JP2009185331A

JP2009185331A - 表面光沢性マグネシウム成形品

Info

Publication number: JP2009185331A
Application number: JP2008025853A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Iwami; 祐三岩見; Yoshio Ueda; 芳男上田; Toshinobu Hirai; 利宜平井
Original assignee: Kyocera Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2008-02-06
Publication date: 2009-08-20

Abstract

【課題】マグネシウム基材と貴金属メッキ層との間に形成される局部電池に起因する腐食が抑制されると共に、装飾性、光線正反射性に優れる表面光沢性マグネシウム成形品を提供すること。
【解決手段】マグネシウム金属単体またはマグネシウム合金からなるマグネシウム基材と、前記マグネシウム基材の表面に陽極酸化処理またはプラズマ電解酸化処理によって５μｍ以上５０μｍ以下の厚みで形成され、該形成後に研磨処理により表面粗さＲａが０．４μｍ以下とされた酸化物皮膜と、前記酸化物皮膜の表面に湿式メッキ法により形成された表面粗さＲａが０．３μｍ以下の貴金属メッキ層とを具備する表面光沢性マグネシウム成形品。
【選択図】図１

Description

本発明は、マグネシウム成形品に係り、特にマグネシウム基材の表面に酸化物皮膜および貴金属メッキ層が形成され、装飾部品、電子機器用反射ミラーとして好適に用いられる装飾性、光線正反射性に優れる表面光沢性のマグネシウム成形品に関する。

マグネシウム金属類は、実用化されている金属材料中で最も軽量なものである。また、マグネシウム金属類は、ダイカスト成形性に優れ、部分的または全体的に薄肉形状とすることができ、形状の自由度も大きく肉抜き形状とすることもできることから、一般のプラスチック材料に比べて軽量、かつ複雑形状の成形品を得ることができる。

このような特徴を生かし、マグネシウム金属類の表面に貴金属メッキを施し、時計バンド、めがねフレーム、またはブレスレット等の装飾部品とすることで、装飾性に優れると共に、軽量化されたものを得ることができる。また、同様にして電子機器用ミラーとすることで、光線の正反射性に優れると共に、軽量化されたものを得ることができる。

しかしながら、マグネシウム金属類は実用化されている金属材料中で最もイオン化傾向が大きく、その表面にイオン化傾向の小さい金、パラジウム等の貴金属からなるメッキ層を形成した場合、この貴金属メッキ層に形成されたピンホール等の欠陥に電解液となる汗、海水等が浸透することにより、マグネシウム基材と貴金属メッキ層との間に局部電池が形成され、結果としてマグネシウム金属類が激しく腐食される。

このような欠点を改善する方法として、例えばマグネシウム金属類の表面に陽極酸化処理によって酸化物皮膜を形成し、その表面にメッキ層を形成する方法が提案されている。また、このような方法において、より耐食性を向上させるために、酸化物皮膜の表面に封孔処理を施すことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、陽極酸化処理によって形成される酸化物皮膜の外観を美麗なものにする目的から、そのマグネシウム金属類の表面を研磨処理した後、その表面に酸化物皮膜を形成する方法が提案されている。また、このような方法において、酸化物皮膜の外観をより美麗なものにする目的から、その表面に樹脂塗膜を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−２３５１８２号公報特開２００５−２７２９２３号公報

ところで、装飾部品や電子機器用反射ミラーとしての用途を考慮した場合、貴金属メッキ層の表面を十分平滑にし、装飾性、光線正反射性を高める必要がある。貴金属メッキ層の表面を平滑にする方法としては、例えば貴金属メッキ層に対して直接的に研磨処理等の平滑化処理を行うことが考えられる。しかし、研磨処理等の平滑化処理によって一定程度の平滑性を有する鏡面等を得ようとした場合、その表面を研削しなければならず、この研削分を考慮して予め貴金属メッキ層を厚めに形成しなければならない。このため、貴金属メッキ層を平滑化処理する方法は、貴金属の使用量が多くなり、経済性に優れない。

そこで、本発明者らは、貴金属メッキ層の下地となる酸化物皮膜の表面を平滑にすることを目的とし、酸化物皮膜に対する封孔処理、樹脂塗装について検討を行った。これらは、必ずしも直接的に貴金属メッキ層の装飾性を高めるものではないものの、貴金属メッキ層の表面を平滑化するために有効であると推測される。

マグネシウム金属類上に形成された酸化物皮膜に対する封孔処理については、必ずしも信頼性に優れた方法が確立されていない。そこで、アルミニウムの場合におけるアルマイトの封孔処理と同じ要領で、アルカリ性の熱湯中に浸漬することにより封孔処理を試みた。しかし、このようなものについてはある程度の耐食性の向上が認められるものの、その酸化物皮膜の表面粗さＲａは０．８μｍ程度に留まり、最も平滑な表面が得られるプラズマ電解酸化処理によって形成される酸化物皮膜の表面粗さＲａ１．０μｍと比べても大差がない。

また、マグネシウム金属類の表面を現状の技術で最も平滑にできる方法で研磨した後、その表面に酸化物皮膜、貴金属メッキ層を順に形成する方法を試みたが、貴金属メッキ層の表面は装飾性や光線正反射性に優れる光沢のあるものとは成り得なかった。さらに、酸化物皮膜の表面に樹脂塗装を施すことにより平滑化する方法を試みたが、樹脂塗膜上に貴金属メッキ層を形成する方法が確立されておらず、密着性に優れる貴金属メッキ層を形成することができなかった。

以上の検討により、酸化物皮膜への封孔処理、樹脂塗装は、装飾性、光線正反射性に優れる貴金属メッキ層を得るための十分に効果的な方法とは成り得ないことが分かった。本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、マグネシウム基材と貴金属メッキ層との間に発生する局部電池に起因する腐食が抑制されると共に、装飾性、光線正反射性に優れる表面光沢性マグネシウム成形品を提供することを目的としている。

本発明は、酸化物皮膜の性状を適正化した後、その上に貴金属メッキ層を形成することで、装飾性、光線正反射性に優れるマグネシウム成形品が得られることを見出すことによってなされたものである。

すなわち、本発明の表面光沢性マグネシウム成形品は、マグネシウム金属単体またはマグネシウム合金からなるマグネシウム基材と、このマグネシウム基材の表面に陽極酸化処理またはプラズマ電解酸化処理によって５μｍ以上５０μｍ以下の厚みで形成され、該形成後に研磨処理により表面粗さＲａが０．４μｍ以下とされた酸化物皮膜と、この酸化物皮膜の表面に湿式メッキ法により形成された表面粗さＲａが０．３μｍ以下の貴金属メッキ層とを具備することを特徴とする。

前記陽極酸化処理は、ＪＩＳＨ８６５１ＭＸ１１に準じて行われることが好ましい。また、前記酸化物被膜は、ナノインデンテーション法によって測定されるマイクロビッカース硬さＨｖが２００以上であることが好ましい。

前記研磨処理は、ラップ研磨、ポリッシュ研磨、バフ研磨およびバレル研磨の中から選択される少なくとも１種の研磨方法により行われるものであることが好ましい。また、前記研磨処理は、研磨材を用いて行うものであることが好ましく、該研磨材は、ダイヤモンド微粉末、炭化ホウ素微粉末および炭化珪素微粉末の中から選ばれる少なくとも１種の硬質微粉末を含むものであることが好ましい。また、前記貴金属メッキ層は、ロジウム、パラジウム、銀、白金および金の中から選ばれる少なくとも１種からなることが好ましい。

本発明によれば、陽極酸化処理またはプラズマ電解酸化処理によって５μｍ以上５０μｍ以下の厚みで酸化物皮膜を形成し、その表面粗さＲａを研磨処理によって０．４μｍ以下とした後、さらに湿式メッキ法によって表面粗さＲａが０．３μｍ以下の貴金属メッキ層を形成することで、局部電池の形成に起因する腐食が抑制されると共に、装飾性、光線正反射性に優れる表面光沢性マグネシウム成形品とすることができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の表面光沢性マグネシウム成形品（以下、単にマグネシウム成形品と呼ぶ）１の一部を模式的に示した断面図である。本発明のマグネシウム成形品１は、マグネシウム金属単体またはマグネシウム合金からなるマグネシウム基材２と、このマグネシウム基材２の表面に陽極酸化処理またはプラズマ電解酸化処理によって５μｍ以上５０μｍ以下の厚みで形成され、該形成後に表面粗さＲａが０．４μｍ以下となるように研磨処理されてなる酸化物皮膜３と、この酸化物皮膜３の表面に湿式メッキ法により形成された表面粗さＲａが０．３μｍ以下の貴金属メッキ層４とを具備することを特徴としている。なお、表面粗さＲａは算術平均粗さＲａのことであり、この算術平均粗さＲａの値は、ＪＩＳ：Ｂ０６０１（１９９４年）の３「定義された算術平均粗さの定義及び表示」によって表されるものである。

本発明のマグネシウム成形品１によれば、マグネシウム基材２上に形成される酸化物皮膜３を陽極酸化処理またはプラズマ電解酸化処理により形成されるものとし、かつその研磨処理前の厚みを５μｍ以上５０μｍ以下、研磨処理後の表面粗さを０．４μｍ以下とすることによって、その表面に表面粗さＲａが０．３μｍ以下の貴金属メッキ層４を形成することができる。これにより、マグネシウム基材２と貴金属メッキ層４との間における局部電池の形成による腐食を抑制しつつ、装飾部品とした場合にはその装飾性を向上させ、また電子機器用反射ミラーとした場合にはその光線正反射性を向上させることができる。

マグネシウム基材２は、マグネシウム成形品１を主として構成するものであり、Ｍｇ金属単体、または、Ｍｇ−Ａｌ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ系合金、Ｍｇ−Ｚｒ系合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金、Ｍｇ−希土類元素系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−希土類元素系合金、Ｍｇ−Ｌｉ系合金、Ｍｇ−Ｌｉ−Ｙ系合金、もしくはＭｇ−Ｃａ−希土類元素系合金等のＭｇ合金から構成されるものである。具体的には、ＡＺ６３、ＡＺ９１、ＡＺ９２、ＡＭ１００、ＺＫ５１、ＥＺ３３，ＺＥ４１等からなる金型鋳造材、砂型鋳造材、ダイカスト材、ＡＺ３１、ＡＺ６１、ＡＺ８０、ＺＫ６０等からなる展伸材等により構成されている。マグネシウム基材２の表面状態については必ずしも制限されず、例えばダイカスト成形したままの表面状態であってもよいし、塑性加工したままの表面状態であってもよいが、好ましくは研磨等により鏡面仕上げ等が施された表面状態である。

酸化物皮膜３は、マグネシウム成形品１の耐食性を向上させ、長期間の使用に耐えうるものとするものであり、具体的にはマグネシウム基材２と貴金属メッキ層４との間における局部電池の形成を抑制するために形成されている。また、酸化物皮膜３は、その表面に形成される貴金属メッキ層４におけるキズや凹みの発生を抑制するために形成されている。

このような酸化物皮膜３は、まずマグネシウム基材２の表面に陽極酸化処理またはプラズマ電解酸化処理を行うことによって５μｍ以上５０μｍ以下の厚みで形成した後、研磨処理により表面粗さＲａを０．４μｍ以下とすることによって形成される。上記したように、酸化物皮膜３は、マグネシウム基材２と貴金属メッキ層４との間における局部電池の形成を抑制するものであり、緻密度が高いことが必要とされる。このため、本発明では、緻密な酸化物皮膜を形成することができる陽極酸化処理またはプラズマ電解酸化処理を採用することとした。

また、研磨処理前の酸化物皮膜３の厚みが５μｍ未満の場合、研磨処理後の酸化物皮膜３の厚みが薄くなりすぎ、マグネシウム基材２と貴金属メッキ層４との間における局部電池の形成を抑制することができないおそれがあり、貴金属メッキ層４の表面におけるキズや凹みの発生も抑制することができないおそれがある。一方、研磨処理前の酸化物皮膜３の厚みが５０μｍ程度あれば、研磨処理後においても十分な厚みを確保することができ、マグネシウム基材２と貴金属メッキ層４との間における局部電池の形成を十分に抑制することができ、これを超えるものとしてもそれ以上の効果を得ることはできず、かえって酸化物皮膜３の形成にかかる時間が長くなり、製造性が低下する。なお、研磨処理後の酸化物皮膜３の厚みは、マグネシウム基材２と貴金属メッキ層４との間における局部電池の形成を抑制する観点等から、１０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。

さらに、本発明では、マグネシウム成形品１を装飾性、光線正反射性に優れたものとする観点から、酸化物皮膜３の表面粗さＲａを０．４μｍ以下としている。すなわち、マグネシウム成形品１を装飾性、光線正反射性に優れたものとするためには、貴金属メッキ層４の表面粗さＲａを０．３μｍ以下とすることが有効であり、該貴金属メッキ層４の表面粗さＲａをこのようなものとするには、下地となる酸化物皮膜３の表面粗さＲａを小さくすることが有効であり、特に０．４μｍ以下とすることが有効である。このため、本発明では、貴金属メッキ層４の表面粗さＲａを０．３μｍ以下とする観点から、特に酸化物皮膜３の表面粗さＲａを０．４μｍ以下としている。

このような酸化物皮膜３については、ナノインデンテーション法によって測定されるマイクロビッカース硬さＨｖ（以下、単にマイクロビッカース硬さＨｖと呼ぶ）が２００以上であることが好ましい。ここで、マイクロビッカース硬さＨｖは酸化物皮膜３の緻密度を評価する指標となるものである。酸化物皮膜３のマイクロビッカース硬さＨｖが２００未満の場合、緻密度が低いおそれがあり、結果としてマグネシウム基材２と貴金属メッキ層４との間における局部電池の形成を有効に抑制できないおそれがあり、またその表面に形成される貴金属メッキ層４におけるキズや凹みの発生も有効に抑制することができないおそれがある。さらに、酸化物皮膜３を研磨処理する際、酸化物皮膜３の磨減量が多くなると共に、表面粗さＲａを０．４μｍ以下とすることが困難となるおそれがある。

なお、緻密度の測定方法としては、上記マイクロビッカース硬さＨｖの他に、例えば比重を測定する方法が簡便なものとして考えられる。しかし、このような方法では、酸化物皮膜３の膜厚が薄く、またマグネシウム基材２に強固に固着しており、一部を取り出して測定することが困難であることから、誤差が大きくなる。このため、本発明では、酸化物皮膜３の緻密度を評価する指標として、最も信頼性が高いと思われるマイクロビッカース硬さＨｖを採用することとした。

ナノインデンテーション法によるマイクロビッカース硬さＨｖは、圧子を試料に押し込んだときの圧子への負荷荷重と押し込み深さとを負荷時、除荷時にわたり連続的に測定し、これにより得られた負荷荷重−押し込み深さ曲線から求められるものである。具体的には、例えば超微小押し込み硬さ試験機ＥＮＴ−１１００ａ（株式会社エリオニクス社製、商品名）を用い、測定条件を温度：２５℃、荷重：１ｍＮ、負荷・除荷速度：０．１ｍＮ／ｓ、保持時間：１ｓとして測定されるものである。

貴金属メッキ層４は、マグネシウム成形品１の装飾性、光線正反射性を向上させるために形成されるものであり、酸化物皮膜３の表面に湿式メッキ法により形成され、その表面粗さＲａが０．３μｍ以下のものである。貴金属メッキ層４は、湿式メッキ法により形成されるものであればよく、無電解メッキ法または電解メッキ法のいずれによって形成されたものであってもよい。

貴金属メッキ層４の表面粗さＲａが０．３μｍを超える場合、マグネシウム成形品１の装飾性、光線正反射性が不十分となるおそれがある。なお、上記したように、本発明では主として酸化物皮膜３の表面粗さＲａを０．４μｍ以下とすることで、貴金属メッキ層４の表面粗さＲａを０．３μｍ以下とすることが可能となっている。また、装飾性や光線正反射性を向上させるための貴金属メッキ層４に対する研磨処理が不要となることから、貴金属メッキ層４を必要な厚みだけ形成すればよく、経済性にも優れたものとすることができる。

貴金属メッキ層４を構成する貴金属としては、例えばロジウム、パラジウム、銀、白金、金、またはこれらの合金が挙げられる。これらは耐食性に優れ、腐食性物質に侵されにくいため好ましい。これら貴金属の中でも、装飾性、光線正反射性の観点から、白金または金が好適なものとして挙げられ、特に金が最も好適なものとして挙げられる。

貴金属メッキ層４の厚みは、必ずしも限定されるものではないものの、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。貴金属メッキ層４の厚みが０．０１μｍ未満の場合、マグネシウム成形品１の装飾性や光線正反射性が不十分となるおそれがある。一方、貴金属メッキ層４の厚みは１０μｍ程度あれば、装飾性や光線正反射性は十分なものとなり、それを超えるとかえって貴金属メッキ層４の表面粗さＲａが大きくなりやすく、また経済性の観点からも好ましくない。貴金属メッキ層４の厚みは、貴金属メッキ層４の表面粗さＲａの増加を抑制する観点から、０．１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。

このような本発明のマグネシウム成形品１は、以下のようにして製造することができる。
まず、ダイカスト法等により得られたマグネシウム基材２に対して陽極酸化処理またはプラズマ電解酸化処理を行うことにより、その表面に酸化物皮膜３を形成する。

陽極酸化処理は、マグネシウム基材２および対向電極をアルカリ溶液中に浸漬した状態でマグネシウム基材２を陽極として電解処理するものである。陽極酸化処理によれば、マグネシウム基材２の表面に凹凸が形成されていても、この凹凸を均すように処理を行なうことができ、結果的に平坦化された酸化物被膜を得やすく、貴金属メッキ層４の外観を良好なものとし、意匠性を高めることができる。特に、ダイカスト法やチクソモールド法等によってマグネシウム基材２を製造した場合、該マグネシウム基材２の表面に巣や湯じわが生じることがあるが、陽極酸化処理によりこれらを目立たないようにすることができ、その表面に貴金属メッキ層４を形成しても巣や湯じわの跡を外観では目視できないようにすることができる。

このような陽極酸化処理は、例えばＪＩＳＨ８６５１に規定される各種の陽極酸化処理方法を適用して行うことができるが、酸化物皮膜３をより緻密なものする観点から、このようなＪＩＳＨ８６５１に規定される陽極酸化処理方法の中でも、特に種類１１、記号ＭＸ１１で表される陽極酸化処理方法を適用することが好ましい。このような陽極酸化処理は、具体的には、水酸化カリウム１６５ｇ／Ｌ（１５０〜１７０ｇ／Ｌ）、フッ化カリウム３５ｇ／Ｌ（３０〜４０ｇ／Ｌ）、リン酸ナトリウム８１ｇ／Ｌ（７５〜８５ｇ／Ｌ）、水酸化アルミニウム３５ｇ／Ｌ（３０〜４０ｇ／Ｌ）、および過マンガン酸カリウム２０ｇ／Ｌ（１５〜２５ｇ／Ｌ）を含有し、残部が水である電解液を用いて行われるものである。

一方、プラズマ電解酸化処理は、交流電流（例えば、５０Ｈｚ以上６０Ｈｚ以下の交流電流）を用いて電解質（例えば、アルカリ性電解質）中の陽極、陰極酸化によって被覆を形成するものである。以下、プラズマ電解酸化処理について具体的に説明する。

図２は、プラズマ電解酸化処理の一例を模式的に示したものである。電解槽１１の内部には、例えばアルカリ金属水酸化物、アルカリ金属ケイ酸塩、およびアルカリ金属ポリリン酸塩を撹拌混合した電解液１２が貯留されている。このような電解液１２には、さらに過酸化物化合物が含有されていることが好ましい。

アルカリ金属水酸化物としては、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等が好適なものとして挙げられる。アルカリ金属ケイ酸塩としては、例えば水ガラス（Ｎａ_２ＳｉＯ_２）が好適なものとして挙げられる。アルカリ金属ポリリン酸塩としては、例えばＮａ_２Ｐ_２Ｏ_７、Ｎａ_２ＰＯ_４、Ｎａ_６Ｐ_６Ｏ_１８等から選ばれる１種または２種以上が好適なものとして挙げられる。また、過酸化物化合物としては、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）および／またはアルカリ金属過酸化物（Ｎａ_２Ｏ_２、Ｋ_２Ｏ_２、Ｌｉ_２Ｏ_２）、またはアルカリ金属ペルオキソソルベート（ペルオキソリン酸塩、ペルオキソ炭酸塩、ペルオキソホウ酸塩等）が挙げられる。

電解液１２は、上記成分を蒸留または脱イオン水に溶解することで調製することができる。具体的には、アルカリ金属水酸化物を１ｇ／ｌ以上５ｇ／ｌ以下、アルカリ金属ケイ酸塩を２ｇ／ｌ以上１５ｇ／ｌ以下およびアルカリ金属ポリリン酸塩を２ｇ／ｌ以上２０ｇ／ｌ以下含むものが好ましい。このようにして調製される電解液１２のｐＨは８以上１０以下であることが好ましい。

このような電解液１２を貯留する電解槽１１はカソード極を形成するように例えばステンレス鋼等の良導電材料から構成されており、該カソード極として形成された電解槽１１に対して後述するようなパルスモードの電流を供給可能なパルス生成装置１３が電気的に接続されている。また、電解槽１１内に貯留された電解液１２中には、マグネシウム基材２がアノード極として浸漬される。アノード極を構成するマグネシウム基材２にはパルス生成装置１３が電気的に接続され、このパルス生成装置１３から出力されるパルスモード電流がアノード極としてのマグネシウム基材２に印加される。

パルス生成装置１３は、その内部において適宜のパルスモードを作成して電流を出力する機能を有しており、図３に示すような正分極するアノード型パルスモード、図４に示すような負分極するカソード型パルスモードおよび図５に示すようなこれらが交互に現出する交番パルスモードの中から選ばれる適宜のパルスモード電流がアノード極としてのマグネシウム基材２に供給されてプラズマ電解酸化処理が実行される。

電解槽１１の底部には、例えば電解液１２を冷却するための熱交換器１４がほぼ全面にわたって延在するように配置されている。この熱交換器１４には、冷却装置１５から供給される冷媒が送り込まれ、それにより電解液１２の液温が１０℃〜４０℃の間に維持される構成となっている。すなわち、プラズマ電解酸化膜が開始されると、マグネシウム基材２の表面には高温・高圧のスポットが発生することから電解液１２の温度は上昇し始めるが、該電解液１２の液温が４０℃より高くなると、例えば水ガラスのＳｉＯ_２が分離し始め、いずれは凝固してしまう。一方、電解液１２の液温が１０℃より低くなると、例えば通電過程で生成した各種のイオンが酸素膜で被覆されて、プラズマフィラメントの発生が起こりにくくなってしまう。

また、電解槽１１には、例えば適宜のフィルターを備えた濾過装置１６が循環用配管１６ａ、１６ｂを介して付設されており、電解槽１１内の電解液１２が濾過装置１６に送り込まれて常時清浄なものに維持されると共に、空気供給装置１７から電解槽１１の底部側に送給される空気によって、該電解槽１１の内部全体に対して略均一にバブリングが行われるように構成されている。

このようなプラズマ電解酸化処理では、例えば初期段階については１５０Ａ／ｄｍ^２以上２００Ａ／ｄｍ^２以下の電流密度で５秒以上９０秒以下の範囲で通電を行い、その後は酸化物皮膜３が所望の厚さとなるまで３Ａ／ｄｍ^２以上３０Ａ／ｄｍ^２以下の電流密度で通電を行う。このように初期段階において高電流密度値で強力な微小アーク放電を発生させることで、マグネシウム基材２と酸化物皮膜３との間での相互拡散を増大させることができ、マグネシウム基材２への酸化膜の付着強度を向上させることができる。

プラズマ電解酸化処理では、通電時間を調整することで酸化物皮膜３の厚みを容易に調整することができる。また、電解液１２の組成、ｐＨおよび温度を上記したようなものとすると共に、通電時の電流密度を上記したようなものとすることで、酸化物皮膜３の緻密度、すなわちマイクロビッカース硬さＨｖを調整することができ、特に電解液１２の温度を変化させることで酸化物皮膜３の緻密度を容易に調整することができる。

このようにして形成された酸化物皮膜３の研磨処理は、例えばラップ研磨、ポリッシュ研磨、バフ研磨およびバレル研磨の中から選択される１種または２種以上の研磨方法を適宜組み合わせることによって行うことができる。この際、酸化物皮膜３の表面粗さＲａを上記範囲内とする観点から、研磨剤として、例えばダイヤモンド微粉末、炭化ホウ素微粉末および炭化珪素微粉末の中から選ばれる少なくとも１種の硬質微粉末を含むものを用いることが好ましい。このような硬質微粉末を含む研磨剤を用いることで、酸化物皮膜３の表面粗さＲａを０．４μｍ以下とすることが容易となる。

また、硬質微粉末としては、必ずしも限定されるものではないものの、平均粒径が１μｍ以上１００μｍ以下のものが好適に用いられる。そして、研磨処理は複数工程に分けて行うことが好ましく、初期の研磨工程では比較的平均粒径の大きいものを使用し、その後の研磨工程ではそれよりも平均粒径の小さいものを用いるようにすることで、酸化物皮膜３の表面粗さＲａを調整することが容易となる。

このようにして表面粗さＲａが０．４μｍ以下とされた酸化物皮膜３の表面には、無電解メッキ法、電解メッキ法等の湿式メッキ法により貴金属メッキ層４を形成する。この際、酸化物皮膜３の表面粗さＲａが０．４μｍ以下とされているため、その表面に形成される貴金属メッキ層４の表面粗さＲａを容易に０．３μｍ以下とすることができる。

メッキ処理は、マグネシウム基材２に形成された酸化物皮膜３に対して直接行ってもよいし、貴金属の析出を促進する核を生成する触媒化処理を行った後に行っても構わない。触媒化処理としては、例えばパラジウム錯体法が挙げられ、これによりパラジウム核を酸化物皮膜３に付着させることができるが、触媒化する処理としては必ずしもこのようなものに限定されるものではない。このように酸化物皮膜３にパラジウム核を点在させることで、貴金属メッキ層４を形成する際にこのパラジウム核を種にして貴金属を析出させることができ、作業性が向上する。

以下、本発明について実施例を参照してさらに詳細に説明する。

（実施例１〜５）
マグネシウム合金の中で最も一般的な材質ＡＺ９１Ｄを用い、ダイカスト成形によって外形が３ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍ（代表的肉厚１ｍｍ）である中空形状のマグネシウム基材を成形した。このマグネシウム基材は、内外表面をアルカリ液にて脱脂した後、清水にて洗浄した。

このマグネシウム基材に対してプラズマ電解酸化処理を行い、厚みが２０μｍまたは５０μｍ、マイクロビッカース硬さＨｖが５００〜７００の酸化物皮膜を被覆した（実施例２、３、５）。一方、脱脂、洗浄が行われた同様のマグネシウム基材に対してＪＩＳＨ８６５１ＭＸ１１に準じて陽極酸化処理を行い、厚みが１０μｍ、マイクロビッカース硬さＨｖが２００の酸化物皮膜を被覆した（実施例１、４）。

この酸化物皮膜が形成された各マグネシウム基材（実施例１〜５）に対して、平均粒径４０μｍの炭化珪素砥粒を用いてバレル研磨を行い、さらに平均粒径６．７μｍ〜８．０μｍのダイヤモンド砥粒を使ってバフ研磨し、酸化物皮膜の表面粗さＲａを０．１５μｍ〜０．４μｍに調整した。その後、アセトンを使って酸化物皮膜の表面に付着した砥粒を洗浄し、該酸化物皮膜の表面に無電解メッキを行うことにより、厚みが０．１μｍ〜２μｍの金メッキ層を形成し、マグネシウム成形品としての装飾部品を製造した。

（比較例１〜５）
実施例１で使用したものと同様なマグネシウム基材２に対し、アルカリ液による脱脂、および清水による洗浄を行った後、プラズマ電解酸化処理を行うことによって、厚みが５μｍ、１５μｍ、または２０μｍ、マイクロビッカース硬さＨｖが５００〜６００の酸化物皮膜を被覆した（比較例１、３、５）。一方、脱脂、洗浄が行われた同様のマグネシウム基材に対してＪＩＳＨ８６５１ＭＸ１１に準じて陽極酸化処理を行い、厚みが２μｍまたは１５μｍ、マイクロビッカース硬さＨｖが８０または２００の酸化物皮膜を被覆した（比較例２、４）。

この酸化物皮膜が形成された各マグネシウム基材（比較例１〜５）に対して、平均粒径４０μｍの炭化珪素砥粒を用いてバレル研磨を行い、さらに平均粒径８μｍ〜１１．５μｍのダイヤモンド砥粒を使ってバフ研磨し、酸化物皮膜の表面粗さＲａを０．３μｍ〜０．８μｍに調整した。その後、アセトンを使って酸化物皮膜の表面に付着した砥粒を洗浄し、該酸化物皮膜の表面に無電解メッキを行うことにより厚みが０．２μｍ〜８μｍの金メッキ層を形成し、装飾部品を製造した。

次に、このようにして得られた実施例および比較例の装飾部品について、金メッキ層の表面粗さＲａを測定した。また、装飾部品として供せられるかどうかの光沢状態、耐食性、および経済性について評価を行った。さらに、これらの評価に基づいて総合評価を行った。表１に、実施例および比較例の装飾部品の構成および評価を示す。なお、各評価の詳細は以下に示すとおりである。

（光沢状態）
反射した画像がはっきり映る鏡面に準じる面状態を「○」で示し、不明瞭な像が映る面状態を「△」で示し、明るさしか確認できないナシ地状の面状態を「×」で示した。

（耐食性）
ＪＩＳＺ２３７１に規定される塩水噴霧試験を４８時間実施した後、拡大鏡を用いて腐食部の短径が０．１ｍｍ以上となるものの長径（ｄ１）および短径（ｄ２）を測定し、腐食面積＝（ｄ１×ｄ２×π）／４を求めた。その後、このようにして求められた各腐食面積の合計を評価対象面の面積で除し、全腐食面積率を求めた。さらに、表２から、全腐食面積率に対応するレイティングナンバを求めた。このようなレイティングナンバについては、汗等と接して使用される装飾部品の使用状況を考慮し、９．８以上が耐食性に優れるものとして評価した。

（経済性）
装飾部品の原価の中で表面処理費が占める割合が１０％未満であるものを「○」で示し、前記割合が１０％以上２０％未満であるものを「△」で示し、前記割合が２０％以上であるものを「×」で示した。

（総合評価）
塩水噴霧試験のレイティングナンバが５未満または経済性が「×」であるものを「×」で示し、塩水噴霧試験のレイティングナンバが５以上であって、経済性、光沢状態共に市場要求に合致するものを「○」で示し、経済性、光沢状態のいずれかまたは両方が市場要求に合致しないものを欠点状況に応じて「△」または「×」で示した。

表１から明らかなように、実施例の装飾部品については、いずれも金メッキ層の表面粗さＲａが小さく、良好な光沢を有し、また耐食性や経済性についても良好であることが認められる。

これに対して、比較例の装飾部品については、概して金メッキ層の表面粗さＲａが大きく、光沢に劣るものとなっていることが認められ、また耐食性についても不十分であることが認められる。特に比較例２の装飾部品についての結果から、研磨処理前の酸化物皮膜の厚さが過度に薄いと耐食性が大幅に低下することが認められる。また、特に比較例３、４の装飾部品の結果から、酸化物皮膜の表面粗さＲａが過度に大きいものは、金メッキ層の表面粗さＲａも大きくなり、光沢に劣るものとなることが認められる。一方、比較例５の装飾部品の結果から、酸化物皮膜の厚みや表面粗さＲａが所定の範囲内であっても、金メッキ層を厚くした場合には、その表面粗さＲａが大きくなり、結果として光沢に劣るものとなるため好ましくないことが認められる。

（比較例６）
実施例１で使用したものと同様なマグネシウム基材に対して、アルカリ液による脱脂、および清水による洗浄を行った後、その表面にプラズマ電解酸化処理を行うことにより厚みが１０μｍ、マイクロビッカース硬さＨｖが５００の酸化物皮膜を被覆した。この酸化物皮膜に対してアルマイト処理の封孔処理と同じ要領で封孔処理を行ったところ、酸化物皮膜の表面粗さＲａは０．８μｍとなった。その後、封孔処理された酸化物皮膜の表面に、無電解メッキを行うことにより厚みが０．３μｍの金メッキ層を形成して装飾部品を製造した。

（比較例７）
実施例１で使用したものと同様なマグネシウム基材に対して、平均粒径４０μｍの炭化珪素砥粒を用いてバレル研磨を行い、さらに平均粒径５μｍのダイヤモンド砥粒を使ってバフ研磨し、その表面粗さＲａを０．０５μｍとした。このマグネシウム基材に対して、陽極酸化処理を行うことにより厚みが５μｍ、マイクロビッカース硬さＨｖが２００の酸化物皮膜を被覆した。このときの、酸化物皮膜の表面粗さＲａは０．６μｍであった。その後、該酸化物皮膜の表面に無電解メッキにより厚みが０．２μｍの金メッキ層を形成して装飾部品を製造した。

（比較例８）
比較例７と同様にして酸化物皮膜の形成まで行った後、その表面に厚みが５μｍとなるようにシリコーン樹脂を塗布した。このときの酸化物皮膜（シリコーン樹脂からなる樹脂塗膜）の表面粗さＲａは０．０４μｍであった。その後、無電解メッキを施すべく、酸化物皮膜の表面に樹脂塗膜が形成されたものをシアン化金（Ｉ）カリウムと水酸化ホウ素の混合液やシアン化金（III）カリウムのメッキ液に浸漬したが、樹脂塗膜と金メッキ層との密着性が低く、実用性のある金メッキを行うことができなかった。

次に、実質的に金メッキ層の形成が可能であった比較例６、７の装飾部品について、金メッキ層の表面粗さＲａを測定した。また、装飾部品として供せられるかどうかの光沢状態、耐食性、および経済性について評価を行った。さらに、これらの評価に基づいて総合評価を行った。表２に、比較例６〜８の装飾部品の構成および評価を示す。なお、表２には、比較のために実施例１の結果を合わせて示す。

表３から明らかなように、酸化物皮膜に対して封孔処理を行った比較例６の装飾部品は、酸化物皮膜の表面粗さＲａを０．８μｍまでしか低下させることができず、結果として金メッキ層の表面粗さＲａも低下させることができず、光沢に劣ることが認められる。また、マグネシウム基材に対して研磨処理を行ったものの、その後に形成された酸化物皮膜に対して研磨処理を行わなかった比較例７の装飾部品については、酸化物皮膜の表面粗さＲａが大きく、結果として金メッキ層の表面粗さＲａも大きくなり、光沢に劣ることが認められる。さらに、上記したように酸化物皮膜の表面に樹脂塗膜を形成した比較例８の装飾部品については、酸化物皮膜（樹脂塗膜）の表面粗さＲａは小さくすることができるものの、実質的に金メッキ層の形成が困難であり、装飾部品となり得ないことが認められる。

本発明の表面光沢性マグネシウム成形品の一部を模式的に示す断面図。プラズマ電解酸化処理の一例を模式的に示す図。プラズマ電解酸化処理で使用する電流のアノード型パルスの波形の一例を示す線図。プラズマ電解酸化処理で使用する電流のカソード型パルスの波形の一例を示す線図。プラズマ電解酸化処理で使用する電流の交番パルスの波形の一例を示す線図。

符号の説明

１…マグネシウム成形品、２…マグネシウム基材、３…酸化物皮膜、４…貴金属メッキ層、１１…電解槽、１２…電解液、１３…パルス生成装置、１４…熱交換器、１５…冷却装置、１６…濾過装置、１７…空気供給装置

Claims

マグネシウム金属単体またはマグネシウム合金からなるマグネシウム基材と、前記マグネシウム基材の表面に陽極酸化処理またはプラズマ電解酸化処理によって５μｍ以上５０μｍ以下の厚みで形成され、該形成後に研磨処理により表面粗さＲａが０．４μｍ以下とされた酸化物皮膜と、前記酸化物皮膜の表面に湿式メッキ法により形成された表面粗さＲａが０．３μｍ以下の貴金属メッキ層とを具備することを特徴とする表面光沢性マグネシウム成形品。
前記陽極酸化処理は、ＪＩＳＨ８６５１ＭＸ１１に準じて行われることを特徴とする請求項１記載の表面光沢性マグネシウム成形品。
前記酸化物被膜は、ナノインデンテーション法によって測定されるマイクロビッカース硬さＨｖが２００以上であることを特徴とする請求項１または２記載の表面光沢性マグネシウム成形品。
前記研磨処理は、ラップ研磨、ポリッシュ研磨、バフ研磨およびバレル研磨の中から選択される少なくとも１種の研磨方法により行われるものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の表面光沢性マグネシウム成形品。
前記研磨処理は研磨材を用いて行うものであり、該研磨材は、ダイヤモンド微粉末、炭化ホウ素微粉末および炭化珪素微粉末の中から選ばれる少なくとも１種の硬質微粉末を含むものであることを特徴とする請求項４記載の表面光沢性マグネシウム成形品。
前記貴金属メッキ層は、ロジウム、パラジウム、銀、白金および金の中から選ばれる少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の表面光沢性マグネシウム成形品。