JPS6372491A - 熱分解型窒化硼素材の加工法 - 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］ 本発明はレーザ加工法に関するものであり、特に難加工
性の熱分解型窒化硼素材のレーザ加工法に係る。

［従来の技術］ 熱分解型窒化硼素（以下Ｐ−ＢＮと称する）材等Ｃ，Ｖ
、Ｏ，法により製造された材料は、薄い層が積層された
構造を有している。これがためＰ−ＢＮ材等を、機械加
工（例えばスライサ、ドリル研削盤）で切断、研削、孔
加工を行なえば、刃物の当る部分が剥離してしまい、満
足できる製品を得る事ができないという問題点を有して
いた。そこで上記問題点を解消するために、Ｐ−ＢＮ材
をレーザ光で加工する試みがなされている０通常セラミ
ックス等の脆い材料を、レーザ光で精密加工する場合は
材料に与える熱的衝撃を小さくしてクラックの発生を防
止するため、レーザ光を間欠的に照射するパルス発振法
を使用し、その周波数も２００Ｈｚ以下である。又アシ
ストガスとしてはレーザ光照射部の素材を積極的に溶融
、蒸発させるためには、０□または空気を使用しており
、また製品の酸化防止のためには、不活性ガスであるＮ
２、Ａｒを使用しており、加工条件に併せて使い分けて
おこなっている。第１図はレーザ加工における材料とレ
ーザノズルの相対位置関係を示す断面図であり、１は材
料、２はレーザノズル、３はアシストガス、４はレーザ
光、５は集光レンズである。

アシストガス４は１．５〜４ａｔｍの圧力を有しており
、レーザ光照射孔から噴出して、レーザ光で溶融した材
料を吹き飛ばして加工を効果的に行なうものである。又
レンズの汚れを防止する効果をも有する。

［発明が解決しようとする問題点コ 従来のレーザ加工法でＰ−ＢＮ材を加工した場合、加工
面に金属硼素を含んだ溶融物が残留付着して加工面の面
粗さが大きくなり、その部分が黒色に変色するため、製
品としての外観及び精度をそこなう。又残留付着した溶
融物を除去するために多大な労力を要するという問題点
があった１本発明の目的は加工面に溶融物が残留付着す
ることを防止して、切断精度の向上ができるレーザ加工
法を提供することである。

口問題点を解決するための手段］ 本発明は、Ｐ−ＢＮ材にレーザ光を照射して溶融させ、
Ｏ２からなるアシストガスで溶融物を吹き飛ばすことに
より加工を行い、レーザ光は連続発振されたレーザ光か
、又は１００ＯＨｚ以上の周波数でパルス発振されたレ
ーザ光である事を特徴とするものである。

Ｐ−ＢＮ材を、前記した通常のセラミックスと同等の加
工条件でレーザ加工すると、加工面に金属硼素を含んだ
溶融物が残留付着するが、これは金属硼素の融点が２５
００℃と非常に高く、金属硼素を含んだ溶融物をアシス
トガスで加工面から完全に吹き飛ばすまでの間、溶融物
を２５００℃以上に保持することが出来ず、溶融物の一
部が加工面に残存して凝固してしまうためと考えられる
。

金属硼素は０２とよく反応して、比較的低温度（７００
℃）で燃えてしまうという性質を有しているため、レー
ザ光で照射すると同時に０２を吹きつければ加工面に付
着した金属硼素は燃えて消滅してしまい、加工面は平滑
で変色の無いものとなる。

［実施例コ 本発明を実施例で説明する。

厚さ１田のＰ−ＢＮ材をレーザ加工機で加工条件を種々
変えて、直径３０φの円板に切断した時の切断面の状態
を第１表に示す。

第２図はパルス発振における出力と時間の関係を示した
線図、第３図は連続発振における出力と時間の関係を示
す線図である。

レーザ光を周波数３００　Ｈｚでパルス発振し、アシス
トガスとして０２を使用して、加工速度を０．２＋＋＋
／ｗｉｎから０．Ｏ１ｍ／１ＩＩｉｎまで変化させたと
きは、加工速度が小さくなるに従って切断面の状態は良
くなる傾向にあるが、レーザ光の抜は側で一部に溶融物
が付着して満足すべき結果は得られなかった。又、アシ
ストガスとして０．を使用して最も良い結果が得られた
加工条件で、アシストガスをＡｒあるいはＮ２にした時
は、切断面の状態は非常に悪く、アシストガスとしての
０２とＡｒ又はＮ２との結果の差が明瞭になった。

更に周波数を１０００Ｈｚにして、加工速度を０．１ｍ
／ｗｉｎから０．０１ｍ／ｗｉｎとし、アシストガスに
０２を使用した時は、加工速度が低い場合はほぼ良好な
結果が得られた。又周波数を２０００　Ｈｚにても同様
の結果であった。

次にレーザ光を連続発振して加工速度を０．２ｍ／ｗｉ
ｎからＯ，１ｍ／ｓｉｎとし、アシストガスとして０２
を使用した時は、切断面が良好な結果を得た。パルス発
振に比して連続発振の方が高速で加工でき、また、その
切断面もより良好であり、Ｐ−ＢＮに対して、連続発振
の効果が明瞭となった。

次にレーザ光を連続発振し、加工速度を０．２ｍ／ｌｌ
１ｉｎとして、アシストガスにＡｒ又はＮ２を使用した
場合は、切断面の状態は非常に悪く、連続発振の効果は
全くなかった。

以上よりＰ−ＢＮ材を効果的に切断するにはイ）アシス
トガスは０２が必要 口）レーザ光は連続発振又はパルス発振の場合は周波数
１０００　Ｈｚ以上 ハ）加工速度はパルス発振の場合は低速が必要であるが
、連続発振の場合はより高速でも良い。

という結果が判明した。

加工速度と切断面の良否については材料の厚さも影響す
るから、必ずしも、ハ）の結果にしばられるものでは無
い。

又連続発振法においても通常のセラミックスに見られる
加工面のクラックは認められなかった。

［発明の効果コ 本発明により従来は困難であったＰ−ＢＮ材の加工が容
易になるため、加工能率が向上ししかも加工面が平滑で
着色せず製品の品質、精度の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザ加工における材料とレーザノズルの相対
関係を示した断面図、第２図はパルス発振における出力
と時間の関係を示す線図、第３図は連続発振における出
力との関係を示す線図１：材料、２：レーザノズル、３
ニアシストガス ４：レーザ光

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）熱分解型窒化硼素材にレーザ光を照射して溶融させ
   、Ｏ＿２からなるアシストガスで溶融物を吹き飛ばすこ
   とにより加工を行なうことを特徴とする熱分解型窒化硼
   素材の加工法。 ２）レーザ光は連続発振されたレーザ光であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱分解型窒化硼素
   材の加工法。 ３）レーザ光は１０００Ｈｚ以上の周波数でパルス発振
   されたレーザ光である事を特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の熱分解型窒化硼素材の加工法。