JP6749588B2

JP6749588B2 - 金属製立体構造物の表面処理方法

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Description

本発明は、金属製立体構造物の表面処理方法に関し、より詳細には、三次元造形法によって製造された金属製立体構造物の表面欠陥を除去する表面処理方法に関する。

金属製の立体構造物の製造方法として、鋳造法や鍛造法が古くから知られていた。これらの製造方法は、比較的大型の立体構造物を大量に生産するのに適している。その反面、所望の形状に造型するために鋳型等の型が必要であり、形状変更の可能性がある立体構造物の製造には不向きである。また、鋳造法や鍛造法によって製造することができる構造物は、形状やサイズに制限があった。さらに、形状が複雑な構造物では、鋳造法や鍛造法による造型後に、切削加工を行う必要がある場合があった。

このような問題に対し、原料の金属粉末を層状に順次、硬化しながら積層して造型する三次元立体造形法が、注目されてきている。
しかしながら、三次元立体造形法で得られた立体構造物には、層間の段差(積層痕)、表面のざらつき、ピンホール、光沢不足等の表面欠陥が有するという問題がある。

三次元造形法によって製造された立体構造物の表面欠陥を除去する処理方法として、立体構造物に研磨材を噴射することで、立体構造物の層間の段差を除去する処理方法が知られている(特許文献１)。しかしながら、引用文献１で開示されている方法は、三次元光造形法によって、エポキシ樹脂から製造された立体造形物に対する処理方法であるので、金属造形物にはそのまま適用することができないという問題があった。

平１１−１７９６６１号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、三次元造形法によって製造された金属製立体構造物の表面欠陥を除去する表面処理方法を提供することを目的としている。

本発明によれば、
三次元造形法によって製造された金属製の立体構造物の表面欠陥を除去する表面処理方法であって、
前記立体構造物を準備する工程と、
前記立体構造物の表面に向かって第１の噴射材を噴射し、前記第１の噴射材を前記表面に衝突させる工程と、を含み、
前記第１の噴射材が角部を有する粒子であって、該角部によって立体構造物表面の層状の段差を除去する、
ことを特徴とする表面処理方法が提供される。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記第１の噴射材は金属を除く粒子である。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記第１の噴射材は表面に酸化皮膜が形成されていない金属質の粒子である。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記第１の噴射材はビッカース硬さがＨｖ２０００〜２５００であり、且つ該第１の噴射材が被処理面に衝突した時の衝突エネルギーが２．９×１０^-8〜６．２×１０^-6Ｊである。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記第１の噴射材はビッカース硬さがＨｖ５００〜８００であり、且つ該第１の噴射材が被処理面に衝突した時の衝突エネルギーが１．０×１０^-6〜３．２×１０^-5Ｊである。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記第１の噴射材はビッカース硬さがＨｖ５０〜２００であり、且つ該第１の噴射材が被処理面に衝突した時の衝突エネルギーが１．０×１０^-4〜１．２×１０^-3Ｊである。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記立体構造物の被処理面に向かって第２の噴射材を噴射する工程を更に含み、
前記第２の噴射材は角部のない粒子である。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記第２の噴射材はビッカース硬さがＨｖ５００〜８００であり、且つ該第２の噴射材が被処理面に衝突した時の衝突エネルギーが９．６×１０^-8〜３．１×１０^-6Ｊである。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記立体構造物の下方に向かう気流を発生させる工程と、
前記立体構造物の上方より被処理面に向けて噴射した前記第１の噴射材を前記気流によって整流する工程と、を含む。

本発明によれば、三次元造形法によって製造された金属製立体構造物の表面欠陥を除去する表面処理方法が提供される。

本発明の好ましい実施形態の金属製立体構造物の表面処理方法で用いる表面処理装置の概略的な構成を示す図面である。本発明の好ましい実施形態の金属製立体構造物の表面処理方法のフローチャートである。本発明の好ましい実施形態の金属製立体構造物の表面処理方法の各条件における衝突エネルギーの相関関係を示す模式図である。本発明の実施例で表面処理したワーク(金属製立体構造物)の外観を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の金属製立体構造物の表面処理方法について説明する。なお、本明細書における上下左右方向は、特に断りのない限り図中の方向を指す。

（表面処理装置）
まず、本発明の好ましい実施形態の金属製立体構造物の表面処理方法で使用される表面処理装置１の構成を説明する。図１は、表面処理装置１の構成を示す図面である。

表面処理装置１は、三次元造形法によって製造された金属製立体構造物の表面に噴射材を噴射して表面処理を行う処理装置である。表面処理装置１は、ワークＷを処理する処理室Ｒが内部に設けられた筐体１０を備えている。筐体１０は、扉１２を有し、作業者は、この扉１２を開けて処理室ＲへのワークＷの搬入出を行う。

処理室Ｒの内部には、噴射材を貯留する貯留ホッパ１４と、表面処理を受けるワークＷが載置される処理テーブル１６と、処理テーブル１６上に載置されたワークＷに向けて噴射材を噴射するノズル１８とが設けられている。

処理テーブル１６は、Ｘ−Ｙステージ等の公知の機構によって構成された移動機構２０に載置され、移動機構２０の作動により、水平面内においてＸ方向およびＹ方向に自由に移動可能に構成されている。この結果、移動機構２０によって、処理テーブル１６上の載置されたワークＷを水平面内の所望位置に配置することができる。

また、移動機構２０は、処理室Ｒの最下部に配置された架台２２上に配置されている。この架台２２は、多数の孔が形成された板状部材で構成され、ノズル１８から噴射されワークＷの表面に衝突した噴射材、および噴射材の衝突でワークＷの表面から削り取られたワークＷを構成する金属の粉末等の粉粒体が通過できるように構成されている。

ノズル１８は、固定治具２４を介して、処理テーブル１６に載置されたワークＷと対向するように配置されている。又、固定治具２４は、ノズル１８とワークＷとの距離を自在に調整できるように構成されている。

ノズル１８は、ノズルホルダ１８ａと、このノズルホルダ１８ａに挿入されたエアノズル１８ｂで構成されている。エアノズル１８ｂはエアホースＨ１を介してコンプレッサ（図示せず）と流体連通され、ノズルホルダ１８ａは噴射材ホースＨ２を介して貯留ホッパ１４と流体連通されている。

コンプレッサを作動させてエアノズル１８ｂから圧縮空気を噴射すると、圧縮空気の流れによってエアノズル１８ｂ内に発生した負圧で、噴射材がノズルホルダ１８ａを介してエアノズル１８ｂ内に吸引され、エアノズル１８ｂ内で圧縮空気と混合されて固気二相流Ｓとなり、処理テーブル１６に載置されたワークＷに向けて噴射される。
なお、本実施態様では、ノズル１８として吸引式ノズルが採用されているが、直圧式ノズルを採用してもよい。

処理室Ｒの頂部に配置された貯留ホッパ１４の上方には、サイクロン式分級機で構成された分離機構２６が設けられている。分離機構２６は、輸送管Ｐを介して処理室Ｒの底部空間(架台２２の下部空間)と連通され、ワークＷに噴射された噴射材を再利用のために導入するように構成されている。なお、本実施形態では分離機構２６としてサイクロン式分級機を用いたが、その他の風力式分級機やスクリーン式分級機を用いても良い。

分離機構２６は、貯留ホッパ１４に導入される噴射材から、噴射に適さない粉塵等を除去する機能を有している。具体的には、再利用のため、処理室Ｒの底部空間から輸送管Ｐを通して導入された使用済み噴射材から粉塵等を分離し、再使用可能な噴射材のみを貯留ホッパ１４に供給するように構成されている。

本実施態様の表面処理装置１は、また、分離機構２６の内部を吸引する吸引機構２８を備えている。この吸引機構２８が分離機構２６内を吸引することにより、ワークＷに噴射された噴射材およびワークＷへの噴射材の衝突によって生じた粉塵等は、筐体１０の底部空間(架台２２の下部空間)から輸送管Ｐを介して分離機構２６に導入されることになる。

本実施態様の表面処理装置１は、分離機構２６、吸引機構２８等の各機構、および装置の作動を制御する制御機構（図示せず）を備えている。制御機構としては、パーソナルコンピュータなどの各種演算装置、プログラマルロジックコントローラ（ＰＬＣ）及びデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）などのモーションコントローラ、高機能携帯端末及び高機能携帯電話等が用いられる。

（第１の実施形態）
次に、表面処理装置１を用いた本発明の第１の実施形態の表面処理方法について、図２のフローチャートに沿って説明する。

＜Ｓ１：ワークを準備＞
本実施態様の表面処理方法で表面処理されるワークＷは、アルミニウム粉末を、公知の三次元造形法によって、層状に硬化させながら積層して製造された金属製の立体構造物である。このワークＷは、表面に積層痕である筋が残存しており、さらに表面全体にざらつきがある。

＜Ｓ２：表面処理装置を準備＞
吸引機構２８を作動させ、処理室Ｒを吸引しておく。次いで、扉１２を開き、所定量の第１の噴射材を処理室Ｒに投入し、輸送管Ｐ及び分離機構２６を介して第１の噴射材を貯留ホッパ１４に移送する。処理室Ｒは、分離機構２６を介して、吸引機構２８によって吸引されているので負圧となり、外部と連通するように設けられた吸引孔（図示せず）より外気が処理室Ｒに流入する。

本実施態様では、第１の噴射材は、角部を有している。噴射材が、角部を有していることにより、ワークＷの積層痕が効率よく除去される。しかしながら、角部を有していない噴射材を使用してもよい。
「角部を有している」とは、噴射材が、円弧状の所謂丸面ではなく、鋭角あるいは鈍角の角を備えていることを意味している。また、噴射材の形状としては、異方形状、円柱形状、角柱形状、等角部を有する種々の形状が挙げられる。

第１の噴射材としては、ワークの物性に影響を及ぼすことがないような材質の噴射材を選定するのが好ましい。
「ワークの物性に影響を及ぼす」とは、噴射材表面の材質がワークに転写され、その転写物によってワークの表面がコーティングされた状態を意味する。なお、コーティングされた状態は、ワーク表面の全体がコーティングされた状態に加え、ワーク表面の一部がコーティングされている状態（即ち、転写物がワーク表面に点在している状態）も含む。

噴射材の材質がワークに転写された場合、その転写物をワークから洗浄で取り除くのは困難である。そして、噴射材の材質がワークに転写されることで、ワークの意匠性が損なわれる、転写物はワークにとって不純物となるので、ワークの種類によってはワークを製品に組み付けたときに動作不良の原因となることがある等の問題を回避するためである。

第１の噴射材は、例えば、セラミックス系粒子（アルミナ系、炭化珪素系、ジルコン系等）、天然石の粒子（エメリー、珪石、ダイヤモンド等）、植物系粒子（くるみの殻、桃の種、杏の種等）、樹脂系粒子（ナイロン、メラミン、ユリア等）等から適宜選択される。金属以外の粒子を使用すると、ワークの表面が異種金属でコーティングされた状態となることを防ぐことができる。

また、金属粒子を選択する場合は、第一の噴射材の表面に酸化皮膜が形成されていると、ワークＷの物性によっては酸化皮膜がワークＷに付着するおそれがあるので、酸化皮膜が形成されていない金属粒子を選択するのがよい。

「酸化皮膜が形成されていない」とは、酸化皮膜が完全に形成されていない場合だけでなく、表面処理の際に酸化皮膜がワークＷに転写されない程度に皮膜が形成されている場合も含む。

また、本実施態様の表面処理方法では、第１の噴射材を構成する粒子の質量を知る必要がある為、真比重が既知の粒子からなる第１の噴射材を用いるのが好ましい。また、予めピクノメータ法等の既知の方法で、粒子の真比重を測定しておいてもよい。

次いで、表面処理装置１の、圧縮空気をノズル５０に供給する経路に設けられた電磁弁（図示せず）を開き、圧縮空気をノズル１８に供給する。ノズル１８への圧縮空気の供給により、貯留ホッパ１４に収容されている第１の噴射材が圧縮空気流によってノズル１８に吸引され、ノズル１８の先端からワークＷに向けて噴射される。

ここで、第１の噴射材の噴射速度は、所望の速度となるように調整される。例えば、噴射材の物性（種類や粒子径等）と噴射圧力と噴射速度との相関関係を予め測定しておき、その結果に基づいて所望の噴射速度となるように噴射圧力が調整される。本実施形態では、粒子流速測定法（ＰａｒｔｉｃｌｅＩｍａｇｅｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ：ＰＩＶ）によりワークがセットされる位置（噴射材がワークに衝突する直前の位置）での噴射材の速度を、噴射材の物性及び噴射圧力と関連づけて測定した。

「噴射圧力」とは、圧縮空気供給源とノズルとの間に配置された圧力計で測定した数値が噴射圧力である。本実施態様では、予め測定した噴射圧力と噴射速度との相関関係に基づき、噴射弁を操作し、所望の噴射速度が得られるように噴射圧を制御している。

所望の噴射速度が得られるように噴射圧を調整した後、圧縮空気をノズル５０に供給する経路に設けられた電磁弁を閉じ、第１の噴射材の噴射を停止する。

次いで、扉１２を開け、ワークＷを処理テーブル１６に載置して固定する。その後、固定治具２２を作動させノズル１８とワークＷの距離を調整し、扉１２を閉鎖する。

本実施態様では、ワークの表面全体に噴射材が噴射され、必要な表面処理が行われるように、ワークＷがノズルに対して移動させられる。このようにワークＷが移動するように、制御機構に、ワークＷの移動経路、移動速度、走査回数等の表面処理条件が入力される。

＜Ｓ３：第１の噴射材による表面処理＞
次いで、圧縮空気をノズル５０に供給する経路に設けられた電磁弁が開かれ、ワークＷに向けて第１の噴射材が噴射される。次いで、移動機構１４が作動させられ、ワークＷを載置した処理テーブル１６および処理テーブル１６に載置されているワークＷが、ノズル１８下方の所定位置に向かって水平移動させられる。

ワークＷが、ノズル１８下方の所定位置まで移動すると、第１の噴射材がワークに衝突する。この時、第１の噴射材の角部によってワークＷの表面の積層痕が除去される。

第１の噴射材の粒子の形状、硬さ、第１の噴射材のワークへの衝突エネルギーが適切に設定されないと、積層痕の除去が不十分であったり、ワークＷの表面が必要以上に切削されたりする。

ワークの形状によって異なるが、表１のいずれかの条件を選択すると、良好な表面処理を行うことができる。なお、表１におけるビッカース硬さは、第１の噴射材を構成する粒子のビッカース硬さであり、ＪＩＳＺ２２４４：２００９に準拠して測定される値である。

また、衝突エネルギーは、噴射材の粒子１個当たりのエネルギーであり、第１の噴射材を構成する個々の粒子の重量、及びこれら粒子がワークに衝突する直前の速度に基づいて算出することができる。なお、図３に各条件における、ビッカース硬さと衝突エネルギーとの数値範囲を示す。

なお、本実施形態の衝突エネルギーＥは、
噴射材の真比重をρ、噴射材の平均粒子径をＬ、ワークに衝突する直前の噴射材の速度をｖ、とした下記の式１によって算出される。

ここでは、噴射材の形状を、粒子径Ｌである球状に換算し、算出が行なわれている。

条件１の表面処理は、微少な凹凸が比較的大きな表面（たとえば、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に規定される表面粗さＲａが５．０μｍ以上）をもつワークの表面処理に適している。
条件１で使用される第１の噴射材は切削力が強く、積層痕である筋を除去すると共に、ワーク表面を切削して表面粗さを小さくすることができる。この硬さを持つ第１の噴射材は、例えば、溶融アルミナ粒子、炭化珪素粒子が挙げられる。そして、衝突エネルギーが、条件１の範囲になるように、第１の噴射材の性状及び噴射速度が調整され、表面処理が行われる。ここで、第１の噴射材の平均粒子径ｄ５０を、例えば１５〜７５μｍから選択してもよい。

条件２の表面処理は、ザラツキが比較的小さな表面（たとえば、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に規定される表面粗さＲａが１．０〜５．０μｍ）をもつワークの表面処理に適している。
条件２の硬さを有する第１の噴射材は、例えば、ソーダ石灰ガラス粒子やジルコン粒子が挙げられる。そして、衝突エネルギーが条件２の範囲になるように、第１の噴射材の性状及び噴射速度が調整され、表面処理が行われる。ここで、第１の噴射材の平均粒子径ｄ５０を、例えば６０〜３００μｍから選択してもよい。

条件３の表面処理は、複雑な形状であり、高い寸法精度が求められるワークの表面処理に適している。
複雑な形状のワークとしては、凹凸や隅角部を有するワーク、三次元的に複雑な形状を有するワーク等が挙げられる。また、高い寸法精度が求められるワークとしては、摺動部を構成するワーク、航空機部品、精密機器の部品等が挙げられる。

条件３で使用される第１の噴射材は、ビッカース硬さが低いので、ワークに衝突した際に自身が変形し、ワークＷへのダメージが軽減される。しかしながら、第１の噴射材の粒子は、角部を有しているので、徐々に積層痕を除去することができる。条件３の硬さを有する第１の噴射材としては、例えば、杏子の種を粉砕した粒子、メラミン樹脂、ユリア樹脂等が挙げられ、衝突エネルギーが条件３の範囲になるように、第１の噴射材の性状及び噴射速度が調整され、表面処理が行われる。ここで、第１の噴射材の平均粒子径ｄ５０を、例えば４００〜６００μｍから選択してもよい。

処理室Ｒの内部は、吸引機構４０によって、底部（即ち、ワークＷの下方）に向かう気流が発生している。ノズル５０より噴射された第１の噴射材は、処理室Ｒの全体に広がろうとするが、この気流によってワークＷの下方に向かう方向に整流される。その結果、ワークＷに接触する第１の噴射材の量が増えるので、効率よく表面処理を行うことができる。また、底部（即ち、ワークＷの下方）に向かう気流によって、第１の噴射材が加速されるのでワークＷに対する第１の噴射材の衝突エネルギーが増大し、効率よく表面処理を行うことができる。

噴射材後の第１の噴射材、及び表面処理によって生じた粉塵（ワークの切削粉及び衝突によって割れる等した第１の噴射材）は、吸引機構２８による分離機構２６内の吸引により、分離機構２６に移送される。これら第１の噴射材及び粉塵は、分離機構２６で、再使用可能な第１の噴射材と粉塵とに分離される。

再使用可能な第１の噴射材は貯留ホッパ１４に供給され、その後、ノズル１８に移送されて再び噴射される。一方、重量の軽い粉塵は、吸引機構２８に吸引され、吸引機構２８内に設けられた捕集フィルタ(図示せず)に捕集される。

＜Ｓ４：ワークを回収＞
ワークＷの所定の処理が完了すると、移動手段１４の作動が停止され、圧縮空気をノズル５０に供給する経路に設けられた電磁弁が閉じられ、表面処理装置の作動が停止させられる。その後、作業者が、扉１２を開け、ワークＷを回収する。さらに、必要に応じて、ワークＷに付着した第１の噴射材や粉塵が除去される。

ワークの裏面の処理が必要な場合には、作業者がワークを反転させ、噴射材がワークの裏面に噴射される。又、他の方法で、ワークの裏面に噴射材を噴射してもよい。

以上のＳ１ないしＳ４のステップが、本願発明の第１実施態様の表面処理方法に該当する。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、上記第１の実施形態の表面処理方法で処理したワークＷに対し、ワーク表面の光沢性向上や面粗度調整などによる意匠性改善が必要であるときに、第２の噴射材による第２の表面処理が付加的に行われる表面処理方法である。したがって、第２の実施形態は、上記第１の実施形態のＳ１ないしＳ４のステップと同様の処理の後に、Ｓ５ないしＳ７のステップが付加されたものである。

＜Ｓ５：表面処理装置を準備＞
上記Ｓ２と同様に、表面処理装置の準備を行う。

＜Ｓ６：第２の噴射材による表面処理＞
第２の表面処理で使用される第２の噴射材は、角部のない粒子であることが好ましい。ここで、「角部のない」とは、角部が丸みを帯びた曲面である、もしくはすべてが曲面である、のいずれをも含む。そして、後者の一形態である略球形粒子であってもよい。
また、第１の噴射材の場合と同様、ワークの物性に影響を及ぼす可能性を考慮して選定するとよい。

ビッカース硬さがＨｖ５００〜８００の第２の噴射材を用い、第２の噴射材が被処理面に衝突した時の衝突エネルギーが９．６×１０^-8〜３．１×１０^-6Ｊとすると、ワークの意匠性を良好に改善することができるので好ましい。ここで、第２の噴射材の平均粒子径ｄ５０を、例えば４５〜１００μｍから選択してもよい。

その他の点については、上記Ｓ３と同様な操作を行う。第２の噴射材がワークＷに衝突することで、ワーク表面の凹凸が除去される。第２の噴射材は角部を有していないので、ワーク表面における被加工面はなだらかとなるので、意匠性が向上する。

＜Ｓ７：ワークの回収＞
上記Ｓ４と同様の操作が行われる。

次に、本発明の実施例である表面処理方法によってワークの表面処理を行った結果を説明する。

アルミニウムの粉末を略円柱状に造型した立体造形物Ｗ(図４)をワークとした。この立体造形物Ｗは、φ２０ｍｍ×５０ｍｍの円筒形状で長手方向に８本の溝が形成されている。立体構造物の表面には長手方向に伸延する積層痕である筋が形成されており、さらに表面全体はざらつきがある。

実施例１ないし６は、第１の噴射材による表面処理のみを行ったものであり、実施例７および８は、第１の噴射材による表面処理後に第２の噴射材による表面処理を行ったものである。

表面処理を行ったワークをマイクロスコープにより観察を行い、積層痕が除去されているか否かを確認した。評価基準は以下の通りとした。
○：積層痕が除去されている。
△：積層痕の段差は確認されないが、意匠として筋が確認される。
×：積層痕が除去されていない。

更に、上方より照光して目視により光沢性を評価した。評価基準は以下の通りとした。
○：光沢性が高い。
△：光の反射が確認されるが、ややくすんでいる。
×：光の反射がない。

更に、作業者による手触りにて平滑性を評価した。評価基準は以下の通りとした。
○：つるつるである。
△：手で撫でたときに引っ掛かりはないが、ややザラツキ感がある。
×：手で撫でたとき、抵抗を感じる。

表２に結果を示す。
（１）積層痕の除去
実施例１、２、４、６は○評価であり、実施例３及び５は△評価であった。△評価は実用レベルでは問題とならない程度の評価の低下であるので、表１における条件１〜３の範囲においては、積層痕を良好に除去できることが分かった。特に、条件１の方が積層痕の除去には有利であることが示唆された。

（２）光沢性
実施例３、４、５は○評価であり、実施例１、２、６は△評価であった。△評価は実用レベルでは問題とならない程度の評価の低下であるので、表１における条件１〜３の範囲においては、ワークに光沢性が得られることが分かった。特に、条件２の方が光沢性の向上には有利であることが示唆された。

（３）平滑性
実施例４、５、６は○評価であり、実施例１、３、４は△評価であった。△評価は実用レベルでは問題とならない程度の評価の低下であるので、表１における条件１〜３の範囲においては、ワークに光沢性が得られることが分かった。特に、条件３の方が平滑性の向上には有利であることが示唆された。更に、第２の噴射材により表面処理を行った実施例７、８はいずれも○評価となったので、第２の噴射材による表面処理は、ワーク表面の平滑性の向上に有効であることが示唆された。

表１における条件１〜３を逸脱している比較例１〜６は、いずれかの評価が×評価となった。また、第１の噴射材を球形とした場合（比較例７）、積層痕を除去する能力が不足することが示唆された。

更に、第２の噴射材による表面処理の効果について説明する。光沢性及び平滑性の評価がいずれも△評価であった条件１で表面処理を行った後に第２の噴射材により表面処理を行った実施例７、８はいずれの評価も○評価となった。第２の噴射材による表面処理は、ワーク表面の光沢性及び平滑性の向上に有利であり、意匠性の向上に有効であることが示唆された。

第２の噴射材による表面処理において、前述の範囲（Ｈｖ５００〜８００であり、且つ該第２の噴射材が被処理面に衝突した時の衝突エネルギーが９．６×１０^-8〜３．１×１０^-6Ｊ）を逸脱した場合、この範囲を下回る比較例７では光沢性及び平滑性の評価が△評価となり、この範囲を上回る比較例８は平滑性の評価が△評価となっていた。これは、第２の噴射材による表面処理の効果が十分に得られないことが示唆している。また、第２の噴射材を異方形状とした比較例１０では、光沢性と平滑性の評価が共に×となっており、この表面処理によって意匠性が悪化したことが示唆された。

１:表面処理装置
１０:筐体
１２:扉
１４:貯留ホッパ
１６:処理テーブル
１８:ノズル
１８ａ:ノズルホルダ
１８ｂ:エアノズル
２０:移動機構
２２:架台
２４:固定治具
２６:分離機構
Ｗ:ワーク
Ｒ:処理室
Ｐ:輸送管
Ｈ１:エアホース
Ｈ２:噴射材ホース

Claims

三次元造形法によって製造された金属製の立体構造物の表面欠陥を除去する表面処理方法であって、
前記立体構造物を準備する工程と、
前記立体構造物の表面に向かって第１の噴射材を噴射し、前記第１の噴射材を前記表面に衝突させる工程と、を含み、
前記第１の噴射材が角部を有する粒子であって、該角部によって立体構造物表面の層状の段差を除去し、
前記第１の噴射材はビッカース硬さがＨｖ２０００〜２５００であり、且つ該第１の噴射材が被処理面に衝突した時の衝突エネルギーが２．９×１０ ^-8 〜６．２×１０ ^-6 Ｊである、
ことを特徴とする表面処理方法。
三次元造形法によって製造された金属製の立体構造物の表面欠陥を除去する表面処理方法であって、
前記立体構造物を準備する工程と、
前記立体構造物の表面に向かって第１の噴射材を噴射し、前記第１の噴射材を前記表面に衝突させる工程と、を含み、
前記第１の噴射材が角部を有する粒子であって、該角部によって立体構造物表面の層状の段差を除去し、
前記第１の噴射材はビッカース硬さがＨｖ５００〜８００であり、且つ該第１の噴射材が被処理面に衝突した時の衝突エネルギーが１．０×１０^-6〜３．２×１０^-5Ｊである、
ことを特徴とする表面処理方法。
三次元造形法によって製造された金属製の立体構造物の表面欠陥を除去する表面処理方法であって、
前記立体構造物を準備する工程と、
前記立体構造物の表面に向かって第１の噴射材を噴射し、前記第１の噴射材を前記表面に衝突させる工程と、を含み、
前記第１の噴射材が角部を有する粒子であって、該角部によって立体構造物表面の層状の段差を除去し、
前記第１の噴射材はビッカース硬さがＨｖ５０〜２００であり、且つ該第１の噴射材が被処理面に衝突した時の衝突エネルギーが１．０×１０^-4〜１．２×１０^-3Ｊである、
ことを特徴とする表面処理方法。
前記第１の噴射材は金属を除く粒子である、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の表面処理方法。
前記第１の噴射材は表面に酸化皮膜が形成されていない金属質の粒子である、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の表面処理方法。
前記立体構造物の被処理面に向かって第２の噴射材を噴射する工程を更に含み、
前記第２の噴射材は角部のない粒子である、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表面処理方法。
前記第２の噴射材はビッカース硬さがＨｖ５００〜８００であり、且つ該第２の噴射材が被処理面に衝突した時の衝突エネルギーが９．６×１０^-8〜３．１×１０^-6Ｊである、
請求項６に記載の表面処理方法。
前記立体構造物の下方に向かう気流を発生させる工程と、
前記立体構造物の上方より被処理面に向けて噴射した前記第１の噴射材を前記気流によって整流する工程と、を含む、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表面処理方法。