(57)【要約】【課題】マグネシウム合金の成形時に生じる表面欠陥を、通常の下地調整或いは塗装で吸収できる程度の大きさに補修できるレーザ補修方法を提供することを目的とする。【解決手段】レーザ補修装置は、第１の所定幅（Ｗ：５００μｍ以下）と第１の所定深さ（Ｄ：２００μｍ以下）を有する第１の表面欠陥１が存在する金属製品Ｍｇの表面にレーザ光６を照射する。レーザ補修装置において、制御部１１は、第２の所定深さＤｒが前記表面に施される表面処理によって吸収できる最小値Ｄｒである第２の表面欠陥５を生じさせるに十分であるようにパワー密度を制御し、出力部１３は、制御部１１によって制御されたパワー密度を有する前記レーザ光６を発生し、レーザ光６を前記第１の表面欠陥１の近傍のマグネシウム合金成形品Ｍｇに照射させて、第１の所定幅Ｗより大きな第２の所定幅Ｗｒと前記第２の深さＤｒを有する第２の表面欠陥５を生成させる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の所定幅と第１の所定深さとを有する第１の凹部が存在する金属製品の表面にレーザ光を照射して、当該第１の凹部の深さを、当該表面に施される表面処理によって吸収できる深さである第２の所定深さに低減させるレーザ補修装置であって、
所定のパワー密度を有する前記レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、
前記レーザ光を前記金属製品の表面に存在する前記第１の凹部の近傍に照射させて、前記第１の所定幅より大きな第２の所定幅で、かつ前記第１の所定深さより小さい前記第２の所定深さを有する第２の凹部を生成させるレーザ光照射手段とを備えるレーザ補修装置。
【請求項２】
前記レーザ補修装置は、前記パワー密度を、前記金属製品（Ｍｇ）のレーザ照射後の凹部に相当する部分を溶融させるに十分であるように前記レーザ光発生手段を制御するパワー密度制御手段をさらに備える、請求項１に記載のレーザ補修装置。
【請求項３】
前記第１の所定幅は５００μｍ以下であり、前記第１の所定深さは２００μｍ以下であることを特徴とする、請求項２に記載のレーザ補修装置。
【請求項４】
前記レーザ光は、前記第１の凹部の幅より大きく、前記第２の凹部の幅より小さいスポット径を有する、請求項２に記載のレーザ補修装置。
【請求項５】
前記スポット径は１ｍｍであることを特徴とする、請求項４に記載のレーザ補修装置。
【請求項６】
前記第２の所定深さは、１０μｍ以下であることを特徴とする、請求項２に記載のレーザ補修装置。
【請求項７】
前記金属製品は、マグネシウム合金製品であることを特徴とする、請求項６に記載のレーザ補修装置。
【請求項８】
前記マグネシウム合金製品は、ＺＫ１０系、ＺＫ６０系、Ｍ１系、ＡＺ３１系、ＡＺ６１系およびＺ９１系の合金製品を含むグループから選ばれることを特徴とする、請求項７に記載のレーザ補修装置。
【請求項９】
前記パワー密度制御手段は、１０，０００Ｗ／ｃｍ２  以上４０，０００Ｗ／ｃｍ２  以下の値にパワー密度を制御することを特徴とする、請求項７に記載のレーザ補修装置。
【請求項１０】
前記レーザ光発生手段は、パルス波を発生させることを特徴とする請求項２に記載のレーザ補修装置。
【請求項１１】
前記レーザ光発生手段は、連続波を発生させることを特徴とする請求項２に記載のレーザ補修装置。
【請求項１２】
前記レーザ光を前記第１の凹部に沿って移動させるようにレーザ光照射手段を制御するレーザ光移動手段を更に備える請求項１０乃至請求項１１に記載のレーザ補修装置。
【請求項１３】
第１の所定幅と第１の所定深さとを有する第１の凹部が存在する金属製品の表面にレーザ光を照射して、当該第１の凹部の深さを、当該表面に施される表面処理によって吸収できる深さである第２の所定深さに低減させるレーザ補修方法であって、
レーザ光を発生するレーザ光発生ステップと、
前記レーザ光発生ステップによって発生するレーザ光を前記金属製品の表面に存在する前記第１の近傍に照射させて、前記第１の所定幅より大きな第２の所定幅で、かつ前記第１の所定深さより小さい前記第２の深さを有する第２の表面欠陥を生成させるレーザ光照射ステップとを備える、レーザ補修方法。
【請求項１４】
前記レーザ補修方法は、レーザ光照射後の凹部の深さが前記表面に施される表面処理によって吸収できる最小値である第２の凹部を生じさせるに十分であるように前記レーザ光発生ステップにおけるパワー密度を制御するパワー密度制御ステップをさらに備える、請求項１３に記載のレーザ補修方法。
【請求項１５】
前記パワー密度制御ステップは、１０，０００Ｗ／ｃｍ２  以上４０，０００Ｗ／ｃｍ２  以下の値にパワー密度を制御することを特徴とする、請求項１４に記載のレーザ補修方法。
【請求項１６】
前記レーザ光をパルス駆動するパルス駆動ステップをさらに有する、請求項１４に記載のレーザ補修方法。
【請求項１７】
前記レーザ光を連続駆動する連続駆動ステップをさらに有する、請求項１４に記載のレーザ補修方法。
【請求項１８】
前記レーザ光を前記第１の凹部に沿って移動させるレーザ光移動ステップを更に備える請求項１６乃至１７に記載のレーザ補修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネシウム合金製品の表面欠陥の補修方法に関し、より特定的には、金型を用いて溶融加圧成形されたマグネシウム合金部品に生じた表面欠陥である湯じわを、レーザ光を用いて補修するレーザ補修方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネシウム合金は、実用金属中最も比重が軽い金属であり、リサイクル性や放熱性、電磁遮蔽性が高い等、多くの優れた特徴を有する。その優れた特徴ゆえに、マグネシウム合金は、携帯電話やテレビ、ポータブルミニディスク、ノート型パソコン等の家電製品における外装部品や、車両関係のホイールなどに広く利用されている。これらの製品は、主に鋳造用のＡＺ９１系のマグネシウム合金を、ダイキャスト法またはチクソモールド法で成形することによって製造される。
【０００３】
ダイキャスト法においては、溶融した金属が金型に圧入されて加圧成形される。チクソモールド法においては、金属を切削して作製されたチップが成形機のシリンダーで加熱溶融されて、大気に触れることなくそのまま金型内に射出成形される。つまり、ダイキャスト法もチクソモールド法は、共に加熱溶融させた金属を金型にて圧入して加圧成形する方法である。
【０００４】
マグネシウム合金製品の生成方法は、マグネシウム合金の加圧成形工程と、加圧成形後の表面処理工程の２工程に大別される。加圧成形工程とは、ダイキャスト法やチクソモールド法を用いて、所望の形状の製品に成形する処理である。表面処理工程とは、形状成形されたマグネシウム合金成形品に、色彩や光沢などの好ましい美観を与えるべく施される処理である。表面処理としては、塗装が代表的である。塗装の前処理として、防錆処理等の下地調整が施される。なお、下地調整は、成形品の表面の小さな起伏を埋めて平滑面を得る役割も果たしている。しかし、溶融マグネシウム合金の粘性や凝固収縮の影響で、加圧成形されたマグネシウム合金成形品の表面に、湯じわが発生する場合がある。
【０００５】
図８および図９を参照して、マグネシウム合金成形品に生じる湯じわについて説明する。図８はマグネシウム合金成形品Ｍｇに生じた湯じわ１を上から見た様子を示し、図９は図８に示した湯じわを横方向から見た様子を示す。湯じわ１は、所定の深さＤおよび所定の開口幅Ｗで規定される溝が概ね一方向に延在して形成される表面欠陥である。深さＤは数μｍから２００μｍにわたり、開口幅Ｗは数μｍから５００μｍにわたる。開口幅Ｗとは、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面に存在する湯じわの開口部分において、最も短い部分の長さである。深さＤとは、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面から湯じわ１の底部までの深さをいう。
【０００６】
深さＤおよび開口幅Ｗがそれぞれ数μｍ程度の湯じわ１であれば、上述の下地調整や塗装によって十分吸収できるので、塗装処理後の製品に所望の美観を与えることができる。しかしながら、湯じわ１が大きい場合には、下地調整や塗装によって吸収できないので、塗装後の製品の美観が著しく損なわれる。そのために、美的な外観を有するマグネシウム合金成形品Ｍｇを作製するためには、加圧成形後のマグネシウム合金品の表面に生じた湯じわ１を補修して、表面起伏（表面欠陥）を解消した平滑な表面を得ることが必要である。このような湯じわ１を補修する方法として、一般的には、湯じわ１の周辺を削ったり、パテ塗装を行ったりする方法が行われている。
【０００７】
このような補修方法において、特開２００２−１７７８７８号公報（特許文献１）に提案されているものがある。同方法においては、湯じわ１が発生した金属の表面に厚さが８０μｍ以上の塗装膜を形成することにより、深さＤ１００μｍ、開口幅Ｗ５００μｍの湯じわ１が隠蔽できる。
【０００８】
また、合金表面を改質し、強度を向上させる方法として、レーザクラッディング法も提案されている（非特許文献１）。同方法においては、マグネシウム合金表面に、合金粉末を供給すると同時にレーザを照射して、合金粉末を溶融固化させることによって、マグネシウム合金の表面上に、クラッド層を形成させる。
【０００９】
さらに、特開２００１−２８７０６２号公報（特許文献２）において、レーザ光線を用いて開口欠陥を補修する方法が提案されている。同方法においては、オーステナイト系ステンレス鋼にレーザを照射して開口欠陥が補修される。具体的には、原子炉の基材に開口欠陥が発生した場合、溶融層を形成して封止する技術が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１７７８７８号公報（第５頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００１−２８７０６２号公報（第１０頁、第２図）
【非特許文献１】
高木亨、他５名、「レーザクラッディングによるＡＺ９１Ｄマグネシウム合金の表面改質」、軽金属、２００１年、第５１巻、第１１号、ｐ．６１９−６２４
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述の隠蔽による補修方法においては、湯じわ周辺を削ったり、パテ塗装を行ったりすることによって、表面の凹凸（表面欠陥）を吸収せんとするものである。しかしながら、湯じわ周辺を削る方法は、手作業によって行われるため、部品の製造工程を連続化することができない。また、パテ塗装を行う場合、湯じわを隠蔽するために膜厚を厚く塗装するため、部品当たりのパテ塗料の使用量が増加することによって、部品の製造コストが増大する。また、厚膜パテ塗装により、パテ塗装工程および乾燥工程にかかる時間が増大する。さらに、部品表面とパテ塗装との密着力が低下した場合、剥離の原因となるため、高い耐久性を実現することができない。
【００１２】
レーザクラッディング法は、生成されたクラッド層によって、マグネシウム合金製品の表面の耐摩耗性を向上させる方法である。クラッド層の表面の平滑さを保証するものでない。つまり、生成されたクラッド層の凹凸が、下地調整や塗装によって吸収できる程度に管理できない。
【００１３】
さらに、レーザ光線を用いて開口欠陥を補修する方法においても、湯じわと言う表面欠陥よりも遙かに深い開口欠陥（深さ約１〜２ｍｍ）を封止するために実施される。したがって、補修後に湯じわより大きな欠陥であるレーザ痕が生じ、美的な外観を得ることができない。
【００１４】
つまり、レーザ光線を用いた補修方法においては、湯じわを、通常の下地調整で吸収できる程度の大きさに補修することはできない。しかしながら、レーザ光線を用いない補修方法においては、剥離や耐久性という補修後の製品の品質を損なうと致命的な欠陥を有する。一方、従来のレーザ光線を用いて補修方法は、美観に関しては問題を有するものの、剥離や耐久性という問題を有していない。
【００１５】
それゆえに、本発明の目的は、マグネシウム合金の成形時に生じる表面欠陥である湯じわを、通常の下地調整或いは塗装で吸収できる程度の大きさに補修することによって、塗装後の最終製品の美観を確保できるレーザ補修方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明は、第１の所定幅と第１の所定深さとを有する第１の凹部が存在する金属製品の表面にレーザ光を照射して、第１の凹部の深さを、表面に施される表面処理によって吸収できる深さである第２の所定深さに低減させるレーザ補修装置であって、
所定のパワー密度を有するレーザ光を発生するレーザ光発生手段と、
レーザ光を金属製品の表面に存在する第１の凹部の近傍に照射させて、第１の所定幅より大きな第２の所定幅で、かつ第１の所定深さより小さい第２の深さを有する第２の凹部を生成させるレーザ光照射手段とを備える。
【００１７】
上述のように、本発明によれば、照射するレーザのパワー密度を制御することによって、塗装等の表面処理で吸収できる程度に金属製品表面に存在する表面欠陥を補修することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施の形態にかかるレーザ補修方法について具体的に説明する前に、まず本発明の基本概念を説明する。従来の技術に関して説明したように、ダイキャスト法やチクソモールド法のような、加熱溶融させた金属を、金型を用いて加圧成形する方法によってマグネシウム合金成形品を成形する場合、成形されたマグネシウム合金成形品の表面には、湯じわが生じる場合がある。なお、マグネシウム合金成形品Ｍｇに利用されるマグネシウム合金は、ＺＫ１０、ＺＫ６０、Ｍ１、ＡＺ３１、ＡＺ６１またはＡＺ９１系が代表的である。
【００１９】
図１を参照して、本発明にかかるレーザ補修方法が適用される湯じわ１について具体的に説明する。図８および図９を参照して説明したように、加圧成形されたマグネシウム合金成形品Ｍｇの表面に生じる欠陥である湯じわ１は、概ね、深さＤが数μｍ〜２００μｍおよび開口幅Ｗが数μｍ〜５００μｍの範囲に収まる。
【００２０】
このような、湯じわ１の断面形状は、典型的には、図１に示すような３つのタイプに大別できる。３つのタイプとは、開口幅が小さく深い狭深湯じわ１ａ、開口幅が大きく浅い広浅湯じわ１ｂ、および開口幅が大きく且つ深い広深湯じわ１ｃである。
【００２１】
典型的には、狭深湯じわ１ａにおいては、開口幅Ｗ１は数μｍ以上および深さＤ１は２００μｍ以下である。広浅湯じわ１ｂにおいては、開口幅Ｗ２は５００μｍ以下であり、深さＤ２は数μｍ以上である。さらに、広深湯じわ１ｃにおいては、開口幅Ｗ３は５００μｍ以下であり、深さＤ１は２００μｍ以下である。なお、言うまでもなく湯じわ１は、これら狭深湯じわ１ａ、広浅湯じわ１ｂ、および広深湯じわ１ｃの間の状態の何れかの範囲に含まれる。なお、図１においては、湯じわ１の輪郭部は、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面と同一高さである例が示されているが、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面より高い又は低い場合もある。このような場合、湯じわ１の深さは、深さＤの方向における最大長さをいう。
【００２２】
本発明において、マグネシウム合金成形品Ｍｇの湯じわ１を補修した後に新たに生じる二次表面欠陥の大きさについて考察する。基本的には、二次表面欠陥も小さければ小さいほど好ましいことは言うまでもない。しかしながら、塗装後の最終製品における美観の観点から、二次表面欠陥の大きさの許容限度について実用的な値を求めることができる。
【００２３】
人間の目の感度は、水平方向に比べ、垂直方向に対する感度が高い。つまり、湯じわ１の補正後の二次表面欠陥を上からみた場合の開口幅Ｗｒより、深さＤｒの欠陥に対して、より鋭敏に感じる。この観点から、本発明においては、塗装後の最終製品として十分な美観を確保するためには、湯じわ１補修後に生じる二次表面欠陥の深さＤｒが１０μｍ以下を達成すればよいことを見いだした。つまり、下地処理の段階において、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面に生じる二次表面欠陥の深さＤｒが１０μｍ以下であれば、塗装後の製品において十分な美観を獲得することができる。
【００２４】
このように塗装後のマグネシウム合金製品の塗装後の美観を二次表面欠陥の深さＤｒを、湯じわ１の補修後許容深さＤｒとして設定する。なお、補修後許容深さＤｒは、所望の美観および使用される下地処理や塗装材料によって、自ずと最適な値が定まるものであるが、本明細書においては、補修後許容深さＤｒは１０μｍ以下を例として説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図２を参照して、本発明にかかるレーザ補修装置に用いられるレーザ発生装置ＬＤの基本的な構造について説明する。レーザ発生装置ＬＤは、パルス駆動されるレーザ発振器であって、マグネシウム合金成形品Ｍｇの一次表面欠陥である湯じわ１を溶融させる熱源として、レーザ光６を発生させる。レーザ発生装置ＬＤにおいて、制御部１１は、レーザの出力条件（本実施形態においてはパワー密度）を出力部１３に渡し、出力条件を受け取った出力部１３はレーザ光６を出力する。レーザの出力条件は、ユーザによって入力受付部１５から入力されてもよい。その場合、制御部１１は入力受付部１５から受け取った出力条件を出力部１３に渡す。
【００２６】
レーザの種類は、好ましくはＹＡＧレーザであるが、炭酸ガスレーザや半導体レーザであっても構わない。なお、熱源は、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面を溶融させることのできるものであればレーザ光６に限られず、例えば、電子ビームであってもよい。しかしながら、電子ビームを照射する場合、マグネシウム合金成形品Ｍｇを真空チャンバ内に配置しなければならない。従って、装置コストや大気圧での照射が可能な面より、レーザが好ましい。
【００２７】
次に、図３を参照して、本発明における、マグネシウム合成形品Ｍｇの表面に塗装膜４を形成したマグネシウム合金成形品Ｍｇの製造工程について説明する。同図において、符号Ｐ１は、マグネシウム合金成形品Ｍｇの湯じわ１に対して、レーザ光６を照射する前の状態を示す。符号Ｐ２は、溶融した湯じわ１が補修された状態を示す。符号Ｐ３は、湯じわ１の補修面２上に防錆被膜３が形成された状態を示す。符号Ｐ４は、防錆被膜３上に塗装が施され、最終製品が完成された状態を示す。
【００２８】
状態Ｐ１において、湯じわ１の開口幅Ｗより大きなスポット径Ｄｓを有するレーザ光６が所定のパワーで、湯じわ１の深さＤ方向に対して概ね平行に所定時間だけ照射される。なお、スポット径Ｄｓは、好ましくは１ｍｍである。さらに、この場合のパワー密度は、１０，０００Ｗ／ｃｍ２  以上４０，０００Ｗ／ｃｍ２  以下の範囲である。結果、湯じわ１の全面に渡ってレーザ光６を照射することにより、湯じわ１の周辺部を含むマグネシウム合金が溶融する。なお、本実施形態において、湯じわ１の開口幅Ｗよりも大きなスポット径Ｄｓを有するレーザ光６の照射を行う。しかし、必要に応じて、レーザ光６のスポット径Ｄｓを任意に設定して、湯じわ１を局所的に溶融させてもよい。
【００２９】
状態Ｐ２において、レーザ光６の照射によって溶融したマグネシウム合金が再び凝固して、再凝固部２が形成されて二次表面欠陥５が生成される。なお、再凝固部２は、典型的には、同図に示すように、中央部が外周部に比べて窪んだクレータ状断面形状を有する。また、外周部はマグネシウム合金成形品Ｍｇの表面より若干盛り上がった状態になることもある。
【００３０】
そして、再凝固部２の幅Ｗｓは概ねレーザ光６のスポット経Ｄｓとほぼ等しく、その深さＤｓは湯じわ１の深さＤより大きい。そして、再凝固部２の外周部と最窪部との寸法差で規定される深さＤｒは、湯じわ１の深さＤよりも小さく、１０μｍ以下である。なお、再凝固部２は、図３に示したクレータ形以外にも、表面が波立ったような断面形状を有する場合もあるが、いずれの場合においても、深さＤｒは１０μｍ以下になる。
【００３１】
つまり、本発明においては、基本的にはレーザ光６によって、湯じわ１の補修対象部分の容積より大きな容量内に位置するマグネシウム合金を溶融させ、溶融させたマグネシウム合金で湯じわ１を埋めた状態で再凝固させ、湯じわ１による一次表面欠陥を補修する。つまり、補修対象の湯じわ１を含む周囲のマグネシウム合金を溶融させた二次表面欠陥によって、一次表面欠陥である湯じわ１を隠蔽するものである。
【００３２】
このような補修に用いられるレーザ光６のパワー密度は、１０，０００Ｗ／ｃｍ２  以上４０，０００Ｗ／ｃｍ２  以下である。再凝固部２の表面の深さＤｒは、二次表面欠陥の深さであると共に、レーザ光６による湯じわの補修後の面の深さでもある。この意味において、再凝固部２の表面を「補修面」と称し、再凝固部２の表面深さＤｒを「補修面深さ」と称する。なお、補修面２の両端は、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面の高さよりも盛り上がった形状となる場合があるが、その場合でも、補修面深さＤｒは１０μｍ以下となる。
【００３３】
状態Ｐ３において、二次表面欠陥５を含めて、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面に防錆処理が施され、所定の厚さを有する防錆被膜３が形成される。防錆被膜３は、例えば、マグネシウムとリン酸塩との反応生成物であるような酸化被膜である。また、防錆処理には、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面処理として、アルカリ溶液による脱脂処理と、酸によるエッチングおよび活性化処理とが含まれる。防錆処理は、脱脂処理、エッチングおよび活性化処理に続いて、マグネシウム合金成形品Ｍｇをリン酸塩溶液に浸漬し、防錆被膜を形成する処理によって完了する。なお、本実施形態において、防錆被膜３はリン酸マグネシウム被膜であるが、防錆効果が得られる防錆被膜であれば、リン酸マグネシウム被膜に限られない。
【００３４】
状態Ｐ４において、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面に生成された防錆被膜３の上に塗装膜４が形成される。マグネシウム合金成形品Ｍｇは、塗装を施すことによって、様々な色彩や美観を持つことが可能となり、商品としての付加価値が向上する。塗装膜４は、膜厚が８０μｍ以下であっても美的な外観が得られるが、特に、膜厚が６０μｍ以下の場合、コスト低減の効果が大きくなるため、好ましい。また、状態Ｐ４において形成される塗装膜４は単層であるが、複数層の塗装膜４で形成されていても構わない。
【００３５】
図４に、レーザ光６のパワー密度とマグネシウム合金成形品Ｍｇの補修面深さＤｒの関係を求めるべく実施した実験結果を示す。同実験においては、マグネシウム合金成形品Ｍｇは、ＡＺ９１Ｄマグネシウム合金をダイキャスト法により成形し、厚さ２ｍｍの板材（マグネシウム合金）とした。このマグネシウム合金成形品Ｍｇを、例えば、図８に示すようにＸＹステージＳｔに固定し、直径１ｍｍのファイバを経て、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面より上方に焦点位置がくるように調整した鏡筒から、湯じわ１を中心とする周辺部にパルス波ＹＡＧレーザ光６を照射した。なお、本実施形態において、マグネシウム合金成形品Ｍｇを固定したＸＹステージＳｔを移動させることによってレーザ光６の照射位置を移動させるが、レーザ発生装置ＬＤを移動させてレーザ光６を照射してもよい。さらに、レーザ照射位置を移動させる方法としては、例えば、ガルバノミラーによりレーザ光６を走査する方法や、ファイバを経由して出射鏡筒にレーザ光６を導光し出射鏡筒を移動させる方法、マグネシウム合金成形品Ｍｇを移動させる方法等があるが、レーザの照射位置を移動させることができる方法であれば、いずれの方法であっても構わない。
【００３６】
湯じわ１は、開口幅Ｗが２００μｍであって、深さＤが５０μｍの大きさのものを用いた。マグネシウム合金成形品Ｍｇに１０，０００Ｗ／ｃｍ２  以上４０，０００Ｗ／ｃｍ２  以下のパワー密度でレーザ光６を照射後、形成される再凝固部２の表面深さである補修面深さＤｒを測定した。さらに、目視による最終外観検査も併せて行った。
【００３７】
図４に示すように、１０，０００Ｗ／ｃｍ２  未満のパワー密度でレーザ光６を照射した場合、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面温度は融点に達しないため、溶融しない。したがって、湯じわ１を溶融させることができない。また、外観検査において、湯じわ１の形状がそのまま観察されるため、外観不良となった。
【００３８】
１０，０００Ｗ／ｃｍ２  以上４０，０００Ｗ／ｃｍ２  以下の範囲のパワー密度でレーザ光６を照射した場合、照射時間が０．１ｍｓから１．０ｓの範囲において、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面部分の溶融が発生する。その後、レーザ光６のパワー密度の低下または照射停止によって、溶融部の温度が融点以下に低下すると、溶融部は再凝固し、再凝固部２となる。溶融時の溶融表面の凹凸が小さく抑えられ、再凝固後の補修面深さＤｒが１０μｍ以下となる。また、外観検査においても、美的な外観が得られた。
【００３９】
４０，０００Ｗ／ｃｍ２  以上のパワー密度でレーザ光６を照射した場合、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面は、レーザ光６の照射による衝撃と、溶融部および固層部の界面圧力の影響とにより、溶融表面に大きな凹凸が発生する。そのため、補修面２の補修面深さＤｒは１０μｍよりも大きくなる。また、外観検査において、レーザ光６の照射痕が目立つため、外観不良となった。
【００４０】
以上のように、１０，０００Ｗ／ｃｍ２  以上４０，０００Ｗ／ｃｍ２  以下のレーザ光６を照射することにより、深さＤが最大２００μｍ、開口幅Ｗが最大５００μｍの湯じわ１を有するマグネシウム合金成形品Ｍｇにおいて、湯じわ１が解消されて補修面深さＤｒは１０μｍ以下となり、良好な外観を得ることができる。また、金属の穴開けや切断、厚さが１０ｍｍ以上の金属の溶接等と比較して非常に低いパワー密度で湯じわ１を補修することができる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、レーザ光６はパルス駆動されるパルス波である。結果、レーザ光６の照射位置を移動させながらパルス波を線状に照射していくと、図５に示すように、マグネシウム合金成形品Ｍｇの照射面上にうねり（凹凸）が発生する。つまり、本発明においては、一次表面欠陥である湯じわ１の周囲のマグネシウム合金を溶融させて生じる二次表面欠陥の深さである補修面深さＤｒが、湯じわ深さＤｒよりも小さいことを利用して、湯じわ１を補修するものである。
【００４２】
言い換えれば、二次表面欠陥５である補修面Ｄｒは、典型的には、図３に示すように、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面よりくぼんでいる。それゆえに、パルス駆動されたレーザ光６を移動させると、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面にレーザ光６は複数のスポット状に断続的に照射される。結果、複数のレーザ光６のスポットが互いに重複しながら、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面上に照射される。いいかえれば、スポットのそれぞれに対応して、二次表面欠陥（補修面）５が重複して生成される。
【００４３】
図３を参照して説明したように、二次表面欠陥（補修面）５の周囲は、その内部に比べて高くなるので、後で照射されたスポットによって生じた補修面５の外周部が、先に照射されてスポットによって生じた補修面に重複する部分は、それらの補修面に比べて高くなって畝Ｒｐが生じる。この畝Ｒｐがスポット間隔で形成されて、うねりとなる。なお、このうねりが生じた場合においても、補修面深さＤｒは１０μｍ以下であるので問題はない。
【００４４】
（第２の実施形態）
本実施の形態においては、第１の実施形態において生じるうねりの解消するレーザ補修方法を提案する。上述のように、うねりはパルス駆動されるレーザ光６を移動させて、マグネシウム合金成形品Ｍｇに断続的に照射させることによって生じる。よって、本実施の形態においては、レーザ光６を連続駆動させてマグネシウム合金成形品Ｍｇに連続的に照射させることによって、上述の畝Ｒｐの発生を阻止することによって、うねりを生成させない。本実施の形態にかかるレーザ補修装置は、レーザ光６が連続駆動される点を除いて、図２を参照して説明したレーザ補修装置ＬＤと同様に構成されるので、説明を省く。
【００４５】
図６に示すグラフを参照して、連続波レーザ光６照射時における、レーザ光６のパワー密度と、マグネシウム合金成形品Ｍｇの補修面深さＤｒとの関係について説明する。レーザ光６照射に用いたマグネシウム合金成形品Ｍｇの条件および照射条件は、図４を参照して説明した第１の実施形態におけるパルス波のレーザ光６を照射時と同様であるのため、説明は省略する。
【００４６】
図６に示すように、１０，０００Ｗ／ｃｍ２  未満のパワー密度でレーザ光６を照射した場合、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面温度は融点に達しないため、溶融しない。したがって、湯じわ１を溶融させることができない。また、外観検査において、湯じわ１がそのまま観測されるため、外観不良となった。
【００４７】
１０，０００Ｗ／ｃｍ２  以上４０，０００Ｗ／ｃｍ２  以下の範囲のパワー密度でレーザ光６を照射した場合、照射時間が０．１ｍｓから１．０ｓでマグネシウム合金の表面部分の溶融が発生する。その後、レーザ光６のパワー密度の低下または照射停止によって、溶融部の温度が融点以下に低下すると、溶融部は再凝固し、補修面２となる。溶融時の表面の凹凸が小さく抑えられ、再凝固後の補修面深さＤｒは１０μｍ以下となる。また、外観検査においても、良好な外観が得られた。
【００４８】
４０，０００Ｗ／ｃｍ２  以上のパワー密度でレーザ光６を照射した場合、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面は、レーザ光６照射による衝撃と、溶融部および固層部の界面圧力の影響とにより、溶融表面に大きな凹凸が発生する。そのため、補修面の補修面深さＤｒは１０μｍよりも大きくなる。また、外観検査において、レーザ光６の照射痕が目立つため外観不良となった。
【００４９】
図７に、本実施の形態におけるレーザ光６の連続照射の結果得られる補修面２の断面形状を示す。図７に示すような３つのタイプに大別できる。３つのタイプとは、補修面２がマグネシウム合金成形品Ｍｇの表面から窪んだ形状となるクレータ型補修面２ａ、補修面２の中央および端の部分が盛り上がった形状となる周辺／両端隆起型補修面２ｂ、および補修面２が不規則に隆起した形状となる不規則型補修面２ｃである。クレータ型補修面２ａの補修面深さＤｒ１、周辺／両端隆起型補修面２ｂの補修面深さＤｒ２、および不規則型補修面２ｃの補修面深さＤｒ２のいずれの補修面深さＤｒも、パワー密度１０，０００Ｗ／ｃｍ２  以上４０，０００Ｗ／ｃｍ２  以下の範囲のレーザ光６照射において、１０μｍ以下となる。なお、レーザ光６照射時におけるエネルギー密度が低い場合、不規則型補修面２ｃに示すような不規則な表面凹凸がある形状になりやすい。なお、これら３つのタイプの補修面２ａ、２ｂ、および２ｃの何れも、第１の実施の形態にかかる補修面２の複数個に相当数大きさであり、第１の実施の形態における複数個の畝Ｒｐの発生が防止された結果、うねりも解消されていることは言うまでもない。
【００５０】
また、マグネシウム合金成形品Ｍｇに連続波ＹＡＧレーザ照射を行い、防錆処理後、マグネシウム合金成形品Ｍｇの表面に塗装膜４を形成して外観検査を行った。レーザのパワー密度は、８，０００Ｗ／ｃｍ２  から４５，０００Ｗ／ｃｍ２  の範囲である。塗装膜４の膜厚は、１０μｍ、２０μｍ、４０μｍ、６０μｍ、８０μｍおよび１００μｍである。その結果、パワー密度が１０，０００Ｗ／ｃｍ２未満の場合、マグネシウム合金成形品Ｍｇが溶融しないため、湯じわ１の形状がそのままマグネシウム合金成形品Ｍｇの表面に残る。そのため、塗装膜４の膜厚が６０μｍ以下の場合、塗装後も湯じわ１の形状がそのまま塗装膜４の表面形状に反映され、外観検査において外観不良となった。
【００５１】
パワー密度が１０，０００Ｗ／ｃｍ２  以上４０，０００Ｗ／ｃｍ２  以下の範囲のレーザ光６を照射した場合、下地処理の段階で補修面深さＤｒは、１０μｍ以下となる。膜厚が１０〜１００μｍのいずれの厚みの塗装膜４を形成した場合においても、塗装後の表面は良好な外観が得られた。
【００５２】
また、パワー密度が４０，０００Ｗ／ｃｍ２  より大きいレーザ光を照射した場合、パワー密度の増加と共に補修面２の表面凹凸が増大する。そのため、膜厚が６０μｍ以下の塗装膜４を形成した場合、外観検査において外観不良となった。
【００５３】
さらに、大きさの異なる湯じわ１に対して、パワー密度が４０，０００Ｗ／ｃｍ２であるレーザ光６を照射し、レーザ光６照射後の補修面深さＤｒを測定した。湯じわ１の大きさは、開口幅Ｗが１０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍおよび５００μｍ、深さＤは２０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、１５０μｍおよび２００μｍのそれぞれの組み合わせのものを用いた。
【００５４】
その結果、いずれの大きさの湯じわ１においても、レーザ光６照射後の補修面深さＤｒは１０μｍとなった。また、外観検査においても、良好な外観が得られた。さらに、レーザ照射後のマグネシウム合金成形品Ｍｇに、薄い塗装膜４（膜厚１０μｍ）を形成して外観検査を行った結果、いずれの大きさの湯じわ１についても良好な外観が得られた。
【００５５】
なお、本発明において、レーザ光６のパワー密度は、マグネシウム合金に対する最適値を求めたものである。しかしながら、他の材質や求められる品質、防錆被膜３や塗装膜４の性質（例えば、粒子のサイズ等）においても、本発明にかかるレーザ補修方法で最適な条件を求めることができる。したがって、マグネシウム合金以外の金属、およびサイズの異なる表面欠陥をレーザ光によって溶融させ、表面凹凸を１０μｍ以下とする技術概念は、本発明の技術思想に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マグネシウム合金成形品Ｍｇに生じる湯じわ１の断面を模式的に示す図である。
【図２】本発明にかかるレーザ補修装置に用いられるレーザ発生装置ＬＤの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明におけるマグネシウム合金成形品Ｍｇの製造工程を示す図である。
【図４】パルス波レーザ照射時におけるパワー密度と補修面深さＤｒとの関係図である。
【図５】パルス波レーザ照射時に生じるうねり（凹凸）の断面を模式的に示す図である。
【図６】連続波レーザ照射時におけるパワー密度と補修面深さＤｒとの関係図である。
【図７】レーザ照射後に形成される補修面２の断面を模式的に示す図である。
【図８】従来のマグネシウム合金成形品Ｍｇを上から見た図である。
【図９】図８に示したマグネシウム合金成形品ＭｇのＩＸ−ＩＸ断面図である。
【符号の説明】
Ｄ    湯じわ深さ
Ｄｓ  スポット径
Ｄｒ  補修面深さ
ＬＤ  レーザ発生装置
Ｍｇ  マグネシウム合金成形品
Ｐ    製造工程
Ｒｐ  畝
Ｗ    湯じわの開口幅
Ｗｓ  再凝固部の幅
１    湯じわ（一次表面欠陥）
２    再凝固部
３    防錆被膜
４    塗装膜
５    補修面（二次表面欠陥）
６    レーザ光
１１  制御部
１３  出力部
１５  入力受付部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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