带有含金属氧化物的膜的物品的制作方法_3

文档序号:9203900阅读:来源:国知局
以使用以往公知的膜厚计(例如 Sanko Electronics Group制造的"SME-2"或其类似品;电磁感应模式)进行测定。
[0053] 《带有含金属氧化物的膜的物品的制造方法》
[0054] 接着,对此处公开的带有含金属氧化物的膜的物品的制造方法的适宜的一个方式 进行说明。该制造方法至少包括如下工序:在物品的基材表面形成维氏硬度为350以上的 含金属氧化物的膜的工序;以及研磨前述形成的含金属氧化物的膜的表面的研磨工序。此 处公开的制造方法除此以外还可以包括准备基材、制作物品等,但这些并非对本发明赋予 特征的工序,因此在此不进行特别说明。另外,对于研磨液的制备等与研磨液相关的事项, 在后面进行说明。
[0055] 含金属氧化物的膜形成工序是在物品的基材表面形成维氏硬度为350以上的含 金属氧化物的膜的工序,只要为该工序就对其没有特别的限定。上述维氏硬度可以为400 以上(例如为500以上,典型的为700以上),进一步可以为800以上(典型的为900以 上)。
[0056] 含金属氧化物的膜为多孔膜时,对该多孔膜的孔隙率没有特别的限定,对于具有 孔隙率大致为20 %以下(优选为15 %以下,更优选为12 %以下,进一步优选为10 %以下) 的含金属氧化物的膜的物品,可以优选应用此处公开的制造方法。另外,从兼顾表面平滑性 的提高和实用的研磨速度的观点来看,上述孔隙率优选为0.5%以上(例如为1 %以上,典 型的为3%以上)。需要说明的是,此处公开的制造方法中,可以在合适的时机对上述多孔 膜进行封孔处理等低孔隙率化处理。
[0057] 另外,对刚在基材表面形成后(换言之在研磨前)的含金属氧化物的膜的表面粗 糙度Ra没有特别的限定。从有效的享受此处公开的制造方法带来的效果的观点来看,研磨 前的含金属氧化物的膜的表面粗糙度Ra大致为1000 nm以上(例如为1500nm以上,典型的 为2000nm以上)是适当的,可以为3000nm以上(例如为4000nm以上)。对上述表面粗糙 度Ra的上限没有特别的限定,大致为9000nm以下。需要说明的是,从有效得到上述表面光 泽的观点来看,有时理想的是在第1研磨工序之前进行粗研磨(预磨),预先使表面粗糙度 Ra 低于 2000nm。
[0058] 作为上述那样的硬质的含金属氧化物的膜的形成方法,例如可列举出:喷镀法、 CVD法、PVD法、阳极氧化、溶胶凝胶法等。这些由于不需要用焊剂等的润湿剂,因此污染基 材的担心少。作为喷镀法,可列举出:电弧喷镀、等离子体喷镀、激光喷镀、火焰喷镀、高速火 焰喷镀、爆炸喷镀、冷喷涂等。作为CVD法,可列举出热CVD、等离子体CVD、光/激光CVD等。 作为PVD法,可列举出真空气相沉积、溅射、离子镀等。其中,优选喷镀法、CVD法,更优选喷 镀法。喷镀法之中,从基材的变形防止性的观点来看,优选等离子体喷镀、高速火焰喷镀,更 优选等离子体喷镀。作为等离子体喷镀,从形成容易得到光泽表面的含金属氧化物的膜的 观点来看,特别优选低于50kW的低功率等离子体喷镀。等离子体喷镀可以是大气压等离子 体喷镀、真空等离子体喷镀的任意者。作为高速火焰喷镀,可列举出:HVAF(High Velocity Air Fuel)、HVOF (High Velocity Oxygen Fuel)、HP (High Pressure)-HV0F。其中,从形成 容易得到光泽表面的含金属氧化物的膜的观点来看,优选HVOF、HP-HVOF,更优选HP-HVOF。
[0059] 虽然没有特别的限定,但对通过喷镀法(适宜的是等离子体喷镀法)形成此处公 开的含金属氧化物的膜时的一个例子进行说明。首先,准备构成物品的基材(例如铝或其 合金等金属材料),在该基材的表面通过喷镀法(适宜的是等离子体喷镀法)形成含金属氧 化物的膜。为了提高基材与含金属氧化物的膜的密合性,优选通过喷砂加工等物理手法、蚀 刻处理等化学手法预先对基材表面进行粗糙化。对厚度薄、软质的基材更优选蚀刻处理。对 喷镀条件(例如等离子体气体条件)没有特别的限定,可以适宜采用以往公知的条件。从 减少含金属氧化物的膜的有色点的观点来看,优选在电压为36V以下进行。喷镀温度、喷镀 距离也可以在以往公知的范围内适宜设定。从避免基材的变形的观点来看,上述基材(喷 镀对象面)的温度优选设定在大致为1000°C以下(例如为800°C以下,典型的为600°C以 下)。通过喷镀温度、喷镀距离也能够调节含金属氧化物的膜的孔隙率。
[0060] 对喷镀粉末的粒径没有特别的限定。从密合性、成品率的观点来看,优选喷镀颗粒 的粒径大,从研磨速率、外观性的观点来看,优选喷镀颗粒的粒径小。可以优选使用例如体 积基准的50%粒径D 5tl大致为1~50 μ m(例如7~40 μ m)的喷镀颗粒。另外,从以高水平 使密合性、成品率、研磨速率、外观性达到平衡的观点来看,也可以优选采用如下的手法:使 用D 5tl为10 μm以上(例如为10~50 μm,典型的为20~40 μm)的喷镀粉末形成喷镀膜 (第1的喷镀层)之后,在其上使用D5tl比上述第1喷镀层的形成中所使用的喷镀颗粒小的 喷镀颗粒(例如D 5tl为30 μ m以下(典型的为1~30 μ m,优选为5~20 μ m,更优选为7~ 15μπι)的喷镀粉末)形成喷镀膜(第2喷镀层)。通过上述D5tl也可以调节含金属氧化物 的膜的孔隙率。需要说明的是,D 5tl是由利用基于激光散射/衍射法的粒度分布测定装置测 定的粒度分布推导出的。
[0061] 如上所述,喷镀膜具有2层以上的多层结构时,对各层的组成、厚度没有特别的限 制。例如,在基材表面直接形成的第1喷镀层重视与基材的密合性,因此优选通过相对大 粒径的喷镀颗粒形成。从兼顾密合性和轻量性等的观点来看,优选使第1喷镀层的厚度为 50~400 μ m(例如150~300 μ m)左右。另外,在第1喷镀层上形成的第2喷镀层重视外 观性、被研磨性,因此优选通过相对小粒径的喷镀颗粒形成。通过采用小粒径的颗粒,含金 属氧化物的膜可以变得难以透过。从兼顾外观性和成品率等的观点来看,优选使第2喷镀 层的厚度为10~300 μm(例如50~150 μm)左右。
[0062] 另外,上述喷镀中,为了避免基材的变形,优选从与被喷镀面相反一侧的面实施冷 却、调节喷镀角度(例如使喷镀角度相对于被喷镀面为45°以上且低于90° )。上述冷却 可以使用水冷等适当的制冷剂进行。
[0063] 例如如上所述地形成的含金属氧化物的膜被供给于研磨工序。研磨工序中,优选 使用研磨组合物进行研磨。虽然没有特别的限定,但以下对作为研磨工序的适宜例子的多 阶段研磨进行说明。该研磨工序典型的是包括:第1研磨工序,使用第1研磨组合物对含金 属氧化物的膜的表面进行研磨;以及第2研磨工序,使用第2研磨组合物对第1研磨工序后 的含金属氧化物的膜的表面进行研磨。
[0064] 例如如上所述地形成的含金属氧化物的膜被供给于第1研磨工序。第1研磨工序 中,典型的是将包含第1研磨组合物的研磨液(第1研磨液)供给到研磨平板上,通过常法 进行研磨。例如,在一般的研磨装置上安装被研磨物(带有含金属氧化物的膜的物品),将 研磨液供给到上述研磨平板上和上述被研磨物的表面(被研磨面)。典型的是,一边连续地 供给上述研磨液,一边将安装在研磨平板上的研磨垫按在被研磨物的表面,使两者相对移 动(例如旋转移动)。作为第1研磨组合物,可以优选采用后述组合物。
[0065] 第1研磨工序优选按照使该第1研磨工序后的含金属氧化物的膜的表面粗糙度Ra 为500nm以下的方式进行。由此,通过接下来的第2研磨工序,可以高效地实现规定的光泽。 第1研磨工序更优选按照使第1研磨工序后的含金属氧化物的膜的表面粗糙度Ra为400nm 以下的方式进行,进一步优选按照使上述表面粗糙度Ra为300nm以下(例如为250nm以下, 典型的为200nm)的方式进行。
[0066] 接着,对第1研磨工序后的含金属氧化物的膜的表面使用第2研磨组合物进行研 磨(第2研磨工序)。第2研磨工序中,典型的是将包含第2研磨组合物的研磨液(第2研 磨液)供给到研磨平板上,与上述第1研磨工序同样地通过常法进行研磨。从防止第1研 磨组合物的残留的观点来看,在第1研磨工序后,优选用清洗液清洗被研磨物。作为第2研 磨组合物,可以优选采用后述组合物。
[0067] 通过上述第2研磨工序,可以使设置在基材表面的含金属氧化物的膜的20°光泽 度值为50以上(优选为70以上,更优选为80以上,进一步优选为90以上)。另外,含金 属氧化物的膜的表面粗糙度Ra可以为350nm以下(优选为300nm以下,更优选为200nm以 下,特别优选为150nm以下)。
[0068] 上述第1研磨工序和第2研磨工序优选各自在2小时以内结束。换言之,各研磨 工序的研磨时间优选为2小时以下。研磨时间过长时,存在带有含金属氧化物的膜的物品 的生产率降低的倾向。需要说明的是,该说明书中的研磨时间是指从研磨开始起到研磨结 束为止的时间,不包含被研磨物的安装、研磨垫的交换等与研磨的准备相关的部分。各研磨 工序的研磨时间更优选为1小时以下。
[0069] 第1研磨工序和第2研磨工序中使用的研磨装置可以适宜采用以往公知的研磨装 置、市售的研磨装置、将它们的一部分进行了改变的装置。对于研磨垫,也可以适宜采用以 往公知的研磨垫。例如可以使用聚氨酯制、无纺布制、绒面革制等垫。
[0070] 另外,对第1研磨工序和第2研磨工序中的研磨载荷、平板转速、研磨液的供给速 度没有特别的限定。从高效地实现规定的表面光泽的观点、防止被研磨物的变形等的观点 来看,研磨载荷设为大致20~1000g/cm 2 (例如50~600g/cm2)的范围是适当的,优选处于 100~700g/cm2(优选为300~600g/cm 2)的范围。从高效地实现规定的表面光泽的观点 来看,平板转速例如可以设为50~150rpm(优选为70~120rpm)。从在研磨垫上供给充分 量的研磨液的观点、高效地实现规定的表面光泽的观点来看,研磨液的供给速度例如可以 设为5~50mL/分钟(优选为10~40mL/分钟)。
[0071] 经过上述那样的第1研磨工序和第2研磨工序,可以完成被研磨物的研磨。上述 研磨工序可以是带有含金属氧化物的膜的物品的制造工艺的一部分。因此,从生产效率的 观点来看,在可允许的范围内,为了实现目标表面光泽,此处公开的制造方法也可以在第1 研磨工序之前、第1研磨工序和第2研磨工序之间、和/或第2研磨工序之后包括追加的研 磨工序。这种追加的研磨工序适宜采用与以往同样的方法来实施即可。例如,可以在第1 研磨工序之前进行的研磨(也称预磨、或者粗研磨。)与第1研磨工序相比,可以是更重视 研磨效率的研磨。另外,可以在第2研磨工序后进行的研磨可以是更重视表面光泽的研磨。 从生产率等的观点来看,上述追加的研磨工序中的研磨时间优选为30分钟以下(例如为20 分钟以下,典型的为10分钟以下)左右。上述追加的研磨中的其它研磨条件(例如,研磨 液供给速度、平板转速、研磨载荷等、研磨垫等构件的选定等)根据以往技术来适
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