(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造用金型の内面に
（ａ）粉末状のＳｉＯ2 、セラミックス系金属酸化物、セラミックス系金属化合物、又はそれらの混合物、
（ｂ）加熱によりＳｉＯ2 、セラミックス系金属酸化物、セラミックス系金属化合物、又はそれらの混合物を形成し得る粉末状又は液状の前駆体、及び
（ｃ）上記（ａ）成分及び／又は（ｂ）成分の分散液又は溶液
よりなる群から選ばれる少なくとも１種の成分からなる塗布剤を離型剤との混合物として、又は塗布剤と離型剤とを前後して塗布した鋳造用金型にマグネシウム合金溶湯を鋳造し、鋳造時の圧力により該塗布剤を金型内面からマグネシウム合金鋳物の表面に移着させ、鋳造及び凝固時のマグネシウム合金の保有熱により鋳物表面に付着している該塗布剤を変化させてＳｉＯ2 又はセラミックス皮膜を形成させることを特徴とするマグネシウム合金の高耐食性鋳造品の製造法。
【請求項２】
塗布剤が
（ｄ）水ガラス（Ｎａ2 Ｏ・ｎＳｉＯ2 ）、シリカゲル（ＳｉＯ2 ・ｎＨ2 Ｏ）、シリコンオイル、ＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＴｉＮ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＭｏＳ2 、ＭｏＯ2 、ＷＣ又はそれらの混合物、あるいは加熱によりこれらの金属酸化物、金属化合物を形成することのできる前駆体、又は
（ｅ）油脂、水又はアルコール中の上記（ｄ）成分の分散液又は溶液
である、請求項１記載のマグネシウム合金の高耐食性鋳造品の製造法。
【請求項３】
鋳造品の表面に残存する離型剤の除去を行わない、請求項１又は２に記載のマグネシウム合金の高耐食性鋳造品の製造法。
【請求項４】
マグネシウム合金として
ｉ）アルミニウム１〜１０重量％、
ii）希土類元素０．２〜５重量％、カルシウム０．０２〜５重量％、及びケイ素０．２〜１０重量％よりなる群から選ばれた少なくとも１種、及び
iii)マンガン１．５重量％以下
を含み、残部がマグネシウム及び不可避の不純物からなるマグネシウム合金を用いる、請求項１〜３の何れかに記載のマグネシウム合金の高耐食性鋳造品の製造法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の鋳造法によって製造できるマグネシウム合金の高耐食性鋳造品。
【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合金の高耐食性鋳造品の製造法及び高耐食性鋳造品に関し、より詳しくは、本発明は表面の耐食性、耐摩耗性、耐熱性、表面硬さ等の表面特性の改善されたマグネシウム合金鋳造品を簡単な操作で安価に製造することができるマグネシウム合金の高耐食性鋳造品の製造法及び高耐食性鋳造品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車業界においては燃費向上のための軽量化の必要性、家電製品等においては携帯性向上のための軽量化の必要性から軽量材料のニーズが高まり、樹脂材料や軽量金属材料が用いられてきている。しかし、樹脂材料は一般的にリサイクルが困難であるため地球環境保全の点で問題があるのに対して、金属材料は一般的にリサイクルが容易であるため、家電製品の筐体、特に、携帯用製品、例えばノート型パーソナルコンピュータ、プロジェクター、携帯電話、デジタルビデオカメラ、ＭＤウオークマン、カメラ等の携帯商品の筐体、自動車の各種ケース部品等の製造材料が樹脂材料からマグネシウム系材料、アルミニウム系材料等の軽量金属へと変わり、特に軽薄短小のトレンドの中で、金属としての剛性を有しながら実用軽量金属中最も密度の小さい軽量マグネシウム系材料の採用が相次いでいる。
【０００３】
しかし、マグネシウム合金は電気化学的に卑で化学的に活性であるため耐食性に劣るという欠点を有している。また、マグネシウム合金鋳造品、加工品においては耐摩耗性、表面の耐熱性、表面硬さ等の表面特性の向上も期待されている。しかしながら、いずれの特性も鋳造後、加工後に表面処理を行って向上させており、コスト高の一因となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、マグネシウム合金製品の用途においてはコストアップとなる表面処理を省略する方向にあり、特に自動車では内装部品等として表面処理を省略した部品を選択使用してマグネ化を進めている傾向さえある。マグネシウム合金の合金設計面では今以上の耐食性が見込めないことを考えると、そのことがマグネシウム合金製品の用途を大きく限定することになり、また現状のままで進むとマグネシウム合金製品の腐食のトラブルが懸念される。同様に耐摩耗性、表面の耐熱性、表面硬さ等の表面特性の向上も望まれるところであるが、それらの表面特性の改質に起因するコスト高は現在の経済状況下においては許容されない状況が続いている。
【０００５】
本発明はこのような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、本発明は表面の耐食性、耐摩耗性、耐熱性、表面硬さ等の表面特性の改善されたマグネシウム合金鋳造品を、別個の表面処理工程を経ることなく簡単な操作で安価に量産製造することができるマグネシウム合金の高耐食性鋳造品の製造法及び高耐食性鋳造品を提供することを課題にしている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記の課題を達成するために種々検討を重ねた結果、次のプロセスによりマグネシウム合金鋳造品の耐食性や他の諸特性を改善できることを見い出した。即ち、マグネシウム合金の加工方法としてダイカスト鋳造法、低圧鋳造法、重力鋳造法等の金型鋳造が一般的であり、この鋳造工程では焼付き防止や離型性のために一般的に鋳造用金型の内面に離型剤を塗布している。この離型剤の塗布工程においてシリコンや金属の酸化物等のセラミックスあるいは熱によりセラミックスを生成する成分を鋳造用金型の内面に塗布し、内面に塗膜を有するその金型にマグネシウム合金溶湯を鋳造し、鋳造時の圧力により金型内面の該成分をマグネシウム合金鋳物の表面に移着させ、鋳造及び凝固時のマグネシウム合金の保有熱により金型内面の該成分を変化させて鋳物表面に耐食性皮膜を形成させることによりマグネシウム合金鋳造品の耐食性や他の諸特性を改善できることを見い出した。
【０００７】
即ち、本発明のマグネシウム合金の高耐食性鋳造品の製造法は、鋳造用金型の内面に
（ａ）粉末状のＳｉＯ2 、セラミックス系金属酸化物、セラミックス系金属化合物、又はそれらの混合物、
（ｂ）加熱によりＳｉＯ2 、セラミックス系金属酸化物、セラミックス系金属化合物、又はそれらの混合物を形成し得る粉末状又は液状の前駆体、及び
（ｃ）上記（ａ）成分及び／又は（ｂ）成分の分散液又は溶液
よりなる群から選ばれる少なくとも１種の成分からなる塗布剤を離型剤との混合物として、又は塗布剤と離型剤とを前後して塗布した鋳造用金型にマグネシウム合金溶湯を鋳造し、鋳造時の圧力により該塗布剤を金型内面からマグネシウム合金鋳物の表面に移着させ、鋳造及び凝固時のマグネシウム合金の保有熱により鋳物表面に付着している該塗布剤を変化させてＳｉＯ2 又はセラミックス皮膜を形成させることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマグネシウム合金の高耐食性鋳造品の製造法及び高耐食性鋳造品で用いることのできるマグネシウム合金の種類、塗布剤の種類、操作態様等について詳細に説明する。
【０００９】
本発明のマグネシウム合金の高耐食性鋳造品の製造法で鋳造できるマグネシウム合金は、ダイカスト鋳造法、低圧鋳造法、重力鋳造法等の金型鋳造できるマグネシウム合金であればいかなるものでもよく、例えば、従来一般的に用いられているＭＤ１Ａ、ＭＤ１Ｂ、ＭＤ１Ｄ、ＭＤ２Ａ、ＭＤ２Ｂ、ＭＤ３Ａ等を用いることができる。
【００１０】
しかし、自動車エンジン部品などの軽量化において要請されている５２３Ｋ程度までの高温でも十分な強度を有するマグネシウム合金の高耐食性鋳造品を目的とする場合には、
ｉ）アルミニウム１〜１０重量％、
ii）希土類元素０．２〜５重量％、カルシウム０．０２〜５重量％、及びケイ素０．２〜１０重量％よりなる群から選ばれた少なくとも１種、及び
iii)マンガン１．５重量％以下
を含み、残部がマグネシウム及び不可避の不純物からなるマグネシウム合金を用いることが好ましい。
【００１１】
本発明のマグネシウム合金の高耐食性鋳造品の製造法で用いる塗布剤は、
（ａ）粉末状のＳｉＯ2 、セラミックス系金属酸化物、セラミックス系金属化合物、又はそれらの混合物、
（ｂ）加熱によりＳｉＯ2 、セラミックス系金属酸化物、セラミックス系金属化合物、又はそれらの混合物を形成し得る粉末状又は液状の前駆体、及び
（ｃ）上記（ａ）成分及び／又は（ｂ）成分の分散液又は溶液
よりなる群から選ばれる少なくとも１種の成分からなるものであり、具体例としては
（ｄ）水ガラス（Ｎａ2 Ｏ・ｎＳｉＯ2 ）、シリカゲル（ＳｉＯ2 ・ｎＨ2 Ｏ）、シリコンオイル、ＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＴｉＮ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＭｏＳ2 、ＭｏＯ2 、ＷＣ又はそれらの混合物、あるいは加熱によりこれらの金属酸化物、金属化合物を形成することのできる前駆体、又は
（ｅ）油脂、水又はアルコール中の上記（ｄ）成分の分散液又は溶液
を挙げることができる。
【００１２】
そのような前駆体は当業者には周知である。例えば、本質的にアルコキシド反応によるセラミックスコーティング、ほうろう技術、各セラミックスを含んだ塗装技術における知見を利用することができる。
【００１３】
本発明の高耐食性鋳造品の製造法においては、上記のような塗布剤を離型剤との混合物として、又は塗布剤と離型剤とを前後して鋳造用金型の内面に塗布する。塗布剤と離型剤とを前後して鋳造用金型の内面に塗布する場合においても鋳造用金型の内面上において大部分の塗布剤と離型剤とが混合した状態になる。
【００１４】
鋳造用金型の内面に上記のような塗布剤を塗布した鋳造用金型にマグネシウム合金溶湯を鋳造すると、鋳造時の給湯圧力により該塗布剤が金型内面からマグネシウム合金鋳物の表面に移着する。またマグネシウム合金溶湯が高温であるのでその鋳造及び凝固時のマグネシウム合金の保有熱によりその移着した塗布剤は変化して鋳物表面にＳｉＯ2 又はセラミックスの皮膜を形成する。
【００１５】
従来離型剤の残存は耐食性に有害であるとされ、脱離するのが一般的であったのに対し、本発明の高耐食性鋳造品の製造法においては、表面特性を吟味して成分を選択することにより離型剤の脱離工程を省略できることは勿論、逆に表面特性を向上させることが可能になった。また、清浄な溶湯が酸化する間もなくコーティングされることで、鋳物の金属表面に酸化物が生成することはなく、コーティングの効果が倍加される。
【００１６】
本発明の高耐食性鋳造品の製造法においては、このＳｉＯ2 又はセラミックス皮膜は高耐食性、高耐摩耗性、高耐熱性であり、表面硬さが高いので、マグネシウム合金鋳造品は表面的に高耐食性、高耐摩耗性、高耐熱性であり、表面硬さが高いものとなり、本発明の課題を達成することができる。
【００１７】
本発明の高耐食性鋳造品は、耐食性が要求される家電携帯製品の筐体、例えばノート型パーソナルコンピュータ、プロジェクター、携帯電話、デジタルビデオカメラ、ＭＤウオークマン、カメラ等の筐体や、表面処理を削減したい自動車部品、電動工具等の工具部品、汎用エンジン部品等に有効である。
【００１８】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例に基づいて本発明を具体的に説明する。
実施例１〜１１及び比較例１〜２
ＡＺ９１（Ｍｇ−９Ａｌ−０．７Ｚｎ−０．２Ｍｎ）合金を用い、ホットチャンバー型ダイカスト機を用い、合金溶湯温度を６１０℃、キャビティへの充填速度を５／１００秒、金型温度を２５０℃、ダイカスト鋳造時の金型内の空気圧を１００ｍｍＨｇとし、また金型内面に第１表に記載の処理を施して、１００ｍｍ×２５ｍｍ×２ｍｍの合金試験片を鋳造した。それらの試験片について塩水噴霧試験を実施した。塩水噴霧試験においては、試験片の表面状態を最初の１６時間は４時間毎に肉眼で観察し、その後は８時間毎に肉眼で観察した。第１表には腐食の開始が認められた時間を示す。
【００１９】
0004350212.tif 000002
【００２０】
なお、比較例１で得られた合金試験片及び実施例６で得られた合金試験片についてそれらの表面硬さを比較するためにマイクロビッカース硬さを５０ｇ、３０秒の条件下で測定したところ、比較例１で得られた合金試験片は８２であり、実施例６で得られた合金試験片は８９であった。
【００２１】
実施例１２〜１８
密閉型の溶解炉を用いて
Ｍｇ−５Ａｌ−２Ｃａ−２ＲＥ−０．２Ｍｎ合金（実施例１２）、
Ｍｇ−５Ａｌ−４Ｃａ−０．２Ｍｎ合金（実施例１３）、
Ｍｇ−５Ａｌ−４ＲＥ−０．２Ｍｎ合金（実施例１４）、
Ｍｇ−５Ａｌ−８Ｓｉ−０．２Ｍｎ合金（実施例１５）、
Ｍｇ−９Ａｌ−２ＲＥ−１Ｓｉ−０．０５Ｃａ−０．０２Ｍｎ合金（実施例１６）、
Ｍｇ−５Ａｌ−０．５ＲＥ−０．１Ｓｉ−０．１Ｃａ−０．０２Ｍｎ合金（実施例１７）、及び
Ｍｇ−２Ａｌ−２Ｃａ−０．２Ｍｎ合金（実施例１８）
のいずれかの合金を溶解した。
【００２２】
コールドチャンバー型ダイカスト機として宇部製の６５０ｔ機を用い、溶湯保持ポットからスリーブへの自動給湯システムとしてサイホン方式を採用し、金型温度を２００℃とし、ダイカスト鋳造時の金型内の空気圧を５０ｍｍＨｇとし、キャビティへの充填速度を５／１００秒とし、充填後の増圧を５００ｋｇｆ／ｃｍ2 とし、またタルク系離型剤（花野商事製）に水ガラスを５％添加したものを金型内面に塗布して、１００ｍｍ×２５ｍｍ×２ｍｍＡの合金試験片を鋳造した。それらの試験片について塩水噴霧試験を実施した。塩水噴霧試験においては、試験片の表面状態を最初の１６時間は４時間毎に肉眼で観察し、その後は８時間毎に肉眼で観察した。実施例１２〜１８の全てにおいて腐食の開始が認められた時間は４８時間であった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のマグネシウム合金の高耐食性鋳造品の製造法により、自動車業界、家電製品業界を中心に広汎な産業界で要望されている表面の耐食性、耐摩耗性、耐熱性、表面硬さ等の表面特性の改善されたマグネシウム合金鋳造品を、別個の表面処理工程を経ることなく簡単な操作で安価に量産製造することができる。