JPH0383878A - セラミックス装飾方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ加工を利用したセラミックスの装飾方
法に関する。

（従来の技術） 従来、セラミックスに文字や模様を描くセラミックスの
装飾方法として、レーザを用いるものが知られている。

この方法においては、セラミックス表面にレーザを照射
し、この照射部位を溶融、蒸発させている。すなわち、
溶融、蒸発により照射部分を除去することで、文字や模
様を描くものである。

この方法で装飾されたセラミックスにおいて６よ、除去
された部分からクラックが発生し易いこともあり、強度
的に弱くなるという不都合が生じていた。また、平面な
ど連続した面を要求されるセラミックスには、適用でき
なかった。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来、レーザによるセラミックスの装飾方
法にあっては、装飾部分を除去するものであったため、
強度低下を招くことや適用範囲を限定されることなどの
ｍ’＋ｕがあった。

本発明の目的は従来のかかる問題点を解決することであ
り、強度の低下を招かずまた適用範囲を限定されずに装
飾を行えるセラミックスの装飾方法を提供することにあ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段および作用〉上記目的を達
成するために、本発明にかかるセラミックスの装飾方法
は、レーザをセラミックス表面に照射し、該セラミック
ス表面を選択的に変色させることを特徴としている。

本発明にかかる装飾方法が適用され得るセラミックスと
しては、元来、レーザを比較的良好に吸収するチタニア
（Ｔｉｅ、）、窒化ケイ素〈５１５Ｎ４〉など有色のセ
ラミックスより、元来、レーザの多くを反射してしまう
アルミナ（Ａｌｓ。

、）、ジルコニア（ＺｒＯｘ）や、ムライト、スピネル
構造を有するセラミ・ノクスなど、白色系のセラミック
スにおいて、より変色の程度が顕著となる。

また１本発明にかかるセラミックスを変色させ得るレー
ザのエネルギ密度としては、セラミックスの種類により
異なるが、１０Ｊ／−〜１００００Ｊ／−が望ましい０
例えば、セラミックスがアルミナであれば、５０〜５０
０Ｊ／ａＪ程度が望ましく、安定化ジルコニアであれば
、１０００〜８０Ｏ０Ｊ／ａＪ程度が望ましく、ｓｉｃ
であれば、１０００〜４０００Ｊ／ａＩｉ程度が望まし
い。

また、上述のようなエネルギ密度のレーザ照射を行うに
際しては、エネルギ密度の大きさ等にもよるが、例えば
ＣＯ２レーザなどでＩＫＷ出力する際、焦点での照射で
、１０　ｍ　／　Ｓｅｃ以上のビーム移動が好ましく、
５０　ｗｍ　／　Ｓｅｃ以上のビーム移動がより好まし
い。

そして、上述のようなエネルギ密度のレーザを発生する
レーザ照射装置としては、炭酸ガス（ＣＯｘ）レーザ加
工機など高出力装置として汎用されているレーザ装置が
好ましいものであるが、必要なエネルギ密度を満たすも
のであれば、ＹＡＧレーザ装置や、その池のレーザ装置
であっても用いることができる。

また、レーザ照射の環境としては、セラミックスが酸化
物の場合には、後述するように、酸素欠陥による変色を
図って、大気中より、比較的酸素分圧の低い不活性ガス
雰囲気あるいは還元雰囲気中が望ましく、セラミックス
が非酸化物の場合には、大気中あるいは酸化雰囲気中が
望ましい。

また、本発明にかかる装飾としては、セラミックスはさ
み、ナイフ等積々のセラミックス製品や一枚板ステンド
グラス等装飾製品に対するマーキングを含めた装飾に限
るものでなく、放熱特性の改善を目的とした電子部品基
板の着色などにも適用できる。

また、本発明にかかるセラミックスとしては、板状物等
任意の形状をとるセラミックス単体であってもよいし、
レーザ照射される表面部分のみがセラミックスで、基材
がセラミックスと別の単体ないし化合物であってもよい
。

このように、セラミックスを変色させ得るエネルギ密度
のレーザをセラミックス表面に照射すると、照射部分が
急速に加熱および冷却され、非化学量論組成となり、セ
ラミックスが変色すると考えられる。すなわち、セラミ
ックスが酸化物の場合には、酸素の欠陥が生じて非化学
量論組成となると考えられるもので、この場合には、黒
色化（暗色化）が起きることが多い、そして、セラミッ
クスが非酸化物の場合には、酸素の侵入により非化学量
論組成が生成されると考えられる。

したがって、上述のような適当量のエネルギ密度のレー
ザ照射で変色を行い、一部を除去することなくセラミッ
クスの装飾を行えるため、セラミックスの強度の低下を
招かず、また、平面など連続した面を要求される際にも
適用できるなど適用範囲が限定されない。

（実施例） 実施例Ｉ Ａ１．Ｏ，の焼結板（直径３０−厚さ３閣）を、アルゴ
ン雰囲気中でレーザ照射した。レーザ条件は、ＣＯ，レ
ーザで、■　７００Ｗ、オシレーションモード、　２５
００　ｗａｓ／　Ｗｉｎ移動（エネルギ密度１１０Ｊ／
り、■　４００Ｗ、オシレーションモード、　　１２０
０ｎｍ／Ｗｉｎ移動（エネルギ密度１３０Ｊ／−）であ
った。

結果は、■、■両条件においても、はとんど同様に、乳
白色から黒色へと変化した。

実施例２ ＣｅＯｘ　、Ｚｒｏ、、Ｙ＊　０５が混在する焼結［（
３５−Ｘ３５謹×２−）を、大気中でレーザ照射した。

レーザ条件は、ＣＯ２レーザで、■６５０Ｗ、オシレー
ションモード、１００ｍ／醜１１１移動くエネルギ密度
１８００Ｊ／ｃＪ）、■　６５０Ｗ、オシレーションモ
ード、　２５ｍｍ／Ｗｉｎ（エネルギ密度７２００Ｊ／
ｃｓｌ）であった。

結果は、薄黄色から、■条件では、黒色、濃黄色の混在
となり、■条件では、濃黄色、茶色の混在となった。

実施例３ ＳｉＣ焼結板（２０ｗ＋Ｘ２０■×３−）を、大気中で
レーザ照射した。レーザ条件は、ＣＯ，レーザで、８５
０Ｗ、オシレージリンモード、２００　＝　／　ｌ　ｉ
　ｎ移動（エネルギ密度１１６０Ｊ／ａＪ＞であった。

結果としてセラミックスは、黒に近い濃緑色から淡白色
となった。

以上の結果から明らかなように、セラミ・フクスの表面
を所定範囲内エネルギ密度でレーザ照射すると、一部が
除去されるなどの損傷を受けることなく、照射された部
分が顕著に変色するという結果が得られた。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明のセラミックス
の装飾方法においては、セラミックス表面に対して適当
量のレーザを照射することで、任意の部分を容易に変色
でき、しかも、照射部分を除去するものでないため強度
の低下を招いたり適用範囲を限定されることがなく、そ
の工業的価値は極めて大きい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザをセラミックス表面に照射し、該セラミックス表
   面を変色させることを特徴とするセラミックスの装飾方
   法。