JPH07228980A - 表面加工方法および表面加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単に表面の強度あるいは硬度を改良できる
とともに、表面の寸法精度も十分に高くできる表面加工
方法および表面加工装置を提供する。 【構成】 高速回転するワーク５５の内部５５ａに表面
加工装置１を挿入し、電極先端部１３ａとワーク５５と
の間にプラズマ放電させるとワーク５５の一部（溶融部
分１０１）が溶融する。ノズル１５からは酸化アルミニ
ウム、銅およびチタンの粉末を浮遊させたアルゴンガス
が噴射され、溶融部分１０１にはこれらの粉末が付着し
て内部に浸入する。このことによりワーク５５の表面に
酸化アルミニウム、銅および金属チタンの粒子が分散し
た複合体層が形成されることになる。この複合体層は直
ちにロール２９によりロールがけされ、表面精度は溶融
前と同等またはそれ以上となる。またこの塑性変形によ
り、溶融前の結晶状態よりもきわめて緻密な結晶状態と
なるため、より一層硬度の高いものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種材料の表面加工方法
および表面加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種材料の性能、例えば強度、硬度ある
いは耐薬品性等を改善するために、その結晶状態を変え
たり、改質剤を添加する等の処理が普通に行われてい
る。その処理は、材料の製造時に所定の処理を行うこと
により初めて目的の性能が達成される。

【０００３】しかし、用途によっては、わざわざ材料の
全体を改質する必要はなく、既に存在する材料の表面の
み改質すれば十分な場合がある。例えば、自動車エンジ
ンのシリンダや金型などである。この方法の一つとし
て、アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面をプラ
ズマ放電やレーザによって溶融させ、そこに銅とチタン
カーバイドとの混合粉体を溶かし込むことにより表面に
硬化層を形成する方法が検討されている。

【０００４】また、加熱した表面に樹脂を吹き付けて樹
脂コートすることにより、耐薬品性等を改良する方法が
存在する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の方法で
は、一旦表面を溶融させ粉体を混合させた後、冷却して
いるため、表面硬度は確かに向上するが、表面の形状が
溶融混合により凸凹となり非常に粗いものとなってしま
った。これを再度寸法的に精度の高い表面にしようとす
ると切削を行うことになる。しかし、上述した加工によ
り表面の硬度は極めて高いものとなっているので、その
切削自体も時間のかかる非効率なものとならざるを得な
かった。

【０００６】後者の方法でも、表面形状が凸凹となり非
常に粗いものとなることには変わりはなかった。また切
削自体も困難な樹脂もあり、樹脂コート全体が剥がれる
恐れもあった。本発明は、簡単に表面の状態を改質でき
るとともに、表面の寸法精度も十分に高くできる表面加
工方法および表面加工装置を提供することを目的として
なされた。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】請求項１記載の
表面加工方法は、被加工材の表面を加熱して溶融すると
ともに、セラミックスと金属とを含む改質剤を付着した
後、直ちに塑性変形加工することにより所望の寸法精度
とすることを特徴とする。

【０００８】請求項１５記載の表面加工方法は、被加工
材の表面を加熱するとともに、プラスチックスを含む改
質剤を付着した後、直ちに塑性変形加工することにより
所望の寸法精度とすることを特徴とする。上記請求項
１，１５において、塑性変形加工としてはロールがけ、
バニシング加工等が挙げられる。これらは加工法あるい
は加工装置として簡便であり、精度も高いので好まし
い。

【０００９】また、上記加熱は、プラズマ放電、レーザ
照射、電子ビームあるいはイオンプレーティング等によ
る加熱が挙げられる。これらは加熱法あるいは加熱装置
として、比較的簡便であり、狭い部分を加熱できるので
好ましい。セラミックスと金属とを含む改質剤の内、金
属としては銅、チタン、水銀、金、銀、アルミニウム、
イットリウム、ベリリウム、鉄、ニッケル、ジルコニウ
ム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロ
ム、モリブデン、タングステン等が挙げられる。セラミ
ックスとしては酸化アルミニウム等の酸化物、あるいは
炭化ホウ素、炭化珪素等の炭化物、窒化チタン等の窒化
物が挙げられる。特にチタン、ジルコニウム、ハフニウ
ム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデ
ンあるいはタングステンの各炭化物がとりわけ溶融金属
に濡れがよいので好ましい。改質剤として、セラミック
スと金属とを含むものとするのは、主に、金属がセラミ
ックスを覆い、被加工材に対する濡れが改善され、被加
工材内に浸入し易くなるからである。

【００１０】セラミックスと金属との組合せは、銅、酸
化アルミニウムおよびチタンの組合せが一層硬度が向上
するので好ましく、この銅、酸化アルミニウムおよびチ
タンの組合せの改質剤に対しては、被加工材としてアル
ミニウムまたはアルミニウム合金を用いることが好まし
い。

【００１１】改質剤の形態としては、粉末状、あるいは
液状等が挙げられる。液状としては、ペースト状、溶液
状等が挙げられる。粉末状の改質剤はセラミックスや金
属をそのまま粉体としたものを用いればよいが、液状の
改質剤は有機溶剤や無機溶剤にセラミックスや金属を分
散あるいは溶解させて用いればよい。

【００１２】また被加工材としてはアルミニウムまたは
アルミニウム合金、鉄、炭素鋼、等の各種金属や合金ば
かりでなく、プラスチックスやガラス等も挙げられる。
請求項１５記載の表面加工方法は、被加工材の表面を加
熱するとともに、プラスチックスを含む改質剤を付着し
た後、直ちに塑性変形加工することにより所望の寸法精
度とすることを特徴とする。プラスチックスとしては、
フッ素樹脂（商品名テフロン等）、ナイロン、ポリエチ
レン、ポリプロピレン等が挙げられる。フッ素樹脂は主
に焼付け防止性を与えるため、ナイロン、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンは主に耐薬品性を与えるためであ
る。

【００１３】請求項１６記載の表面加工装置は、被加工
材の表面を加熱する加熱手段と、上記加熱手段の近傍に
設けられ上記加熱手段により加熱された個所に塑性変形
加工を行う塑性変形加工手段と、を備えたことを特徴と
する。

【００１４】請求項１７記載の表面加工装置は、請求項
１６記載の構成に更に、上記加熱手段の近傍に設けられ
上記加熱手段により加熱された個所に、上記塑性変形加
工手段による加工の前に、改質剤を付着する改質剤付着
手段を備えたことを特徴とする。

【００１５】請求項１６，１７において、塑性変形加工
手段としては、ロールあるいはバニシングロール等が挙
げられる。加熱手段としては、プラズマ放電装置、イオ
ンプレーティング装置、レーザ照射装置あるいは電子ビ
ーム照射装置等が挙げられる。改質剤付着手段としては
粉体であれば気体に分散して吹き付ける装置、ペースト
あるいは溶液であればそのまま吹き付ける装置等が挙げ
られる。

【００１６】請求項１記載の表面加工方法は、被加工材
の表面を加熱して溶融するとともに、セラミックスと金
属とを含む改質剤を付着している。この付着により、被
加工材の表面に改質剤が混合され、被加工材と改質剤と
の混合層を表面に形成することができる。更に、その直
後に塑性変形加工する。この時まだ混合層は溶融あるい
は半溶融状態にあるため、被加工材の表面は簡単に加工
され、所望の寸法精度とすることができる。その後、混
合層が冷却すれば、十分に強度あるいは硬度が高く、か
つ寸法精度の高い表面が形成されることになる。

【００１７】請求項１５記載の表面加工方法は、被加工
材の表面を加熱するとともに、プラスチックスを含む改
質剤を付着している。この付着により、被加工材の表面
にプラスチックスコートが形成される。更に、その直後
に塑性変形加工する。この時まだプラスチックスコート
層は溶融あるいは半溶融状態にあるため、被加工材の表
面は簡単に加工され、所望の寸法精度とすることができ
る。その後、プラスチックスコート層が冷却すれば、耐
薬品性等の性能が高く、かつ寸法精度の高い表面が形成
されることになる。

【００１８】請求項１６記載の表面加工装置は、加熱手
段の近傍に塑性変形加工手段が設けられているため、加
熱手段により加熱された個所に直ちに塑性変形加工を行
うことができる。したがって、表面を高精度に整えるこ
とができ、更に表面が金属の場合は硬度を上げることが
できる。更に、この装置の傍らから加熱または溶融部分
に改質剤を付着すれば、上記表面加工方法を実現するこ
とができる。

【００１９】請求項１７記載の表面加工装置は、請求項
１６記載の表面加工装置の作用と共に、更に改質剤付着
手段を備えているので、被加工材が金属で改質剤がセラ
ミックスと金属とを含む場合は一層表面の硬度を改良で
き、プラスチックスを含む改質剤の場合は、表面を高精
度に整えることができプラスチックスに応じた耐薬品性
等を改良できる。この装置により上記表面加工方法を実
現することができる。

【００２０】請求項１６，１７記載の表面加工装置で
は、塑性変形加工手段としてロールを用いれば、容易に
表面を高精度に整え、更に金属の場合は硬度を上げるこ
とができる。また上記各請求項において、加熱または加
熱手段として、プラズマ放電装置あるいはイオンプレー
ティング装置であれば、導電体の被加工材には電極を向
けるのみで所望の個所を加熱または溶融させることがで
きる。レーザ照射装置あるいは電子ビーム照射装置であ
れば、導電体、非導電体といったことにかかわらず、い
かなる被加工材にもそのレーザ光や電子ビームを向ける
のみで所望の個所を加熱または溶融させることができ
る。

【００２１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。 ［実施例１］図２は実施例１の外観を概略的に表し、図
１はその中心軸での部分端面を表す。

【００２２】表面加工装置１は、本体フレーム３を中心
として、その先側から基側にかけて、加熱手段および改
質剤付着手段としての電極ノズル部５、塑性変形加工手
段としてのロール部７、および導入部９を備えている。
電極ノズル部５は、図４に示すごとく円盤状をなしてい
る。図３の要部拡大図に示すごとく、その円盤状基板１
１の内部には径方向に電極１３が配置されている。電極
１３の先端部１３ａは基板１１の周面から外部に突出
し、更にその周囲にはノズル１５が配置されている。本
体フレーム３内には混合気体通路１７が設けられてい
る。この混合気体通路１７は導入部９から炭酸ガスやア
ルゴンガス等の不活性ガスと粉体との混合物をノズル１
５まで導き、ノズル１５先端の開口部１５ａから混合物
を噴出させる。尚、混合気体通路１７内には、スペーサ
を兼ねたスタティクミキサ１８ａ，１８ｂが設けられて
いる。このスタティクミキサ１８ａ，１８ｂにより、混
合気体は撹拌され、ガスと粉体に分離せずにノズル１５
まで到達できる。

【００２３】電極１３は円盤状基板１１内の混合気体通
路１７の中心にスペーサ１９により支持されている。後
端部１３ｂはスペーサ２１に当接している。この電極１
３の先端部１３ａの突出量は、スペーサ２１を介してボ
ルト２３の螺入量により調節される。また、電極１３の
側面には閉塞板２５が当接し、更にその反対側からワイ
ヤ導入管２７が当接することにより、電極１３は円盤状
基板１１の内部に固定される。尚、閉塞板２５は、ワイ
ヤ導入管２７の反対側から円盤状基板１１に螺合され固
定されている。

【００２４】ロール部７は、ロール２９、ロールフレー
ム３１、調整用ハウジング３３および調整用ロックナッ
ト３５を備えている。ロール２９は４つ設けられ、それ
ぞれロールフレーム３１に１／４周毎に回転自在に取り
付けられている。尚、ロール２９のワーク（被加工材）
と当接する部分は、図５に示すごとく、本体フレーム３
の軸方向（進行方向）Ｓに対して、内側に約１．５゜傾
斜している。これは、ロール２９に対してワークから急
激に負荷が加わらないようにして、ロール２９を保護し
たり、ワークに対する加工精度を上げたりするためであ
る。

【００２５】ロールフレーム３１は筒状をなし、調整用
ハウジング３３および調整用ロックナット３５により軸
方向の移動を規制され、本体フレーム３の所定の位置に
配置されている。本体フレーム３の断差部３ａに接する
リング状スペーサ３ｂとロールフレーム３１の断差部３
１ａとの間に配置された圧縮ばね３７により、ロールフ
レーム３１は常に調整用ハウジング３３側に付勢されて
いる。調整用ロックナット３５は本体フレーム３に対す
る螺合位置を調整することにより、調整用ハウジング３
３を介してロールフレーム３１の位置を調整可能として
いる。

【００２６】尚、ロールフレーム３１と調整用ハウジン
グ３３との間にベアリング３３ａを配置して、ロールフ
レーム３１を調整用ハウジング３３側に付勢された状態
でも調整用ハウジング３３に対して回転可能としてもよ
い。このようにして、加工作業時にはロールフレーム３
１を図示しないモータにより自動的に回転させると、そ
の先端に設けられたロール２９は、本体フレーム３の先
端に設けられた本体マンドレル３９の周囲を回転するこ
とになる。ただし実施例１では導入部本体９ａ以外は一
体となって回転する。

【００２７】導入部９は本体フレーム３内に設けられた
混合気体通路１７、冷媒通路４１およびワイヤ導入管２
７内の導線４３にそれぞれ混合気体、冷媒および高電圧
を供給する部分であり、外部の図示しない混合気体供給
装置、冷媒供給装置および高電圧電源４５に接続されて
いる。尚、冷媒としてはここでは水を用いている。

【００２８】上記構成の表面加工装置１は、図６のごと
くＮＣ装置またはＭＣ（マシニングセンタ）のテーブル
５１上にテールストック５３に支持されて配置される。
ワーク５５はチャック装置５７により回転自在に支持さ
れ、モータ５９の回転により高速回転する。コントロー
ラ６１はテールストック５３のＸ方向およびＺ方向の移
動、テールストック５３内のモータの回転およびモータ
５９の回転を制御すると共に、混合気体通路１７、冷媒
通路４１および導線４３への混合気体および冷媒の流量
や電源のオン／オフをコントロールしている。ワーク５
５はアルミニウムまたはアルミニウム合金から構成され
ている。前述したごとく、表面加工装置１は、導入部本
体９ａがテールストック５３に把持されて、導入部本体
９ａ以外がすべてテールストック５３内のモータにより
回転される。勿論、前述したごとくロールフレーム３１
のみが回転する構成としてもよい。

【００２９】例えば、次のようにコントロールされる。
シリンダ状のワーク５５がチャック装置５７に支持され
ているものとする。まず図７に示すごとく、ワーク５５
を高速回転させ、その内部５５ａに表面加工装置１を挿
入して行く。その際、高電圧電源４５から電極１３に通
電される。このことにより、電極先端部１３ａと接地側
であるワーク５５との間にプラズマ放電が生じ、電極先
端部１３ａ周辺のワーク５５の一部（溶融部分１０１）
が溶融する。ノズル１５へは、コントローラ６１により
アルゴンガス（あるいは炭酸ガス）中に酸化アルミニウ
ム、銅およびチタンの粉末を浮遊させた状態、即ち気体
と粉末との混合状態にしたものが送出されている。した
がって、ワーク５５の溶融部分１０１には酸化アルミニ
ウム、銅およびチタンの混合粉末が付着して内部に浸入
する。このことにより、ワーク５５の表面に、アルミニ
ウム合金中に酸化アルミニウム、銅およびチタンの粒子
が分散した複合体層１０２が形成されることになる。

【００３０】この複合体層１０２は直ちにロール２９に
よりロールがけあるいはバニシング加工される。この複
合体層１０２が形成された当初は溶融された状態で粉体
が付着されているので表面精度はきわめて粗くなってい
るが、ロールがけあるいはバニシング加工されることに
より、表面精度は溶融前と同等またはそれ以上となる。
更に、冷却後の上記複合体層１０２はきわめて硬度が高
いものであることから、当然にワーク５５の表面硬度は
上昇している。更に塑性変形により、溶融前の結晶状態
よりもきわめて緻密な結晶状態となっているため、複合
体層１０２は、より一層硬度の高いものとなっている。
尚、ロール２９の表面には冷媒通路４１より冷媒、この
場合は水が導入されるので、溶融したワーク５５の一部
がロール２９に付着することが防止できる。

【００３１】このようにアルミニウム合金の溶融部分１
０１に酸化アルミニウム、銅およびチタンの粒子を分散
させて複合体層１０２を形成した後、直ちに、ロールが
けしているため寸法精度がきわめて高いものとなると共
に、単に複合体を構成したのに留まらない高硬度の表面
加工を実現することができる。

【００３２】ここでロールフレーム３１のみ回転可能と
し、本体マンドレル３９の断面形状を多角形状とすれ
ば、ロール２９は本体マンドレル３９の周囲を回転しつ
つ、本体マンドレル表面３９ａに角部で押されることに
より、ワーク５５の方向にも周期的に変位させることが
できる。このことにより、ピーニング効果を生じさせ、
一層の硬度向上をさせることができる。

【００３３】上記実施例ではワーク５５が導電体であっ
たため、プラズマ放電により加熱・溶融させたが、この
他、もっと導電性が低い物質あるいは非導電体でも部分
的溶融が可能な方法として、レーザ照射や電子ビーム照
射により加熱・溶融させる方法がある。装置としては、
レーザの場合は、本体フレーム３や円盤状基板１１内に
レーザ発振装置を設けたり、表面加工装置１の外部にレ
ーザ発振装置を設けて、ノズル１５まで導けばよい。電
子ビームについても同様である。 ［実施例２］図８に実施例２としてＮＣ装置またはＭＣ
に取り付けられる表面加工装置のレーザ照射装置の例を
示す。図９はその先端部分のみの左側面図である。本レ
ーザ照射装置７１は外部に設けられた図示しないＣＯ2
レーザ出力装置からのレーザ光をワーク５５の加工部位
まで導くとともに、その加工部位に同時にセラミックス
と金属との粉体を吹き付けるものである。

【００３４】レーザ照射装置７１の本体７３は略Ｚ字状
をなし、レーザ光の経路に、導入管７３ａと、レーザ保
護チューブ７３ｂと、加熱手段および改質剤付着手段と
してのビームベンダ部７３ｃとを有する。レーザ光は、
導入管７３ａから導入され、レーザ保護チューブ７３ｂ
を介して、ビームベンダ部７３ｃまで導かれ、集光レン
ズ７３ｄを通り、更にビームベンダ部７３ｃのノズル７
３ｅを貫通してワーク５５に照射している。また本体７
３には前述した混合気体のための導入路７５がノズル７
３ｅに合流するように設けられ、外部から供給される混
合気体をノズル７３ｅからワーク５５に向けて噴射して
る。尚、導入路７５の途中には噴射力を高めるためのオ
リフィス７５ａが設けられている。

【００３５】このレーザ照射装置７１に、図１に示した
ロール部７を組み合わせることにより、レーザ光で図７
のようにワーク５５の所望の位置を溶融し、そこに上記
粉体を吹き付けることができる。この場合はワーク５５
がプラスチックスやガラスのような非導電体でも処理す
ることが可能となる。 ［実施例３］図１０にイオンプレーティング処理により
ワーク５５を溶融し、粉体を吹き付ける表面加工装置の
実施例３を示す。

【００３６】本実施例の表面加工装置２０１は、本体フ
レーム２０３を中心として、その先側から基側にかけ
て、加熱手段および改質剤付着手段としてのイオン噴射
部２０５、塑性変形加工手段としてのロール部２０７お
よび導入部２０９を備えている。

【００３７】イオン噴射部２０５は、鍔付円筒状をなし
ている。図１１の要部拡大図に示すごとく、イオン噴射
部本体２０５ｄの内部には混合気体流路２０５ａおよび
イオン流路２０５ｂが設けられ、イオン流路２０５ｂ内
には電極２０５ｃが設けられている。また本体フレーム
２０３内にはガイド管２１１が設けられ、このガイド管
２１１内を挿通している導線２１３が電極２０５ｃに電
気的に接続されている。導線２１３は外部の図示しない
イオンプレーティング用高圧電源に接続されている。ま
た混合気体流路２０５ａとイオン流路２０５ｂとは先端
方向の合流点Ｐ１で合流し、後述するロール部２０７の
先端の周面に１／４周毎に設けられた４つの噴射ノズル
２１５に連続することにより、混合気体とイオン流とが
一緒になって、噴射ノズル２１５から外部に噴射され
る。

【００３８】ロール部２０７は、噴射ノズル２１５、ロ
ール２２９、ロールフレーム２３１、調整用ハウジング
２３３および調整用ロックナット２３５を備えている。
噴射ノズル２１５およびロール２２９は各４つ設けられ
ている。ロール２２９は、１／４周毎に設けられた４つ
の噴射ノズル２１５の間に１／４周毎に回転自在に取り
付けられている。尚、ロール２２９のワーク５５と当接
する部分は、本体フレーム２０３の軸に対して、内側に
約１．５゜傾斜している。この理由は実施例１で述べた
通りである。

【００３９】ロールフレーム２３１は筒状をなし、調整
用ハウジング２３３および調整用ロックナット２３５に
より軸方向の移動を規制され、本体フレーム２０３の所
定の位置に配置されている。本体フレーム２０３の断差
部２０３ａとロールフレーム２３１の断差部２３１ａと
の間に配置された圧縮ばね２３７により、ロールフレー
ム２３１は常に調整用ハウジング２３３側に付勢されて
いる。調整用ロックナット２３５は本体フレーム２０３
に対する螺合位置を調整することにより、調整用ハウジ
ング２３３を介してロールフレーム２３１の位置を調整
可能としている。

【００４０】導入部２０９は本体フレーム２０３内に設
けられた混合気体通路２１７に混合気体を供給し、ガイ
ド管２１１に導線２１３およびイオンプレーティングに
必要なアルゴンガスを供給している部分であり、外部の
図示しない混合気体供給装置およびイオンプレーティン
グ装置に接続されている。また、ロールフレーム２３１
にはロール２２９を冷却するための冷媒が冷媒流路２３
１ｂから供給されている。勿論、図１のように導入部２
０９から本体フレーム２０３を介して冷媒を供給しても
よい。

【００４１】上記構成の表面加工装置２０１は、実施例
１と同様にＮＣ装置またはＭＣに配置されて加工に使用
される。加工に際しては、導入部２０９以外の部分が回
転するとともに、イオンプレーティング装置からの高電
圧が電極２０５ｃに印加され、アルゴンガスがガイド管
２１１内に送り出される。電極２０５ｃではイオン噴射
部本体２０５ｄとの間で放電がなされることにより、ア
ルゴンガスが高温のイオン状態となり、それが噴出点Ｊ
1から合流点Ｐ1に向けて噴出する。合流点Ｐ1では混合
気体通路２１７を流れてきた粉体に接触して高温のイオ
ンを含む混合気体となって噴射ノズル２１５から外部に
噴出する。このことにより、噴射ノズル２１５に対向し
ているワーク５５の一部が溶融する。ワーク５５の溶融
部分１０１には混合気体中の酸化アルミニウム、銅およ
びチタンの混合粉末が付着して内部に浸入する。

【００４２】このことにより、ワーク５５の表面に、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金中に酸化アルミニウ
ム、銅およびチタンの粒子が分散した複合体層１０２が
形成されることになる。この複合体層１０２は直ちにロ
ール２２９によりロールがけまたはバニシング加工され
る。以後の作用効果は実施例１と同様である。

【００４３】上記各実施例では、ワーク５５がアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金の場合には、混合される粉
体としては上述した酸化アルミニウム、銅およびチタン
の組合せが好ましい。各実施例で改質剤としては、酸化
アルミニウム、銅およびチタンの組合せを用いたが、単
にプラスチックスでコートするのであれば、フッ素樹脂
（商品名テフロン等）、ナイロン、ポリエチレン、ポリ
プロピレン等が用いられ、ワーク５５は少なくとも溶融
する以前の状態までに加熱されればよい。勿論、溶融状
態まで加熱してもよい。

【００４４】ワーク５５は金属の例を示したが、プラス
チックス、ガラス、セラミックスでもよい。

【００４５】

【発明の効果】請求項１記載の表面加工方法は、被加工
材と改質剤との混合層が表面に形成された直後、混合層
がまだ溶融あるいは半溶融状態にある時に、塑性変形加
工されるので、被加工材の表面は簡単に加工され、所望
の寸法精度とすることができる。冷却後には、被加工材
に、高強度あるいは高硬度で、かつ寸法精度の高い表面
が形成される。

【００４６】請求項１５記載の表面加工方法は、被加工
材の表面にプラスチックスコートが形成され、その直後
に塑性変形加工する。この時まだプラスチックスコート
層は溶融あるいは半溶融状態にあるため、被加工材の表
面は簡単に加工され、所望の寸法精度とすることができ
る。その後、プラスチックスコート層が冷却すれば、耐
薬品性等の性能が高く、かつ寸法精度の高い表面が形成
されることになる。

【００４７】請求項１または１５において、特に、塑性
変形加工としてはロールがけまたはバニシング加工を用
いれば、簡便であり精度も高い。また、加熱も、プラズ
マ放電、レーザ照射、電子ビームあるいはイオンプレー
ティングによれば、比較的簡便であり、比較的狭い所望
部分のみ加熱することも可能である。

【００４８】請求項１において、改質剤としては、特
に、被加工材がアルミニウムあるいはアルミニウム合金
の場合に、酸化アルミニウム、銅およびチタンの組合せ
が一層高硬度となる。請求項１６記載の表面加工装置
は、加熱手段の近傍に塑性変形加工手段が設けられてい
るため、加熱手段により加熱された個所に直ちに塑性変
形加工を行うことができる。したがって、表面を高精度
に整えることができ、更に表面が金属の場合は硬度を上
げることができる。更に、この装置の傍らから加熱また
は溶融部分に改質剤を付着させれば、上記表面加工方法
を実現することができる。 請求項１７記載の表面加工
装置は、請求項１６記載の表面加工装置の作用と共に、
更に改質剤付着手段を備えているので、被加工材が金属
で改質剤がセラミックスと金属とを含む場合は一層表面
の硬度を改良でき、プラスチックスを含む改質剤の場合
は、表面を高精度に整えることができプラスチックスに
応じた耐薬品性等を改良できる。この装置により上記表
面加工方法を実現することができる。

【００４９】請求項１６，１７記載の表面加工装置で
は、塑性変形加工手段としてロールまたバニシングロー
ルを用いれば、容易に表面を高精度に整え、更に金属の
場合は硬度を上げることができる。また加熱手段とし
て、プラズマ放電装置あるいはイオンプレーティング装
置であれば、導電体の被加工材には電極を向けるのみで
所望の個所を加熱または溶融させることができる。レー
ザ照射装置あるいは電子ビーム照射装置であれば、導電
体、非導電体といったことにかかわらず、いかなる被加
工材にもそのレーザ光や電子ビームを向けるのみで所望
の個所を加熱または溶融させることができる。この装置
により上記表面加工方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の表面加工装置の断面図である。

【図２】 その外観概略説明図である。

【図３】 図１の要部拡大図である。

【図４】 電極ノズル部周辺の説明図である。

【図５】 ロール周辺の説明図である。

【図６】 実施例１の表面加工装置を備えたＮＣ装置ま
たはＭＣの説明図である。

【図７】 実施例１の表面加工装置による加工時の要部
説明図である。

【図８】 実施例２のレーザ照射装置の端面図である。

【図９】 その先端部分のみの左側面図である。

【図１０】 実施例３の表面加工装置の断面図である。

【図１１】 図１０の要部拡大図である。

【図１２】 その先端部分のみの左側面図である。

【符号の説明】

１…表面加工装置 ５…電極ノズル部 ７…
ロール部 ９…導入部 １３…電極 １５…
ノズル １７…混合気体通路 ２９…ロール ３１
…ロールフレーム ３９…本体マンドレル ４１…冷媒通路 ４３
…導線 ４５…高電圧電源 ７１…レーザ照射装置 ７３
ｃ…ビームベンダ部 ７３ｅ…ノズル １０１…溶融部分 ２０１
…表面加工装置 ２０５…イオン噴射部 ２０５ａ…混合気体流路 ２０５ｂ…イオン流路 ２０５ｃ…電極 ２０
７…ロール部 ２１５…噴射ノズル ２１７…混合気体通路 ２２
９…ロール ２３１…ロールフレーム ２３９…本体マンドレル

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工材の表面を加熱して溶融するとと
   もに、セラミックスと金属とを含む改質剤を付着した
   後、直ちに塑性変形加工することにより所望の寸法精度
   とすることを特徴とする表面加工方法。
2. 【請求項２】 上記塑性変形加工がロールがけである請
   求項１記載の表面加工方法。
3. 【請求項３】 上記塑性変形加工がバニシング加工であ
   る請求項１記載の表面加工方法。
4. 【請求項４】 上記加熱が、プラズマ放電による加熱で
   ある請求項１〜３のいずれか記載の表面加工方法。
5. 【請求項５】 上記加熱が、レーザ照射による加熱であ
   る請求項１〜３のいずれか記載の表面加工方法。
6. 【請求項６】 上記加熱が、イオンプレーティングによ
   る加熱である請求項１〜３のいずれか記載の表面加工方
   法。
7. 【請求項７】 上記セラミックスが金属酸化物である請
   求項１〜６のいずれか記載の表面加工方法。
8. 【請求項８】 上記金属酸化物が酸化アルミニウムであ
   る請求項７記載の表面加工方法。
9. 【請求項９】 上記セラミックスがチタンカーバイトで
   ある請求項１〜６のいずれか記載の表面加工方法。
10. 【請求項１０】 上記金属が銅である請求項１〜９のい
    ずれか記載の表面加工方法。
11. 【請求項１１】 上記金属がチタンである請求項１〜９
    のいずれか記載の表面加工方法。
12. 【請求項１２】 上記改質剤が酸化アルミニウム、チタ
    ンおよび銅を含む請求項１〜６のいずれか記載の表面加
    工方法。
13. 【請求項１３】 上記被加工材がアルミニウムまたはア
    ルミニウム合金である請求項１〜１２のいずれか記載の
    表面加工方法。
14. 【請求項１４】 上記被加工材がプラスチックスである
    請求項１〜１２のいずれか記載の表面加工方法。
15. 【請求項１５】 被加工材の表面を加熱するとともに、
    プラスチックスを含む改質剤を付着した後、直ちに塑性
    変形加工することにより所望の寸法精度とすることを特
    徴とする表面加工方法。
16. 【請求項１６】 被加工材の表面を加熱する加熱手段
    と、 上記加熱手段の近傍に設けられ上記加熱手段により加熱
    された個所に塑性変形加工を行う塑性変形加工手段と、 を備えたことを特徴とする表面加工装置。
17. 【請求項１７】 更に、上記加熱手段の近傍に設けられ
    上記加熱手段により加熱された個所に、上記塑性変形加
    工手段による加工の前に、改質剤を付着する改質剤付着
    手段を備えたことを特徴とする請求項１６記載の表面加
    工装置。
18. 【請求項１８】 上記塑性変形加工手段がロールである
    請求項１６または１７記載の表面加工装置。
19. 【請求項１９】 上記加熱手段が、プラズマ放電装置で
    ある請求項１６〜１８のいずれか記載の表面加工装置。
20. 【請求項２０】 上記加熱手段が、レーザ照射装置であ
    る請求項１６〜１８のいずれか記載の表面加工装置。
21. 【請求項２１】 上記加熱手段が、イオンプレーティン
    グ装置である請求項１６〜１８のいずれか記載の表面加
    工装置。
22. 【請求項２２】 上記改質剤が、粉末状である請求項１
    〜１５のいずれか記載の表面加工方法。
23. 【請求項２３】 上記改質剤が、液状である請求項１〜
    １５のいずれか記載の表面加工方法。
24. 【請求項２４】 上記改質剤付着手段が、粉末状の改質
    剤を気体に分散させて上記加熱手段により加熱された個
    所に吹き付けて付着させる手段である請求項１７〜２１
    のいずれか記載の表面加工装置。
25. 【請求項２５】 上記改質剤付着手段が、液状の改質剤
    を、上記加熱手段により加熱された個所に吹き付けて付
    着させる手段である請求項１７〜２１のいずれか記載の
    表面加工装置。