JPH03107414A - レーザ熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、金属材料の熱処理方法の１つであるレーザ熱
処理方法に関するものである。

［従来技術］ 従来、レーザビームを用いて金属材料を熱処理する際に
は、金属材料表面におけるレーザビームの反射を防ぐ目
的で熱処理前に金属材料の被熱処理箇所にレーザビーム
吸収剤を塗布していた。その場合、そのレーザビーム吸
収剤は粉末等の固体状態で保存していたものを有機溶剤
に溶解させて使用したり、あるいは、スプレー缶等の密
閉容器内に有機溶剤により溶解させた状態で使用したり
していた。また、使用に際してはスプレー塗布・はけ塗
り等によりレーザビーム照射局部に予め塗っておいてそ
の乾燥を待ってレーザ照射を行なっていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、レーザビーム照射の必要な箇所の形状が
複雑な場合には、予めその周辺部分をマスキングしてお
くか、あるいはレーザビーム照射後有機溶剤によってレ
ーザビーム照射局部周辺残部のレーザビーム吸収剤の拭
き取り除去が必要である。また塗布方法によってはビー
ム吸収剤塗布後の吸収剤膜厚にばらつきが出て熱処理が
安定しない等の問題点があった。

更に吸収剤塗布後は乾燥時間が必要であり、しかもレー
ザビーム吸収剤の保存・使用・除去の各工程では有機溶
剤が多く使われる為１．金属材料のレーザ処理において
は、その作業工程が煩雑になりやすく、衛生的にも問題
があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、第一の目的は、簡単かつ短時間でレーザビー
ム吸収剤を金属材料表面に塗布することができ、作業工
程の煩雑さを取り除くことのできるレーザ熱処理方法を
提供することにある。

第二の目的は、金属材料表面に均一な膜厚を有するレー
ザビーム吸収剤を生成させ、安定した熱処理影響層の得
られるレーザ熱処理方法を提供することにある。

第三の目的は、金属材料のレーザ熱処理の際に有機溶剤
等が不要な衛生的なレーザ熱処理方法を提供することに
ある。

′［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明のレーザ熱処理方法は
、レーザビーム吸収剤転写シートにより金属材料表面に
任意形状の均一な塗膜を形成し、しかるのちレーザ熱処
理するその塗膜の膜厚は適宜選択するものとする。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

本発明のレーザ熱処理方法においては、金属材料表面に
対してのレーザビーム吸収剤の形成方法をスプレー塗布
や、はけ塗り等の方法ではなく、第１図に示したいわゆ
る転写シートＡという形で形成した点に特徴がある。こ
のレーザビーム吸収剤転写シートＡのシート基材１とし
ては、紙・金属箔またはプラスチック等のフィルムが適
宜に用いられる他、そのような紙・金属箔・プラスチッ
ク等の表面のぬれ性を制御する為に当該シート基材１の
一面に表面処理剤層２を設け、その上にレーザビーム吸
収剤層３を設けたシートが好適に用いられることになる
。当該シート基材１は、製造上及び取り扱い上十分な機
械的強度を有している一方、感圧転写時に圧力がかかり
やすいようにある程度の柔軟性を有することが望ましく
、かかるシートは２５〜２００１ｔＩＬ好ましくは５０
〜１５０腐の厚みを有することが望ましい。

ここで用いられるプラスチックフィルムの例としては、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリイミド、フッ素系樹脂、ポリ塩化ビニル、
ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ＡＢ
Ｓ、アイオノマーエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ
サルフォン等から得られるフィルムをあげることができ
る。

このシート基材は位置合わせや転写確認をしやすいよう
に透明あるいは半透明であることが望ましい。また、当
該シートに利用される表面処理剤としては一般に離型剤
として用いられる好適なもの、例えばシリコーン、パラ
フィン、フッ素系樹脂等が用いられる。

表面処理剤２やレーザビーム吸収剤３のシート基材１上
への形成は、スクリーン印刷やグラビア塗工等の一般に
好適な塗工方法により行なわれる。

又微細な転写像を形成するために感熱転写方式を用いて
レーザビーム吸収剤シートを作製しても良い。

一方、このような転写シート上に設けられるレーザビー
ム吸収剤３の成分は、ＣＯ２レーザ光。

ＹＡＧレーザ光等の波長の光を吸収しやすい顔料・染料
等からなるレーザビーム吸収剤の他にバインダ剤その他
の添加剤よりなるものであり、当該層の厚みは必要に応
じて任意に設定することが可能である。

次にレーザビーム吸収剤転写シートを作成するための具
体的な実施例を示す。

実施例１ 従来のレーザビーム吸収剤とレーザビーム吸収剤転写シ
ートの相違点を表１に示したが、レーザビーム吸収剤転
写シートからレーザビーム吸収剤を金属材料の被照射局
部に転写する際、被照射局部の形状が簡単で精度が要求
されない場合、また時間等の制約がなく転写シート裏面
からの簡単な圧力操作（感圧転写）だけで転写したい部
分へ素早く簡単に任意形状にレーザビーム吸収剤を転写
したい場合には本実施例が好適となる。シート基材とし
ては１００Ｍの高密度のポリエチレンを用い、表面処理
剤としてはシリコーンを用いている。

（以下余白） 表 １ 表面処理剤としては表２に示すような組成の溶液をリバ
ースコーターを使用してＨＤＰＥシートの表面に塗工し
た。そして１２０°Ｃで乾燥させることにより０．　０
５ｇ／ｍ　２の厚みの表面処理剤層を設けた。

表２ 次表３に示すように組成のレーザービーム吸収剤の溶液
をワイヤーバーコーターを使用して表面処理剤層上に塗
工した。そして８０℃で乾燥させることによりＬｏｇ／
ｍ２の厚みのレーザービーム吸収剤層を設けた。

表 レーザビーム吸収剤用溶液の組成 上記のようにして形成させたレーザービーム吸収剤転写
シートのシート基材側からの簡単な圧力操作により、金
属材料表面に対し任意形状の転写ができることとなる。

実施例２ 被照射局部にレーザビーム吸収剤を転写する際、転写形
状に精度が要求されたり、被照射局部形状が複雑な場合
に有効と考えられる。まず表４に示すような成分からな
るレーザビーム吸収剤層５、転写性調整層６を第２図に
示すようにポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィ
ルム表面へ順次コーティング、乾燥してレーザビーム吸
収剤リボンＢを作成した。膜厚としてはＰＥＴフィルム
３゜５／ａ、レーザビーム吸収剤層７／ａ、転写性調整
層１腐程度である。

（以下余白） ０ 表４ レーザビーム吸収剤リボンの組成 １ リボンをＢを用いて、表５に示すような組成の表面処理
剤溶液を厚み１００．の高密度ポリエチレンフィルム上
へコーティング・乾燥して得られた転写シートＣ上に第
３図に示すようにして感熱プリンタにてレーザビーム吸
収剤を感熱転写させた。その結果得られた、シート基材
１、表面処理剤層２、転写性調整剤層６、レーザビーム
吸収剤層５よりなるレーザビーム吸収剤転写シートは、
感熱転写を利用している為、第４図に示すようにシート
基村上に、要求される転写形状だけの精度の高いレーザ
ビーム吸収剤層が形成される。この転写シー）Ａ＝を金
属材料表面に感圧転写する際には位置合せをしやすいよ
うに、シート基材として透明であるか或いは半透明であ
るものを選択することが望ましい。

（以下余白） 　２ 表５ 表面処理剤用溶液の組成 （実施例２） 実施例１及び実施例２によるレーザビーム吸収剤転写シ
ートの使用方法及びその相違を第５図に示した。

次に上記作成方法により形成されたレーザビーム吸収剤
転写シートを用いて機械構造用炭素鋼のレーザ焼入れを
行なったが、今回の試験では、レーザビーム吸収剤膜厚
は１０府程度を想定しており、第６図に示したように、
従来のスプレー塗布やはけ塗り等による膜厚変動のばら
つきは非常に大きなものとなっていることがわかる。

今回のレーザ焼入れにおいては被焼入れ材料として機械
構造用炭素鋼８４５Ｃを選択し、前処理として前記レー
ザビーム吸収剤転写シートを利用３ して、５４５Ｃ材表面の被熱処理局部に対してレーザビ
ーム吸収剤の形成を行なった。８４５Ｃ材にレーザビー
ム吸収剤転写シート、はけ塗り、スプレー塗布の３通り
の方法で１０．程度の厚さのレーザビーム吸収剤を幅１
０ｍｍ程度材料表面に形成し、乾燥後にＣＯ２レーザ加
工機によりＣＯ２レーザ光を照射してレーザ焼入れを行
ない、その断面組織観察により硬化深さの比較を示す（
第７゜８図参照）。図に示すように、従来法では硬化深
さのばらつきは非常に大きいが転写シートを用いると均
一に焼入れることか可能となった。

［発明の効果］ 上記の構成を有する本発明のレーザ熱処理方法によれば
、金属材料表面に対するレーザビーム吸収剤の除去等に
関しての作業工程の煩雑さが取り除かれ、レーザビーム
吸収剤を扱う時間が短縮化される。また、レーザビーム
吸収剤転写シートにより、金属材料表面に均一な膜厚で
しかも任意の膜厚の任意形状のレーザビーム吸収剤を設
けることができる為、被熱処理部分には、安定した熱処
４ 理層が得られる。更に、レーザビーム吸収剤の使用・保
存等に際しては有機溶剤等は不要な為、衛生面でも全く
問題のないレーザ熱処理法が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第７図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図はレーザビーム吸収剤転写シートの外
観図、第２図はレーザビーム吸収剤リボンの構成図、第
３図はレーザビーム吸収剤インクの転写シートへの感熱
転写を説明する図、第４図は感熱転写方式により作製し
たレーザビーム吸収剤転写シートの断面図、第５図はレ
ーザビーム吸収剤転写シートの使用方法を示す図、第６
図は塗布方法による塗布膜厚のばらつきの比較を示す図
、第７図はレーザ焼入れ条件を示す図、第８図はレーザ
焼入れ後の比較データを示す図である。 図中、１はシート基材、２は表面処理剤層、３はレーザ
ビーム吸収剤層、４はレボン基材（ＰＥＴフィルム）、
５はリボンのレーザビーム吸収剤５ 層、６は転写性調整層、Ａはレーザビーム吸収剤転写シ
ート、Ａ″は感熱転写方式により作製したレーザビーム
吸収剤転写シート、Ｂはレーザビーム吸収剤リボン、Ｃ
は転写シートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、乾式転写シートを用いてレーザビーム吸収剤を被熱
   処理材料表面上に設け、しかるのちレーザビームを用い
   て被熱処理材料の熱処理を行うようにしたことを特徴と
   するレーザ熱処理方法。