DE112011104621T5

DE112011104621T5 - Magnesuimlegierung mit dichter Oberflächentextur und ihr Oberflächenbehandlungsverfahren

Info

Publication number: DE112011104621T5
Application number: DE112011104621.9T
Authority: DE
Inventors: Young-Hee Park
Original assignee: Posco Co Ltd; Research Institute of Industrial Science and Technology RIST
Current assignee: Posco Co Ltd Pohang Si Kr; Research Institute Of Industrial Science & Tec Kr
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2014-02-20
Also published as: US20150251216A1; US20130288046A1; JP2014501338A; KR20120075177A; CN103339288B; DE112011104621T9; CN103339288A; KR101238895B1; JP5891243B2; CA2823304A1; WO2012091456A3; WO2012091456A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnesiumlegierung mit dichter Oberflächentextur und ihr Oberflächenbehandlungsverfahren und insbesondere eine Magnesiumlegierung und ihr Oberflächenbehandlungsverfahren, wobei die Magnesiumlegierung folgendes einschließt: ein Stammmaterial, einschließlich Magnesium oder Magnesiumlegierung; eine oberflächenmodifizierte Schicht, die auf der Oberfläche des Stammmaterials gebildet ist und Si enthält; und eine Überzugsschicht, die auf der oberflächenmodifizierten Schicht gebildet ist, wobei die oberflächenmodifizierte Schicht eine „-Si-O-Mg-”-Struktur umfasst.

Description

[TECHNISCHES GEBIET]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnesiumlegierung mit dichter Oberflächentextur und somit verbesserter mechanischer Festigkeit und ein Oberflächenbehandlungsverfahren davon.
[HINTERGRUND DES FACHGEBIETES]
Magnesium ist das achthäufigste Element in der Erdkruste und ein Metall mit niedriger Dichte, welches für den menschlichen Körper harmlos ist, so dass es ein enormes Potential hat, für Innen-/Außenmaterialien für eine Vielzahl von Produkten anwendbar zu sein. Als ein Metall mit relativ hoher spezifischer Festigkeit zieht Magnesium ein großes Interesse als ein neues Material auf sich, welches mit dem Trend zu leichtgewichtigen und energiesparenden Produkten und Ersatzstoffen für die existierenden Materialien geht, um die Schwäche der Kunststoffmaterialien auszugleichen. Die Magnesiumlegierung wurde im Bereich der Automobile, bei Raumfahrt bzw. Flugverkehranwendungen, Laptopcomputer, für mobile Informationsgerätschaft und so weiter eingesetzt, und ihre Anwendungen zeigen einen zunehmenden Trend.
Die Magnesiumlegierung hat ausgezeichnete Charakteristika, wie ein hohes Antivibrationsvermögen, außergewöhnliche Absorptionseigenschaften bezüglich Vibration und Schock, exzellente elektromagnetische Abschirmungseigenschaften, Leichtgewichtscharakteristika, hohe spezifische Festigkeit oder dergleichen. Nachteiligerweise zeigt die Magnesiumlegierung jedoch eine schlechte Formbarkeit bei Raumtemperatur, wodurch eine erhöhte Temperatur von 250°C oder darüber bei dem Walz- oder Formungsverfahren erforderlich ist.
Im Allgemeinen wird die Magnesiumlegierung einem Oberflächenbehandlungsverfahren unterzogen, in dem ein mechanisches Polieren, eine Lackvorbehandlung und ein Lackieren durchgeführt werden. Obgleich das Oberflächenbehandlungsverfahren alle vorstehend erwähnten Schritte einschließt, wird in unvermeidbarer Weise eine Oberflächenschicht auf der Oberfläche der Magnesiumlegierung auf Grund der Oxidation von Magnesium gebildet. Wie es zum Beispiel in der 1 veranschaulicht ist, wird die Oberflächenschicht, welche durch die Oxidation von Magnesium verursacht wird, zwischen dem Magnesium und der Oberflächen-behandelten Schicht gebildet, selbst in dem Fall, wenn die Magnesiumlegierung eine Struktur aufweist, die eine Sol-Gel-Schicht, eine Grundierungsschicht, eine intermediäre Lackschicht und eine obere Lackschicht einschließt. Diesbezüglich führt letztlich ein Oberflächenbehandlungsverfahren, welches bezüglich der Magnesiumlegierung in der Luft ausgeführt wird, zur Bildung einer oxidierten Schicht von etwa 5 nm oder so, wobei die Schicht aus Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid und Magnesiumcarbonat besteht. Wenn in Wasser eingetaucht wird, ist die Oberflächenschicht der Magnesiumlegierung, die der Luft ausgesetzt wird, für eine Änderung bezüglich der Dicke auf hin zu etwa 20 bis 30 nm empfänglich. Während eines Oberflächenschwabbelverfahrens unter Verwendung von Wasser im Herstellungsverfahren verändert sich der pH-Wert des in dem Verfahren verwendeten Wassers hin zum alkalischen mit einem pH-Wert von etwa 11, in welchem Falle die Oberflächenschicht auf eine Dicke von etwa 50 nm durch das Schwabbelverfahren wächst. In anderen Worten enthält die Oberflächenschicht der Magnesiumlegierung MgO, Mg(OH)₂ und MgCO₃, wobei unter diesen eher Mg(OH)₂ als MgO vornehmlich in der Oberflächenschicht vorliegt, wenn das Schwabbelverfahren unter Verwendung von Wasser durchgeführt wird.
Die dadurch gebildete oxidierte Schicht verursacht eine Verschlechterung der Adhäsion der Lackschicht und eine Verfärbung in dem Salzsprühtest, was nachteiliger Weise zu einer unbefriedigenden Haltbarkeit und Verlässlichkeit der Produkte wie Laptopcomputer führt, welche die Magnesiumlegierung als ein Außenmaterial verwenden.
Um dieses Problem zu lösen, wurde eine Vielzahl von Oberflächenbehandlungsverfahren für Magnesiumlegierungen eingesetzt, einschließlich zum Beispiel die Durchführung einer mechanischen Oberflächenpolierung (wie ein Glanzpolieren, Haarstrich-Polieren etc.), die in breitem Umfang zur Anwendung kommen, um ein Metallmaterial zu prozessieren, und das anschließende Anwenden eines Alkalibehandlungsverfahrens zur Oberflächenreinigung, um eine Oberflächen-behandelte Schicht zu bilden. Darüber hinaus schließen die Oberflächenbehandlungsverfahren für Magnesiumlegierungen die Anodisierbehandlung, chemische Umwandlungsbehandlung, elektrolytische Plasmaoxidation, das Zn-Eintauchbeschichten, das elektrolose Ni-Plattieren bzw. -Galvanisieren etc. ein.
Obgleich die Magnesiumlegierung dafür bekannt ist, gegenüber Alkali stabil zu sein, wird die Oberfläche von Magnesium im Nanometermaßstab durch Alkali geätzt, wie es bereits oben beschrieben worden ist, und sie ist für eine Änderung in der Dicke der Oberflächenschicht empfänglich. Deshalb führt das Alkalibehandlungsverfahren letztlich dazu, dass die Magnesiumlegierung durch Alkali geätzt wird und somit sie sich in der Dicke der Oberflächentextur verändert. Die schlechten mechanischen Eigenschaften der dadurch gebildeten Oberflächentextur spielen eine Rolle in der Verursachung einer verschlechterten Adhäsion bzw. Adhäsion der Schicht nach der Oberflächenbehandlung, wie der Sol-Gel-Beschichtung oder Lackierung, was zu einer Gesamtverschlechterung in der Qualität der Oberflächenbehandlung führt.
Die Magnesiumoberflächentextur, das heißt der dünne Magnesiumhydroxidfilm, hat eine so niedrige Dichte, dass die mechanischen Eigenschaften verschlechtert werden. Folglich sind Mängel bezüglich der Oberflächenerscheinung, wie Flecken auf der Oberfläche eine Magnesiumlegierung während des Oberflächenbehandlungsverfahrens, Mängel in der chemischen Umwandlungsbehandlung oder im Plattierungsverfahren, oder Mängel in der Beschichtungsadhäsion nach dem Lackierverfahren bzw. -prozess oder die Salzwasserbeständigkeit hauptsächlich der oxidierten Schicht oder der Hydroxidschicht zuzuschreiben.
[OFFENBARUNG]
[TECHNISCHES GEBIET]
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Magnesiumlegierung mit dichter Oberflächentextur und ein Oberflächenbehandlungsverfahren davon bereitzustellen, welches Defekte bzw. Mängel bezüglich der Oberflächenerscheinung verhindert, wie Flecken, die während des Oberflächenbehandlungsverfahrens auftreten, Mängel bei der chemischen Umwandlungsbehandlung oder dem Plattierungsverfahren, oder Mängel bei der Beschichtungsadhäsion nach dem Lackierverfahren oder der Salzwasserbeständigkeit, und es stellt die Adhäsionsstabilität der Oberflächen-behandelten Schicht sicher, um mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Magnesiumlegierung bereitzustellen, welche für die Einsatzzwecke als ein Automobil-Stahlblech und ein Kupfer-Plattierlaminat für eine Leiterplatte und ein Oberflächenbehandlungsverfahren davon zur Verfügung steht.
[TECHNISCHE LÖSUNG]
Die vorliegende Erfindung umfasst eine Magnesiumlegierung, welche folgendes umfasst: ein Stammmaterial, beinhaltend Magnesium oder Magnesiumlegierung; eine oberflächenmodifizierte Schicht, die auf der Oberfläche des Stammmaterials gebildet ist und Si enthält; und eine Überzugsschicht, die auf der oberflächenmodifizierten Schicht gebildet ist, wobei die oberflächenmodifizierte Schicht eine „-Si-O-Mg”-Struktur umfasst.
Die oberflächenmodifizierte Schicht kann eine ”-Si-O-Mg-O-Si”-Struktur umfassen und eine Dicke von 50 nm bis 150 nm aufweisen. Ferner kann die oberflächenmodifizierte Schicht gebildet werden, indem die Oberfläche des Stammmaterials mit einer wässrigen alkalischen Lösung, die 1 bis 5 Gew.-% an Kaliumhydroxid oder 1 bis 10 Gew.-% an Natriumhydroxid und 1 bis 5 Gew.-% an Tetraethylorthosilicat umfasst, behandelt wird. Die Überzugsschicht kann eine Lackschicht oder eine Metallschicht umfassen.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Oberflächenbehandlungsverfahren für (eine) Magnesiumlegierung bereit, welches die folgenden Schritte umfasst: (a) Herstellen eines Stammmaterials, das Magnesium oder Magnesiumlegierung umfasst; (b) Behandeln des Stammmaterials mit einer Silicat enthaltenden alkalischen Lösung, um eine oberflächenmodifizierte Schicht auf der Oberfläche des Stammmaterials zu bilden; und (c) Bilden einer Überzugsschicht auf der oberflächenmodifizierten Schicht, wobei die alkalische Lösung eine wässrige Lösung verwendet, die 1 bis 5 Gew.-% an Kaliumhydroxid oder 1 bis 10 Gew.-% an Natriumhydroxid und 1 bis 5 Gew.-% an Tetraethylorthosilicat enthält.
In der vorliegenden Erfindung kann der Schritt (c) zum Bilden einer Überzugsschicht die Schritte des Bildens einer Lackschicht oder einer Metallschicht einschließen. Die Lackschicht kann gebildet werden, indem mindestens eine Schicht eines Lackes auf der Oberfläche der oberflächenmodifizierten Schicht durch Beschichten aufgetragen wird. Das Oberflächenbehandlungsverfahren kann ferner die Schritte des Bildens einer Sol-Gel-Überzugsschicht auf der Oberfläche des Stammmaterials mit der darauf gebildeten oberflächenmodifizierten Schicht vor der Bildung der Lackschicht umfassen. Die Metallschicht kann gebildet werden, indem mindestens ein Metall, das aus der Gruppe gewählt wird, die aus Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Silber (Ag), Gold (Au), Nickel (Ni), Platin (Pt) und Wolfram (W) besteht, auf der Oberfläche der Überzugsschicht laminiert wird. In dem Fall, dass die Überzugsschicht eine Metallschicht ist, kann das Oberflächenbehandlungsverfahren ferner die Schritte des Bildens einer Harzschicht zwischen der oberflächenmodifizierten Schicht und der Metallschicht der Überzugsschicht umfassen.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung detaillierter beschrieben. Herkömmlicher Weise wird die Oberfläche der Magnesiumlegierung durch ein Verfahren der Anwendung von elektrischem Strom unter Verwendung eines Elektrolyten oder mittels eines chemischen Umwandlungsbehandlungsverfahrens behandelt. Das Verfahren der Anwendung von elektrischem Strom ist immer noch problematisch, da es eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften verursacht. Das chemische Umwandlungsverfahren weist ebenfalls das Problem auf, dass die chemische Umwandlung kaum auf dem Magnesiummaterial funktioniert und notwendiger Weise eine Säure zum Ätzen und zur chemischen Umwandlung eingesetzt werden.
Im Allgemeinen liegt eine Oberflächenschicht aus Magnesiumoxid oder Magnesiumhydroxid vor, welches die Adhäsion der Oberflächen-behandelten Schicht und die Salzwasserbeständigkeit verschlechtert und Mängel im Aussehen auf der Oberfläche der Magnesiumlegierung verursacht.
Um die Eigenschaften, wie die Adhäsion und die Salzwasserbeständigkeit des Magnesium oder Magnesiumlegierung einschließenden Stammmaterials zu verbessern und das Auftreten von Mängeln bezüglich des Oberflächenaussehens zu verhindern, sieht die vorliegende Erfindung eine Magnesiumlegierung und dessen Herstellungsverfahren vor, wobei eine Silicatverbindung in die Oberflächenschicht von Magnesiumoxid oder Magnesiumhydroxid auf der Oberfläche des Stammmaterials eingeführt wird, um eine dichte Oberflächentextur auf der oxidierten oder Hydroxid-Überzugsschicht auf der Oberfläche zu bilden und die Eigenschaften zu verbessern.
Mit anderen Worten kann die vorliegende Erfindung ein Magnesiumlegierungsbauteil und dessen Prozessierungsverfahren bereitstellen, wobei Si in eine oxidierte Schicht oder Hydroxidschicht im Nanometer-Maßstab, die auf der Oberfläche des Stammmaterials, welches Magnesium oder Magnesiumlegierung einschließt, eingeführt wird, um die Oberflächenschicht zu einer Überzugsschicht mit einer dichten Textur zu verändern und um eine oberflächenmodifizierte Schicht zu bilden, die so modifiziert ist, dass sie für das anschließende Oberflächenbehandlungsverfahren geeignet ist.
Demzufolge hat die Oberflächentextur der Magnesiumlegierung, in welche eine Silikatverbindung eingeführt wird, eine verbesserte mechanische Festigkeit und somit Adhäsionsstabilität gegenüber der nachfolgenden bzw. späteren Überzugsschicht. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung die Adhäsion und Haltbarkeit der späteren Oberflächen-behandelten Schicht sicherstellen, indem die Hydroxid-Überzugsschicht auf der Oberfläche des Stammmaterials dichter gemacht wird. Obgleich die Hydroxid-Überzugsschicht, welche nicht Oberflächen-behandelt worden ist, zu den unterschiedlichen Mängeln bei der Oberflächenqualität auf Grund ihrer problematischen Textur beiträgt, weist die Oberfläche, welche gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt worden ist, eine beträchtliche Verbesserung bezüglich der Eigenschaften auf.
Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls Adhäsionsstabilität und Haltbarkeit der nachfolgenden Oberflächen-behandelten Schicht bereitstellen, indem eine Silkatverbindung, die in eine Alkali-behandelte Lösung eingemischt ist, in die Oberlfächentextur des Stammmaterials penetriert bzw. eindringen gelassen wird, um eine dichtere Oberflächentextur zu erzeugen. Darüber hinaus hat die Magnesiumlegierung, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt wurde, eine so dichte Oberflächentextur, dass eine ausgezeichnete Beschichtungsadhäsion ohne Mängel bezüglich des Aussehens der Oberfläche, wie Oberflächenflecke bei dem Kochwasser-Beständigkeitstest nach dem Lackier-/Finishing-Verfahren beibehalten wird, und sie zeigt auch keine möglicherweise auftretende Mängel, selbst bei der chemischen Umwandlung oder einem Plattierverfahren, wodurch die Produktqualität verbessert wird, wenn es als ein Außenmaterial zur Anwendung kommt. Die Magnesiumlegierung der vorliegenden Erfindung ist für Anwendungszwecke als ein Auto-Kupfer-Plattierlaminat (MCCL) für Leiterplatten einsetzbar.
Spezieller kann die Oberfläche des Stammmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung Magnesiumoxid oder Magnesiumhydroxid enthalten, und wenn das Stammmaterial in die alkalische Lösung, welche Tetraethylorthosilikat enthält, eingetaucht wird, bindet sich das Silikat an Wasser in der alkalischen Lösung, wodurch sich eine „-Si-O-Si”-Struktur auf der Oberfläche des Stammmaterials bildet. Diese Struktur reagiert mit dem Magnesiumhydroxid, wodurch eine Bindungsstruktur erzeugt wird, die durch die folgende chemische Formel 1 repräsentiert wird, wodurch eine oberflächenmodifizierte Schicht gebildet wird. Diesbezüglich bindet gemäß der vorliegenden Erfindung ”-O-Si-” an das Magnesium der chemischen Formel 1, wodurch eine Netzwerkstruktur von ”-Si-O-Mg-O-Si-” in der oberflächenmodifizierten Schicht gebildet wird. Dies bedeutet die Bildung einer Schicht mit einer dichten Oberflächenschicht. [Chemische Formel 1]
Mit anderen Worten kann die vorliegende Erfindung durch Einführen einer Silikatverbindung in die Oberfläche des Stammmaterials, welches Magnesium oder Magnesiumlegierung einschließt, nicht nur eine Zunahme in der Dicke der Oberflächentextur durch alkalisches Ätzen sicherstellen, sondern auch dazu führen, dass die Magnesiumhydroxidschicht mit niedriger Dichte an Silikat bindet, was zu einer dichten Oberflächenstruktur führt. Deshalb verbessert die vorliegende Erfindung in starkem Maße die mechanische Festigkeit der Oberflächenschicht des Stammmaterials, wodurch die Adhäsion an die nachfolgende Überzugsschicht und die Salzwasserbeständigkeit verbessert werden.
Demzufolge sieht eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Magnesiumlegierung vor, welche folgendes umfasst: ein Stammmaterial, welche Magnesium oder Magnesiumlegierung umfasst; eine oberflächenmodifizierte Schicht, die auf der Oberfläche des Stammmaterials gebildet ist und Si enthält; und eine auf der oberflächenmodifizierten Schicht gebildete Überzugsschicht, wobei die oberflächenmodifizierte Schicht eine „-Si-O-Mg-”-Struktur einschließt. Stärker bevorzugt sieht die vorliegende Erfindung eine Magnesiumlegierung vor, welche folgendes umfasst: eine Magnesiumlegierungsschicht; eine oberflächenmodifizierte Schicht, die auf der Oberfläche der Magnesiumlegierungsschicht gebildet ist und eine „-Si-O-Mg-”-Struktur einschließt; und eine auf der oberflächenmodifizierten Schicht gebildete Überzugsschicht. In der vorliegenden Erfindung schließt die Überzugsschicht eine Lackschicht oder eine Metallschicht ein.
Die 2 ist eine schematische Darstellung, welche einen Querschnitt der Magnesiumlegierung mit dichter Oberflächentextur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Magnesiumlegierungen kann die Magnesiumlegierung der vorliegenden Erfindung die Hydroxidschicht, welche natürlicherweise auf der Oberfläche von Magnesium gebildet wird, zu einer stabilen oberflächenmodifizierten Schicht umwandeln, wie es in der 2 gezeigt ist unter Verwendung einer vorbestimmten Menge an Tetralkoxysilan (das heißt die Silikatverbindung) in dem Alkalibehandlungsverfahren zum Reinigen der Oberfläche des Stammmaterials.
Insbesondere erhöht sich die Dicke der Oberflächenschicht in dem Alkalibehandlungsverfahren, und Si dringt in die Oberfläche von Magnesium ein und bindet sich an den Sauerstoff in dem Magnesiumoxid oder Magnesiumhydroxid, vorliegend in der Oberfläche des Stammmaterials, welches Magnesium oder Magnesiumlegierung einschließt, so dass die oberflächenmodifizierte Schicht die „-Si-O-Mg-”-Struktur aufweist. Mit dieser Struktur kann die vorliegende Erfindung visuelle Mängel bezüglich des Aussehens, die möglicherweise auf der Oberfläche der vorliegenden Magnesiumlegierung während des Oberflächenbehandlungsverfahrens gebildet werden, oder die Mängel, welche in dem chemischen Umwandlungsverfahren oder dem Plattierungsverfahren auftreten, verhindern. Da ferner eine Lackschicht auf der oberflächenmodifizierte Schicht gebildet wird, kann die vorliegende Erfindung Mängel in der Beschichtungsadhäsion oder der Salzwasserbeständigkeit nach dem Lackierverfahren verhindern und eine Adhäsionsstabilität der Oberflächen-behandelte Schicht sicherstellen, wodurch die mechanischen Eigenschaften verbessert werden. Eine solche oberflächenmodifizierte Schicht kann eine Dicke von 50 nm bis 150 nm aufweisen. Die oberflächenmodifizierte Schicht kann gebildet werden, indem die Oberfläche des Stammmaterials mit einer wässrigen alkalischen Lösung, die 1 bis 5 Gew.-% an Kaliumhydroxid oder 1 bis 10 Gew.-% an Natriumhydroxid und 1 bis 5 Gew.-% an Tetraethylorthosilicat enthält, gebildet werden.
In der Struktur der oberflächenmodifizierten Schicht der Magnesiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung schließt die Überzugsschicht implizit eine Lackschicht oder eine Metallschicht ein.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Magnesiumlegierung als ein Material für Automobil-Stahlbleche verwendet werden, wenn eine Lackschicht als Überzugsschicht auf der Silikat enthaltenden oberflächenmodifizierten Schicht gebildet wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Magnesiumlegierung als ein Kupfer-Plattierlaminat hergestellt werden und als ein Material für Leiterplatten verwendet werden, wenn eine Metallschicht als eine Überzugsschicht auf der Silikat enthaltenden oberflächenmodifizierten Schicht gebildet wird. In dem Fall, bei dem die Magnesiumlegierung als ein Kupfer-Plattierlaminat verwendet wird, kann sie ferner eine Harzschicht zur Adhäsion mit der Metallschicht zwischen der oberflächenmodifizierten Schicht und der Metallschicht der Überzugsschicht einschließen. Mit anderen Worten wird die Harzschicht zwischen der oberflächenmodifizierten Schicht und der Metallschicht der Überzugsschicht positioniert.
Die Lackschicht kann mindestens eine Schicht, vorzugsweise mindestens zwei Schichten, die aus einem Lack gebildet werden, einschließen. Die Dicke der Lackschicht ist nicht in spezifischer Weise beschränkt, jedoch liegt sie vorzugsweise im Bereich von 8 μm bis 12 μm. Die Dicke der Lackschicht kann im Wesentlichen 10 μm betragen.
Die Metallschicht kann mindestens ein Metall einschließen, welches aus der Gruppe gewählt wird, die aus Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Silber (Ag), Gold (Au), Nickel (Ni), Platin (Pt) und Wolfram (W) besteht. Die Metallschicht schließt Kupfer (Cu) unter Berücksichtigung der elektrischen Charakteristika, Wärmetransfercharakteristika und des Preises ein. Vorzugsweise ist die Metallschicht ein Kupfer-Plattierlaminat, welches Kupfer (Cu) verwendet.
Die Harzschicht verwendet jegliches Harz, welches allgemein für die Erzeugung von Metalllaminaten für typische Leiterplatten verfügbar ist. Somit kann jedes bekannte Material im verwandten Fachgebiet für die Harzschicht ohne irgendeine spezifische Beschränkung bezüglich des Typs und der Dicke verwendet werden.
Auf der anderen Seite kann das Magnesium oder Magnesiumlegierung einschließende Stammmaterial, welches zur Erreichung der Oberflächenbehandlung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ferner eine Magnesiumoxidschicht oder eine Magnesiumhydroxidschicht auf ihrer Oberfläche einschließen. Ferner kann das eine Magnesiumlegierung einschließende Stammmaterial ferner unterschiedliche Elemente, wie Aluminium, Zink etc., einschließen und die Form eines geformten Teils oder eines Bleches annehmen. Vorzugsweise wird die Oberfläche des Stammmaterials mechanisch poliert. Zum Beispiel kann das Stammmaterial eine Oberflächen-polierte Magnesiumlegierungsschicht einschließen, oder die Magnesiumoxidschicht oder die Magnesiumhydroxidschicht, welche auf der Oberfläche der Magnesiumlegierungsschicht gebildet ist, wird mechanisch poliert. Als ein weiteres Beispiel kann die Magnesiumlegierungsschicht der vorliegenden Erfindung eine ”AZ21”-Magnesiumlegierung einschließen, welche etwa 2 Gew.-% Aluminium und etwa 1 Gew.-% Zink umfasst; eine ”AZ31”-Magnesiumlegierung, welche etwa 3 Gew.-% Aluminium und etwa 1 Gew.-% Zink umfasst, eine ”AZ61”-Magnesiumlegierung, welche etwa 6 Gew.-% Aluminium und etwa 1 Gew.-% Zink umfasst, oder eine Li-haltige Magnesiumlegierung einschließen. Somit schließt die Oberflächen-polierte Legierung eine Magnesiumlegierung ein, welche Aluminium und Zink enthält, und auf der Oberfläche der Magnesiumoxidschicht oder der Magnesiumhydroxidschicht gebildet ist. Die Oberflächen-polierte Magnesiumlegierungsschicht kann durch mechanisches Polieren der Oberfläche der Magnesiumlegierung erhalten werden.
Die Dicke des Stammmaterial ist nicht in spezifischer Weise beschränkt und kann als im Fachbereich allgemein bekannt angesehen werden. Ferner kann das Stammmaterial der vorliegenden Erfindung, wenn es die Metallschicht einschließt, eine dicke Schicht mit einer Dicke im Mikrometer-Maßstab aufweisen, zum Beispiel im Bereich von 50 μm bis 5000 μm.
In Übereinstimmung mit einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Oberflächenbehandlungsverfahren für eine Magnesiumlegierung bereit gestellt, welches die folgenden Schritte umfasst: (a) Herstellen eines Magnesium oder Magnesiumlegierung einschließenden Stammmaterials; (b) Behandeln des Stammmaterials mit einer Silikat enthaltenden alkalischen Lösung, um eine oberflächenmodifizierte Schicht auf der Oberfläche des Stammmaterials zu bilden; und (c) Bilden einer Überzugsschicht auf der oberflächenmodifizierten Schicht, wobei die alkalische Lösung 1 bis 5 Gew.-% an Kaliumhydroxid oder 1 bis 10 Gew.-% an Natriumhydroxid und 1 bis 5 Gew.-% an Tetraethylorthosilicat verwendet.
In dem Schritt (a) kann das Stammmaterial ferner eine natürlich oxidierte Schicht, welche Magnesiumoxid oder Magnesiumhydroxid umfasst, auf deren Oberfläche einschließen.
Ferner kann der Schritt (c) des Bildens einer Überzugsschicht die Schritte des Bildens einer Lackschicht oder einer Metallschicht einschließen.
Die Lackschicht kann gebildet werden, indem mindestens eine Überzugsschicht eines Lackes, vorzugsweise mindestens zwei Überzugsschichten eines Lackes auf der Oberfläche der oberflächenmodifizierten Schicht aufgetragen wird bzw. werden. Ferner kann das Oberflächenbehandlungsverfahren weiterhin die Schritte des Bildens einer Sol-Gel-Überzugsschicht auf der Oberfläche des Stammmaterials mit der darauf gebildeten oberflächenmodifizierten Schicht einschließen vor der Bildung der Lackschicht.
Die Metallschicht kann gebildet werden, indem mindestens ein Metall, welches aus der Gruppe gewählt wird, die aus Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Silber (Ag), Gold (Au), Nickel (Ni), Platin (Pt) und Wolfram (W) besteht, auf der oberflächenmodifizierten Schicht durch Beschichten aufgetragen wird. Die Metallschicht kann durch ein typisches Metallbeschichtungsverfahren gebildet werden. Das Metallbeschichtungsverfahren kann entweder ein Abscheidungsbeschichtungsverfahren oder ein Lösungsbeschichtungsverfahren einschließen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann ferner die Schritte des Bildens einer Harzschicht zwischen der oberflächenmodifizierten Schicht und der Metallschicht der Überzugsschicht einschließen.
Das Verfahren kann ferner in dem Schritt (a) das mechanische Polieren der Oberfläche des Magnesium oder Magnesiumlegierung einschließenden Stammmaterials durch mindestens ein Verfahren einschließen, welches aus der Gruppe gewählt wird, die aus Glanzpolieren, Haarstrich-Polieren und Strahlen besteht.
Vorzugsweise kann die vorliegende Erfindung eine Magnesiumlegierung erzeugen, bei welcher die Oberflächentextur eine Si-haltige Magnesiumoxid- oder Magnesiumhydroxidschicht aufweist durch Eintauchen eines Magnesiumbauteils mit einer Magnesiumoxid- oder Magnesiumhydroxidschicht in eine wässrige Lösung aus TEOS/KOH oder TEOS/NaOH und anschließendes Trocknen davon. Somit kann die vorliegende Erfindung eine Magnesiumlegierung mit einer dichten oberflächenmodifizierten Schicht mittels eines solchen einfachen Verfahrens herstellen und die Oberflächenbehandlung der Magnesiumlegierung in einer wässrigen Lösung ohne Verwendung eines organischen Lösungsmittels praktikabel machen, wodurch das Auftreten von organischem Abfalllösungsmittel vermieden wird.
Die 3 ist eine schematische Darstellung, welche ein Verfahren zur Herstellung einer Magnesiumlegierung zeigt, welches die Oberflächenbehandlung der Magnesiumlegierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung involviert. Die 3 zeigt ein veranschaulichendes Beispiel, bei dem eine Lackschicht auf der oberflächenmodifizierten Schicht gebildet wird.
Wie es in der 3 veranschaulicht ist, involviert die vorliegende Erfindung das mechanische Polieren der Oberfläche eines Magnesium oder Magnesiumlegierung einschließenden Stammmaterials und das anschließende Ausführen einer Oberflächenbehandlung auf der Magnesiumlegierung durch eine Vorbehandlung unter Verwendung einer Tetraalkoxysilan enthaltenden alkalischen Lösung und Lackieren. Sofern erforderlich, kann die vorliegende Erfindung ferne ein Vorbehandlungsverfahren 1 der Durchführung einer Sol-Gel-Beschichtung vor dem Lackierverfahren nach der Vorbehandlung, einschließen.
Genauer gesagt, involviert die vorliegende Erfindung die Eliminierung von Staub von der Oberfläche des Stammmaterials, mechanisches Polieren der Oberfläche des Stammmaterials und das anschließende Reinigen des Stammmaterials mit einer alkalischen Lösung mit einer spezifischen Zusammensetzung.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung schließt das Magnesium oder Magnesiumlegierung einschließende Stammmaterial in dem Schritt (a) ferner eine natürliche oxidierte Schicht auf deren Oberfläche ein. Mit anderen Worten enthält das Stammmaterial Magnesium, welches gegenüber Sauerstoff in der Atmosphäre stark reaktiv ist und somit in unvermeidbarer Weise eine natürliche oxidierte Schicht auf seiner Oberfläche aufweist. Die natürliche oxidierte Schicht kann mindestens eines einschließen, welches aus der Gruppe gewählt ist, die aus Magnesiumoxid und Magnesiumhydroxid besteht. Das Magnesiumhydroxid kann hergestellt werden, wenn das Magnesiumoxid mit in dem Schwabbelverfahren verwendeten Wasser oder dem Wasser in der Atmosphäre reagiert.
In der vorliegenden Erfindung kann das Magnesium oder Magnesiumlegierung einschließende Stammmaterial ferner eine Metalloxidierte Schicht einschließen, die aus einem separaten Metalloxid durch Elektronenstrahl-Vakuumabscheidung, Sputter-Abscheidung oder chemische Dampfabscheidung gebildet wurde.
In der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren des mechanischen Polierens der Oberfläche des Stammmaterials ein typisches mechanisches Nass- oder Trocken-Polierverfahren einschließen, obwohl es nicht spezifisch darauf beschränkt ist. Zum Beispiel involviert die vorliegende Erfindung das mechanische Polieren der Oberfläche des Stammmaterials im Schritt (a), mindestens ein Verfahren, das aus der Gruppe gewählt wird, die aus Glanzpolieren, Haarstrich-Polieren und Strahlen besteht.
Im Allgemeinen können die Reinigungsverfahren für Metalllegierungen eine Vielzahl von physikalischen oder chemischen Reinigungsverfahren einschließen. Zum Beispiel schließen die physikalischen oder chemischen Reinigungsmethoden bzw. -verfahren das Reinigungsverfahren mittels Lösungsmittel, das Reinigungsverfahren mittels Alkali, das Reinigungsverfahren mittels oberflächenaktivem Mittel, das elektrolytische Reinigungsverfahren, das Reinigungsverfahren mittels Ultraschall und so weiter ein. Unter diesen Verfahren wählt die vorliegende Erfindung das Reinigungsverfahren mittels Alkali unter Verwendung einer alkalischen Lösung, um die Oberfläche einer Magnesiumlegierung zu reinigen.
Insbesondere verwendet die spezifische alkalische Lösung, welche in der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt, eine wässrige Lösung, die 1 bis 5 Gew.-% an Kaliumhydroxid oder 1 bis 10 Gew.-% an Natriumhydroxid und 1 bis 5 Gew.-% an Tetraethylorthosilikat. Der Gehalt an Kaliumhydroxid von weniger als 1 Gew.-% führt zu einer schlechten Korrosionsbeständigkeit im Salzsprühtest, und ein Gehalt an Kaliumhydroxid von mehr als 5 Gew.-% führt zu einer schlechten Adhäsion. Ein Gehalt an Natriumhydroxid von weniger als 1 Gew.-% führt letztendlich zu einer schlechten Korrosionsbeständigkeit im Salzsprühtest, und ein Gehalt an Natriumhydroxid von mehr als 10 Gew.-% führt zu einer schlechten Adhäsion. Wenn ferner der Gehalt an Tetraethylorthosilikat geringer als 1 Gew.-% ist, verschlechtert sich die Adhäsion, und wenn der Gehalt an Tetraethylorthosilikat größer als 5 Gew.-% ist, wird das Tetraethylorthosilikat in destilliertem Wasser unlöslich.
In der vorliegenden Erfindung kann das Oberflächenbehandlungsverfahren ferner das Reinigen und das Trocknen der Oberfläche des Magnesiums mit der oberflächenmodifizierten Schicht nach dem Alkali-Behandlungsverfahren einschließen. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung das ausreichende Reinigen der mit Alkali behandelten Magnesiumlegierung, das Waschen derselben für einen nachfolgenden Prozess und das anschließende Trocknen derselben in einem Ofen bei 120 bis 150°C für 5 bis 10 Minuten involvieren. Sofern erforderlich, kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner das separate Ätzen der Oberfläche der gereinigten Magnesiumlegierung nach der Beendigung des Alkali-Behandlungsverfahrens einschließen.
Ferner kann die vorliegende Erfindung eine Magnesiumlegierung, welche für die Anwendungszwecke als ein Automobil-Stahlblech oder als eine Leiterplatte zur Verfügung steht, bereitstellen, durch Bilden einer Überzugsschicht auf der Oberfläche der Magnesiumlegierung in dem Schritt (c). Die Überzugsschicht kann eine Lackschicht oder eine Metallschicht einschließen.
Schließlich kann die Bildung einer Lackschicht die Korrosionsbeständigkeit sicherstellen. In dem Fall der Durchführung des Lackierverfahrens im Schritt (c) wird vorzugsweise mindestens eine der Lackschichten auf der Oberfläche der Magnesiumlegierungsschicht gebildet, bei welcher die oberflächenmodifizierte Schicht gereinigt ist. Die Lackschicht kann unter Verwendung eines typischen Lackes, welcher in verwandtem Fachgebiet allgemein bekannt ist, gebildet werden, und das Lackierverfahren ist nicht in spezifischer Weise beschränkt. Ferner ist die Dicke der Lackschicht nicht in spezifischer Weise beschränkt, sie kann jedoch in geeigneter Weise reguliert werden. Zum Beispiel kann der Lack, welcher zum Bilden der Lackschicht verwendet wird, 10 bis 60 Gew.-% Acrylharz mit einer Phosphatgruppe, 5 bis 10 Gew.-% Melaminharz, 5 bis 10 Gew.-% blockiertes Isocyanatharz und als Rest ein organisches Lösungsmittel, ein Pigment, einen Farbstoff, ein Egalisierungs- bzw. Einebnungsmittel und einen auf Silan basierenden Adhäsionspromotor einschließen. Das blockierte Isocyanat kann aus der Gruppe gewählt werden, die aus 1,6-Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat (IPDI) und 4,4-bis-Isocyanat-cyclohexylmethan besteht. Das Pigment kann aus der Gruppe gewählt werden, welche aus organischen Pigmenten, anorganischen Pigmenten, Perl-Pigmenten und Aluminiumpaste besteht. Der Farbstoff kann ein Metallkomplexfarbstoff sein.
Um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner die Durchführung eines Oberflächenbehandlungsverfahrens, wie eine chemische Umwandlungsbehandlung, Anodisierungsbehandlung, ein Plattieren, ein Beschichten etc., je nach Bedarf und vor dem Lackierungsverfahren, einschließen. Zum Beispiel, wie es in der 3 veranschaulicht ist, kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung einer Sol-Gel-Überzugsschicht auf der Oberfläche der gereinigten Magnesiumlegierung zwischen den Schritten (b) und (c) einschließen (Vorbehandlung 1). Die Sol-Gel-Überzugsschicht kann unter Verwendung einer Beschichtungslösung, die im verwandten Fachgebiet allgemein bekannt ist, gebildet werden, wobei die Beschichtungslösung nicht in spezifischer Weise beschränkt ist. Für ein bevorzugtes Beispiel kann die Sol-Gel-Lösung eine wässrige Lösung aus Silicasol enthaltend Alkylalkoxysilan, unter Hydrolyse und Kondensationspolymerisation einschließen.
Wenn ferner die Metallschicht gebildet wird, steht die Magnesiumlegierung für den Anwendungszweck als Metall-Plattierlaminate für Leiterplatten, vorzugsweise Kupfer-Plattierlaminate, zur Verfügung.
In diesem Fall kann die Metallschicht gebildet werden, indem mindestens ein Metall, welches aus der Gruppe gewählt wird, die aus Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Silber (Ag), Gold (Au), Nickel (Ni), Platin (Pt) und Wolfram (W) besteht, auf der oberflächenmodifizierten Schicht durch Metallbeschichten aufgetragen wird. Vorzugsweise ist die Metallschicht eine Kupferschicht. Die vorliegende Erfindung kann ferner das Bilden einer Harzschicht zwischen der oberflächenmodifizierten Schicht und der Metallschicht der Überzugsschicht einschließen. Die Metallschicht kann eine Dicke in Mikrometer-Maßstab aufweisen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Oberflächentextur einer Magnesiumlegierung dichter gemacht werden, indem ein Alkali-Behandlungsverfahren unter Verwendung einer spezifizierten Tetralkoxysilanverbindung (das heißt Silikatverbindung) zur Oberflächenreinigung bei der Herstellung der Magnesiumlegierung durchgeführt wird, um nur Mängel im Oberflächenaussehen, die möglicherweise während des Verfahrens auftreten, Mängel in der chemischen Umwandlungsbehandlung oder im Plattierungsverfahren oder Mängel bei der Beschichtungsadhäsion nach dem Lackierverfahren oder Salzwasserbeständigkeit zu verhindern und eine ausgezeichnete Haltbarkeit sicherzustellen. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung Adhäsionsstabilität für die oberflächenmodifizierte Schicht der Magnesiumlegierung sicherstellen, um mechanische Eigenschaften zu verbessern. Demzufolge steht die Magnesiumlegierung der vorliegenden Erfindung für Anwendungszwecke bei Automobil-Stahlblechen oder Kupfer-Plattierlaminaten für Leiterplatten zur Verfügung.
[BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN]
Die 1 ist eine schematische Darstellung, welche den Querschnitt einer allgemeinen Magnesiumlegierung nach einem Oberflächenbehandlungsverfahren zeigt.
Die 2 ist eine schematische Darstellung, welche den Querschnitt einer Magnesiumlegierung mit einer dichten Oberflächentextur gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die 3 ist eine schematische Darstellung, welche das Verfahren zur Herstellung einer Magnesiumlegierung zeigt, das eine Oberflächenbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet.
Die 4a und 4b sind TEM-Aufnahmen, welche den Querschnitt einer Magnesiumlegierung gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigen.
Die 5 zeigt den Grad der Si-Penetration von TEOS in die oberflächenbehandelten Magnesiumlegierungen der Beispiele 1 und 2.
Die 6 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme, welche die Ergebnisse eines Salzsprühtests mit der verstrichenen Zeit auf der Magnesiumlegierung zeigt, die nach einer alkalischen Oberflächenreinigung gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung oberflächenbehandelt wurde.
Die 7 zeigt die Ergebnisse eines Beschichtungsadhäsionstests bezüglich der Magnesiumlegierungen der Beispiele 1 und 2 der vorliegenden Erfindung und von Vergleichsbeispiel 2 nach einem Heißwasser-Beständigkeitstest.
[BESTER AUSFÜHRUNGSWEG]
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung ausführlicher gemäß den Ausführungsformen wie folgt beschrieben. Jedoch dienen diese Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der Erfindung nicht einschränken.
<Beispiele 1 und 2>
Eine Magnesiumlegierung AZ31 wurde durch Formen eines Plattenmaterials zu einer festgelegten Form hergestellt und dann zuerst von den Oberflächenverunreinigungen befreit. Die Oberfläche der Magnesiumlegierung wurde mit einer Poliermaschine (Nummer der Polierung 8/23) poliert und dann durch Haarstrich- bzw. Hair Line-Polieren mit einem wasserlöslichen Schneidöl bearbeitet.
Im Anschluss wurde die Magnesiumlegierung, die mechanisch oberflächenpoliert war, in eine wässrige alkalische Lösung eingetaucht, die 1 Gew.-% KOH und 20 ml/L TEOS enthielt, um ein Oberflächenbehandlungsverfahren durchzuführen. In dieser Hinsicht wurde die Temperatur der wässrigen Lösung auf 30 und 60°C gehalten und wurde wie in den Beispielen 1 und 2 entsprechend der Behandlungstemperatur festgelegt.
Anschließend wurde die Magnesiumlegierung nach Vollendung des alkalischen Reinigungsverfahrens in einem Trocknungsofen bei 150°C 10 min lang getrocknet.
Des Weiteren wurde ein Lack (Einbrennlack auf Acrylbasis für Metall, NOROO Paint & Coating Co., Ltd.) in einer Dicke von 25 μm auf die Oberfläche der Magnesiumlegierung einmal auflackiert, um eine Magnesiumlegierung herzustellen, so dass die Oberflächenbehandlung abgeschlossen ist.
<Vergleichsbeispiel 1>
Die Prozeduren waren zur Behandlung der Oberfläche der Magnesiumlegierung durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die Magnesiumlegierung nicht dem alkalischen Reinigungsverfahren unterworfen wurde.
<Vergleichsbeispiel 2>
Die Prozeduren waren zur Behandlung der Oberfläche der Magnesiumlegierung durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die Magnesiumlegierung dem alkalischen Reinigungsverfahren bei 60°C mit einer wässrigen alkalischen Lösung, die allein 1 Gew.-% KOH enthielt, unterworfen wurde.
<Beispiel 3>
Die Prozeduren waren zur Behandlung der Oberfläche der Magnesiumlegierung durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die Magnesiumlegierung dem alkalischen Reinigungsverfahren bei 60°C mit einer wässrigen alkalischen Lösung, pH-Wert 13,5, die 1 Gew.-% KOH und 25 ml/L TEOS enthielt, unterworfen wurde.
<Vergleichsbeispiel 3>
Die Prozeduren waren zur Behandlung der Oberfläche der Magnesiumlegierung durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 3, mit der Ausnahme, dass die Magnesiumlegierung dem alkalischen Reinigungsprozess bei 60°C mit einer wässrigen alkalischen Lösung, die 1 Gew.-% NaOH enthielt, unterworfen wurde.
<Experimentelles Beispiel 1>
Eine TEM-Aufnahme wurde von den Magnesiumlegierungen AZ31 gemacht, die einer -Oberflächenbehandlung mit KOH/TEOS in den Beispielen 1 und 2 unterzogen wurden. Die Ergebnisse werden in den 4a bzw. 4b präsentiert. In dieser Hinsicht zeigt die 4b den Grad der Si-Penetration in die Bereiche 1 bis 5 der dichten Oberflächenschichtstruktur von 4a. Wie anhand der 4a und 4b zu erkennen ist, wies die vorliegende Erfindung eine einheitliche Si-Verteilung in der Tiefenrichtung der Magnesiumlegierung auf.
<Experimentelles Beispiel 2>
Die Magnesiumlegierungen AZ31, die in den Beispielen 1 und 2 einer Oberflächenbehandlung unterzogen wurden, wurden hinsichtlich des Grades der Si-Penetration von TEOS gemessen. Die Ergebnisse werden in 5 präsentiert, welche ebenfalls die experimentellen Resultate für die Vergleichsbeispiele 1 und 2 zeigt.
Die 5 ist das Ergebnis einer Beobachtung unter Anwendung einer Glimmentladungsspektroskopie (GDOES) auf der Oberfläche von Magnesium nach der Oberflächenbehandlung. Die Beispiele 1 und 2 der vorliegenden Erfindung wiesen unter Anwendung von TEOS in dem alkalischen Reinigungsverfahren eine relativ gute Si-Penetration in der Tiefenrichtung in die Oberflächentextur auf, verglichen mit den Vergleichsbeispielen 1 und 2.
<Experimentelles Beispiel 3>
Um einen Test zum Verstärken einer oxidierten Schicht durchzuführen, wurden die betreffenden Magnesiumlegierungen, die in den Beispielen 1 und 2 und im Vergleichsbeispiel 1 oberflächenbehandelt wurden, dem Salzsprühtest (SST) 96 Stunden lang wie folgt unterworfen.
Ein Salzwasser wurde auf die betreffenden Magnesiumlegierungsplattenmaterialien der Beispiele 1 und 2 und des Vergleichsbeispiels 1 gesprüht. Bei 0 Stunden und 96 Stunden nach dem Sprühen wurden die Aufnahmen von der Oberfläche der Magnesiumlegierungen gemacht, um den Korrosionsgrad zu bestätigen.
Anschließend wurden die elektronenmikroskopischen Aufnahmen von der Vorderseite der Oberfläche der Magnesiumlegierungen gemacht. Die Ergebnisse werden in 6 präsentiert. Bezug nehmend auf die 6, ist kein Defekt auf der Magnesium-Oberfläche der Beispiele 1 und 2 der vorliegenden Erfindung festzustellen, da die Magnesium-Oberfläche dicht ist infolge einer Anwendung von TEOS in Kombination mit KOH in dem alkalischen Reinigungsverfahren. Im Gegenteil dazu wies das Vergleichsbeispiel 1 eine Korrosion auf der Magnesium-Oberfläche auf, da das Lackierungsverfahren ohne ein alkalisches Behandlungsverfahren durchgeführt wurde.
<Experimentelles Beispiel 4>
Die jeweiligen Magnesiumlegierungen, die in den Beispielen 1 und 2 und im Vergleichsbeispiel 2 oberflächenbehandelt wurden, wurden einem Heißwasser-Beständigkeitstest unterzogen (100°C, 30 min) und danach einem Überzugsfilm-Adhäsionstest durch ein herkömmliches Verfahren unterzogen. Die Ergebnisse werden in der 7 präsentiert. Bezug nehmend auf die 7 zeigte das Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung eine hervorragende Überzugsfilmadhäsion, da das Lackierungsverfahren nach dem Oberflächenbehandlungsverfahren mit einer Silicat enthaltenden alkalischen Lösung durchgeführt wurde. Des Weiteren zeigte das Beispiel 2 die gleichen Ergebnisse.
Im Gegensatz dazu zeigte das Vergleichsbeispiel 2 eine schlechte Überzugsfilmadhäsion, da es das Lackierungsverfahren nach dem Reinigen mit einer allgemeinen alkalischen Lösung allein einschloss.
Wie anhand der experimentellen Ergebnisse zu sehen ist, kann die vorliegende Erfindung Mängel im Aussehen, die möglicherweise während der Oberflächenbehandlung der Magnesiumlegierung auftreten, Mängel, die bei der chemischen Umwandlungsbehandlung oder dem Plattierungsverfahren verursacht werden, oder Mängel bezüglich der Beschichtungsadhäsion nach dem Lackierverfahren und der Salzwasserbeständigkeit verhindern. Ferner macht die vorliegende Erfindung die Hydroxid-Überzugsschicht auf der Magnesium-Oberfläche dichter, um die Adhäsion und Haltbarkeit der nachfolgenden oberflächenbehandelten Schicht sicherzustellen. Demzufolge können die Magnesiumlegierungen, wie durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt, für ein Automobil-Stahlblech oder ein Kupfer-Plattierlaminat für Leiterplatten verwendet werden, um Produkte mit erhöhten mechanischen Eigenschaften bereitzustellen.

Claims

Magnesiumlegierung nach Anspruch 4, wobei die Lackschicht durch mindestens eine Schicht unter Verwendung von einem Lack gebildet wird.
Magnesiumlegierung nach Anspruch 4, wobei die Metallschicht mindestens ein Element umfasst, welches aus der Gruppe gewählt wird, die aus Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Silber (Ag), Gold (Au), Nickel (Ni), Platin (Pt) und Wolfram (W) besteht.
Magnesiumlegierung nach Anspruch 4, ferner umfassend: eine Harzschicht zum Anhaften einer Überzugsschicht auf der oberflächenmodifizierten Schicht zwischen der oberflächenmodifizierten Schicht und der Metallschicht der Überzugsschicht.
Magnesiumlegierung nach Anspruch 1, wobei das Stammmaterial eine Oberfläche aufweist, die mechanisch poliert ist.
Magnesiumlegierung nach Anspruch 1, die als ein Automobil-Stahlblech oder als ein Kupfer-Plattierlaminat für eine Leiterplatte verwendet wird.
Oberflächenbehandlungsverfahren für eine Magnesiumlegierung, welches die folgenden Schritte umfasst: (a) Bereitstellen eines Stammmaterials, das Magnesium oder Magnesiumlegierung umfasst; (b) Behandeln des Stammmaterials mit einer Silicat enthaltenden alkalischen Lösung, um eine oberflächenmodifizierte Schicht auf der Oberfläche des Stammmaterials zu bilden; und (c) Bilden einer Überzugsschicht auf der oberflächenmodifizierten Schicht, wobei die alkalische Lösung eine wässrige Lösung verwendet, die 1 bis 5 Gew.-% an Kaliumhydroxid oder 1 bis 10 Gew.-% an Natriumhydroxid und 1 bis 5 Gew.-% an Tetraethylorthosilicat enthält.
Oberflächenbehandlungsverfahren für eine Magnesiumlegierung nach Anspruch 10, wobei das Stammmaterial in dem Schritt (a) ferner eine natürlich oxidierte Schicht umfasst, welche Magnesiumoxid oder Magnesiumhydroxid auf deren Oberfläche umfasst.
Oberflächenbehandlungsverfahren für eine Magnesiumlegierung nach Anspruch 10, wobei der Schritt (c) zur Bildung einer Überzugsschicht die Schritte des Bildens einer Lackschicht oder einer Metallschicht umfasst.
Oberflächenbehandlungsverfahren für eine Magnesiumlegierung nach Anspruch 12, wobei die Lackschicht gebildet wird, indem mindestens eine Schicht aus einem Lack auf der Oberfläche der oberflächenmodifizierten Schicht durch Beschichten aufgebracht wird.
Oberflächenbehandlungsverfahren für eine Magnesiumlegierung nach Anspruch 13, welches ferner die folgenden Schritte umfasst: Bilden einer Sol-Gel-Überzugsschicht auf der Oberfläche des Stammmaterials mit der darauf gebildeten oberflächenmodifizierten Schicht vor dem Bilden der Lackschicht.
Oberflächenbehandlungsverfahren für eine Magnesiumlegierung nach Anspruch 12, wobei die Metallschicht gebildet wird, indem mindestens ein Metall, welches aus der Gruppe gewählt wird, die aus Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Silber (Ag), Gold (Au), Nickel (Ni), Platin (Pt) und Wolfram (W) besteht, auf die oberflächenmodifizierte Schicht durch Beschichten aufgetragen wird.
Oberflächenbehandlungsverfahren für eine Magnesiumlegierung nach Anspruch 12, welches ferner die folgenden Schritte umfasst: Bilden einer Harzschicht zwischen der oberflächenmodifizierten Schicht und der Metallschicht der Überzugsschicht.
Oberflächenbehandlungsverfahren für eine Magnesiumlegierung nach Anspruch 10, welches ferner die folgenden Schritte umfasst: in dem Schritt (a), mechanisches Polieren der Oberfläche des Stammmaterials, welches Magnesium oder Magnesiumlegierung umfasst, durch mindestens ein Verfahren, das aus der Gruppe gewählt wird, die aus Glanzpolieren, Haarstrich- bzw. „Hair Line”-Polieren und Strahlen besteht.