JP2021188117A - 合金部材、物品および合金部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高温高湿環境に長期間に亘って晒されても、腐食しにくいＭｇ−Ｌｉ系合金部材を提供する。【解決手段】 合金部材１００は、Ｍｇ，ＬｉおよびＡｌを含有し、Ｍｇの含有量およびＬｉの含有量の和が９０質量％以上であり、Ａｌの含有量が１質量％以上１０質量％以下の範囲であり、α相とβ相とを有する合金からなる。合金部材１００は、第１面１０２Ａを有する。第１面１０２Ａに対する、測定波長を１．５４１８ÅとしたＸ線回折測定の２θ—θ測定において、２θが２４．０°以上２４．４°以下の範囲に観測されるＬｉＡｌの（１１１）ピーク強度をＩ、２θが３６．７°以上３７．３°以下の範囲に観測されるα相の（１０１）ピーク強度をＩ０、としたときに、Ｉ０に対するＩの強度比が０．１０以下である。【選択図】 図１

Description

本発明は、合金部材、これを用いた物品および合金部材の製造方法に関する。

マグネシウム系合金は、軽量であり、かつ、制振性や比強度に優れることから様々な物品に使用されている。近年、物品の更なる軽量化が要求されてきており、マグネシウム合金よりも比重が小さいマグネシウム−リチウム系合金（Ｍｇ−Ｌｉ系合金）が注目されている。特許文献１には、母材であるＭｇ−Ｌｉ系合金に対しリチウム−アルミ化合物（Ｌｉ−Ａｌ化合物）の強化相を設け、強度を高めることが開示されている。

特開２０１７−１６０５３１号公報

しかしながら、リチウムは、非常に活性であり、イオン化しやすく、かつ溶解しやすい金属元素であるため、例えば、湿潤状態において腐食しやすい性質を有する。このため、Ｍｇ−Ｌｉ系合金を腐食しにくくするために、Ｍｇ−Ｌｉ系合金の表面をフッ化処理して、その表面にフッ化被膜を形成させることが知られている。ところが、特許文献１に開示されているＭｇ−Ｌｉ系合金は、その表面にフッ化皮膜を十分に厚く形成することができなかった。そのため、従来のＭｇ−Ｌｉ系合金で物品を形成しても、物品が高温高湿の環境に長期間に亘って晒されると、合金部分が腐食するという課題があった。

上記課題を解決するための合金部材は、Ｍｇ，ＬｉおよびＡｌを含有し、前記Ｍｇの含有量および前記Ｌｉの含有量の和が９０質量％以上であり、前記Ａｌの含有量が１質量％以上１０質量％以下の範囲である合金からなり、第１面を有する合金部材であって、前記マグネシウム−リチウム系合金はα相とβ相と、を有し、前記第１面に対する、測定波長を１．５４１８ÅとしたＸ線回折測定の２θ―θ測定において、前記第１面の２θが２４．０°以上２４．４°以下の範囲に観測されるＬｉＡｌの（１１１）ピーク強度をＩ、前記第１面の２θが３６．７°以上３７．３°以下の範囲に観測されるα相の（１０１）ピーク強度をＩ_０、としたときに、前記Ｉ_０に対する前記Ｉの強度比が０．１０以下であることを特徴とする。

上記課題を解決するための合金部材の製造方法は、Ｍｇ，ＬｉおよびＡｌを含有し、前記Ｍｇの含有量および前記Ｌｉの含有量の和が９０質量％以上であり、前記Ａｌの含有量が１質量％以上１０質量％以下の範囲であり、α相とβ相とを有する合金を用意する工程と、前記合金を成形加工する工程と、前記合金を成形加工した後に、３００℃より高く、かつ、３５０℃未満の温度で熱処理する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、合金の表面にフッ化被膜を十分に厚く形成することができる。そのため、高温高湿環境に長期間に亘って晒されても、腐食しにくい合金部材を提供することができる。

実施形態に係る合金部材の概略図である。 実施形態に係る合金部材の製造工程を示したフロー図である。 実施形態に係る合金部材の製造工程の一実施態様を示した概略図である。 被膜を形成する陽極酸化装置の概略図である。 実施形態に係る撮像装置を示した概略図である。 実施形態に係る電子機器を示した概略図である 実施形態に係る移動体を示した概略図である。 実施例４の合金部材のＸ線回折パターンを示した図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

（合金部材）
図１は実施形態に係る合金部材の概略図である。合金部材１００は、マグネシウム−リチウム系合金からなる基材１０２と、基材１０２の第１面１０２Ａ上に設けられた被膜１０１を備える。なお、被膜１０１の上には必要に応じて、プライマや上塗り層などの塗装膜を設けても良い。塗装膜としては、例えば、遮熱機能を備える遮熱膜が挙げられる。

被膜１０１はフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）を主成分とするフッ化被膜である。具体的には、被膜１０１においてフッ化マグネシウムが９０体積％以上の体積を占める。フッ化マグネシウムが主成分であることにより、基材１０２の腐食をより抑制することができる。被膜１０１は、１０体積％以下であれば主成分以外にも、基材１０２に含まれている元素のフッ化物であるフッ化リチウム（ＬｉＦ）や酸化物を含んでも良い。被膜１０１におけるフッ化マグネシウムの体積分率は、例えば、Ｘ線回折測定の２θ―θ測定によって測定できる。

被膜１０１の厚さは２０μｍ以上である。厚さが２０μｍ未満の場合、水が被膜中に拡散して、基材１０２のＬｉと反応して水素ガスを発生し、合金部材１００が腐食するおそれがある。

基材１０２は、マグネシウム−リチウム系合金（Ｍｇ−Ｌｉ系合金）からなる。本明細書において、Ｍｇ−Ｌｉ系合金とは、Ｍｇ，Ｌｉを含有し、前記Ｍｇの含有量および前記Ｌｉの含有量の和が９０質量％以上である合金をさす。Ｍｇ−Ｌｉ系合金は、軽量金属材料であり、Ｌｉを含有しないＭｇ合金と比べて、軽量、制振性、比強度に優れる。制振性に優れるとは、振動エネルギーを素早く熱エネルギーに変換することにより、振動を早く収束させることをいう。また、比強度は密度あたりの引っ張り強さであり、比強度が高いほど部材の軽量化が可能となる。一方、ＭｇとＬｉの含有量が９０質量％未満であると、軽量にすることが困難となる。

Ｍｇ−Ｌｉ系合金はα相とβ相と、を有する。α相は、稠密六方相とも呼ばれ、その結晶構造はｈｃｐ（Ｈｅｘａｇｏｎａｌ Ｃｌｏｓｅ−Ｐａｃｋｅｄ）構造である。β相は、体心立方相とも呼ばれ、その結晶構造はｂｃｃ（Ｂｏｄｙ−Ｃｅｎｔｅｒｅｄ Ｃｕｂｉｃ）構造である。

文献“「二元合金状態図集」、長崎誠三、平林眞編著、出版社：アグネ技術センター、ＩＳＢＮ−１３：９７８−４９０００４１８８２、発売日：２００１／０１”に記載の相図に基づき説明する。この文献に記載の相図によると、２５℃においては、ＭｇとＬｉの総和に対し、Ｌｉが５質量％よりも低い場合、α相のみとなる。また、Ｌｉが５質量％以上１１質量％以下の場合、α相とβ相の共晶（混相）となる。また、Ｌｉが１１質量％を超える場合、β相のみとなる。ただし、相図は平衡状態を示したものであり、製造条件によっては相図のような平衡状態を示さず、非平衡の組織となる。すなわち、Ｌｉの範囲は２質量％以上１４質量％以下の場合、α相とβ相の共晶となる。

Ｍｇ−Ｌｉ系合金はアルミニウム（Ａｌ）を１質量％以上１０質量％以下含有する。Ｍｇ−Ｌｉ系合金はＡｌを前述した量を含有すると、強度が高まる。

従来のＡｌを含有するＭｇ−Ｌｉ系合金は、Ａｌが単独で存在することが容易でないため、その表面にはＡｌ−Ｍｇ化合物やＬｉ−Ａｌ化合物が析出している。これらの化合物が析出することによって、Ｍｇ−Ｌｉ系合金の強度が高まるというメリットがある。しかしながら、このＡｌを含有するＭｇ−Ｌｉ系合金にフッ化被膜を形成しようとすると、被膜が十分に厚く形成できなかった。本願発明者はこの理由を以下のように考えた。Ｍｇ−Ｌｉ系合金にフッ化被膜を形成する際には、陽極に設置した合金中のＬｉが１価のＬｉ^＋にイオン化されて電解液中に放出される。また、電解液中の１価のＦ⁻が合金表面部に取り込まれてＭｇと反応して、厚みが増えていく。この現象は、見かけ上、ＬｉとＦが交換反応しているようにとらえられる。しかし、合金表面にＬｉ−Ａｌ化合物が存在すると、表面のＬｉの運動はＡｌに拘束されるので、基材表面から深さ方向にＬｉが効率的に運動しない。また、Ｌｉ−Ａｌ化合物が合金表面に存在すると、合金中の母材のＬｉの濃度が低下してしまう。このことも交換反応が十分に進まない一因となる。その結果、フッ化被膜は厚くすることができなかった。

そこで本願発明者は、Ａｌを含有するＭｇ−Ｌｉ系合金からなる基材１０２において、その表面に析出されるＡｌ−Ｌｉ化合物の量を少なくすればよいと考えた。具体的には、第１面１０２ＡのＬｉＡｌの（１１１）ピーク強度をＩとし、第１面１０２Ａのα相の（１０１）ピーク強度をＩ_０とする。このとき、Ｉ_０に対するＩの強度比が０．１０以下となる構成を採用した。このような構成を採ることにより、十分な厚みを有するフッ化被膜を形成できるので、従来技術より腐食しにくい合金部材を提供することができる。

ＬｉＡｌの（１１１）ピーク強度Ｉとα相の（１０１）ピーク強度をＩ_０は、以下の方法によって測定することができる。

まず、Ｘ線回折装置を用いて、２θ−θ測定によって回折パターンを取得する。このとき、管球はＣｕ管球を用い、測定波長λは１．５４１８Åとする。また管電圧は４０ｋＶ、管電流は４０ｍＡする。温度は２３℃±２℃とする。２θの範囲は２０°から１００°までであり、ステップ幅は０．０２°、スピードは２°／ｍｉｎ（２回積算）とする。

次に、取得した回折パターンからバックグラウンドを除去する。バックグラウンドを除去した回折パターンの各々ピークに対し、Ｌｉ０．１８―Ｍｇ０．８２合金の粉末Ｘ線回折データ（国立開発法人 物質・材料研究機構 無機材料データベース）を基準として、α相のピークを同定する。そして回折角（２θ）が３６．７°以上３７．３°以下の範囲に観測されるα相の（１０１）のピーク強度（ｃｐｓ）をＩ_０とする。

さらに、バックグラウンドを除去した回折パターンの各々ピークに対し、ＬｉＡｌの粉末Ｘ線回折データを基準として、ＬｉＡｌのピークを同定する。回折角（２θ）が２４．０°以上２４．４°以下の範囲に観測されるＬｉＡｌの（１１１）のピーク強度（ｃｐｓ）をＩとする。そして、ＩをＩ_０によって除すると、第１面１０２ＡにおけるＬｉＡｌの析出量を測定することができる。

このときＩ／Ｉ_０が０．１０以下であるということは、第１面１０２Ａに存在するＬｉＡｌが微量に存在する、もしくは存在していないことを意味する。そのため、Ｉ／Ｉ_０が０．１０以下であれば第１面１０２Ａ上に十分な厚みを有するフッ化被膜を形成することができる。

また、Ｍｇ−Ｌｉ系合金には１０質量％以下であれば、その特性を調整するために他の金属元素を含有させてもよい。Ｍｇ−Ｌｉ系合金は、Ｚｎ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｃａ，ＧｅおよびＢｅから選ばれる少なくとも１つの元素を含有することが好ましい。

Ｚｎ、Ｍｎ、ＳｉおよびＣａはマグネシウム−リチウム系合金からなる基材１０２の強度を高めることができる。Ｚｎであれば０．２質量％以上３質量％以下含有させても良い。Ｍｎであれば０．１質量％以上０．３質量％以下含有させても良い。Ｓｉであれば０．１質量％以上０．２質量％以下含有させても良い。Ｃａであれば０．０５質量％以上２質量％以下含有させても良い。

ＧｅおよびＢｅはマグネシウム−リチウム系合金の結晶を微細化し、マグネシウム−リチウム系合金からなる基材１０２の強度の耐食性を高める。Ｇｅであれば０．１質量％以上１質量％未満含有させても良い。Ｂｅであれば０．０４質量％以上３質量％未満含有させても良い。

（合金部材の製造方法）
図２は、本発明の合金部材の製造工程を示したフロー図である。図３は、円筒状の合金部材の成形加工および塑性加工を示した概略図である。図４は被膜を形成する陽極酸化装置の概略図である。図２、図３および図４を用いて、本発明の合金部材の製造方法について説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、Ｍｇ−Ｌｉ系合金からなる材料３０１を用意する。材料３０１の態様はこの図面の態様に限定されない。

次に、成形加工により材料３０１を図３（ｂ）に示すような形状に成形し、基材３０２を得る。成形加工する手段は特に限定されず、チクソ成形、鍛造成形、絞り成形など所望の形状によってその方法は選択可能である。

次に、基材３０２に対して熱処理を行う。熱処理は、大気中で３００℃より高温で且つ、３５０℃未満の温度で実施する。この過程で、基材３０２の表面に存在するＬｉ―Ａｌ化合物がＭｇ−Ｌｉ化合物とＭｇ−Ａｌ化合物に変化する。Ａｌと化合物を形成することでＡｌに拘束されていたＬｉがＭｇ−Ｌｉ相に変化することで、フッ化しやすい表面組成に変化する。３００℃未満で熱処理を行うと、ＬｉＡｌが十分に分解できず、Ｍｇ−Ｌｉ化合物とＭｇ−Ａｌ化合物に変化しない。一方、３５０℃以上の温度で熱処理をすると成形加工した形状から大きく変形してしまう。そのため、３００℃より高く、かつ、３５０℃未満の温度で熱処理を行うことが好ましい。なお、昇温速度、恒温保持時間、冷却速度は特に規定しないが、昇温速度、恒温保持時間は、Ｌｉ―Ａｌ化合物のうちＬｉＡｌが所定量以下に分解するように設定する必要がある。また、冷却速度は、ＬｉＡｌが再成長しない速度で、冷却する必要がある。熱処理工程の時間は、例えば３０分以上２時間以下である。

なお、基材３０２に対しては、必要に応じて図３（ｃ）に示す塑性加工を行っても構わない。塑性加工は、ラップ加工、切削加工等必要に応じて適宜選択を行う。

次に、基材３０２の表面３０２Ａの洗浄を行う。この洗浄工程では、熱処理による酸化した変質層や切削加工等による油汚れ等を落として、基材３０２の真表面を露出させることを目的とする。そのため、酸やアルカリによる洗浄や、界面活性剤を用いる洗浄、ブラシ洗浄、超音波洗浄など一般的な洗浄方法を用いることが可能である。洗浄後は、必要に応じて乾燥を実施する。

続いて、陽極酸化プロセスについて図４を用いて説明する。

Ｍｇ−Ｌｉ系合金からなる基材７にフッ化被膜を形成する処理槽１に、電解液２として中性フッ化アンモニウム水溶液を配置する。中性フッ化アンモニウム水溶液の濃度は２００ｇ／Ｌから飽和溶液であることが好ましく、Ｍｇ−Ｌｉ合金からなる基材７の表面を完全にフッ化するためには高濃度に設定することが好ましい。

電解液２の水溶液は中性であり、ｐＨは６．０以上８．０以下であることが望ましい。ｐＨが低下し酸性になると、フッ化水素が生成されてしまう。一方、ｐＨが高くなりアルカリ性になると、陽極での酸化反応がフッ素だけでなく、酸素とも反応するようになる。そのため、被膜におけるフッ素の含有割合が低下してしまう。なお、ｐＨの値としては７．０〜７．５の範囲であることが好ましい。ｐＨがこの範囲であると、より高い電圧を印加し易くなるため、より厚いフッ化皮膜を形成することが可能となる。

電解液２は、配管を通じて処理槽１の下部からポンプ３およびフィルター４を経由して、処理槽１の上部に循環撹拌される。なお、電解液２は、ポンプにより昇温が発生するため、チラー等によって温度制御することが好ましい。好ましい電解液の温度は−２０℃から６０℃である。この温度範囲であれば、生成される被膜に特段の差は発生しない。さらに、液撹拌はバブリングによる撹拌を併用してもよい。また、フィルターは液中に生成されるフッ化リチウム（ＬｉＦ）を捕獲するために必要である。

電源５の陰極は、処理槽１内に浸漬された陰極電極６に接続されている。陰極６の材料は、電解液との反応性が低ければよく、例えば、カーボン、白金、チタン、ＳＵＳ等も使用可能である。また、電源５の陽極は基材７と接続されたワーク導通保持治具８に接続されているため、基材７およびワーク導通保持治具８は陽極電極として機能する。

電源との接続が完了したら、電圧を印加する。ここで、フッ化被膜の膜厚は基材の単位面積に流れる総電流量（クーロン量）に比例する。好ましい条件は、１０ｃｍ^２当たり１００クーロン以上の電流を流すことである。２０μｍ以上の厚みを有し、十分な耐食性を有するフッ化皮膜が形成される。

その後、水洗乾燥してワーク導通保持治具を基材から取り外して、フッ化被膜を有するＭｇ−Ｌｉ合金基材上にフッ化被膜が形成された合金部材を得ることができる。

（光学機器・撮像装置）
図５は、物品である撮像装置の好適な実施形態の一例である、一眼レフデジタルカメラ６００の構成を示している。図５において、カメラ本体６０２と光学機器であるレンズ鏡筒６０１とが結合されているが、レンズ鏡筒６０１はカメラ本体６０２に対して着脱可能ないわゆる交換レンズである。本実施形態の光学機器であるレンズ鏡筒は、筐体と、該筐体内に複数のレンズからなる光学系を備え、前記筐体が本発明の合金部材を有することを特徴とする。また、本実施形態の撮像装置は、筐体と、該筐体内に複数のレンズからなる光学系と、該光学系を通過した光を受光する撮像素子と、を備え、前記筐体が本発明の合金部材を有することを特徴とする。

被写体からの光は、レンズ鏡筒６０１の筐体内の撮影光学系の光軸上に配置された複数のレンズ６０３、６０５などからなる光学系を通過して撮像素子が受光することにより撮影される。ここで、レンズ６０５は内筒６０４によって支持されて、フォーカシングやズーミングのためにレンズ鏡筒６０１の外筒に対して可動支持されている。

撮影前の観察期間では、被写体からの光は、カメラ本体の筐体６２１内の主ミラー６０７により反射され、プリズム６１１を透過後、ファインダレンズ６１２を通して撮影者に撮影画像が映し出される。主ミラー６０７は例えばハーフミラーとなっており、主ミラーを透過した光はサブミラー６０８によりＡＦ（オートフォーカス）ユニット６１３の方向に反射され、例えばこの反射光は測距に使用される。また、主ミラー６０７は主ミラーホルダ６４０に接着などによって装着、支持されている。不図示の駆動機構を介して、撮影時には主ミラー６０７とサブミラー６０８を光路外に移動させ、シャッタ６０９を開き、撮像素子６１０にレンズ鏡筒６０１から入射した撮影光像を結像させる。また、絞り６０６は、開口面積を変更することにより撮影時の明るさや焦点深度を変更できるよう構成される。

合金部材１００は筐体６２０の少なくとも一部に用いることができる。なお筐体６２０は、合金部材１００のみで構成されても良いし、合金部材１００に塗装膜を設けても良い。合金部材１００は耐食性に優れるため、従来の撮像装置より耐食性に優れた撮像装置を提供することができる。

なお、一眼レフデジタルカメラを一例として本発明の撮像装置を説明したが、本発明はこれに限定されず、スマートフォンやコンパクトデジタルカメラであっても構わない。

（電子機器）
図６は、物品である電子機器の好適な実施形態の一例である、パーソナルコンピュータの構成を示している。電子機器は、筐体と該筐体内に電子部品を備える電子機器であって、前記筐体が本発明の合金部材を有することを特徴とする。図６において、パーソナルコンピュータ８００は表示部８０１と本体部８０２を備える。本体部８０２の筐体８２０の内部には電子部品８３０が備えられている。合金部材１００は本体部８０２の筐体８２０の少なくとも一部に用いることができる。筐体８２０は合金部材１００のみで構成されても良いし、合金部材１００に塗装膜を設けても良い。合金部材１００は耐食性に優れるため、従来のパーソナルコンピュータより耐食性に優れたパーソナルコンピュータを提供することができる。

なお、パーソナルコンピュータ８００を一例として本発明の電子機器を説明したが、本発明はこれに限定されず、スマートフォンやタブレットであっても構わない。

（移動体）
図７は、物品である移動体の一例であるドローンの一実施形態を示す図である。本実施形態の移動体は、本体部と該本体部に接続された複数の移動手段を備える移動体であって、前記本体部の筐体が本発明の合金部材を有することを特徴とする。ドローン７００は、複数の駆動部７０１と、駆動部７０１と接続される本体部７０２を備える。駆動部７０１は、例えば、プロペラを有する。図７のように、本体部７０２には脚部７０３を接続しても良いし、カメラ７０４を接続する構成にしても良い。合金部材１００は、本体部７０２および脚部７０３の筐体７１０の少なくとも一部に用いることが可能である。筐体７１０は合金部材１００のみで構成されても良いし、合金部材１００に塗装膜を設けても良い。合金部材１００は、制振性かつ耐食性に優れるため、従来のドローンより制振性かつ耐食性に優れたドローンを提供することができる。

以下、実施例をあげて本発明を説明する。

（実施例１）
＜合金部材入手＞
まず、基材材料として、Ａｒｅｓ（組成：Ｍｇ−９％Ｌｉ−１％Ｚｎ−４％Ａｌ、安立材料科技股▲ふん▼有限公司製）の直径Φ１２１ｍｍ、厚さ３０．４ｍｍの円柱ビレットを用意した。

＜成形加工＞
次に、この円柱ビレットを温度が１６０℃以下の冷間鍛造加工で、図３（ｂ）に示したような外形Φ１２１ｍｍ、厚さ４ｍｍのカップ形状に成形加工を施し、基材を得た。

＜熱処理＞
次に、雰囲気炉を用いて、このカップ形状の基材を３０５℃に加熱した。基材の温度が３０５℃に達した後、雰囲気炉から取り出して室温（２３℃±２℃）で放置して自然冷却を行った。

＜塑性加工＞
次に、室温（２３℃±２℃）に戻った基材の底と上部を５ｍｍずつ切断して円筒を得た。さらに、得た円筒の外周面と内周面を１ｍｍずつ切削して図３（ｃ）のような外形Φ１２０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ２００ｍｍの円筒基材を得た。

＜洗浄・乾燥＞
次に、この円筒基材に対して超音波洗浄を行い脱脂した。洗浄液は水酸化ナトリウム５質量％水溶液を用いた。超音波洗浄機は２８ｋＨｚ定格出力３００Ｗで５分間実施した。次に、純水で同様の超音波洗浄を５分間実施した。更に、純水の流水でシャワーリンスを行った。次に、窒素ガスでブロー乾燥を実施した。

＜基材評価＞
この円筒基材の側面に対してＸ線回折分析を行った結果、回折角（２θ）２４．０°以上２４．４°の以下の範囲に観測されたＬｉＡｌの（１１１）面ピーク強度Ｉは９１であった。また、回折角（２θ）３６．７以上３７．３°以下の範囲に観測されたＭｇ−Ｌｉのα相（１０１）ピーク強度Ｉ_０は９６０であった。ピーク強度比（Ｉ／Ｉ_０）は０．０９５であった。

＜陽極酸化＞
得られた円筒基材に対して、Ａｒｅｓ製ワーク導通保持治具を接続した。そして、陰極６をカーボンとし、陽極を基材７およびワーク導通保持治具８として、図４に示した陽極酸化装置を構成した。なお、電解液２として、濃度が４５３ｇ／Ｌの中性フッ化アンモニウム溶液（ｐＨ＝７．０）を用意した。電解液２の温度は２５℃±１℃になるように制御した。また、電源５の設定電圧値を１２６Ｖ、設定電流値を７４．８８Ａとした。なお、電圧を印可した後の電流の積分値（クーロン量）をモニタリングした。電圧を印加して３分５５秒後に電圧は１１８．５Ｖとなり、クーロン量が１７５７３Ｃに達したため電圧印可を停止した。

＜水洗・乾燥＞
その後、純水に浸漬後、純水の流水シャワーで表面に付着したフッ化アンモニウム溶液を洗い流し、窒素ブロー乾燥して実施例１の合金部材を得た。この基材表面に形成された被膜の厚みは２０μｍであった。

（実施例２）
熱処理工程における温度を３２５℃に変更した以外は実施例１と同様の手順で実施例２の合金部材を得た。

＜基材評価＞
この円筒基材の側面に対してＸ線回折分析を行った結果、回折角（２θ）２４．０°以上２４．４°以下の範囲に観測されたＬｉＡｌの（１１１）面ピーク強度Ｉは２７であった。また、回折角（２θ）３６．７以上３７．３°以下の範囲に観測されたＭｇ−Ｌｉのα相（１０１）ピーク強度Ｉ_０は８６３であった。ピーク強度比（Ｉ／Ｉ_０）は０．０３１であった。

（実施例３）
熱処理工程における温度を３４５℃に変更した以外は実施例１と同様の手順で実施例３の合金部材を得た。

＜基材評価＞
この円筒基材の側面に対してＸ線回折分析を行った結果、回折角（２θ）２４．０°以上２４．４°以下の範囲に観測されたＬｉＡｌの（１１１）面ピーク強度Ｉは１０あった。また、回折角（２θ）３６．７以上３７．３°以下の範囲に観測されたＭｇ−Ｌｉのα相（１０１）ピーク強度Ｉ_０は５０４であった。ピーク強度比（Ｉ／Ｉ_０）は０．０２０であった。

（実施例４）
陽極酸化工程を下記方法にした以外は、実施例２と同様の手順で実施例４の合金部材を得た。

＜基材評価＞
この円筒基材の側面に対してＸ線回折分析を行った結果、回折角（２θ）２４．０°以上２４．４°以下の範囲に観測されたＬｉＡｌの（１１１）面ピーク強度Ｉは２７であった。また、回折角（２θ）３６．７から３７．３°のＭｇ−Ｌｉのα相（１０１）ピーク強度Ｉ_０は８７１であった。ピーク強度比（Ｉ／Ｉ_０）は０．０３１であった。

＜陽極酸化＞
得られた円筒基材に対して、Ａｒｅｓ製ワーク導通保持治具を接続した。そして、陰極６をカーボンとし、陽極を基材７およびワーク導通保持治具８として、図４に示した陽極酸化装置を構成した。なお、電解液２として、濃度が４５３ｇ／Ｌの中性フッ化アンモニウム溶液（ｐＨ＝７．０）を用意した。電解液２の温度は２５℃±１℃になるように制御した。また、設定電圧値を１２６Ｖ、設定電流値を７４．８８Ａとした。なお、電圧を印可した後の電流の積分値（クーロン量）をモニタリングした。電圧を印加して８分４８秒後に電圧は１２３．１Ｖとなり、クーロン量が３９５３８Ｃに達したため電圧印可を停止した。その後、純水に浸漬後、純水の流水シャワーで表面に付着したフッ化アンモニウム溶液を洗い流し、窒素ブロー乾燥して実施例４の合金部材を得た。この基材表面に形成された被膜の厚みは４５μｍであった。

（実施例５）
陽極酸化工程を下記方法にした以外は、実施例２と同様の手順で実施例５の合金部材を得た。

＜基材評価＞
この円筒基材の側面に対してＸ線回折分析を行った結果、回折角（２θ）２４．０°以上２４．４°以下の範囲に観測されたＬｉＡｌの（１１１）面ピーク強度Ｉは２４であった。また、回折角（２θ）３６．７以上３７．３°以下の範囲に観測されたＭｇ−Ｌｉのα相（１０１）ピーク強度Ｉ_０は８６５であった。ピーク強度比（Ｉ／Ｉ_０）は０．０２８であった。

＜陽極酸化＞
得られた円筒基材に対して、Ａｒｅｓ製ワーク導通保持治具を接続した。そして、陰極６をカーボンとし、陽極を基材７およびワーク導通保持治具８として、図４に示した陽極酸化装置を構成した。なお、電解液２として、濃度が４５３ｇ／Ｌの中性フッ化アンモニウム溶液（ｐＨ＝７．０）を用意した。電解液２の温度は２５℃±１℃になるように制御した。また、陽極酸化条件は、設定電圧値を１２６Ｖ、設定電流値を７４．８８Ａとした。なお、電圧を印可した後の電流の積分値（クーロン量）をモニタリングした。電圧を印加して１５分１２秒後に電圧は１２６Ｖとなり、クーロン量が５９７４７Ｃに達して電流が流れなくなったため電圧印可を停止した。その後、純水に浸漬後、純水の流水シャワーで表面に付着したフッ化アンモニウム溶液を洗い流し、窒素ブロー乾燥して実施例５の合金部材を得た。この基材表面に形成された被膜の厚みは６８μｍであった。

（比較例１）
熱処理工程における温度を３００℃に変更した点、陽極酸化工程を下記方法にした点以外は実施例１と同様の手順で比較例１の合金部材を得た。

＜基材評価＞
この円筒基材の側面に対してＸ線回折分析を行った結果、回折角（２θ）２４．０°以上２４．４°以下の範囲に観測されたＬｉＡｌの（１１１）面ピーク強度Ｉは２０６であった。また、回折角（２θ）３６．７以上３７．３°以下の範囲に観測されたＭｇ−Ｌｉのα相（１０１）ピーク強度Ｉ_０は１１４４であった。ピーク強度比（Ｉ／Ｉ_０）は０．１８０であった。

＜陽極酸化＞
得られた円筒基材に対して、Ａｒｅｓ製ワーク導通保持治具を接続した。そして、陰極６をカーボンとし、陽極を基材７およびワーク導通保持治具８として、図４に示した陽極酸化装置を構成した。なお、電解液２として、濃度が４５３ｇ／Ｌの中性フッ化アンモニウム溶液（ｐＨ＝７．０）を用意した。電解液２の温度は２５℃±１℃になるように制御した。また、陽極酸化条件は設定電圧値を１２６Ｖ、設定電流値を７４．８８Ａとした。なお、電圧を印可した後の電流の積分値（クーロン量）をモニタリングした。電圧を印加して３分５０秒後に電圧は１２６Ｖで、電流が流れなくなりフッ化反応が停止した。クーロン量は１６６９３Ｃであった。その後、純水に浸漬後、純水の流水シャワーで表面に付着したフッ化アンモニウム溶液を洗い流し、窒素ブロー乾燥して比較例１の合金部材を得た。この基材表面に形成された被膜の厚みは１９μｍであった。

（比較例２）
熱処理工程における温度を３５０℃に変更した以外は実施例１と同様の手順で比較例２の合金部材を得た。

＜基材評価＞
この円筒基材の側面に対してＸ線回折分析を行った結果、回折角（２θ）２４．０°以上２４．４°以下の範囲に観測されたＬｉＡｌの（１１１）面ピーク強度Ｉは８３であった。また、回折角（２θ）３６．７以上３７．３°以下の範囲に観測されたＭｇ−Ｌｉのα相（１０１）ピーク強度Ｉ_０は５８３であった。ピーク強度比（Ｉ／Ｉ_０）は０．１４２であった。なお、得られた円筒基材は楕円形に変形してしまったため、これ以降の工程は行わなかった。

＜合金部材の評価＞
実施例１〜５、比較例１〜２の合金部材の評価を以下の要領で行った。その結果を表１にまとめた。分析および各種試験結果一覧を表１に記載した。

表１の記載内容について以下に説明する。

（ピーク強度Ｉ、ピーク強度Ｉ_０およびＩ／Ｉ_０）
Ｘ線回折はリガク社製ＵｌｔｉｍａＩＶを用いた。このＸ線回折装置を用いて、２θ−θ測定によって回折パターンを取得した。このとき、管球はＣｕ管球を用い、測定波長λは１．５４１８Åとした。また管電圧は４０ｋＶ、管電流は４０ｍＡする。温度は２３℃±２℃であった。２θの範囲は２０°から１００°までであり、ステップ幅は０．０２°、スピードは２°／ｍｉｎ（２回積算）とした。

次に、取得した回折パターンからバックグラウンドを除去した。バックグラウンドを除去した回折パターンの各々ピークに対し、Ｌｉ０．１８―Ｍｇ０．８２合金の粉末Ｘ線回折データを基準として、α相のピークを同定した。そして回折角（２θ）３６．７以上３７．３°以下の範囲に観測されたα相の（１０１）のピーク強度（ｃｐｓ）をＩ_０とした。

さらに、バックグラウンドを除去した回折パターンの各々ピークに対し、ＬｉＡｌの粉末Ｘ線回折データを基準として、ＬｉＡｌのピークを同定した。回折角（２θ）２４．０°以上２４．４°以下の範囲に観測されたＬｉＡｌの（１１１）のピーク強度（ｃｐｓ）をＩとした。そしてＩをＩ_０で除した。

（被膜の厚み）
被膜の厚みは、株式会社サンコウ電子研究所社製の膜厚計ＳＴＷ−９０００および、膜厚計用プローブＮＦｅ−２．０を用いて渦電流式により膜厚測定を行った。

その結果を表１の膜厚［μｍ］列に記載した。

（恒温恒湿耐久試験）
恒温恒湿耐久試験は、合金部材を温度６５℃湿度９５％の環境下に１０００時間放置して、外観変化の有無を確認した。外観は、目視、５０倍および２００倍の顕微鏡観察にて評価した。その結果を表１の恒温恒湿耐久試験列に示した。Ａは耐久前後で変化が無かったこと示す。Ｂは耐久前後で変化が有ったことを示す。−は後工程の加工ができなかったため評価不能を示す。

（塗装膜耐久試験）
合金部材若しくは基材に対し塗装膜を設けて、恒温恒湿耐久試験と同様の温度・湿度所件で評価試験を実施した。

塗装膜は、一般的なマグネシウム用焼き付け塗料（川上塗料株式会社社製）を用いて、プライマを１５０℃２０分間、上塗り層を１５０℃２０分間焼き付け処理にて設けた。プライマ層は１５±５μｍ、上塗り層は２０±５μｍの膜厚とした。評価の記号は恒温恒湿耐久試験と同様である。

表１の結果から、熱処理温度が３００℃より高く、３５０℃未満の温度であった低い実施例１〜５は、いずれもピーク強度比Ｉ／Ｉ_０が０．１０以下であったことがわかる。ピーク強度比Ｉ／Ｉ_０が０．１０以下であった実施例１〜５の合金部材は、高温恒湿耐久試験後でも外観に変化がなく、塗装膜耐久試験後でも塗装膜に膨れや剥離が発生せず、外観が良好であった。また、実施例１〜５の合金部材の被膜の厚さはいずれも２０μｍ以上であった。

一方、熱処理温度が３００℃だった比較例１は、フッ化被膜を２０μｍ以上に成長させることができなかった。そのため、高温恒湿耐久試験や塗装膜耐久試験において外観不良が発生してしまった。

また、図８に実施例４の合金部材のＸ線回折測定の２θ―θ測定で得られたＸ線回折パターンを示す。この結果から基材のα相およびβ相のピーク以外のピークはフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）のピークＩ_１とフッ化リチウム（ＬｉＦ）のピークＩ_２しか確認されなかった。さらに、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）とフッ化リチウム（ＬｉＦ）のピーク強度比（Ｉ_２／Ｉ_１）は０．０３７であったことから、形成されたフッ化皮膜はフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）が主成分であることが確認された。

このように、本発明によれば、水や空気中の酸素に対しても安定性を有する被膜を形成できるため、水に浸漬しても発泡すること無く、長期的に安定性を有する合金部材を提供することができる。

１００ 合金部材
１０１ 被膜
１０１Ａ 第１面
１０２ 基材
６００ 一眼レフデジタルカメラ（撮像装置）
６０１ レンズ鏡筒（光学機器）
７００ ドローン（移動体）
８００ パソコン（電子機器）

Claims (7)

1. Ｍｇ，ＬｉおよびＡｌを含有し、前記Ｍｇの含有量および前記Ｌｉの含有量の和が９０質量％以上であり、前記Ａｌの含有量が１質量％以上１０質量％以下の範囲である合金からなり、第１面を有する合金部材であって、
   前記はα相とβ相と、を有し、
   前記第１面に対する、測定波長を１．５４１８ÅとしたＸ線回折測定の２θ−θ測定において、前記第１面の２θが２４．０°以上２４．４°以下の範囲に観測されるＬｉＡｌの（１１１）ピーク強度をＩ、前記第１面の２θが３６．７°以上３７．３°以下の範囲に観測されるα相の（１０１）ピーク強度をＩ_０、としたときに、前記Ｉ_０に対する前記Ｉの強度比が０．１０以下であることを特徴とする合金部材。
2. 前記合金は更にＺｎ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｃａ，ＧｅおよびＢｅからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素を含有する請求項１に記載の合金部材。
3. 前記Ｌｉの含有量が２質量％以上１４質量％以下の範囲である請求項１または２に記載の合金部材。
4. フッ化マグネシウムを主成分とする被膜をさらに有し、
   前記被膜が前記第１面の上に設けられ、前記被膜の厚みが２０μｍ以上である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の合金部材。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の合金部材を用いた物品。
6. 前記物品が、光学機器、撮像装置、電子機器および移動体からなる群より選ばれる少なくとも１つである請求項５に記載の物品。
7. Ｍｇ，ＬｉおよびＡｌを含有し、前記Ｍｇの含有量および前記Ｌｉの含有量の和が９０質量％以上であり、前記Ａｌの含有量が１質量％以上１０質量％以下の範囲であり、α相とβ相とを有する合金を用意する工程と、
   前記合金を成形加工する工程と、
   前記合金を成形加工した後に、３００℃より高く、かつ、３５０℃未満の温度で熱処理する工程と、を有することを特徴とする合金部材の製造方法。

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