(57)【要約】【課題】６価クロムやフッ素などの環境規制の厳しい物質を用いることなく、マグネシウム又はマグネシウム合金の表面に優れた耐食性を付与するための表面処理法を提供することを目的としている。【解決手段】アルミニウム塩を含有する酸性溶液で処理すること、及びその後ケイ酸塩を含有する溶液で処理することを含むマグネシウム又はマグネシウム合金の表面処理法である。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム塩を含有する酸性溶液で処理すること、及びその後ケイ酸塩を含有する溶液で処理することを含むマグネシウム又はマグネシウム合金の表面処理法。
【請求項２】
アルミニウム塩の濃度が０．００１ｍｏｌ／Ｌ〜０．２ｍｏｌ／Ｌであり、ケイ酸塩の濃度が０．０２ｍｏｌ／Ｌ以上である請求項１に記載のマグネシウム又はマグネシウム合金の表面処理法。
【請求項３】
アルミニウム塩を含有する酸性溶液のｐＨが１〜６である請求項１又は２に記載のマグネシウム又はマグネシウム合金の表面処理法。
【請求項４】
アルミニウム塩を含有する酸性溶液での処理を９５℃以下で１０秒〜６０分間行い、その後ケイ酸塩を含有する溶液での処理を６０℃〜１００℃で１分〜６０分間行う請求項１〜３の何れか一項に記載のマグネシウム又はマグネシウム合金の表面処理法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネシウム又はマグネシウム合金の表面に優れた耐食性を付与するための表面処理法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マグネシウム又はマグネシウム合金は軽量で機械的強度が高いため、軽量化要求の厳しい携帯機器や自動車部品などに使用されている。ところが、マグネシウムは他の実用金属と比べて活性が高く、腐食し易い材料であるために、実用に際しては表面処理が施されるのが普通である。マグネシウム又はマグネシウム合金の表面処理法としては、例えば、ＪＩＳ  Ｈ  ８６５１規格３種のクロメート処理浴やＪＩＳ  Ｈ  ８６５１規格１０種のすず酸の水溶性塩を含有する化成処理浴を用いた化成処理法が知られている。
【０００３】
クロメート処理浴を用いる化成処理法は、環境規制の厳しい６価クロムやフッ素を使用しているために、廃水処理にコストが掛かり、更には処理表面が褐色を呈するため装飾性に劣るという問題があった。また、すず酸などの重金属の水溶性塩を含有する化成処理浴を用いてマグネシウムを化成処理した場合には、廃水処理コストは抑えられるものの、その耐食性は不十分であり、更にはマグネシウムのリサイクル時に重金属が不純物となり、これを除去するための特別な処理が必要となるのでリサイクルし難いという問題がある。
【０００４】
そこで、環境規制に対応すると共に耐食性を向上させる表面処理法として、マグネシウム又はマグネシウム合金の表面を有機酸で処理して突起状に粗化し、アルミニウム塩を含有する溶液で処理した後、加湿雰囲気で乾燥する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２３４３５４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
マグネシウム合金にはアルミニウムを含むものもあるので、上記方法により処理したマグネシウムは、特別な処理をせずに再溶融してリサイクルすることができるものの、その耐食性は、従来のクロメート処理による耐食性を凌ぐものではなく、市場の要求に応えるためには更なる耐食性の向上が求められている。
従って、本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、６価クロムやフッ素などの環境規制の厳しい物質を用いることなく、マグネシウム又はマグネシウム合金の表面に優れた耐食性を付与するための表面処理法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アルミニウム塩を含有する酸性溶液で処理すること、及びその後ケイ酸塩を含有する溶液で処理することを含むマグネシウム又はマグネシウム合金の表面処理法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の表面処理法の対象とする金属は、マグネシウム又はマグネシウム合金であり、マグネシウム合金としては、例えば、Ｍｇ−Ａｌ系合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金、Ｍｇ−希土類系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−希土類系合金等が挙げられる。また、本発明においては表面処理する前のマグネシウム又はマグネシウム合金の成形法は特に限定されず、ダイカストのような鋳造法でもよいし、圧延法でもよい。なお、成形後の表面を調整するために、ブラスト法及び研磨法などの機械的処理や、溶剤洗浄、アルカリ洗浄及び酸洗浄などの化学的処理を行ってもよい。
【０００９】
（アルミニウム塩含有酸性溶液）
本発明で用いるアルミニウム塩としては、例えば、硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウムアルミニウム、硫酸カリウムアルミニウム、硫酸ナトリウムアルミニウム、リン酸アルミニウム、炭酸アルミニウム、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、硝酸アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化アルミニウム、水酸化アルミニウム、蟻酸アルミニウム、シュウ酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、クエン酸アルミニウム、酒石酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウム、ステアリン酸アルミニウム、オレイン酸アルミニウム及びこれらの水和物を挙げることができ、これらを単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、処理表面の品質及びコストの観点から、シュウ酸アルミニウム、硫酸アルミニウム及びリン酸アルミニウムが好ましい。
【００１０】
アルミニウム塩を含有する酸性溶液の調製方法としては、特に限定されないが、水やアルコール等の溶媒にアルミニウム塩を添加し、必要に応じてｐＨ調整剤を添加する方法やアルミニウム又はアルミニウム合金を酸水溶液で溶解して、アルミニウム塩をその場で形成させる方法等が挙げられる。この溶液中に含まれるアルミニウム塩の濃度は、０．００１ｍｏｌ／Ｌ〜０．２ｍｏｌ／Ｌが好ましく、０．００２ｍｏｌ／Ｌ〜０．１５ｍｏｌ／Ｌがより好ましい。この範囲内であれば、より優れた耐食性を付与することができる。また、この溶液のｐＨは１〜６が好ましく、２〜５がより好ましく、この範囲内であれば、好ましくない黒色異物であるスマットが表面に発生するのを抑制しつつ、表面処理に必要な時間を短縮することができる。溶液のｐＨを調整するのに用いるｐＨ調整剤としては、硫酸、シュウ酸及びリン酸が挙げられる。
【００１１】
アルミニウム塩含有酸性溶液により処理する際、溶液温度は９５℃以下、好ましくは０℃〜５０℃である。溶液温度が９５℃より高くなってもそれに見合った耐食性の向上は見られず、コスト的に無駄が多くなって好ましくない。また、アルミニウム塩含有酸性溶液による処理時間は１０秒〜６０分、好ましくは１分〜３０分である。処理時間が１０秒未満であると、処理後のマグネシウム又はマグネシウム合金の耐食性が不十分となる場合があり、また、処理時間が６０分を超えてもそれに見合った耐食性の向上は見られず、生産コストが上昇することになる。
【００１２】
（ケイ酸塩含有溶液）
本発明で用いるケイ酸塩としては、例えば、ケイ酸アルカリ金属塩が挙げられる。ケイ酸アルカリ金属塩としては、例えば、メタケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸ナトリウム、二ケイ酸ナトリウム、四ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム及びこれらの水和物が挙げられる。これらの中でも、処理表面の品質及びコストの観点から、メタケイ酸ナトリウムが好ましい。
【００１３】
ケイ酸塩を含有する溶液の調製方法としては、特に限定されないが、水やアルコール等の溶媒にケイ酸塩を添加する方法が挙げられる。この溶液中に含まれるケイ酸塩の濃度は、０．０２ｍｏｌ／Ｌ以上、溶解度以下であることが好ましく、０．０４ｍｏｌ／Ｌ以上、溶解度以下がより好ましい。この範囲内であれば、表面処理に必要な時間を短縮することができ、且つ表面により優れた耐食性を付与することができる。
【００１４】
ケイ酸塩含有溶液によりマグネシウム又はマグネシウム合金の表面を処理する際、溶液温度は６０℃〜１００℃、好ましくは８０℃〜９５℃である。溶液温度が６０℃より低いと、処理に必要な時間が長くなって実用的でなくなり、１００℃より高くなってもそれに見合った耐食性の向上は見られず、コスト的に無駄が多くなって好ましくない。また、ケイ酸塩含有溶液による処理時間は１分〜６０分、好ましくは１分〜３０分である。処理時間が１分未満であると、処理後のマグネシウム又はマグネシウム合金の耐食性が不十分となる場合があり、また、処理時間が６０分を超えてもそれに見合った耐食性の向上は見られず、生産コストが上昇することになる。
【００１５】
アルミニウム塩を含有する酸性溶液で処理し、次いでケイ酸塩を含有する溶液で処理した後、水洗及び乾燥を行う。乾燥は一般的には１０℃〜１００℃で１０分〜１２０分間行えば十分である。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
〔実施例１〜８〕
マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ−Ｆ）ダイカスト材の表面をフライス盤により除去して、大きさ１５０ｍｍ×７０ｍｍ×２ｍｍの試験片を作製した。この試験片をアセトンにより脱脂した。
試験片を、表１に示す条件でアルミニウム塩含有酸性溶液を用いて処理した後、水洗した。次いで、アルミニウム塩含有酸性溶液で処理した試験片を表２に示す条件でケイ酸塩含有溶液を用いて処理した後、水洗し、十分に乾燥した。
【００１７】
【表１】
2004300544.tif 000002
【００１８】
【表２】
2004300544.tif 000003
（評価方法）
得られた試験片について、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１に従って塩水噴霧試験を７２時間実施した後、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１付属書のレイティングナンバ法（ＲＮ法）に従って耐食性を評価した。また、目視により色調観察を行った。結果を表３に示した。
【００１９】
【表３】
2004300544.tif 000004
【００２０】
〔比較例１〕
マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ−Ｆ）ダイカスト材の表面をフライス盤により除去して、大きさ１５０ｍｍ×７０ｍｍ×２ｍｍの試験片を作製した。この試験片をアセトンにより脱脂した後、水洗し、十分に乾燥した。
試験片を、シュウ酸濃度０．００３ｍｏｌ／Ｌの水溶液に５７℃で１分間浸漬した後、水洗した。次いで酸処理した試験片を、シュウ酸アルミニウム塩を０．０２５ｍｏｌ／Ｌ含む水溶液に７５℃で１分間浸漬した後、水洗した。最後にアルミニウム塩処理した試験片を９５℃、８０％ＲＨで２０分間加湿乾燥した。得られた試験片を実施例１〜８と同様に評価し、結果を表３に示した。
【００２１】
〔比較例２〕
マグネシウム合金試験片をアセトンにより脱脂した後、水洗し、十分に乾燥した。得られた試験片を実施例１〜８と同様に評価し、結果を表３に示した。
【００２２】
〔比較例３〕
マグネシウム合金試験片をアセトンにより脱脂し、クロメート処理浴を用いる代表的な処理法であるＪＩＳ  Ｈ  ８６５１規格３種に従って処理した。処理して得られた試験片を実施例１〜８と同様に評価し、結果を表３に示した。
【００２３】
〔比較例４〕
マグネシウム合金試験片をアセトンにより脱脂し、すず酸塩を含有する処理浴を用いるＪＩＳ  Ｈ  ８６５１規格１０種に従って処理した。処理して得られた試験片を実施例１〜８と同様に評価し、結果を表３に示した。
【００２４】
表３から明らかなように、本発明の表面処理法（実施例１〜８）により処理したマグネシウム合金は、従来のアルミニウム塩を含有する溶液で処理し、次いで加湿乾燥したものやクロメート浴を用いて処理したものよりも耐食性に優れている。さらに、処理表面の色調が白色であるため装飾性にも優れている。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、６価クロムやフッ素などの環境規制の厳しい物質を用いることなく、マグネシウム又はマグネシウム合金の表面に優れた耐食性を付与することができる。また、リサイクル時に不純物となり得る重金属を用いていないので、特別な処理をせずにマグネシウム合金を再溶解してリサイクルすることができるので環境負荷低減の観点からも優れている。