CN105873696A - 镁合金制品的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种将涂料涂布于镁合金材料的镁合金制品的制造方法，其特征在于，在将涂料涂布于镁合金材料之前，将镁合金材料以200℃以上进行加热处理，通过该镁合金制品的制造方法，解决了将涂料涂布于镁合金时，由于脱模剂、研磨等操作中附着的研磨液、指纹等油分的影响、镁具有的氢的吸附性，而无法将涂料顺利地涂布的问题。
Description
技术领域
本发明涉及将涂料涂布于镁合金材料的镁合金制品的制造方法。
背景技术
镁合金是以镁作为主体的合金，因为轻量、电磁波遮断能力高、再循环性也优异，因此被使用在多数电子机器的壳体。
此镁合金的壳体主要为以压延材为材料的壳体和通过铸造法所成型的壳体，经铸造的镁合金因耐腐蚀性不佳，因此需要涂布涂料。
但是，铸造后的镁合金中，为了易于将制品由模具取出而在模具上喷附的脱模剂(聚硅氧系、矿物油系、油脂/酯系、蜡系)会残留，因为会影响耐腐蚀性、涂膜密合性，所以用于将此脱模剂除去的前处理是必须的。(非专利文献1)
镁合金中所残留的脱模剂的除去，一般为以酸蚀刻等化学方法、机械研磨来进行。
但是，最近因制成品轻量化，因此镁合金的材料厚度变薄，因此大量使用脱模剂的情况变多，已到了可发现铸造时的流动性、皱纹、冷痕等程度，脱模剂会深入渗到镁合金之中，成为内在气体的情况也变多，这样使脱模剂的除去更为困难。另外，脱模剂以化学方法而残留的情况也变多，需要合并使用研磨等机械性方法。
但是，机械性方法有必须花费时间和人力来实施的缺点，而且镁合金的研磨也会有粉尘爆发的危险性。另外，内在气体也无法以机械性方法完全地除去，因此将涂料涂布后，烧成时会有气体由镁合金内喷出而产生涂膜膨胀的情况。另外，研磨等操作中附着的指纹等油分，一般认为这也是涂膜膨胀的原因。
另外，镁本身有氢的吸附性，特别是与铝的合金Mg17Al12一般被称为氢吸附合金。使用触变成型的AZ91D因含有铝9质量％且铸造时的偏析，也被认为是更容易含有氢的合金。因此，镁合金不管是因为何种过程而吸附氢时，通过涂料涂布后的烧成时的加热会有氢脱离的情况，一般认为这也是涂膜膨胀的原因。
如此地将涂料涂布于镁合金时，由于脱模剂、研磨等操作中附着的研磨液、指纹等油分的影响、镁本身的氢的吸附性，会有无法将涂料顺利地涂布的问题。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：芹田一夫，“镁合金的表面处理的问题点”，表面技术，53卷，3号，176～181页，2002年3月1日发行
发明内容
发明所要解决的问题
由此，本发明的课题是解决将涂料涂布于镁合金时的上述问题点。
用于解决课题的手段
本发明人等为了解决上述课题而潜心研究的结果，发现了将涂料涂布于镁合金材料之前，通过将镁合金材料以200℃以上进行加热处理，而解决上述问题并将涂料顺利地涂布于镁合金材料的方法，进而完成本发明。
即，本发明为一种镁合金制品的制造方法，其为将涂料涂布于镁合金材料的镁合金制品的制造方法，其特征在于，在将涂料涂布于镁合金材料之前，将镁合金材料以200℃以上进行加热处理。
另外，本发明为以上述制造方法所制造的镁合金制品。
进而，本发明为一种镁合金材料的涂布方法，其为将涂料涂布于镁合金材料的方法，其特征在于，在将涂料涂布于镁合金材料之前，将镁合金材料以200℃以上进行加热处理。
发明效果
通过本发明的镁合金制品的制造方法，将涂料涂布于镁合金材料之前，正因为含有将镁合金材料以200℃以上进行加热处理的步骤，即可将涂料顺利地涂布于镁合金材料，膨胀等的缺陷也减少，耐腐蚀性也提升，制品制造时的成品率也提升。
另外，通过本发明的镁合金制品的制造方法，将涂料涂布于镁合金材料时原本所必要的脱模剂、研磨等操作中附着的研磨液、指纹等油分等的除去等步骤也可以不进行。
进而，本发明的镁合金制品，因为可将涂料顺利地涂布于镁合金材料，因此能够成为如下的产品，例如，成为凭借透明、透色涂布、薄膜的隐蔽色而具有基底质感(金属感)的良好外观的产品、是以厚膜的隐蔽色来消除底部缺陷而发挥镁的轻量性、强度等的产品。
具体实施方式
本发明的镁合金制品的制造方法(以下称为“本发明方法”)为将涂料涂布于镁合金材料的镁合金制品的制造方法，其中将涂料涂布于镁合金材料之前，将镁合金材料以200℃以上进行加热处理。除了进行此处理，其他可依照以往公知的涂布方法来进行。
本发明方法所使用的镁合金主要含有镁，若为与铝、锌、铜、锰、硅、锆、锂等的镁以外的金属的合金，则并无特别限定。作为此种镁合金，例如，可列举ASTM规格的AZ91A、AZ91B、AZ91D、AM60A、AM60B、AS41A、AZ31、AZ31B、AZ63A、AZ91C、AZ91E、AZ92A、AM100A、ZK51A、ZK61A、EZ33A、QE22A、ZE41A等。
本发明方法所使用的镁合金材料是将上述镁合金进行成型的镁合金材料。将镁合金成型的方法并无特别限定，例如，可列举压机等的锻造，压铸成型、触变成型等的铸造等，这些之中优选铸造，特别优选压铸成型或触变成型。
本发明方法中，镁合金材料的加热处理为200℃以上，优选为250℃以上、更优选为300℃以上、特别优选为350℃以上的温度进行处理。加热处理的温度上限虽无特别限定，但为高温时，根据镁合金的种类不同也会有发生变形、相变等的情况，因此优选为450℃以下。另外，加热处理后到可进行接下来的处理的温度之前也可适当地进行冷却。
另外，加热处理可用以往公知的电炉等来进行，可以是连续法也可以是分批法。
进一步，加热处理中，除上述温度以外的加热处理的条件并无特别限定，也可根据镁合金材料的状态来适当地进行设定。
例如，加热处理的时间，若无法以目视确认镁合金材料中的流动性、皱纹、冷痕等情况时，也可进行20分钟以上加热处理，若可利用目视确认镁合金材料中的流动性、皱纹、冷痕等情况时，也可进行40分钟以上加热处理。
另外，加热处理的气氛通常为空气是没有问题的，例如，若需要防止因氧化产生的变色时，也可用经除湿的空气、不活泼气体。
通过本发明方法的加热处理，镁合金材料会有产生应变时，此应变可通过以往公知的方法，例如，升温或冷却速度的控制、基座的种类与形状的选择、夹具的种类或形状的选择等来防止。
进一步，通过进行本发明方法的加热处理，基本上在镁合金材料中，在涂料涂布前后以往会进行的研磨处理、脱脂处理、脱模剂的除去处理、沾污的除去处理、化学转化处理等处理也可不进行。但是，为了提高镁合金制品的商品价值与外观评估(美观)，也可在镁合金材料中进行研磨处理、脱脂处理等处理。
镁合金材料的研磨处理并无特别限定，例如，可以喷砂、搪磨、抛光、化学研磨等以往公知的方法进行。另外，研磨可根据所要求的商品价值与外观评估适当地进行即可。
另外，镁合金材料的脱脂处理并无特别限定，例如，可以使用有机溶剂、碱溶液等以往公知的方法进行。作为脱脂处理所使用的碱溶液，例如可列举氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾等含有碱物质的水溶液。作为含有此种碱物质的水溶液，例如可利用SK18(株式会社杰希优制造)等市售品。进一步，脱脂处理的条件并无特别限定，例如可以将镁合金材料在如下水溶液中浸渍5分钟左右，所述水溶液以60g/L以下含有碱物质并设为60℃以下。
通过进行本发明方法的加热处理，可除去镁合金材料上所附着的脱模剂(聚硅氧系、矿物油系、油脂/酯系、蜡系)、研磨等操作中附着的研磨液、指纹等油分等。另外，通过进行加热处理也可除去镁合金内的内在气体。进一步，通过进行加热处理，因镁的氧化会成为均质且致密，因此可大幅抑制镁的氧化物氢氧物等的不均匀性、镁合金成型时的化学组成的偏差、杂质的混入等、由活性的金属造成耐腐蚀性的劣化。另外，此效果通过提前进行杂质的除去处理而进一步提升。因此，镁合金材料的加热处理后，可直接在镁合金材料上进行与涂料的种类无关、密合好、而且无缺陷的涂布。
镁合金材料上所涂布的涂料并无特别限定，例如，可列举UV固化型涂布、热固化型涂布、两液性固化剂使用型涂布等有机系涂料，陶瓷涂布等无机系涂料，有机系涂料与无机系涂料的混合品等。作为镁合金制品，若需要具有金属感的良好外观(美观)制品时，优选使用透明/半透明的透明/透色的涂料。另外，作为镁合金制品，需要不保留基底质感，相反地消除缺陷，仅以镁的轻量性、强度等的特性为目标的情况下，也可使用隐蔽性强的涂料。
另外，将涂料涂布于镁合金材料的方法也无特别限定，例如，也可以浸渍/拉起处理(浸渍法)、喷涂法、狭缝涂布、辊涂等来进行。另外，此涂料的涂布可进行1次或2次以上。再者，涂膜的厚度没有特别限定，通过进行本发明方法的加热处理，即使涂膜的厚度比以往更薄，也能够发挥涂料的效果。
进而，在镁合金材料中，将涂料涂布之前，也可进行导电化处理、耐腐蚀性处理等处理。导电化处理中，例如将利用导电性金属、氧化锡等导电性氧化金属、或导电性塑料、含碳树脂等涂料，在镁合金材料的内面或内外面上，通过真空蒸镀或与上述相同的涂布法来进行涂布即可。另外，耐腐蚀性处理中，例如，将利用烷氧基硅烷系材料的涂料，在镁合金材料的内面或内外面上，通过真空蒸镀或与上述相同的涂布法来进行涂布即可。
作为本发明方法的优选的方式可列举以下内容。
<方式1>
将镁合金材料，根据需要进行研磨处理、脱脂处理、脱模剂的除去处理、沾污的除去处理、化学转化处理等，将其以200℃以上进行20分钟以上加热处理，并放置冷却。接着，涂布通过热固化型涂布等有机系涂料、陶瓷涂布等无机系涂料、有机系涂料与无机系涂料的混合品等利用热而固化的涂料。之后，为了涂料的固化与溶剂/水分的除去来加热，从而得到镁合金制品。此加热温度因涂料而不同，大约为200℃以下。需要说明的是，为了涂料的固化即使进行加热，由于已经进行过加热处理，因此不会发生由于该加热所造成的涂膜膨胀等。
<方式2>
将镁合金材料，根据需要进行研磨处理、脱脂处理、脱模剂的除去处理、沾污的除去处理、化学转化处理等，将其以200℃以上进行20分钟以上加热处理，并放置冷却。接着，涂布通过UV固化型涂布等有机系涂料等通过热以外而固化的涂料，从而得到镁合金制品。需要说明的是，使用通过热以外而固化的涂料时，即使进行加热，因为是除去溶剂的程度的低温，此种情况下，涂料固化时当然不会发生膨胀等缺陷。
本发明方法因可将涂料顺利地涂布于镁合金材料，因此能够成为如下的产品，例如，具有基底质感(金属感)的良好外观的产品、或者是不保留基底质感而发挥镁的轻量性、强度等的产品。另外，也提升耐腐蚀性。
此种镁合金制品可利用在手机、智能型手机、个人计算机的壳体等。还有其他要求轻量的夹具、工具、相机等携带用制品、家电制品、2轮/4轮汽车零件等众多用途。
实施例
以下列举本发明的实施例并详细说明，但本发明并不限定于这些实施例。
实施例1
向镁合金材料涂布涂料：由镁合金AZ91D(包含9％的铝、1％的锌)的触变成型品来制作平板的试片(25×50mm)。需要说明的是，触变成型时，模具中已预先涂布脱模剂(聚硅氧系)。将此试片以表1的条件进行处理而得到镁合金制品。需要说明的是，处理的顺序为碱脱脂处理、加热处理、涂布处理的顺序。
表1
| No. | 碱脱脂处理 | 加热处理 | 涂布处理 |
| 1 | 有 | 无 | 有 |
| 2 | 有 | 200℃ | 有 |
| 3 | 有 | 250℃ | 有 |
| 4 | 有 | 300℃ | 有 |
| 5 | 有 | 350℃ | 有 |
| 6 | 无 | 350℃ | 有 |
<碱脱脂处理>
将试片在设为60℃的SK18(株式会社杰希优制造)中浸渍5分钟。
<加热处理>
使用电炉，将试片以表1中记载的温度、大气压下加热60分钟。之后放置冷却至常温。
<涂布处理>
将由以下15质量％的组成A涂料和85质量％的组成B涂料所构成的含丙烯酸树脂的聚硅氧系的涂料(固化温度：160℃)放入容器中，将试片浸渍30秒钟并风干。接着，将试片以160℃15分钟加热后，放置冷却至常温。
(组成A)
(组成B)
四乙氧基硅烷 35质量％以下
2-丙醇 50质量％以下
关于在上述所得到的试片，由涂布前后的重量变化来计算膜厚。另外，关于这些试片，进行JIS K 5600-5-6的百格测试及JIS K 5600-5-4的铅笔硬度测试。在表2中显示这些结果。
表2
| No. | 计算膜厚(μm) | 百格测试 | 铅笔硬度测试 |
| 1 | 19.9 | 5全面剥离 | B |
| 2 | 15.5 | 0-2剥离 | 2H |
| 3 | 13.6 | 0 | 2H |
| 4 | 13.6 | 0 | 2H |
| 5 | 15.5 | 0 | 2H |
| 6 | 14.1 | 0 | 2H |
由以上结果可知，对于涂料和镁合金的密合性而言，将镁合金材料通过以200℃以上进行加热处理会变高，通过以250℃以上进行加热处理会变得更高。另外，也可得知通过进行加热处理，可省略以往必要的碱脱脂处理(No.6)。
实施例2
向镁合金材料涂布涂料：由压延材的镁合金AZ31B(包含3％的铝、1％的锌)制作平板的试片(25×50mm)。将此试片利用以下表3的条件进行处理，从而得到镁合金制品。需要说明的是，关于碱脱脂处理、加热处理、涂布处理为与实施例1相同条件，对于处理的顺序而言，No.7～11、13为碱脱脂处理、加热处理、涂布处理的顺序，No.12为加热处理、碱脱脂处理、涂布处理的顺序。
表3
| No. | 碱脱脂处理 | 加热处理 | 涂布处理 |
| 7 | 有 | 无 | 有 |
| 8 | 有 | 200℃ | 有 |
| 9 | 有 | 250℃ | 有 |
| 10 | 有 | 300℃ | 有 |
| 11 | 有 | 350℃ | 有 |
| 12 | 有 | 350℃ | 有 |
| 13 | 无 | 350℃ | 有 |
关于在上述所得到的试片，进行与实施例1相同的膜厚计算、百格测试及铅笔硬度测试。在表4中显示这些结果。
表4
| No. | 计算膜厚(μm) | 百格测试 | 铅笔硬度测试 |
| 7 | 13.4 | 0 | 2H |
| 8 | 12.0 | 0 | 2H |
| 9 | 13.1 | 0 | 2H |
| 10 | 13.9 | 0 | 2H |
| 11 | 12.7 | 0 | 2H |
| 12 | 12.5 | 0 | 2H |
| 13 | 14.2 | 0 | 2H |
关于与实施例1组成不同的压延材的镁合金材料，原本即使不进行加热处理，由于涂料与镁合金的密合性高，通过进行加热处理，涂料与镁合金的密合性没有变化。但是，可得知通过进行加热处理，可省略以往必要的碱脱脂处理(No.13)。
实施例3
耐腐蚀性测试：由镁合金AZ91D来制作与实施例1的No.4或No.5相同的镁合金制品(No.15及16)、由镁合金AZ31B制作与实施例2的No.12相同的镁合金制品(No.19)，依照旧JIS L0848测试法，将这些制品浸渍于设定为40℃的人工汗中，经过规定的时间后，以目视确认有无孔蚀。另外，作为比较，制作出除了不进行加热处理或加热处理的温度为160℃其他均相同的镁合金制品(No.14(AZ91D)、No.17～18(AZ31B))，并使用这些制品来进行相同的确认。在表5中显示这些结果。
表5
| No. | 加热处理 | 孔蚀被确认到的时间 |
| 14 | 无 | 0～90小时 |
| 15 | 300℃ | 90～170小时 |
| 16 | 350℃ | 90～170小时 |
| 17 | 无 | 129小时 |
| 18 | 160℃ | 129小时 |
| 19 | 350℃ | 246小时 |
由以上结果，可得知镁合金AZ91D及AZ31B二者通过进行加热处理，镁合金制品的耐腐蚀性均提升。也可得知，对于该耐腐蚀性而言，相比于AZ31的压延材以160℃进行加热处理的情况而言，300℃的情况会提升耐腐蚀性，相比AZ91D的触变材没有进行加热处理而言，以300℃与350℃进行加热处理会提升耐腐蚀性。
产业上可利用性
本发明的镁合金制品的制造方法可利用于手机、智能型手机、个人计算机、还有其他要求轻量的夹具、工具、相机等携带用制品、家电制品、2轮/4轮汽车零件等众多用途制品的壳体、零件的制造。
Claims (7)
1.一种镁合金制品的制造方法，其是将涂料涂布于镁合金材料的镁合金制品的制造方法，其特征在于，在将涂料涂布于镁合金材料之前，将镁合金材料以200℃以上进行加热处理。
2.如权利要求1所述的镁合金制品的制造方法，其中，镁合金材料为以铸造进行成型的镁合金材料。
3.如权利要求1所述的镁合金制品的制造方法，其中，镁合金材料为以压铸成型或触变成型进行成型的镁合金材料。
4.一种镁合金制品，其是以权利要求1～3中的任一项所述的镁合金制品的制造方法所制造。
5.一种镁合金材料的涂布方法，其是将涂料涂布于镁合金材料的方法，其特征在于，在将涂料涂布于镁合金材料之前，将镁合金材料以200℃以上进行加热处理。
6.如权利要求5的镁合金材料的涂布方法，其中镁合金材料为以铸造进行成型的镁合金材料。
7.如权利要求5的镁合金材料的涂布方法，其中镁合金材料为以压铸成型或触变成型进行成型的镁合金材料。
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