(57)【要約】 【課題】  薬剤を使用せず、かつ生産効率の高いマグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】  マグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面を湿式ブラスト処理するブラスト処理工程と、このブラスト処理工程後にマグネシウム材またはマグネシウム合金材を相対湿度８０％以上で加熱処理する水蒸気処理工程とを有する表面処理方法である。この方法によれば、薬剤を使用することなく、マグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面に防錆被膜を形成することができ、環境にやさしい。さらに、工程数を化成処理の場合よりも少なくできる。すなわち、化成処理を用いた場合の、（１）脱脂工程、（２）酸エッチング工程、（３）脱スマット工程と同様の処理をブラスト処理工程で行うことができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面を湿式ブラスト処理するブラスト処理工程と、このブラスト処理工程後に前記マグネシウム材またはマグネシウム合金材を相対湿度８０％以上で加熱処理する水蒸気処理工程とを有するマグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面処理方法。
【請求項２】
マグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面を湿式ブラスト処理するブラスト処理工程と、このブラスト処理工程後に前記マグネシウム材またはマグネシウム合金材を相対湿度８０％以上で加熱処理する水蒸気処理工程と、この水蒸気処理工程後に前記マグネシウム材またはマグネシウム合金材に塗装する塗装工程とを有するマグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面処理方法。
【請求項３】
マグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面を湿式ブラスト処理するブラスト処理工程と、このブラスト処理工程後に前記マグネシウム材またはマグネシウム合金材に塗装する塗装工程と、この塗装工程後に前記マグネシウム材またはマグネシウム合金材を相対湿度８０％以上で加熱処理する水蒸気処理工程とを有するマグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウム材またはマグネシウム合金材は、軽量、比強度、耐くぼみ性、放熱性等の特性が優れているため、従来から自動車、コンピュータ、音響、ビデオ、携帯電話等の素材として使用されている。
ところが、マグネシウムは実用金属の中では最も卑な金属であるため、防錆のための表面処理が不可欠である。
【０００３】
そこで、マグネシウム材またはマグネシウム合金材を化成処理して化成被膜を形成することが行われている（例えば特許文献１参照）。
これによれば、以下の（１）脱脂工程、（２）酸エッチング工程、（３）脱スマット工程、（４）化成処理工程を経て化成被膜を形成している。
まず、（１）脱脂工程では、界面活性剤を含むアルカリ又は酸を用いて機械油等の除去を行う。そして、（２）酸エッチング工程では、クエン酸等によって離型剤等を含む最表層を溶解除去する。この工程では、マグネシウムが優先的に溶出してくるため被処理物の表面には、添加金属（例えばＡｌ等）のスマットが残存する。このため続く（３）脱スマット工程では、有機リン化合物を配合したアルカリ液により、残存した添加金属のスマットを選択的に溶解除去する。そして（４）化成処理工程では、オルソリン酸を含む化成処理液により、化成被膜を被処理物表面に形成する。なお、（１）〜（４）の各工程後には、各工程に使用した薬剤（薬液）を除去するために水洗を行っている。
【特許文献１】特開２０００−３２８２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記表面処理方法では、（１）脱脂工程、（２）酸エッチング工程、（３）脱スマット工程、（４）化成処理工程のいずれの工程においても薬剤（薬液）を使用する必要があるため、その廃液が環境に影響を及ぼすおそれがあった。
さらに、上記表面処理方法では、処理工程数が多いため生産効率が悪いという問題点もあった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、薬剤を使用せず、かつ生産効率の高いマグネシウム材またはマグネシウム合金材の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】
【０００５】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、マグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面を湿式ブラスト処理するブラスト処理工程と、このブラスト処理工程後に前記マグネシウム材またはマグネシウム合金材を相対湿度８０％以上で加熱処理する水蒸気処理工程とを有するマグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面処理方法である。
【０００６】
請求項２の発明は、マグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面を湿式ブラスト処理するブラスト処理工程と、このブラスト処理工程後に前記マグネシウム材またはマグネシウム合金材を相対湿度８０％以上で加熱処理する水蒸気処理工程と、この水蒸気処理工程後に前記マグネシウム材またはマグネシウム合金材に塗装する塗装工程とを有するマグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面処理方法である。
【０００７】
請求項３の発明は、マグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面を湿式ブラスト処理するブラスト処理工程と、このブラスト処理工程後に前記マグネシウム材またはマグネシウム合金材に塗装する塗装工程と、この塗装工程後に前記マグネシウム材またはマグネシウム合金材を相対湿度８０％以上で加熱処理する水蒸気処理工程とを有するマグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面処理方法である。
【０００８】
ここで、表面処理の対象となるマグネシウム材またはマグネシウム合金材としては、特に限定されず、例えば自動車部品や、その装飾品の他、コンピュータ、音響、ビデオ、携帯電話その他の電子機器類の筐体、家具、建具、板材、コイル材等が挙げられる（以下、これらを総称して「被処理物」という）。また、これらの成形方法は特に限定されず、例えばチクソモールディング、ダイカストによって成形される。
なお、マグネシウム合金材とは、主要成分がマグネシウムであり、その他の合金添加成分、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｍｎ（マンガン）等が添加されているものをいう。例えば、Ａｌが９ｗｔ％、Ｚｎが０．６ｗｔ％添加されているものが挙げられる。ＡＺ９１Ｄ（ＡＳＴＭ）、ＡＭ６０Ｂ（ＡＳＴＭ）がその一例である。
【０００９】
また、湿式ブラスト処理とは、研削材（ブラスト材）と水との混合物を被処理物の表面に吹き付ける処理をいう。なお、本発明の湿式ブラストには、湿式エアーブラスト、スラリーブラスト、ウォータージェットブラストのいずれも含まれる。
この湿式ブラスト処理により、被処理物表面に付着した機械油、切削油等の有機物が除去されるとともに、機械油等の有機物が浸透した被処理物最表層が除去される。また、湿式ブラスト処理により、被処理物表面に微細な凹凸が形成されるため、被処理物表面を塗装する場合に塗膜の密着性が向上する。なお、本発明ではエッチング処理を行わないために、この被処理物表面に形成された凹凸が腐食により除去されることはなくなり、塗膜との密着性が非常に高くなる。
【００１０】
研削材（ブラスト材）としては、特に限定されず公知の非金属系（セラミック系）、金属系の研削材が使用でき、例えばＪＩＳ  Ｒ６１１１，ＪＩＳ  Ｚ０３１１，ＪＩＳ  Ｚ０３１２に規定されているものを使用することができる。また、その粒度は特に限定されず、例えばＪＩＳ  Ｒ６１１１に規定する研削材を使用する場合、Ｆ４〜Ｆ１５００のものが使用できる。
また、研削材の混合物全体に対する割合は特に限定されないが、混合物全体（全体を１００とする）に対して１〜５０体積％が好ましい。この範囲よりも研削材の割合が大きいと、ノズルが研削材によって詰まる傾向にあるからである。一方、この範囲よりも研削材の割合が小さいとブラスト処理の効率が低下する傾向にあるからである。
【００１１】
湿式ブラスト処理の圧力は、特に限定されないが、例えば０．０５ＭＰａ以上が好ましい。この範囲よりも圧力が低くなるとブラスト処理の効率が低下する傾向にあるからである。
また、研削深さは特に限定されないが、被処理物の表層から約３μｍ以上が望ましい。
【００１２】
水蒸気処理とは、被処理物を相対湿度８０％以上で加熱処理する処理方法である。この水蒸気処理により被処理物の表面に厚さ１μｍ〜数十μｍ程度のＭｇ（ＯＨ）2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3等からなる均一な被膜が形成される。水蒸気処理における湿度は、相対湿度８０％以上であり、相対湿度９０％〜９９％が特に好ましい。この範囲よりも相対湿度が低くなると、水蒸気処理による被膜形成に長時間を要し、非効率となる傾向があるからである。
【００１３】
加熱温度は特に限定されないが、例えば７０℃〜４００℃が好ましく、８０℃〜１５０℃が特に好ましい。この範囲よりも低い温度では、水蒸気処理による被膜形成に長時間を要し、非効率となる傾向があるからである。また、４００℃以上では、被処理物が部分的に溶解する傾向にあるからである。また、１５０℃より高い温度では、被処理物が軟らかくなり、変形する傾向にあるからである。
なお、水蒸気処理の際の圧力は特に限定されないが、大気圧以上であることが好ましい。大気圧以上とすると被処理物表面に接触する水蒸気量が増加するため、水蒸気処理が効率的に行われるからである。また、被処理物の表面を湿式ブラスト処理すると表面がポーラスとなるが、加圧することによってポーラスな表面に水蒸気が入り込みやすくなり処理時間の短縮につながるからである。
【００１４】
本発明の塗装工程に使用される塗料としては、塗布後、溶媒の蒸発、化学変化等により被処理物表面上に薄い皮膜をつくる物質であり、顔料を含むペイントと、顔料を含まないワニスのいずれも含まれる。塗料の種類は特に限定されずに周知のものが使用でき、例えば、アクリルシリコーン樹脂塗料、アクリル樹脂塗料、エポキシ樹脂塗料、ポリウレタン樹脂塗料、ポリエステル樹脂塗料、油性塗料、繊維素誘導体塗料、フェノール樹脂塗料、アルキド樹脂塗料、アミノアルキド樹脂塗料、塩化ビニル樹脂塗料、シリコーン樹脂塗料、フッ素樹脂塗料、不飽和樹脂塗料、エマルション塗料、水溶性樹脂塗料、粉体塗料が挙げられる。
【００１５】
請求項３に記載のように塗装工程後に水蒸気処理する場合には、塗膜を水蒸気が透過して塗膜の下の被処理物表面に酸化物等が形成される。
なお、ブラスト処理工程を省略して、マグネシウム材またはマグネシウム合金材に塗装した後に、相対湿度８０％以上で加熱処理しても、同様に被処理物の表面に厚さ１μｍ〜数十μｍ程度のＭｇ（ＯＨ）2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3等からなる均一な被膜を形成することができる。
【００１６】
また、塗膜の厚みは特に限定されないが、例えば、５〜６０μｍが好ましく、特に１０〜３０μｍが好ましい。この範囲よりも薄いと、塗膜に厚みむらが生じやすく、被処理物表面が錆びやすい傾向にあるからである。一方、この範囲よりも厚いと塗膜が被処理物から剥がれやすくなる傾向にあるからである。
つまり、塗膜は熱がかけられた場合（例えば、熱硬化性のものにおいて塗装後に熱をかけて三次元架橋させる）に収縮するが、この際に厚みが厚いと収縮による応力が、塗膜が被処理物に密着している密着力よりも大きくなって剥離しやすくなるからである。
また、請求項３に記載のように塗装工程後に水蒸気処理する場合には、この範囲よりも厚いと水蒸気処理の際に水蒸気が塗膜を透過しにくくなり、水蒸気処理による表面の改質効率が低下する傾向にあるからである。
【００１７】
塗装方法は、特に限定されず、周知の方法、例えば、エアスプレー塗装、エアレススプレー塗装、静電塗装、粉体塗装、電着塗装、ロール塗装等を用いることができる。
【発明の効果】
【００１８】
＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、薬剤を使用することなく、マグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面に防錆被膜を形成することができ、環境にやさしい。
さらに、工程数を化成処理の場合よりも少なくできる。すなわち、化成処理を用いた場合の、（１）脱脂工程、（２）酸エッチング工程、（３）脱スマット工程と同様の処理をブラスト処理工程で行うことができる。
また、微細水粒子からなる水蒸気を被処理物の表面に接触させて防錆被膜を形成するから、均一で緻密な防錆被膜が形成される。よって、防錆被膜の欠陥が少なく、防錆被膜の防錆効果が高い。
【００１９】
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、湿式ブラスト処理により被処理物の表面に凹凸ができる。
そして、水蒸気処理では、単に水蒸気が被処理物の表面に接触するだけであり、表面を溶解するような薬剤は接触しないから、表面の凹凸は浸食されず維持される。よって、その後に塗装すると、表面の凹凸により塗膜と被処理物との密着性が高くなる。
【００２０】
＜請求項３の発明＞
水蒸気処理は、マグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面に水蒸気を接触させるものであるため、この水蒸気処理前には表面に油等が付着することは望ましくない。従って、ブラスト処理後で水蒸気処理前のマグネシウム材またはマグネシウム合金材に、作業者や機械によって油等が付着しないように注意する必要がある。
特にブラスト処理するとマグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面に凹凸が形成され、油等が凹凸に進入しやすくその除去が困難である。
請求項３の発明によれば、ブラスト処理後のマグネシウム材またはマグネシウム合金材の表面は、塗膜によって保護されるから、表面に油等が付着することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
１．試料の調製
＜実施例１＞
マググネシウム合金材（ＡＺ９１Ｄ材（Ａｌ：９ｗｔ％、Ｚｎ：０．６ｗｔ％添加）、サイズ１００×７０×２ｍｍ）を表面洗浄せずに、表面から１０μｍ研削されるまで、マコー（株）製ＷＦＢ−４６０にて湿式ブラストした。
そして、室温エアーブローによって被処理物を乾燥させた後に水蒸気処理を行った。
なお、湿式ブラストは、研削材（粒度Ｆ１２０）と水とを混合した混合物を使用し、研削材の混合物全体に対する割合は、１８ｖｏｌ％とした。また、湿式ブラストの圧力は、０．２５ＭＰａとした。
また、水蒸気処理は恒温恒湿槽（エスペック製、型番ＰＳＬ−４Ｋ）を用い、温度８５℃、相対湿度９５％ＲＨ、常圧（１ａｔｍ）、処理時間１時間で行った。
【００２２】
＜実施例２＞
マググネシウム合金材（ＡＺ９１Ｄ材（Ａｌ：９ｗｔ％、Ｚｎ：０．６ｗｔ％添加）、サイズ１００×７０×２ｍｍ）を表面洗浄せずに、表面から１０μｍ研削されるまで、マコー（株）製ＷＦＢ−４６０にて湿式ブラストした。
そして、室温エアーブローによって被処理物を乾燥させ後にアクリルシリコン系塗料（オリジン電気（株）製  オリジツーク＃１２０ＥＸクリア）を約２５μｍの膜厚となるようにエアースプレーによって塗装した。
そして、塗料が乾燥後、水蒸気処理を行った。なお、湿式ブラスト、水蒸気処理の条件は、実施例１と同様にした。
【００２３】
＜実施例３＞
マググネシウム合金材（ＡＺ９１Ｄ材（Ａｌ：９ｗｔ％、Ｚｎ：０．６ｗｔ％添加）、サイズ１００×７０×２ｍｍ）を表面洗浄せずに、表面から１０μｍ研削されるまで、マコー（株）製ＷＦＢ−４６０にて湿式ブラストした。
そして、室温エアーブローによって被処理物を乾燥させた後に水蒸気処理を行った。そして、室温エアーブローによって被処理物を乾燥させた後にアクリルシリコン系塗料（オリジン電気（株）製  オリジツーク＃１２０ＥＸクリア）を約２５μｍの膜厚となるようにエアースプレーによって塗装し乾燥させた。
なお、湿式ブラスト、水蒸気処理の条件は、実施例１と同様にした。
【００２４】
＜比較例１＞
マググネシウム合金材（ＡＺ９１Ｄ材（Ａｌ：９ｗｔ％、Ｚｎ：０．６ｗｔ％添加）、サイズ１００×７０×２ｍｍ）を表面洗浄せずに、そのまま水蒸気処理を行った。なお、水蒸気処理の条件は、実施例１と同様にした。
【００２５】
＜比較例２＞
マググネシウム合金材（ＡＺ９１Ｄ材（Ａｌ：９ｗｔ％、Ｚｎ：０．６ｗｔ％添加）、サイズ１００×７０×２ｍｍ）を表面洗浄せずに、そのまま使用した。
【００２６】
＜比較例３＞
マググネシウム合金材（ＡＺ９１Ｄ材（Ａｌ：９ｗｔ％、Ｚｎ：０．６ｗｔ％添加）、サイズ１００×７０×２ｍｍ）を表面洗浄せずに、表面から１０μｍ研削されるまで、マコー（株）製ＷＦＢ−４６０にて湿式ブラストした。そして、室温エアーブローによって乾燥させた。なお、湿式ブラストの条件は、実施例１と同様にした。
【００２７】
＜比較例４＞
マググネシウム合金材（ＡＺ９１Ｄ材（Ａｌ：９ｗｔ％、Ｚｎ：０．６ｗｔ％添加）、サイズ１００×７０×２ｍｍ）を表面洗浄せずに、表面から１０μｍ研削されるまで、マコー（株）製ＷＦＢ−４６０にて湿式ブラストした。そして、室温エアーブローによって被処理物を乾燥させた後にアクリルシリコン系塗料（オリジン電気（株）製  オリジツーク＃１２０ＥＸクリア）を約２５μｍの膜厚となるようにエアースプレーによって塗装した。なお、湿式ブラストの条件は、実施例１と同様にした。
【００２８】
２．素地の耐食性試験
実施例１及び比較例１〜３についてはＪＩＳ  Ｚ２３７１の塩水噴霧試験を１４４時間行い、ＪＩＳ  Ｚ２３７１のレイティングナンバ法により耐食性を評価した。
【００２９】
３．塗装品の耐食性試験
実施例２〜３及び比較例４については、ＪＩＳ  Ｄ０２０２  ４．６に準じて、塗装面にＪＩＳ  Ｋ５４００のカッタナイフで素地に達する十文字のスクラッチマークを刻み、その後ＪＩＳ  Ｚ２３７１の塩水噴霧試験を１０００時間行い、取り出して洗った後、室温に２時間おいてから有効面の塗膜を肉眼で観察した。このときのスクラッチマークの複数個所から両側に塗膜の膨れた部分が延びており、この両側に延びた塗膜の膨れた部分のうち最大長の長さの１／２を片側塗膜フクレ幅として、その値により耐食性、塗膜密着性を評価した。
【００３０】
４．試験結果
表１に素地の耐食性試験の試験結果を示す。
【００３１】
【表１】
2005054238.tif 000002
【００３２】
湿式ブラスト後に水蒸気処理した実施例１は、水蒸気処理のみの比較例１、表面処理をしなかった比較例２、湿式ブラストのみの比較例３のいずれと比較しても、腐食面積率が小さく、かつレイティングナンバが高かった。なお、一般的にレイティングナンバは、その数値が高いほど腐食面積が小さいことを表している。
次に塗装品の耐食性試験の試験結果（表２）を示す。
【００３３】
【表２】
2005054238.tif 000003
【００３４】
湿式ブラスト・塗装・水蒸気処理を順に施した実施例２は、湿式ブラスト・塗装を順に施した比較例４と比較して、片側フクレ幅が非常に小さくなった。
また、湿式ブラスト・水蒸気処理・塗装を順に施した実施例３は、湿式ブラスト・塗装を順に施した比較例４と比較して、片側フクレ幅が非常に小さくなった。
以上の表１及び表２の結果から湿式ブラスト処理後に水蒸気処理すると、表面に均一な被膜が形成され、耐食性が良好であることが分かった。
また、表２の結果から湿式ブラスト処理後に、塗装・水蒸気処理又は水蒸気処理・塗装をすると、塗膜の下に防錆被膜が形成され、耐食性が極めて良好であることが分かった。
このように本発明によれば、薬剤を使用しなくても耐食性が良好なものを得ることができる。