(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウムリチウム合金の母材の表面を、アンモニア存在下で炭酸塩の水溶液に曝し、前記表面に炭酸リチウムを生じさせる工程と、
前記表面に炭酸リチウムを生じさせる工程の後に、前記表面に化成皮膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする部品の製造方法。
【請求項２】
前記炭酸塩が、炭酸アンモニウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸水素カルシウムの少なくともいずれかである請求項１に記載の部品の製造方法。
【請求項３】
前記母材が、電子機器の筐体である請求項１から２のいずれかに記載の部品の製造方法。
【請求項４】
マグネシウムリチウム合金の母材の表面を、アンモニア存在下で炭酸塩の水溶液に曝し、前記表面に炭酸リチウムを生じさせる工程と、
前記表面に炭酸リチウムを生じさせる工程の後に、前記表面に化成皮膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする表面処理方法。
【請求項５】
前記炭酸塩が、炭酸アンモニウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸水素カルシウムの少なくともいずれかである請求項４に記載の表面処理方法。
【請求項６】
前記母材が、電子機器の筐体である請求項４から５のいずれかに記載の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、部品、及び部品の製造方法、並びに表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ノートＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などのモバイル端末においては、軽量化のために樹脂、又はアルミニウム合金を材料とする筐体が使用されている。前記アルミニウム合金は、前記樹脂よりも強度が高いというメリットはあるものの、前記樹脂よりも重いという欠点がある。
【０００３】
前記アルミニウム合金よりも軽量な合金として、マグネシウム合金が知られているが、更に軽量な合金として、マグネシウムリチウム合金が注目されつつある。前記マグネシウムリチウム合金は、主成分であるマグネシウムに少量のリチウムを添加してなり、高強度かつ軽量という特徴がある。
【０００４】
しかし、リチウムは活性が高いため、マグネシウムリチウム合金は、アルミニウム合金やマグネシウム合金と比較して大気中で容易に酸化して黒く変色してしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、フッ素化合物を含有する処理液にマグネシウムリチウム合金を浸漬して、フッ化リチウムを生じさせ、マグネシウムリチウム合金の表面のリチウムを不活性化させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この提案の技術では、リチウムの不活性化が不十分であるという問題がある。
【０００６】
したがって、マグネシウムリチウム合金の表面のリチウムが十分に不活性化された部品、及びその製造方法、並びにマグネシウムリチウム合金の表面のリチウムを十分に不活性化させる表面処理方法の提供が求められているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０３０８７０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本件は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本件は、マグネシウムリチウム合金の表面のリチウムが十分に不活性化された部品、及びその製造方法、並びにマグネシウムリチウム合金の表面のリチウムを十分に不活性化させる表面処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための手段としては、後述する付記に記載した通りである。即ち、
開示の部品の製造方法は、マグネシウムリチウム合金の母材の表面を、リチウム塩を除く無機塩の水溶液に曝し、前記表面に非潮解性リチウム化合物を生じさせる工程を含む。
開示の表面処理方法は、マグネシウムリチウム合金の母材の表面を、リチウム塩を除く無機塩の水溶液に曝し、前記表面に非潮解性リチウム化合物を生じさせる工程を含む。
開示の部品は、マグネシウムリチウム合金の母材の表面に非潮解性リチウム化合物を有する。
【発明の効果】
【００１０】
開示の部品の製造方法によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、マグネシウムリチウム合金の表面のリチウムが十分に不活性化された部品の製造方法を提供できる。
開示の表面処理方法によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、マグネシウムリチウム合金の表面のリチウムを十分に不活性化できる表面処理方法を提供できる。
開示の部品によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、マグネシウムリチウム合金の表面のリチウムが十分に不活性化された部品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例１の表面処理方法のフローチャートである。
【図２】図２は、実施例１及び比較例１の試験片の表面を観察して得られた写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（部品の製造方法、及び部品、並びに表面処理方法）
開示の部品の製造方法は、非潮解性リチウム化合物生成工程を少なくとも含み、更に必要に応じて、脱脂工程、活性化工程、デスマット工程、化成皮膜形成工程などのその他の工程を含む。
開示の表面処理方法は、非潮解性リチウム化合物生成工程を少なくとも含み、更に必要に応じて、脱脂工程、活性化工程、デスマット工程、化成皮膜形成工程などのその他の工程を含む。
開示の部品は、マグネシウムリチウム合金の母材の表面に非潮解性リチウム化合物を有する。
なお、前記部品の製造方法、及び前記表面処理方法において、各工程は、例えば、脱脂工程、活性化工程、デスマット工程、非潮解性リチウム化合物生成工程、及び化成皮膜形成工程の順で行われる。
【００１３】
本発明者らは、マグネシウムリチウム合金の表面のリチウムの不活性化を、フッ化リチウムを生じさせて行った場合、水洗の際の残存水分によりフッ化リチウムが潮解し、活性が高いリチウム（Ｌｉ）が再生されることを見出した。
そこで、本発明者らは、更に鋭意検討を行った結果、マグネシウムリチウム合金の表面のリチウムの不活性化を、非潮解性のリチウム化合物を生じさせて行った場合に、マグネシウムリチウム合金の表面のリチウムが十分に不活性化できることを見出し、本発明の完成に至った。
【００１４】
＜非潮解性リチウム化合物生成工程＞
前記非潮解性リチウム化合物生成工程としては、マグネシウムリチウム合金の母材の表面を、リチウム塩を除く無機塩の水溶液に曝し、前記表面に非潮解性リチウム化合物を生じさせる工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、マグネシウムリチウム合金の母材を、前記水溶液に浸漬させることにより行うことができる。
【００１５】
＜＜マグネシウムリチウム合金＞＞
前記マグネシウムリチウム合金としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＬＺ９１などが挙げられる。
【００１６】
＜＜母材＞＞
前記母材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、電子機器の筐体などが挙げられる。前記電子機器としては、例えば、モバイル端末などが挙げられる。前記モバイル端末としては、例えば、ノート型ＰＣ、タブレットＰＣ、携帯電話、スマートフォンなどが挙げられる。
【００１７】
＜＜無機塩の水溶液＞＞
前記無機塩としては、リチウム塩以外の無機塩であって、マグネシウムリチウム合金の母材の表面に非潮解性リチウム化合物を生じさせることができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、毒性が低く取り扱いやすい点で、炭酸塩が好ましい。
【００１８】
前記炭酸塩としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、水に対する溶解性に優れ、かつ毒性が低く取り扱いやすい点で、炭酸アンモニウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カルシウムが好ましい。
【００１９】
前記水溶液における前記無機塩の濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．５質量％〜５質量％が好ましい。
【００２０】
＜＜非潮解性リチウム化合物＞＞
前記非潮解性リチウム化合物とは、潮解性を有しないリチウム化合物である。
ここで、潮解性とは、固体が水分を吸収して溶解する性質を意味する。すなわち、非潮解性とは、固体が水分に曝されても溶解しない性質を意味する。
前記非潮解性リチウム化合物としては、潮解性を有しないリチウム化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、炭酸リチウムなどが挙げられる。
【００２１】
前記非潮解性リチウム化合物は、前記表面において、一様な膜状に存在していてもよいし、点在していてもよい。
【００２２】
前記非潮解性リチウム化合物生成工程において、マグネシウムリチウム合金の母材の表面を前記水溶液に曝す際は、アンモニア存在下で行われることが好ましい。すなわち、前記水溶液は更にアンモニアを溶解していることが好ましい。
前記アンモニアは、前記非潮解性リチウム化合物を生じさせる反応を促進する触媒として機能する。
前記水溶液における前記アンモニアの濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．５質量％〜５質量％が好ましい。
【００２３】
前記非潮解性リチウム化合物生成工程において、マグネシウムリチウム合金の母材の表面を前記水溶液に曝す際の前記水溶液の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記非潮解性リチウム化合物を生じさせる反応を促進させる点で、４０℃〜７０℃が好ましい。
【００２４】
前記非潮解性リチウム化合物生成工程において、マグネシウムリチウム合金の母材の表面を前記水溶液に曝す時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、１分間〜１０分間などが挙げられる。
【００２５】
＜脱脂工程＞
前記脱脂工程としては、脱脂処理剤に、マグネシウムリチウム合金の母材の表面を曝す工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、脱脂処理液に前記母材を浸漬する処理などが挙げられる。
【００２６】
前記脱脂処理剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルカリなどが挙げられる。前記アルカリとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、強アルカリであることが好ましい。前記強アルカリとしては、ｐＨが１３〜１４のアルカリであることが好ましい。
【００２７】
前記脱脂処理液としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルカリ水溶液などが挙げられる。前記脱脂処理液としては、例えば、市販品を用いることができる。前記市販品としては、例えば、強アルカリ水溶液（ミリオン化学株式会社製、ＧＦ  ＭＧ−１５ＳＸ）などが挙げられる。
【００２８】
前記脱脂工程における前記アルカリの温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、反応促進の点で、５０℃〜９０℃が好ましく、６５℃〜８５℃がより好ましく、７０℃〜８０℃が特に好ましい。
【００２９】
前記脱脂工程において、前記アルカリに、前記表面を曝す時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、１分間〜１０分間などが挙げられる。
【００３０】
＜活性化工程＞
前記活性化工程としては、フッ素を含む酸に、マグネシウムリチウム合金の母材の表面を曝す工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記フッ素を含む酸に前記母材を浸漬する処理などが挙げられる。
【００３１】
前記フッ素を含む酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フッ酸などが挙げられる。前記フッ素を含む酸としては、市販品を用いてもよい。前記市販品としては、例えば、ミリオン化学株式会社製のＧＦ  ＭＧ−１０９などが挙げられる。
【００３２】
前記活性化工程における前記フッ素を含む酸の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、温度管理が容易である点で、２０℃〜６０℃が好ましく、３０℃〜５０℃がより好ましく、３５℃〜４５℃が特に好ましい。
【００３３】
前記活性化工程において、フッ素を含む酸に、マグネシウムリチウム合金の母材の表面を曝す時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、０．５分間〜５分間などが挙げられる。
【００３４】
前記活性化工程においては、前記表面にフッ化マグネシウム、フッ化リチウム、及び酸化リチウムなどが生成する。
【００３５】
＜デスマット工程＞
前記デスマット工程としては、アルカリに、前記表面を曝す工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルカリ水溶液に前記母材を浸漬する処理などが挙げられる。
【００３６】
前記アルカリとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、強アルカリであることが好ましい。前記強アルカリとしては、ｐＨが１３〜１４のアルカリであることが好ましい。
前記アルカリとしては、例えば、市販品を用いることができる。前記市販品としては、例えば、強アルカリ水溶液（ミリオン化学株式会社製、ＧＦ  ＭＧ−１５ＳＸ）などが挙げられる。
【００３７】
前記デスマット工程における前記アルカリの温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、反応促進の点で、４０℃〜８０℃が好ましく、５０℃〜７０℃がより好ましく、５５℃〜６５℃が特に好ましい。
【００３８】
前記デスマット工程において、前記アルカリに、前記表面を曝す時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、１分間〜５分間などが挙げられる。
【００３９】
＜化成皮膜形成工程＞
前記化成皮膜形成工程としては、前記表面に化成皮膜を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記表面を、化成処理液に曝すことで行うことができる。前記表面を、前記化成処理液に曝す方法としては、例えば、前記化成処理液に前記母材を浸漬する方法などが挙げられる。
【００４０】
前記化成皮膜としては、例えば、ジルコニウム系化成皮膜、フッ化物系化成皮膜、マンガン系化成皮膜、リン酸系化成皮膜などが挙げられる。これらの化成皮膜は、それぞれの化成皮膜に対応する公知の化成処理（ジルコニウム系化成処理、フッ化物系化成処理、マンガン系化成処理、リン酸系化成処理）により得られる。
【００４１】
前記化成処理液としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジルコニウム系化成処理液、フッ化物系化成処理液、マンガン系化成処理液、リン酸系化成処理液などが挙げられる。前記化成処理液は、市販品であってもよい。前記市販品としては、例えば、ＧＲ  ＭＣ−１６００（ミリオン化学株式会社製）などが挙げられる。
【００４２】
前記化成皮膜形成工程における前記化成処理液の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、反応促進の点で、３０℃〜７０℃が好ましく、５０℃〜７０℃がより好ましく、５５℃〜６５℃が特に好ましい。
【００４３】
前記化成皮膜形成工程において、前記化成処理液に、前記表面を曝す時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、１分間〜５分間などが挙げられる。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
マグネシウムリチウム合金の表面処理を行った。具体的な方法を、図１を参照しながら説明する。
【００４６】
〔工程Ｓ１１：脱脂〕
まず、最初の工程Ｓ１１において、温度が７５℃の強アルカリ水溶液（ミリオン化学株式会社製、ＧＦ  ＭＧ−１５ＳＸ）にマグネシウムリチウム合金の試験片を５分間浸漬することにより、その試験片の表面を脱脂した。なお、この例では、試験片として短辺の長さが２５ｍｍで長辺の長さが５０ｍｍの矩形状のＬＺ９１の板（日本金属株式会社製）を用いた。ＬＺ９１は、リチウムが９重量％、亜鉛が１重量％、マグネシウムが９０重量％のマグネシウムリチウム合金である。また、強アルカリ水溶液には添加剤としてミリオン化学株式会社製のＧＦ  Ｆ２１を添加した。
【００４７】
〔工程Ｓ１２：活性化〕
次に、工程Ｓ１２に移り、温度が４０℃の酸に上記の試験片を１分間浸漬することにより、試験片の表面に形成されたマグネシウム及びリチウムの自然酸化膜をエッチングして除去し、試験片の表面を清浄化した。このように表面を清浄化する工程は活性化とも呼ばれる。
この例では、フッ酸を含有するミリオン化学株式会社製のＧＦ  ＭＧ−１０９を上記の酸として使用した。このようにフッ素を含む酸を使用することで、試験片中のマグネシウム及びリチウムがフッ化され、活性化の後の試験片の表面にはマグネシウムのフッ化物、及びリチウムのフッ化物が形成されることになる。
【００４８】
〔工程Ｓ１３：デスマット〕
続いて、工程Ｓ１３に移り、上記の活性化で試験片の表面に発生した残渣を除去するために、温度が６０℃の強アルカリ水溶液（ミリオン化学株式会社製、ＧＦ  ＭＧ−１５ＳＸ）に試験片を２分間浸漬した。この工程で除去される残渣はスマットと呼ばれる黒色物質であり、この工程はデスマット処理とも呼ばれる。
【００４９】
〔工程Ｓ１４：非潮解性リチウム化合物の形成〕
続いて、工程Ｓ１４に移り、試験片の表面に存在するリチウム又はフッ化リチウムを非潮解性リチウム化合物である炭酸リチウムに転化させるために、試験片を６０℃の無機塩水溶液に５分間浸漬した。
ここで、無機塩水溶液は、１質量％の炭酸水素ナトリウムと１質量％のアンモニアとを含有している。
【００５０】
〔工程Ｓ１５：化成皮膜の形成〕
そして、工程Ｓ１５に移り、化成処理液に上記の試験片を浸漬した。この例では、化成処理液としてミリオン化学株式会社製のＧＲ  ＭＣ−１６７０Ａを使用すると共に、その化成処理液の温度を６０℃に維持しつつ、化成処理液に試験片を２．５分間浸漬した。
この化成処理により、試験片の表面にフッ化物系化成皮膜が形成された。
【００５１】
〔工程Ｓ１６：乾燥〕
この後は、工程Ｓ１６に移り、高温槽において温度を８０℃、加熱時間を１０分間とする条件で試験片の表面の水分を蒸散させ、試験片を乾燥させた。
【００５２】
以上により、試験片に対する表面処理を終了した。
【００５３】
得られた試験片を、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１０６Ｄ−２０２Ｅで規定される温湿度サイクル試験に供し、試験後の外観を観察した。
【００５４】
（実施例２）
実施例１の工程Ｓ１４（非潮解性リチウム化合物の形成）において、無機塩水溶液を、１質量％の炭酸水素アンモニウムと１質量％のアンモニアとを含有する無機塩水溶液に変更した以外は、実施例１と同様にして、表面処理を行った。
【００５５】
得られた試験片を、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１０６Ｄ−２０２Ｅで規定される温湿度サイクル試験に供し、試験後の外観を観察した。
【００５６】
（比較例１）
実施例１において、工程Ｓ１４（非潮解性リチウム化合物の形成）を行わなかった以外は、実施例１と同様にして、表面処理を行った。
【００５７】
得られた試験片を、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１０６Ｄ−２０２Ｅで規定される温湿度サイクル試験に供し、試験後の外観を観察した。
【００５８】
＜温湿度サイクル試験＞
実施例１及び比較例１の試験片を温湿度サイクル試験に供した結果を図２に示した。なお、図２において「ｇａｔｅ」とは、射出成形によりマグネシウムリチウム合金の板が作製される際の型の入り口付近の試験片であることを指す。「ｏｖｅｒｆｌｏｗ」とは、射出成形によりマグネシウムリチウム合金の板が作製される際の型の出口付近の試験片であることを指す。
比較例１の試験片では、３サイクル目から皮膜外観に腐食痕（斑模様）が見られるのに対し、実施例１の試験片では、６サイクル後でもほとんど腐食痕（斑模様）が見られなかった。この違いは、試験片（マグネシウムリチウム合金）の表面に非潮解性リチウム化合物が形成されているか否かの違いに起因する。すなわち、実施例１の試験片では、マグネシウムリチウム合金の表面のリチウムが十分に不活性化されているために、腐食が起こりにくくなっているのに対して、比較例１の試験片では、マグネシウムリチウム合金の表面のリチウムの不活性化が不十分であるために、腐食が起こりやすくなっていた。
なお、実施例２の試験片も、実施例１と同様に、腐食が起こりにくくなっていた。
【００５９】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
マグネシウムリチウム合金の母材の表面に、リチウム塩を除く無機塩の水溶液に曝し、前記表面に非潮解性リチウム化合物を生じさせる工程を含むことを特徴とする部品の製造方法。
（付記２）
前記無機塩が、炭酸塩であり、前記非潮解性リチウム化合物が、炭酸リチウムである付記１に記載の部品の製造方法。
（付記３）
前記炭酸塩が、炭酸アンモニウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸水素カルシウムの少なくともいずれかである付記２に記載の部品の製造方法。
（付記４）
前記表面が、アンモニア存在下で前記水溶液に曝される付記１から３のいずれかに記載の部品の製造方法。
（付記５）
前記母材が、電子機器の筐体である付記１から４のいずれかに記載の部品の製造方法。
（付記６）
マグネシウムリチウム合金の母材の表面を、リチウム塩を除く無機塩の水溶液に曝し、前記表面に非潮解性リチウム化合物を生じさせる工程を含むことを特徴とする表面処理方法。
（付記７）
前記無機塩が、炭酸塩であり、前記非潮解性リチウム化合物が、炭酸リチウムである付記６に記載の表面処理方法。
（付記８）
前記炭酸塩が、炭酸アンモニウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸水素カルシウムの少なくともいずれかである付記７に記載の表面処理方法。
（付記９）
前記表面が、アンモニア存在下で前記水溶液に曝される付記６から８のいずれかに記載の表面処理方法。
（付記１０）
前記母材が、電子機器の筐体である付記６から９のいずれかに記載の表面処理方法。
（付記１１）
マグネシウムリチウム合金の母材の表面に非潮解性リチウム化合物を有することを特徴とする部品。
（付記１２）
前記非潮解性リチウム化合物が、炭酸リチウムである付記１１に記載の部品。
（付記１３）
前記母材が、電子機器の筐体である付記１１から１２のいずれかに記載の部品。
【図１】
0006725833.tif 000002
【図２】
0006725833.tif 000003