(57)【要約】【課題】マグネシウム合金とマグネシウム・アルミニウム合金などの軟質の加工しがたい金属類に適用される、金属製品の製造方法及びその製品を提供する。【解決手段】バキューム・スパッタリング・デバイスによって所定の仕様のワーク・ピースの表面に表面改質を実施することによって改質されたワーク・ピースを取得するステップ（１）と、改質されたワーク・ピースに対しコーティング加工やペインティング加工などを実施することによって金属製品を製造し出すステップ（２）とを包含している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バキューム・スパッタリング・デバイスによって所定の仕様のワーク・ピースの表面に表面改質を実施することによって改質されたワーク・ピースを取得するステップ（１）と、
改質されたワーク・ピースに対しコーティング加工やペインティング加工などを実施することによって金属製品を製造し出すステップ（２）と
を含むことを特徴とする金属製品の製造方法。
【請求項２】
さらに二つのステップを前記それぞれのステップの前に導入し、つまり、金属原料を成形設備によって初期のワーク・ピースを作り出すように加工するステップ（１）と、機械加工設備によってその初期のワーク・ピースを所定の仕様のワーク・ピースになるように修整するステップ（２）とを含むようにしてもよいし、また、さらに、前記機械加工修整ステップの後に、所定の仕様に加工形成されたワーク・ピースに対し、皮膜化成処理を実施してから、表面改質を実行するステップを導入してもよいし、また、前記の初期のワーク・ピースの成形設備として全液体のダイカスト成形のものや、半固形のタッチ・トランスフォーミング成形のものや、固体のパンチ加工のものや、鍛造成形のものなどの加工機械を採用することを特徴とする請求項１に記載の金属製品の製造方法。
【請求項３】
前記のバキューム・スパッタリング・デバイスによって所定の仕様のワーク・ピースの表面に膜をメッキ形成して且つ改質されたワーク・ピースを作り出すステップにおいては、そのスパッタリング・メッキ膜の製造プロセスの真空度が１ｘ１０−１〜１ｘ１０−５ｔｏｒｒの間にコントロール・オペレーティングでき、また、前記のバキューム・スパッタリング・デバイスによって所定の仕様のワーク・ピースの表面に膜をメッキ形成して且つ改質されたワーク・ピースを作り出した後に、その薄膜の厚さを０．１〜３．５ミクロンの間にコントロール・オペレーティングでき、また、前記のバキューム・スパッタリング・デバイスによって所定の仕様のワーク・ピースの表面に膜をメッキ形成して且つ改質されたワーク・ピースを作り出した後に、その改質材料の組成については、窒化クロムや窒化チタンや窒化チタン・アルミニウムや他のメッキ膜材質などを使用することができ、その中では、前記の金属原料としてＡＺ９１，ＡＺ３１，ＡＭ５０，ＡＭ６０などのマグネシウム合金材質を採用することを特徴とする請求項１に記載の金属製品の製造方法。
【請求項４】
金属本体と、
前記金属本体に覆われる表面改質メッキ膜と、
前記の表面改質メッキ膜に覆われる表面コーティング層やペインティング層などと、
からなることを特徴とする金属製品。
【請求項５】
さらに、前記金属本体と前記表面改質メッキ膜との間に介在される化成皮膜を備え、また、前記の表面改質メッキ膜の薄膜材料の組成として窒化クロムや窒化チタンや窒化チタン・アルミニウムや他のメッキ膜材質などを使用し、その中では、前記の金属本体としてＡＺ９１，ＡＺ３１，ＡＭ５０，ＡＭ６０などのマグネシウム合金材質からなる部材を好適に採用することを特徴とする請求項４に記載の金属製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製品の製造方法及びその製品に係わり、特に金属表面改質法とその方法によって製造した製品に係わり、当該方法は、一般のスパッタリング・マシンにおいて実行でき、例えば、マグネシウム合金製品のケーシングの壁面部に被覆可能であり、特にマグネシウム合金とマグネシウム・アルミニウム合金などの軟質の加工しがたい金属類に適用される、金属製品の製造方法及びその製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般のマグネシウム合金製品の製造には、例えば、全液体のダイカスト成形のものや、半固形のタッチ・トランスフォーミング成形のものや、固体のパンチ加工のものや、鍛造成形のものなどの加工方式と製品を含んでおり、前記のマグネシウム合金素材が加工された後に、皮膜腐食防止抗酸化処理を実施してから、実際の用途とニーズに応じてコーティング加工やペインティング加工や電気メッキ加工などを実施することによって、最終の要するマグネシウム合金製品を取得するものである。しかしながら、マグネシウム合金は、その製造の前プロセスにおいては、常々避けられないように多くのガス・ホールを生成させることがあり、この類の組織の欠陥が、後続の皮膜腐食防止抗酸化処理の過程において、さらに拡大されて、残りの酸性物や残りのアルカリ性物やウォータ・ガスなどの集中箇所となってしまう。
【０００３】
従来のマグネシウム合金製品に対する後続の製造プロセスに係わる従来技術には、例えば、（一）内部の部材に係わる製造については、成形した鋳造物を機械加工によって加工してから皮膜化処理をし、抗酸化腐食防止処理を実施してから仕上げるものや、（二）外観部材の製造について、鋳造物を機械加工によって加工してから皮膜化処理をし、抗酸化腐食防止処理を実施してからコーティング処理またはペインティング処理を実施後に仕上げるものなどの主要な技術手段を有している。
【０００４】
また、皮膜処理終了後に、相対的に、前プロセスにおける組織欠陥が液状に形成されて内部に含まれるような現象を生成してしまい、そのため、持続的にマグネシウム合金基材に対し腐食し続けることがあり、この類の欠陥は、マグネシウム合金の内部の構成部材に対しては、その腐食ホールの位置とその範囲が持続的に拡大されるため、不美観な部分を生成することがあるとともに、その部材の構造の強度にも悪影響があり、製品の安全性に侵害する虞がある。特に、多くの外観にマグネシウム合金製品を使用する物品に対しては、前記のガス・ホールの組織の欠陥は、表層近傍の基材を腐食し続けるように反応するほかに、コーティング加工やペインティング加工の際においても、その焼付けの温度の効能により、ガス・ホール内に残留される液体が高温化され気化されるようになり、コーティング層やペインティング層などのスター状部分のスポット状爆裂構造を形成し、コーティングやペインティングなどの欠陥部を生成することがある。そのため、従来のマグネシウム合金のコーティング製品は、常々複数回加工を繰り返すことによってその表面の欠陥の課題を解消する必要がある。そのため、人力の浪費を招くばかりか、製造コストが向上され、且つ歩留まりが劣化されたため、マグネシウム製品の全体の競争力を劣らせることがある。
【０００５】
そのため、本発明の独特な箇所は、従来のマグネシウム合金の成形プロセスとバキューム・スパッタリング・プロセスとを結合するテクニックを導入することによって、製造し出したワーク・ピースをその最終のコーティング加工やペインティング加工などの前に、先に表面改質の工程を実行するものである。その適当な金属ターゲット・マテリアルと導入ガスとを選用することと、バキューム・スパッタリング・プロセスのパラメータの調整と、そのメッキ膜組織のフェーズのコントロールによって、良好的な表面改質効果を獲得できるマグネシウム合金のワーク・ピースを取得する。それらによって、後続のコーティング加工やペインティング加工などの実施過程において、効果的にそのコーティング層やペインティング層などの爆裂などの不好適なことを生じることと、繰り返しの加工手数を減少することとの課題を解消し、マグネシウム合金製品の歩留まりと製造効率を大幅に向上する効果を取得する。
【０００６】
従来技術と比べると、本発明による製造方法の主な異なる点は、加工後のマグネシウム合金製のワーク・ピースに対し皮膜処理を実施後に、最終のコーティング加工やペインティング加工を実施する前に、先に、バキューム・スパッタリング改質処理を実行し、それから、コーティングやペインティングなどの加工を実施し、本発明の開示した良好的なコーティングやペインティングなどの効率を有するマグネシウム合金製品を取得し、マグネシウム合金製品の材料使用の効果性を向上する。あるマグネシウム合金製品の製造フローにおいては、機械加工後に、直接にバキューム・ハード・フィルム・スパッタリング処理を実施し、従来の中間皮膜反応の化成処理プロセスを取り除く。言い換えれば、バキューム・ハード・フィルム・スパッタリング処理は、マグネシウム合金製品の表面の改質工程を実施できるほか、従来の化学湿式浸漬処理の化成皮膜反応を取り替えられ、良好的な腐食防止機能と抗酸化機能とを提供できる。
【０００７】
従来の装置においては、図１に示すマグネシウム合金製品のように、従来の皮膜化成加工とコーティング加工またはペインティング加工などを実施後に、図に示すような加工プロセスを実施することによって、図４に示すような効果を取得する。そのような方法と製品には、表面の細かさが不均一になってしまい、且つスルー・ホールを生成したりする課題を有するので、更に便利なシステム・アレンジ・テクニックを用いて高温処理加工でき、且つオペレーティング・コストが激安である金属加工方法とその方法による優れる製品を提供する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、表面改質を実施可能で、且つ腐食防止機能を提供でき、且つオペレーティング・コストを低下させることができ、且つ外部の部材と内部の部材に利用でき、歩留まりと品質を大幅に向上可能な、金属製品の製造方法及びその製品を提供することをその主要な解決しようとする課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するためには、本発明は、従来の金属製品の製造プロセスを参照し、機械加工または皮膜化成処理後に、バキューム・スパッタリング表面改質処理を導入することによって、コーティング加工またはペインティング加工などを実施しやすい処理表面を生成させることによって、有効なマグネシウム合金の表面改質方法を提供する。
【００１０】
本発明による方法には、少なくとも下記のようなステップを含有しており、つまり、バキューム・スパッタリング・デバイスによって所定の仕様のワーク・ピースの表面に表面改質を実施することによって改質されたワーク・ピースを取得するステップ（１）と、改質されたワーク・ピースに対しコーティング加工やペインティング加工などを実施することによって金属製品を製造し出すステップ（２）とを含む。
【００１１】
また、本発明による製品には、後記のような構成を備えており、つまり、金属本体と、前記金属本体に覆われる表面改質メッキ膜と、前記表面改質メッキ膜に覆われるコーティング層またはペインティング層と、を備えている。
【００１２】
本発明の特徴とその技術内容とをさらに詳しく開示するために、以下に添付図面を参照しながら、本発明の優れる実施の形態を詳細的で具体的に説明するが、それらの詳しい説明による具体的な構成は、単に本発明の実施可能な実施例に過ぎなく、本発明の技術的要旨を狭義的に定義するものではないことが言うまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に示すのは、マグネシウム合金ワーク・ピースに従来の皮膜化成とコーティングやペインティングなどの加工を実施した後の製造フローと、皮膜化成加工後とコーティング及びペインティング加工前に本発明によるバキューム・スパッタリング表面改質工程を導入してから、最終のコーティングやペインティングなどの加工を実施することのフローを示す比較図である。図５（本発明の製品の表面）と図４（従来の製品の表面）に示すように、図４に示す表面欠陥１がコーティングとペインティングなどの加工の際に招くことがあり、それらの図面は、二種、二種類の製造プロセスによって獲得する最終の製品の実体を示す写真であり、その中では、マグネシウム合金本体２には構造が複雑な構成、例えば空所３などを有する。両者を比較すると、明らかに本発明のマグネシウム合金製品の表面性質を向上する効果を現しており、また、本発明に係わる製造プロセスにおけるリミットの理由については、以下に実験例を引用して詳しく説明を実行する。
【００１４】
本発明には下記のような条件を備えている：
（１）バキューム・コンディション：スパッタリング・プロセスが真空の環境下で実行する必要があり、そのことによって、加工過程に、温度の向上と処理室内の雰囲気の不均一のことによる酸化現象によって、メッキ膜とメッキ加工を受ける基材の界面付着性に影響を及ぼすことがあるので、本発明によると、そのスパッタリング膜メッキ製造プロセスの真空度を１ｘ１０−１ないし１ｘ１０−５ｔｏｒｒとの間にコントロールする。
（２）膜の厚さの範囲：スパッタリングによる薄膜の厚さに対するコントロール・オペレーティングのことは、マグネシウム合金ワーク・ピースの表面改質の工程の大切な要素の一つと数えられる。薄膜の厚さを減少することによって、スパッタリング・プロセスの処理時間を短縮できるとともに、その製造速度を加速することもできる。しかしながら、その厚さが足りない場合に、基材におけるガス・ホールの被覆効果を劣化させることがあるので、本発明の主張したいコーティングまたはペインティングの品質を向上することをアピールできない。他方では、スパッタリングによる薄膜の厚さが厚すぎる場合に、優れるガス・ホール被覆効果をアピールできるが、その残留のストレスが大きいため、メッキ膜層と基材との間の界面強度が不足になり、最終のコーティングやペインティングなどの処理を慣用の百パーセントのランクのテストの付着性に対するチャックのニーズを満足できないので、その実用性を失っている。そのため、好適にスパッタリングによる薄膜の厚さを設定することが、特に０．１ないし３．５ミクロンにコントロールすることよって、本発明の主張する優れる表面改質効果を達成できる。
【００１５】
本発明の実例については下記のように説明する。本発明は、それぞれ異なる金属ターゲットに、真空室内のオーブンの雰囲気調整の操作を合せることによって、それぞれ異なる成分とそれぞれ異なる構成の金属メッキ膜を加工形成してから、コーティングやペインティングなどの処理を実行することによって、ハード・フィルムの組成のマグネシウム合金の表面の改質の効果性を巧みに調整設定する。
【００１６】
表１は、本発明の単一の金属ターゲットやの二つ以上の金属ターゲットを選定する後に、導入ガスの気圧濃度を変更することと、スパッタリング・パラメータを調整することによって、マグネシウム合金の表面改質を進めた場合の結果を示すテーブルである。その表の結果に示すように、スパッタリング・ハード・フィルムの組成として、窒化クロム（ＣｒＮ〜Ｃｒ２Ｎ）や窒化チタン（ＴｉＮ）や窒化チタン・アルミニウム（（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ）や他のメッキ膜材質などを使用するにもかかわらず、本発明が、適当な製造プロセスのコントロールすることによってすべて優れる表面改質の効果を取得できる。そのため、本発明の場合では、その適用する範囲は前記に説明した複数種の金属化合物に限られることはなく、一般のハード・フィルム・メッキ層の場合でもすべて適用できる。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
前記の薄膜の耐磨耗付着（百パーセント・ランク・テスト）と前記の耐腐食（塩霧テスト）と前記のガス・ホール覆いなどの特性から分かるように、本発明の方法は、一般のマグネシウム合金製品の機械加工による表面材質の課題を大幅に改善し、特にマグネシウム合金の表面耐摩耗性とそのハードネスは普段は悪いものであり、本発明によるスパッタリングの薄膜の厚さは適切に設定（０．１〜３．５ミクロン）されるため、丁度同時に耐磨耗ハードネスとコーティング腐食防止可能な効果を備えており、滅多にない優れる発明のものであり、競いが激しい現在のマーケットにおいては明らかな進歩性をアピールできる。
【００１９】
本発明の製造プロセスによって、バキューム・スパッタリングによる仕上げた窒化クロムや窒化チタンや窒化チタン・アルミニウムなどからなる介在金属薄膜被覆を取得でき、マグネシウム合金製品の表面改質加工を実施できる。また、イオン衝突加工や表面細かさ調整加工やガス・ホール消去加工や平たく修整及び修復などの加工によって、大幅にマグネシウム合金製品の後続のコーティングやペインティング加工などの歩留まりを向上し、且つ繰り返す加工手数を減少し、一種のコーティング前処理の表面改質工程によって優れる表面性質を有するマグネシウム合金製品を取得できる製造方法を提供する。前記の一シリーズの論究から分かるように、本発明による製造プロセスは、一般の常用のＡＺ９１材質だけに適用するものではなく、且つＡＺ３１，ＡＭ５０，ＡＭ６０などと他の従来のマグネシウム合金の材質にも適用する。そのワーク・ピースの製造方式は、全液体のダイカスト成形のものや、半固形のタッチ・トランスフォーミング成形のものや、固体のパンチ加工のものや、鍛造成形のものなどの加工方式を採用することにもかかわらず、すべて適用できる。他には、スパッタリング薄膜製造プロセスの採用については、従来のイオン・スパッタリング加工やプラズマ・スパッタリング加工やバキューム・レスポンス・スパッタリング加工などがすべて採用できる。その処理方式の異なりによって、被覆層のマグネシウム合金ワーク・ピースの表面改質の効果に影響を与えるようになることは一切ない。そのため、本発明の主張範囲については、すべての成形製造プロセスに適用するすべてのマグネシウム合金製品と、それらと関連するスパッタリング・プロセスとを包含しているべきである。
【００２０】
図２と図３に示すように、本発明はさらに下記のようなステップを包含しており、つまり、バキューム・スパッタリング・デバイスによって所定の仕様のワーク・ピースの表面に表面改質を実施することによって改質されたワーク・ピースを取得するステップ（１）と、改質されたワーク・ピースに対しコーティング加工やペインティング加工などを実施することによって金属製品を製造し出すステップ（２）とを包含している。
【００２１】
以下に、本発明の実施可能な実施例を説明し、本発明は、さらに二つのステップを前記それぞれのステップの前に導入することができ、つまり、金属原料を成形設備によって初期のワーク・ピースを作り出すように加工するステップ（１）と、機械加工設備によってその初期のワーク・ピースを所定の仕様のワーク・ピースになるように修整するステップ（２）とを含むようにしてもよい。また、さらに、前記機械加工修整ステップの後に、所定の仕様に加工形成されたワーク・ピースに対し、皮膜化成処理を実施してから、表面改質を実行するステップを導入してもよい。また、前記のバキューム・スパッタリング・デバイスによって所定の仕様のワーク・ピースの表面に膜をメッキ形成して且つ改質して改質されたワーク・ピースを作り出すステップにおいては、そのスパッタリング・メッキ膜の製造プロセスの真空度が１ｘ１０−１〜１ｘ１０−５ｔｏｒｒの間にコントロール・オペレーティングでき、また、前記のバキューム・スパッタリング・デバイスによって所定の仕様のワーク・ピースの表面に膜をメッキ形成して且つ改質して改質されたワーク・ピースを作り出した後に、その薄膜の厚さを０．１〜３．５ミクロンの間にコントロール・オペレーティングでき、また、前記のバキューム・スパッタリング・デバイスによって所定の仕様のワーク・ピースの表面に膜をメッキ形成して且つ改質して改質されたワーク・ピースを作り出した後に、その改質材料の組成については、窒化クロム（ＣｒＮ〜Ｃｒ２Ｎ）や窒化チタン（ＴｉＮ）や窒化チタン・アルミニウム（（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ）や他のメッキ膜材質などを使用することができる。その中では、前記の金属原料としてＡＺ９１，ＡＺ３１，ＡＭ５０，ＡＭ６０などのマグネシウム合金材質を採用できる。一般的に言う場合、前記の初期のワーク・ピースの成形設備として全液体のダイカスト成形のものや、半固形のタッチ・トランスフォーミング成形のものや、固体のパンチ加工のものや、鍛造成形のものなどの加工機械を採用することができる。
【００２２】
また、本発明の製品の構造においては、金属本体と、前記金属本体に覆われる表面改質メッキ膜と、前記の表面改質メッキ膜に覆われる表面コーティング層やペインティング層などと、前記金属本体と前記表面改質メッキ膜との間に介在される化成皮膜と、を備えており、また、前記の表面改質メッキ膜の薄膜材料の組成として窒化クロム（ＣｒＮ〜Ｃｒ２Ｎ）や窒化チタン（ＴｉＮ）や窒化チタン・アルミニウム（（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ）や他のメッキ膜材質などを使用することができる。その中では、前記の金属本体としてＡＺ９１，ＡＺ３１，ＡＭ５０，ＡＭ６０などのマグネシウム合金材質からなる部材を好適に採用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明による優れる産業上の利用性には少なくとも下記に示す項目を包含している：
（１）有効にコーティング層やペインティング層などの不好適さを減少でき、且つ繰り返す加工手数を減少でき、大幅にマグネシウム合金製品の歩留まりとプロダクション・レートを向上できる。
（２）バキューム・ハード・フィルム・スパッタリング・プロセスがマグネシウム合金製品の表面改質の処理として利用できるほかに、従来の化学湿式浸漬による化成皮膜反応のことを取り替えられ、良好的な腐食防止効果と抗酸化機能を提供できる。
（３）ワーク・ピースの製造方式については、全液体のダイカスト成形のものや、半固形のタッチ・トランスフォーミング成形のものや、固体のパンチ加工のものや、鍛造成形のものなどの加工方式をすべて採用することができる。
（４）スパッタリング薄膜製造プロセスを採用することについては、従来のイオン・スパッタリング加工やプラズマ・スパッタリング加工やバキューム・レスポンス・スパッタリング加工などがすべて採用でき、工場の閑散の機械を柔軟に適用できる。
（５）一般の常用のＡＺ９１材質だけに適用するものではなく、他のＡＺ３１，ＡＭ５０，ＡＭ６０などのものや他の従来のマグネシウム合金材質のものも採用できる。
（６）その適用するマグネシウム合金製品の範囲は、全液体のダイカスト成形のものや、半固形のタッチ・トランスフォーミング成形のものや、固体のパンチ加工のものや、鍛造成形のものなどの加工物をカバーしている。
【００２４】
また、前記に説明したのは、単に本発明の実施可能な実施例に過ぎず、それらによって本発明の主張範囲を制限するものではなく、本発明の明細書と図面と特許請求の範囲などのテクニックに含まれるいずれの要旨に基づいて実施される相同の効果を有する改造や変更や一部転用などのものも、すべて本発明の主張範囲内に納入されるべきことが言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来のマグネシウム合金の製品の製造方法を示す説明図である。
【図２】本発明のマグネシウム合金の製品の製造方法を示す説明図である。
【図３】本発明のマグネシウム合金の製品の製造方法の他の実施の形態を示す説明図である。
【図４】従来のマグネシウム合金製品の製造方法によって作成される製品のことを示す説明図である。
【図５】本発明のマグネシウム合金製品の製造方法によって作成される製品のことを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１      表面欠陥
２      マグネシウム・アルミニウム合金本体
３      空所
【図１】
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【図２】
2005314766.tif 000005
【図３】
2005314766.tif 000006
【図４】
2005314766.tif 000007
【図５】
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