[发明专利]金属材料、表面处理方法及装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及金属材料、金属材料的表面处理方法、将金属材料作为基材的防水材料的制造方法、导电性材料的表面处理装置、和导电性材料的表面处理方法。

【背景技术】

近年来，强烈期待对金属材料赋予新功能。具体地说，除了强度、加工性、耐蚀性之类的金属材料本来所具有的有益特性外，就开拓金属材料的新应用领域的意义而言，还非常期待亲水特性、防水特性、发光特性之类的与金属表面相关的新功能。在这样的背景下，最近对于镀覆层、氧化层、表面固化层、提高表面粗糙度的改性层等在金属表面形成的改性层进行了积极的研究。若举出一例，则有对金属表面进行阳极氧化而形成微细结构的技术(参见非专利文献1)、通过电解加工形成表面微细结构的技术(参见非专利文献2)等。

【现有技术文献】

【非专利文献】

非专利文献1：高桥英明、坂入正敏、菊地龙也，ジャー·ヒメンドラ表面技術(JHA Himendra表面技术)Vol.60(2009)No.3p.14

非专利文献2：電解加工的微細加工へ的応用と理論(电解加工在微细加工中的应用与理论)夏恒表面技术Vol.61(2010)No.4294

【发明内容】

【发明所要解决的课题】

为了对金属材料表面赋予亲水特性、防水特性、发光特性之类的新功能，需要在1μm以下的显微视角下对表面改性层的结构及组成进行设计。但是，一直以来的研究是以提高加工性、耐蚀性等功能为目的的，在微米数量级进行了表面改性层的结构、组成的设计，因而新功能的体现并不充分。例如，作为提高表面粗糙度的方法，提出了在金属材料的表面压上具有毛面(ダル)结构的辊的方法。但是，由该方法形成的金属材料表面的凹凸具有微米数量级以上的尺寸。因此，尽管金属材料表面具有由于保持油而使加工性提高的效果、或具有表面外观均匀的效果，但未体现出新功能。此外，作为提高汽车外板的涂布密合性的方法，提出了在金属材料表面形成磷酸盐结晶的方法。但是，由该方法形成的磷酸盐结晶的粒径具有数微米的尺寸。因此，金属材料表面未体现出新功能。

另一方面，在已有报告的微细结构形成技术中，在如非专利文献1所记载的技术那样的对金属表面进行阳极氧化来形成微细结构的技术中，形成了微细的孔，但能够赋予的功能受限。此外，为了使表面成为氧化层，表面物性受到氧化物种类的限定。并且，如非专利文献2所记载的方法那样的使用电解加工的方法中，为了形成表面微细结构，需要使待处理表面与对电极之间的距离非常短，这种控制非常困难。

本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供具有亲水特性和发光特性等新功能的金属材料。

此外，本发明的其它目的在于提供能够在无需大量劳力和费用的情况下对金属材料表面赋予高防水特性的金属材料的表面处理方法和将金属材料作为基材的防水材料的制造方法。

进而，本发明的其它目的在于提供能够低成本且有效地制造下述导电性材料的导电性材料的表面处理装置和表面处理方法，所述导电性材料为对表面的特定位置或表面的大面积进行处理而形成了纳米级的微细结构的导电性材料。

【解决课题的手段】

本发明的金属材料的特征在于，其具备金属材料基材以及在上述金属材料基材的表面上形成的改性层，上述改性层在10μm²的范围内平均具备3个以上从上述金属材料基材的表面突出的突起部，从相对于上述金属材料基材的表面垂直的方向观察时该突起部的平均直径为1μm以下。

上述发明中，本发明的金属材料的特征在于，上述改性层在10μm²的范围内平均具备1个以上的突起部，该突起部具备从上述金属材料基材的表面突出的基部以及在上述基部的端部形成的前端部，从相对于上述金属材料基材的表面垂直的方向观察时该突起部的平均直径为1μm以下，并且，该突起部具有上述基部的外径小于上述前端部的外径的颈缩(くびれ)结构。

上述发明中，本发明的金属材料的特征在于，从相对于上述金属材料基材的表面垂直的方向观察时上述突起部的平均直径为500nm以下。

上述发明中，本发明的金属材料的特征在于，形成上述突起部的位置在上述金属材料基材的面内方向不具有周期性

上述发明中，本发明的金属材料的特征在于，上述改性层具备从相对于上述金属材料基材的表面垂直的方向观察时的平均直径为500nm以下的凹部。

上述发明中，本发明的金属材料的特征在于，上述金属材料基材由合金钢形成。