(57)【要約】【課題】  優れた金属光沢を有するマグネシウム基材およびその製造方法を提供する。【解決手段】  平面部または曲面部を有するマグネシウム基材であって、平面部または曲面部の表面の算術平均粗さＲａが０．０３５μｍ以下であり、表面から深さ方向に２００μｍまでの表面領域において、平均粒径が５．０μｍ以下であるマグネシウム基材。当該マグネシウム基材は、マグネシウムを成形し、平面部または曲面部を有するマグネシウム成形体を得る成形工程Ａと、前記マグネシウム成形体に、研磨材を噴射し衝突させることによって、前記マグネシウム成形体の表面を研磨する研磨工程Ｂとを有し、前記研磨材が、核となるゲルと、少なくとも前記ゲルの表面に担持された砥粒とを有する研磨材である、マグネシウム基材の製造方法にて好適に製造することできる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面部または曲面部を有するマグネシウム基材であって、
平面部または曲面部の表面の算術平均粗さＲａが０．０３５μｍ以下であり、
表面から深さ方向に２００μｍまでの表面領域において、α相の平均粒径が５．０μｍ以下であるマグネシウム基材。
【請求項２】
開口部および／または凹凸部を有する請求項１記載のマグネシウム基材。
【請求項３】
前記平面部または曲面部の表面の最大高さ粗さＲｚが０．２０μｍ以下である請求項１または２に記載のマグネシウム基材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のマグネシウム基材上に、保護膜を有するマグネシウム部材。
【請求項５】
マグネシウム系金属を成形し、平面部または曲面部を有するマグネシウム成形体を得る成形工程Ａと、
前記マグネシウム成形体に、研磨材を噴射し衝突させることによって、前記マグネシウム成形体の平面部または曲面部の表面を、表面の算術平均粗さＲａが０．０３５μｍ以下となるように研磨する研磨工程Ｂとを有し、
前記研磨材が、核となるゲル、水、および、少なくとも前記ゲルの表面に担持された砥粒を有する研磨材である、マグネシウム基材の製造方法。
【請求項６】
前記研磨材の含水量は、１５質量％以上２０質量％以下である、請求項５に記載のマグネシウム基材の製造方法。
【請求項７】
前記砥粒の大きさは、直径１μｍ以下である、請求項５または６に記載のマグネシウム基材の製造方法。
【請求項８】
前記ゲルは、ゼラチンである、請求項５〜７のいずれかに記載のマグネシウム基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム基材およびマグネシウム部材、ならびにその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウムやマグネシウム合金（以下、「マグネシウム系金属」と記載する場合がある。）を用いたマグネシウム基材や、その部材は、軽量で高い比強度を有するため、従来、航空機、鉄道車両、自動車などの輸送機器の部品、テレビや冷蔵庫などの家電製品、ノート型パーソナルコンピュータやカメラなどの携帯用機器の筐体、建築の内装部材、医療機器やレジャー用品などの広範な用途に応用されている。
【０００３】
一方で、一般的に、マグネシウム系金属本来の金属光沢は、マグネシウム系金属を成形して得られるマグネシウム成形体の表面状態などに左右され、表面が酸化されたり表面が荒れて光沢を十分に発揮できない。また、マグネシウム成形体の成形工程では、バリなどが発生する。
そのため、通常、マグネシウムやマグネシウム合金を成形して得られるマグネシウム成形体は、成形工程において生じた表面の酸化膜やバリを除去したり、表面を平滑にするために、手研磨やバフ研磨などの機械研磨や、電解研磨などの電気化学的研磨などの研磨処理が行われる（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２５１８１号公報
【特許文献２】特開２００１−４９４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マグネシウムまたはマグネシウム合金の金属光沢を発揮させ、様々な用途のマグネシウム基材（部材）を、より高級感のある外観とすることが求められている。金属光沢を発揮させるために、研磨工程等が行われる場合がある。しかしながら、マグネシウム成形体に、特許文献１や２等に開示されているような、従来の研磨（機械研磨等）を行うと、深い傷等により粗い部分が生じやすかった。さらに、基材・部材とするために、複雑な形状を有すると、研磨自体が困難な部分もある。この粗い部分や、未研磨の部分を平滑にするために、機械的研磨等の後に、電気化学的研磨によりマグネシウム成形体の表面を深く溶解させることが考えられる。
【０００６】
一方で、マグネシウム成形体は、その表面の方が欠陥は少なく、内部に進むにつれて、欠陥（内部欠陥）が多くなり結晶粒の粒径が大きくなったり、強度のばらつきが生じたりする傾向がある。このため、電気化学的研磨等を行い、マグネシウム成形体の表面を深く溶解させても、内部欠陥の露出により十分な平滑性が得られない。そして、内部欠陥が露出すると、表面に荒れが生じることとなるため、マグネシウム系金属の金属光沢を発揮させることができていなかった。また、表面付近の構造欠陥の少ない領域が減ることで、マグネシウム基材自身の耐久性も低下するおそれがある。
【０００７】
このような状況から、従来、マグネシウム成形体の表層処理を行ったマグネシウム基材や部材について、それらに優れた金属光沢を発揮させるには、それらのマグネシウム基材や部材をどのような状態とすればよいか十分には把握されていなかった。係る状況下、本発明の目的は、優れた金属光沢を有するマグネシウム基材およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
＜１＞  平面部または曲面部を有するマグネシウム基材であって、
平面部または曲面部の表面の算術平均粗さＲａが０．０３５μｍ以下であり、
表面から深さ方向に２００μｍまでの表面領域において、α相の平均粒径が５．０μｍ以下であるマグネシウム基材。
＜２＞  開口部および／または凹凸部を有する前記＜１＞に記載のマグネシウム基材。
＜３＞  前記平面部または曲面部の表面の最大高さ粗さＲｚが０．２０μｍ以下である前記＜１＞または＜２＞に記載のマグネシウム基材。
＜４＞  前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載のマグネシウム基材上に、保護膜を有するマグネシウム部材。
＜５＞  マグネシウム系金属を成形し、平面部または曲面部を有するマグネシウム成形体を得る成形工程Ａと、
前記マグネシウム成形体に、研磨材を噴射し衝突させることによって、前記マグネシウム成形体の平面部または曲面部の表面を、表面の算術平均粗さＲａが０．０３５μｍ以下となるように研磨する研磨工程Ｂとを有し、
前記研磨材が、核となるゲル、水、および、少なくとも前記ゲルの表面に担持された砥粒を有する研磨材である、マグネシウム基材の製造方法。
＜６＞  前記研磨材の含水量は、１５質量％以上２０質量％以下である、前記＜５＞に記載のマグネシウム基材の製造方法。
＜７＞  前記砥粒の大きさは、直径１μｍ以下である、前記＜５＞または＜６＞に記載のマグネシウム基材の製造方法。
＜８＞  前記ゲルは、ゼラチンである、前記＜５＞から＜７＞のいずれかに記載のマグネシウム基材の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、優れた金属光沢を有するマグネシウム基材および部材、ならびにその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１で得られたマグネシウム基材（１）の平面部表面の表面粗さ曲線を示す図である。
【図２】実施例１のマグネシウム成形体（１’）（研磨前）の平面部表面の表面粗さ曲線を示す図である。
【図３】比較例１で得られたマグネシウム基材（２）の平面部表面の表面粗さ曲線を示す図である。
【図４】比較例２で得られたマグネシウム基材（３）の平面部表面の表面粗さ曲線を示す図である。
【図５】実施例１で得られたマグネシウム基材（１）の平面部の表面領域のデジタルマイクロスコープ画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を変更しない限り、以下の内容に限定されない。
【００１３】
１．本発明のマグネシウム基材
本発明は、平面部または曲面部を有するマグネシウム基材であって、平面部または曲面部の表面の算術平均粗さＲａが０．０３５μｍ以下であり、表面から深さ方向に２００μｍまでの表面領域において、α相の平均粒径が５．０μｍ以下であるマグネシウム基材（以下、「本発明のマグネシウム基材」と記載する場合がある。）に関する。本発明のマグネシウム基材は、マグネシウム系金属を用いた基材として、優れた金属光沢を有する。
【００１４】
また、本発明は、マグネシウム系金属を成形し、平面部または曲面部を有するマグネシウム成形体を得る成形工程Ａと、前記マグネシウム成形体に、研磨材を噴射し衝突させることによって、前記マグネシウム成形体の表面を研磨する研磨工程Ｂとを有し、前記研磨材が、核となるゲル、水、少なくとも前記ゲルの表面に担持された砥粒とを有する研磨材であるマグネシウム基材の製造方法（以下、「本発明のマグネシウム基材の製造方法」と記載する場合がある。）に関する。本発明のマグネシウム基材の製造方法によれば、優れた金属光沢を有するマグネシウム基材を安定して製造することができる。
【００１５】
本発明のマグネシウム基材は、マグネシウム成形体を研磨等行い、所定の粗さや、所定の結晶粒径を有するものである。このマグネシウム基材を形成するマグネシウム成形体は、マグネシウムおよびマグネシウム合金（マグネシウム系金属）から成形される。マグネシウム成形体の原料となるマグネシウム系金属は、例えば、Ｍｇ、Ｍｇ−Ａｌ系合金（ＡＭ系）、Ｍｇ−Ｚｎ系合金（Ｚ系）Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金（ＡＺ系）、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金（ＺＫ系）、Ｍｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系合金（ＺＣ系）、Ｍｇ−ＲＥ−Ｚｒ系合金（ＥＺ系）、Ｍｇ−Ｚｒ−Ｒｅ−Ａｇ系合金（ＱＥ系）、Ｍｇ−Ｙ−ＲＥ系合金（ＷＥ系）、Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｉ系合金（ＡＳ系）、Ｍｇ−Ａｌ−ＲＥ系合金（ＡＥ系）およびＭｇ−Ｍｎ系合金（Ｍ系）の鋳造用マグネシウム合金（ダイカスト用、チクソモールド用を含む）や展伸用マグネシウム合金（圧延板材、押出棒材、押出形材）、これらの合金にＣａを加えた合金（ＡＺＸ系、ＡＭＸ系など）などが挙げられる。具体的には、ＡＺ９１Ｄ、または、ＡＭ６０Ｂ、ＡＺ３１Ｂ、ＡＺＸ９１１などのマグネシウム合金が挙げられる。
【００１６】
本発明のマグネシウム基材は、平面部または曲面部を有する。平面部または曲面部があると、そこが適切な表面性状を有する場合、優れた光沢性を奏する主たる部分となる。一方、その表面性状が適当でない場合は、光沢が生じない。なお、本発明においては、所定の表面粗さや結晶粒径を満足する領域は、そのマグネシウム基材（部材）の形状や用途等に応じて、光沢を奏する必要がある部分（光沢部）であればよい。
【００１７】
本発明のマグネシウム基材は、平面部または曲面部の表面の算術平均粗さＲａが０．０３５μｍ以下である。本発明者らは、マグネシウム基材として優れた光沢を示すには、算術平均粗さＲａが、この範囲を達成する必要があることを見出した。より金属光沢の優れたものとするためには、算術平均粗さＲａが、０．０３０μｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明のマグネシウム基材の表面に局所的に粗い点があると、その点を起点として劣化が起こりやすい。また、局所的な粗い点が存在すると、視認したときに光沢不良となる場合がある。そのため、本発明のマグネシウム基材の平面部または曲面部の最大高さ粗さＲｚは０．３０μｍ以下であることが好ましく、０．２０μｍ以下がより好ましく、０．１５μｍ以下がさらに好ましい。
【００１９】
この算術平均粗さＲａと最大高さ粗さＲｚとは、共に管理されることが好ましく、より好ましくは、算術平均粗さＲａが０．０３５μｍ以下であり、かつ、最大高さ粗さＲｚが０．２０μｍ以下である。さらに好ましくは、算術平均粗さＲａが０．０３０μｍ以下であり、かつ、最大高さ粗さＲｚが０．１５μｍ以下である。
【００２０】
なお、本願において、「算術平均粗さ（Ｒａ）」と「最大高さ粗さ（Ｒｚ）」は、「ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２０１３  表面粗さ−定義および表示」に基づく方法で測定した値である。具体的な測定方法については、実施例にて後述する。
【００２１】
また、本発明のマグネシウム基材は、基材の表面から深さ方向に２００μｍまでの表面領域（以下、単に「表面領域」と記載する場合がある。）において、α相の平均粒径（平均の結晶粒径）が５．０μｍ以下である。このような平均粒径を有することで、マグネシウム基材の表面領域にて、大きい結晶粒に起因する光沢不良を低減できる。また、表面領域に結晶粒径が大きいものが多量に混在すると、その結晶粒径に依存して研磨性が変化し、前述した算術平均粗さＲａや最大高さ粗さＲｚの達成が困難となったり、好ましいＲａ、Ｒｚを達成していない領域が増える恐れがある。また、結晶粒径が小さいほど、その結晶粒径による金属組織の強度向上等も期待できるが、結晶粒径が大きいものが多量に混在すると強度低下等が生じて、マグネシウム基材の耐久性等が低下する場合がある。さらに、結晶粒径が大きい領域は、マグネシウム成形体の内層側に多いため、研磨等が過剰にされた状態であり基材寸法変化等が生じる恐れがある。
優れた光沢や、強度等を示すために、この平均粒径は、４．０μｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
なお、本願において、「平均粒径（平均の結晶粒径）」とは、マグネシウム基材の任意の断面を、デジタルマイクロスコープを用いて、基材の表面から深さ方向に２００μｍ×幅３００μｍの領域において、任意の２０個のα相の結晶粒についてそれぞれ結晶粒径を測定し、平均した値である。なお、結晶粒が球状でない場合は、結晶粒の最大の径を結晶粒径として、平均値を求めた。
【００２３】
本発明のマグネシウム基材の大きさおよび形状については特に制限はなく、目的に応じて選択できる。例えば、その全体的形状として、板状、棒状、管状などであってもよい。なお、これらのほかにも、そのマグネシウム基材（部材）の用途に応じた、筐体等としての形状を考慮して、その形状に成形したものを対象としうる。
【００２４】
また、本発明のマグネシウム基材は、さらに、開口部または／および凹凸部を有する形状であってもよい。これらの部分（開口部または／および凹凸部）を有していると、その基材（部材）としての形状設計の自由度が向上する。ここで、凹凸部は、目視可能な凹凸部を想定したものとすることができ、この「目視可能」とは、任意の断面において、高さ１ｍｍ以上となる凹凸を意味する。
【００２５】
また、本発明のマグネシウム基材の表面に保護膜を形成することによって、耐久性をさらに向上させることができる。保護膜としては、透明化成処理膜や塗装膜等が挙げられ、保護膜形成方法としては、従来公知の方法が使用できる。本発明のマグネシウム基材は表面の平滑性が高いため、保護膜を均一に形成させることができるため、従来のマグネシウム基材と比べて、保護膜形成用の基材として好適である。本願においては、この保護膜を有するマグネシウム基材を、マグネシウム部材と呼ぶ。
【００２６】
本発明のマグネシウム基材（部材）は、様々な用途に使用できる。例えば、航空機、鉄道車両、自動車などの輸送機器の部品、テレビや冷蔵庫などの家電製品、ノート型パーソナルコンピュータやカメラなどの携帯用機器の筐体、建築の内装部材、医療機器、ゴルフや釣り具などのレジャー品などの用途のマグネシウム部材として使用できる。
【００２７】
２．マグネシウム基材の製造方法
また、本発明は、前述のように本発明のマグネシウム基材の製造方法に関する。この本発明のマグネシウム基材の製造方法によって、表面の構造欠陥を少ない領域を維持したまま、平滑性の高い構造を有するマグネシウム基材を製造することができる。これによって、優れた金属光沢を有するマグネシウム基材を得やすい。また、本発明の製造方法は、上述した本発明のマグネシウム基材（部材）の製造に適した方法である。
【００２８】
［マグネシウム成形工程Ａ］
本発明のマグネシウム基材の製造方法は、マグネシウムまたはマグネシウム合金を成形し、平面部または曲面部を有するマグネシウム成形体を得る成形工程Ａを有する。この成形工程Ａでは、マグネシウムまたはマグネシウム合金（マグネシウム系金属）を、そのマグネシウム系金属としての適切な成形温度に加熱して、基材の用途等に応じた形状に成形する。
【００２９】
成形方法は特に限定されず、公知のチクソモールド法、ダイカスト法、圧延などにより成形することができる。
特に、チクソモールド法は、寸法精度よく、機械的性質や表面特性が優れたマグネシウム成形体を製造し易いため、チクソモールド法は、好適に用いられる。チクソモールド法により成形されたマグネシウム成形体は、研磨することによって金属光沢を得やすい。
【００３０】
マグネシウム成形体の大きさおよび形状については特に制限はなく、マグネシウム基材・部材の用途に応じて適宜設計できる。具体的には、マグネシウム基材の大きさおよび形状として前述したような形状とするための元となる形状として、その研磨量等を踏まえた設計とすればよい。
【００３１】
また、マグネシウム成形体は、表面領域において、α相の平均粒径が５．０μｍ以下となるように成形することが好ましい。後述する研磨工程Ｂの方法であれば、マグネシウム成形体の表面を深く研磨しなくても、表面の平滑性を向上させることができるため、マグネシウム成形体の表面領域において、α相の平均粒径が５．０μｍ以下であれば、得られるマグネシウム基材の表面領域においてもα相の平均粒径が維持される。
【００３２】
特に、本発明のマグネシウム成形体は、さらに、開口部や凹凸部を有する形状であることが好ましい。本発明の製造方法では、後述する研磨工程Ｂにおいて、研磨材の核としてゲルを用いており、形状に沿ってゲルが変形して研磨されるため、開口部や目視可能な凹凸部も研磨可能である。そのため、本発明の製造方法で製造される、開口部や目視可能な凹凸部を有する形状のマグネシウム基材はその全体に優れた金属光沢を有するものとすることもできる。
【００３３】
［研磨工程Ｂ］
研磨工程Ｂは、成形工程Ａで成形したマグネシウム成形体に、研磨材を噴射し衝突させることによって、前記マグネシウム成形体の表面を研磨する工程である。また、研磨材としては、核となるゲル、水、および、少なくとも前記ゲルの表面に担持された砥粒とを有する研磨材が用いられる。
【００３４】
この研磨工程Ｂによって、研磨工程後のマグネシウム基材の光沢度が向上する。本発明の製造方法では、研磨工程Ｂにおいて、研磨材の核としてゲルを用いることで、研磨材と成形したマグネシウム成形体が接触した際に生じる熱によって、ゲルが軟化し、成形体の表面の形状に沿って研磨することができるため、表面を深く研磨しなくても、平滑性高く仕上げることができると考えられる。
また、研磨材とマグネシウム成形体が接触した際に生じる衝撃をゲルによって吸収することができるため、マグネシウム成形体の表面が深く傷つきにくいと考えられる。
【００３５】
また、このような製造方法とすることで、マグネシウム基材の形状や大きさに依らず、研磨工程を行った領域間での平滑性にばらつきが少なく、マグネシウム基材の研磨工程を行った領域全体が優れた平滑性を有するマグネシウム基材とすることができる。
また、成形体の表面に存在しうる酸化膜を効率的に除去できる。
【００３６】
また、マグネシウム系金属を研磨することで発生するマグネシウムの粉塵は、ステンレスや鉄に比べて発火しやすく、マグネシウムの乾式研磨は危険を伴う恐れがあるが、本発明も製造方法では、ゲルの粘着性によって、研磨くずを吸着し、研磨くずが飛散することが抑制されるので、発火等の危険が著しく低減される。乾式研磨は水分によりマグネシウム成形体が酸化することも抑制できるため、研磨工程Ｂは、乾式研磨とすることが好ましい。
【００３７】
研磨工程Ｂの研磨条件は、研磨材の噴射方法や噴射スピード等により適宜決定されるものであるが、マグネシウム基材の表面の算術平均粗さＲａを０．０３５μｍ以下となるように研磨することが好ましい。このようにすることにより、得られるマグネシウム基材は金属光沢に優れる。
【００３８】
また、研磨工程Ｂでは、最大高さ粗さＲｚは０．３０μｍ以下となるように研磨することが好ましい。
【００３９】
また、算術平均粗さＲａと最大高さ粗さＲｚは共に管理することが好ましく、算術平均粗さＲａが０．０３５μｍ以下であり、かつ、最大高さ粗さＲｚが０．２０μｍ以下となるように研磨することがより好ましく、算術平均粗さＲａが０．０３０μｍ以下であり、かつ、最大高さ粗さＲｚが０．１５μｍ以下となるように研磨することがさらに好ましい。
このようにすることで、優れた金属光沢を有するマグネシウム基材をより再現よく得ることができる。
【００４０】
（研磨材）
本発明の製造方法で用いられる研磨材（以下、単に「研磨材」または「本発明に用いられる研磨材」と記載する場合がある。）は、核となるゲル、水、および、少なくとも前記ゲルの表面に担持された砥粒を有する。本発明に用いられる研磨材は、成形したマグネシウム成形体に衝突することで、マグネシウム成形体の表面を物理的に研磨する機能を有する。
【００４１】
本発明に用いられる研磨材の形状は、特に限定されず、球状や楕円状またはこれらの形状の一部が扁平している形状等であってもよい。
【００４２】
本発明に用いられる研磨材の大きさは、実質的に核となるゲルの大きさと等しい。本発明に用いられる研磨材の大きさは、砥粒の大きさやマグネシウム成形体の形状、構造等により適宜決定される。研磨材の大きさは、小さい方が、細部まで十分に研磨することができる一方、大きい方が、研磨スピードが上がり、短時間で研磨することができる。
【００４３】
一方で、研磨材が小さすぎると、表面に担持される砥粒の量が少なく十分に研磨できなかったり、研磨材がマグネシウム成形体の表面に接触したときの衝撃を十分に緩和することができず、表面が粗面となったりするおそれがある。また、研磨材が大きすぎると、マグネシウム成形体の形状によっては細部に研磨材が届かず、研磨することが困難となり、酸化膜を除去することも難しくなる。このため、マグネシウム成形体の形状にもよるが、通常、研磨材の大きさは、直径０．１〜５．０ｍｍである。
なお、研磨材が球状以外の形状の場合は、研磨材の最長径を直径とする。なお、研磨材の大きさは、任意の研磨材１００個の直径を求めて平均した値である。
【００４４】
研磨材の大きさは、マグネシウム成形体の形状により適宜選択されるものであり、平板状の成形体や成形体の平面部においては、直径０．３〜３．０ｍｍの研磨材を用いることが好ましく、直径０．５〜２．０ｍｍを用いることがさらに好ましい。
また、マグネシウム成形体が微細構造部分を有するときは、微細構造部分の研磨には、研磨材の大きさは、直径０．１〜１．０ｍｍであることが好ましく、直径０．１〜０．５ｍｍであることがさらに好ましい。
【００４５】
本発明に用いられる研磨材は、核となるゲルは、溶液（水）を吸収することによって、弾力性を発現するため、溶液を吸収させて状態で用いられる。研磨材の弾性率は、吸収させる溶液の量を調整することで適宜調整でき、マグネシウム成形体に衝突したときに、砥粒により過度にマグネシウム成形体を傷つけない範囲で調整して使用すればよい。
【００４６】
このときに用いられる溶液は、一般的に、水である。なお、水には、水を含む混合溶液も含まれる。
【００４７】
研磨材の含水量は、実質的には、ゲルの含水量である。
研磨材の含水量が高すぎると、研磨材の粘着性が上がり、マグネシウム成形体への粘着性が高くなるために研磨力が損なわれるおそれがあり、また、マグネシウム成形体の表面が酸化されやすく、酸化膜を除去しにくい。一方で、研磨材の含水量が低すぎると、研磨材の軟らかさが足りず、マグネシウム成形体に衝突したときの衝撃を十分に緩和しにくいため粗面化されやすい。
【００４８】
そのため、研磨材の含水量は、研磨材の質量に対して２０質量％以下であることが好ましい。また、研磨材の含水量の下限値は、１５質量％以上であることが好ましい。なお、用いられる溶液が、水を含む混合溶液である場合、含水率は、研磨材中に含まれる混合溶液の量を意味する。
研磨材の含水量は、例えば、電気抵抗式の水分チッカー（例えば、佐藤計量器製作所ＳＫ−９４０Ａなど）にて測定することができる。
【００４９】
ゲルは、本発明に用いられる研磨材の核となる部分であり、研磨材とマグネシウム成形体との衝突時に衝撃を緩和し、砥粒により過度にマグネシウム成形体が傷つくことを防止する役割を有する。
【００５０】
ゲルとしては、ゼラチン、ペクチン、寒天等を挙げることができる。好適には、ゼラチンである。
【００５１】
ゲルの大きさは、実質的に研磨材の大きさと同じである。
【００５２】
ゲルは上述のように水分を吸収させ粘弾性を発揮させることで、ゲルの表面に砥粒を容易に担持させることができる。
【００５３】
砥粒は、マグネシウム成形体の表面から酸化膜等の不純物を削り取り、マグネシウム成形体の表面を研磨し、平滑化する役割を有する。
砥粒は、少なくともゲルの表面に担持されていればよく、ゲルの表面のみだけでなく、ゲルの内部に存在していてもよい。また、ゲルの表面に担持された砥粒は、マグネシウム成形体の表面を研磨できる範囲で、ゲルの表面から突出していれば、砥粒の一部がゲルの内部に存在していてもよい。
【００５４】
砥粒としては、ダイヤモンド、炭素ケイ素、アルミナまたはこれらを２以上組み合わせた混合物等が挙げられるが、好適にはダイヤモンドである。
【００５５】
砥粒の大きさは、研磨材の大きさやマグネシウム成形体の形状、構造等により適宜選択すればよいが、１μｍ以下が好ましく、０．２５μｍ以下がより好ましい。砥粒が小さすぎると、研磨効率が低下し、砥粒が大きすぎるとマグネシウム成形体の表面を平滑に研磨しにくい。
【００５６】
ゲルと砥粒の組合せは、目的に応じて適宜選択可能だが、好適な組み合わせは、ゲルがゼラチンであり、砥粒がダイヤモンドである。
【００５７】
ゲルと砥粒の割合は、マグネシウム成形体の大きさや形状、マグネシウム成形体の使用目的に応じて、適宜決定すればよい。
【００５８】
（研磨材を噴射する方法）
研磨材を噴射する方法は、特に限定されず、圧縮空気を利用する方法や羽根車の遠心力を利用する方法などが挙げられるが、羽根車の遠心力を利用する方法が好ましい。
【００５９】
羽根車による遠心力を利用して研磨材を噴射し、研磨することのできる装置として、例えば、ヤマシタワークス製のエアロラップが挙げられる。
【００６０】
選択する研磨材の大きさや研磨材の噴射速度、噴射量などは、マグネシウム成形体の大きさや形状によって適宜選択される。
例えば、マグネシウム成形体が薄い場合は、研磨材の噴射量を少なくすれば、研磨材がマグネシウム成形体に衝突した時の衝撃を緩和することができる。
【００６１】
研磨時間は、選択する研磨材の大きさや研磨材の噴射速度、噴射量を考慮し、適宜選択すればよい。例えば、研磨時間は、１分であっても、３分であっても、５分であっても、１０分であってもよい。
【００６２】
また、本発明の製造方法では、研磨工程Ｂの後に、電解研磨工程Ｃを行ってもよい。研磨工程Ｂの後のマグネシウム基材は、平滑で、表面領域に欠陥が少ないため、電解研磨工程Ｃにおいて、均一に電解研磨することができる。
電解研磨の方法は特に限定されず、例えば、特開２００１−４９４９３号公報や特開２０１６−１３５８９８号公報等の従来公知の方法を実施することができる。
【００６３】
また、本発明の製造方法では、研磨工程Ｂの後に、保護膜形成工程Ｄを行ってもよい。なお、研磨工程Ｂの後に電解研磨工程Ｃを行う場合は、電解研磨工程Ｃの後に、保護膜形成工程Ｄを行うことが好ましい。
保護膜形成方法は、目的に応じて適宜従来公知の方法から選択できる。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６５】
［実施例１］
マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）をチクソモールド法にて成形し、縦７０ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ２ｍｍのマグネシウム成形体（１’）を得た。マグネシウム成形体（１’）は、開口部、幅２ｍｍ、高さ１ｍｍ、奥行き３０ｍｍの凸部、および、平面部を有する形状となるように加工した。
次に、成形したマグネシウム成形体（１’）をヤマシタワークス製のエアロラップ装置（ＹＴ−３００）を使用し、研磨し、マグネシウム基材（１）を得た。マグネシウム成形体（１’）は開口部と凸部および平面部で、使用する研磨材および装置の運転条件を変更して研磨した。それぞれの条件を下記に示す。
【００６６】
・開口部
研磨材：ヤマシタワークス製微細サンプル（＃２００００、大きさ０．１〜０．５ｍｍ）を、水分量が１６．５％になるように調整して使用した。なお、水分量は、佐藤計量器製作所ＳＫ−９４０Ａにて測定した。
コンベアースピード：１０ｒｐｍ
研磨時間：３分間
【００６７】
・凸部および平面部
研磨材：ヤマシタワークス製標準サンプル（＃２００００、大きさ０．５〜２．０ｍｍ）を、水分量が１６．５％になるように調整して使用した。なお、水分量は、佐藤計量器製作所ＳＫ−９４０Ａにて測定した。
コンベアースピード：３０ｒｐｍ
研磨時間；３分間
【００６８】
［比較例１］
マグネシウム成形体は、実施例１と同じマグネシウム成形体（１’）を用いた。＃２５００のサンドペーパーを用いて、手で３分研磨し、マグネシウム基材（２）を得た。なお、手での研磨では、開口部および凸部の研磨をすることができなかったため、平面部のみ研磨した。
【００６９】
［比較例２］
マグネシウム成形体は、実施例１と同じマグネシウム成形体（１’）を用いた。ピカール金属みがき（日本磨料工業株式会社製）を用いて、手で３分研磨し、マグネシウム基材（３）を得た。なお、手での研磨では、開口部および凸部の研磨をすることができなかったため、平面部のみ研磨した。
【００７０】
［評価］
１．表面粗さ
得られたマグネシウム基材（１）表面粗さを、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２０１３に基づき、東京精密製のサーフコム５０００ＤＸ（カットオフ値０．２５ｍｍ）を用いて測定した。表面粗さは、平面部の３０ｍｍ×３０ｍｍの範囲を５点測定した平均値とした。結果を表１に示す。また、測定で得られた表面粗さ曲線を図１に示す。
なお、測定には先端半径２μｍＲの触針を用いて、測定スピード０．３ｍｍ／秒、カットオフ値０．２５ｍｍ、測定長さ１．２５ｍｍとした。
【００７１】
マグネシウム成形体（１’）、マグネシウム基材（２）およびマグネシウム基材（３）についても同様に表面粗さを測定した。結果を表１に示す。また、測定で得られたそれぞれの表面粗さ曲線を図２〜図４に示す。
【００７２】
２．α相の平均の結晶粒径
得られたマグネシウム基材（１）をエポキシ系樹脂（丸本ストルアス製スペシフィックスー２０）に樹脂埋めし、平面部の観察箇所を、切断機を用いて切断して断面を切り出した。切り出された断面をバフ研磨（条件）で磨き上げたのちに、基材の断面をデジタルマイクロスコープ（キーエンス製ＶＨＸ−２０００）にて、１０００倍で観察を行った。結果を図５に示す。平均の結晶粒径は、基材表面から深さ方向に２００μｍ、幅方向に３００μｍの測定領域において、任意の２０個のα相の結晶粒の粒径を測定し、平均することで求めた。結果を表１に示す。
【００７３】
また、マグネシウム成形体（１’）、マグネシウム基材（２）およびマグネシウム基材（３）についても同様に評価した。結果を表１に示す。
【００７４】
【表１】
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【００７５】
表１および図１〜図４に示すように、比較例１のマグネシウム基材（２）は算術平均粗さＲａおよび最大高さ粗さＲｚが処理前のマグネシウム成形体（１’）とほとんど変わらなかった。また、マグネシウム基材（３）は、処理することで表面の平滑性が低下している。これに対して、実施例１のマグネシウム基材（１）は、処理前のマグネシウム成形体（１’）と比較して高い平滑性を有することがわかる。
【００７６】
また、マグネシウム基材（１）の平均の結晶粒径は、５．０μｍであった。比較例１、２においても、平均の結晶粒径は５．０μｍであったが、比較例１、２は実施例１と比較して表面の平滑性が低いため、比較例１、２は、表面の平滑性の上げるためには更に研磨する必要がある。そのため、比較例１、２において、実施例１と同様の表面の平滑性を得るためには、表面からより深い領域まで研磨され、平均の結晶粒径が大きくなることが考えられる。
【００７７】
３．金属光沢の評価
得られたマグネシウム基材（１）、マグネシウム基材（２）およびマグネシウム基材（３）を目視で確認したところ、マグネシウム基材（１）は、開口部や凸部を有するにもかかわらず、全体的に金属光沢を有していた。一方、マグネシウム基材（２）およびマグネシウム基材（３）は、部分的に傷があったり、白っぽくなっている部分があり、特に、開口部、凸部およびこれらの近傍が白っぽくなっていた。これは、開口部や凸部は研磨できなかったため、酸化膜が残っているためと考えられる。
【００７８】
目視評価にて良好であったマグネシウム基材（１）について、光度計を用いて光沢度を測定した。なお、比較として、マグネシウム成形体（処理前）の光沢度も測定した。光沢度は、光沢計（コニカミノルタ製、ＧＭ−６０Ｐｌｕｓ）を用いて、測定角度６０°で、５点測定し平均を求めた。マグネシウム成形体の光沢度は１４３．２ＧＵであり、マグネシウム基材（１）の光沢度は、５６２．６ＧＵであり、マグネシウム基材（１）は優れた光沢を有することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明のマグネシウム基材は、形状や大きさに依らず、優れた金属光沢を有する。そのため、様々な用途に適応でき産業的に有用である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年9月19日(2017.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面部または曲面部を有するマグネシウム基材であって、
平面部または曲面部の表面の算術平均粗さＲａが０．０３５μｍ以下であり、
表面から深さ方向に２００μｍまでの表面領域において、α相の平均粒径が５．０μｍ以下であるマグネシウム基材。
【請求項２】
開口部および／または凹凸部を有する請求項１記載のマグネシウム基材。
【請求項３】
前記平面部または曲面部の表面の最大高さ粗さＲｚが０．２０μｍ以下である請求項１または２に記載のマグネシウム基材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のマグネシウム基材上に、保護膜を有するマグネシウム部材。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のマグネシウム基材の製造方法であり、
マグネシウム系金属を成形し、平面部または曲面部を有するマグネシウム成形体を得る成形工程Ａと、
前記マグネシウム成形体に、研磨材を噴射し衝突させることによって、前記マグネシウム成形体の平面部または曲面部の表面を、表面の算術平均粗さＲａが０．０３５μｍ以下となるように研磨する研磨工程Ｂとを有し、
前記研磨材が、核となるゲル、水、および、少なくとも前記ゲルの表面に担持された砥粒を有する研磨材であり、
前記成形工程Ａが、得られるマグネシウム基材の表面領域において、α相の平均粒径が５．０μｍ以下となるように成形する工程である、マグネシウム基材の製造方法。
【請求項６】
前記成形工程Ａが、前記マグネシウム成形体をチクソモールド法により成形する工程である、請求項５に記載のマグネシウム基材の製造方法。
【請求項７】
前記研磨材の含水量は、１５質量％以上２０質量％以下である、請求項５または６に記載のマグネシウム基材の製造方法。
【請求項８】
前記砥粒の大きさは、直径１μｍ以下である、請求項５〜７のいずれかに記載のマグネシウム基材の製造方法。
【請求項９】
前記ゲルは、ゼラチンである、請求項５〜８のいずれかに記載のマグネシウム基材の製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月8日(2018.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面部または曲面部を有するマグネシウム基材の製造方法であり、
前記マグネシウム基材が、平面部または曲面部の表面の算術平均粗さＲａが０．０３５μｍ以下であり、表面から深さ方向に２００μｍまでの表面領域において、α相の平均粒径が５．０μｍ以下であるマグネシウム基材であり、
マグネシウム系金属を成形し、平面部または曲面部を有するマグネシウム成形体を得る成形工程Ａと、
前記マグネシウム成形体に、研磨材を噴射し衝突させることによって、前記マグネシウム成形体の平面部または曲面部の表面を、表面の算術平均粗さＲａが０．０３５μｍ以下となるように研磨する研磨工程Ｂとを有し、
前記研磨材が、核となるゲル、水、および、少なくとも前記ゲルの表面に担持された砥粒を有する研磨材であり、
前記成形工程Ａが、得られるマグネシウム基材の表面領域において、α相の平均粒径が５．０μｍ以下となるように成形する工程である、マグネシウム基材の製造方法。
【請求項２】
前記成形工程Ａが、前記マグネシウム成形体をチクソモールド法により成形する工程である、請求項１に記載のマグネシウム基材の製造方法。
【請求項３】
前記研磨材の含水量は、１５質量％以上２０質量％以下である、請求項１または２に記載のマグネシウム基材の製造方法。
【請求項４】
前記砥粒の大きさは、直径１μｍ以下である、請求項１〜３のいずれかに記載のマグネシウム基材の製造方法。
【請求項５】
前記ゲルは、ゼラチンである、請求項１〜４のいずれかに記載のマグネシウム基材の製造方法。
【請求項６】
前記マグネシウム基材が、開口部および／または凹凸部を有する請求項１〜５のいずれかに記載のマグネシウム基材の製造方法。
【請求項７】
前記マグネシウム基材が、前記平面部または曲面部の表面の最大高さ粗さＲｚが０．２０μｍ以下である請求項１〜６のいずれかに記載のマグネシウム基材の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のマグネシウム基材の製造方法により得られたマグネシウム基材上に、保護膜を有するマグネシウム部材の製造方法であって、
前記研磨工程Ｂの後に、保護膜形成工程Ｄを有するマグネシウム部材の製造方法。