TW202010883A - 金屬製品表面構件及其拋光加工方法 - Google Patents

Abstract

將藉由噴擊加工而於表面形成有凹凸之金屬製品表面之凹部殘留且將凸部碾碎而改善表面粗糙度，並且提高表面硬度及壓縮殘留應力。提供一種金屬製品表面構件，其將藉由噴擊加工而於表面形成有凹凸之金屬製品作為處理對象，將較上述金屬製品之表面硬度而言為低硬度且具有較上述凹凸之凹部之寬度大之粒徑的球狀珠粒作為壓碎用珠粒，對上述金屬製品之表面噴射，並且使其衝撞，將形成於上述金屬製品之表面上之凹凸中之凸部選擇性地擠碎，藉此改善上述金屬製品之表面粗糙度。

Description

金屬製品表面構件及其拋光加工方法

本發明係關於一種金屬製品表面構件及該金屬製品表面構件之拋光加工方法，更詳細而言，關於一種將藉由噴擊加工（包含噴丸）而於表面形成有凹凸之金屬製品作為處理對象，將形成於該金屬製品之表面上之凹凸之凹部殘留，且將凸部擠碎而改善表面粗糙度之金屬製品表面構件及獲得上述表面構件之拋光加工方法。

對汽車或工作機械等要求節能化、高速化之結果為，引擎或其他滑動零件之潤滑中所使用之潤滑油係使用低黏度者。

此種低黏度之潤滑油之使用可減少流體潤滑區域中之摩擦損失，藉此可滿足節能化或高速化之要求，另一方面，於使用低黏度之潤滑油之情形時，形成於滑動部表面之油膜之厚度變薄而容易產生油膜破裂，因此於滑動部間容易產生熱磨損。

因此亦提出，為了防止由此種低黏度之潤滑油之使用所引起之油膜破裂或熱磨損，而於金屬製品之滑動部表面形成多個微小凹部，可於該凹部內保持潤滑油，藉此，防止上述油膜破裂或由其引起之熱磨損之發生。

此外，如上所述之多個微小凹部於將其形成於例如樹脂成型用模具之成型面上之情形時，獲得藉由於該凹部內儲留脫模劑或空氣而提高模具之脫模性之效果等，其形成對象並不限定於上述滑動零件，而於各種領域中利用。

對金屬製品之表面形成上述微小凹部中，例如可利用如下之「噴擊加工」：使粒體載於壓縮空氣之噴流中，或者藉由離心力、打擊等方式而噴射並衝撞被加工物之表面。

例如，於使用較作為處理對象之金屬製品之母材硬度而言為高硬度、且稱為「珠粒」之大致球狀之粒體，作為該噴擊加工中所噴射之上述粒體來進行噴丸之情形時，如圖1所示，使與珠粒衝撞之部分之金屬製品之表面產生塑性變形而塌陷，藉此可形成上述發揮作為油儲留部等之功能的大致半圓弧狀凹部（凹坑）。

又，於如上所述藉由噴丸而形成凹部之情形時，除了藉由與珠粒衝撞時所產生之塑性變形而對金屬製品之表面賦予壓縮殘留應力以外，由於在與珠粒之衝撞部，金屬製品之表面之溫度局部且瞬間上升而引起瞬間熱處理，藉由該瞬間熱處理，金屬製品之表面得到強化，於凹部形成之同時，可一併獲得金屬製品之疲勞強度之提高、耐久性或耐磨耗性之提高（參照專利文獻1）。

但是，藉由上述噴丸形成之凹部，如圖1所示，係藉由隨著與球狀珠粒之衝撞塑性變形金屬製品之母材而獲得，因此於金屬製品之表面，不僅在與珠粒之衝撞部分形成凹部，而且亦同時形成凸部2，該凸部2係於形成有凹部之部分所存在之母材向周邊擠出而產生。

以上述方式於金屬製品之表面產生之凸部2於產生於滑動零件之表面之情形時，藉由與對方構件之表面接觸而使接觸阻力增大，又，於產生於模具之成型面表面之情形時，陷入被成型材之內部而使脫模性惡化。

因此，於對滑動部之表面或模具之成型面、其他金屬製品之表面進行形成凹部之處理之情形時，理想上以作為油儲留部等之凹部殘留之方式，將凸部2之前端部分去除或者擠碎等而降低其高度，藉此改善金屬製品之表面粗糙度。

如上所述，作為將形成於金屬製品之表面上之凹凸之凹部殘留，且降低凸部2之高度之方法，考慮藉由研光或擦光等使用研磨粒之研磨而將凸部2削除至既定高度之方法。

又，作為降低上述凸部2之高度而改善金屬製品之面粗糙度之方法，亦考慮應用如下之拋光加工：藉由使滾子等具有光滑表面之工具一面按壓於金屬製品之表面一面移動，而將凸部2擠碎至既定高度。

進而，作為將因藉由噴擊加工形成凹部而於凹部與凹部之間所產生之凸部2去除之方法，亦提出藉由以於金屬製品之表面滑動之方式噴射研磨材，而將凸部2之前端側削除至既定高度（參照專利文獻2）。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第5341971號公報 [專利文獻2]日本專利特開2012-40744號公報

[發明所欲解決之問題]

以上所說明之方法中，藉由研光或擦光而將於凹凸形成後之金屬製品之表面上所產生之凸部削除之方法中，由於作業者之熟練度而使加工後之表面狀態產生差異，並且即便再熟練，亦難以進行表面整體之均勻加工，尤其於複雜形狀之表面、具有面與面相交而形成之角部、及溝槽或孔洞等之表面，加工本身困難。

又，該方法中，由於藉由利用研磨粒來削除金屬製品之表面之一部分而改善表面粗糙度，故而藉由在金屬製品之表面上形成凹凸時所賦予之壓縮殘留應力或瞬間熱處理而強化之金屬製品之表面層之一部分藉由該研磨而去除。

另一方面，若欲藉由因研光或擦光研磨而引起之加工硬化或壓縮殘留應力之賦予而將表面強化，則必須提高加工壓力，研磨量增加，結果存在削除至凹部而使其消失之顧慮。

相較之下，將具有光滑表面之滾子等工具一面按壓於被加工物之表面一面使其移動之已知之拋光處理中，將藉由因與上述工具表面之接觸所引起之塑性變形而產生於金屬製品之表面上之凸部擠碎，來改善表面粗糙度，因此期待藉由因該擠碎時之塑性變形而引起之加工硬化或壓縮殘留應力之賦予，來進一步強化金屬製品之表面。

但是，已嘗試藉由使用微細之球狀珠粒之噴擊加工，對形成有多個半圓弧狀凹部之金屬製品之表面進行滾子拋光，結果可確認，滾子拋光處理後之金屬製品之表面係藉由凹凸之凸部被選擇性地擠碎，而殘留凹部且降低凸部之高度，從而可改善表面粗糙度，但與先前之預想相反，滾子拋光後之金屬製品中，確認較進行滾子拋光前之金屬製品而言表面硬度下降，若利用該方法來改善表面粗糙度，則顯而易知藉由用以形成凹凸之噴擊加工而賦予之表面強化之效果消失。

而且，滾子拋光等已知之拋光方法亦難以對具有複雜形狀或角、槽、孔等之表面進行加工。

此外，如專利文獻2所介紹，將藉由噴擊加工而形成凹凸時所產生之凸部前端，藉由以於金屬製品之表面滑動之方式噴射研磨材而去除之構成中，關於凸部前端之去除，可使用與形成凹凸時所使用之裝置同樣之噴擊加工裝置，而比較簡單且於短時間內進行均勻加工，且不需要熟練。

而且，該方法中，即便是複雜之表面形狀或具有角、槽、孔等之表面形狀，亦可比較容易地、而且均勻地進行加工。

但是，該方法中，為了使研磨材於金屬製品之表面滑動，作為研磨材，必須使研磨材（研磨粒）擔載於橡膠等彈性材料之表面，或者使用於彈性材料中混練入研磨材（研磨粒）之「彈性研磨材」、或具有扁平形狀之「板狀研磨材」等特殊研磨材（專利文獻1[0057]欄、[0044]、[0045]欄），與使用已知之一般珠粒或研磨粒來進行加工之情形相比較，成本高。

而且，藉由將凸部前端去除之處理，亦無法獲得壓縮殘留應力或表面硬度之上升。

此外，以上之說明中，如參照圖1所說明，列舉藉由噴丸而於金屬製品之表面形成大致半圓弧狀凹部（凹坑）之情形時的凸部之去除為例來說明，但由於在金屬製品之表面存在凸部而產生之接觸阻力之增大或脫模性之惡化等問題，係於對金屬製品之表面噴射研磨粒或具有角之格子等具有切削性之粒體而形成例如鋸齒狀之凹凸之情形時亦可共通產生之問題，從獲得滑動阻力之下降或脫模性之提高等效果之方面而言，較理想為於以任一種方法來形成凹凸之情形時，均殘留凹凸之凹部且碾碎凸部之前端部而改善表面粗糙度。

因此，本發明係為了消除上述現有技術中之缺點而形成者，目的在於提供一種金屬製品表面構件及作為其處理方法之拋光加工方法，其不需要熟練，可藉由比較簡單之作業且以低成本來均勻地進行如下處理：於將如上所述藉由噴擊加工而於金屬製品之表面形成凹凸時所產生之凹凸之凹部殘留之狀態下，將凸部之前端擠碎來改善金屬製品之表面粗糙度；而且，不僅改善表面粗糙度，並且可同時獲得提高金屬製品之表面硬度或壓縮殘留應力之效果。 [解決問題之手段]

為達成上述目的，本發明之金屬製品表面構件為 於表面形成有多個微細凹部之金屬製品，其特徵在於：藉由拋光加工，所形成之凹凸之大致半圓弧狀凹部之寬度（劃定凹部之輪廓的周緣之直徑）為0.1～12 μm之範圍，且平均為約5～6 μm，且形成於上述金屬製品之表面上之凹凸中之凸部被選擇性地擠碎，表面粗糙度（Ra）為0.196～0.060 μm（技術方案1）。

上述表面構件可為滑動表面（技術方案2）。

上述表面構件可為樹脂成型用模具之成型面（技術方案3）。

為達成上述目的，本發明之拋光加工方法之特徵在於： 將藉由噴擊加工而於表面形成有凹凸之金屬製品作為處理對象，並且 將較上述金屬製品之表面硬度而言為低硬度且粒徑大於上述凹凸之大致半圓弧狀凹部之寬度（劃定凹部之輪廓的周緣之直徑）的球狀珠粒作為壓碎用珠粒，對上述金屬製品之表面噴射，並且使其衝撞，將形成於上述金屬製品之表面上之凹凸中之凸部選擇性地擠碎，藉此改善上述金屬製品之表面粗糙度（技術方案4）。

上述壓碎用珠粒之噴射可以0.1～0.7 MPa之噴射壓力、或者30～300 m/sec之噴射速度來進行（技術方案5）。

進而，本發明之拋光加工方法之特徵在於： 將上述金屬製品作為處理對象，上述金屬製品係藉由將具有與作為處理對象之上述金屬製品之母材為同等以上之硬度且選自#100～#800（平均粒徑為149 μm～20 μm）之範圍內之球狀珠粒即凹凸形成用珠粒，噴射至上述金屬製品之表面，而於表面形成有凹凸；並且 使用具有較上述凹凸形成用珠粒大之粒徑的選自#24～#700（平均粒徑為840 μm～24 μm）之範圍內之珠粒來作為上述壓碎用珠粒（技術方案6）。

於該情形時，上述壓碎用珠粒之粒徑較佳為設為上述凹凸形成用珠粒之粒徑之1.2倍～8.3倍之範圍（技術方案7）。 [發明之效果]

藉由以上所說明之本發明之構成，可獲得以下之顯著效果。

利用壓碎用珠粒之噴射等比較簡單之方法，將藉由噴擊加工而形成有凹凸之金屬製品之表面上所產生之凹凸中之凸部選擇性地擠碎，藉此，將作為油儲留部等而發揮功能之凹部殘留，且將凸部之前端部分碾碎來降低凸部之高度，由此可改善金屬製品之表面粗糙度。

其結果為，本發明之金屬製品表面構件不僅獲得由凹部之形成所引起之潤滑性之提高或脫模性之提高，而且同時獲得由凸部之前端部分被擠碎而平坦化所引起之滑動阻力之降低、或脫模性之提高等效果。

又，利用本發明之方法進行拋光處理之金屬製品中，於拋光處理之前後產生表面硬度或壓縮殘留應力之上升，藉此，可一併獲得金屬製品之疲勞強度之提高、耐久性或耐磨耗性之提高等效果。

尤其於藉由使用#100～#800（平均粒徑為149 μm～20 μm）之微細珠粒之噴丸而於金屬製品之表面形成凹凸之構成中，不僅維持於凹凸之形成時所賦予之壓縮殘留應力、或由瞬間熱處理所引起之表面硬度之提高的效果，而且，進而藉由拋光處理而疊加地進行壓縮殘留應力之增大及表面硬度之提高，藉此可進一步提昇金屬製品之疲勞強度之提高、耐久性或耐磨耗性之提高等效果。

而且，本發明之方法中所使用之壓碎用珠粒若為在與作為處理對象之金屬製品或凹凸形成用珠粒之關係中，滿足上述硬度或粒徑等條件者，則可從已知之珠粒噴擊或噴丸中所使用之一般珠粒中選擇使用，如上述專利文獻2所介紹之現有技術般，與使用彈性研磨材或板狀研磨材等特殊而高價之研磨材之情形相比較，可低成本地改善表面粗糙度。

以下，對本發明之拋光加工方法加以說明。

[處理對象] 本發明之拋光加工方法可將藉由噴擊加工而於表面形成有凹凸之金屬製品整體作為處理對象，如參照圖1所說明，除了藉由噴射較金屬製品4之母材硬度而言為高硬度之微細之球狀珠粒來進行之所謂「微粒子噴丸」，而形成有半圓弧狀之多個凹部（凹坑）3之金屬製品4以外，藉由使用研磨粒或格子等具有切削性之粒體之噴擊加工來切削表面而形成的於表面形成有例如鋸齒狀之凹凸之金屬製品4之任一者均可作為對象。

作為處理對象之金屬製品4之用途並無特別限定，可用於在表面形成多個微細凹部3而使用之所有用途，例如，於表面形成有成為潤滑油之油儲留部之凹部3的引擎之凸輪軸、從動件、活塞裙、活塞環、缸內徑、曲軸、軸承表面等滑動零件，於成型面形成有成為脫模劑儲存部或空氣儲存部之凹部3的樹脂成型用模具等均可成為於本發明之方法中作為處理對象之金屬製品4。

又，對於本發明中作為處理對象之金屬製品4之材質亦無特別限定，若為可藉由與壓碎用珠粒5之衝撞而將凹凸之凸部2壓碎的具有塑性變形性之金屬材料，則不論其材質如何，可將各種材質者作為對象，除了鋼材等鐵系金屬以外，非鐵金屬或其合金製者亦可作為對象。

於此種金屬製品4之表面上之凹凸之形成，較佳為藉由將較作為處理對象之金屬製品4之母材而言為高硬度之球狀珠粒作為凹凸形成用珠粒1來噴射，並且使其衝撞而進行。

該凹凸形成用珠粒1可從#100～#800（平均粒徑為149 μm～20 μm）之範圍內選擇，若為較作為處理對象之金屬製品4之母材而言為高硬度者，則對其材質亦無特別限定，可使用鋼製、其他金屬製、陶瓷製、玻璃製等已知之各種材質之珠粒。

用以形成凹凸之粒體之噴射作為一例，可以噴射壓力0.3～0.6 MPa、或者噴射速度100～200 m/sec來進行，藉此，於金屬製品4之表面形成具有較所使用之凹凸形成用珠粒1之粒徑小之直徑的直徑0.1～5 μm之多個凹部3。

用以於金屬製品4之表面形成凹凸之粒體之噴射方法並無特別限定，若為可以上述噴射壓力或者噴射速度來噴射粒體者，則可使用已知之各種噴擊加工裝置。

作為此種噴擊加工裝置，除了載於壓縮空氣之噴流中而噴射珠粒之空氣式噴擊加工裝置以外，利用離心力而將珠粒加速噴射之離心式之噴擊加工裝置、藉由使珠粒衝撞高速旋轉之葉輪機時之打擊而使珠粒加速並且噴射之打擊式噴擊加工裝置之任一者均可使用，使用該等之任一噴擊加工裝置而形成有凹凸之金屬製品4均成為本發明之拋光處理方法之對象。

[拋光處理] 本發明之拋光處理方法中，將如上所述藉由噴擊加工而形成有凹凸之金屬製品4作為處理對象，對該金屬製品4之表面噴射球狀之壓碎用珠粒5，並且使其衝撞，利用壓碎用珠粒5來將金屬製品4之表面上所產生之凹凸中之凸部2選擇性地擠碎，藉此，殘留凹部3且降低凸部2之高度而改善表面粗糙度。

於作為處理對象之金屬製品4為藉由使用研磨粒或作為具有角之投射材之格子等具有切削性之粒體的噴擊加工而形成有凹凸者之情形時，形成於金屬製品4之表面上之凹部3之寬度可大於用於形成凹凸之上述粒體之粒徑，因此使用具有較形成於金屬製品4之表面上之大致半圓弧狀凹部3之寬度（劃定凹部3之輪廓的周緣之直徑）大之粒徑的壓碎用珠粒5，來作為拋光處理中所使用之上述壓碎用珠粒5。

又，於作為處理對象之金屬製品4藉由使用較金屬製品4之母材而言為高硬度之微細之球狀珠粒即凹凸形成用珠粒1的噴擊加工（微粒子噴丸）而形成有凹凸之情形時，形成於金屬製品4之表面上之凹部3之寬度通常成為凹凸形成用珠粒1之直徑以下，因此使用較上述凹凸形成用珠粒1而言粒徑大之珠粒來作為拋光處理中所使用之壓碎用珠粒5。

作為一例，於使用選自#100～#800（平均粒徑為149 μm～20 μm）之範圍內之珠粒來作為上述凹凸形成用珠粒1之情形時，作為壓碎用珠粒5，可從#24～#700（平均粒徑為840 μm～24 μm）之範圍內，選擇較上述凹凸形成用珠粒1而言粒徑大之珠粒來使用，較佳為使用壓碎用珠粒5之粒徑使用相對於凹凸形成用珠粒1之粒徑而言為1.2～8.3倍者。

此外，於將上述任一種金屬製品4作為處理對象之情形時，壓碎用珠粒5均使用較形成有凹凸之金屬製品4之表面硬度而言為低硬度者。

該壓碎用珠粒5若為符合上述硬度及粒徑者，則其材質並無特別限定，可使用金屬系、陶瓷系、玻璃系等已知之各種材質之珠粒。

又，壓碎用珠粒5係根據金屬製品4之表面硬度、所使用之壓碎用珠粒5之粒徑或材質，而以選自0.1～0.7 MPa之噴射壓力、或者30～300 m/sec之噴射速度之範圍內之噴射壓力或者噴射速度，而噴射至金屬製品4之表面。

作為將此種壓碎用珠粒5對金屬製品4之表面噴射之方法，若可以乾式且以上述噴射速度或者噴射壓力來噴射壓碎用珠粒5，則可使用已知之各種噴擊裝置，與上述於金屬製品4之表面形成凹凸時之噴擊加工同樣，離心式、打擊式，空氣式之任一種噴擊加工裝置均可使用。

但，就噴射速度或噴射壓力之調整比較容易之方面而言，較佳為使用其中之空氣式噴擊裝置。

此種空氣式噴擊加工裝置有以下等各種噴擊加工裝置：直壓式噴擊裝置，其向投入有珠粒之箱內供給壓縮空氣，使隨著該壓縮空氣而搬送之珠粒載於另行提供之壓縮空氣之空氣流中，由噴槍來噴射；重力式噴擊裝置，其使從箱中落下之珠粒載於壓縮空氣中而噴射；以及抽吸式噴擊裝置，其將藉由壓縮空氣之噴射而產生之負壓來吸引珠粒，與壓縮空氣一併噴射；可使用該等之任一種，又，若為可以上述噴射壓力或者噴射速度來噴射壓碎用珠粒5者，則並不限定於上述所列舉之類型者，可使用各種類型之噴擊加工裝置。

[作用等] 對於藉由噴擊加工而於表面形成有凹凸之金屬製品4之表面，若如圖2所示，噴射具有較形成於金屬製品8之表面上之大致圓弧狀凹部6之寬度（劃定凹部6之輪廓的周緣之直徑）而言大之粒徑的壓碎用珠粒5，則壓碎用珠粒5最先衝撞形成於金屬製品8之表面上之凹凸中之凸部7。

該壓碎用珠粒5雖由較金屬製品8之表面硬度而言為低硬度之材質所形成，但於金屬製品8之表面所產生之凸部7如圖2示意性所示，具有尖銳之形狀，故而其前端附近容易變形，藉由與壓碎用珠粒5之衝撞而容易變形擠碎，前端部分平坦化，藉此其高度降低。

另一方面，構成為較金屬製品8之表面硬度而言為低硬度之壓碎用珠粒5若衝撞金屬製品8之表面，則較金屬製品8而言，於壓碎用珠粒5側產生更大之變形，藉此成為難以使金屬製品8之表面產生變形者。

其結果為，將藉由噴擊加工而形成於金屬製品8之表面上之凹凸中之凹部6殘留，且僅將凸部7之前端部選擇性地擠碎，從而降低凸部7之高度，藉此金屬製品8之表面之粗糙度得以改善。

而且，本發明之拋光處理方法中，藉由與壓碎用珠粒5之衝撞，而對金屬製品8之表面賦予壓縮殘留應力，並且表面硬度上升，尤其於藉由上述使用凹凸形成用珠粒1之微粒子噴丸而於金屬製品8上形成凹凸之情形時，可保持於凹凸之形成時對金屬製品8之表面賦予之壓縮殘留應力、或表面硬度之上升，並且，進而隨著與壓碎用珠粒5之衝撞而使壓縮殘留應力及表面硬度增大。

其結果為，藉由利用本發明之拋光處理方法來改善金屬製品8之表面粗糙度，則於金屬製品8為滑動零件之情形時，可同時獲得以下效果：防止由於成為油儲留部之凹部6形成而引起之油膜破裂；或因壓縮殘留應力或表面硬度之上升而產生之疲勞強度、耐久性、耐磨耗性之提高之效果；以及隨著凸部7之擠碎而改善表面粗糙度，從而降低滑動阻力。

又，於對模具之成型面等應用本發明之拋光處理方法之情形時，可獲得以下效果：因形成凹部6而形成脫模劑儲留部或空氣儲留部，隨之，脫模性提高；因壓縮殘留應力之賦予或表面硬度之上升而引起之疲勞強度之提高、耐久性、耐磨耗性之提高等；同時，可同時獲得以下效果：藉由凸部被擠碎，表面粗糙度得到改善而引起之脫模性提高。 [實施例]

[試驗例1] （1）試驗之目的 於對藉由使用球狀珠粒之噴擊加工而形成有凹凸之金屬製品之表面，使用具有與用於形成凹凸之珠粒（凹凸形成用珠粒）為相同程度之粒徑的珠粒來進行噴擊加工（後續處理：不符合本發明之拋光加工方法之加工）之情形時，確認是否獲得表面粗糙度之改善（拋光之效果）。

（2）試驗方法 （2-1）試驗片 將經氣體滲碳之鉻鉬鋼（SCM415）製之試驗片（30 mm×30 mm×3 mm）以研磨紙（#500）進行研磨後，分別進行後述之凹凸形成處理、以及後續處理。 此外，未處理之試驗片之表面狀態係如下述表1所示。

[表1] 試驗片（未處理）之表面狀態（試驗例1）

（2-2）凹凸形成處理 對上述試驗片（未處理），以下述表2所示之噴擊加工條件來進行噴擊加工而於表面形成凹凸。 此外，所形成之凹凸之大致圓弧狀凹部之寬度（劃定凹部之輪廓的周緣之直徑）為0.1～12 μm，平均為約5～6 μm。

[表2] 凹凸形成處理條件（試驗例1）

（2-3）後續處理 對上述凹凸形成處理後之試驗片，以下述表3所示之噴擊加工條件來進行後續處理。

[表3] 後續處理之條件

（3）試驗結果 將未處理之狀態、凹凸形成處理後、以及後續處理後之各試驗片之表面狀態之變化示於下述表4中，並且將各步驟中之試驗片表面之粗糙度曲線分別示於圖3（未處理）、圖4（凹凸形成處理後）、以及圖5（後續處理後）中。

[表4] 各步驟中之試驗片之表面狀態之變化（試驗例1：圖3～圖5）

（4）考察 根據以上之試驗結果可確認，於將凹凸形成處理中所使用之珠粒、及其後之後續處理中所使用之珠粒之粒徑設為相同程度之情形時，金屬製品之表面硬度或壓縮殘留應力相對於凹凸形成處理後而言，於後續處理後可提高。 但是，關於表面粗糙度，相對於未處理之表面粗糙度而言，於凹凸形成處理後、後續處理後，隨著處理推進而粗糙度增大。

根據以上之結果而確認，於進行凹凸形成處理後，即便繼該處理之後使用具有與凹凸形成用珠粒為相同程度之粒徑之珠粒來進行噴擊加工（本發明之拋光加工方法之範圍外之加工），亦無法藉此改善表面粗糙度。

[試驗例2] （1）試驗之目的 對藉由使用球狀珠粒之噴擊加工而形成有凹凸之金屬製品之表面，使用較凹凸形成用珠粒而言粒徑大且較形成有凹凸之金屬製品之表面硬度而言為低硬度之珠粒來進行噴擊加工（本發明之拋光加工方法），藉此確認獲得表面粗糙度之改善，並且於使拋光處理中所使用之珠粒（壓碎用珠粒）之粒徑變化之情形時，確認拋光處理後之金屬製品之表面粗糙度如何變化。

（2）試驗方法 （2-1）試驗片 將阿爾門試片(Almen strip)A片（19 mm×76 mm×1.295±0.025 mm：JIS B 2711 2013）即碳工具鋼製之帶板（SK材：JIS G 3311 2016之磨光特殊帶鋼之淬火及回火品）作為試驗片，對藉由後述凹凸形成處理而形成有凹凸之試驗片之表面，使用不同粒徑之珠粒，利用空氣（重力）式噴擊加工裝置來進行本發明之方法的拋光處理。 此外，將凹凸形成處理前之試驗片（未處理）之表面狀態示於表5中。

[表5] 未處理之試驗片（阿爾門試片A片）之表面狀態 （試驗例2：圖6～圖10）

（2-2）凹凸形成處理 對上述試驗片（未處理），以下述表6所示之凹凸形成處理條件，於試驗片之表面上形成凹凸。 此外，所形成之凹凸之大致圓弧狀凹部之寬度（劃定凹部之輪廓的周緣之直徑）為1～10 μm，平均為約4～5 μm。

[表6] 凹凸形成處理條件（試驗例2：圖6～圖10）

（2-3）拋光處理 對以上述條件進行凹凸形成處理後之試驗片，以下述表7所示之條件1～3之噴擊加工條件，分別進行利用本發明之方法的拋光處理。

[表7] 拋光處理條件

（3）試驗結果 將凹凸形成處理後之試驗片之表面狀態、及拋光處理後之試驗片之表面狀態之變化示於下述表8中。 又，將未處理（圖6）、凹凸形成處理後（圖7）、條件1～3之拋光處理後（圖8～圖10）之各試驗片表面之粗糙度曲線分別示於圖6～圖10中。

[表8] 加工前後之試驗片之表面狀態之變化（圖7～圖10）

（4）考察 根據以上之試驗結果可確認，使用較凹凸形成處理中所使用之珠粒（凹凸形成用珠粒）而言粒徑大且較凹凸形成後之金屬製品之表面硬度而言為低硬度之壓碎用珠粒來進行之本發明之拋光處理中，不僅藉由凹凸形成處理而上升之試驗片之表面硬度或壓縮殘留應力不會消失，而且可使該等進而提高，進而，試驗片之表面粗糙度亦可改善。

而且，試驗例2之結果中，此種表面硬度或壓縮殘留應力之提高、與表面粗糙度之改善之併存，係於相對於凹凸形成用珠粒之直徑53～30 μm，拋光處理中所使用之壓碎用珠粒之粒徑為250 μm（條件3之上限值）～37 μm（條件1之下限值）之範圍內獲得，因此作為拋光處理中所使用之壓碎用珠粒，於具有相對於凹凸形成用珠粒而言為1.2（37/30）倍～8.3（250/30）倍之直徑的珠粒之範圍內確認到表面粗糙度之改善。

而且確認，拋光處理中所使用之壓碎用珠粒之粒徑越大，越可實現更高之表面硬度之提高、壓縮殘留應力之賦予，而且表面粗糙度之改善效果亦提高。

[試驗例3] （1）試驗之目的 對藉由使用球狀珠粒之噴擊加工而形成有凹凸之金屬製品之表面，使用較凹凸形成用珠粒而言粒徑大且較形成有凹凸之金屬製品之表面硬度而言為低硬度之珠粒來進行噴擊加工（本發明之拋光加工方法），藉此獲得表面粗糙度之改善，滑動性、耐磨耗性提高，確認是否能夠使壽命提高。

（2）試驗方法 （2-1）試驗片 對將SCM440H（調質材）製之軸（研磨品：φ 6.6 mm×123 L）作為試驗片，藉由後述之凹凸形成處理而形成有凹凸之試驗片之表面，使用較凹凸形成用珠粒而言粒徑大且較形成有凹凸之金屬製品之表面硬度而言為低硬度之珠粒（壓碎用珠粒），利用空氣（直壓）式噴擊加工裝置來進行本發明之方法的拋光處理。 此外，將凹凸形成處理前之試驗片（未處理）之表面狀態示於表9中。

[表9] 試驗片（未處理）之表面狀態（試驗例3）

（2-2）凹凸形成處理 對上述試驗片，以下述表10所示之噴擊加工條件來進行噴擊加工而於表面形成凹凸。

[表10] 凹凸形成處理條件

（2-3）拋光處理 對上述凹凸形成處理後之試驗片，以下述表11所示之噴擊加工條件來進行拋光處理。

[表11] 拋光處理之條件

（3）試驗結果 將未處理之狀態、凹凸形成處理後、以及拋光處理後之各試驗片之表面狀態之變化示於下述表12中，並且將各步驟中之試驗片表面之粗糙度曲線分別示於圖11（未處理）、圖12（凹凸形成處理後）、以及圖13（拋光處理後）中。

此外，該等粗糙度（軸之面粗糙度）係使用小阪研究所股份有限公司製造之Surfcorder SEF-3400來測定（速度：0.05 mm/s，截止λc值：0.8 mm，過濾器：2CR，長度：0.80 mm，極性：正常）。

[表12] 各步驟中之試驗片之表面狀態之變化（試驗例3：圖11～圖13）

（4）考察 根據以上之試驗結果可確認，使用較凹凸形成處理中所使用之珠粒（凹凸形成用珠粒）而言粒徑大且較凹凸形成後之金屬製品之表面硬度而言為低硬度之壓碎用珠粒來進行之本發明之拋光處理中，不僅藉由凹凸形成處理而上升之軸之表面硬度或壓縮殘留應力不會消失，而且可使該等進而提高，且表面粗糙度亦可改善，滑動性、耐磨耗性提高，獲得壽命延長效果。

1:凹凸形成用珠粒 2、7:凸部 3、6:凹部（凹坑） 4、8:金屬製品 5:壓碎用珠粒

圖1係對藉由凹凸形成用珠粒之衝撞而進行之凹凸之形成狀態加以說明之示意圖。 圖2係對藉由壓碎用珠粒而進行之凸部壓碎之狀態加以說明之示意圖。 圖3係試驗例1之試驗片（未處理）表面之粗糙度曲線。 圖4係試驗例1之試驗片（凹凸形成處理後）表面之粗糙度曲線。 圖5係試驗例1之試驗片（後續處理後）表面之粗糙度曲線。 圖6係試驗例2之試驗片（未處理）表面之粗糙度曲線。 圖7係試驗例2之試驗片（凹凸形成處理後）表面之粗糙度曲線。 圖8係試驗例2之試驗片（條件1之拋光處理後）表面之粗糙度曲線。 圖9係試驗例2之試驗片（條件2之拋光處理後）表面之粗糙度曲線。 圖10係試驗例2之試驗片（條件3之拋光處理後）表面之粗糙度曲線。 圖11係試驗例3之試驗片（未處理）表面之粗糙度曲線。 圖12係試驗例3之試驗片（凹凸形成處理後）表面之粗糙度曲線。 圖13係試驗例3之試驗片（拋光處理後）表面之粗糙度曲線。

1:凹凸形成用珠粒

2:凸部

3:凹部(凹坑)

4:金屬製品

Claims (7)

1. 一種金屬製品表面構件，其係於表面形成有多個微細凹部之金屬製品，其特徵在於：藉由拋光加工，所形成之凹凸之凹部之寬度為0.1～12 μm之範圍，且平均為約5～6 μm，且形成於上述金屬製品之表面上之凹凸中之凸部被選擇性地擠碎，表面粗糙度（Ra）為0.196～0.060 μm。
2. 如請求項1所述之金屬製品表面構件，其中 上述表面構件為滑動表面。
3. 如請求項1所述之金屬製品表面構件，其中 上述表面構件為樹脂成型用模具之成型面。
4. 一種金屬製品表面構件之拋光加工方法，其特徵在於： 將藉由噴擊加工而於表面形成有凹凸之金屬製品作為處理對象， 將較上述金屬製品之表面硬度而言為低硬度且粒徑大於上述凹凸之凹部之寬度的球狀珠粒作為壓碎用珠粒，對上述金屬製品之表面噴射，並且使其衝撞，將形成於上述金屬製品之表面上之凹凸中之凸部選擇性地擠碎，藉此改善上述金屬製品之表面粗糙度。
5. 如請求項4所述之金屬製品表面構件之拋光加工方法，其中 以0.1～0.7 MPa之噴射壓力、或者30～300 m/sec之噴射速度來進行上述壓碎用珠粒之噴射。
6. 如請求項4或5所述之金屬製品表面構件之拋光加工方法，其中 將上述金屬製品作為處理對象，上述金屬製品係藉由將具有與作為處理對象之上述金屬製品之母材為同等以上之硬度、且選自#100～#800（平均粒徑為149 μm～20 μm）之範圍內之球狀珠粒即凹凸形成用珠粒，噴射至上述金屬製品之表面而於表面形成有凹凸；並且 使用具有較上述凹凸形成用珠粒大之粒徑的選自#24～#700（平均粒徑為840 μm～24 μm）之範圍內之珠粒來作為上述壓碎用珠粒。
7. 如請求項6所述之金屬製品表面構件之拋光加工方法，其中 將上述壓碎用珠粒之粒徑設為上述凹凸形成用珠粒之粒徑之1.2倍～8.3倍之範圍。

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