CN109251061A - 陶瓷的表面处理方法以及陶瓷制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够使用比较简单的方法以低成本提高陶瓷表面的滑动性的表面处理方法。通过在0.01MPa～0.7MPa的喷射压力下，将具有1μm～20μm的中值直径d50(对应于根据JIS R 6001(1987)的“累计高度50％点处的粒径”)的基本上球形的喷射粒子与压缩气体一起喷射而在处理区域的表面上形成凹坑，所述处理区域的表面是待进行表面处理的陶瓷表面的一部分，从而实现最快衰减自相关长度(Sal)(ISO 25178)不小于10的值。所述凹坑形成为具有其中水平费雷特直径(lx)与垂直费雷特直径(ly)之间的比值(lx/ly)为0.7～1.43的平面图轮廓。因此，无论使用或不使用润滑剂，都可以获得具有改善的滑动性的陶瓷表面。

Description

陶瓷的表面处理方法以及陶瓷制品
技术领域
本发明涉及陶瓷的表面处理方法以及经过表面处理的陶瓷制品。更具体地，本发明涉及一种能够实现改善的滑动性、防止对陶瓷表面的磨损和粘附、改善脱模性等的表面处理方法，还涉及经过表面处理方法的陶瓷制品。
注意，本发明的陶瓷表面一般包括由陶瓷制成的表面，不仅包括具有陶瓷基材的陶瓷制品的表面，而且包括粘附到由陶瓷以外的材料制成的制品的表面或粘附到其上的陶瓷涂层的表面等的陶瓷衬底的表面。陶瓷制品一般是表面的至少一部分由陶瓷制成的制品，并且包括乃至其基材都完全由陶瓷制成的制品，还包括由陶瓷以外的基材制成的具有陶瓷衬底粘附到其上的表面或涂覆有陶瓷的表面的制品。
背景技术
陶瓷具有高硬度，并且还具有优异的耐热性、耐磨性等。这意味着陶瓷被用作各种制品的材料，并且还被用作与其他构件(如，滑动部件)接触的制品的衬底材料、涂层材料等。
然而，即使陶瓷具有高硬度以及优异的耐热性和耐磨性，但是当在不存在润滑剂等的情况下使它们以低的滑动性状态与其他构件滑动接触时，由于摩擦引起的磨损而使得耐久性劣化，并且由于对方构件的粘附而引起粘附磨损等。此外，为了提高生产率，从陶瓷模具等方面要求良好的脱模性。因此，已经提出了各种方法来改善陶瓷表面的滑动性和脱模性。
已经提出了一种通过陶瓷材料的组成本身的创新来防止粘附磨损并且改善陶瓷制品的耐磨性的方法。其例子是下面列出的专利文献1中的方案。在该方案中，拉延模具由具有以下组成的陶瓷构成：3.0～25.0wt％的氧化铝(Al2O3)、8.0～13.0wt％的氧化镝(Dy2O3)或氧化铈(CeO2)中的至少一种、0.8～4.0wt％的碳，其余部分为氧化锆(ZrO2)。这使得能够提供对不锈钢具有优异的粘附耐磨性的拉延模具。
此外，在下面列出的专利文献2中，记载了由以氮化钛为主要成分且也含有氧化锆和镍的陶瓷制成的模具。陶瓷具有包含其中一些氧化锆结晶分散于氮化钛结晶中的硬质相且包含以镍为主要成分而粘结硬质相的粘结相的结构。这使得能够实现对挤压材料(如，铝)的较小的滑动阻力并且防止粘附发生。
还提出了一种通过在滑动面等上形成凹坑(凹陷)以保持润滑剂(如油、油脂)等的方法来改善陶瓷表面的滑动性的方法。
用于形成这种凹坑的方法的例子包括在烧结陶瓷之前通过制备形成凹坑的方法，以及在烧结之后在陶瓷表面中随后形成凹坑的方法。
在下面列出的专利文献3中记载了在烧结之前通过制备形成凹坑的方法的例子。在一种方法中，将树脂和发泡剂、晶须等添加并混合到用作用于成型滑动构件的材料的陶瓷原料中。然后，通过成型之后的烧结，在烧结过程中燃烧掉所添加的树脂和发泡剂的地方形成凹坑(专利文献3的第[0030]段)。在记载的另一种方法中，使用设有对应于凹坑的突起轮廓的模具来使预烧结陶瓷原料成型，然后进行烧结(专利文献3的第[0031]段)。
在专利文献4中给出了在烧结之后在陶瓷中随后形成凹坑的方法的例子。在该方案中，通过将具有皮秒激光或更短的短脉冲宽度的单脉冲激光照射到轴承或等速万向节的陶瓷滚动体的表面上来形成微小凹坑(专利文献4)。
[现有技术列表]
[专利文献]
专利文献1：JP2007-112712A
专利文献2：JP2008-105091A
专利文献3：JP H08-128448A
专利文献4：JP2016-156428A
在上述构成中，如专利文献1和专利文献2所述，在通过改变陶瓷材料的组成来改善陶瓷制品表面的滑动性的方法中，需要对陶瓷制品(如拉延模具、模具)的材料作出改变。
这意味着不可能随后改善已经制造出来并且已经在使用中的陶瓷制品的滑动性。为了获得改善的滑动性等，需要利用专利文献1或专利文献2中记载的陶瓷材料中的一种来制造新的陶瓷制品。这导致大量的精力、时间和花费用于购买材料、原型设计、制造等。
即使当通过形成凹坑来改善滑动性时，如专利文献3所建议的，通过在烧结之前进行处理来形成凹坑的方法也不能随后应用于已经存在的陶瓷制品，并且这些方法需要制造新的陶瓷制品，类似于专利文献1的方法。
然而，在其中通过将树脂和发泡剂、晶须等添加并混合到陶瓷原料中、然后成型之后烧结而在燃烧掉所添加的树脂和发泡剂等的地方形成凹坑的凹坑形成方法中，获得其中所得到的凹坑的轮廓类型、位置和间距取决于运气的产品。难以进行工艺控制以形成未彼此连接的均匀独立的凹坑，并且这使得质量一致的制品的稳定制造变得困难。
此外，从添加的树脂、发泡剂等的种类和数量等需要针对用于制品制造的各种类型的陶瓷材料以及针对待制造的各种类型的制品进行调整的观点出发，这种方法中的制造控制也是很复杂的。
与此相反，在其中使用包括具有对应于凹坑的轮廓的突起的模具使预烧结陶瓷原料成型、然后进行烧结的方法中，使用这些模具成型的制品全部在相同的位置形成有凹坑，并且具有相同的轮廓。从这个观点出发，可以消除制品之间的质量差异。然而，为了改善当用这种方法形成凹坑时陶瓷制品的滑动性，显然需要制造新的陶瓷制品本身以改善滑动性。还需要制造用于制造这种陶瓷制品的成型用的新模具，这进一步提高了制造成本。
与此相反，如专利文献4所述，在通过将单脉冲激光发射到陶瓷制品的表面上来形成微小凹坑的方法中，可以在烧结之后在陶瓷制品上随后形成凹坑。显然，这使得不仅当在新制造的陶瓷制品上形成凹坑时，而且当随后在已经制造出来并且已经在使用中的陶瓷制品上形成凹坑时都能够改善滑动性等。
此外，通过形成具有恒定尺寸和深度的凹坑并且通过发射单脉冲激光形成具有均匀间距的图案，这种方法使得陶瓷制品能够以一致的质量制造。
然而，为了使用专利文献4所述的方法来形成凹坑图案，需要复杂的操作，以通过在预定强度下以预定时间和预定时间间隔准确地发射单脉冲激光并且同时也使诸如轴承等的滚动体等陶瓷制品在预定方向上逐一旋转而逐一地形成凹坑。因此，在一个陶瓷制品上形成凹坑需要很长时间，从而当通过这种方法形成凹坑时，陶瓷制品的制造成本大大增加。
注意，虽然通过形成凹坑来改善陶瓷制品的滑动性的常规方法已经通过将润滑剂(如油、油脂)等保持在如此形成的凹坑内而获得了改善的滑动性，但是在没有润滑剂保持在其内的状态下其不能获得改善的滑动性。
然而，根据陶瓷制品的用途，在一些情况下不能使用润滑剂(如油、油脂)等。由于近来人们越来越意识到需要保护环境，所以还要求不使用润滑剂(如油、油脂)等，或减少其用量。这意味着即使当不使用润滑剂等时，也期望存在一种能够有助于陶瓷表面的滑动性的方法。
发明内容
为了解决这样的需求而提出了本发明，其目的在于提供一种表面处理方法，可以通过使用比较简单的方法以低成本对烧结后的陶瓷表面进行后续处理来进行该表面处理方法以提高滑动性，并且当在接触表面之间不存在润滑剂时以及当显然存在润滑剂(如油、油脂)等时能够有助于高的滑动性。本发明的目的还在于提供通过提供该表面处理方法而具有优异的耐磨性和抗粘附性、脱模性和耐久性的陶瓷制品。
为了实现上述目的，根据本发明的用于陶瓷表面的表面处理方法包括以下步骤：
在0.01MPa～0.7MPa的喷射压力下，将具有1μm～20μm的中值直径d50的基本上球形的喷射粒子与压缩气体一起喷射到处理区域的表面上，所述处理区域的表面是待进行表面处理的陶瓷表面的一部分，从而在所述处理区域的表面上形成凹坑并且实现所述处理区域的最快衰减自相关长度(Sal)不小于10的值。
“中值直径d50”是指在累计质量为50％时的直径，即，当用作将一组粒子分成两份的粒径时，使得直径较大的一组粒子中的粒子总质量与直径较小的一组粒子中的粒子总质量相同的直径。这与JIS R 6001(1987)中的“累计高度50％点处的粒径”的定义相同。
此外，最快衰减自相关长度(Sal)是ISO 25178中的一个表面轮廓参数，并且表示为自相关函数(ACF)最快衰减到预定值的方向上的水平距离。
优选地，所述凹坑形成为具有费雷特直径比为0.7～1.43的平面图轮廓。
其中的费雷特直径比是构成矩形S的平行于X轴的侧边与平行于Y轴的侧边之间的比值，该矩形外接成像的凹坑的平面图轮廓，即，平行于X轴的侧边的长度(水平费雷特直径lx)与平行于Y轴的侧边的长度(垂直费雷特直径ly)之间的比值(水平费雷特直径lx/垂直费雷特直径ly)(参照图1)。
优选地，所述凹坑具有1μm～20μm的开口直径和0.01μm～1μm的深度。
此外，优选地，所述凹坑形成为使得所述凹坑的开口的总表面积不小于所述处理区域的表面积的50％。
此外，根据本发明的陶瓷制品包括处理区域，所述处理区域是由陶瓷制成的表面部分的至少一部分，所述处理区域包括开口直径为1μm～20μm且深度为0.01μm～1μm的凹坑，并且所述处理区域的表面具有最快衰减自相关长度(Sal)不小于10的值。
优选地，所述凹坑具有费雷特直径比为0.7～1.43的平面图轮廓。
此外，优选地，所述凹坑的开口的总表面积是所述处理区域的表面积的50％以上。
根据如上所述的本发明的构成，本发明的表面处理方法能够使用比较简单的方法以低成本在烧结后陶瓷制品的表面上随后形成凹坑。
此外，通过进行调节使得凹坑形成后的三维表面轮廓具有最快衰减自相关长度(Sal)不小于10的值，提高了陶瓷表面的滑动性，并且显然地不仅当供给诸如油、油脂等润滑剂并将其保持在凹坑中时，而且当没有供给这种润滑剂并且没有润滑剂保持在凹坑内时，都可防止发生磨损和粘附。这使得陶瓷制品的耐久性能够得到改善，并且当将本发明的表面处理方法应用于陶瓷模具中的空腔的内表面时，还由于良好的脱模性而能够实现更高的生产率。
附图说明
从下面结合附图对本发明的优选实施方案的详细说明中将会理解本发明的目的和优点，在附图中相同的标记表示相同的元件，并且其中：
图1是解释费雷特直径比的图；和
图2是解释粗糙表面之间的滑动阻力的图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方案进行解释。
(待处理物体)
本发明的待处理物体包括表面的至少一部分由陶瓷构成的各种制品，例如，乃至其基材都由陶瓷形成的陶瓷制品，以及具有粘附到由金属制成的基材的表面的陶瓷衬底或者在其表面上具有陶瓷涂层的制品。这些都包括在本发明的陶瓷制品中。
这样的陶瓷包括一般主要由诸如氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、氟化物、硫化物、碳等非金属制成的无机固体材料。本发明的陶瓷的例子包括氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化硅(SiO2)、钛酸钡(BaO3Ti)、氧化钇(Y2O3)、碳化硅(SiC)、碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化钛(TiN)、氮化钛铝(TiAlN)、硼化钛(TiB2)、硼化锆(ZrB2)、硅化钼(MoSi2)、硅化钨(WSi2)、氟化钙(CaF2)、类金刚石碳(DLC)以及其主要成分是上面列出的氧化硅(SiO2)的玻璃(如钠玻璃、铅玻璃、硼硅玻璃)。
此外，如上所述，本发明的方法适用于各种制品，无论该制品用于何种用途，只要该制品由陶瓷形成即可。本发明的处理也可以在制品表面的一部分上进行。当应用到用于接触另一个构件(如轴承、轴、齿轮等)的滑动构件上时，则该处理可以仅施加到滑动构件的抵靠另一个构件滑动的部分上。
(处理方法)
本发明的表面处理方法是在处理区域上进行的，该处理区域是在待处理制品的表面上进行本发明的表面处理方法的部分，通过将基本上球形的喷射粒子与压缩气体一起喷射以轰击处理区域。
下面给出当进行上述处理时采用的喷射粒子、喷射装置和喷射条件的例子。
(1)喷射粒子
对于本发明的表面处理方法中所采用的基本上球形的喷射粒子，“基本上球形”是指它们不必为严格的“球形”，并且可以为此采用普通的“发射”。例如，诸如椭圆形和桶形等任意非角形形状的粒子都包含在本发明所采用的“基本上球形的喷射粒子”内。
可以用于喷射粒子的材料包括金属系材料和陶瓷系材料。用于金属系喷射粒子的材料的例子包括钢、高速工具钢(HSS)、不锈钢、铬硼钢(FeCrB)等。用于陶瓷系喷射粒子的材料的例子包括氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、锆石(ZrSiO4)、碳化硅(SiC)、硬质玻璃等。
关于所采用的喷射粒子的粒径，可以采用具有1μm～20μm范围的中值直径(d50)的粒子。
(2)喷射装置
用于将磨料与压缩气体(空气、氩气、氮气等)一起喷射的已知的喷发装置可以用作喷射装置，以将上述喷射粒子喷射到待处理的制品的表面上。
这种喷发装置是市场上可买到的，例如，使用通过喷射压缩气体产生的负压来喷射磨料的吸力式喷发装置、使从磨料箱落下的磨料被压缩气体携带和喷射的重力式喷发装置、其中压缩气体被引入到填充有磨料的储箱中并且通过将来自磨料箱的磨料流与来自单独设置的压缩气体供应源的压缩气流合并来喷射磨料的直压式喷发装置以及利用鼓风机单元产生的气流携带和喷射来自直压式喷发装置的压缩气流的鼓风式喷发装置。可以采用上面的任意一种来喷射上述喷射粒子。
(3)处理条件
在0.01MPa～0.7MPa的喷射压力下，将使用上述材料中的一种等形成的具有1μm～20μm的中值直径d50的基本上球形的喷射粒子与压缩气体一起喷射到上述待处理的陶瓷制品上。
由此，使得在陶瓷表面上能够形成具有1μm～20μm的开口直径和0.01μm～1μm的深度的凹坑。
进行喷射粒子的喷射，使得所形成的凹坑的开口的总表面积不小于处理区域的表面积的50％。
(4)最快衰减自相关长度(Sal)
进行凹坑形成，使得在凹坑形成之后的处理区域的表面具有由ISO25178定义的最快衰减自相关长度(Sal)不小于10的值，并且优选地进行凹坑形成，使得除此之外所形成的凹坑的费雷特(Feret)直径比为0.7～1.43。
最快衰减自相关长度(Sal)表示为在其中由式(1)表示的自相关函数(ACF)最快衰减到特定值的方向上的水平距离，并且由下式(2)表示。
式(1)
式(2)
其中，R＝{(tx，ty)：fACF(tx，ty)≤s}
上述自相关函数(ACF)获取叠加在测量表面(Z(x,y))上的表面(Z(x-tx,y-ty)，并算出针对在水平方向上以相对位移(tx,ty)放置在一起的两个表面计算的乘积。对乘积结果的函数进行积分和归一化，以得到两个函数之间的重叠的量度。
假设位移后的表面与原始表面相同，则自相关函数(ACF)将为1.00。可选择地，假设位移后的表面是其中谷被排列成对应于所有峰的表面，则自相关函数(ACF)将是-1.00。
因此，自相关函数(ACF)是指示在离原始位置的预定距离处的待测量物体的表面纹理的相似程度的量度。
当在预定位移量下自相关函数(ACF)接近1.00时，这表明沿着该方向的表面纹理具有良好的相似性和存在自相关。当自相关函数沿着预定方向快速接近零时，则这表明表面的状态是不同的并且不存在自相关。
如式(2)所示，最快衰减自相关长度(Sal)是当自相关函数(ACF)最快衰减到预定值时所求得的距离，式中的s是相关值(0≤s<1)，通常为0.2。
以这种方式，最快衰减自相关长度(Sal)求得自相关函数(ACF)最快衰减到预定值的距离，从而能够量化表面高度变化的严重性，这是并非由算术平均高度Sa(从表面的平均平面，各点的高度差的绝对值的均值：ISO 25178)表示的属性。
在这些结果中，例如，当表面上形成的凹凸主要是短波长分量(急剧的高度变化)时，则自相关函数(ACF)快速衰减，因此最快衰减自相关长度(Sal)的值很小。然而，当长波长分量占主导地位(缓慢的高度变化)时，自相关函数(ACF)缓慢衰减，因此最快衰减自相关长度(Sal)的值很大。
在本发明中，进行凹坑形成，使得最快衰减自相关长度(Sal)不小于10。这意味着所获得的轮廓不具有急剧的高度变化，从而由此形成比较浅的凹坑。
(5)费雷特直径
在本发明中，除了由于最快衰减自相关长度(Sal)不小于预定值而形成比较浅的凹坑之外，还优选调节凹坑，使得其费雷特直径比在0.7～1.43的范围内，从而使得凹坑表现出捕集油和空气的功能。
如图1所示，费雷特直径比是构成矩形S的平行于X轴的侧边与平行于Y轴的侧边之间的比值，该矩形外接用激光显微镜等成像的凹坑的平面图轮廓。费雷特直径比表示为平行于X轴的侧边的长度(水平费雷特直径lx)与平行于Y轴的侧边的长度(垂直费雷特直径ly)之间的比值(水平费雷特直径lx/垂直费雷特直径ly)。
在利用基本球形射击进行轰击所形成的凹坑的平面图轮廓中，凹坑基本上是圆形的，并且当水平费雷特直径lx和垂直费雷特直径ly的长度彼此相同时，各凹坑具有接近圆形形状的轮廓，因此费雷特直径比接近1.0。
因此，通过形成具有落入上述数值范围内的费雷特直径比的凹坑，不会形成具有水平费雷特直径(lx)与垂直费雷特直径(ly)之间的较大差异的轮廓的凹坑。这使得所形成的凹坑能够成为具有相对接近圆形形状的轮廓的凹坑，能够防止形成具有由于多个凹坑合并而产生的凹槽形状的凹坑，并且能够防止形成具有不易保持润滑剂或气体的轮廓的凹痕(如残留工具痕(切割痕)的凹陷)。
费雷特直径比可以通过使用配备有轮廓分析功能的激光显微镜对后处理陶瓷表面进行成像来获得。在本实施方案中，采用由KeyenceCorporation制造的轮廓分析激光显微镜(“VK-X250”)以1000X的测量放大率进行测量。对于测量数据采用该激光显微镜的分析软件“Multi-FileAnalysis Application VK-HIMX”，以求得费雷特直径比。
(操作等)
如上所述，由于在本发明中最快衰减自相关长度(Sal)不小于10，所以处理区域表面上的高度变化比较平缓。
如图2所示，当两个表面滑动接触时，考虑在两个滑动面(表面1，表面2)上形成的配合凹痕和突起所引起的滑动阻力如何引起摩擦力的增加。表面2上的突起需要克服负荷W以越过表面1上的突起，并且正是越过所引发的能量损失增加了表现为滑动阻力F的摩擦力。
当施加等于滑动阻力F的外力F'时，则向上移动具有倾斜角θ的突起的倾斜面而作用的力(F'cosθ)与向下移动倾斜面而作用的负荷的力(Wsinθ)相平衡。由此：
F'cosθ＝Wsinθ
如上所述，滑动阻力F等于外力F'，因此：
F＝F'＝Wsinθ/cosθ＝Wtanθ
因此，假设负荷W恒定，则滑动阻力F与“tanθ”(即，倾斜角θ)成比例地变化，由此摩擦力也相应地变化。
当最快衰减自相关长度(Sal)的数值较小时，这表明后处理表面的高度存在急剧变化。这意味着，表面凹痕和突起具有如图2所示的尖锐轮廓，因此突起的倾斜角θ较大，由此滑动阻力F较大。
然而，本发明的后处理表面具有不小于10的最快衰减自相关长度(Sal)。这意味着获得了高度没有急剧变化的表面状态，并且相应地获得了具有比较平缓的高度变化的轮廓。长波长分量在表面凹痕和突起中占主导地位，凹痕和突起具有较小倾斜角θ的平缓的轮廓。结果，滑动阻力F较小。
因此，通过在控制最快衰减自相关长度(Sal)的同时在本发明中形成凹坑，可以获得即使当通过形成凹坑而在表面上形成凹痕和突起时也能够降低滑动阻力F的表面轮廓。改善陶瓷表面的滑动性由此改善了耐磨性并使得不容易发生粘附。
此外，当这种表面形成在陶瓷模具的表面上时，这使得成型制品的脱模性得到改善，从而能够实现更高的生产率。
此外，通过本发明的方法形成的凹坑形成为使得上述费雷特直径比(lx:ly)处于0.7～1.43的范围内。这使得凹坑能够形成为具有比较接近圆形形状并容易地保持气体和润滑剂的轮廓。因此，可以获得具有更高滑动性、优异耐磨性和抗粘附性并且由于将气体和润滑剂保持在凹坑中而具有优异的脱模性等的陶瓷表面。
(粘附试验1)
(1)试验目的
为了证实进行根据本发明方法的表面处理使得不容易发生与陶瓷表面的粘附。
(2)试验方法
在氧化锆(ZrO2)试样(40mm×40mm×2mm)的表面上进行使用本发明方法的表面处理(实施例1、实施例2)。在没有润滑剂的情况下，利用SUS304钢球和A1050钢球(均为3/16英寸直径)采用球盘式摩擦磨损试验机对这些样品和已被抛光成算术平均粗糙度Ra为0.1μm(JIS B06011994)的抛光产品(比较例1)进行摩擦磨损试验。证实了球材料与刮擦部分的表面的粘附状态。
注意，选择SUS304作为球材料的原因在于，SUS304具有极低的热透过率，即，热透过率为普通钢材的1/4。这意味着由摩擦产生的热量不容易消散，导致易于出现局部高温并易于发生粘附。因此，可以预测，如果可以防止SUS304的粘附，那么这将意味着也可以防止与其他钢材料的粘附。
选择A1050的原因在于，铝是一种当摩擦产生局部高温时容易粘附的低熔点材料。特别地，A1050具有99.5％以上的铝含量，并且被称为“纯铝”。因此，A1050具有最低的铝合金强度并且易于粘附。因此，可以预测，如果可以防止发生A1050的粘附，那么这将意味着也可以防止其他有色金属的粘附。
(3)试验条件
(3-1)表面处理条件
在下表1中给出了各试样的表面处理条件。
表1表面处理条件
(3-2)球盘式处理条件
在下表2中给出了实施例1和实施例2以及比较例1的试样上的球盘式摩擦磨损试验的条件。
表2球盘式摩擦磨损试验条件
(3-3)粘附量测量方法
在已经在上述条件下进行球盘式摩擦磨损试验之后，接着在试样(实施例1,2和比较例1)上使用能量色散X射线光谱法(EDX)，以确认粘附元素。
在用SUS304球进行摩擦磨损试验之后，确认试样的铁(Fe)成分的质量浓度，并且在用A1050球进行摩擦磨损试验之后，确认试样的铝(Al)成分的质量浓度。
(4)试验结果
在下表3中列出了各试样上SUS304和A1050的粘附量测量结果。
表3各试样的粘附量
实施例1 实施例2 比较例1
SUS304粘附(％) 8.08 10.25 13.21
A1050粘附(％) 5.68 6.11 8.63
以上结果证实了，与未经过根据本发明方法的表面处理的比较例1相比，对于利用本发明的方法进行过表面处理的实施例1和实施例2的试样，即使没有进行润滑，SUS304和A1050两者的粘附量也都降低了。
特别地，与实施例2的试样相比，实施例1的最快衰减自相关长度(Sal)具有较大的数值，并且费雷特直径比接近于1.00；然而，SUS304和A1050的粘附量都降低了。这证实了如同在本发明的表面处理方法中那样，处理表面以获得大的最快衰变自相关长度(Sal)并且实现具有接近1.00的费雷特直径比的表面轮廓在防止与陶瓷的粘附方面是有效的。此外，无需润滑就可以获得这种效果。
(粘附试验2)
(1)试验目的
为了证实在其上进行了本发明的表面处理方法的陶瓷表面不容易发生粘附。
(2)试验方法
在氧化锆(ZrO2)模具的表面上进行使用本发明方法的表面处理，以挤压成型铝合金(实施例3、实施例4、实施例5)。使用这些样品和已经研磨抛光成算术平均粗糙度Ra(JISB0601 1994)为0.1μm以下的抛光产品(比较例2)，在没有润滑剂的情况下将铝合金挤压成型。证实铝合金是否粘附到与铝合金滑动接触的模具部分。
(3)试验条件
在下表4中给出了每种模具的表面处理条件。
表4表面处理条件
(4)试验结果
在下表5中列出了铝合金对各挤压成型用模具的粘附状态的裸眼测定结果。
表5对挤压成型用模具的粘附量
实施例3 实施例4 实施例5 比较例2
粘附状态 极其轻微 轻微 极其轻微 严重
由以上结果可知，与比较例2的已被研磨抛光的挤压成型用模具相比，对于经过了本发明的表面处理方法的实施例3～5的全部挤压成型用模具，铝合金的粘附性降低。
特别地，证实了具有比实施例4更大的最快衰减自相关长度(Sal)和接近1.0的费雷特直径比的实施例3和实施例5比实施例4更不易于粘附。这证实了，如同在本发明的表面处理方法中那样，处理表面以实现大的最快衰减自相关长度(Sal)以及水平费雷特直径lx与垂直费雷特直径ly的长度之间的小比值对于防止与陶瓷表面的粘附是有效的。
(滑动试验)
(1)试验目的
通过进行本发明的表面处理方法来证实陶瓷表面的滑动性的改善。
(2)试验方法
在由氧化锆(ZrO2)制成的药物注射活塞的表面上进行本发明的表面处理方法(实施例6、实施例7)。然后，对于在没有润滑剂(不存在油或水)的情况下插入到相应的树脂圆筒内的这些实施例以及已经被研磨抛光成算术平均粗糙度Ra为0.2μm以下的抛光产品(比较例3)，评估往复运动的滑动阻力的大小。
(3)试验条件
在下表6列出了针对各活塞的表面处理条件。
表6表面处理条件
(4)试验结果
在下表7中列出了各活塞的滑动阻力的评估结果。
表7氧化锆活塞的滑动性评估
实施例6 实施例7 实施例8 比较例3
滑动阻力 极低 中等 低 高
由以上结果可知，与比较例3的抛光产品活塞的滑动阻力相比，经过了本发明的表面处理方法的实施例6～8的各活塞的滑动阻力降低。
特别地，通过比较实施例6～8，证实了滑动阻力随着最快衰减自相关长度(Sal)增加而减小，并且随着水平费雷特直径lx与垂直费雷特直径ly的长度之比减小而减小。这证实了如同在本发明的表面处理方法中那样，处理表面以实现大的最快衰减自相关长度(Sal)以及费雷特直径比接近1.0对于改善陶瓷表面的滑动性是有效的。
工业适用性
如上所述的本发明的方法适用于具有陶瓷表面的各种制品。例如，该方法可以应用于各种滑动部件，如陶瓷活塞、轴承中的陶瓷滚动元件、陶瓷衬底材料和各种制品的陶瓷涂层表面，从而改善滑动性和防止粘附。该方法也可以应用于由陶瓷制成或具有陶瓷涂层的模具等，从而改善脱模性。
此外，通过本发明的方法进行表面处理使得能够形成具有良好滑动特性、不易粘附到其他构件并且即使发生粘附也能够容易地分离的表面。例如，对诸如陶瓷涂层平底锅以及燃气灶的陶瓷顶部等厨房用具/厨房用品等进行本发明的表面处理，能够获得食品、烧制食品等不容易粘附的表面，并且从其可以容易地去除可能已经粘附的任何物质。因此，期望应用表面处理来代替氟树脂处理等。
综上，所附最宽范围的权利要求书并不指定以特定方式构造的机器。相反，所述最宽范围的权利要求书旨在保护这一突破性发明的核心或本质。本发明显然是新且有用的。此外，鉴于当作为整体考虑时的现有技术，本发明对于在创造本发明时的本领域技术人员而言是非显而易见的。
此外，鉴于本发明的革命性质，这显然是一项开创性发明。因此，在法律上，所附权利要求书享有非常宽范围的解释以保护本发明的核心。
因此可以看出，上面提出的目的以及从前述说明中显而易见的目的得到有效实现，并且由于在不脱离本发明范围的情况下可以作出某些改变，所以包含在前述说明中或附图中所示的所有事项旨在解释为说明性的而非限制性的。
还应理解的是，所附权利要求书旨在涵盖本文说明的本发明的所有上位和下位特征以及在语言上可能被认为落在其间的本发明范围的所有陈述。
以上，对本发明进行了说明。

Claims (7)

1.一种用于陶瓷表面的表面处理方法，所述方法包括：
在0.01MPa～0.7MPa的喷射压力下，将具有1μm～20μm的中值直径d50的基本上球形的喷射粒子与压缩气体一起喷射到处理区域的表面上，所述处理区域的表面是待进行表面处理的陶瓷表面的一部分，从而在所述处理区域的表面上形成凹坑并且实现所述处理区域的最快衰减自相关长度(Sal)不小于10的值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述凹坑形成为具有费雷特直径比为0.7～1.43的平面图轮廓。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述凹坑具有1μm～20μm的开口直径和0.01μm～1μm的深度。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中所述凹坑形成为使得所述凹坑的开口的总表面积不小于所述处理区域的表面积的50％。
5.一种陶瓷制品，所述陶瓷制品包括处理区域，所述处理区域是由陶瓷制成的表面部分的至少一部分，所述处理区域包括开口直径为1μm～20μm且深度为0.01μm～1μm的凹坑，并且所述处理区域的表面具有最快衰减自相关长度(Sal)不小于10的值。
6.根据权利要求5所述的陶瓷制品，其中所述凹坑具有费雷特直径比为0.7～1.43的平面图轮廓。
7.根据权利要求5或6所述的陶瓷制品，其中所述凹坑的开口的总表面积不小于所述处理区域的表面积的50％。
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