JP5203226B2 - コーティング方法 - Google Patents
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Description
発明の詳細な説明
この実施例は、(焼結カーボンからの)ダイアモンドコーティングによる大理石のコーティングに関する。レーザ設備の性能パラメータは、以下のとおりとした。すなわち、反復速度を4MHzとし、パルスエネルギーを5μJとし、パルスの継続時間を20psとし、ターゲットと基材との間の距離を4mmとし、真空レベルを10−6気圧とした。生成したダイアモンド表面を、AFM(原子間力顕微鏡)設備を使用して調べた。ダイアモンド表面の厚さは、約500nmであり、最大粗さは、±10nmであった。表面において、マイクロ粒子は観察できなかった。
この実施例は、(焼結カーボンからの)ダイアモンドコーティングによるアルミニウム箔のコーティングに関する。レーザ設備の性能パラメータは、以下のとおりとした。すなわち、反復速度を4MHzとし、パルスエネルギーを5μJとし、パルスの継続時間を20psとし、ターゲットと基材との間の距離を4mmとし、真空レベルを10−5気圧とした。このプロセスにおいて、アルミニウム箔は、空色に着色された。生成されたダイアモンド表面を、AFM(原子間力顕微鏡)設備を使用して調べた。ダイアモンド表面の厚さは、約200nmであり、最大粗さは、±8nmであった。表面において、マイクロ粒子は観察できなかった。
この実施例は、シリコンウエハ、二酸化シリコン片、ポリカーボネートシート、およびマイラーフィルムの(熱分解カーボンからの)ダイアモンドコーティングによるコーティングに関する。レーザ設備の性能パラメータは、以下のとおりとした。すなわち、反復速度を4MHzとし、パルスエネルギーを5μJとし、パルスの継続時間を20psとし、ターゲットと基材との間の距離を8mmとし、真空レベルを10−5気圧とした。生成されたダイアモンド表面を、AFM(原子間力顕微鏡)設備を使用して検査した。ダイアモンド表面の厚さは、約150nmであり、最大粗さは、±20nmであった。表面において、マイクロ粒子もナノ粒子も観察されなかった。
この実施例は、二酸化シリコン片のダイアモンドコーティングによるコーティングに関する。レーザ装置の性能パラメータは、以下のとおりとした。すなわち、反復速度を2MHzとし、パルスエネルギーを10μJとし、パルスの継続時間を15psとし、ターゲットと基材との間の距離を2mmとし、真空レベルを10−3気圧とした。生成されたダイアモンド表面を、AFM(原子間力顕微鏡)設備を使用して検査した。ダイアモンド表面の厚さは、約50nmであり、最大粗さは、±4nmであった。形成された表面において、マイクロ粒子は観察できなかった。表面は、優秀な粗さ特性を有しており、ナノ粒子の最大サイズは20nmであった。
この実施例は、銅シート片の酸化銅でのコーティングに関する。レーザ設備の性能パラメータは、以下のとおりとした。すなわち、反復速度を4MHzとし、パルスエネルギーを5μJとし、パルスの継続時間を17psとし、ターゲットと基材との間の距離を10mmとし、真空レベルを10−1気圧とした。一様な品質の酸化銅表面が生成された。生成された表面の厚さは、おおむね5μmであった。
実施例6は、レーザアブレーションを用いて製造されたダイアモンドコーティングを備えている装飾的な雪かき器に関する(図6)。ダイアモンドコーティングのおかげで、この雪かき器は、きわめて耐久性に富み、傷がつきにくい。さらに、ダイアモンド表面の疎水性、およびとくにはダイアモンド表面の最小限の(ナノ範囲の)粗さが、摩擦を小さくし、雪かきに必要とされるエネルギーを少なくし、雪かきをより容易にする。
この実施例は、酸化アルミニウムコーティングによる大理石のコーティングに関する。表面を、酸化アルミニウムを直接的にアブレーションすることによって形成した。レーザ設備の性能パラメータは、以下のとおりとした。すなわち、反復速度を4MHzとし、パルスエネルギーを4μJとし、パルスの継続時間を10psとし、ターゲットと基材との間の距離を3mmとし、真空レベルを10−6気圧とした。生成された酸化アルミニウム表面を、AFM(原子間力顕微鏡)設備を使用して検査した。酸化アルミニウム表面の厚さは、おおむね500nmであり、最大粗さは、±5nmであった。表面において、マイクロ粒子もナノ粒子も観察することはできなかった。
この実施例は、酸化アルミニウムコーティングによる大理石のコーティングに関する。表面を、酸化アルミニウムを直接的にアブレーションすることによって形成した。レーザ設備の性能パラメータは、以下のとおりとした。すなわち、反復速度を4MHzとし、パルスエネルギーを4μJとし、パルスの継続時間を10psとし、ターゲットと基材との間の距離を3mmとし、真空レベルを0気圧とした。生成された酸化アルミニウム表面を、AFM(原子間力顕微鏡)設備を使用して検査した。酸化アルミニウム表面の厚さは、おおむね5nmであり、最大粗さは、±10nmであった。表面にナノ粒子を見ることができた。
この実施例は、ベースラッカーを有しているプラスチック製眼鏡フレームの酸化アルミニウムコーティングによるコーティングに関する。表面を、酸化アルミニウムを直接的にアブレーションすることによって形成した。レーザ設備の性能パラメータは、以下のとおりとした。すなわち、反復速度を4MHzとし、パルスエネルギーを4μJとし、パルスの継続時間を20psとし、ターゲットと基材との間の距離を3mmとし、真空レベルを10−6気圧とした。生成された酸化アルミニウム表面を、AFM(原子間力顕微鏡)設備を使用して検査した。酸化アルミニウム表面の厚さは、おおむね300nmであり、最大粗さは、±2nmであった。表面にマイクロ粒子もナノ粒子も見られなかった。
この実施例は、花こう岩片の酸化アルミニウムコーティングによるコーティングに関する。表面を、酸化アルミニウムを直接的にアブレーションすることによって形成した。レーザ設備の性能パラメータは、以下のとおりとした。すなわち、反復速度を4MHzとし、パルスエネルギーを4μJとし、パルスの継続時間を10psとし、ターゲットと基材との間の距離を9mmとし、真空レベルを10−3気圧とした。生成された酸化アルミニウム表面を、AFM(原子間力顕微鏡)設備を使用して検査した。サファイア表面の厚さは、おおむね1nmであり、最大粗さは、±9nmであった。表面において、有意なマイクロまたはナノ粒子は観察されなかった。
この実施例は、携帯電話機のプラスチック製ケース殻を最初にアルミニウムでコーティングし、その後に酸化アルミニウムコーティングでコーティングすることに関する。酸化アルミニウム表面を、酸化アルミニウムを直接的にアブレーションすることによって形成した。レーザ設備の性能パラメータは、以下のとおりとした。反復速度を4MHzとし、パルスエネルギーを4μJとし、パルスの継続時間を10psとし、ターゲットと基材との間の距離を3mmとし、真空レベルを10−6気圧とした。
この実施例は、鋼片の酸化チタニウムコーティングによるコーティングに関する。表面を、チタニウムを酸素含有のヘリウム雰囲気においてアブレーションすることによって形成した。レーザ装置の性能パラメータは、以下のとおりとした。すなわち、反復速度を20MHzとし、パルスエネルギーを4μJとし、パルスの継続時間を10psとし、ターゲットと基材との間の距離を1mmとし、真空レベルを10−2気圧とした。生成された酸化チタニウム表面を、AFM(原子間力顕微鏡)設備を使用して検査した。酸化チタニウム表面の厚さは、おおむね50nmであり、最大粗さは、±3nmであった。
この実施例は、ステンレス鋼製の骨用ねじのダイアモンドコーティング(焼結カーボン)によるコーティングに関する。レーザ装置の性能パラメータは、以下のとおりとした。すなわち、反復速度を20MHzとし、パルスエネルギーを4μJとし、パルスの継続時間を10psとし、ターゲットと基材との間の距離を1mmとし、真空レベルを10−5気圧とした。生成されたダイアモンド表面を、AFM(原子間力顕微鏡)設備を使用して検査した。ダイアモンド表面の厚さは、おおむね100nmであり、最大粗さは、±3nmであった。
この実施例は、ステンレス鋼製の骨用ねじのダイアモンドコーティングによるコーティングに関する。表面を、酸化チタニウムを直接にアブレーションすることによって形成した。レーザ装置の性能パラメータは、以下のとおりとした。すなわち、反復速度を4MHzとし、パルスエネルギーを2.5μJとし、パルスの継続時間を20psとし、ターゲットと基材との間の距離を8mmとし、真空レベルを10−7気圧とした。生成されたダイアモンド表面を、AFM(原子間力顕微鏡)設備を使用して検査した。ダイアモンド表面の厚さは、おおむね100nmであり、最大粗さは、±5nmであった。
1つ以上の表面によって物体を加工および/またはコーティングするための本発明の1つの実施形態によるレーザアブレーション方法であって、その方法は、物体を加工および/またはコーティングするために、高品質のプラズマを使用することによって;ターゲットから基材、即ちコーティング対象の物体までが0.1mm〜10mmの距離にて、前記レーザビームによって材料をアブレーションして、コーティングされた表面が1mm 2 当たりに1個未満のピンホールを含むようにすることを包含すること、を特徴とする。
Claims (11)
- 物体をコーティングするためのレーザアブレーション方法であって、
その方法は、高品質のプラズマを使用することによって物体をコーティングするために、ターゲットからコーティング対象の基材までが0.1mm〜10mmの距離にて、高品質のプラズマとしてパルス状の冷間加工レーザビームによって材料をアブレーションして、コーティングされた表面が1mm2当たりに1個未満のピンホールを含むようにすることを包含すること、を特徴とする方法。 - 前記基材が、金属、金属化合物、ガラス、石、セラミック材料、合成ポリマー、半合成ポリマー、紙、ボール紙、天然ポリマー、複合材料、無機または有機のモノマーまたはオリゴマー材料であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ターゲットが、金属、金属化合物、ガラス、石、セラミック材料、合成ポリマー、半合成ポリマー、天然ポリマー、複合材料、無機または有機のモノマーまたはオリゴマー材料であることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- コーティングされた表面が、1cm2当たりに1個未満のピンホールを含むように、最も好ましくはコーティングされた領域にまったくピンホールを含まないように形成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- コーティング対象の物体へと形成される表面の最大粗さが原子間力顕微鏡(AFM)を使用して1平方マイクロメートルの面積について測定したときに±100nmとすることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- レーザビームが、タービンスキャナを介してターゲットへと向けられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ターゲットへと加えられる走査幅が、10mm〜800mmであることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 基材が、レーザアブレーションを使用して1つ以上のターゲットから蒸発させられたプラズマ材料プルーム中で動かされることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ターゲットと基材との間の距離が、アブレーションプロセスの全体にわたって基本的に一定に保たれることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- コーティングされた表面が、複数のターゲットから同時にアブレーションされた材料で構成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- コーティング対象の表面が、アブレーションされた材料で形成されたプラズマ材料プルームへと反応性物質を導入して、該反応性物質をプルームのプラズマ材料の前記アブレーションされた材料と反応させ、基材上のコーティングの化合物を形成することによって、形成されることを特徴とする請求項1または10に記載の方法。
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