JP2007239057A - 部分着色マグネシウム体、その製造方法、およびその中間体 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、母材由来の金属光沢を有しつつ部分的に着色されて装飾性が高く、かつ耐摩耗性・耐食性に優れた電着塗装が施されたマグネシウム材を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明に係る部分着色マグネシウム材は、マグネシウムまたはマグネシウム基合金による材料からなる母材上に形成された陽極酸化層と、その陽極酸化層の上方に母材を被覆するように形成された電着塗装によるトップコートとを備え、陽極酸化層が部分的に着色されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マグネシウムまたはマグネシウム基合金からなる部材（以降「マグネシウム材」と称する。）であって部分的に着色された部分着色マグネシウム体、その製造方法およびその中間体に関する。
詳しくは、染料または顔料によって部分的に着色されている陽極酸化されたマグネシウム材であって、トップコートとして耐摩耗性・耐食性に優れた電着塗装が施されている部分着色マグネシウム体、その製造方法およびその中間体に関する。

従来から、陽極酸化されたアルミニウムまたはアルミニウム基合金からなる部材（以降「アルミニウム材」と称する。）を部分的に着色する手法は多数開示されている。

たとえば、陽極酸化処理によって表面に多数の細孔が形成された状態で、インクジェットプリンターなどの噴射印刷装置によって染料または顔料を所定の位置に供給し、その後、封孔処理および／またはポリマーによるトップコート形成処理する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、いったん封孔された陽極酸化膜を希アルカリ水溶液によりエッチングして表面の細孔（電解孔）の底部に金属アルミニウム層を露出させ、底部が露出された細孔に対してのみ着色材料を導入し、その後、封孔処理および／またはポリマーによるトップコート形成処理する手法も開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

さらには、染料で印刷されたフィルムを陽極酸化膜上に覆着させることでその染料を陽極酸化膜側に転写させ、細孔内に染料が含浸した状態で封孔処理および／またはポリマーによるトップコート形成処理する手法も開示されている（例えば、特許文献３参照。）。

実用新案登録第３０９６０１３号公報 特開平１１−２３６６９７号公報 特開２００４−１００１０号公報

上記のような手法により、着色された部分以外は金属光沢を有する装飾性に優れた部分着色アルミニウム体を得ることが実現されている。しかしながら、マグネシウム材由来の金属光沢を有する部分着色マグネシウム体を得ることは実現されていなかった。これは実用的な耐摩耗性や耐食性を達成しようとすると母材由来の金属光沢が消滅するほど陽極酸化層を形成する必要があったことに由来する。

そこで、本発明は、母材由来の金属光沢を有しつつ部分的に着色されて装飾性が高く、かつ耐摩耗性・耐食性に優れた電着塗装が施された部分着色マグネシウム体を提供することを目的とする。
また、上記目的を満たしつつ、生産性も高い部分着色マグネシウム体の製造方法およびそのための中間体を提供することも目的とする。

（請求項1）
上記目的を達成するために提供される発明は、マグネシウム材からなる母材上に形成された陽極酸化層と、母材全体を被覆するようにその陽極酸化層上に形成された電着塗装によるトップコートとを備え、陽極酸化層は水酸化マグネシウムを含むとともに部分的に着色されている部分着色マグネシウム体である。

（請求項２）
また、上記目的を達成するために提供される別の発明は、マグネシウム材上に水酸化マグネシウム層を形成する工程と、この水酸化マグネシウム層が形成されたマグネシウム材に対してデューティ比が１未満の陽極酸化処理を行って陽極酸化層を形成する工程と、陽極酸化層が形成されたマグネシウム材の表面を乾燥させた後に噴射印刷装置により部分的な着色を行う工程と、この部分的な着色がなされたマグネシウム材に電着塗装を行う工程とを有する部分着色マグネシウム体の製造方法である。

（請求項３）
さらに、上記目的を達成するために提供される別の発明は、マグネシウム材からなる母材上に形成された陽極酸化層を有し、この陽極酸化層は水酸化マグネシウムを含む部分着色マグネシウム体の中間体である。

請求項１記載の発明に係る構成の部分着色マグネシウム体は、陽極酸化層が着色材料を固定するため着色材料が拡散しにくい。このため、部分的に着色しても色にじみが発生しにくい。また、陽極酸化層は電着塗装の塗装材料と電気化学的に結合するため、トップコートの剥離が起こりにくい。このため、トップコートの耐摩耗性や耐食性が高く、それゆえ母材由来の金属光沢が消滅しない程度に陽極酸化層の厚さを薄くすることができる。したがって、母材由来の金属光沢を有する部分着色マグネシウム体が実現される。

請求項２記載の発明に係る工程によると、水酸化マグネシウムを主とする材料による微細領域がマグネシウム酸化物を主とする材料に囲まれた状態で多数存在する構造を有する陽極酸化層が形成される。この陽極酸化層においては、水酸化マグネシウムを主とする材料が優先的に染料や顔料を含む着色材料を吸着する。このため、着色材料の拡散すなわち色のにじみが発生しにくい。また、この材料は金属マグネシウムに比べて自然酸化を受けにくく、かつマグネシウム酸化物を主とする材料よりも導電率が高い。このため、乾燥状態であっても導電性が維持され、それゆえ、乾燥状態で噴射印刷装置による部分的な着色が行われた後においても、電着塗装の塗装材料と電気化学的に結合することが可能である。したがって、部分着色しても色のにじみが発生しにくく、かつ電着塗装によるトップコートが剥離しにくい部分着色マグネシウム体を製造することが実現される。

請求項３記載の発明に係る中間体の着色層は、水酸化マグネシウムからなる領域が優先的に染料や顔料を含む着色材料を吸着する。このため、着色材料の拡散すなわち色のにじみが発生しにくい。また、この領域は金属マグネシウムに比べて自然酸化を受けにくく、かつ陽極酸化層の他のマグネシウム化合物からなる領域よりも導電率が高い。このため、この中間体に乾燥状態で部分的な着色がなされた後も導電性を維持しており、電着塗装のための塗装材料と結合することができる。したがって、この中間体を用いることで、部分着色しても色のにじみが発生しにくく、かつ耐摩耗性・耐食性に優れる電着塗装によるトップコートを有する部分着色マグネシウム体を製造することが実現される。

以下、本発明にかかる実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

まず、公知の手段を用いて電解洗浄したマグネシウム材に対してアルカリ洗浄を行う。本アルカリ洗浄に当たっては、水酸化ナトリウムやリン酸ナトリウムなどを用いてアルカリ性にするとともに亜硝酸ナトリウムなどの酸化剤を加えて処理を行う。その結果、酸化剤の酸化力によって表面に水酸化マグネシウム層が形成される。

続いて、陽極酸化処理を行う。この陽極酸化処理工程は、例えば水酸化ナトリウムなどのアルカリに金属塩、たとえばリン酸塩、アルミン酸塩、珪酸塩が溶解されてｐＨが１２以上に調製されたアルカリ混合水溶液を電解液として用い、表面に水酸化マグネシウム層が形成されたマグネシウム材を陽極に接続する。そして、陽極に接続されたマグネシウム材および陰極を電解液中に浸漬して所定の電圧を所定時間、例えば２０Ｖ以上１００Ｖ以下で２分間以上２０分間以下の条件で印加する。

このとき、電圧を連続印加するのではなく、デューティ比を１未満にして、パルス状に印加する。印加のサイクルとしては、たとえば４秒印加して４秒休止としてもよいし、４秒印加して１秒は極性を反転させて印加としてもよい。

このように水酸化マグネシウム層が形成されたマグネシウム材に対してパルス陽極酸化を行うことで、厚さ寸法が０．１μｍ以上１０μｍ以下の陽極酸化層をほぼ均一の厚さで形成することが実現される。通常の手法では、均一な厚さを実現することはきわめて困難であり、従って、後述の部分着色工程や電着塗装工程を安定的に行うことが困難である。

上記の陽極酸化処理が行われたマグネシウム材を水洗した後、乾燥させることで部分着色用の中間体が得られる。乾燥の条件は室温から６０℃ぐらいが望ましい。

この中間体に対して、公知の噴射印刷装置、たとえばインクジェット印刷機を用いて、染料または顔料からなる着色材料を所定の位置に供給する。ビヒクルが揮発すると陽極酸化層に着色材料のみが残留し、着色工程が完了する。

この状態で、公知の手段により電着塗装を行う。陽極酸化層には水酸化マグネシウムからなる領域が残留しておりこの部分が導電性を維持している。このため、電着塗料液中において、この領域で塗料の電気化学的な反応が発生し、電着塗装プロセスが進行する。これに対し、通常の陽極酸化処理ではマグネシウム材の全面が絶縁性の酸化マグネシウムで覆われてしまうため、電着塗料が反応することができず、電着塗装プロセスは進行しない。

なお、電着塗装の材料は公知の材料でよく、たとえばアクリル、アクリル酸およびその誘導体を重合したアクリル樹脂、エポキシ系樹脂、ゴム系樹脂、エラストマ系樹脂などが用いられる。なお、アクリル樹脂が、軽量、厚さ寸法の制御容易性、耐光性、耐候性、色合い、接着性などの点で好ましい。

ここで、電着塗装を複数回連続的に行って膜厚を増加させてもよい。このとき、二回目の電着塗装の電圧を一回目の電着塗装の電圧よりも高く設定することで、電着塗装膜の品質を高めることが実現される。

たとえば、アニオン系の電着塗料を用い、一回目の電圧を８０Ｖとし、二回目は一回目の電着塗料とは異なる塗料を用いて印加電圧を１２０Ｖとして、乾燥工程を挟まず連続的に電着塗装を行う。こうして一回目の膜厚を１５μｍ、二回目を１５μｍとすると、一回の電着塗装で３０μｍの膜厚を形成した場合に比べ、気泡の発生が著しく抑制される。このため、表面硬度が低下せず、高い耐摩耗性が維持される。これに対し、一回の電着塗装の場合には、１０μｍ程度の厚みのときには５Ｈ程度の硬度があっても、３０μｍの膜厚になると２Ｈ程度に低下してしまう。

また、緻密な塗装膜が形成されることから耐食性も向上し、一回のみの塗装では合格できなかったキャス試験（Ｃｏｐｐｅｒ−ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ Ｓａｌｔ Ｓｐｒａｙ：５０℃に設定された試験槽に５％の塩水と０．０２７％の塩化第二銅（2水和物）の混合液を噴霧噴霧液）を７２時間行っても異常が発生しない。

さらに、副次的な効果として、エッジ部分など一回目の電着塗装では十分な膜厚で塗装がなされなかった部分があっても、二回目の電着塗装ではこうした部分が優先的に塗装される。このため、膜厚が均一となり、さらなる耐食性の向上が実現される。

以上のようにして電着塗装されたマグネシウム材を水洗、乾燥することで、部分着色マグネシウム体が得られる。

また、上記の着色工程と電着塗装工程の間に、有機錯体を用いた染色工程を行ってもよい。陽極酸化層は耐酸化性を有しつつ導電性を維持しているため、着色工程で着色されなかった部分に有機錯体が吸着し、染色が実現される。なお、着色工程で供給された着色材料は陽極酸化層に強固に吸着しているため、この染色工程で色のにじみが発生することはない。

本発明に係るマグネシウム材をアルミニウム材に代えて用いることで製品重量を少なくすることができ、結果的に環境負荷を緩和することが可能となる。また、マグネシウム材はアルミニウム材と異なり暖かみのある質感を有する材料であり、これまでにない装飾性を有する製品を提供することが可能となる。

本発明に係る着色マグネシウム体の製造方法を示すフローチャートである。

Claims (3)

1. マグネシウム材からなる母材上に形成された陽極酸化層と、
   前記母材全体を被覆するように当該陽極酸化層上に形成された電着塗装によるトップコートとを備え、
   前記陽極酸化層は水酸化マグネシウムを含むとともに部分的に着色されていることを特徴とする部分着色マグネシウム体。
2. マグネシウム材上に水酸化マグネシウム層を形成する工程と、
   当該水酸化マグネシウム層が形成されたマグネシウム材に対してデューティ比が１未満の陽極酸化処理を行って陽極酸化層を形成する工程と、
   当該陽極酸化層が形成されたマグネシウム材の表面を乾燥させた後に噴射印刷装置により部分的な着色を行う工程と、
   当該部分的な着色がなされたマグネシウム材に電着塗装を行う工程と
   を有することを特徴とする部分着色マグネシウム体の製造方法。
3. マグネシウム材からなる母材上に形成された陽極酸化層を有し、当該陽極酸化層は水酸化マグネシウムを含むことを特徴とする部分着色マグネシウム体の中間体。
   
   

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