(57)【要約】【課題】表面保護シートを用いることなしに、マグネシウム合金板材の塑性変形加工性を向上させる。【解決手段】まず、マグネシウム合金板材１を用意する（図１（ａ））。次に、マグネシウム合金板材１を化学研磨処理槽２に収納された化学研磨処理剤溶液３に浸漬して化学研磨処理する（図１（ｂ））。続いて、マグネシウム合金板材１を蒸着重合装置４に収容し（図１（ｃ））、その表面に第１の原料モノマー５と第２の原料モノマー６との蒸着重合により高分子ポリマー薄膜７を成膜させる（図２（ｄ））。次に、金型８、９からなる深絞り加工装置により、高分子ポリマー薄膜７が表面に成膜されたマグネシウム合金板材１を深絞り加工する（図２（ｅ））。最後に、深絞り加工後のマグネシウム合金板材１を金型９から取り外す（図２（ｆ））。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム合金板材と、
該マグネシウム合金板材の表面に２種類以上の原料モノマーの蒸着重合により成膜された高分子ポリマー薄膜と、
を備えることを特徴するマグネシウム合金板材。
【請求項２】
前記高分子ポリマー薄膜が、第１の原料モノマーをジアミン成分とし、第２の原料モノマーをジイソシアナート成分として蒸着重合により成膜されたポリ尿素薄膜でなる請求項１記載のマグネシウム合金板材。
【請求項３】
前記ジアミン成分が、１，１２−ジアミノドデカン、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンのいずれか一方または両方を含んでなる請求項２記載のマグネシウム合金板材。
【請求項４】
前記ジイソシアナート成分が、１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサン、ヘキサメチレンジイソシアナートのいずれか一方または両方を含んでなる請求項２記載のマグネシウム合金板材。
【請求項５】
前記ジアミン成分と前記ジイソシアナート成分との組み合わせが、１，１２−ジアミノドデカンとヘキサメチレンジイソシアナートとの組み合わせ、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンと１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサンとの組み合わせ、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンとヘキサメチレンジイソシアナートとの組み合わせのいずれかでなる請求項２記載のマグネシウム合金板材。
【請求項６】
前記ジアミン成分と前記ジイソシアナート成分との組み合わせが、４，４’−ジアミノジフェニルメタンと、４，４’−ジアミノジフェニルメタンジイソシアナートとの組み合わせでなる請求項２記載のマグネシウム合金板材。
【請求項７】
前記高分子ポリマー薄膜が、無水ピロメトリ酸と、ビス（４−アミノフェニル）エーテルとの蒸着重合により成膜されたポリイミド薄膜でなる請求項１記載のマグネシウム合金板材。
【請求項８】
マグネシウム合金板材の表面に２種類以上の原料モノマーの蒸着重合により高分子ポリマー薄膜を成膜する工程と、
前記高分子ポリマー薄膜が表面に成膜された前記マグネシウム合金板材に塑性変形加工を施す工程と、
を含むことを特徴するマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法。
【請求項９】
前記２種類以上の原料モノマーの蒸着重合により高分子ポリマー薄膜を成膜する工程の前段に、前記マグネシウム合金板材を化学研磨処理剤溶液に浸漬して化学研磨処理する工程を含む請求項８記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法。
【請求項１０】
前記高分子ポリマー薄膜が、第１の原料モノマーをジアミン成分とし、第２の原料モノマーをジイソシアナート成分として蒸着重合により成膜されたポリ尿素薄膜でなる請求項８または９記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法。
【請求項１１】
前記ジアミン成分が、１，１２−ジアミノドデカン、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンのいずれか一方または両方を含んでなる請求項１０記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法。
【請求項１２】
前記ジイソシアナート成分が、１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサン、ヘキサメチレンジイソシアナートのいずれか一方または両方を含んでなる請求項１０記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法。
【請求項１３】
前記ジアミン成分と前記ジイソシアナート成分との組み合わせが、１，１２−ジアミノドデカンとヘキサメチレンジイソシアナートとの組み合わせ、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンと１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサンとの組み合わせ、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンとヘキサメチレンジイソシアナートとの組み合わせのいずれかでなる請求項１０記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法。
【請求項１４】
前記ジアミン成分と前記ジイソシアナート成分との組み合わせが、４，４’−ジアミノジフェニルメタンと、４，４’−ジアミノジフェニルメタンジイソシアナートとの組み合わせでなる請求項１０記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法。
【請求項１５】
前記高分子ポリマー薄膜が、無水ピロメトリ酸と、ビス（４−アミノフェニル）エーテルとの蒸着重合により成膜されたポリイミド薄膜でなる請求項８または９記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマグネシウム合金板材およびその塑性変形加工方法に関し、特に２種類以上の原料モノマーの蒸着重合により高分子ポリマー薄膜を成膜することによって塑性変形加工性を向上させたマグネシウム合金板材、およびその塑性変形加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステンレス板材やアルミニウム板材等の金属板材の深絞り加工用表面保護シートとして、ポリビニル製の基材フィルムや、ポリ乳酸に液状ポリエステルオリゴマーを特定の割合で配合してなる樹脂組成物を成形して得た基材フィルム等が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような深絞り加工用表面保護シートは、接着剤を用いて金属板材の表面に貼着され、金属板材の深絞り加工時には金属板材に追随して金属板材の割れ（破断）を防止することができる。深絞り加工用表面保護シートは、深絞り加工後には金属板材から剥がされて焼却処理等の廃棄処理がなされるようになっていた。
【０００３】
一方、深絞り加工後に金属板材から剥がされることなしに金属板材の表面に装飾性を付与するような表面保護シートも知られている（例えば、特許文献２，３参照）。このような表面保護シートは、金属板材の深絞り加工等に対して追随性を高めると同時に、印刷等の装飾の歪みやシートの亀裂を防止することができる。
【特許文献１】特開平７−１００５４９号公報
【特許文献２】特開２００１−３２８２１６号公報
【特許文献３】特開２００４−２４３５６５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、上述した従来技術では、表面保護シートを金属板材の表面に接着剤で貼着させるようになっていたので、表面保護シート自体の厚みで剥がれ等が生じやすく、当初の目的である金属板材の保護が均一に達成されないという問題があった。また、表面形状が複雑な金属板材には、表面保護シートを均等に貼着させることが難しいという問題があった。
【０００５】
さらに、深絞り加工後に金属板材から剥がされる表面保護シートは、焼却処理等の廃棄処理が必要で、取り扱いが面倒であるとともに環境負荷が大きいという問題があった。
【０００６】
ところで、マグネシウムは、工業的に使用されている金属の中では最も軽い金属であるため、その合金は、航空機，自動車，精密機械，パーソナルコンピュータ，携帯電話機等の多種多様な分野で、ステンレス合金やアルミニウム合金などのこれまでの金属部品に代わって広く利用されるようになってきている。
【０００７】
例えば、代表的なＡＺ３１Ｂマグネシウム合金は、マグネシウムに合金元素としてアルミニウム３％程度、亜鉛１％程度を添加し、展伸性を向上させた合金である。アルミニウムの添加量３％までは組織中にβ相（Ｍｇ１７Ａｌ１２の金属間化合物）の出現が見られないため、展伸用合金として選ばれている。しかし、室温においては、軟鋼，黄銅，純アルミニウムの軟質板材の最小曲げ半径は０.５μｔ（ｔは板厚）以下であるの対して、マグネシウム合金板材の曲げ加工性は他のいかなる汎用金属より劣っている。このため、室温における延性は単軸引張のような場合のみで、これ以外の曲げ，絞り加工での延性はきわめて制限され、温間での成形が必要となっていた。
【０００８】
特に、深絞り加工は、金属板材を雌雄一対の金型で押圧して塑性変形させることにより、例えばコップ状の底付き円筒容器を成形するような加工方法である。深絞り加工は、フランジ部の縮みが主たる変形で、カップ側壁部の強度とのバランスで限界が決まる。マグネシウム合金板材の深絞りでは、ダイコーナー部からの破断という特種な成形不良が発生し、成形限界が下がることが知られている。
【０００９】
本発明の目的は、上述の点に鑑み、表面保護シートを用いることなしに、塑性変形加工性、特に深絞り加工性を向上させるようにしたマグネシウム合金板材を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、表面保護シートを用いることなしに行うことができるマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００１１】
請求項１記載のマグネシウム合金板材は、マグネシウム合金板材と、該マグネシウム合金板材の表面に２種類以上の原料モノマーの蒸着重合により成膜された高分子ポリマー薄膜と、を備えることを特徴する。ここで、蒸着重合とは、真空中で２種類以上のモノマー（単量体）を同時に加熱、蒸発させ、基板上でモノマーを重合反応させることで、ポリイミド，ポリアミド，ポリ尿素などの高分子ポリマー薄膜を成膜させることをいう。膜厚は、ナノ（ｎｍ）オーダーから数１００ミクロン（μｍ）オーダーまで制御可能である。請求項１記載のマグネシウム合金板材によれば、マグネシウム合金板材の表面に２種類以上の原料モノマーの蒸着重合により成膜された高分子ポリマー薄膜を備えることにより、マグネシウム合金板材の表面摩擦が大幅に低下して、マグネシウム合金板材の塑性変形時の破断の発生が抑えられ、マグネシウム合金板材の塑性変形加工性が向上するという効果が得られる。また、高分子ポリマー薄膜は、表面保護シートに比べて、塑性変形加工後にマグネシウム合金板材から剥がす必要がないので取り扱いが容易であるとともに、焼却処理等の廃棄処理が必要ないので環境負荷が小さいという利点がある。
【００１２】
請求項２記載のマグネシウム合金板材は、請求項１記載のマグネシウム合金板材において、前記高分子ポリマー薄膜が、第１の原料モノマーをジアミン成分とし、第２の原料モノマーをジイソシアナート成分として蒸着重合により成膜されたポリ尿素薄膜でなることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載のマグネシウム合金板材は、請求項２記載のマグネシウム合金板材において、前記ジアミン成分が、１，１２−ジアミノドデカン、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンのいずれか一方または両方を含んでなることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載のマグネシウム合金板材は、請求項２記載のマグネシウム合金板材において、前記ジイソシアナート成分が、１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサン、ヘキサメチレンジイソシアナートのいずれか一方または両方を含んでなることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載のマグネシウム合金板材は、請求項２記載のマグネシウム合金板材において、前記ジアミン成分と前記ジイソシアナート成分との組み合わせが、１，１２−ジアミノドデカンとヘキサメチレンジイソシアナートとの組み合わせ、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンと１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサンとの組み合わせ、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンとヘキサメチレンジイソシアナートとの組み合わせのいずれかでなることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載のマグネシウム合金板材は、請求項２記載のマグネシウム合金板材において、前記ジアミン成分と前記ジイソシアナート成分との組み合わせが、４，４’−ジアミノジフェニルメタンと、４，４’−ジアミノジフェニルメタンジイソシアナートとの組み合わせでなることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載のマグネシウム合金板材は、請求項１記載のマグネシウム合金板材において、前記高分子ポリマー薄膜が、無水ピロメトリ酸と、ビス（４−アミノフェニル）エーテルとの蒸着重合により成膜されたポリイミド薄膜でなることを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法は、マグネシウム合金板材の表面に２種類以上の原料モノマーの蒸着重合により高分子ポリマー薄膜を成膜する工程と、前記高分子ポリマー薄膜が表面に成膜された前記マグネシウム合金板材に塑性変形加工を施す工程と、を含むことを特徴する。請求項８記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法によれば、マグネシウム合金板材の表面に高分子ポリマー薄膜を成膜することにより、マグネシウム合金板材の表面摩擦が大幅に低下して、マグネシウム合金板材の塑性変形時の破断の発生が抑えられ、マグネシウム合金板材の塑性変形加工性が向上するという効果が得られる。
【００１９】
請求項９記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法は、請求項８記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法において、前記２種類以上の原料モノマーの蒸着重合により高分子ポリマー薄膜を成膜する工程の前段に、前記マグネシウム合金板材を化学研磨処理剤溶液に浸漬して化学研磨処理する工程を含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項１０記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法は、請求項８または９記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法において、前記高分子ポリマー薄膜が、第１の原料モノマーをジアミン成分とし、第２の原料モノマーをジイソシアナート成分として蒸着重合により成膜されたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１１記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法は、請求項１０記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法において、前記ジアミン成分が、１，１２−ジアミノドデカン、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンのいずれか一方または両方を含んでなることを特徴とする。
【００２２】
請求項１２記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法は、請求項１０記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法において、前記ジイソシアナート成分が、１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサン、ヘキサメチレンジイソシアナートのいずれか一方または両方を含んでなることを特徴とする。
【００２３】
請求項１３記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法は、請求項１０記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法において、前記ジアミン成分と前記ジイソシアナート成分との組み合わせが、１，１２−ジアミノドデカンとヘキサメチレンジイソシアナートとの組み合わせ、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンと１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサンとの組み合わせ、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンとヘキサメチレンジイソシアナートとの組み合わせのいずれかでなることを特徴とする。
【００２４】
請求項１４記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法は、請求項１０記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法において、前記ジアミン成分と前記ジイソシアナート成分との組み合わせが、４，４’−ジアミノジフェニルメタンと、４，４’−ジアミノジフェニルメタンジイソシアナートとの組み合わせでなることを特徴とする。
【００２５】
請求項１５記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法は、請求項８または９記載のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法において、前記高分子ポリマー薄膜が、無水ピロメトリ酸と、ビス（４−アミノフェニル）エーテルとの蒸着重合により成膜されたポリイミド薄膜でなることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
表面保護シートを用いることなしに、マグネシウム合金板材の塑性変形加工性を向上させるという目的を、マグネシウム合金板材の表面に２種類以上の原料モノマーの蒸着重合により高分子ポリマー薄膜を成膜させることによって達成した。
【００２７】
次に、本発明の原理について図面を参照して説明する。
【００２８】
まず、図１（ａ）に示すように、塑性変形加工が可能な厚さのマグネシウム合金板材１を用意する。なお、塑性変形加工には、曲げ加工、絞り加工、深絞り加工等が含まれ、塑性変形加工が可能な厚さとは１０ｍｍ以下程度である。
【００２９】
次に、図１（ｂ）に示すように、用意されたマグネシウム合金板材１を化学研磨処理槽２に収容された化学研磨処理剤溶液３に浸漬して化学研磨処理を施す。化学研磨処理剤としては、塩酸エチレングリコール溶液等が用いられる。化学研磨処理は、マグネシウム合金板材１の表面に付着した汚れ等を事前に落とすとともに、後の蒸着重合工程で成膜される高分子ポリマー薄膜７のマグネシウム合金板材１への密着性を高めるために行われる。
【００３０】
続いて、図１（ｃ）に示すように、化学研磨処理後のマグネシウム合金板材１を蒸着重合装置４に収納し、第１の原料モノマー５と、第２の原料モノマー６とを加熱して蒸発させ、蒸着重合装置４内を真空排気Ｓすることにより、図２（ｄ）に示すように、第１の原料モノマー５と、第２の原料モノマー６との蒸着重合によりマグネシウム合金板材１の表面に高分子ポリマー薄膜７を成膜させる。高分子ポリマー薄膜７の厚さは、後の塑性変形加工工程におけるマグネシウム合金板材１の材料流動性等を考慮して決定されるが、０．５〜１０μｍ程度の範囲が好ましい。
【００３１】
次に、図２（ｅ）に示すように、雌雄一対の金型（ダイ、パンチ）８，９からなる深絞り加工装置により、高分子ポリマー薄膜７が表面に成膜されたマグネシウム合金板材１を深絞り加工する。なお、ここでは、塑性変形加工として、深絞り加工を例示したが、その他のどのような塑性変形加工であってもよい。
【００３２】
最後に、図２（ｆ）に示すように、高分子ポリマー薄膜７が表面に成膜されたマグネシウム合金板材１を雌雄一対の金型８，９からなる深絞り加工装置から取り外す。
【００３３】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施の形態１】
【００３４】
図３は、本発明の実施の形態１に係るマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法における蒸着重合工程で採用される２種類の原料モノマーの組み合わせの一例を示す図である。この例では、ジアミンモノマーである１，１２−ジアミノドデカン（１，１２−Ｄｉａｍｉｎｏｄｏｄｅｃａｎｅ）と、イソシアナートモノマーである１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロへキサン（１，３−Ｂｉｓ（ｉｓｏｃｙａｎａｔｏｍｅｔｈｙｌ）ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）とが重付加反応によりポリ尿素となる。なお、重付加反応により副産物は生じない。
【００３５】
図４は、本発明の実施の形態１に係るマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法における蒸着重合工程で用いられる蒸着重合装置４の概略を示す模式図である。また、図５は、本発明の実施の形態１に係るマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法における蒸着重合工程の原理図であり、図４の蒸着重合装置４の働きを等価的に示すものである。
【００３６】
図４において、蒸着重合装置４は、真空槽１０２を真空排気系１０３と接続してなる。真空槽１０２は、真空処理室１０４と、原料室１１２、１１３と、流量調整弁１１０、１１１と、蒸発用管１１４ａ、１１４ｂとからなる。また、真空排気系１０３は、真空ポンプ１１５と、排気弁１２０と、排気管１１８ａとからなる。
【００３７】
２種類の原料モノマー５、６は、成膜室である真空処理室１０４内の圧力よりも少し高い圧力を加えて原料室１１２，１１３に貯蔵することができ、図示しないヒータにより一定の温度に保つことができる。また、真空処理室１０４の壁１０４ａは、２種類の原料モノマー５、６の蒸発温度程度に加熱することができる。
【００３８】
真空処理室１０４の内部を、真空排気系１０３により真空排気Ｓし、２種類の原料モノマー５，６の飽和蒸気圧が等しくなる温度に加熱して導入する。すると、原料モノマー５，６の蒸着重合により、マグネシウム合金板材１の表面に高分子ポリマー薄膜７を成膜することができる。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態１に係るマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法について説明する。
【００４０】
（１）化学研磨工程
ＡＺ３１Ｂマグネシウム合金でなるマグネシウム合金板材１を、３ｗｔ％塩酸エチレングリコール溶液でなる化学研磨処理剤溶液３に室温で１０分間浸漬させて化学研磨処理を行った。
【００４１】
（２）蒸着重合工程
化学研磨処理後のマグネシウム合金板材１を用いて蒸着重合装置４により、１，１２−ジアミノドデカンと１．３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサンとを用いて高分子ポリマー薄膜７を成膜させ、高分子ポリマー薄膜７の厚さが０．６，１．５および３．０μｍのマグネシウム合金板材１をそれぞれ作成した。
【００４２】
詳しくは、流量調整弁１１０、１１１および排気弁１２０を閉じた状態で、真空処理室１０４内に基体ホルダ１０９に取り付けたマグネシウム合金板材１を保持する。なお、真空処理室１０４内は、例えば、３０°Ｃ（Ｔｃ）、６×１０−２Ｐａの真空雰囲気（Ｐｃ）に保たれている（図５参照）。
【００４３】
原料室１１２に第１の原料モノマー５としてイソシアナートモノマー（以下、第１の原料モノマーと同一の符号５を付して示す）を、原料室１１３に第２の原料モノマー６としてジアミンモノマー（以下、第２の原料モノマーと同一の符号６を付して示す）をそれぞれ充填する。なお、イソシアナートモノマー５は、原料室１１２内で、例えば、９１°Ｃ（Ｔ１）、５.２Ｐａ（Ｐ１）に保たれている。また、ジアミンモノマー６は、原料室１１３内で、例えば、９８°Ｃ（Ｔ２）、０.４６Ｐａ（Ｐ２）に保たれている。
【００４４】
次に、排気弁１２０を開いて、真空処理室１０４内を真空排気Ｓする。このとき、真空排気系１０３の真空ポンプ１１５が使用される。真空処理室１０４内は、例えば、１×１０−３Ｐａの真空雰囲気（Ｐｃ）となる。
【００４５】
続いて、流量調整弁１１０、１１１を開いて、イソシアナートモノマー５およびジアミンモノマー６を真空処理室１０４内に導入する。これと同時または少し遅れて、排気弁１２０を閉じて、真空排気Ｓを停止する。このとき、流量調整弁１１０、１１１によって、イソシアナートモノマー５にはコンダクタンスＣ１、ジアミンモノマー６にはコンダクタンスＣ２がそれぞれかけられる。すなわち、化学量論的に高分子ポリマー薄膜７であるポリ尿素薄膜（以下、高分子ポリマー薄膜と同一の符号７を付して示す）が成膜されるように、それぞれの流量Ｑ１、Ｑ２が１：１のモル比となるように蒸発量を調整する。                            
【００４６】
以降、重付加反応によって、マグネシウム合金板材１の表面でポリ尿素薄膜７の成膜が自律的に進行する。すなわち、イソシアナートモノマー５とジアミンモノマー６との２種類の原料モノマーのガスがポリ尿素薄膜７となるが、体積が極微量となり、副産物も無いため、真空処理室１０４内の真空雰囲気が保たれたままとなる。従って、イソシアナートモノマー５とジアミンモノマー６との２種類の原料モノマーのガスが供給される限り、自律的に成膜反応が進行することとなる。
【００４７】
（３）摩擦係数の試験
高分子ポリマー薄膜７の厚さが０．６，１．５および３．０μｍのマグネシウム合金板材１を供試材として使用し、ボールオンディスク型摩擦試験機を用いて摩擦係数の試験を行った。なお、ボールオンディスク型摩擦試験機については、本発明と直接関係ないので詳細を省略する。表１に摩擦試験条件を示す。詳しくは、相手材を高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２とし、各荷重を１、２、５、１０ニュートンとし、ボール材の直径を４．７３ｍｍとし、摩擦速度は１０ｍｍ／ｓとし、摩擦距離は１００ｍとした。なお、試行回数は３回とした。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、ポリ尿素薄膜７の厚さが０．６，１．５および３．０μｍのマグネシウム合金板材１の摩擦係数の試験結果をそれぞれ示すグラフである。未処理材の摩擦係数が０．３程度の値であるのに対し、ポリ尿素（ＰＵ）薄膜７の厚さが０．６，１．５および３．０μｍのマグネシウム合金板材１（以下、適宜、ＰＵ蒸着材１と略記する）の摩擦係数は０．１程度の値を示し、摩擦係数が大幅に低減したことが判る。
【００５０】
（４）深絞り加工性の試験
深絞り加工性の試験としては、引張り試験機を用いて円筒深絞り試験を行った。なお、引張り試験機については、本発明とは直接関係がないので詳細を省略する。また、同試験では、２５０°Ｃで３０分間焼き鈍しを行った後、高分子ポリマー薄膜７の厚さが０．６，１．５および３．０μｍのマグネシウム合金板材１を供試材として破断が発生するまで深絞りを行い、その絞り深さを未処理材と比較した。表２に円筒深絞り試験条件を示す。詳しくは、材質はＡＺ３１Ｂマグネシウム合金であり、供試材サイズは幅が５０ｍｍ、長さが５０ｍｍ、厚さが０．７ｍｍである。ＰＵ膜厚値は３．０μｍであり、パンチ寸法は直径２１．４ｍｍ、曲率半径８ｍｍであり、ダイ寸法は直径２４．７ｍｍ、曲率半径８ｍｍである。成形温度は２５０°Ｃであり、成形速度は５．０ｍｍ／分とした。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
図７は、未処理材とＰＵ蒸着材１との破断までのパンチストローク結果をそれぞれ示すグラフである。ＰＵ蒸着材１では、未処理材と比較して、同じパンチストロークを得るのに必要な成形荷重が激減した。摩擦試験で明らかになったように、ＰＵ蒸着材１の摩擦係数は低い値を示すため、ブランク接触部分の抵抗が低下し、ＰＵ蒸着材１にかかる負荷を軽減したためと考察できる。
【００５３】
図８（ａ），（ｂ）は、深絞り加工後の未処理材およびＰＵ蒸着材１の外観を示す図面代用写真である。図８（ａ），（ｂ）からも明らかなように、蒸着重合によってポリ尿素薄膜７を表面に成膜したＰＵ蒸着材（ポリ尿素薄膜７を表面に成膜させたＡＺ３１Ｂマグネシウム合金板材）１は、未処理材に比べて深絞り加工性が大幅に向上することが判る。
【００５４】
本実施の形態１によれば、マグネシウム合金板材１の表面に２種類の原料モノマー５、６の蒸着重合により高分子ポリマー薄膜７を成膜することにより、マグネシウム合金板材１の表面摩擦が大幅に低下して、マグネシウム合金板材１の塑性変形時の破断の発生が抑えられ、マグネシウム合金板材１の塑性変形加工性が向上するという効果が得られる。また、高分子ポリマー薄膜７は、表面保護シートに比べて、塑性変形加工後にマグネシウム合金板材１から剥がす必要がないので取り扱いが容易であるとともに、焼却処理等の廃棄処理が必要ないので環境負荷が小さいという利点がある。
【実施の形態２】
【００５５】
図９は、本発明の実施の形態２に係るマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法に使用される蒸着重合装置４’の概略を示す模式図である。また、図１０は、本発明の実施の形態２に係るマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法における蒸着重合工程の原理図であり、図９の蒸着重合装置４’の働きを等価的に示すものである。
【００５６】
図９に示す蒸着重合装置４’は、図４に示した蒸着重合装置４よりも高品質の高分子ポリマー薄膜７の成膜を行うために工夫された装置である。図４に示した蒸着重合装置４との相違点について簡単に説明する。
【００５７】
第１に、蒸着重合装置４’は、２種類の原料モノマー５、６のガスを混合室１０７で混合し、シャワープレート１０７ａによって整流することにより、マグネシウム合金板材１上に均一に吹き付けて、マグネシウム合金板材１の表面に成膜する高分子ポリマー薄膜７の質を高める。
【００５８】
第２に、蒸着重合装置４’は、真空処理室１０４の壁面１０４ａから出てくるガス成分（放出分）をも考慮したものである。すなわち、マグネシウム合金板材１の搬入や完成品の搬出のため真空処理室１０４内を大気にすることがある。このとき、真空処理室１０４の壁面１０４ａには、大気中のガス成分が貯蔵される。このガス成分が高真空の雰囲気下で出てくる。この放出分に見合った排気を行うために、真空排気系１０３'は排気弁１２０の他に、コンダクタンス調整が可能な排気調整弁１２２を有し、その配管１１８ｂとの切り替えのための排気弁１２１を設けている。さらに、マグネシウム合金板材１の搬入や完成品の搬出のために大気にした後の真空雰囲気の復旧の効率を上げるため、粗引き用の配管１１８ｃ、排気弁１２４、粗引き用の真空ポンプ１１６を有する。
【００５９】
次に、本発明の実施の形態２に係るマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法における蒸着重合工程について、実施の形態１に係るマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法における蒸着重合工程との相違点を中心に説明する。
【００６０】
まず、流量調整弁１１０、１１１、排気弁１２０、１２１、１２３、１２４、排気調整弁１２２を閉じた状態で、真空処理室１０４内に基体ホルダ１０９に取り付けたマグネシウム合金板材１を保持する。なお、真空処理室１０４内は、例えば、３０°Ｃ（Ｔｃ’）、６×１０−２Ｐａの真空雰囲気（Ｐｃ'）に保たれている（図１０参照）。
【００６１】
原料室１１２に原料モノマー５としてイソシアナートモノマー５を、原料室１１３に原料モノマー６としてジアミンモノマー６をそれぞれ充填する。なお、イソシアナートモノマー５は、原料室１１２内で、例えば、９１°Ｃ（Ｔ１）、５.２Ｐａ（Ｐ１）に保たれている。また、ジアミンモノマー６は、原料室１１３内で、例えば、９８°Ｃ（Ｔ２）、０.４６Ｐａ（Ｐ２）に保たれている。
【００６２】
次に、排気弁１２４を開いて、真空処理室１０４内を真空排気Ｓ'する。このとき、真空排気系１０３'の粗引き用の真空ポンプ１１６が使用される。すると、真空排気Ｓ'＝真空排気Ｓｅｆｆとなり、真空処理室１０４内は急速に排気される。真空処理室１０４内は、例えば、１．３×１０−１〜１．３×１０−２の真空雰囲気となる。
【００６３】
続いて、排気弁１２４を閉じる。それと同時または少し遅れて、排気弁１２０、１２３を開いて真空ポンプ１１５を駆動させる。真空処理室１０４内は、例えば、１×１０−３Ｐａの真空雰囲気（Ｐｃ’）となる。
【００６４】
次に、流量調整弁１１０、１１１を開いて、２種類の原料モノマー５、６を真空処理室１０４内に導入する。これと同時または少し遅れて、排気弁１２０を閉じて、排気弁１２１と排気調整弁１２２とを開く。排気調整弁１２２は、真空処理室１０４内の壁１０４ａからのガスの排出量に見合ったコンダクタンスＣ０に調整する。その結果、真空排気Ｓｅｆｆは、ガスの排出量に見合った僅かな流量に調整される。このとき、l／Ｓｅｆｆ＝１／Ｓ'＋l／Ｃ０の関係が成り立つ。
【００６５】
以降、重付加反応によって、マグネシウム合金板材１の表面での成膜が自律的に進行する。
【００６６】
なお、実施の形態２では、２種類の原料モノマー５，６の混合ガスを整流する手段としてシャワープレート１０７ａを使用したが、例えば、金属の薄板を平行に並べたルーバー構造や、金属の薄板を格子状、六角形状等に組んだハニカム構造を用いてもよい。
【００６７】
また、実施の形熊２の排気調整弁１２２は真空処理室１０４内の壁１０４ａからのガスの排出量に見合ったコンダクタンスＣ０に調整したが、僅かに副生物がある２種類以上の原料モノマーの組み合わせに対応して調整してもよい。重付加反応による自律的な成膜を阻害しない程度の排出量であれば対応可能である。
【００６８】
さらに、実施の形態１、２の真空排気系１０３、１０３’に使用する真空ポンプ１１５、１１６には様々なタイプ（型式）のものがあるが、適宜選択あるいは組み合わせて使用することができる。ポンプは、例えば、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、ソープションポンプ、スパッタポンプ、ゲッタポンプ、油拡散ポンプ、油拡散エジェクタ、油回転ポンプ、ドライポンプ、メカニカルブースタポンプ、水封ポンプ、往復動ポンプ、スチームエジェクタ等が挙げられる。
【００６９】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。
【００７０】
例えば、実施の形態１、２では、原料モノマー５、６の組み合わせを、１，１２−ジアミノドデカンと１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサンとの組み合わせであるとしたが、他の組み合わせであってもよい。さらに、重付加反応を起こす組み合わせであれば、２種類以上の原料モノマーを組み合わせて使用してもよい。これらの場合も同様に、本発明を適用することができる。
【００７１】
例えば、ジアミン成分として、１，１２−ジアミノドデカン（１，１２−Ｄｉａｍｉｎｏｄｏｄｅｃａｎｅ）、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンのいずれか一方または両方を混合して使用することができる。
【００７２】
また、ジイソシアナート成分として、１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサン、ヘキサメチレンジイソシアナートのいずれか一方または両方を混合して使用することができる。
【００７３】
さらに、好ましいジアミン成分とジイソシアナート成分との組み合わせとして、実施の形態の他に、１，１２−ジアミノドデカンとヘキサメチレンジイソシアナートとの組み合わせ、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンと１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサンとの組み合わせ、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサンとヘキサメチレンジイソシアナートとの組み合わせを挙げることができる。
【００７４】
さらに、ポリ尿素薄膜７の蒸着重合に用いられる２種類の原料モノマーの組み合わせとしては、例えば、４，４’−ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）と、４，４’−ジアミノジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）との組み合わせを使用することができる。この例の場合にも、重付加反応であるので副生物は生じない。
【００７５】
加えて、成膜される高分子ポリマー薄膜としては、ポリ尿素薄膜に限らず、ポリイミド薄膜、ポリアミド薄膜等も使用することができる。例えば、無水ピロメトリ酸（ＰＭＤＡ）と、ビス（４−アミノフェニル）エーテル（ＯＤＡ）との蒸着重合により成膜されるポリイミド薄膜が使用可能である。この例の場合、重縮合反応であるので副生物として水（Ｈ２Ｏ）が生成されるが、ポリイミド薄膜を表面に成膜したマグネシウム合金板材に、ポリ尿素薄膜を成膜したマグネシウム合金板材と同等の塑性変形加工性が得られることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法における前半工程図。
【図２】（ｄ）〜（ｆ）は本発明のマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法における後半工程図。
【図３】本発明の実施の形態１に係るマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法における蒸着重合工程で採用される２種類の原料モノマーの組み合わせの一例を示す図。
【図４】本実施の形態１に係るマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法における蒸着重合工程で用いられる蒸着重合装置の概略を示す模式図。
【図５】本発明の実施の形態１に係るマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法における蒸着重合工程の原理図。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、ポリ尿素薄膜の厚さが０．６，１．５および３．０μｍのマグネシウム合金板材の摩擦係数の試験結果をそれぞれ示すグラフ。
【図７】未処理材とＰＵ蒸着材との破断までのパンチストローク結果をそれぞれ示すグラフ。
【図８】（ａ），（ｂ）は、成形加工後の未処理材およびＰＵ蒸着材の外観を示す図面代用写真。
【図９】本発明の実施の形態２に係るマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法に使用される蒸着重合装置の概略を示す模式図。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るマグネシウム合金板材の塑性変形加工方法における蒸着重合工程の原理図。
【符号の説明】
【００７７】
１  マグネシウム合金板材
２  化学研磨処理槽
３  化学研磨処理剤溶液
４、４’  蒸着重合装置
５、６  原料モノマー
７  高分子ポリマー薄膜
８、９  金型
１０２、１０２'  真空槽
１０３、１０３'  排気系
１０４  真空処理室
１０４ａ  壁（壁面）
１０７  混合室
１０７ａ  シャワープレート
１０９  基体ホルダ
１１０、１１１  流量調整弁
１１２，１１３  原料室
１１４ａ、１１４ｂ  蒸発用管
１１５，１１６  真空ポンプ
１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ  排気管
１１９ａ、１１９ｂ  分岐
１２０、１２１  排気弁
１２２  排気調整弁
１２３、１２４  排気弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図６】
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【図８】
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