| 研究課題/領域番号 |
63302059
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
丸尾 大 大阪大学, 工学部, 教授 (50028982)
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| 研究分担者 |
松縄 朗 大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (20029119)
三宅 正司 大阪大学, 溶接工学研究所, 助教授 (40029286)
井上 勝敬 大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (90029067)
平田 好則 大阪大学, 工学部, 講師 (00116089)
宮本 勇 大阪大学, 工学部, 講師 (90029273)
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| キーワード | エキシマレ-ザ / YAGレ-ザ / CO_2レ-ザ / 不安定共振器 / マスクプロジェクション / 分解粒子 / 表面粗さ / セラミックス |
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| 研究概要 |
エキシマ(KrF)、YAG、CO_2の各レ-ザを用いて各種セラミックスならびに金属材料の表面加工・改質を行い、その加工特性と加工機構を解析した。得られた成果を以下に要約して示す。
1.エキシマレ-ザで不安定共振器を用いると0.4mrad(50%エネルギ)の広がり角度が得られ、スペ-シャルフィルタを通して集光すると10^<11>W/cm^2のエネルギ密度が得られた。このような高パワ-密度のビ-ムを照射すると、蒸発物質・雰囲気ガスはプラズマ化し、入射レ-ザエネルギのかなりの部分が吸収される。
2.マスクプロジェクションにてセラミックスにエキシマレ-ザを照射すると、入射エネルギの約半分が材料に残留し、残りの大半は蒸発粒子に授与される。セラミックスの構成元素はほとんど気化し一部はイオン化するため、加工表面への分解生成物の付着・残留のない良好な加工面となる。CO_2レ-ザなどの低エネルギビ-ムを用いると、分解生成物が加工面に付着するため加工面品質が低下する。
3.Si_3N_4にQスイッチYAGレ-ザ(パルス幅110ns)、エキシマレ-ザ(パルス幅30ns)を照射した場合を比較すると、後者の方が蒸発・分解粒子を高温に加熱する。そのための加工品質は後者の方が良好であるが、加工能率は逆に低下する。TEACO_2レ-ザではプラズマ吸収が極めて大きくいため加工品質・能率共によくない。
4.エキシマレ-ザ照射したZrOでは表面は極めて平滑となり、局所的な表面粗さはRzlμm以下となる。Si_3N_4では入射エネルギ密度が5J/cm^2以下では針状突起を伴った不均一な加工となるため、均一・平滑な加工を行うには5J/cm^2のエネルギを照射する必要がある。また、上記の針状突起の形成機構を明らかにした。
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