滑动构件及其制造方法以及使用了滑动构件的压缩机用斜板.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201480007820.1

申请日:

2014.02.05

公开号:

CN105142903A

公开日:

2015.12.09

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):B32B 27/18申请日:20140205|||公开

IPC分类号:

B32B27/18; B05D3/06; B05D5/08; B05D7/24; B32B3/30; C10M171/00; C10M177/00; F04B39/00; C10N30/06; C10N40/02; C10N50/08; C10N70/00; C10N80/00

主分类号:

B32B27/18

申请人:

大丰工业株式会社

发明人:

加藤正友; 柴田正人; 后藤真吾; 吉田英司; 太田佳吾

地址:

日本爱知县丰田市

优先权:

2013-021779 2013.02.06 JP

专利代理机构:

北京品源专利代理有限公司11332

代理人:

吕琳; 刘明海

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内容摘要

本发明的目的在于,提供一种滑动构件及其制造方法以及使用滑动构件的压缩机用斜板,该滑动构件具有使基材和树脂的贴合力提高,并且即使在苛刻的负载条件下相对于长时间的滑动而言也不会发生树脂膜从基材剥离的优良的耐久性。本发明的滑动部件具备:基材(11),照射每单位面积的能量强度为0.053J/mm2以上的激光,通过照射的所述激光形成有在垂直方向上形成的凹凸部(13)以及在凹凸部(13)上溶解、凝固后的一部分;以及树脂膜(12),包含形成于基材(11)上的固体润滑剂以及粘结树脂。

权利要求书

权利要求书
1.  一种滑动构件,其特征在于,具备:
基材,照射每单位面积的能量强度为0.053J/mm2以上的激光,并通过照射的所述激光形成有在垂直方向上形成的凹凸部以及在所述凹凸部上溶解、凝固的一部分;以及
树脂膜,包含形成于所述基材上的固体润滑剂以及粘结树脂。

2.  根据权利要求1所述的滑动构件,其特征在于,
所述凹凸部的凹部在所述基材的垂直方向上深度为45μm以下。

3.  根据权利要求1或2所述的滑动构件,其特征在于,
所述基材的一部分为包括粒状、立方体、菱形中的任一个形状的不均匀的形状。

4.  根据权利要求1至3的任一项所述的滑动构件,其特征在于,
所述固体润滑剂选自二硫化钼(MoS2)、石墨、h-BN、二硫化钨(WS2)、Pb、CF中的任一种。

5.  一种压缩机用斜板,其特征在于,
使用了权利要求1至4的任一项所述的滑动构件。

6.  一种滑动构件的制造方法,其特征在于,
连续地照射每单位面积的能量强度为0.053J/mm2以上的激光,在垂直方向上将凹凸部形成于基材上,
在所述基材的所述凹凸部上形成溶解、凝固后的一部分,
在所述基材上形成包含固体润滑剂以及粘结树脂的树脂膜。

7.  根据权利要求6所述的滑动构件的制造方法,其特征在于,
所述凹凸部的凹部在所述基材的垂直方向上深度为45μm以下。

8.  根据权利要求6或7所述的滑动构件的制造方法,其特征在于,
所述基材的一部分为包括粒状、立方体、菱形中的任一个形状的不均匀的一部分。

9.  根据权利要求6至8的任一项所述的滑动构件的制造方法,其特征在于,
所述固体润滑剂选自二硫化钼(MoS2)、石墨、h-BN、二硫化钨(WS2)、Pb、CF中的任一种。

说明书

说明书滑动构件及其制造方法以及使用了滑动构件的压缩机用斜板
技术领域
本发明涉及滑动构件及其制造方法以及使用了滑动构件的压缩机用斜板。
背景技术
在现有的滑动构件中,进行了如下处理:对由铝、铁或铜等的金属构成的基材进行喷砂加工或照射激光从而使基材表面粗糙化,并在粗糙化了的基板上形成树脂等。
但是,在现有的滑动构件中,即使对基材表面进行喷砂加工或照射激光从而进行粗糙化,并在粗糙化了的基材上形成树脂等,粗糙化了的基材与基材上形成的树脂的贴合力也不够充分,存在树脂从基材剥离的情况。
作为通过对基材照射激光从而将基材表面粗糙化以使树脂不会剥离的方法,例如有专利文献1中记载的方法。在专利文献1中记载的通过激光照射将母材表面粗糙化使得树脂不会剥离的方法中,将照射到母材表面的激光的照射率设为44%以上,使母材表面粗糙化,并在粗糙化了的母材表面涂覆树脂从而使得树脂不会剥离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-289963号公报
发明内容
本发明所要解决的问题
在现有的对母材表面进行激光照射使母材表面粗糙化的方法中,由于相对于母材的垂直方向上的凹陷不够充分,无法得到与涂覆在母材上的树脂固定的效果,因此涂覆的树脂从母材剥离,母材与树脂的贴合力不充分,并且在苛刻的负载条件下相对于母材和树脂的贴合的耐久性不充分。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于,提供一种滑动构件及其制造方法以及使用了滑动构件的压缩机用斜板,该滑动构件通过对基材照射优化 了每单位面积的能量强度的激光,并通过将相对于基材的垂直方向上的凹部设定在形成于基材上的树脂膜不会剥离的最佳深度,从而使基材与树脂的贴合力提高,并具有即使在苛刻的负载条件下相对于长时间的滑动而言树脂膜也不会发生从基材剥离的优良的耐久性。
用于解决问题的技术手段
本发明的一个实施方式的滑动构件,其特征在于,具备:基材,照射每单位面积的能量强度为0.053J/mm2以上的激光,并通过照射的所述激光形成有在垂直方向上形成的凹凸部以及在所述凹凸部上溶解、凝固后的一部分;以及树脂膜,该树脂膜包含形成于所述基材上的固体润滑剂以及粘结树脂。
本发明的一个实施方式的滑动构件的制造方法,其特征在于,连续照射每单位面积的能量强度为0.053J/mm2以上的激光,在垂直方向上将凹凸部形成于基材上,并在所述基材的所述凹凸部上形成溶解、凝固后的一部分,在所述基材上形成包含固体润滑剂以及粘结树脂的树脂膜。
发明的效果
根据本发明,能提供一种滑动构件及其制造方法以及使用了滑动构件的压缩机用斜板,该滑动构件通过对基材照射优化了每单位面积的能量强度的激光,并通过将相对于基材的垂直方向上的凹部设定在形成于基材上的树脂膜不会剥离的最佳深度,使基材与树脂的贴合力提高,并且具有即使在苛刻的负载条件下相对于长时间的滑动而言也不会发生树脂膜从基材剥离的优良的耐久性。
附图说明
图1的(a)~(c)是表示本发明的实施方式的滑动构件的制造方法的概略剖视图。
图2的(a)以及(b)是表示相对于图1的(b)所示的基材的垂直方向的形状的概略剖视图。
图3的(a)~(d)是表示图1的(b)所示的基材的凹凸部的形状的概略俯视图。
图4是表示使用了本发明的实施方式的滑动构件的压缩机用斜板的概略剖视图。
图5的(a)是表示使用了本发明的实施例1的滑动构件的压缩机用斜板的 概略剖视图。
图6是表示形成于比较例1的基材的凹凸部上的基材的一部分的概略表面图。
具体实施方式
以下,就本发明的实施方式,参照附图进行详细说明。需要说明的是,本发明并不局限于以下的实施方式。
图1的(a)~(c)是表示本发明的实施方式的滑动构件10的制造方法的概略剖视图。如图1的(c)所示,本发明的实施方式的滑动构件10具有通过激光的照射而形成有凹凸部13的基材11和形成于基材11上的树脂膜12。
以下,就本发明的实施方式的滑动构件10的制造方法进行说明。如图1的(a)所示,首先准备基材11。可以对基材11进行清洗从而去除油脂等杂质,但由于在之后的工序中,会对基材11的整面照射激光,因此也可以不进行清洗。被激光照射的基材11的材质不做特别限定,可以使用铁系、铝系、铜系的金属材料或使铝、铜等粘合、接合而成的复合材料等。此外基材11并非特别局限于平板,也可以是圆筒物、具有特殊曲面的基材。基材11的厚度优选0.5mm以上。通过使用具有该厚度的基材11,在照射激光时不会穿透,并且能使形成于基材11上的树脂膜12无间隙地容易形成。
接着,如图1的(b)所示,通过对基材11照射具有每单位面积的所希望的能量强度的激光从而形成例如正弦波状的凹凸部13。作为正弦波的凹凸部13,通过对基材11连续地照射激光从而形成凹部131,并通过以所希望的距离设置不照射激光的范围而形成有凸部132。凸部132通过将照射的激光以所希望的距离进行隔离,从而在照射激光时,层叠地形成基材11的一部分。凹凸部13如后所述,通过改变对基材11照射的激光的位置从而形成各种形状的凹凸部13。
此处,就对基材11进行照射的激光进行说明。使用激光进行的激光加工能使被加工物不接触工具等,而精度良好地进行精细加工。对基材11进行照射的激光,例如可以使用选自YAG激光、半导体激光、液体激光、气体激光中的任一种,其中,特别是从加工性的方面考虑,优选使用YAG激光。
本发明的实施方式的基材11的凹凸部13,通过使激光的每单位面积的能量强度最优化并对基材11进行照射,从而在凹凸部13上形成溶解、凝固的基材的一部分14。此处,在凹凸部13上形成的基材的一部分14是指,通过对基材 11以所希望的能量强度照射激光,从而基材11溶解、凝固而附着的部分或不附着于基材11,从基材11伸出并凝固的部分。激光的每单位面积的能量强度优选相对于基材11的垂直方向形成具有后述的深度的凹凸部13,并且在该凹凸部13上形成基材11的一部分14的强度。激光的每单位面积的能量强度优选0.053J/mm2以上。当激光的强度不足每单位面积0.053J/mm2时,不只在基材11上不形成凹凸部13,而且在基材11的凹凸部13上也不会形成基材的一部分14。通过使激光的每单位面积的能量强度为0.053J/mm2以上,从而在基材11上形成凹凸部13的同时,在基材11的凹凸部13上形成基材的一部分14,树脂膜12(后述)进入该基材的一部分14而发挥固定效果,使基材11与树脂膜12的贴合力提高。需要说明的是,在图1~图3中,虽然为了方便说明,将基材的一部分14用粒状表示,但是基材的一部分14也可以不是粒状。
对基材11的整面照射每单位面积的能量强度为0.053J/mm2以上的激光而形成的凹凸部13的凹部131优选在基材11的垂直方向上具有45μm以下的深度。当基材11的垂直方向的深度超过45μm时,则树脂膜12无法填充到基材11的凹凸部13的整面上,从而无法得到通过凹凸部13上的基材的一部分14而产生的与树脂膜12的固定效果,降低贴合力。
激光在形成凹凸部13的凹部131时,以将激光的光斑直径重叠1/4左右的方式连续照射。通过以将激光的光斑直径重叠的方式进行照射,能控制凹凸部13的凹部131以及在凹凸部13上形成的基材的一部分14。此外,凹凸部13的凸部132优选将未照射激光的范围例如隔离成距离激光的光斑直径中心1μm以上80μm以下地形成。通过将未照射激光的范围设定为1μm以上80μm以下,从而能控制形成于基材11的凹凸部13以及形成于基材11上的基材的一部分14,并能使基材11与树脂膜12的贴合力提高。需要说明的是,如果基材11与树脂膜12的贴合力不降低的话,也可以不设定未照射激光的范围,而将激光重叠地进行照射。
此处,就通过对基材11照射具有每单位面积的所希望的能量强度的激光而形成的相对于垂直方向的凹凸部13的形状进行说明。图2的(a)以及(b)是表示图1的(b)所示的基材11的凹凸部13的其它形状的概略剖视图。如图2的(a)所示,基材11的凹凸部13也可以形成为矩形波状。此外,如图2的(b)所示,也可以形成为锯齿波状。基材11的凹凸部13的形状能通过控制具有每 单位面积的所希望的能量强度的激光而形成所希望的形状,这些形状在具有凹凸部13的基材11上形成树脂膜12时,只要能将树脂膜填充到基材11的整面,就不作特别限定。
照射每单位面积的能量强度为0.053J/mm2以上的激光从而在基材11的凹凸部13上附着的基材的一部分14优选包含粒状、立方体、菱形的不均匀的形状。基材的一部分14通过具有包含粒状、立方体、菱形的不均匀的形状,使得形成于基材11上的树脂膜12进入形成于基材11的凹凸部13上的基材的一部分14而发挥固定效果,即使在苛刻的条件下也能得到足够的贴合力。此外,该基材11的凹凸部13上形成的基材的一部分14,通过将激光的强度设为每单位面积0.053J/mm2以上,从而能控制基材的一部分14的大小以及个数。优选为该基材的一部分14的大小为15μm以下,基材的一部分14的个数为每单位面积75个/mm2以上。当不在该范围时,就无法得到固定效果,基材11与树脂膜12的贴合力会降低。
图3的(a)~(d)是表示图1的(b)所示的凹凸部13的俯视图。如图3的(a)~(d)所示,只要激光的照射能在基材11中形成凹凸部13,什么形状都可以。凹凸部13的形状例如可以是图3的(a)所示的条状、图3的(b)所示的交错状、图3的(c)所示的波状,以及图3的(d)所示的漩涡状,但只要能确保与树脂膜13的贴合力,对基材11照射激光而形成的凹凸部13的形状就不特别限定。
接着,如图1的(c)所示,在形成有凹凸部13的基材11上形成树脂膜12。树脂膜12是由固体润滑剂和粘结树脂构成的皮膜。作为能用于本发明的实施方式的固体润滑剂,不作特别限定,但是可以例举出二硫化钼(MoS2)、石墨、h-BN、二硫化钨(WS2)、聚四氟乙烯(以下,称为PTFE)、氟类树脂、Pb、CF等。这些固体润滑剂具有降低摩擦系数并且使其稳定的作用,并且具有防止热粘的作用。为了充分地发挥这些作用,固体润滑剂的平均颗粒直径优选为15μm以下,特别优选为0.2μm~10μm。
固体润滑剂可以使用一种或多种的组合。这些固体润滑剂具有降低摩擦系数并且使其稳定的作用并且具有防止热粘的作用。此外树脂膜12的材料中所含的固体润滑剂的含量优选10质量%~80质量%,更优选40质量%~60质量%,通过将含量设为该范围而成为摩擦特性、耐磨损性优良的固体润滑剂的膜。
粘结树脂不作特别限定,但优选耐热性高的树脂,可以例举出,例如聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、环氧树脂、苯酚树脂、聚酰胺(尼龙)、氟树脂(PTFE、FEP等)、弹性体等。这些粘结树脂具有保持固体润滑剂以及付与耐磨损性的性能。粘结树脂的相对于树脂膜12的含量优选为10质量%~80质量%。通过将含量设为该范围能维持树脂膜中的固体润滑剂的保持性,并且能得到保持固体润滑剂以及付与耐磨损性的性能。
此外树脂膜12的材料除上述之外也可以包含添加剂。可以例举出,例如Al2O3、Si2N4、TiO2以及SiO2等硬质粒子、极压剂。
对树脂膜12的基材11表面的形成方法不作特别限定,例如可以通过在将树脂膜12的材料混合进行喷雾从而涂覆在具有凹凸部13的基材11表面后,在150℃~300℃下进行干燥、烧制而形成。除了喷雾涂装法(例如空气喷射,空气静电涂装等)之外,也可以使用滚筒法、浸渍法、毛刷涂覆法、辊涂法等。树脂膜12的厚度优选1μm~50μm。
基材11上形成的树脂膜12也可以具有成为在其滑动面开口的储油部的多个孔。孔的开口面的形状不作特别限定。可以是例如圆形、椭圆形、多角形等。该孔也可以使用上述的YAG激光来形成。此外孔的深度优选为5μm以上40μm以下。通过具有该范围的深度,能抑制润滑油等的流出,并能保持润滑油、异物等。此外上述孔的深度优选为比树脂膜12的厚度小。此外,孔并非一定要形成在整个滑动面上,也可以形成在滑动时费力的特定部位上。
此外,由于基材11上形成的树脂膜12使初期密封性提高,即使在严峻的滑动条件下也具有优良的滑动特性,所以相邻接的槽也可以形成山形部。在这种情况下,相邻接的槽形成山形部即可,对于槽的谷部形状不作特别限定。能确保润滑油即可,可以例举出,例如半圆形、三角形、梯形等。由于山形部的形成率高,使得初期的接触面压变高,所以从容易产生磨损、变形,且能良好地实现初期密封性这一点上看,优选半圆形、三角形。由于能较多地确保润滑油,所以特别优选半圆形。
周向槽的深度以及间距不作特别限定,可以根据基材的形状、大小以及所需的滑动特性等适当地进行设定。周向槽的深度通常为1μm~20μm,特别优选为1μm~7μm。周向槽的间距通常为0.05μm~1mm,特别优选为0.1μm~0.5mm。此外,在滑动表面,周向槽的深度或者间距不需要全部均等,也可以根 据周向速度差、滑动特性的差异等,使其在滑动表面上暂时变化。
接着,就将本发明的实施方式的滑动构件10作为压缩机40用的斜板17进行使用的例子进行说明。图5是表示将本发明的实施方式的滑动构件10用于斜板的压缩机40的概略剖视图。如图5所示,将本发明的实施方式的滑动构件10用于斜板的压缩机40具备:作为倾斜设置在旋转轴的外周部的滑动构件10的斜板17、包住斜板17的外周部并沿着旋转轴配置的一端的切口部、具有在一端的切口部内形成的一对半球形的凹部的活塞20、以及配置于活塞20的一对半球形的凹部的一对半球形的滑靴30、31。
使用了本发明的实施方式的滑动构件10的压缩机用斜板,即使在附着于滑动构件10的润滑油通过流通气体被冲洗的情况下,即在润滑缺乏、无润滑源等苛刻的状态下,也能不使树脂膜12从基材11剥离地进行使用。此外,即使是在运转初期的表面没有润滑油等的状态下也能通过保持在成为储油部的孔内的润滑油等渗出从而降低固体接触,提高耐热粘性。
本发明的实施方式的滑动构件10,即使在苛刻的状态下进行使用的情况下,也能充分确保基材11与树脂膜12的贴合力,并且能兼具初期密封性和树脂膜的耐磨损性。
就本发明的实施方式的滑动构件10例如用于压缩机40用的斜板17中的情况进行了说明,但基材11不仅仅为例如铁系、铝系、铜系的金属材料的情况,只要是必需使贴合力提高的基材,就能使用上述的激光。例如本发明的实施方式的滑动构件10也可以用于活塞20,滑靴30、31。
以下,通过本发明的实施例进行具体说明。首先,参照图1的(a)~(c),就本发明的实施例1的滑动构件10进行说明,接着,就使用了滑动构件10的压缩机用斜板进行说明。
[实施例1]
本实施例1的滑动构件10如图1的(a)所示,准备厚度6mm的铁系的基材11,进行研磨加工,为了去除油脂等杂质等而进行了清洗。
接着,如图1的(b)所示,对基材11连续地照射每单位面积的能量强度为0.05J/mm2的激光,在基材11的垂直方向上形成深度2μm的凹部131。此外,从激光的光斑中心到未照射激光的凸部132的顶点的距离为60μm。未照射激光的范围以凸部132的顶点为中心地形成,在基材11上形成凹凸部13以 及凹凸部上形成基材的一部分14。此处,本实施例中对基材11进行照射的激光为YAG激光。
就形成于基材11的凹凸部13以及形成于基材11的凹凸部13上的基材的一部分14进行说明。图5的(a)是表示形成于本发明的实施例1的基材11的凹凸部13上的基材的一部分14的概略表面图,(b)是表示形成于本发明的实施例1的基材11的凹凸部13上的基材的一部分14的概略表面图。如图5的(a)以及(b)所示,基材11的凹凸部13上的基材的一部分14,通过对基材11以每单位面积的能量强度为0.05J/mm2的方式照射激光,从而在附着于基材11的凹部131上的情况、在液体溅到基材11的凹部131上时进行凝固。此时的基材的一部分14在凹凸部13上每单位面积形成有75个/mm2。其结果如表1所示。
接着,如图1的(c)所示,在形成有凹凸部13的基材11上,形成了树脂膜12。树脂膜12作为固体润滑皮膜组成物,准备了25质量%的二硫化钼、30质量%的石墨、剩余部分为市售的聚酰胺酰亚胺树脂的原料。将N-甲基-2-吡咯烷酮作为树脂的溶剂添加到原料中并对整体进行混合,通过辊压印刷法,照射激光并覆盖到包含基材的一部分14的凹凸部13的基材11上,从而形成了厚度60μm的树脂膜12。然后,在220℃下进行1小时的烧制,接着在车床上使用刀尖半径R0.8的金刚石片,以送进速度0.16mm进行切削加工,形成了周向槽的深度为4μm、间距为0.16mm的周向槽。由此形成了本实施例1的滑动构件10。
[实施例2]
本实施例2的滑动构件10除了对基材11照射每单位面积的能量强度为0.10J/mm2的激光之外,以与实施例1相同的方法形成。此时的滑动构件10,其凹凸部13的垂直方向的深度为5μm,每单位面积的基材的一部分14形成为100个/mm2。其结果如表1所示。
[实施例3]
本实施例3的滑动构件10除了对基材11照射每单位面积的能量强度为0.24J/mm2的激光之外,以与实施例1相同的方法形成滑动构件10。此时的滑动构件10,其凹凸部13的垂直方向的深度为10μm,每单位面积的基材的一部分14形成为7000个/mm2。其结果如表1所示。
[实施例4]
本实施例4的滑动构件10除了对基材11照射每单位面积的能量强度为0.34J/mm2的激光之外,通过与实施例1相同的方法形成滑动构件10。此时的滑动构件10,其凹凸部13的垂直方向的深度为15μm,每单位面积的基材的一部分14形成为8000个/mm2。其结果如表1所示。
[比较例1]
除了对基材11照射每单位面积的能量强度为0.04J/mm2的激光之外,通过与实施例1相同的方法形成了滑动构件10。此处,图6是表示形成于比较例1的基材11的凹凸部13上的基材的一部分14的概略表面图。如图6所示,基材11的凹凸部13上的基材的一部分14,通过对基材11以每单位面积的能量强度为0.04J/mm2的方式照射激光,从而液体在基材11的凹部131上如环状进行凝固。此时的滑动构件10,其凹凸部13的垂直方向的深度为1μm,每单位面积的基材的一部分14形成为0个/mm2。其结果如表1所示。
[表1]

将本实施例1~4以及比较例1的滑动构件10作为压缩机用的斜板进行使用,在下述的条件下进行了剥离试验以及磨损试验。其结果如表2所示。
试验方式:3滑靴/平板
转速:7200rpm
负载:1735N
润滑:制冷剂/冷冻机油混合、压缩机吸入环境
对象材:滑靴(SUJ2淬火)
[表2]
咬粘负载[N]摩擦系数磨损[μm]备注实施例1大于等于17350.0073μm不发生树脂层剥离实施例2大于等于17350.0061μm不发生树脂层剥离实施例3大于等于17350.0052μm不发生树脂层剥离实施例4大于等于17350.0062μm不发生树脂层剥离比较例111830.01220(剥离部分)发生树脂层剥离
如表2所示,可以知道本实施例1~4通过调整照射到基材11的激光的每 单位面积的能量强度,从而在基材11的凹凸部13上形成基材的一部分14,提高贴合力并且提高初期密封性,摩擦特性良好,耐磨损性优良。另一方面,可知比较例1无法得到贴合力,发生了树脂层剥离。
产业中利用的可能性
本发明可用于滑动部件及其制造方法以及使用了滑动部件的压缩机用斜板。
附图标记说明
10:滑动部件;
11:基材;
12:树脂膜;
13:凹凸部;
14:基材的一部分。

滑动构件及其制造方法以及使用了滑动构件的压缩机用斜板.pdf_第1页
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本发明的目的在于,提供一种滑动构件及其制造方法以及使用滑动构件的压缩机用斜板,该滑动构件具有使基材和树脂的贴合力提高,并且即使在苛刻的负载条件下相对于长时间的滑动而言也不会发生树脂膜从基材剥离的优良的耐久性。本发明的滑动部件具备:基材(11),照射每单位面积的能量强度为0.053J/mm2以上的激光,通过照射的所述激光形成有在垂直方向上形成的凹凸部(13)以及在凹凸部(13)上溶解、凝固后的一部分。

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