JP2001207255A - マグネシウム合金及びその製造装置ならびにその製造方法 - Google Patents
マグネシウム合金及びその製造装置ならびにその製造方法Info
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- JP2001207255A JP2001207255A JP2000019144A JP2000019144A JP2001207255A JP 2001207255 A JP2001207255 A JP 2001207255A JP 2000019144 A JP2000019144 A JP 2000019144A JP 2000019144 A JP2000019144 A JP 2000019144A JP 2001207255 A JP2001207255 A JP 2001207255A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マグネシウム合金との密着性が良好であり、
Ｍｇ特有の光沢感を維持したまま、耐食性の向上及び表
面の硬質化を可能とすることを提供するものである。 【解決手段】 表面に薄膜を有するマグネシウム合金で
あって、前記薄膜はマグネシウム合金からなるアモルフ
ァスの構造で構成されてなる薄膜であることを特徴とす
るマグネシウム合金及び複数ターゲット型のプラズマ発
生機構、公転機構を有する試料台、自転機構を有する試
料固定治具を有することを特徴とするマグネシウム合金
の製造装置ならびにマグネシウム合金薄膜を試料表面に
均一に形成する工程を有することを特徴とするマグネシ
ウム合金の製造方法である。
Ｍｇ特有の光沢感を維持したまま、耐食性の向上及び表
面の硬質化を可能とすることを提供するものである。 【解決手段】 表面に薄膜を有するマグネシウム合金で
あって、前記薄膜はマグネシウム合金からなるアモルフ
ァスの構造で構成されてなる薄膜であることを特徴とす
るマグネシウム合金及び複数ターゲット型のプラズマ発
生機構、公転機構を有する試料台、自転機構を有する試
料固定治具を有することを特徴とするマグネシウム合金
の製造装置ならびにマグネシウム合金薄膜を試料表面に
均一に形成する工程を有することを特徴とするマグネシ
ウム合金の製造方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネシウム合金
との密着性が良好であり、マグネシウム特有の光沢感を
損なうことなく、表面の硬質化及び耐食性の向上を付与
したマグネシウム合金及びその製造装置ならびにその製
造方法に関するものである。
との密着性が良好であり、マグネシウム特有の光沢感を
損なうことなく、表面の硬質化及び耐食性の向上を付与
したマグネシウム合金及びその製造装置ならびにその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、マグネシウム合金は比重が１．８
〜２．０程度と低く、軽量であるということ、また耐く
ぼみ性、切削加工性に優れ、寸法変化が小さい或いは振
動吸収性がよい、同一重さであればＡｌ合金，銅等と比
較して剛性があり曲げの強さに優れるといった特徴を有
している。また、低融点金属であるため、ダイキャスト
成形或いはチクソモールディングといった成形法が適用
可能になり、各種電気機器外装材、自動車部品等に応用
されている。
〜２．０程度と低く、軽量であるということ、また耐く
ぼみ性、切削加工性に優れ、寸法変化が小さい或いは振
動吸収性がよい、同一重さであればＡｌ合金，銅等と比
較して剛性があり曲げの強さに優れるといった特徴を有
している。また、低融点金属であるため、ダイキャスト
成形或いはチクソモールディングといった成形法が適用
可能になり、各種電気機器外装材、自動車部品等に応用
されている。
【０００３】鋳造用のマグネシウム合金材は、ＡＺ９１
材に代表されるＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系の他にＭｇ−Ａｌ
系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系、Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系、Ｍｇ−
Ｚｒ−Ｔｈ系、Ｍｇ−Ｍｎ系等が用いられている。ま
た、展伸用のＭｇ合金材もＡＺ３１材に代表されるＭｇ
−Ａｌ−Ｚｎ系の他にＭｇ−Ｍｎ系、Ｍｇ−Ａｌ系、Ｍ
ｇ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｔｈ系等が用いられている。
材に代表されるＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系の他にＭｇ−Ａｌ
系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系、Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系、Ｍｇ−
Ｚｒ−Ｔｈ系、Ｍｇ−Ｍｎ系等が用いられている。ま
た、展伸用のＭｇ合金材もＡＺ３１材に代表されるＭｇ
−Ａｌ−Ｚｎ系の他にＭｇ−Ｍｎ系、Ｍｇ−Ａｌ系、Ｍ
ｇ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｔｈ系等が用いられている。
【０００４】近年製品化されているマグネシウム合金製
の電気機器外装材のほとんどは、Ｍｇ−９．０ｗｔ％Ａ
ｌ−１．０ｗｔ％Ｚｎ−０．３ｗｔ％Ｍｎからなる鋳造
用のＡＺ９１Ｄ材であり、ダイキャスト成形或いはチク
ソモールディングといった成型法により製作されてい
る。しかし、マグネシウムは電気化学的に卑な金属であ
り、耐食性の点で問題がある。特にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕと
いった元素が合金中に溶け込んでいるとマグネシウムに
対する固溶限が少ないために電位差腐食を発生する。Ａ
Ｚ９１Ｄ材はそのＦｅ（５０ｐｐｍ以下），Ｎｉ（２０
ｐｐｍ以下），Ｃｕ（３００ｐｐｍ以下）といった元素
の混入を極力低減化させた合金ではあり、これまでのＭ
ｇ合金の中では耐食性に関してかなりの改善が認められ
ている。
の電気機器外装材のほとんどは、Ｍｇ−９．０ｗｔ％Ａ
ｌ−１．０ｗｔ％Ｚｎ−０．３ｗｔ％Ｍｎからなる鋳造
用のＡＺ９１Ｄ材であり、ダイキャスト成形或いはチク
ソモールディングといった成型法により製作されてい
る。しかし、マグネシウムは電気化学的に卑な金属であ
り、耐食性の点で問題がある。特にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕと
いった元素が合金中に溶け込んでいるとマグネシウムに
対する固溶限が少ないために電位差腐食を発生する。Ａ
Ｚ９１Ｄ材はそのＦｅ（５０ｐｐｍ以下），Ｎｉ（２０
ｐｐｍ以下），Ｃｕ（３００ｐｐｍ以下）といった元素
の混入を極力低減化させた合金ではあり、これまでのＭ
ｇ合金の中では耐食性に関してかなりの改善が認められ
ている。
【０００５】しかし、チタン、ステンレスといった素材
と比較すると耐食性の点で完全に解決するレベルには到
達していないのが現状であり、マグネシウムの表面処理
が必要となっている。マグネシウムの表面処理方法に
は、ＪＩＳＨ−８６５１等の防錆処理が知られている
が、いずれもクロム酸塩を使用している。クロム酸塩は
６価クロムの溶出など環境汚染の問題を含んでいて、そ
の代替技術の必要性が高まっている。
と比較すると耐食性の点で完全に解決するレベルには到
達していないのが現状であり、マグネシウムの表面処理
が必要となっている。マグネシウムの表面処理方法に
は、ＪＩＳＨ−８６５１等の防錆処理が知られている
が、いずれもクロム酸塩を使用している。クロム酸塩は
６価クロムの溶出など環境汚染の問題を含んでいて、そ
の代替技術の必要性が高まっている。
【０００６】また、耐食性の改善を目的として、化成被
膜或いは塗装によるコーティング等も行われているが、
Ｍｇ特有の光沢感が得られない或いは密着性が良くない
といいった問題点があった。
膜或いは塗装によるコーティング等も行われているが、
Ｍｇ特有の光沢感が得られない或いは密着性が良くない
といいった問題点があった。
【０００７】また、表面傷がつきやすく、下地である素
材を十分に保護できないという問題点があった。これ
は、膜自体の硬さが不十分であるということが原因とし
て考えられ、更なる硬さの向上が望まれていた。
材を十分に保護できないという問題点があった。これ
は、膜自体の硬さが不十分であるということが原因とし
て考えられ、更なる硬さの向上が望まれていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解
決して、Ｍｇ合金との密着性が良好であり、Ｍｇ特有の
光沢感を維持したまま、耐食性の向上及び表面の硬質化
を可能とすることを目的とする。
決して、Ｍｇ合金との密着性が良好であり、Ｍｇ特有の
光沢感を維持したまま、耐食性の向上及び表面の硬質化
を可能とすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のマグネシウム合金及びその製造装置ならび
にその製造方法は、下記記載の形態を採用する。
に、本発明のマグネシウム合金及びその製造装置ならび
にその製造方法は、下記記載の形態を採用する。
【００１０】表面に薄膜を有するマグネシウム合金であ
って、前記薄膜はマグネシウム合金からなるアモルファ
スの構造で構成されてなる薄膜であることを特徴とする
マグネシウム合金及び複数ターゲット型のプラズマ発生
機構、公転機構を有する試料台、自転機構を有する試料
固定治具を有することを特徴とするマグネシウム合金の
製造装置ならびにマグネシウム合金薄膜を試料表面に均
一に形成する工程を有することを特徴とするマグネシウ
ム合金の製造方法。
って、前記薄膜はマグネシウム合金からなるアモルファ
スの構造で構成されてなる薄膜であることを特徴とする
マグネシウム合金及び複数ターゲット型のプラズマ発生
機構、公転機構を有する試料台、自転機構を有する試料
固定治具を有することを特徴とするマグネシウム合金の
製造装置ならびにマグネシウム合金薄膜を試料表面に均
一に形成する工程を有することを特徴とするマグネシウ
ム合金の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】一般的にアモルファス合金は、結
晶粒界がなく溶質粒子が均一にマトリックス中に固溶し
た状態の構造を有しているために、優れた耐食性を有す
る。また、強度が高いという特徴を有し、既存の結晶質
の合金より優れた機械的性質を発現する。
晶粒界がなく溶質粒子が均一にマトリックス中に固溶し
た状態の構造を有しているために、優れた耐食性を有す
る。また、強度が高いという特徴を有し、既存の結晶質
の合金より優れた機械的性質を発現する。
【００１２】アモルファスは、その合金の構成元素が不
規則に配置された非晶質状態を示し、一般的に液体状態
から急冷し、安定な結晶状態に遷移する前に凝固させる
ことにより得ることができる。
規則に配置された非晶質状態を示し、一般的に液体状態
から急冷し、安定な結晶状態に遷移する前に凝固させる
ことにより得ることができる。
【００１３】本発明のアモルファス合金は、薄膜形成法
により作製することが可能となる。薄膜形成法により表
面に薄膜を被覆する方法としては電気メッキに代表され
るウェットプロセスと真空蒸着、イオンプレーティン
グ、スパッタリング、プラズマＣＶＤなどに代表される
ドライプロセスが知られており、それらの方法により数
ミクロンの薄膜を形成することが可能となる。
により作製することが可能となる。薄膜形成法により表
面に薄膜を被覆する方法としては電気メッキに代表され
るウェットプロセスと真空蒸着、イオンプレーティン
グ、スパッタリング、プラズマＣＶＤなどに代表される
ドライプロセスが知られており、それらの方法により数
ミクロンの薄膜を形成することが可能となる。
【００１４】本発明の経緯の中で、ＭｇとＺｎとＬｎの
Ｍｇ合金薄膜が耐食性の向上に寄与していることが判明
した。Ｍｇ、Ｚｎ、Ｙからなる三元合金の異なる数種の
合金組成の薄膜を作製したときのＸ線回折法による構造
解析と耐食試験を行ったときに関しての評価結果を図１
及び図２に示す。図１中の各印が示すものは、○印がア
モルファス相、●印が結晶相、中間の印がアモルファス
と結晶の混相を示し、Ｍｇリッチ組成側の三元状態図で
まとめた図である。図２中の各印が示すものは、○印が
変色及び腐食が認められず良好な特性を示した組成、●
印が変色及び腐食が認められた組成、中間の印が●印よ
り変色の度合いが良好な組成を示し、Ｍｇリッチ組成側
の三元状態図でまとめた図である。
Ｍｇ合金薄膜が耐食性の向上に寄与していることが判明
した。Ｍｇ、Ｚｎ、Ｙからなる三元合金の異なる数種の
合金組成の薄膜を作製したときのＸ線回折法による構造
解析と耐食試験を行ったときに関しての評価結果を図１
及び図２に示す。図１中の各印が示すものは、○印がア
モルファス相、●印が結晶相、中間の印がアモルファス
と結晶の混相を示し、Ｍｇリッチ組成側の三元状態図で
まとめた図である。図２中の各印が示すものは、○印が
変色及び腐食が認められず良好な特性を示した組成、●
印が変色及び腐食が認められた組成、中間の印が●印よ
り変色の度合いが良好な組成を示し、Ｍｇリッチ組成側
の三元状態図でまとめた図である。
【００１５】この図から分かるように、本発明の組成範
囲においては腐食が認められず、良好な特性を示した。
本発明の範囲において、Ｚｎ、Ｙの含有量をそれぞれＺ
ｎ１０〜３９．８ａｔ％、Ｙ０．２〜２０ａｔ％とした
理由は、Ｚｎ１０ａｔ％未満、或いは３９．８ａｔ％を
越えるとアモルファスになりにくく、耐食性が劣化する
傾向にあるためである。Ｙ量は０ａｔ％でも若干耐食性
の向上が認められた組成も存在したが、若干添加した方
が良好な傾向を示し、２０ａｔ％を越えるとアモルファ
ス膜が得られにくくなり、耐食性が劣化する傾向にある
ためである。
囲においては腐食が認められず、良好な特性を示した。
本発明の範囲において、Ｚｎ、Ｙの含有量をそれぞれＺ
ｎ１０〜３９．８ａｔ％、Ｙ０．２〜２０ａｔ％とした
理由は、Ｚｎ１０ａｔ％未満、或いは３９．８ａｔ％を
越えるとアモルファスになりにくく、耐食性が劣化する
傾向にあるためである。Ｙ量は０ａｔ％でも若干耐食性
の向上が認められた組成も存在したが、若干添加した方
が良好な傾向を示し、２０ａｔ％を越えるとアモルファ
ス膜が得られにくくなり、耐食性が劣化する傾向にある
ためである。
【００１６】また、本発明の公転機構とは試料台下部に
設けられたモーターにより処理装置中央部に設けられた
ＲＦ電極を軸として一定回転で公転する機構を示し、ま
た自転機構とは試料固定治具がその固定治具を軸として
自転する機構を示す。試料台が公転すると試料台と同軸
に設けられた歯車と試料固定治具の下部に設けられた歯
車が噛み合う構成となっていて、試料固定治具が回転す
る機構である。本発明の自公転回転機構は、この自転機
構、回転機構を併せた機構を示している。
設けられたモーターにより処理装置中央部に設けられた
ＲＦ電極を軸として一定回転で公転する機構を示し、ま
た自転機構とは試料固定治具がその固定治具を軸として
自転する機構を示す。試料台が公転すると試料台と同軸
に設けられた歯車と試料固定治具の下部に設けられた歯
車が噛み合う構成となっていて、試料固定治具が回転す
る機構である。本発明の自公転回転機構は、この自転機
構、回転機構を併せた機構を示している。
【００１７】この自公転回転機構により、試料固定治具
に設置された試料はＭｇＺｎＬｎ系のターゲット材に対
して試料のあらゆる方向で正対するため、試料表面に均
一なスパッタ膜を形成することが可能となる。
に設置された試料はＭｇＺｎＬｎ系のターゲット材に対
して試料のあらゆる方向で正対するため、試料表面に均
一なスパッタ膜を形成することが可能となる。
【００１８】
【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例について説
明する。図３は、マグネシウム合金薄膜を形成する平行
平板型プラズマ発生処理装置を示した図であり、図４は
本発明の複数ターゲット型のプラズマ発生処理装置を示
した図である。
明する。図３は、マグネシウム合金薄膜を形成する平行
平板型プラズマ発生処理装置を示した図であり、図４は
本発明の複数ターゲット型のプラズマ発生処理装置を示
した図である。
【００１９】（実施例１）本発明の基材のマグネシウム
合金として、Ｍｇ−９．０ｗｔ％Ａｌ−１．０ｗｔ％Ｚ
ｎ−０．３ｗｔ％Ｍｎである板状のＡＺ９１Ｄ材を用い
た。形状は３０ｍｍ×３０ｍｍ×２ｍｍｔであり、処理
面は研磨を施し、鏡面仕上げを行った。
合金として、Ｍｇ−９．０ｗｔ％Ａｌ−１．０ｗｔ％Ｚ
ｎ−０．３ｗｔ％Ｍｎである板状のＡＺ９１Ｄ材を用い
た。形状は３０ｍｍ×３０ｍｍ×２ｍｍｔであり、処理
面は研磨を施し、鏡面仕上げを行った。
【００２０】アモルファス膜の形成には、高周波ＲＦス
パッタリング方式で図３のような平行平板型のプラズマ
発生処理装置２を用いた。まず、板状ＡＺ９１材４はプ
ラズマ発生装置２内のターゲット材でもあるＲＦ電極８
に対向させた対向電極である試料台１０に配置した。ま
た、対向電極である試料台１０は直列にブロッキングコ
ンデンサーを接続して、直流的には浮遊状態にして自己
バイアスが発生するような構成になっている。ＲＦター
ゲットには、Ｍｇ−２０ａｔ％Ｚｎ−１０ａｔ％Ｙの組
成に調整されたＭｇＺｎＹ合金ターゲット材１２を用い
た。処理プロセスとしては、まず真空排気装置１４によ
り、１×１０−５〜１×１０−６ｔｏｒｒ以下の減圧状
態に排気した。その後、高純度アルゴンガスを流量計に
より一定量導入し、処理槽内を０．００１〜０．１ｔｏ
ｒｒとした。その後、高周波電源１６により周波数１
３．５６ＭＨｚの高周波電力をＭｇＺｎＹ合金ターゲッ
トに印加し、高周波プラズマを発生させた。負の自己バ
イアスを発生したＭｇＺｎＹ合金ターゲット材にイオン
化したＡｒガスが衝突し、ＭｇＺｎＹ合金材がスパッタ
リングし、対向電極上に配置された板状ＡＺ９１Ｄ材４
の表面にスパッタ膜を形成する。あらかじめ算出した成
膜レートから、膜の厚さが３．０μｍになるようにＭｇ
ＺｎＹ系合金薄膜を形成した。
パッタリング方式で図３のような平行平板型のプラズマ
発生処理装置２を用いた。まず、板状ＡＺ９１材４はプ
ラズマ発生装置２内のターゲット材でもあるＲＦ電極８
に対向させた対向電極である試料台１０に配置した。ま
た、対向電極である試料台１０は直列にブロッキングコ
ンデンサーを接続して、直流的には浮遊状態にして自己
バイアスが発生するような構成になっている。ＲＦター
ゲットには、Ｍｇ−２０ａｔ％Ｚｎ−１０ａｔ％Ｙの組
成に調整されたＭｇＺｎＹ合金ターゲット材１２を用い
た。処理プロセスとしては、まず真空排気装置１４によ
り、１×１０−５〜１×１０−６ｔｏｒｒ以下の減圧状
態に排気した。その後、高純度アルゴンガスを流量計に
より一定量導入し、処理槽内を０．００１〜０．１ｔｏ
ｒｒとした。その後、高周波電源１６により周波数１
３．５６ＭＨｚの高周波電力をＭｇＺｎＹ合金ターゲッ
トに印加し、高周波プラズマを発生させた。負の自己バ
イアスを発生したＭｇＺｎＹ合金ターゲット材にイオン
化したＡｒガスが衝突し、ＭｇＺｎＹ合金材がスパッタ
リングし、対向電極上に配置された板状ＡＺ９１Ｄ材４
の表面にスパッタ膜を形成する。あらかじめ算出した成
膜レートから、膜の厚さが３．０μｍになるようにＭｇ
ＺｎＹ系合金薄膜を形成した。
【００２１】（実施例２）本発明の基材のマグネシウム
合金として、時計外装用のＭｇ−９．０ｗｔ％Ａｌ−
１．０ｗｔ％Ｚｎ−０．３ｗｔ％ＭｎからなるＡＺ９１
Ｄ製の時計ケースを用いた。処理面は、鏡面となるよう
に研磨加工仕上げを行った。
合金として、時計外装用のＭｇ−９．０ｗｔ％Ａｌ−
１．０ｗｔ％Ｚｎ−０．３ｗｔ％ＭｎからなるＡＺ９１
Ｄ製の時計ケースを用いた。処理面は、鏡面となるよう
に研磨加工仕上げを行った。
【００２２】アモルファス膜の形成には、高周波ＲＦス
パッタリング方式で図４のような複数のターゲットを有
した複数ターゲット型のプラズマ発生処理装置１８を用
いた。まず、ＡＺ９１Ｄ製の時計外装材６はプラズマ発
生処理装置１８内の試料台１０上の試料固定治具２０に
配置した。また、対向電極は直列にブロッキングコンデ
ンサーを接続して、試料は直流的には浮遊状態にして試
料に自己バイアスが発生するような構成になっている。
ＲＦターゲットには、Ｍｇ−２０ａｔ％Ｚｎ−１０ａｔ
％Ｙの組成に調整されたＭｇＺｎＹ合金ターゲット材１
２を用いた。処理プロセスとしては、まず真空排気装置
１４により、１×１０−５〜１×１０−６ｔｏｒｒ以下
の減圧状態に排気した。その後、高純度アルゴンガスを
流量計により一定量導入し、処理槽内を０．００１〜
０．１ｔｏｒｒとした。その後、高周波電源１６により
周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力をＭｇＺｎＹ合金
ターゲットに印加し、高周波プラズマを発生させた。負
の自己バイアスを発生したＭｇＺｎＹ合金ターゲット材
にイオン化したＡｒガスが衝突し、ＭｇＺｎＹ合金材が
スパッタリングする。自公転回転機構２２により試料固
定治具２０は自転し、試料台１０は公転する構成となっ
ているために時計外装材６の表面に均一なスパッタ膜を
形成する。あらかじめ算出した成膜レートから、膜の厚
さが３．０μｍになるようにＭｇＺｎＹ系合金薄膜を形
成した。
パッタリング方式で図４のような複数のターゲットを有
した複数ターゲット型のプラズマ発生処理装置１８を用
いた。まず、ＡＺ９１Ｄ製の時計外装材６はプラズマ発
生処理装置１８内の試料台１０上の試料固定治具２０に
配置した。また、対向電極は直列にブロッキングコンデ
ンサーを接続して、試料は直流的には浮遊状態にして試
料に自己バイアスが発生するような構成になっている。
ＲＦターゲットには、Ｍｇ−２０ａｔ％Ｚｎ−１０ａｔ
％Ｙの組成に調整されたＭｇＺｎＹ合金ターゲット材１
２を用いた。処理プロセスとしては、まず真空排気装置
１４により、１×１０−５〜１×１０−６ｔｏｒｒ以下
の減圧状態に排気した。その後、高純度アルゴンガスを
流量計により一定量導入し、処理槽内を０．００１〜
０．１ｔｏｒｒとした。その後、高周波電源１６により
周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力をＭｇＺｎＹ合金
ターゲットに印加し、高周波プラズマを発生させた。負
の自己バイアスを発生したＭｇＺｎＹ合金ターゲット材
にイオン化したＡｒガスが衝突し、ＭｇＺｎＹ合金材が
スパッタリングする。自公転回転機構２２により試料固
定治具２０は自転し、試料台１０は公転する構成となっ
ているために時計外装材６の表面に均一なスパッタ膜を
形成する。あらかじめ算出した成膜レートから、膜の厚
さが３．０μｍになるようにＭｇＺｎＹ系合金薄膜を形
成した。
【００２３】本発明の実施により作製したマグネシウム
合金の評価方法は、Ｘ線回折による構造解析、耐食試
験、硬度測定、密着試験、外観試験を行い、その総合評
価を示した。構造解析は、Ｘ線回折による回折角度２０
〜８０度の範囲で測定し、ａｍｏはアモルファス単相を
示し、ｃｒｙは結晶相、ａｍｏ＋ｃｒｙはアモルファス
と結晶の混相を示している。耐食試験は、ｃａｓｓ試験
であり、塩化ナトリウム５０ｇ／Ｌ、塩化第二銅０．２
６ｇ／Ｌ、酢酸２ｍｌ／Ｌ混合液を約３５℃の雰囲気に
調整された槽内で約１．５ｃｃ／ｈｒ／８０ｃｍ２の量
で約２４ｈｒ噴霧したときの試験品表面の変色度合いに
より、優れているものに関して合格（○）とした。硬度
測定は、負荷荷重２５ｇｆで測定したときのビッカース
硬度の評価結果でＨｖ２００以上の値が得られたものに
関して合格（○）とした。密着試験は、２０ｍｍ角のテ
ープを押し付け貼り付けた後に勢いよく剥がし、テープ
面に膜が貼りつくかどうか目視にて観察し、ついていな
いものに関して合格（○）とした。また、外観試験は表
面の光沢度が膜形成前のＭｇ合金材と比較して９０％以
上であるものに関して合格（○）とした
合金の評価方法は、Ｘ線回折による構造解析、耐食試
験、硬度測定、密着試験、外観試験を行い、その総合評
価を示した。構造解析は、Ｘ線回折による回折角度２０
〜８０度の範囲で測定し、ａｍｏはアモルファス単相を
示し、ｃｒｙは結晶相、ａｍｏ＋ｃｒｙはアモルファス
と結晶の混相を示している。耐食試験は、ｃａｓｓ試験
であり、塩化ナトリウム５０ｇ／Ｌ、塩化第二銅０．２
６ｇ／Ｌ、酢酸２ｍｌ／Ｌ混合液を約３５℃の雰囲気に
調整された槽内で約１．５ｃｃ／ｈｒ／８０ｃｍ２の量
で約２４ｈｒ噴霧したときの試験品表面の変色度合いに
より、優れているものに関して合格（○）とした。硬度
測定は、負荷荷重２５ｇｆで測定したときのビッカース
硬度の評価結果でＨｖ２００以上の値が得られたものに
関して合格（○）とした。密着試験は、２０ｍｍ角のテ
ープを押し付け貼り付けた後に勢いよく剥がし、テープ
面に膜が貼りつくかどうか目視にて観察し、ついていな
いものに関して合格（○）とした。また、外観試験は表
面の光沢度が膜形成前のＭｇ合金材と比較して９０％以
上であるものに関して合格（○）とした
【００２４】本発明の第１の実施例により作製されたＭ
ｇＺｎＹ合金薄膜の表面をθ−２θ法のＸＲＤを用いて
回折角度２０°〜８０°の範囲でＸ線回折を行った。そ
の結果、図５に示した通り、得られたＭｇＺｎＹ合金薄
膜は非晶質特有のブロードなピークを示し、構造的にほ
ぼアモルファス単相の特性が得られた。耐食試験も変色
が認められず、良好な特性を示した。
ｇＺｎＹ合金薄膜の表面をθ−２θ法のＸＲＤを用いて
回折角度２０°〜８０°の範囲でＸ線回折を行った。そ
の結果、図５に示した通り、得られたＭｇＺｎＹ合金薄
膜は非晶質特有のブロードなピークを示し、構造的にほ
ぼアモルファス単相の特性が得られた。耐食試験も変色
が認められず、良好な特性を示した。
【００２５】また、本発明の実施例、比較例及び異なる
数種の合金組成をターゲット材に用いたときの総合的な
評価結果を表１に示した。表面の薄膜が本発明の合金組
成の範囲であるａ〜ｇにおいてはいずれの特性も優れて
おり、評価結果は合格であった。本発明のマグネシウム
合金の耐食試験、硬度の特性が優れているのは、表面に
形成されたＭｇＺｎＬｎ合金薄膜が結晶粒界を有さず、
溶質粒子であるＺｎ、ＬｎがＭｇ中に均一に固溶した状
態の膜構造を有し、表面が不動態化したような特性を示
すためであると考えられる。また、密着性に関しては基
材と薄膜が共にマグネシウムを主成分とする合金である
こと、ＭｇＺｎＬｎ系のスパッタ粒子が基材であるマグ
ネシウム合金中に衝突して基材内部にある程度拡散する
といった要因により基材と膜の間に明確な界面がなくな
ったことが考えられる。
数種の合金組成をターゲット材に用いたときの総合的な
評価結果を表１に示した。表面の薄膜が本発明の合金組
成の範囲であるａ〜ｇにおいてはいずれの特性も優れて
おり、評価結果は合格であった。本発明のマグネシウム
合金の耐食試験、硬度の特性が優れているのは、表面に
形成されたＭｇＺｎＬｎ合金薄膜が結晶粒界を有さず、
溶質粒子であるＺｎ、ＬｎがＭｇ中に均一に固溶した状
態の膜構造を有し、表面が不動態化したような特性を示
すためであると考えられる。また、密着性に関しては基
材と薄膜が共にマグネシウムを主成分とする合金である
こと、ＭｇＺｎＬｎ系のスパッタ粒子が基材であるマグ
ネシウム合金中に衝突して基材内部にある程度拡散する
といった要因により基材と膜の間に明確な界面がなくな
ったことが考えられる。
【００２６】一方、Ｌｎを添加しないＭｇＺｎ二元系の
Ｍｇ７０Ｚｎ３０のｈは、構造的にアモルファスの特性
が得られたが、耐食試験及び硬度が不合格であった。ま
た、本発明の組成範囲と異なるｉ及びｊも耐食試験等が
不合格であり、マグネシウム含有量が少ないｊではマグ
ネシウム特有の光沢感が劣り、外観試験でも不合格であ
った。
Ｍｇ７０Ｚｎ３０のｈは、構造的にアモルファスの特性
が得られたが、耐食試験及び硬度が不合格であった。ま
た、本発明の組成範囲と異なるｉ及びｊも耐食試験等が
不合格であり、マグネシウム含有量が少ないｊではマグ
ネシウム特有の光沢感が劣り、外観試験でも不合格であ
った。
【００２７】本発明の第２の実施例により作製された時
計外装材も第１の実施例同様に、表面に形成した薄膜は
アモルファス単相の特性を示し、耐食試験が良好であっ
た。また、時計用外装材の表面及び裏面共に膜が形成さ
れており、全面均一な薄膜を形成することができた。こ
れは、試料台下部に設けられたモーターにより一定回転
で試料台が公転し、試料固定治具が自転する自公転回転
機構により、試料固定治具に設置された試料がターゲッ
ト材に対してあらゆる方向で正対する本発明の製造装置
及び製造方法により可能になったものと考えられる。
計外装材も第１の実施例同様に、表面に形成した薄膜は
アモルファス単相の特性を示し、耐食試験が良好であっ
た。また、時計用外装材の表面及び裏面共に膜が形成さ
れており、全面均一な薄膜を形成することができた。こ
れは、試料台下部に設けられたモーターにより一定回転
で試料台が公転し、試料固定治具が自転する自公転回転
機構により、試料固定治具に設置された試料がターゲッ
ト材に対してあらゆる方向で正対する本発明の製造装置
及び製造方法により可能になったものと考えられる。
【００２８】本発明の第１、２の実施例においては、基
材としてＡＺ９１Ｄ材を用いたが、特に限定することは
なく、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系の鋳造
用のＭｇ合金材或いはＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系の他にＭｇ−
Ｍｎ系、Ｍｇ−Ａｌ系、Ｍｇ−Ｚｎ系の展伸用のＭｇ合
金材を用いても良い。
材としてＡＺ９１Ｄ材を用いたが、特に限定することは
なく、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系の鋳造
用のＭｇ合金材或いはＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系の他にＭｇ−
Ｍｎ系、Ｍｇ−Ａｌ系、Ｍｇ−Ｚｎ系の展伸用のＭｇ合
金材を用いても良い。
【００２９】また、本発明の第２の実施例においては、
基材の時計外装材として時計ケースを用いて説明を行っ
たが、特に限定することはなく、時計バンド、ベゼルを
用いても良い。また、マグネシウム合金製の各種装飾材
料、スポーツ用具を用いても同様の効果を得ることがで
きる。
基材の時計外装材として時計ケースを用いて説明を行っ
たが、特に限定することはなく、時計バンド、ベゼルを
用いても良い。また、マグネシウム合金製の各種装飾材
料、スポーツ用具を用いても同様の効果を得ることがで
きる。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【発明の効果】マグネシウム合金の表面が耐食性に優れ
るマグネシウム合金薄膜から構成され、そのマグネシウ
ム合金薄膜がアモルファスの構造を有した薄膜であるこ
とを特徴とするマグネシウム合金を採用することによ
り、Ｍｇ特有の光沢感を維持したまま、耐食性の向上及
び表面の硬質化が可能となった。また、本発明の自公転
回転機構を有する製造装置及びその自公転回転の工程を
有する製造方法により、基材のマグネシウム合金の表面
に均一で密着性に優れるＭｇＺｎＬｎ系合金薄膜を形成
することが可能となった。
るマグネシウム合金薄膜から構成され、そのマグネシウ
ム合金薄膜がアモルファスの構造を有した薄膜であるこ
とを特徴とするマグネシウム合金を採用することによ
り、Ｍｇ特有の光沢感を維持したまま、耐食性の向上及
び表面の硬質化が可能となった。また、本発明の自公転
回転機構を有する製造装置及びその自公転回転の工程を
有する製造方法により、基材のマグネシウム合金の表面
に均一で密着性に優れるＭｇＺｎＬｎ系合金薄膜を形成
することが可能となった。
【００３２】
【図１】ＭｇＺｎＹ合金系で異なる合金組成の薄膜を作
製したときのＸ線回折法による構造解析の結果をＭｇリ
ッチ側の三元状態図で示した図である。
製したときのＸ線回折法による構造解析の結果をＭｇリ
ッチ側の三元状態図で示した図である。
【図２】ＭｇＺｎＹ合金系で異なる合金組成の薄膜を作
製したときに塩水浸せき試験による耐食性の評価を行っ
たときの結果をＭｇリッチ側の三元状態図で示した図で
ある。
製したときに塩水浸せき試験による耐食性の評価を行っ
たときの結果をＭｇリッチ側の三元状態図で示した図で
ある。
【図３】ＭｇＺｎＹ合金薄膜を形成するための平行平板
型のプラズマ発生処理装置を示した図である。
型のプラズマ発生処理装置を示した図である。
【図４】本発明の実施によるＭｇＺｎＹ合金薄膜を形成
するための複数ターゲット型のプラズマ発生処理装置を
示した図である。
するための複数ターゲット型のプラズマ発生処理装置を
示した図である。
【図５】本発明のＭｇＺｎＹ合金薄膜の表面を構造解析
したアモルファス単相の特性を示した図である。
したアモルファス単相の特性を示した図である。
２ 平行平板型プラズマ発生処理装置 ４ 板状ＡＺ９１ ６ 時計外装材 ８ ＲＦ電極 １０ 試料台 １２ ＭｇＺｎＹ合金ターゲット １４ 真空排気装置 １６ 高周波電源 １８ 複数ターゲット型プラズマ発生処理装置 ２０ 試料固定治具 ２２ 自公転回転機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 義継 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シ チズン時計株式会社技術研究所内 (72)発明者 廣江 誠一 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シ チズン時計株式会社技術研究所内 (72)発明者 佐藤 惇司 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シ チズン時計株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4K029 AA02 AA24 BA18 BA22 BC01 BC02 BD03 CA05 DC04 DC16 JA02 JA08
Claims (4)
- 【請求項１】表面に薄膜を有するマグネシウム合金であ
って、前記薄膜はマグネシウム合金からなるアモルファ
スの構造で構成されてなる薄膜であることを特徴とする
マグネシウム合金。 - 【請求項２】請求項１記載のマグネシウム合金薄膜が、
Ｍｇ、Ｚｎ、Ｌｎ［但し、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｃｅから選
ばれる１種または２種以上の元素、または希土類元素の
集合体であるミッシュメタル（Ｍｍ）］から構成される
合金系であり、Ｚｎ１０〜３９．８ａｔ％、Ｌｎ０．２
〜２０ａｔ％、残部Ｍｇであることを特徴とする請求項
１記載のマグネシウム合金。 - 【請求項３】マグネシウム合金の製造装置であって、Ｒ
Ｆ電極にＭｇＺｎＬｎ系合金ターゲットを複数有した複
数ターゲット型のプラズマ発生機構、公転機構を有する
試料台、自転機構を有する試料固定治具を有することを
特徴とするマグネシウム合金の製造装置。 - 【請求項４】マグネシウム合金の製造方法であって、請
求項３記載の公転機構、自転機構により、請求項１或い
は２記載のマグネシウム合金薄膜を試料表面に均一に形
成する工程を有することを特徴とするマグネシウム合金
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000019144A JP2001207255A (ja) | 2000-01-27 | 2000-01-27 | マグネシウム合金及びその製造装置ならびにその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000019144A JP2001207255A (ja) | 2000-01-27 | 2000-01-27 | マグネシウム合金及びその製造装置ならびにその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001207255A true JP2001207255A (ja) | 2001-07-31 |
Family
ID=18545899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000019144A Pending JP2001207255A (ja) | 2000-01-27 | 2000-01-27 | マグネシウム合金及びその製造装置ならびにその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001207255A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6730415B2 (en) * | 2000-08-21 | 2004-05-04 | Citizen Watch Co., Ltd. | Soft metal and method of manufacturing the soft metal, and decorative part and method of manufacturing the decorative part |
| JP2009293075A (ja) * | 2008-06-04 | 2009-12-17 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | マグネシウム−亜鉛合金及びマグネシウム−亜鉛合金部材 |
| JP2010515830A (ja) * | 2007-01-16 | 2010-05-13 | アルセロールミタル・フランス | 基材を被覆する方法、上記方法を実施するための装置、およびそのような装置用の金属供給装置 |
| EP2463399A1 (de) * | 2010-12-08 | 2012-06-13 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH | Magnesiumbauteile mit verbessertem Korrosionsschutz |
| CN106957999A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-07-18 | 上海理工大学 | 一种镁锌钇非晶合金材料及其制备方法 |
-
2000
- 2000-01-27 JP JP2000019144A patent/JP2001207255A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6730415B2 (en) * | 2000-08-21 | 2004-05-04 | Citizen Watch Co., Ltd. | Soft metal and method of manufacturing the soft metal, and decorative part and method of manufacturing the decorative part |
| JP2010515830A (ja) * | 2007-01-16 | 2010-05-13 | アルセロールミタル・フランス | 基材を被覆する方法、上記方法を実施するための装置、およびそのような装置用の金属供給装置 |
| US9051642B2 (en) | 2007-01-16 | 2015-06-09 | Arcelormittal France | Process for coating a substrate, plant for implementing the process and feeder for feeding such a plant with metal |
| JP2009293075A (ja) * | 2008-06-04 | 2009-12-17 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | マグネシウム−亜鉛合金及びマグネシウム−亜鉛合金部材 |
| EP2463399A1 (de) * | 2010-12-08 | 2012-06-13 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH | Magnesiumbauteile mit verbessertem Korrosionsschutz |
| JP2012122138A (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum Fur Material & Kustenforschung Gmbh | 向上した防食性を有するマグネシウム部品 |
| CN106957999A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-07-18 | 上海理工大学 | 一种镁锌钇非晶合金材料及其制备方法 |
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