特許 7588539 金属の表面粗さ評価方法、並びに、金属表面の粗面化方法及び塗膜除去方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-14

(45)【発行日】2024-11-22

(54)【発明の名称】金属の表面粗さ評価方法、並びに、金属表面の粗面化方法及び塗膜除去方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/352 20140101AFI20241115BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20241115BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20241115BHJP

【ＦＩ】

B23K26/352

B23K26/03

B23K26/00 N

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021057140

(22)【出願日】2021-03-30

(65)【公開番号】P2022154222

(43)【公開日】2022-10-13

【審査請求日】2023-11-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(73)【特許権者】

【識別番号】000198318

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ検査計測

(73)【特許権者】

【識別番号】509338994

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩインフラシステム

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸口 雄介

(72)【発明者】

【氏名】大阿見 尚弥

(72)【発明者】

【氏名】武川 哲

【審査官】山下 浩平

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０６７２４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１９８６１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１９２４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００３６４２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００２－１０４６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２６３２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２４４１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を照射することで粗面化処理が成された素地調整済み面を有する金属の表面粗さ評価方法であって、
前記金属の前記素地調整済み面における線粗さ（JIS B 0601）のパラメータである最大高さRzが２５～８０μｍである場合に、該素地調整済み面における面粗さ（国際規格 ISO 25178）のパラメータのうちの少なくとも展開面積比Sdrが0.15以上となる範囲を基準として評価する金属の表面粗さ評価方法。

【請求項2】

請求項１に記載の金属の表面粗さ評価方法において評価基準を満たすとされる金属の素地調整済み面を得るべく金属の表面の素地調整を行う金属表面の粗面化方法であって、
前記金属の前記表面にスパッタを含めて面粗さ（国際規格 ISO 25178）のパラメータのうちの少なくとも展開面積比Sdrが0.15以上となる凹凸を形成するべく設定したレーザ条件で前記金属の前記表面に対してレーザ光を照射する金属表面の粗面化方法。

【請求項3】

前記レーザ光としてパルスレーザ光を用いる請求項２に記載の金属表面の粗面化方法。

【請求項4】

前記レーザ条件は、レーザ光の平均出力を繰り返し周波数で除して成るパルスエネルギが少なくとも０．７ｍＪであり、且つ、レーザ光のピーク出力が少なくとも７．０ｋＷである請求項３に記載の金属表面の粗面化方法。

【請求項5】

前記レーザ条件において、パルスエネルギを少なくとも０．７ｍＪとし、且つ、レーザ光のピーク出力を少なくとも７．０ｋＷとするためのレーザ光のパルス幅が１００．０ｎｓ以下である請求項４に記載の金属表面の粗面化方法。

【請求項6】

請求項１に記載の金属の表面粗さ評価方法において評価基準を満たすとされた既設構造物の金属における素地調整済み面上に塗装された塗膜を除去する塗膜除去方法であって、
前記金属の前記素地調整済み面に存在する面粗さ（国際規格 ISO 25178）のパラメータのうちの少なくとも展開面積比Sdrが0.15以上となる凹凸を残すべく設定されたレーザ条件で前記塗膜に対してレーザ光を照射しつつ走査する塗膜除去方法。

【請求項7】

前記塗膜に対してレーザ光を照射しつつ直線状に走査する請求項６に記載の塗膜除去方法。

【請求項8】

前記レーザ条件は、レーザ光の出力が１０００Ｗ以下であり、レーザ光のスポット径とレーザ光の走査速度との積でレーザ光の出力を除した量であるフルエンスが０．２５Ｊ／ｍｍ^２以下である請求項６又は７に記載の塗膜除去方法。

【請求項9】

フルエンスを０．２５Ｊ／ｍｍ^２以下とするためのレーザ光の走査速度が９．０～１５．０ｍ／ｓである請求項８に記載の塗膜除去方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザ光を照射することで粗面化処理が成された素地調整済み面を有する金属の表面粗さを評価するのに用いられる金属の表面粗さ評価方法に関するものである。
また、本開示は、上記金属の表面粗さ評価方法で良好と評価される金属の素地調整済み面を得るべく金属の表面の素地調整を行うのに用いられる金属表面の粗面化方法、及び、上記金属の表面粗さ評価方法で良好と評価された橋梁や建築物などの既設構造物の金属である鋼材の素地調整済み面上に塗装された塗膜を除去するのに用いられる塗膜除去方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

上記既設構造物、例えば、橋梁や建築物を長期にわたって安全に使用するためには、構造部材である鋼材の表面に塗装を施して鋼材の腐食を防ぐ必要がある。鋼材表面に塗装を施す際には、塗料の密着力を大きくして塗装の耐久性向上を図るために、塗装前の鋼材表面である素地調整面にレーザ光を照射する粗面化処理が実施される。

【0003】

また、構造部材である鋼材の腐食を長期にわたって防ぐためには、鋼材の表面に施された塗装の塗膜を定期的に剥がして除去し、再塗装する必要がある。鋼材表面の塗膜を剥がす際には、再塗装時の塗料の密着力を大きくするうえで、レーザ光の照射による粗面化処理が成された塗装前の素地調整済み面を極力残すことが求められる。

【0004】

そして、上述のごとく塗装前の鋼材表面に対してレーザ光を照射する粗面化処理を実施する場合には、実施後に得られる素地調整済み面の表面粗さを評価する必要があり、一方、再塗装前に鋼材表面の塗膜を剥がす場合にも、塗膜除去後に露出する鋼材の素地調整済み面の表面粗さを評価する必要がある。

【0005】

従来において、レーザ光照射による粗面化処理の実施後に得られる素地調整済み面に対する表面粗さの評価方法や、塗膜除去後に露出する鋼材の素地調整済み面に対する表面粗さの評価方法は、線粗さ（JIS B 0601）のパラメータである最大高さRzに基づいて成されるものであり、線粗さ最大高さRzが２５～８０μｍの範囲を基準にして評価するようにしている。
なお、表面粗さの評価項目として最大高さRzを採用することが、非特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【文献】「機械工学便覧」，新版第３刷，社団法人 日本機械学会編，１９８９年９月３０日発行，第Ｂ２－２０６頁～第Ｂ２－２０７頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記したように、塗装前の鋼材表面にレーザ光を照射する粗面化処理を実施したり、レーザ光の照射によって塗膜を剥がしたりする場合に、鋼材表面や露出する塗装前の素地調整済み面の線粗さ最大高さRzが２５～８０μｍの基準を満たしたとしても、従来の表面粗さの評価方法では、線粗さ最大高さRzが幅数１０μｍ程度の凹凸を計測対象としているので、幅が数μｍ程度の細かい凹凸の有無は計測することができない。

【0008】

この幅が数μｍ程度の細かい凹凸が、鋼材表面や露出する塗装前の素地調整済み面にある場合とない場合とでは、塗装の耐久性が異なることから、塗装の耐久性向上を図るために、幅が数μｍ程度の細かい凹凸の有無をも把握する表面粗さの評価方法の構築が望まれており、これを解決することが従来の課題となっている。

【0009】

本開示は、上記した従来の課題を解決するためになされたもので、例えば、塗装前の鋼材表面にレーザ光を照射する粗面化処理を実施した場合において、鋼材表面の幅が数１０μｍ程度の凹凸の存在だけでなく、幅が数μｍ程度の細かい凹凸の有無をも把握することができ、その結果、塗装の耐久性を保証することが可能になる金属の表面粗さの評価方法を提供することを目的としている。

【0010】

また、本開示は、塗装の耐久性を向上させることができる金属表面の粗面化方法、及び、既設構造物における構造部材の素地調整面に及ぼす形状や組成の変化を少なく抑えつつ、構造部材の表面に施された塗装の塗膜を除去すること可能な塗膜除去方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示の第１の態様は、レーザ光を照射することで粗面化処理が成された素地調整済み面を有する金属の表面粗さ評価方法であって、前記金属の前記素地調整済み面における線粗さ（JIS B 0601）のパラメータである最大高さRzが２５～８０μｍである場合に、該素地調整済み面における面粗さ（国際規格 ISO 25178）のパラメータのうちの少なくとも展開面積比Sdrが0.15以上となる範囲を基準として評価する構成としている。

【0012】

また、本開示の第２の態様は、請求項１に記載の金属の表面粗さ評価方法において評価基準を満たすとされる金属の素地調整済み面を得るべく金属の表面の素地調整を行う金属表面の粗面化方法であって、前記金属の前記表面にスパッタを含めて面粗さ（国際規格 ISO 25178）のパラメータのうちの少なくとも展開面積比Sdrが0.15以上となる凹凸を形成するべく設定したレーザ条件で前記金属の前記表面に対してレーザ光を照射する構成としている。

【0013】

さらに、本開示の第３の態様は、前記レーザ光としてパルスレーザ光を用いる構成としている。

【0014】

さらにまた、本開示の第４の態様において、前記レーザ条件は、レーザ光の平均出力を繰り返し周波数で除して成るパルスエネルギが少なくとも０．７ｍＪであり、且つ、レーザ光のピーク出力が少なくとも７．０ｋＷである構成としている。

【0015】

さらにまた、本開示の第５の態様は、前記レーザ条件において、パルスエネルギを少なくとも０．７ｍＪとし、且つ、レーザ光のピーク出力を少なくとも７．０ｋＷとするためのレーザ光のパルス幅（パルスの時間幅）が１００．０ｎｓ以下である構成としている。

【0016】

さらにまた、本開示の第６の態様は、請求項１に記載の金属の表面粗さ評価方法において評価基準を満たすとされた既設構造物の金属における素地調整済み面上に塗装された塗膜を除去する塗膜除去方法であって、前記金属の前記素地調整済み面に存在する面粗さ（国際規格 ISO 25178）のパラメータのうちの少なくとも展開面積比Sdrが0.15以上となる凹凸を残すべく設定されたレーザ条件で前記塗膜に対してレーザ光を照射しつつ走査する構成としている。

【0017】

さらにまた、本開示の第７の態様は、前記塗膜に対してレーザ光を照射しつつ直線状に走査する構成としている。

【0018】

さらにまた、本開示の第８の態様において、前記レーザ条件は、レーザ光の出力が１０００Ｗ以下であり、レーザ光のスポット径とレーザ光の走査速度との積でレーザ光の出力を除した量であるフルエンスが０．２５Ｊ／ｍｍ^２以下である構成としている。

【0019】

さらにまた、本開示の第９の態様は、フルエンスを０．２５Ｊ／ｍｍ^２以下とするためのレーザ光の走査速度が９．０～１５．０ｍ／ｓである構成としている。

【0020】

本開示において、レーザにはファイバーレーザや半導体レーザやＹＡＧレーザを用いるのが一般的であるが、これらのレーザに限定されない。

【発明の効果】

【0021】

本開示に係る金属の表面粗さ評価方法によれば、例えば、塗装前の鋼材表面にレーザ光を照射する粗面化処理を実施した場合において、鋼材表面の幅が数１０μｍ程度の凹凸の存在だけでなく、幅が数μｍ程度の細かい凹凸の有無をも把握することができ、その結果、塗装の耐久性を保証することが可能になるという非常に優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本開示の一実施形態に係る金属の表面粗さ評価方法の評価対象である複数の素地調整済み面の各全体図及びこれらの全体図にそれぞれ併せて示すレーザ顕微鏡による分析図である。

【図2】図１の１段目の素地調整済み面及び４段目の素地調整済み面について面粗さを比較するための展開面積比の分布を他の４つのパラメータの分布とともに示す分布図である。

【図3】本開示の一実施形態に係る金属表面の粗面化方法に用いられる粗面化装置を示す概略説明図である。

【図4】図３における金属表面の粗面化装置のレーザヘッドから照射されるパルスレーザ出力の経時変化を示すグラフである。

【図5】本開示の一実施形態に係る塗膜除去方法に用いられる塗膜除去装置を示す概略説明図である。

【図6】図５のレーザ塗膜除去装置による塗膜除去状況の拡大斜視説明図である。

【図7】図５のレーザ塗膜除去装置によるレーザ条件であるフルエンスを説明するためのレーザ光の走査面積概念図である。

【図8】種々のフルエンスに対応するレーザ光の出力とレーザ光の走査面積との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、レーザ光を照射することで粗面化処理が成された複数の素地調整済み面の各全体図を示しており、この図１には素地調整済み面の各全体図にそれぞれ対応するレーザ顕微鏡による分析図を併せて示している。

【0024】

図１において、１段目は、レーザ出力３００Ｗのレーザ光を１回走査させた場合の素地調整済み面の全体図及びその分析図であり、２段目は、レーザ出力３００Ｗのレーザ光を５回走査させた場合の素地調整済み面の全体図及びその分析図である。

【0025】

一方、図１における３段目は、レーザ出力５００Ｗのレーザ光を１回走査させた場合の素地調整済み面の全体図及びその分析図であり、４段目は、レーザ出力５００Ｗのレーザ光を５回走査させた場合の素地調整済み面の全体図及びその分析図である。
そして、図１における５段目は、ブラスト処理を行った素地調整済み面の全体図及びその分析図である。

【0026】

この図１の１～４段目の素地調整済み面の各全体図及び分析図から、レーザ光を数多く走査するほど、細かい凹凸が消失していることが判る。

【0027】

この実施形態では、本開示に係る金属の表面粗さ評価方法により、図１の１段目の素地調整済み面及び４段目の素地調整済み面について、それぞれの面粗さを評価した。

【0028】

具体的には、金属の素地調整済み面における線粗さ（JIS B 0601）のパラメータである最大高さRzが２５～８０μｍの範囲にある場合において、図１の１段目の素地調整済み面及び４段目の素地調整済み面のそれぞれについて、図２に示すように、面粗さ（国際規格 ISO 25178）のパラメータである界面の展開面積比Sdrの値を測定して、各々の分布を比較した。なお、図２におけるSpcは凹凸の山頂点の算術平均曲率、Sdqは、素地調整済み面の二乗平均平方根傾斜、Spdは山頂点密度、Szは最大高さであり、これら４つのパラメータの分布をSdrの分布とともに示した。

【0029】

界面の展開面積比であるSdrは、レーザ出力３００Ｗのレーザ光を１回走査させた場合の素地調整済み面では、0.10～0.30において末広がりに分布しているのに対して、レーザ出力５００Ｗのレーザ光を５回走査させた場合の素地調整済み面では、分布が0.00～0.15に集中している。

【0030】

図２の面粗さ（国際規格 ISO 25178）におけるパラメータSdrの値の分布を比較した結果、レーザ出力３００Ｗのレーザ光を１回走査させた場合の素地調整済み面の面粗さが、レーザ出力５００Ｗのレーザ光を５回走査させた場合の素地調整済み面よりも大きい（平面粗度が大きい）評価が得られ、その結果、レーザ出力３００Ｗのレーザ光を１回走査させた場合の素地調整済み面の方が、レーザ出力５００Ｗのレーザ光を５回走査させた場合の素地調整済み面よりも表面積が多くなっている分だけ塗装の密着力が増して塗装の耐久性に優れていることが判った。

【0031】

図３は、本開示の一実施形態に係る金属表面の粗面化方法に用いられる粗面化装置を示している。
図３に概略的に示すように、この粗面化装置１は、例えば、橋梁を構成する鋼材（金属）Ｗの表面Ｗａの素地調整を行うためのものであって、レーザ発振器２と、レーザ発振器２から光ファイバ５を介して供給されるレーザ光Ｌを内蔵された光学系３により集光して鋼材Ｗの表面Ｗａに照射するレーザヘッド４と、レーザヘッド４を鋼材Ｗの長辺方向に沿って移動させるヘッド駆動機構６と、レーザヘッド４から照射されるレーザ光Ｌを反射して鋼材Ｗの表面Ｗａで往復移動させる走査機構８と、レーザヘッド４から照射されるレーザ光Ｌの出力等を後述するレーザ条件に基づいて制御する制御部１０を備えている。
この実施形態では、レーザ発振器２として加工精度が高く且つ熱影響の少ない粗面化処理を行い得るパルスレーザ発振器を採用している。

【0032】

ヘッド駆動機構６は、鋼材Ｗの長辺方向に沿って配置されるレール６ａと、このレール６ａ上を往復移動するスライダ６ｂを具備している。この場合、レーザヘッド４は、鋼材Ｗの表面Ｗａと平行で且つレール６ａと直交する方向にレーザ光照射方向を合わせるようにしてスライダ６ｂに固定されている。

【0033】

また、走査機構８は、ヘッド駆動機構６のスライダ６ｂに支持台７を介して取り付けられたケース９に保持されており、レーザヘッド４からのレーザ光Ｌを反射するスキャナミラー８ａと、このスキャナミラー８ａを所定の範囲で小刻みに回動させるスキャナモータ８ｂとから構成されている。

【0034】

つまり、この粗面化装置１では、ヘッド駆動機構６及び走査機構８の双方をそれぞれ動作させることで、鋼材Ｗの表面Ｗａ全体をカバーするようにレーザ光Ｌを移動させ、これによって生じるスパッタを含めた数μｍオーダーの高低差の微小凹凸を鋼材Ｗの表面Ｗａに形成するようになっている。

【0035】

より詳述すれば、レーザ光Ｌを反射する走査機構８のスキャナミラー８ａを小刻みに回動させて、図１の拡大長円内に示すように、鋼材Ｗの表面Ｗａ上においてレーザスポットＳを鋼材Ｗの短辺方向に沿って１パルス毎に所定量ずつ（この実施形態ではレーザスポットＳの直径の１／４ずつ）移動させるようになっている。

【0036】

一方、ヘッド駆動機構６は、鋼材Ｗの短辺方向に沿うレーザスポットＳの移動が終了する毎に作動して、レーザスポットＳを鋼材Ｗの長辺方向に沿って所定量（この実施形態ではレーザスポットＳの直径の１／４）移動させるようになっている。

【0037】

なお、ヘッド駆動機構６及び走査機構８による１パルス毎のレーザスポットＳの移動量は、上記したレーザスポットＳの直径の１／４に限定されるものではないが、隣接するレーザスポットＳ間に隙間が空くのを回避するうえで、レーザスポットＳの直径の１／４～３／４の範囲で移動させることが望ましい。

【0038】

この場合、制御部１０では、鋼材Ｗの表面Ｗａにスパッタを含めて面粗さ（国際規格 ISO 25178）のパラメータのうちの少なくとも展開面積比Sdrが0.15以上となる凹凸を形成するべく設定したレーザ条件でレーザヘッド４，ヘッド駆動機構６及び走査機構８を制御するようになっている。
つまり、上記した金属の表面粗さ評価方法において評価基準を満たすとされる金属の素地調整済み面を得るべく設定したレーザ条件でレーザヘッド４，ヘッド駆動機構６及び走査機構８を制御するようになっている。

【0039】

ここで、図４に粗面化装置１のレーザヘッド４から照射されるパルスレーザ出力の経時変化を示す。図４において、符号Ｐａ，Ｐｐはそれぞれ平均出力及びピーク出力を示し、符号Ｉｎ，ｗはそれぞれレーザ光Ｌのパルス間隔及びパルス幅（パルスの時間幅）を示す。また、図４において、符号ＰＥはパルスエネルギを示す。

【0040】

上記レーザ条件を決めるにあたっては、まず、スポット径を６０μｍ程度に設定したうえで、レーザ光Ｌの平均出力Ｐａをパルス間隔Ｉｎの逆数で表される繰り返し周波数で除して成るパルスエネルギＰＥを少なくとも０．７ｍＪに設定し、且つ、レーザ光Ｌのピーク出力Ｐｐを少なくとも７．０ｋＷに設定する。なお、レーザ光Ｌの平均出力Ｐａを少なくとも１．５ｍＪに設定し、且つ、レーザ光Ｌのピーク出力Ｐｐを少なくとも１５．０ｋＷに設定することが望ましく、レーザ光Ｌの平均出力Ｐａを少なくとも３．０ｍＪに設定し、且つ、レーザ光Ｌのピーク出力Ｐｐを少なくとも３０．０ｋＷに設定することが望ましい。

【0041】

そして、上記のようにパルスエネルギＰＥを少なくとも０．７ｍＪとすると共に、レーザ光Ｌのピーク出力Ｐｐを少なくとも７．０ｋＷとするために、レーザ光Ｌのパルス幅ｗを１００．０ｎｓ以下に設定する。

【0042】

このように、本実施形態において、制御部１０では、レーザ光Ｌの平均出力Ｐａをパルスの繰り返し周波数で除して成るパルスエネルギＰＥを少なくとも０．７ｍＪとすると共に、レーザ光Ｌのピーク出力Ｐｐを少なくとも７．０ｋＷとするために、レーザ光Ｌのパルス幅ｗが１００．０ｎｓ以下となるようにレーザヘッド４，ヘッド駆動機構６及び走査機構８を制御するようになっている。

【0043】

本実施形態に係る金属表面の粗面化方法では、塗装前の鋼材（金属）Ｗの表面Ｗａにスパッタを含めて数μｍオーダーの高低差の微小な凹凸を形成することができ、したがって、塗装の耐久性を向上させることが可能である。

【0044】

図５は、本開示の一実施形態に係る塗膜除去方法に用いられるレーザ塗膜除去装置を示している。
図５に概略的に示すように、このレーザ塗膜除去装置１１は、例えば、橋梁を構成する鋼材（構造部材）Ｗの表面に塗装された塗膜Ｗｍを剥がして除去するためのものであって、レーザ発振器１２と、内蔵した光学系１３によりレーザ発振器１２から供給されるレーザ光Ｌを集光して鋼材Ｗの表面に照射するレーザヘッド１４と、レーザ発振器１２からのレーザ光Ｌをレーザヘッド１４へ導く光ファイバ１５と、レーザヘッド１４からのレーザ光Ｌを鋼材Ｗの表面上で走査させる走査機構１６と、レーザヘッド１４から照射されるレーザ光Ｌの出力，レーザ光Ｌのスポット径及び走査機構１６によるレーザ光Ｌの走査速度等を制御する制御部２０を備えている。

【0045】

走査機構１６は、レーザヘッド１４とともにケース１９に保持されており、レーザヘッド１４からのレーザ光Ｌを反射するスキャナミラー１６ａと、このスキャナミラー１６ａを所定の範囲で回動させるスキャナモータ１６ｂとから構成されている。

【0046】

この実施形態では、レーザヘッド１４からのレーザ光Ｌをスキャナミラー１６ａによって鋼材Ｗに向けて反射し、このスキャナミラー１６ａを所定の範囲で回動させることで、図６にも示すように、レーザ光Ｌを鋼材Ｗの表面上で直線状に走査させて（ジグザグに往復移動させて）塗膜Ｗｍを除去するようになっている。

【0047】

この場合、制御部２０では、レーザ光Ｌを鋼材Ｗの素地調整済み面Ｗａに照射した場合でもこの素地調整済み面Ｗａに存在する凹凸、すなわち、鋼材Ｗの素地調整済み面Ｗａに存在する面粗さ（国際規格 ISO 25178）のパラメータのうちの少なくとも展開面積比Sdrが0.15以上となる凹凸が残るように設定したレーザ条件でレーザヘッド１４及び走査機構１６のスキャナモータ１６ｂを制御するようになっている。
つまり、上記した金属の表面粗さ評価方法において評価基準を満たすとされた既設構造物の鋼材Ｗの素地調整済み面Ｗａを得るべく設定したレーザ条件でレーザヘッド１４及び走査機構１６のスキャナモータ１６ｂを制御するようになっている。

【0048】

上記レーザ条件を決めるにあたっては、まず、レーザ光Ｌの出力を高く設定し過ぎると他の条件に関係なく素地調整済み面Ｗａの微小な凹凸が消滅してしまうので、レーザ光Ｌの出力の上限を１０００Ｗとする。

【0049】

レーザ光Ｌの出力を図７に示すレーザ光ＬのスポットＳの面積ＳＡで除したエネルギ密度（Ｗ／ｍｍ^２）は、スポット径Ｄが小さい程大きくなって単位時間当たりの入熱量が増えるので、確実な塗膜の除去を行ううえでスポット径Ｄを０．１５ｍｍとしてエネルギ密度を大き目に設定する。

【0050】

また、レーザ光Ｌのスポット径Ｄと図７に示すレーザ光Ｌの走査速度Ｖ（ｍ／ｓ）との積（走査面積Ａ（ｍ^２／ｓ））でレーザ光Ｌの出力を除した量であるフルエンスは、０．２５Ｊ／ｍｍ^２以下とすることが望ましく、より望ましくは０．１５Ｊ／ｍｍ^２以下であり、より望ましくは０．１３Ｊ／ｍｍ^２以下とする。

【0051】

ここで、種々のフルエンスに対応するレーザ光Ｌの出力とレーザ光Ｌの走査面積Ａとの関係を図８に示す。この図８のグラフから判るように、レーザ光Ｌの出力とレーザ光Ｌの走査面積Ａとの関係において、フルエンスは基準線I～IIIの各傾きとして表されており、本実施形態では、フルエンスが０．１３Ｊ／ｍｍ^２の傾きの基準線Iを指標として、この基準線I上ないし近傍にレーザ光Ｌの出力及びレーザ光Ｌの走査面積Ａがそれぞれ位置するようにエネルギ密度及びレーザ光Ｌの走査速度Ｖを設定するようにしている。

【0052】

これにより、フルエンスを０．２５Ｊ／ｍｍ^２以下とするために、レーザ光Ｌの走査速度Ｖは、９．０ｍ／ｓ以上とすることが望ましく、より望ましくは１２．０ｍ／ｓ以上であり、より望ましくは１５．０ｍ／ｓ以上となるように設定している。

【0053】

このように、本実施形態において、制御部２０では、レーザ光Ｌの出力の上限を１０００Ｗとすると共にスポット径Ｄを０．１５ｍｍとしたうえで、フルエンスを０．２５Ｊ／ｍｍ^２以下とするために、レーザ光の走査速度が９．０～１５．０ｍ／ｓとなるように走査機構１６のスキャナモータ１６ｂを制御するようになっている。

【0054】

本実施形態に係る塗膜除去方法によれば、既設構造物における鋼材Ｗの素地調整済み面Ｗａに施された塗装の塗膜Ｗｍを除去することができるのは言うまでもなく、鋼材Ｗの素地調整済み面Ｗａにレーザ光Ｌが照射されるような場合であったとしても、その素地調整済み面Ｗａに及ぼす形状や組成の変化を少なく抑えることが可能である。

【0055】

本開示に係る金属の表面粗さ評価方法、並びに、金属表面の粗面化方法及び塗膜除去方法の各構成は、上記した実施形態に限られるものではなく、開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

【符号の説明】

【0056】

Ｉｎ パルス間隔
Ｌ レーザ光
ＰＥ パルスエネルギ
Ｐａ 平均出力
Ｐｐ ピーク出力
Ｗ 鋼材（金属，構造部材）
Ｗａ 鋼材の表面（金属表面，素地調整済み面）
Ｗｍ 塗膜
ｗ パルスの時間幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】