiO₂、Y₂O₃、ZrO₂、Al₂O₃·SiO₂、NiO、ZrO₂·SiO₂、SiO₂、MgO、CaO。作为氮化物系陶瓷，可列举出TiN、TaN、AlN、BN、Si₃N₄、HfN、NbN、YN、ZrN、Mg₃N₂、Ca₃N₂。作为氟化物系陶瓷，可列举出LiF、CaF₂、BaF₂、YF₃、AlF₃、ZrF₄、MgF₂。作为碳化物系陶瓷，可列举出TiC、WC、TaC、B₄C、SiC、HfC、ZrC、VC、Cr₃C₂。作为硼化物系陶瓷，可列举出TiB₂、ZrB₂、HfB₂、VB₂、TaB₂、NbB₂、W₂B₅、CrB₂、LaB₆。

将金属材料与陶瓷材料复合化而成的金属陶瓷材料可作为喷涂材料。作为金属陶瓷材料，可列举出将选自Cr₃C₂、TaC、WC、NbC、VC、TiC、B₄C、SiC、CrB₂、WB、MoB、ZrB₂、TiB₂、FeB₂、CrN、Cr₂N、TaN、NbN、VN、TiN、BN中的陶瓷材料与选自Ni、Cr、Co、Al、Ta、Y、W、Nb、V、Ti、B、Si、Mo、Zr、Fe、Hf、La中的金属材料复合化而成的金属陶瓷材料等。

用于形成喷涂覆膜4的喷涂粉末可使用例如粒径5～80μm左右粒度范围的粉末。喷涂粉末的粒径可根据粉末的流动性、皮膜特性适当设定。

喷涂覆膜4的厚度例如为50～2000μm。喷涂覆膜4的厚度可根据使用目的适当设定。

喷涂覆膜4通常内部具有气孔，其平均气孔率例如为5～10％。平均气孔率根据喷涂法、喷涂条件而变化。

用于得到喷涂覆膜被覆部件1的工序之一例列举为依次进行基材2表面的清洁化处理、基材2表面的激光表面粗化处理、基材2表面的热氧化处理、用于形成喷涂覆膜4的喷涂处理。也可以在基材2的粗化表面2a形成喷涂覆膜4之后，进行喷涂覆膜4表层的封孔处理、表面研磨处理等。有时根据喷涂材料的差异还包括预热工序等其他工序。

作为用于形成喷涂覆膜4的喷涂方法，可列举出大气等离子喷涂法、低压等离子喷涂法、高速火焰喷涂法、气体火焰喷涂法、电弧喷涂法、爆炸喷涂法等。特别是，将电能作为热源的等离子喷涂法是使用氩、氢和氮等作为等离子体发生源进行成膜的方法，由于热源温度高、火焰速度快，能够致密地将高熔点材料成膜。

通过使用这些喷涂法，可以得到耐久性优异且高品质的喷涂覆膜4。各喷涂法的成膜条件可以根据基材2的种类、喷涂粉末的种类、膜厚、制造环境等适当设定。

在本实施方式的基材的表面粗化方法、基材的表面处理方法、以及喷涂覆膜被覆部件的制造方法中，作为用于得到良好氧化膜3的激光照射的适宜条件，将激光的功率密度设为1.0×10⁷～10⁹W/cm²，并且将对照射位置的作用时间设为1.0×10^-7～10^-5s。本实施方式中，该条件下所得的氧化膜3存在于粗化表面2a上，喷涂覆膜4隔着该氧化膜3密合于基材2的粗化表面2a上。由此，可获得基材2上所喷涂的喷涂覆膜4的高密合性。

另外，通过上述条件下的处理，因激光照射而在基材2上产生的龟裂被修复，因此可维持基材2的强度。因此，由本实施方式的喷涂覆膜被覆部件1构成的结构体可以抑制基材强度的下降，长期维持耐久性，能够适用于要求高强度的结构件。

[实施例]

以下，对本发明的实施例进行说明。本发明并不限于该实施例。通过激光照射对基材的表面实施表面粗化加工，使该表面成为粗化表面，对该粗化表面施以Al₂O₃喷涂覆膜，制成喷涂覆膜被覆部件的试验片。控制激光的输出功率、扫描速度和光斑直径，改变功率密度和对照射位置的作用时间进行激光照射。对激光照射后试验片的表面粗化状态进行观察，在Al₂O₃喷涂覆膜成膜后，实施试验片的喷涂覆膜密合性试验和试验片的抗弯强度试验。

实施例1～8、比较例2～10中对50×50×6mm的SiC制板材的单面照射激光，将激光照射后的区域作为粗化表面。比较例1中对50×50×6mm的SiC制板材的单面进行喷射处理，将处理后的区域作为粗化表面。实施例1～8、比较例2～10的激光照射条件、以及实施例1～8、比较例1～10的各评价结果示于表1。另外，图4是在实施例5的条件下得到的试验片的剖面SEM照片。

通过目视和显微镜观察对表面粗化状态进行评价，已表面粗化的情况为○、未表面粗化的情况为×。比较例2～4、10如表1所示基材破损。密合性通过使用依据JISH8300的试验法，测定喷涂覆膜对基材的密合力，显示出5MPa以上的高密合性的情况为○，显示出3MPa以上且小于5MPa的密合性的情况为△，显示出小于3MPa的低密合性的情况为×。抗弯强度下降率使用三点弯曲试验(支点间距离：40mm、试验数：N＝3)测定试验片的抗弯强度，计算出相对于未进行表面粗化处理的未处理试验片的抗弯强度下降率。例如，未处理试验片的抗弯强度为100MPa，处理后的试验片的抗弯强度为60MPa的情况下，抗弯强度下降率为40％。

[表1]

各试验片的表面粗化后的状态如下所示。

实施例1～8：得到形成有氧化膜的良好粗化表面。

比较例2～4：激光照射的作用时间过长基材破损。

比较例5：激光照射的功率密度过小而未得到氧化膜。

比较例6、7：激光照射的功率密度过小而未表面粗化。

比较例8：激光照射的作用时间过短而未得到氧化膜。

比较例9：激光照射的作用时间过短而未表面粗化。

比较例10：相对于激光照射的功率密度作用时间较长基材破损。

实施例1～8中，表面粗化状态良好，喷涂覆膜的密合性高，抗弯强度下降率也维持在60％以下。实施了喷射处理的比较例1中，密合性低，抗弯强度显著下降。比较例2～10中，激光照射的条件不恰当，出现基材破损、非表面粗化、低密合性、抗弯强度下降等。

接着，用氮化硅(Si₃N₄)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al₂O₃)代替碳化硅(SiC)作为基材，在与实施例5同样的激光条件下，对基材的表面照射激光实施表面粗化加工，将该表面作为粗化表面，分别对粗化表面施以Al₂O₃喷涂覆膜，制成喷涂覆膜被覆部件的试验片。进而，实施喷涂覆膜的密合性试验和试验片的抗弯强度试验。结果示于表2。

[表2]

将氮化硅(Si₃N₄)作为基材的实施例9、将氮化铝(AlN)作为基材的实施例10中，表面粗化状态良好，喷涂覆膜的密合性高，抗弯强度下降率小。另一方面，将氧化铝(Al₂O₃)作为基材的实施例11中，密合性虽未达到良好但也在可用范围内，表面粗化状态良好，抗弯强度下降率小。

接着，在与实施例5相同的激光条件下，对基材的表面照射激光实施表面粗化加工，将该表面作为粗化表面，进一步在1200℃的电炉(大气中)中进行10小时热氧化处理，然后对粗化表面施以Al₂O₃喷涂覆膜，制成喷涂覆膜被覆部件的试验片。另外，在与比较例1相同的喷射条件下，对基材的表面照射激光实施表面粗化加工，将该表面作为粗化表面，进一步在1200℃的电炉(大气中)中进行10小时热氧化处理，然后对粗化表面施以Al₂O₃喷涂覆膜，制成喷涂覆膜被覆部件的试验片。进而，实施喷涂覆膜的密合性试验和试验片的抗弯强度试验。结果示于表3。

[表3]

实施例12中，通过激光照射进行表面粗化处理后，在形成喷涂覆膜的被覆之前利用热处理对表面粗化处理面进行进一步氧化处理，提高了密合性和抗弯强度。另一方面，比较例11中，通过喷射进行表面粗化处理后，在形成喷涂覆膜被覆之前利用热处理对表面粗化处理面进行氧化处理，抗弯强度虽稍有改善但仍然不够。另外，对于密合性，原本是通过未损伤基材程度的喷射处理进行的表面粗化处理，因此未形成凹凸，得不到良好的密合性。

上述实施方式和实施例仅为示例而非限制。本发明的基材的表面粗化方法、基材的表面处理方法、喷涂覆膜被覆部件的制造方法、以及喷涂覆膜被覆部件可应用于汽车产业、半导体产业等所有用途。

Claims

1.基材的表面粗化方法，其特征在于，

所述基材的表面粗化方法通过在大气中对陶瓷基材照射功率密度为1.0×10⁷～10⁹W/cm²、且对照射位置的作用时间为1.0×10^-7～10^-5s的激光，将所述基材的表面粗化。

2.根据权利要求1所述的基材的表面粗化方法，其特征在于，

在通过所述激光照射进行表面粗化的同时，形成氧化膜将经所述激光照射而粗化的表面、以及该粗化表面上形成的微少龟裂的上部覆盖。

3.根据权利要求1或2所述的基材的表面粗化方法，其特征在于，

所述陶瓷基材为碳化硅、氮化硅、硼化硅、或者含有它们中的一种以上的混合物。

4.基材的表面处理方法，其特征在于，

所述基材的表面处理方法对通过权利要求1至3中任一项所述的基材的表面粗化方法进行了表面粗化处理的基材的表面实施热氧化处理。

5.喷涂覆膜被覆部件的制造方法，其特征在于，

所述喷涂覆膜被覆部件的制造方法对通过权利要求1至3中任一项所述的基材的表面粗化方法进行了表面粗化处理、或者通过权利要求4所述的基材的表面处理方法进行了表面处理的基材实施喷涂处理。

6.喷涂覆膜被覆部件，其特征在于，

所述喷涂覆膜被覆部件在通过权利要求1至3中任一项所述的基材的表面粗化方法进行了表面粗化处理、或者通过权利要求4所述的基材的表面处理方法进行了表面处理的基材上具备喷涂覆膜。