JP2003231976A - 耐食被覆を施すための方法 - Google Patents
耐食被覆を施すための方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マグネシウム（合金）製品用の非クロメート
の耐食化成被覆の形成技術を提供する。 【解決手段】 本発明の形成方法は、マグネシウム（合
金）の製品を脱脂するステップ１０、高アルカリ洗浄溶
液中で製品を洗浄するステップ１２、製品を脱酸素する
ステップ１４、および製品を被覆溶液中に１５分から９
０分の浸漬するステップ１６を有している。この方法で
使用される被覆溶液は、リン酸イオンおよびフッ素イオ
ンを含み、また過マンガン酸カリウム、タングステン酸
ナトリウム、バナジウム酸ナトリウムおよびこれらの混
合物からなる群から選ばれた活性のある腐食防止剤を
１．０ｇ／ｌから５．０ｇ／ｌ含む。溶液はまた、反応
時間を低減させる界面活性剤を０．１から１．０体積％
だけ含む。溶液は１２０から２００°Ｆに維持され、ま
たｐＨ５から７を有する。
の耐食化成被覆の形成技術を提供する。 【解決手段】 本発明の形成方法は、マグネシウム（合
金）の製品を脱脂するステップ１０、高アルカリ洗浄溶
液中で製品を洗浄するステップ１２、製品を脱酸素する
ステップ１４、および製品を被覆溶液中に１５分から９
０分の浸漬するステップ１６を有している。この方法で
使用される被覆溶液は、リン酸イオンおよびフッ素イオ
ンを含み、また過マンガン酸カリウム、タングステン酸
ナトリウム、バナジウム酸ナトリウムおよびこれらの混
合物からなる群から選ばれた活性のある腐食防止剤を
１．０ｇ／ｌから５．０ｇ／ｌ含む。溶液はまた、反応
時間を低減させる界面活性剤を０．１から１．０体積％
だけ含む。溶液は１２０から２００°Ｆに維持され、ま
たｐＨ５から７を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネシウムやマ
グネシウム合金から形成された製品に耐食性で非クロメ
ート（非クロマート）の耐食被覆ないし被膜を設けるた
めの方法、およびこの方法に使用される被覆用溶液に関
するものである。
グネシウム合金から形成された製品に耐食性で非クロメ
ート（非クロマート）の耐食被覆ないし被膜を設けるた
めの方法、およびこの方法に使用される被覆用溶液に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】マグネシウム合金は、軽量で丈夫である
が、マグネシウムの反応性のために非常に腐食され易
い。マグネシウム合金は、実用化される際は全ての場合
においては腐食から保護される。一般的に使用され、低
コストである、マグネシウム合金用の耐食処理は、ニク
ロム酸塩（重クロム酸塩）をベースつまり基材とする化
成被覆である。ニクロム酸塩をベースとする化成被覆
は、良好な耐食を提供するものの、多くの職業上の危険
性を有する化学物質ないし化合物（６価クロム）をベー
スとするものである。産業需要に合致する、非クロメー
トで、耐食性のマグネシウム化成被覆が必要とされてい
る。
が、マグネシウムの反応性のために非常に腐食され易
い。マグネシウム合金は、実用化される際は全ての場合
においては腐食から保護される。一般的に使用され、低
コストである、マグネシウム合金用の耐食処理は、ニク
ロム酸塩（重クロム酸塩）をベースつまり基材とする化
成被覆である。ニクロム酸塩をベースとする化成被覆
は、良好な耐食を提供するものの、多くの職業上の危険
性を有する化学物質ないし化合物（６価クロム）をベー
スとするものである。産業需要に合致する、非クロメー
トで、耐食性のマグネシウム化成被覆が必要とされてい
る。
【０００３】本明細書に参考として組み入れられる、Jo
estenに付与された米国特許第５，６８３，５２２号に
は、マグネシウムやマグネシウム合金を保護するための
他の処理が開示されている。この方法においては、接着
性ペイントおよびリン酸マグネシウムおよびフッ化マグ
ネシウムの耐食被覆が、マグネシウム合金から作られた
製品に塗布される。この被覆を塗布する方法は、リン酸
イオンおよびフッ化イオンを有する溶液中にマグネシウ
ム合金の製品を浸漬することを含んでいる。この処理
は、バリアフィルム（防護膜）および非常に良好なペイ
ント接着性を提供するものの、浸食を抑制するために電
気化学的に活性である成分を含んでいない。
estenに付与された米国特許第５，６８３，５２２号に
は、マグネシウムやマグネシウム合金を保護するための
他の処理が開示されている。この方法においては、接着
性ペイントおよびリン酸マグネシウムおよびフッ化マグ
ネシウムの耐食被覆が、マグネシウム合金から作られた
製品に塗布される。この被覆を塗布する方法は、リン酸
イオンおよびフッ化イオンを有する溶液中にマグネシウ
ム合金の製品を浸漬することを含んでいる。この処理
は、バリアフィルム（防護膜）および非常に良好なペイ
ント接着性を提供するものの、浸食を抑制するために電
気化学的に活性である成分を含んでいない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、マグネシウム製品やマグネシウム合金製品用の、改
良された、非クロメート（つまり、クロメートを含まな
い）の耐食化成被覆つまり腐食防止用の化成被覆を形成
するための方法を提供することにある。本発明の他の目
的は、非クロメートの耐食被覆を形成するための被覆用
溶液を提供することにある。
は、マグネシウム製品やマグネシウム合金製品用の、改
良された、非クロメート（つまり、クロメートを含まな
い）の耐食化成被覆つまり腐食防止用の化成被覆を形成
するための方法を提供することにある。本発明の他の目
的は、非クロメートの耐食被覆を形成するための被覆用
溶液を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明に
より達成される。本発明によれば、マグネシウムあるい
はマグネシウム合金から形成された製品（部品）に非ク
ロメートの、耐食用の化成被覆を施すための方法は、概
略的には、製品（部品）を脱脂溶液（脱脂用溶液）中に
おいて脱脂するステップ、高アルカリ性の洗浄液中で洗
浄するステップ、脱酸素（還元）溶液中で製品を脱酸素
（還元）するステップ、およびリン酸イオン（phosphat
e ion）およびフッ化イオン（fluoride ion）を含む溶
液中に製品（部品）を浸漬するステップであって、該溶
液のｐＨ値（ｐＨレベル）が約５から７の範囲に制御さ
れており、該溶液は１．０ｇ／ｌから５．０ｇ／ｌの活
性のある腐食防止剤（active corrosion inhibitor）を
備えると共に略１２０°F（約４８．８９℃）から２０
０°F（９３．３３℃）の温度に維持されており、また
製品（部品）は１５分から９０分の範囲の時間期間の間
だけ浸漬されるステップを有してなる。
より達成される。本発明によれば、マグネシウムあるい
はマグネシウム合金から形成された製品（部品）に非ク
ロメートの、耐食用の化成被覆を施すための方法は、概
略的には、製品（部品）を脱脂溶液（脱脂用溶液）中に
おいて脱脂するステップ、高アルカリ性の洗浄液中で洗
浄するステップ、脱酸素（還元）溶液中で製品を脱酸素
（還元）するステップ、およびリン酸イオン（phosphat
e ion）およびフッ化イオン（fluoride ion）を含む溶
液中に製品（部品）を浸漬するステップであって、該溶
液のｐＨ値（ｐＨレベル）が約５から７の範囲に制御さ
れており、該溶液は１．０ｇ／ｌから５．０ｇ／ｌの活
性のある腐食防止剤（active corrosion inhibitor）を
備えると共に略１２０°F（約４８．８９℃）から２０
０°F（９３．３３℃）の温度に維持されており、また
製品（部品）は１５分から９０分の範囲の時間期間の間
だけ浸漬されるステップを有してなる。
【０００６】マグネシウム製品（部品）あるいはマグネ
シウム合金製品（部品）上に非クロメートの耐食被覆を
形成するために使用される溶液は、リン酸イオンおよび
フッ化イオン、および１．０ｇ／ｌから５．０ｇ／ｌの
活性のある腐食防止剤を含む溶液から構成される。上記
したように、この溶液はｐＨ５から７を有している。こ
の溶液は、反応時間を低減ないし短くさせる、界面活性
剤を０．０１から１．０体積％（容積％）だけ含ませる
ことができる。
シウム合金製品（部品）上に非クロメートの耐食被覆を
形成するために使用される溶液は、リン酸イオンおよび
フッ化イオン、および１．０ｇ／ｌから５．０ｇ／ｌの
活性のある腐食防止剤を含む溶液から構成される。上記
したように、この溶液はｐＨ５から７を有している。こ
の溶液は、反応時間を低減ないし短くさせる、界面活性
剤を０．０１から１．０体積％（容積％）だけ含ませる
ことができる。
【０００７】本発明に係わるマグネシウム合金化成被覆
およびこれを適用ないし設けるための方法の詳細、並び
にこれらに付帯する各目的および各特長は、以下の詳細
な説明および添付図面に説明されている。添付図面にお
いて同じ参照数字は同様な構成要素を表している。
およびこれを適用ないし設けるための方法の詳細、並び
にこれらに付帯する各目的および各特長は、以下の詳細
な説明および添付図面に説明されている。添付図面にお
いて同じ参照数字は同様な構成要素を表している。
【０００８】
【発明の実施の形態】図面（図１）は、マグネシウムあ
るいはマグネシウム合金から形成された製品に、非クロ
メートの耐食被覆（コーティング）を施すための非電解
（non-electrolytic）処理のための工程流れ図を例示し
たものである。例えば、航空機産業においては、マグネ
シウム合金の製品として、発電機ハウジングや変速装置
（ギアボックス）のような何らかの運用部品ないし機能
部品を含んでいる。
るいはマグネシウム合金から形成された製品に、非クロ
メートの耐食被覆（コーティング）を施すための非電解
（non-electrolytic）処理のための工程流れ図を例示し
たものである。例えば、航空機産業においては、マグネ
シウム合金の製品として、発電機ハウジングや変速装置
（ギアボックス）のような何らかの運用部品ないし機能
部品を含んでいる。
【０００９】非電解処理は、脱脂溶液（脱脂液）中にお
いてマグネシウム合金の製品を脱脂する最初のステップ
（脱脂ステップ）１０で開始される。OAKITE SC２２５
の商標で一般的に知られ且つ販売されている水溶液ベー
スの溶液は、マグネシウム製品を脱脂する機能を果たす
ために使用される。この最初の脱脂ステップ１０によ
り、マグネシウムの表面上の油分および他の汚染物質を
除去することが可能となり、またその後はハウジング表
面の濡れが防止されて、除去されない場合の化学反応が
阻止される。当業者には、Carroll Company社によって
製造されBlue GoldIndustrial Cleanerの商標で業界に
おいて知られ販売されているもののような他の有機溶
媒、あるいはN−プロピルブロマイド（N-propyl bromid
e）のようなハロゲン化溶剤（溶媒）も同様に脱脂機能
を発揮する。
いてマグネシウム合金の製品を脱脂する最初のステップ
（脱脂ステップ）１０で開始される。OAKITE SC２２５
の商標で一般的に知られ且つ販売されている水溶液ベー
スの溶液は、マグネシウム製品を脱脂する機能を果たす
ために使用される。この最初の脱脂ステップ１０によ
り、マグネシウムの表面上の油分および他の汚染物質を
除去することが可能となり、またその後はハウジング表
面の濡れが防止されて、除去されない場合の化学反応が
阻止される。当業者には、Carroll Company社によって
製造されBlue GoldIndustrial Cleanerの商標で業界に
おいて知られ販売されているもののような他の有機溶
媒、あるいはN−プロピルブロマイド（N-propyl bromid
e）のようなハロゲン化溶剤（溶媒）も同様に脱脂機能
を発揮する。
【００１０】脱脂ステップ１０に加えて、洗浄ステップ
１２において、高アルカリ性水溶液をベースとする洗浄
液（清浄液）中においてマグネシウム合金の製品を洗浄
することを非電解プロセスに含ませることもできる。洗
浄ステップ１２において利用される高アルカリ性の洗浄
剤の一例としては、業界においてTURCO ALKALINE RUST
REMOVERの商標で知られ且つ販売され、Turco Products,
Inc.社により製造されるものがある。好ましくは、洗
浄ステップ２０の間において、洗浄液のアルカリ浴は使
用中は連続的に攪拌され、また約１８０から２００°F
（約８２．２から９３．３℃）の範囲の温度に維持ない
し保持される。加えて、最適な洗浄効果を達成するた
め、洗浄液の濃度は、洗浄液１ガロンに対して高アルカ
リ性洗浄剤が約２０から３０オンスとされ、洗浄液は少
なくともｐＨ１１を有する。洗浄液の濃度およびｐＨの
変数（変量）を制御ないし調整することで、マグネシウ
ム合金の製品を洗浄液中に約３から５分の期間だけ浸漬
する間に好ましい洗浄効果が達成される。洗浄ステップ
１２はさらに、本発明の化成被覆を形成するために必要
な化学反応を阻害ないし妨げる不純物をマグネシウム合
金の製品の表面から取り除く。
１２において、高アルカリ性水溶液をベースとする洗浄
液（清浄液）中においてマグネシウム合金の製品を洗浄
することを非電解プロセスに含ませることもできる。洗
浄ステップ１２において利用される高アルカリ性の洗浄
剤の一例としては、業界においてTURCO ALKALINE RUST
REMOVERの商標で知られ且つ販売され、Turco Products,
Inc.社により製造されるものがある。好ましくは、洗
浄ステップ２０の間において、洗浄液のアルカリ浴は使
用中は連続的に攪拌され、また約１８０から２００°F
（約８２．２から９３．３℃）の範囲の温度に維持ない
し保持される。加えて、最適な洗浄効果を達成するた
め、洗浄液の濃度は、洗浄液１ガロンに対して高アルカ
リ性洗浄剤が約２０から３０オンスとされ、洗浄液は少
なくともｐＨ１１を有する。洗浄液の濃度およびｐＨの
変数（変量）を制御ないし調整することで、マグネシウ
ム合金の製品を洗浄液中に約３から５分の期間だけ浸漬
する間に好ましい洗浄効果が達成される。洗浄ステップ
１２はさらに、本発明の化成被覆を形成するために必要
な化学反応を阻害ないし妨げる不純物をマグネシウム合
金の製品の表面から取り除く。
【００１１】本発明の非電解工程はさらに、脱酸素（還
元）溶液中においてマグネシウム合金を脱酸素（還元）
することを含む、脱酸素（還元）ステップ１４を含んで
いる。脱酸素を効果的に行うための１つの溶液は、重フ
ッ化ナトリウム酸（sodium acid fluoride）から調製さ
れたもので、その脱酸素（還元）溶液は、脱酸素（還
元）溶液１ガロン当たり約３．５から７．０オンスの重
フッ化ナトリウムが供給され、また溶液の温度は約７０
°Ｆから９０°Ｆ（約２１．１℃から約３２．２℃）に
維持される。好ましくは、脱酸素（還元）溶液は、マグ
ネシウム合金の製品を約３から５分の最適な期間の間だ
け脱酸素（還元）する間は、攪拌されない。脱酸素（還
元）ステップ１４によって、リン酸塩の転化の化学反応
を阻害するマグネシウム合金のハウジングの表面に存在
するいずれかの金属酸化物が効果的に除去される。
元）溶液中においてマグネシウム合金を脱酸素（還元）
することを含む、脱酸素（還元）ステップ１４を含んで
いる。脱酸素を効果的に行うための１つの溶液は、重フ
ッ化ナトリウム酸（sodium acid fluoride）から調製さ
れたもので、その脱酸素（還元）溶液は、脱酸素（還
元）溶液１ガロン当たり約３．５から７．０オンスの重
フッ化ナトリウムが供給され、また溶液の温度は約７０
°Ｆから９０°Ｆ（約２１．１℃から約３２．２℃）に
維持される。好ましくは、脱酸素（還元）溶液は、マグ
ネシウム合金の製品を約３から５分の最適な期間の間だ
け脱酸素（還元）する間は、攪拌されない。脱酸素（還
元）ステップ１４によって、リン酸塩の転化の化学反応
を阻害するマグネシウム合金のハウジングの表面に存在
するいずれかの金属酸化物が効果的に除去される。
【００１２】当業者には、初期ステップ１０、洗浄ステ
ップ１２および脱酸素ステップ１４を達成するための、
上記で開示されたものと互換性のある特性を備えた適切
な他の各溶液は想定可能である。例えば、脱酸素ステッ
プ１４の脱酸素溶液は、硝酸およびフッ化水素酸を含ん
だものでも良い。しかしながら、硝酸と混合されたフッ
化水素酸は非常に強い反応物質であるので、人的安全性
が問題となる場合、あるいはフッ化水素／硝酸の組み合
わせがマグネシウム上で非常に強く反応してマグネシウ
ム合金製品の本来の面を腐食するために、マグネシウム
合金製品の寸法が厳しい精度である場合などには、その
用途が制限される。
ップ１２および脱酸素ステップ１４を達成するための、
上記で開示されたものと互換性のある特性を備えた適切
な他の各溶液は想定可能である。例えば、脱酸素ステッ
プ１４の脱酸素溶液は、硝酸およびフッ化水素酸を含ん
だものでも良い。しかしながら、硝酸と混合されたフッ
化水素酸は非常に強い反応物質であるので、人的安全性
が問題となる場合、あるいはフッ化水素／硝酸の組み合
わせがマグネシウム上で非常に強く反応してマグネシウ
ム合金製品の本来の面を腐食するために、マグネシウム
合金製品の寸法が厳しい精度である場合などには、その
用途が制限される。
【００１３】本発明の非電解プロセスはさらに、浸漬ス
テップ１６を含んでいる。この浸漬ステップ１６は、マ
グネシウム合金製品をリン酸塩イオンおよびフッ化物イ
オンを有する溶液中に浸漬することを含んでいる。リン
酸塩イオンとフッ化物イオンは共に負に帯電したつまり
負電荷のアニオン（陰イオン）であるので、マグネシウ
ムの正に帯電したカチオン（陽イオン）にそれぞれに引
きつけられ、ハウジング表面に浸透する。リン酸塩イオ
ンとフッ化物イオンはマグネシウムイオンと反応し、マ
グネシウム合金のハウジングの表面上に、リン酸マグネ
シウム（Ｍｇ３（ＰＯ４）２）およびフッ化マグネシウ
ム（ＭｇＦ２）の化成被覆を形成する。
テップ１６を含んでいる。この浸漬ステップ１６は、マ
グネシウム合金製品をリン酸塩イオンおよびフッ化物イ
オンを有する溶液中に浸漬することを含んでいる。リン
酸塩イオンとフッ化物イオンは共に負に帯電したつまり
負電荷のアニオン（陰イオン）であるので、マグネシウ
ムの正に帯電したカチオン（陽イオン）にそれぞれに引
きつけられ、ハウジング表面に浸透する。リン酸塩イオ
ンとフッ化物イオンはマグネシウムイオンと反応し、マ
グネシウム合金のハウジングの表面上に、リン酸マグネ
シウム（Ｍｇ３（ＰＯ４）２）およびフッ化マグネシウ
ム（ＭｇＦ２）の化成被覆を形成する。
【００１４】好ましくは、浸漬ステップ１６は溶液のｐ
Ｈレベルを５から７の範囲内に制御ないし調整すること
を含んでいる。浸漬ないし被覆溶液のｐＨレベルを調整
することで、リン酸塩イオンがマグネシウム合金表面と
反応してリン酸マグネシウムを含む被覆（コーティン
グ）を形成する。これは、リン酸塩がマグネシウムと反
応するためにはある程度の酸性度が必要なためである。
実際に溶液のｐＨがアルカリ（高）レベルに維持される
場合には、化成被覆を形成するためにマグネシウム合金
の製品との反応は、もしあるとしても、僅かしか起こら
ない。溶液のｐＨが、酸性レベルにおいて、あまりにも
低く維持されると、リン酸化物がマグネシウム合金を大
規模に腐食するので、表面に被覆が形成される前に腐食
が生じる。同様に、ｐＨレベルが低く維持される場合、
フッ化マグネシウムによってフッ化物の含量が過度に高
い被覆が形成される。このような被覆は有機被覆に対す
る接着性が乏しい。
Ｈレベルを５から７の範囲内に制御ないし調整すること
を含んでいる。浸漬ないし被覆溶液のｐＨレベルを調整
することで、リン酸塩イオンがマグネシウム合金表面と
反応してリン酸マグネシウムを含む被覆（コーティン
グ）を形成する。これは、リン酸塩がマグネシウムと反
応するためにはある程度の酸性度が必要なためである。
実際に溶液のｐＨがアルカリ（高）レベルに維持される
場合には、化成被覆を形成するためにマグネシウム合金
の製品との反応は、もしあるとしても、僅かしか起こら
ない。溶液のｐＨが、酸性レベルにおいて、あまりにも
低く維持されると、リン酸化物がマグネシウム合金を大
規模に腐食するので、表面に被覆が形成される前に腐食
が生じる。同様に、ｐＨレベルが低く維持される場合、
フッ化マグネシウムによってフッ化物の含量が過度に高
い被覆が形成される。このような被覆は有機被覆に対す
る接着性が乏しい。
【００１５】当業者には、ｐＨの調整ないし制御が、リ
ン酸二水素カリウムないし第１リン酸カリウム（ＫＨ２
ＰＯ４）、リン酸水素二カリウム（Ｋ２ＨＰＯ４）、リ
ン酸カリウム（Ｋ３ＰＯ４）、あるいはリン酸（Ｈ３Ｐ
Ｏ４）、またはこれら選択肢の組合せないし混合のよう
なリン酸化合物によって提供されることは容易に理解で
きる。本発明の所望の浸漬溶液のｐＨレベルを達成する
ための好ましい実施形態には、リン酸二水素カリウムを
公称重量濃度で溶液１ガロン当たり約１．８オンスに、
リン酸水素二カリウムを公称重量濃度で溶液１ガロン当
たり約３．６オンスだけ組合せないし混合したものが含
まれる。この組合せにより、浸漬溶液を最適な僅かに酸
性領域である好ましいｐＨレベルに調整ないし制御でき
る。
ン酸二水素カリウムないし第１リン酸カリウム（ＫＨ２
ＰＯ４）、リン酸水素二カリウム（Ｋ２ＨＰＯ４）、リ
ン酸カリウム（Ｋ３ＰＯ４）、あるいはリン酸（Ｈ３Ｐ
Ｏ４）、またはこれら選択肢の組合せないし混合のよう
なリン酸化合物によって提供されることは容易に理解で
きる。本発明の所望の浸漬溶液のｐＨレベルを達成する
ための好ましい実施形態には、リン酸二水素カリウムを
公称重量濃度で溶液１ガロン当たり約１．８オンスに、
リン酸水素二カリウムを公称重量濃度で溶液１ガロン当
たり約３．６オンスだけ組合せないし混合したものが含
まれる。この組合せにより、浸漬溶液を最適な僅かに酸
性領域である好ましいｐＨレベルに調整ないし制御でき
る。
【００１６】ｐＨを制御することに加えて、浸漬ステッ
プ１６の溶液には、フッ化マグネシウムの被膜ないしコ
ーティングを形成するためにマグネシウム合金のハウジ
ングの表面と十分に反応する最適な量のフッ素イオン
（フッ化物イオン）が設けられている。好ましくは、フ
ッ素イオンの量は重フッ化ナトリウム（ＮａＨＦ２）の
重量濃度で計測される。好ましい実施形態においては、
濃度は約０．３から０．５重量％の重フッ化ナトリウム
で提供され、この濃度範囲は、溶液１ガロンに対して約
０．４から０．７オンスの公称重量濃度の重フッ化ナト
リウムをそれぞれ使用することで達成される。重フッ化
ナトリウムを介してフッ化物の濃度を制御ないし調整す
ることで、マグネシウム合金の製品の表面上にフッ化マ
グネシウムの化成被覆を形成することができ、この表面
にはペイントが十分に付着する。フッ化物の成分が高レ
ベルである溶液を使用した場合には、マグネシウム表面
上のペイント接着特性が悪くなる。
プ１６の溶液には、フッ化マグネシウムの被膜ないしコ
ーティングを形成するためにマグネシウム合金のハウジ
ングの表面と十分に反応する最適な量のフッ素イオン
（フッ化物イオン）が設けられている。好ましくは、フ
ッ素イオンの量は重フッ化ナトリウム（ＮａＨＦ２）の
重量濃度で計測される。好ましい実施形態においては、
濃度は約０．３から０．５重量％の重フッ化ナトリウム
で提供され、この濃度範囲は、溶液１ガロンに対して約
０．４から０．７オンスの公称重量濃度の重フッ化ナト
リウムをそれぞれ使用することで達成される。重フッ化
ナトリウムを介してフッ化物の濃度を制御ないし調整す
ることで、マグネシウム合金の製品の表面上にフッ化マ
グネシウムの化成被覆を形成することができ、この表面
にはペイントが十分に付着する。フッ化物の成分が高レ
ベルである溶液を使用した場合には、マグネシウム表面
上のペイント接着特性が悪くなる。
【００１７】当業者には、フッ化カリウムやフッ化水素
酸のような他のフッ化化合物を、浸漬溶液中にフッ素イ
オンを導入するために使用し、またこの種のフッ化化合
物の濃度を重フッ化ナトリウムに関して測定ないし計測
された等価（等量）濃度レベルに一致させるために転化
（conversion）を使用することは、自明なことである。
酸のような他のフッ化化合物を、浸漬溶液中にフッ素イ
オンを導入するために使用し、またこの種のフッ化化合
物の濃度を重フッ化ナトリウムに関して測定ないし計測
された等価（等量）濃度レベルに一致させるために転化
（conversion）を使用することは、自明なことである。
【００１８】上記の構成要素ないし成分に加えて、活性
な腐食防止剤が浴に約１．０ｇ／ｌから５．０ｇ／ｌの
濃度で加えられる。活性な腐食防止剤は、好ましくは、
過マンガン酸カリウム、タングステン酸ナトリウム、バ
ナジウム酸ナトリウムおよびこれらの混合物からなる群
から選ばれたものである。バナジウム酸ナトリウムの添
加は、広い範囲の濃度に亘って化成被覆の耐湿性を改善
し、また使用できる被覆サイクルを５０％短くできるの
で、好ましい選択である。バナジウム酸ナトリウムが選
択される場合は、１．０ｇ／ｌから５．０ｇ／ｌ、好ま
しくは２．０ｇ／ｌから５．０ｇ／ｌの濃度で浴中に加
えられる。
な腐食防止剤が浴に約１．０ｇ／ｌから５．０ｇ／ｌの
濃度で加えられる。活性な腐食防止剤は、好ましくは、
過マンガン酸カリウム、タングステン酸ナトリウム、バ
ナジウム酸ナトリウムおよびこれらの混合物からなる群
から選ばれたものである。バナジウム酸ナトリウムの添
加は、広い範囲の濃度に亘って化成被覆の耐湿性を改善
し、また使用できる被覆サイクルを５０％短くできるの
で、好ましい選択である。バナジウム酸ナトリウムが選
択される場合は、１．０ｇ／ｌから５．０ｇ／ｌ、好ま
しくは２．０ｇ／ｌから５．０ｇ／ｌの濃度で浴中に加
えられる。
【００１９】タングステン酸ナトリウムが選択される場
合は、好ましくは１．０ｇ／ｌから２．０ｇ／ｌの濃度
で存在させるが、５．０ｇ／ｌまでの濃度で存在させて
も良い。過マンガン酸カリウムが選択される場合は、好
ましくは１．０ｇ／ｌから２．０ｇ／ｌの濃度で存在さ
せるが、５．０ｇ／ｌまでの濃度で存在させても良い。
合は、好ましくは１．０ｇ／ｌから２．０ｇ／ｌの濃度
で存在させるが、５．０ｇ／ｌまでの濃度で存在させて
も良い。過マンガン酸カリウムが選択される場合は、好
ましくは１．０ｇ／ｌから２．０ｇ／ｌの濃度で存在さ
せるが、５．０ｇ／ｌまでの濃度で存在させても良い。
【００２０】界面活性剤を０．１から１．０体積％だけ
加えることで、さらに改善を行うことができ、工程の時
間を２０分程度低減できる。Union Carbide社のTRITON
X-100および３Ｍ社のFC-135を使用できる。TRITON X-10
0は０．２５から１．０体積％の濃度で使用される。FC-
135は０．０１から０．１０体積％の濃度で使用され
る。本発明の溶液に対してはTRITON X-100が好ましい界
面活性剤である。
加えることで、さらに改善を行うことができ、工程の時
間を２０分程度低減できる。Union Carbide社のTRITON
X-100および３Ｍ社のFC-135を使用できる。TRITON X-10
0は０．２５から１．０体積％の濃度で使用される。FC-
135は０．０１から０．１０体積％の濃度で使用され
る。本発明の溶液に対してはTRITON X-100が好ましい界
面活性剤である。
【００２１】浸漬ステップ１６の好ましい実施形態にお
いては、溶液を約１３０°Ｆ（約５４．４℃）の温度に
維持する一方、マグネシウム合金の製品を溶液中に２０
から３０分の間だけ浸漬することが非常に都合が良い。
しかしながら、当業者には、化成被覆の所望の効果は、
所望の製造時間に依存して、所定の時間（分）の範囲
（つまり、１５から９０分、好ましくは２５から９０分
間）に亘って最適な温度範囲内（つまり、１２０から２
００°Ｆ（約４８．８９から９３．３℃））において達
成できることは自明である。
いては、溶液を約１３０°Ｆ（約５４．４℃）の温度に
維持する一方、マグネシウム合金の製品を溶液中に２０
から３０分の間だけ浸漬することが非常に都合が良い。
しかしながら、当業者には、化成被覆の所望の効果は、
所望の製造時間に依存して、所定の時間（分）の範囲
（つまり、１５から９０分、好ましくは２５から９０分
間）に亘って最適な温度範囲内（つまり、１２０から２
００°Ｆ（約４８．８９から９３．３℃））において達
成できることは自明である。
【００２２】開示された各ステップ１０、１２、１４、
および１６に従って、当業者は、耐食性でクロム酸塩の
ない、マグネシウム合金製品へのリン酸マグネシウムお
よびフッ化マグネシウムの被覆を容易に施すことができ
る。
および１６に従って、当業者は、耐食性でクロム酸塩の
ない、マグネシウム合金製品へのリン酸マグネシウムお
よびフッ化マグネシウムの被覆を容易に施すことができ
る。
【００２３】開示された各ステップ１０、１２、１４、
および１６に従って追加のリン酸塩／フッ化物をベース
とする化成被覆を施す前に、本発明に従って施されたリ
ン酸塩／フッ化物をベースとする化成被覆を取り除く必
要はない。いずれの場合でも、各ステップ１０、１２、
１４、および１６が正しく順次行われたならば、走査電
子顕微鏡の高倍率下において、被覆内には欠陥（傷）や
異常（不規則性）はなく、被覆は多孔性のビード（bea
d）状の構造を有している。
および１６に従って追加のリン酸塩／フッ化物をベース
とする化成被覆を施す前に、本発明に従って施されたリ
ン酸塩／フッ化物をベースとする化成被覆を取り除く必
要はない。いずれの場合でも、各ステップ１０、１２、
１４、および１６が正しく順次行われたならば、走査電
子顕微鏡の高倍率下において、被覆内には欠陥（傷）や
異常（不規則性）はなく、被覆は多孔性のビード（bea
d）状の構造を有している。
【００２４】本発明によれば、上記した各目的、手段、
および特長を完全に満たす、非クロメートの、マグネシ
ウムおよびマグネシウム合金の製品のための耐食性の化
成被覆を提供できることは明らかである。また、以上で
は本発明を特定の実施形態を例に挙げて説明したが、そ
の他の代替え、変更および変形は上記の説明を読むこと
で当業者には自明である。よって、特許請求の範囲内の
これら代替え、変更および変形は本発明に含まれる。
および特長を完全に満たす、非クロメートの、マグネシ
ウムおよびマグネシウム合金の製品のための耐食性の化
成被覆を提供できることは明らかである。また、以上で
は本発明を特定の実施形態を例に挙げて説明したが、そ
の他の代替え、変更および変形は上記の説明を読むこと
で当業者には自明である。よって、特許請求の範囲内の
これら代替え、変更および変形は本発明に含まれる。
【図１】マグネシウムあるいはマグネシウム合金から形
成された製品に非クロメートの耐食化成被覆を施すため
の非電解処理を例示した、本発明の実施例における工程
の流れ図である。
成された製品に非クロメートの耐食化成被覆を施すため
の非電解処理を例示した、本発明の実施例における工程
の流れ図である。
１０ 脱脂ステップ
１２ 洗浄ステップ
１４ 脱酸素ステップ
１６ 浸漬ステップ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(71)出願人 503057835
ハミルトン サンドストランド コーポレ
イション
ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＳＵＮＤＳＴＲＡＮＤ
ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
アメリカ合衆国，コネチカット 06096,
ウインザー ロックス（番地なし)
(72)発明者 マーク ヤウォロウスキ
アメリカ合衆国，コネチカット 06033,
グラストンベリー，ウッドヘーヴン ロー
ド 369
(72)発明者 マイケル エイ．クライツマン
アメリカ合衆国，コネチカット 06107,
ウエスト ハートフォード，ハミック ロ
ード 34
(72)発明者 オーウェン エム．ブリルス
アメリカ合衆国，イリノイ 61108，ロッ
クフォード，ミートル レーン 6276
(72)発明者 シェイ タン
アメリカ合衆国，コネチカット 06107,
ウエスト ハートフォード，モントクレア
ドライブ 119
Ｆターム(参考） 4K026 AA01 BA01 BA03 BB08 CA13
CA14 CA23 CA28 CA30 CA31
CA35 CA37 DA03 DA13 EA07
EA08
Claims (18)
- 【請求項１】 マグネシウムをベースとする材料から形
成された製品に非クロメートの耐食被覆を施すための方
法であって、 マグネシウムをベースとする製品を脱脂溶液中で脱脂す
るステップ、 マグネシウムをベースとする製品を高アルカリ性の洗浄
液中で洗浄するステップ、 マグネシウムをベースとする製品を脱酸素溶液中で脱酸
素するステップ、およびマグネシウムをベースとする製
品をリン酸イオンおよびフッ素イオンを含む溶液中に浸
漬するステップであって、該溶液のｐH値が約５から７
の範囲に調整されており、該溶液は１．０ｇ／ｌから
５．０ｇ／ｌの活性の腐食防止剤を備えると共に約１２
０°F（約４８．８９℃）から２００°F（約９３．３３
℃）の温度に維持されており、マグネシウム合金をベー
スとする製品が約１５分から９０分の時間期間の間だけ
浸漬されるステップ、を有してなる、ことを特徴とする
方法。 - 【請求項２】 前記活性の腐食防止剤が、過マンガン酸
カリウム、タングステン酸ナトリウム、バナジウム酸ナ
トリウムおよびこれらの混合物からなる群から選ばれた
ものであり、また、前記浸漬の時間が２５分から９０分
の範囲である、ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記活性の腐食防止剤が、１．０ｇ／ｌ
から５．０ｇ／ｌのバナジウム酸ナトリウム、、好まし
くは２．０ｇ／ｌから５．０ｇ／ｌのバナジウム酸ナト
リウムからなる、ことを特徴とする請求項１記載の方
法。 - 【請求項４】 前記活性の腐食防止剤が、１．０ｇ／ｌ
から２．０ｇ／ｌのタングステン酸ナトリウムからな
る、ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記活性の腐食防止剤が、１．０ｇ／ｌ
から２．０ｇ／ｌの過マンガン酸カリウムからなる、こ
とを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 該溶液に約０．３から０．５重量％の重
フッ化ナトリウムが備えられている、ことを特徴とする
請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 前記リン酸塩およびフッ化物を含む溶液
が、０．０１から１．０体積％の界面活性剤をさらに含
んでいる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 前記マグネシウムをベースとする材料が
マグネシウム合金である、ことを特徴とする請求項１記
載の方法。 - 【請求項９】 マグネシウム合金から形成された製品に
少なくともリン酸マグネシウムとフッ化マグネシウムか
らなる非クロメートの耐食被覆を施すための非電解方法
であって、 マグネシウム合金から形成された製品を脱脂溶液中で脱
脂するステップ、 マグネシウム合金から形成された製品を高アルカリ性の
洗浄液中で洗浄するステップ、 マグネシウム合金から形成された製品を脱酸素溶液中で
脱酸素するステップ、 リン酸イオンおよびフッ素イオン、約０．３から０．５
重量％の重フッ化ナトリウム、および過マンガン酸カリ
ウム、タングステン酸ナトリウム、バナジウム酸ナトリ
ウムおよびこれらの混合物からなる群から選ばれた活性
の腐食防止剤を１．０ｇ／ｌから５．０ｇ／ｌ含み、ま
た５から７の範囲のｐH値を有する溶液を準備するステ
ップ、 前記溶液を約１２０°F（約４８．８９℃）から２００
°F（約９３．３３℃）の温度に維持するステップ、お
よび前記マグネシウム合金から形成された製品を前記溶
液中に１５分から９０分の範囲の時間期間だけ浸漬する
ステップ、を有してなる、ことを特徴とする方法。 - 【請求項１０】 前記リン酸塩およびフッ化物を含む溶
液が、０．０１から１．０体積％の界面活性剤をさらに
含んでいる、ことを特徴とする請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 マグネシウム合金から形成された製品
に少なくともリン酸マグネシウムからなる非クロメート
の耐食被覆を施すための非電解方法であって、 マグネシウム合金の製品を脱脂溶液中で脱脂するステッ
プ、 マグネシウム合金の製品を高アルカリ性の洗浄液中で洗
浄するステップ、 マグネシウム合金の製品を脱酸素溶液中で脱酸素するス
テップ、 リン酸イオンおよびフッ素イオンを含み、また０．３か
ら０．５重量％の範囲の濃度の重フッ化ナトリウム、お
よび過マンガン酸カリウム、タングステン酸ナトリウ
ム、バナジウム酸ナトリウムおよびこれらの混合物から
なる群から選ばれた活性の腐食防止剤を１．０ｇ／ｌか
ら５．０ｇ／ｌの濃度で備えた被覆溶液を準備するステ
ップ、 前記被覆溶液を１２０°F（約４８．８９℃）から２０
０°F（約９３．３３℃）の温度に維持するステップ、
および前記マグネシウム合金の製品を前記被覆溶液中に
１５分から９０分の範囲の時間期間だけ浸漬するステッ
プ、を有してなる、ことを特徴とする方法。 - 【請求項１２】 前記リン酸塩およびフッ化物を含む溶
液が、０．０１から１．０体積％の界面活性剤をさらに
含んでいる、ことを特徴とする請求項１１記載の方法。 - 【請求項１３】 マグネシウムまたはマグネシウム合金
から形成された製品上に非クロメートの耐食被覆を形成
する方法に使用される溶液であって、 前記溶液がリン酸イオンおよびフッ化物イオンを有して
おり、 前記溶液が過マンガン酸カリウム、タングステン酸ナト
リウム、バナジウム酸ナトリウムおよびこれらの混合物
からなる群から選ばれた活性の腐食防止剤を１．０ｇ／
ｌから５．０ｇ／ｌだけ含んでおり、および前記溶液が
ｐＨ５から７を有している、ことを特徴とする溶液。 - 【請求項１４】 前記溶液が、１ガロン当たり約１．８
オンスのリン酸二水素カリウム、１ガロン当たり約３．
６オンスのリン酸水素二カリウム、および０．３から
０．５重量％の重フッ化ナトリウムをさらに含んでい
る、ことを特徴とする請求項１３記載の溶液。 - 【請求項１５】 前記活性の腐食防止剤が、２．０ｇ／
ｌから５．０ｇ／ｌのバナジウム酸ナトリウムからな
る、ことを特徴とする請求項１３記載の溶液。 - 【請求項１６】 前記活性の腐食防止剤が、１．０ｇ／
ｌから２．０ｇ／ｌのタングステン酸ナトリウムからな
る、ことを特徴とする請求項１３記載の溶液。 - 【請求項１７】 前記活性の腐食防止剤が、１．０ｇ／
ｌから２．０ｇ／ｌの過マンガン酸カリウムからなる、
ことを特徴とする請求項１３記載の溶液。 - 【請求項１８】 前記溶液が１２０°F（約４８．８９
℃）から２００°F（約９３．３３℃）の温度に維持さ
れ、また０．１から１．０体積％の界面活性剤をさらに
含んでいる、ことを特徴とする請求項１３記載の溶液。
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