JP2009228087A - Magnesium alloy coating film and method for producing the same - Google Patents

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Akihiro Yabuki
彰広 矢吹
Mariko Sakai
真理子 酒井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnesium alloy coating film which has self-restoring property and excellent corrosion resistance and with which the application range of the conventional magnesium alloy can be enlarged, and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: The magnesium alloy coating film has a porous layer on which an organic restoring material is supported. As the organic restoring material, casein, citric acid or oxalic acid can be used. The porous layer can be formed from the assembly of fine particles or a porous resin in which pores communicate with one another. As the fine particles, particles of titania (TiO<SB>2</SB>), silica (SiO<SB>2</SB>) or alumina (Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>) can be used. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、自己修復性を有し耐食性に優れたマグネシウム合金被膜及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a magnesium alloy film having self-repairing properties and excellent corrosion resistance, and a method for producing the same.

マグネシウムは、構造用金属としては最も軽いものであるが強度が低いので、実用的には合金にして強度を高めたマグネシウム合金が、自動車部品、パソコンの筐体、携帯電話、航空機部品等に使用されている。このようなマグネシウム合金は、金属素地のままでは耐食性に劣るため、通常、防食処理が必要とされ、クロメート処理がなされていた。しかし、環境衛生上問題があることから、クロメート処理に変わる防食処理が提案されている。   Magnesium is the lightest structural metal, but its strength is low. Therefore, magnesium alloy, which is practically alloyed and enhanced in strength, is used for automobile parts, PC housings, mobile phones, aircraft parts, etc. Has been. Since such a magnesium alloy is inferior in corrosion resistance if it is a metal substrate, it usually requires anticorrosion treatment and has been subjected to chromate treatment. However, due to environmental hygiene problems, anticorrosion treatments that replace chromate treatments have been proposed.

例えば、特許文献1に、リン酸基及び/又はリン酸誘導体からなるリン酸分子層、及び、ジルコニウムからなるジルコニウム分子層により形成されてなるリン酸ジルコニウム積層分子防食膜が提案されている。そして、本リン酸ジルコニウム積層分子防食膜は、マグネシウム金属のみならず、アルミニウム金属、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン金属又はチタン合金に適用されることが開示されている。   For example, Patent Document 1 proposes a zirconium phosphate laminated molecular anticorrosion film formed by a phosphoric acid molecular layer composed of a phosphoric acid group and / or a phosphoric acid derivative and a zirconium molecular layer composed of zirconium. And it is disclosed that this zirconium phosphate laminated molecular anticorrosion film is applied not only to magnesium metal but also to aluminum metal, aluminum alloy, magnesium alloy, titanium metal or titanium alloy.

また、特許文献2には、マグネシウム合金をクロメート処理すると、その表面の色彩が変色し、金属光沢が失われるという問題があり、これを解決することができる無色透明でマグネシウム合金の腐食を抑えることができるマグネシウム合金用防錆塗料組成物が提案されている。すなわち、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化スズ(IV)、および二酸化ケイ素からなる群から選ばれる酸化物の粒子であり、平均粒子径が20〜50nmである酸化物粒子(a)と、アクリル樹脂(b)と、シランカップリング剤(c)とを含有するマグネシウム合金用防錆塗料組成物が提案されている。   Further, Patent Document 2 has a problem that, when a magnesium alloy is chromated, the color of its surface changes and the metallic luster is lost. This is a colorless and transparent solution that can suppress the corrosion of the magnesium alloy. An anticorrosive coating composition for magnesium alloys has been proposed. That is, oxide particles selected from the group consisting of aluminum oxide, zinc oxide, tin (IV) oxide, and silicon dioxide, oxide particles (a) having an average particle diameter of 20 to 50 nm, acrylic resin ( An anticorrosive coating composition for magnesium alloys containing b) and a silane coupling agent (c) has been proposed.

特開2003-293175号公報JP 2003-293175 A 特開2006-137861号公報JP 2006-137861 A

しかしながら、特許文献1に提案されたリン酸ジルコニウム積層分子防食膜は、これをアルミニウム合金に設けた場合の耐食性についての記載はあるが、マグネシウム合金に対して、実際どの程度の耐食性の向上があるのかについて記載はない。特許文献2に提案されたマグネシウム合金用防錆塗料組成物は、酸化物を分散させたアクリル樹脂塗装膜は、アクリルのみの塗装膜よりも耐食性を数段向上させることができるという利点はあるが、アクリル樹脂塗装膜とマグネシウム合金との密着性を向上させるための添加剤の調整、塗装処理等を要し、作業性の問題がある。   However, the zirconium phosphate laminated molecular anticorrosion film proposed in Patent Document 1 has a description of the corrosion resistance when it is provided on an aluminum alloy, but there is actually an improvement in corrosion resistance relative to the magnesium alloy. There is no description. The anticorrosive coating composition for magnesium alloy proposed in Patent Document 2 has the advantage that the acrylic resin coating film in which the oxide is dispersed can improve the corrosion resistance several times as compared with the acrylic-only coating film. In addition, adjustment of additives for improving the adhesion between the acrylic resin coating film and the magnesium alloy, coating treatment, and the like are required, and there is a problem in workability.

また、このような従来のマグネシウム合金の耐食被膜は、被膜自体が被膜損傷部を修復するような自己修復性はない。自己修復性を有するマグネシウム合金の耐食被膜により、さらにマグネシウム合金の耐食性を向上させ、マグネシウム合金の適用範囲の拡大を図ることは、軽量化によるエネルギー効率の向上、環境保全に資することができ、望まれることである。   In addition, such a conventional magnesium alloy corrosion resistant coating does not have self-repairing properties such that the coating itself repairs the damaged portion of the coating. By improving the corrosion resistance of the magnesium alloy and expanding the application range of the magnesium alloy with the corrosion-resistant coating of the magnesium alloy having self-healing properties, it is possible to improve energy efficiency by reducing the weight and contribute to environmental conservation. It is to be.

本発明は、このような従来の問題点及び社会的要請に鑑み、自己修復性を有し、耐食性に優れ、従来のマグネシウム合金の適用範囲を拡大することができるマグネシウム合金被膜及びその製造方法を提供することを目的とする。   In view of such conventional problems and social demands, the present invention provides a magnesium alloy coating having a self-repairing property, excellent corrosion resistance, and capable of expanding the application range of conventional magnesium alloys, and a method for producing the same. The purpose is to provide.

本発明に係るマグネシウム合金被膜は、有機修復材を担持させた多孔質層を有するものである。そして、その有機修復材は、カゼイン、クエン酸又はシュウ酸とすることができ、多孔質層は、微粒子の集合体又は細孔が連通する多孔性樹脂からなるものとすることができる。微粒子は、チタニア(TiO2)、シリカ(SiO2)又はアルミナ(Al2O3)の微粒子とすることができる。 The magnesium alloy coating according to the present invention has a porous layer carrying an organic restorative material. The organic restoration material can be casein, citric acid or oxalic acid, and the porous layer can be made of a porous resin in which aggregates of fine particles or pores communicate with each other. The fine particles may be titania (TiO 2 ), silica (SiO 2 ), or alumina (Al 2 O 3 ) fine particles.

上記発明のマグネシウム合金被膜をマグネシウム合金の表面に形成させることによって、耐食性に優れたマグネシウム合金を得ることができ、そのマグネシウム合金を使用して軽量で耐食性に優れた自動車部品等を作製することができる。   By forming the magnesium alloy coating of the present invention on the surface of the magnesium alloy, a magnesium alloy having excellent corrosion resistance can be obtained, and a lightweight automotive component having excellent corrosion resistance can be produced using the magnesium alloy. it can.

本発明に係るマグネシウム合金被膜の製造方法は、先ず、マグネシウム合金表面に酸化物微粒子層を形成させ、次に、その形成された酸化物微粒子層にカゼインを担持させることによって実施される。   The method for producing a magnesium alloy coating according to the present invention is performed by first forming an oxide fine particle layer on the surface of the magnesium alloy and then supporting casein on the formed oxide fine particle layer.

上記発明において、カゼインの担持は、カゼイン水溶液の水素イオン指数(pH)を調整することにより行われる。   In the above invention, casein is supported by adjusting the hydrogen ion index (pH) of the casein aqueous solution.

本発明に係るマグネシウム合金被膜は、自己修復性を有し、耐食性に優れており、広く自動車部品、パソコンの筐体、携帯電話又は航空機部品等に使用することができる。   The magnesium alloy coating according to the present invention has self-repairing properties and excellent corrosion resistance, and can be widely used for automobile parts, personal computer casings, mobile phones, aircraft parts, and the like.

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。本発明に係るマグネシウム合金被膜は、有機修復材を担持させた多孔質層を有している。すなわち、本マグネシウム合金被膜は、例えば、図1に示すように、マグネシウム合金20の表面上に形成されるその厚さが1〜2μmである被膜であり、微粒子11が積層されて、それらの微粒子11の間に形成される細孔12が連通した多孔質層10に、有機修復材13が担持された構造をしている。なお、被膜の厚さは、多孔質層10を構成する材質、有機修復材13の材質によって最適な厚さが選ばれるが、0.5〜3μmとすることができる。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described. The magnesium alloy coating according to the present invention has a porous layer carrying an organic restorative material. That is, this magnesium alloy film is a film formed on the surface of the magnesium alloy 20 and having a thickness of 1 to 2 μm, for example, as shown in FIG. The organic restoration material 13 is supported on the porous layer 10 in which the pores 12 formed between 11 communicate with each other. Note that the thickness of the coating is optimally selected depending on the material constituting the porous layer 10 and the material of the organic restorative material 13, but can be 0.5 to 3 μm.

多孔質層10は、上述のように、微粒子11により形成される細孔12を有する多孔性のものとすることができるが、多孔質層10の表面からマグネシウム合金20との接合部分に至る連通した細孔12を有するものであればよい。従って、そのような構造を有する多孔性の樹脂から構成されるものであってもよい。また、多孔質層10の厚さは、その材質及び組み合わされる有機修復材13の材質を考慮して最適な厚さが選ばれ、0.5〜3μmとすることができる。   As described above, the porous layer 10 can be porous having the pores 12 formed by the fine particles 11, but the communication from the surface of the porous layer 10 to the joint portion with the magnesium alloy 20 is possible. Any material having the fine pores 12 may be used. Therefore, it may be composed of a porous resin having such a structure. The thickness of the porous layer 10 is selected in consideration of the material and the material of the organic restorative material 13 to be combined, and can be set to 0.5 to 3 μm.

多孔質層10が微粒子11の積層により構成される場合、微粒子11は、平均粒径が10〜500nmのものを使用することができる。使用される微粒子11の材質、性状によって最適な平均粒径のものが選ばれる。また、微粒子11は、酸化物の微粒子とすることができ、例えば、チタニア(TiO2)、シリカ(SiO2)又はアルミナ(Al2O3)の微粒子を使用することができる。微粒子11の形状は、球形形状のものを使用することができる。しかしながら、微粒子11の形状は、概して球形形状のものより針状形状のものの方が好ましい。 When the porous layer 10 is formed by stacking the fine particles 11, the fine particles 11 having an average particle diameter of 10 to 500 nm can be used. An optimum average particle diameter is selected depending on the material and properties of the fine particles 11 used. The fine particles 11 can be oxide fine particles. For example, titania (TiO 2 ), silica (SiO 2 ), or alumina (Al 2 O 3 ) fine particles can be used. As the shape of the fine particles 11, a spherical shape can be used. However, the shape of the fine particles 11 is preferably needle-shaped rather than spherical.

微粒子11は、表面処理を施すことができ、使用される微粒子によって適切な表面処理を選択することができる。この表面処理は、微粒子11に撥水性を付与するものであっても、親水性を付与するものであってもよい。例えば、チタニアの場合は、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)処理により撥水性を付与したものとすることができる。また、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)処理に、さらにステアリン酸処理をして親水性を付与したものとすることができる。これらの表面処理は、表面処理をしない場合よりは耐食性を向上させる効果がある。撥水性の表面処理と親水性の表面処理を比較すると、撥水性の表面処理の方がよい。 The fine particles 11 can be subjected to a surface treatment, and an appropriate surface treatment can be selected depending on the fine particles used. This surface treatment may impart water repellency to the fine particles 11 or may impart hydrophilicity. For example, in the case of titania, water repellency can be imparted by treatment with aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ). In addition, it is possible to impart hydrophilicity by further performing stearic acid treatment on aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) treatment. These surface treatments are more effective in improving the corrosion resistance than when no surface treatment is performed. When the water-repellent surface treatment is compared with the hydrophilic surface treatment, the water-repellent surface treatment is better.

有機修復材13は、多孔質層10の細孔12に浸入し、ある一定の条件下で凝集、固化するようなものであって、マグネシウム合金と反応性を有するものであればよい。例えば、カゼイン、クエン酸、シュウ酸を使用することができる。カゼインは、水溶液とした場合、水素イオン指数(pH)により、凝集状態と分散状態を変化させることができるので好ましい。これにより、優れた自己修復性を発揮させることができる。   The organic restorative material 13 may be any material that penetrates into the pores 12 of the porous layer 10 and aggregates and solidifies under certain conditions, and has reactivity with the magnesium alloy. For example, casein, citric acid, and oxalic acid can be used. Casein is preferably an aqueous solution because the aggregation state and the dispersion state can be changed by the hydrogen ion index (pH). Thereby, the outstanding self-repairing property can be exhibited.

図2及び図3に、本マグネシウム合金被膜の走査電子顕微鏡(SEM)による観察及びこれに付設されたエネルギー分散型特性X線検出器(EDS)による成分分析試験結果を示す。図2はマグネシウム合金AZ31の表面に形成されたマグネシウム合金被膜の表面部分を示し、図3はそのマグネシウム合金被膜の断面部分を示す。   2 and 3 show the results of observation of the magnesium alloy coating film with a scanning electron microscope (SEM) and component analysis tests with an energy dispersive characteristic X-ray detector (EDS) attached thereto. FIG. 2 shows a surface portion of the magnesium alloy coating formed on the surface of the magnesium alloy AZ31, and FIG. 3 shows a cross-sectional portion of the magnesium alloy coating.

なお、このマグネシウム合金被膜は、微粒子11としてチタニア(平均粒径270nm)を積層して形成された多孔質層10に、有機修復材13としてカゼインを担持させた場合の例である。カゼインの担持は、pH12に調整されたカゼイン水溶液を製膜時にpH5に再調整することにより行った。走査電子顕微鏡は、日本電子株式会社製 JSM-6340Fを使用した。EDS分析は、SEM写真に示す棒線部分について行った。EDS分析グラフの横軸は、上記棒線部分の左端からの距離を示し、縦軸は、強度を示す。   This magnesium alloy film is an example in which casein is supported as the organic restorative material 13 in the porous layer 10 formed by laminating titania (average particle size 270 nm) as the fine particles 11. Casein was supported by readjusting a casein aqueous solution adjusted to pH 12 to pH 5 during film formation. JSM-6340F manufactured by JEOL Ltd. was used as the scanning electron microscope. EDS analysis was performed on the bar portion shown in the SEM photograph. The horizontal axis of the EDS analysis graph indicates the distance from the left end of the bar portion, and the vertical axis indicates the intensity.

本マグネシウム合金被膜は、図2のEDS分析グラフに示すように、カゼインに起因する炭素成分Cが全体的に分布している。そして、EDS分析グラフの中央部に観察されるような炭素成分Cの高いピークが観察される。この炭素成分Cの高いピークは、SEM写真から分かるように、カゼインの凝集体又は膜である。また、SEM写真の黒色部分は、チタニアによる膜が形成されていないため、基材であるマグネシウムが溶出し、マグネシウム成分Mgの高いピークが観察される。   As shown in the EDS analysis graph of FIG. 2, the present magnesium alloy film has the carbon component C due to casein distributed throughout. And the high peak of the carbon component C which is observed in the center part of an EDS analysis graph is observed. The high peak of the carbon component C is an aggregate or film of casein, as can be seen from the SEM photograph. Moreover, since the film | membrane by titania is not formed in the black part of a SEM photograph, the magnesium which is a base material elutes and the high peak of magnesium component Mg is observed.

また、図3のEDS分析グラフに示すように、マグネシウム合金被膜とマグネシウム合金20との境界部分にも炭素成分Cの高いピークが観察され、カゼインは、多孔質層10内の細孔12を通ってマグネシウム合金20の表面部までよく分布していることが分かる。また、この例のマグネシウム合金被膜の厚さは、1〜2μmであることが分かる。   Further, as shown in the EDS analysis graph of FIG. 3, a high peak of the carbon component C is also observed at the boundary portion between the magnesium alloy film and the magnesium alloy 20, and casein passes through the pores 12 in the porous layer 10. Thus, it can be seen that the surface of the magnesium alloy 20 is well distributed. Moreover, it turns out that the thickness of the magnesium alloy film of this example is 1-2 micrometers.

このようなマグネシウム合金被膜は、自己修復性を有し、高い耐食性を示す。図4〜図6にマグネシウム合金被膜の自己修復状況を示す。図4〜図6は、図2又は図3に示したマグネシウム合金被膜と同様の構成のマグネシウム合金被膜の例である。図4は、マグネシウム合金被膜に刃物を10gの押圧で押し当ててひっかき傷を設けた試料のSEM写真である。図5及び図6は、そのひっかき傷を付けた試料を濃度0.0005Mの食塩水に浸漬して腐食試験を行った場合のSEM写真であり、図5は浸漬後4時間後、図6は浸漬後48時間後のSEM写真である。   Such a magnesium alloy film has a self-repairing property and high corrosion resistance. 4 to 6 show the self-repair status of the magnesium alloy coating. 4-6 is an example of the magnesium alloy film of the same structure as the magnesium alloy film shown in FIG. 2 or FIG. FIG. 4 is an SEM photograph of a sample in which a blade was pressed against the magnesium alloy film with a pressure of 10 g to provide a scratch. 5 and 6 are SEM photographs when the scratched sample was immersed in a 0.0005M saline solution and subjected to a corrosion test. FIG. 5 shows 4 hours after immersion, and FIG. 6 shows immersion. It is a SEM photograph 48 hours later.

図4によると、ひっかき傷の幅は約10μmであり、そのひっかき傷の中心部は完全にチタニア微粒子が掻き取られていることが分かる。また、ひっかき傷の脇には、掻き取られたチタニア微粒子が捲れあがっていることが分かる。   According to FIG. 4, the width of the scratch is about 10 μm, and it can be seen that the titania fine particles are completely scraped off at the center of the scratch. It can also be seen that the scraped titania fine particles are swollen beside the scratches.

図5によると、ひっかき傷の脇に捲れあがったチタニア粒子の塊はほとんど消失しており、ひっかき傷が半透明の膜状のものに被われ、ひっかき傷部分の各所に塊状のものが存在していることが観察される。EDS分析によると、この半透明の膜はカゼインであり、塊状のものはチタニアであった。図6によると、ひっかき傷部分の半透明の膜の厚さが増し、ひっかき傷全体を覆っていることが観察される。   According to FIG. 5, the lump of titania particles drowned by the scratch is almost disappeared, the scratch is covered with a translucent film-like material, and there is a lump at every part of the scratch. It is observed that According to EDS analysis, the translucent film was casein, and the bulk was titania. According to FIG. 6, it can be observed that the thickness of the translucent film at the scratched portion increases and covers the entire scratched surface.

すなわち、本マグネシウム合金被膜においては、多孔質層10に担持されていた有機修復材13(カゼイン)が、溶け出してひっかき傷を覆い、また、有機修復材13とともに移送されたチタニア微粒子、あるいは多孔質層10から崩落したチタニア微粒子がひっかき傷を埋め、ひっかき傷を修復しているのである。このように本マグネシウム合金被膜は自己修復性を有しており、高い耐食性を示す。   That is, in the present magnesium alloy coating, the organic restoration material 13 (casein) carried on the porous layer 10 melts and covers the scratches, and the titania fine particles transferred with the organic restoration material 13 or porous The titania particles that collapsed from the stratum corneum 10 fill the scratches and repair the scratches. Thus, this magnesium alloy film has a self-repairing property and exhibits high corrosion resistance.

図7に、上記マグネシウム合金被膜の耐食性について説明する。図7において、横軸は試料の腐食試験液への浸漬時間、縦軸は腐食抵抗比を示す。図中のパラメータは、例えば、pH12→pH5とは、pH12に調整されたカゼイン水溶液を製膜時にpH5に再調整してカゼインの担持を行ったことを示す。腐食試験液は、濃度0.0005Mの食塩水を用いた。腐食抵抗比は、後述する交流インピーダンス測定法により腐食抵抗を求め、腐食抵抗比=(各浸漬時間における腐食抵抗)/(浸漬直後の腐食抵抗)として、試験片によりひっかき傷の幅が異なることを考慮して補正を行って求めたものである。   FIG. 7 illustrates the corrosion resistance of the magnesium alloy coating. In FIG. 7, the horizontal axis represents the immersion time of the sample in the corrosion test solution, and the vertical axis represents the corrosion resistance ratio. The parameters in the figure indicate, for example, that pH12 → pH5 indicates that casein was supported by re-adjusting the casein aqueous solution adjusted to pH 12 to pH 5 during film formation. As the corrosion test solution, a saline solution having a concentration of 0.0005M was used. Corrosion resistance ratio is determined by the AC impedance measurement method described later. Corrosion resistance ratio = (corrosion resistance at each immersion time) / (corrosion resistance immediately after immersion). This is obtained by taking the correction into consideration.

図7によると、カゼイン水溶液をpH12→pH5、pH12→pH6、pH12→pH7に調整することによってマグネシウム合金被膜の腐食抵抗が向上したことが分かる。特に、pH12→pH5の場合に腐食抵抗の向上が著しい。次いでpH12→pH6、pH12→pH7の場合である。しかし、pH12→pH10、pH12→pH4の場合は、腐食抵抗比はほとんど変わっていない。すなわち、カゼインを多孔質層10に担持させるには、カゼイン水溶液のpHを最適に調整する必要がある。また、カゼインは、カゼイン水溶液のpHによってその状態が凝集状態であるか、分散状態であるかを選択できるから、カゼインの多孔質層10への担持は、カゼインを適当な凝集状態にして行う必要がある。   According to FIG. 7, it can be seen that the corrosion resistance of the magnesium alloy coating was improved by adjusting the casein aqueous solution to pH 12 → pH 5, pH 12 → pH 6, and pH 12 → pH 7. In particular, when the pH is 12 → pH 5, the corrosion resistance is remarkably improved. Next, pH12 → pH6, pH12 → pH7. However, in the case of pH 12 → pH 10 and pH 12 → pH 4, the corrosion resistance ratio is hardly changed. That is, in order to support the casein on the porous layer 10, it is necessary to optimally adjust the pH of the casein aqueous solution. In addition, the casein can be selected to be in an aggregated state or a dispersed state depending on the pH of the casein aqueous solution. Therefore, it is necessary to carry the casein on the porous layer 10 in an appropriate aggregated state. There is.

また、図8に、腐食電位測定試験の結果を示す。図8から分かるように、pH12→pH5及びpH12→pH6の場合は腐食電位がほぼ一定であり、安定している。pH12→pH7の場合もほぼ一定で安定しているが、浸漬後20時間経過後からは腐食電位が漸増している。一方、pH12→pH4の場合は、浸漬後から腐食電位が増大し、浸漬後20時間経過後には腐食電位が振動し始める。すなわち、腐食電位測定試験結果によっても、図7の場合と同様に、カゼインの多孔質層10への担持をpH5〜7の水溶液中で行ったものの耐食性は優れており、特にpH5で担持を行ったものの耐食性が高いことが分かる。   FIG. 8 shows the results of the corrosion potential measurement test. As can be seen from FIG. 8, in the case of pH 12 → pH 5 and pH 12 → pH 6, the corrosion potential is almost constant and stable. In the case of pH12 → pH7, it is almost constant and stable, but the corrosion potential gradually increases after 20 hours after immersion. On the other hand, in the case of pH 12 → pH 4, the corrosion potential increases after the immersion, and the corrosion potential starts to oscillate after 20 hours have elapsed after the immersion. That is, according to the corrosion potential measurement test results, as in the case of FIG. 7, the casein carried on the porous layer 10 in the aqueous solution having a pH of 5 to 7 is excellent in corrosion resistance, and in particular at the pH of 5. It can be seen that the corrosion resistance is high.

以上、本発明について説明した。本発明に係るマグネシウム合金被膜は、自己修復性を有し、耐食性に優れている。このような防錆被膜を施したマグネシウム合金は、耐食性に優れ、マグネシウム合金の適用範囲を拡大することができる。また、このような自己修復性を有し、耐食性に優れた防錆被膜は、マグネシウム合金に限らず他の合金、例えば、亜鉛合金についても施すことができる。例えば、マグネシウム合金と同様にカゼインを担持させた多孔質層を亜鉛合金表面に形成することにより、耐食性に優れた亜鉛合金を得ることができる。   The present invention has been described above. The magnesium alloy film according to the present invention has self-repairing properties and excellent corrosion resistance. A magnesium alloy provided with such a rust-preventing coating has excellent corrosion resistance and can expand the application range of the magnesium alloy. Moreover, the rust preventive film having such self-repairing property and excellent corrosion resistance can be applied not only to the magnesium alloy but also to other alloys such as a zinc alloy. For example, a zinc alloy having excellent corrosion resistance can be obtained by forming a porous layer carrying casein on the surface of the zinc alloy as in the case of the magnesium alloy.

本発明に係るマグネシウム合金被膜の耐食性試験を行った。耐食性試験は、図9に示す装置を使用して腐食抵抗、腐食電位を測定することにより行った。腐食試験液は、濃度0.0005Mの食塩水を用い、液温を35℃に保持し、空気飽和させた。その中に製膜処理を行った試験片を浸漬し、腐食電位が安定した後、ポテンシォスタットおよび周波数応答解析装置を用いて測定を行なった。試験片に±10mVの交流を0.1Hzから20kHzまでの範囲で変化させて印加し、そのインピーダンスおよび位相差を測定した。低周波数域および高周波数域で測定されたインピーダンスの差を腐食抵抗とした。対極には白金、参照電極には銀/塩化銀電極を使用した。試験面積は直径6mmとした。   The corrosion resistance test of the magnesium alloy coating according to the present invention was performed. The corrosion resistance test was performed by measuring the corrosion resistance and the corrosion potential using the apparatus shown in FIG. The corrosion test solution was a saline solution having a concentration of 0.0005 M, and the solution temperature was maintained at 35 ° C. and air saturation was performed. A test piece that had been subjected to film formation was immersed therein, and after the corrosion potential was stabilized, measurement was performed using a potentiostat and a frequency response analyzer. ± 10 mV alternating current was applied to the test piece in a range from 0.1 Hz to 20 kHz, and the impedance and phase difference were measured. The difference in impedance measured in the low frequency range and the high frequency range was taken as the corrosion resistance. Platinum was used for the counter electrode, and a silver / silver chloride electrode was used for the reference electrode. The test area was 6 mm in diameter.

試験片は以下のように作製した。すなわち、12×12×1mmのマグネシウム合金AZ31の研磨・乾燥を行った後、イオン交換水にチタニア(テイカ株式会社製JR-800)を濃度1wt%に調整した水溶液に10mm/secの速度で浸漬させ、3min間保持する。次に、試料を10mm/secの速度で引き上げ、80℃×10min間加熱乾燥し、1min間放冷する。上記浸漬操作を再度繰り返し、水溶液から引き上げた試料を120℃×30min間加熱乾燥し、多孔質層10を形成した。   The test piece was produced as follows. That is, after polishing and drying 12 × 12 × 1mm magnesium alloy AZ31, it was immersed in ion-exchanged water at a rate of 10 mm / sec in an aqueous solution adjusted to titania (JR-800 manufactured by Teika Co., Ltd.) to a concentration of 1 wt%. And hold for 3 min. Next, the sample is pulled up at a speed of 10 mm / sec, dried by heating at 80 ° C. for 10 minutes, and allowed to cool for 1 minute. The dipping operation was repeated again, and the sample pulled up from the aqueous solution was dried by heating at 120 ° C. for 30 minutes to form the porous layer 10.

次に、多孔質層10が形成された試料を、予め準備した濃度1wt%、pH12に調整されたカゼイン水溶液に浸漬し、5min以内に該水溶液を所定のpHに調整し、4時間保持する。4時間経過後試料を引き上げ水洗した後熱風乾燥して、多孔質層10にカゼイン(有機修復材13)を担持させた。なお、有機修復材13の担持において、カゼイン水溶液は、35℃に保持し、空気飽和を行った。   Next, the sample on which the porous layer 10 is formed is dipped in a casein aqueous solution adjusted in advance to a concentration of 1 wt% and pH 12, and the aqueous solution is adjusted to a predetermined pH within 5 minutes and held for 4 hours. After 4 hours, the sample was pulled up, washed with water, and then dried with hot air, so that casein (organic restoration material 13) was supported on the porous layer 10. In carrying the organic restorative material 13, the casein aqueous solution was kept at 35 ° C. and air saturated.

図10に試験結果を示す。図10において、横軸は浸漬時間、縦軸は腐食抵抗を示し、パラメータは、有機修復材13の担持を行ったときのカゼイン水溶液のpHを示す。図10によると、pH5でカゼインの担持を行ったマグネシウム合金被膜は、高い耐食性を有することが分かる。   FIG. 10 shows the test results. In FIG. 10, the horizontal axis represents the immersion time, the vertical axis represents the corrosion resistance, and the parameter represents the pH of the casein aqueous solution when the organic restorative material 13 is supported. According to FIG. 10, it can be seen that the magnesium alloy film in which casein is supported at pH 5 has high corrosion resistance.

多孔質層10を形成する微粒子11の材質が、マグネシウム合金20の腐食に与える効果を調べる塩水浸漬試験を行った。塩水浸漬試験は、濃度0.005%の食塩水を用いた。試験時間は24時間とした。塩水浸漬試験に使用した微粒子11及び試験結果を表1に示す。表1の備考に、試験に用いた微粒子11の表面性状、溶剤、入手先等を示した。粒子形状は、針状粒子と記載するもの以外は、球状であった。なお、試験片は、純マグネシウム(99.95%)板を用いた。   A salt water immersion test was conducted to examine the effect of the material of the fine particles 11 forming the porous layer 10 on the corrosion of the magnesium alloy 20. In the salt water immersion test, a saline solution having a concentration of 0.005% was used. The test time was 24 hours. Table 1 shows the fine particles 11 used in the salt water immersion test and the test results. The remarks in Table 1 show the surface properties, solvent, source of the fine particles 11 used in the test. The particle shape was spherical except for those described as acicular particles. Note that a pure magnesium (99.95%) plate was used as the test piece.

表1に示す各腐食速度を比較すると、アルミナ(Al2O3)、シリカ(SiO2)の微粒子11を用いた場合の腐食速度はチタニア(TiO2)と同様であり、アルミナ、シリカの微粒子11もチタニアの微粒子11と同様のマグネシウム合金に対する腐食抑制能力を有することが分かる。また、それらの腐食抑制能力は、微粒子11の平均粒径、形状又は表面性状により影響を受けることが分かる。 When the corrosion rates shown in Table 1 are compared, the corrosion rate when using fine particles 11 of alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ) is the same as that of titania (TiO 2 ), and the fine particles of alumina and silica It can be seen that 11 has the same ability to inhibit corrosion of magnesium alloy as the fine particles 11 of titania. Further, it can be seen that their ability to inhibit corrosion is affected by the average particle diameter, shape or surface properties of the fine particles 11.

Figure 2009228087
Figure 2009228087

多孔質層10に担持される有機修復材13の材質が、マグネシウム合金20の腐食に与える効果を調べる塩水浸漬試験を行った。有機修復材13は、塩水腐食液に500ppm溶解させて塩水浸漬試験を行った。本試験の試験条件は、実施例2の場合と同様である。試験結果を表3に示す。表3に示す各腐食速度を比較すると、クエン酸はカゼインと同程度のマグネシウム合金に対する腐食抑制能力を有し、シュウ酸も、高い腐食抑制能力を有していることが分かる。   A salt water immersion test was conducted to examine the effect of the organic restorative material 13 supported on the porous layer 10 on the corrosion of the magnesium alloy 20. The organic restorative material 13 was dissolved in 500 ppm in a salt water corrosion solution and subjected to a salt water immersion test. The test conditions for this test are the same as in Example 2. The test results are shown in Table 3. Comparing the corrosion rates shown in Table 3, it can be seen that citric acid has a corrosion inhibiting ability for magnesium alloys similar to casein, and oxalic acid also has a high corrosion inhibiting ability.

Figure 2009228087
Figure 2009228087

本発明に係るマグネシウム合金被膜の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the magnesium alloy film which concerns on this invention. 本発明に係るマグネシウム合金被膜の実施例の表面部の形態と成分分布を示す図である。It is a figure which shows the form and component distribution of the surface part of the Example of the magnesium alloy film which concerns on this invention. 図2に示すマグネシウム合金被膜の断面部の形態と成分分布を示す図である。It is a figure which shows the form and component distribution of the cross-sectional part of the magnesium alloy film shown in FIG. 本発明に係るマグネシウム合金被膜にひっかき傷を付けた部分の形態を示す図である。It is a figure which shows the form of the part which gave the scratch to the magnesium alloy film which concerns on this invention. 図4のマグネシウム合金被膜を塩水に浸漬した後、4時間経過後のひっかき傷を付けた部分の形態を示す図である。FIG. 5 is a view showing a form of a scratched portion after 4 hours have passed after the magnesium alloy film of FIG. 4 is immersed in salt water. 図4のマグネシウム合金被膜を塩水に浸漬した後、48時間経過後のひっかき傷を付けた部分の形態を示す図である。It is a figure which shows the form of the part which gave the crack after 48-hour progress, after immersing the magnesium alloy film of FIG. 4 in salt water. 本発明に係るマグネシウム合金被膜の塩水腐食試験に対する腐食抵抗比及びカゼインを担持する際のカゼイン水溶液のpH濃度の影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of the pH concentration of the casein aqueous solution at the time of carrying | supporting the corrosion resistance ratio with respect to the salt water corrosion test of the magnesium alloy film which concerns on this invention, and casein. 本発明に係るマグネシウム合金被膜の塩水腐食試験に対する腐食電位を示すグラフである。It is a graph which shows the corrosion potential with respect to the salt water corrosion test of the magnesium alloy film which concerns on this invention. 塩水腐食試験において腐食抵抗又は腐食電位の測定を行った試験装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the test apparatus which measured the corrosion resistance or the corrosion potential in the salt water corrosion test. 塩水腐食試験における試験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the test result in a salt water corrosion test.

符号の説明Explanation of symbols

10 多孔質層
11 微粒子
12 細孔
13 有機修復材
20 マグネシウム合金
10 Porous layer
11 Fine particles
12 pores
13 Organic restoration materials
20 Magnesium alloy

Claims (7)

有機修復材を担持させた多孔質層を有するマグネシウム合金被膜。   A magnesium alloy film having a porous layer carrying an organic restorative material. 有機修復材は、カゼイン、クエン酸又はシュウ酸であることを特徴とする請求項1に記載のマグネシウム合金被膜。   2. The magnesium alloy coating according to claim 1, wherein the organic restorative material is casein, citric acid or oxalic acid. 多孔質層は、微粒子の集合体又は細孔が連通する多孔性樹脂からなるものであることを特徴とする請求項1又は2に記載のマグネシウム合金被膜。   The magnesium alloy coating according to claim 1 or 2, wherein the porous layer is made of a porous resin in which fine particle aggregates or pores communicate with each other. 微粒子は、チタニア(TiO2)、シリカ(SiO2)又はアルミナ(Al2O3)の微粒子であることを特徴とする請求項3に記載のマグネシウム合金被膜。 The magnesium alloy coating according to claim 3, wherein the fine particles are fine particles of titania (TiO 2 ), silica (SiO 2 ), or alumina (Al 2 O 3 ). 請求項1〜4のいずれかに記載のマグネシウム合金被膜を有するマグネシウム合金。   The magnesium alloy which has a magnesium alloy film in any one of Claims 1-4. 先ず、マグネシウム合金表面に酸化物微粒子層を形成させ、
次に、その形成された酸化物微粒子層にカゼインを担持させてなるマグネシウム合金被膜の製造方法。
First, an oxide fine particle layer is formed on the magnesium alloy surface,
Next, a method for producing a magnesium alloy film in which casein is supported on the formed oxide fine particle layer.
カゼインの担持は、カゼイン水溶液の水素イオン指数(pH)の調整により行われることを特徴とする請求項6に記載のマグネシウム合金被膜の製造方法。   7. The method for producing a magnesium alloy coating according to claim 6, wherein the casein is supported by adjusting a hydrogen ion index (pH) of the casein aqueous solution.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011191270A (en) * 2010-03-16 2011-09-29 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for evaluating corrosion resistance of magnesium alloy material
CN105601949A (en) * 2016-01-13 2016-05-25 陕西科技大学 TiO2-SiO2 co-modified casein composite emulsion and method for preparing same
JP6057268B1 (en) * 2016-02-22 2017-01-11 Toda株式会社 Method for producing water-repellent magnesium material and water-repellent magnesium material
WO2017153036A1 (en) 2016-03-10 2017-09-14 Audi Ag Method for passivating a surface of a metal part
DE102017011379A1 (en) 2017-12-11 2019-06-13 Audi Ag Anti-corrosion coating for metallic substrates

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011191270A (en) * 2010-03-16 2011-09-29 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for evaluating corrosion resistance of magnesium alloy material
CN105601949A (en) * 2016-01-13 2016-05-25 陕西科技大学 TiO2-SiO2 co-modified casein composite emulsion and method for preparing same
CN105601949B (en) * 2016-01-13 2017-11-17 陕西科技大学 A kind of TiO2‑SiO2Modified Casein complex emulsions and preparation method thereof altogether
JP6057268B1 (en) * 2016-02-22 2017-01-11 Toda株式会社 Method for producing water-repellent magnesium material and water-repellent magnesium material
WO2017153036A1 (en) 2016-03-10 2017-09-14 Audi Ag Method for passivating a surface of a metal part
DE102016002852A1 (en) 2016-03-10 2017-09-14 Audi Ag Method for passivating a surface of a metal component
DE102017011379A1 (en) 2017-12-11 2019-06-13 Audi Ag Anti-corrosion coating for metallic substrates
WO2019115301A1 (en) 2017-12-11 2019-06-20 Audi Ag Anti-corrosion coating for metallic substrates

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