JP2022133238A - 合金部材、摺動部材、機器及び合金部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 腐食しにくい合金部材を提供する。【解決手段】 合金部材は、ＭｇとＬｉとを含む合金からなる基材と、基材上に設けられた、無機フッ化物を含む第１層と、第１層の上に設けられた樹脂の硬化物を含む第２層と、が積層された合金部材である。第１層の基材と反対側の表面が凹凸構造を有することを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、合金部材、摺動部材、機器及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、機器の更なる軽量化が要求されてきており、マグネシウム系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。しかし、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。そのため、Ｍｇ－Ｌｉ系合金は、一般的なマグネシウム系合金よりも腐食しやすい。そこで、Ｍｇ－Ｌｉ系合金の表面に腐食を防止する膜を設けることが知られている。特許文献１には、Ｍｇ－Ｌｉ系合金の表面に対しフッ化物を含有する処理液を用いて化成皮膜を設けたのちに、樹脂を含有する塗膜を焼き付けることが開示されている。

特開２０１９－５６１７５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、化成皮膜の合金に対する密着力が十分ではなく、化成皮膜および塗膜が剥がれてしまうことがあった。

上記課題を解決する第一の態様は、Ｍｇと、Ｌｉと、を含む合金からなる基材と、前記基材上に設けられた、無機フッ化物を含む第１層と、前記第１層の上に設けられた、樹脂の硬化物を含む第２層と、が積層された合金部材であって、前記第１層の前記基材と反対側の表面が凹凸構造を有することを特徴とする合金部材である。

上記課題を解決する第二の態様は、Ｍｇと、Ｌｉと、を含む合金からなる基材を用意する用意工程と、陰極の基材と、陽極として前記合金からなる基材と、を中性フッ化アンモニウム水溶液に配置する配置工程と、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加して、表面に凹凸構造を有する無機フッ化物を含む第１層を前記基材上に設ける電圧印加工程と、前記第１層の凹凸構造に未硬化の樹脂を載置する載置工程と、前記樹脂を硬化させ、前記樹脂の硬化物を含む第２層を形成する硬化工程と、を有することを特徴とする合金部材の製造方法である。

上記解決手段によれば、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断面図である。 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。 合金部材の第１層を形成する陽極酸化装置の概略図である。 合金部材の第２層を形成する工程の一実施態様を示した概略図である。 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。

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
（合金部材の層構成）
図１は実施形態に係る合金部材１００の概略図であり、積層方向の断面図である。

合金部材１００は、基材１０１と、基材１０１の上に設けられた第１層１０２と、第１層の上に設けられた第２層１０３と、が積層された合金部材である。本実施形態の合金部材の用途は特に限定されず、例えば、機器の外装や摺動部材として使用することが可能である。本実施形態の合金部材は、基材１０１の上に設けられた第１層１０２と第２層１０３の密着性が優れるため、摺動部材に用いることが好適である。

基材１０１は、マグネシウム（Ｍｇ）と、リチウム（Ｌｉ）と、を含む合金からなる。

Ｍｇと、Ｌｉとを、含む合金としては、マグネシウム－リチウム系合金（Ｍｇ－Ｌｉ系合金）が知られている。本明細書において、Ｍｇ－Ｌｉ系合金とは、ＭｇおよびＬｉ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張強さであり、比強度が高いほど部材の軽量化が可能となる。一方、Ｍｇ及びＬｉの含有量の和が９０質量％未満であると、軽量にすることが困難となるおそれがある。Ｍｇ－Ｌｉ系合金におけるＬｉの含有量は０．５質量％以上１５質量％以下である。Ｍｇ－Ｌｉ系合金はＬｉの含有量が多いほど軽量になるため、Ｌｉの含有量を多くすることが望ましいが１５質量％を超えると耐食性が劣る可能性がある。一方、Ｌｉの含有量が０．５質量％未満であると軽量にすることが困難となるおそれがある。

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。具体的には、Ａｌ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｃａ，ＧｅおよびＢｅからなる第１群より選ばれる１以上の元素を含有してもよい。

例えば、アルミニウム（Ａｌ）であれば１０質量％以下含有することが好ましい。また、基材１０１の強度を高めるという観点においては、１質量％以上１０質量％以下含有することが好ましい。

Ｚｎ、Ｍｎ，ＳｉおよびＣａは基材１０１の強度を高めることができる。Ｚｎであれば３質量％以下含有することが好ましい。より好ましくは０．２質量％以上３質量％以下である。Ｍｎであれば０．３質量％以下含有することが好ましい。より好ましくは０．１質量％以上０．３質量％以下である。Ｓｉであれば０．２質量％以下含有することが好ましい。より好ましくは０．１質量％以上０．２質量％以下である。Ｃａであれば１．０質量％以下含有することが好ましい。より好ましくは０．１質量％以上１．０質量％以下である。

ＧｅおよびＢｅはＭｇ－Ｌｉ系合金の結晶を微細化し、基材１０１の耐食性を高める。Ｇｅであれば１質量以下含有することが好ましい。より好ましくは０．１質量％以上１質量％以下である。Ｂｅであれば３質量％以下含有することが好ましい。より好ましくは０．０４質量％以上３質量％以下である。

基材１０１は、第１面１０１Ａを有していれば、その形状は特に限定されない。図１に示した直方体や立方体といった六面体に限らず、円柱、球体、角柱、錐体、筒状であっても構わない。

第１層１０２は基材１０１の表面を改質して得ることができる。第１層１０２は無機フッ化物を含む無機化合物からなる膜である。無機フッ化物は、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）である。第１層１０２の無機フッ化物は、ＭｇＦ_２を主成分としており、その割合は９０体積％以上である。第１層１０２の無機フッ化物は、ＭｇＦ_２が主成分であることにより、基材１０１の腐食を抑制することができる。第１層１０２の無機フッ化物は、１０体積％以下であればＭｇＦ_２以外にも、フッ化リチウム（ＬｉＦ）や酸化物を含んでいてもよい。第１層１０２の無機フッ化物におけるＭｇＦ_２の体積割合は、例えば、Ｘ線回折測定の２θ－θ測定に基づき計算できる。

第２層１０３は第１層１０２の上に未硬化の樹脂を載置して硬化させて得ることができる。第２層１０３は樹脂の硬化物を有する。図１において第２層１０３は合金部材１００の最表面に設けられているが、第２層１０３は合金部材１００の最表面でなくても構わない。例えば、第２層１０３の上に第２層１０３を保護する目的で遮熱膜等の膜を別途設けてもよい。

ところで、従来のＭｇ－Ｌｉ系合金は基材の表面に化成皮膜や塗膜を設けても、基材に対して十分な密着力を得るのが困難であった。そこで本願発明者は鋭意検討した結果、凹凸構造を有するフッ化膜を形成した後に樹脂を有する膜を形成し、フッ化膜と樹脂の界面のアンカー効果により密着力が得られることを見出した。さらには、フッ化膜が複数の気孔を有する多孔質膜であると、樹脂がフッ化膜の気孔に入り込むことによるアンカー効果によりより高い密着力が得られることを見出した。フッ化膜は、脆く耐摩耗性に乏しい材料であるが、フッ化膜と樹脂のアンカー効果により、摺動によるせん断力に耐え得る硬さと靭性をもたせることができることを見出した。

そのため、第１層１０２は、第１面１０２Ａと、第１面１０２Ａと反対側の面である１０２Ｂと、を有し、その第１面１０２Ａは凹凸構造を有する。凹凸構造とは第１面１０２Ａの最大高さ粗さであるＲｚが１μｍ以上の構造をいう。より好ましいＲｚは２μｍ以上である。さらに好ましいＲｚは２μｍ以上１２μｍ以下である。なお、第２面１０２Ｂは基材の第１面１０１Ａと接している。

また、第１層１０２の無機フッ化物は複数の気孔１０４を有する。本明細書において気孔とは、電子顕微鏡等で観察した場合に平均相当直径が１μｍ以上である空隙が認められる部分を意味する。気孔１０４の少なくとも１つは第２層１０３と接する部分に位置することが好ましい。第２層１０３は第１層１０２の上に未硬化の樹脂が設けられるため、第２層１０３と接する位置に存在する気孔１０４の中の少なくとも一部には樹脂が充填される。その未硬化の樹脂が硬化されるため、合金部材１００の積層方向の断面において、樹脂の硬化物の少なくとも一部は第１層１０２の無機フッ化物に接することになる。また、樹脂は第１層１０２の基材１０１が位置する方向に向かって１μｍ以上の深さまで充填される。樹脂の硬化物を有する第２層１０３は第１層１０２に対しアンカー効果を発現するため、第２層１０３の第１層１０２に対する密着力は優れる。また密着力をより高くするという観点においては、積層方向の断面において、気孔１０４に設けられた樹脂の硬化物の少なくとも一部は無機フッ化物に覆われていることが好ましい。

なお、気孔１０４は合金部材１００の積層方向の断面において、平均円相当直径が２μｍ以上の大きさであることが好ましい。気孔１０４に充填される第２層１０３に含有される樹脂の硬化物の量を多くできるためである。より好ましい平均円相当直径は５μｍ以上である。また、第１層１０２の厚さは５μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましい。厚さを２０μｍ以上とすることにより、上述したアンカー効果が発現する領域を多くできるためである。

また、第１層の最大厚みをｔとしたときに、気孔１０４に設けられた樹脂の硬化物は、第１層１０２の第２層１０３と接する位置から厚み方向に０．８ｔの位置までに設けられていることが好ましい。第２層１０３の樹脂の硬化物が第１層１０２に深く入り込むことによりアンカー効果の発現が大きくなるためである。一方０．８ｔを超える位置まで設けられると、基材１０１と未硬化の樹脂が接するおそれがあり、基材１０１から水素ガスが発生するおそれがある。

以上、上述した合金部材によれば、第１層の第１面１０２Ａが凹凸構造を有するため、樹脂の硬化物を含む第２層１０３との界面においてアンカー効果を発現し、第１層と第２層との密着力が高い。よって、従来よりも腐食しにくい合金部材を提供することができる。

（合金部材の製造方法）
続いて、図２～図４を用いて合金部材の製造方法を説明する。

図２は、合金部材の製造工程を示したフロー図である。図３は合金部材の第１層を形成する形成する陽極酸化装置の概略図である。図４は合金部材の第２層を形成する工程を説明する概略図である。

まず、マグネシウム（Ｍｇ）と、リチウム（Ｌｉ）と、を含む合金からなる基材３０７として、マグネシウム－リチウム系合金（Ｍｇ－Ｌｉ系合金）からなる基材を用意する（Ｓ１１、用意工程）。このＭｇ－Ｌｉ系合金からなる基材に対しては、基材の状態に応じて、脱脂、水洗、エッチング等により、表面に存在する酸化物層や偏析物を除去する。その方法としては、例えば以下に示す例がある。基材３０７に、基材３０７と同一材料で構成された導通保持治具３０８を接続する。具体的には、導通保持治具３０８を曲げて基材３０７を挟み込むように接続する。基材３０７と導通保持治具３０８を硝酸（濃度３～５質量％）に浸漬して酸洗浄を行い、酸化物層を除去する。酸は、硝酸以外の塩酸や硫酸等でも良く、表面の酸化物層を溶解できるものであればよい。酸洗浄後は、純水にて基材３０７と導通保持治具３０８を水洗する。その後、基材３０７と導通保持治具３０８を９０～９９℃に加熱した純水に浸漬し、引き上げて、乾燥する。

次に、無機フッ化物を含む第１層の形成する方法について図３を用いて説明する。

陽極酸化装置３０９は、電解液３０２を溜める処理槽３０１を有する。また、配管を通じて電解液３０２を処理槽３０１の下部から上部に循環撹拌させるポンプ３０３およびフィルター３０４を有する。また、電源３０５を有し、電源３０５の陰極は、処理槽３０１内で電解液３０２に浸漬された陰極電極３０６と電気的に接続されている。陰極電極３０６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３０５の陽極は基材３０７と接続された導通保持治具３０８に接続されているため、基材３０７および導通保持治具３０８は陽極電極として機能する。

Ｍｇ－Ｌｉ系合金からなる基材３０７に無機フッ化物を含むフッ化膜である第１層１０２を形成するために、処理槽３０１に電解液３０２として中性フッ化アンモニウム水溶液を配置する（Ｓ１２、配置工程）。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、基材３０７の表面を多くフッ化するためには高濃度であることが好ましい。電解液３０２の水溶液は中性であり、ｐＨは６．０以上８．０以下であることが好ましい。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、第１層１０２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より好ましい。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、第１層１０２を厚く形成すること容易となる。なお、電解液３０２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。さらに、液の撹拌はバブリングによる撹拌を併用してもよい。また、液中に生成されるフッ化リチウム（ＬｉＦ）を捕獲するためにフィルターを設けても良い。

電源３０５との接続が完了したら、陽極電極（基材３０７および導通保持治具３０８）と陰極電極３０６との間に電圧を印加する（Ｓ１３、電圧印加工程）。ここで、第１層１０２の厚みは基材３０７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１１７クーロン以上の電流を流すことである。そうすることにより第１層の厚みは２０μｍ以上となり、十分な耐食性を有するフッ化膜を形成することが可能となる。

また、後述する第２層とのアンカー効果を向上させるためには、第１層には大きなサイズ凹凸及び大きなサイズの気孔を設けることが好ましい。凹凸と気孔を大きくするには、例えば、高い電圧を印可する。具体的には、設定電流値を高くして、液濃度を下げるとより高い電圧を印可することが可能となり、大きな凹凸及び気孔を形成する事ができる。更に、液の温度を高くすることにより、より大きな凹凸及び気孔を得ることができる。

その後、水洗乾燥して導通保持治具３０８を基材３０７から取り外すことにより、無機フッ化物であるＭｇＦ_２を有する第１層（フッ化膜）１０２が形成された部材１０１０を得ることができる。

次に、図４を用いて第２層を形成する工程を説明する。図４（ａ）は未硬化の樹脂を第１層の凹凸構造の上に設ける塗装工程、図４（ｂ）は未硬化の樹脂を第１層の気孔に含浸させる含浸工程、図４（ｃ）は樹脂を硬化させる塗膜硬化工程をそれぞれ示している。

塗装工程では、第１層が形成された部材１０１０の表面に未硬化の樹脂を含む塗料１０３Ａを載置する（Ｓ１４、載置工程）。第２層１０３の厚みを一様にするために、第１層１０２の第１面１０２Ａには均一に塗料１０３Ａを塗布することが好ましい。塗料１０３Ａを塗布する手段として、例えば、図４（ａ）に示すようにエアスプレーガン２０１から霧化エアーにより塗料を噴霧するスプレー法がある。その他の手段として、スピンコート、ブレードコート、ダイコート、ディッピング、エアナイフといった一定に塗料を塗布する公知の方法を利用できる。塗料は、硬化後の第２層１０３の厚みが５μｍ以上１００μｍ以下となるように塗布する。第２層の厚みが５μｍ未満であると、第１層１０２の凹凸構造を小さくしないと凹凸を十分に覆うことができないおそれがある。そうなった場合、十分な耐摩耗性が得られない場合がある。一方、１００μｍよりも厚くなると、膜厚のムラが大きくなり、過度に面圧が大きい部分が発生するおそれがある。そうなった場合、摩耗粉が発生しやすくなることがある。

塗料１０３Ａは、液体塗料から塗膜である第２層１０３を形成することが可能な有機系の塗料を用いることができる。塗料の粘度は後の含浸工程で含浸し易いものを選定するのが良い。塗料は光硬化型の塗料でも熱硬化型の塗料のどちらを用いても良い。光硬化型塗料としては、例えばＵＶ硬化型ハードコート材料（日本ペイント・インダストリアルコーティングス社製：ルシフラールＮＡＧ－１０００）を用いる事ができる。光硬化型塗料に滑材成分を加えることもできる。滑剤成分としては例えば、アクリル系くし型グラフトポリマー（東亜合成（株）社製：サイマックＵＳ２７０）を用いる事ができる。主鎖アクリルを介すことでシリコーン鎖の導入を容易にし、塗膜表面を改質し滑性を向上できる。滑材成分は５質量％以上２０質量％以下の割合で含有させると良い。５質量％未満では滑材成分としての効果が低いおそれがあり、２０質量％より多いと光硬化型塗料の硬度が下がり、耐摩耗性や塗膜の密着力を低下させる場合がある。

塗料１０３Ａはフィラーを含有していないことが好ましい。フィラーを含有すると、完成物からフィラーが脱落した場合に、摩耗しやすくなるおそれがある。一方、フィラーを含有していないと、摩耗粉が発生しにくく、光学機器や精密機器に好適に用いることができる。また摺動部材にも好適に用いることができる。

含浸工程では、未硬化の樹脂を第１層の気孔１０４に含侵させる。第１層１０２は微細な気孔が連結してできている為、未硬化の樹脂を有する塗料１０３Ａは毛細管現象で時間経過と共に浸透していく。粘度が高い塗料では一定時間静置した後に硬化させる方が良い。一定時間静置する際には、１００℃以下の温度で加熱しても良い。更に真空引きしても良い。

含浸工程において、長時間（具体的には１時間以上）真空引きすると塗料の一部に発泡が生じることがある。これは、塗料に含まれる水分や溶媒、有機物とＭｇ－Ｌｉ系合金のＬｉが反応して水素ガスが発生するためと推測される。そのため、塗料は基材に向かって深く含浸させるとアンカー効果は高くなるが、基材と接する位置まで塗料を含浸させることは好ましくない。そのため、第１層１０２の気孔１０４に充填させる樹脂は、第１層の最大厚みをｔとしたときに第１層１０２の第２層１０３と接する位置から厚み方向に０．８ｔの位置までに設けられていることが好ましい。

塗膜硬化工程では、塗布した塗料１０３Ａに光および／または熱を与えることにより樹脂の硬化物を有する第２層１０３を形成する（Ｓ１５）。塗料１０３Ａに含有される樹脂が光硬化性樹脂の場合、紫外線硬化装置２０２から紫外線（以下、ＵＶ）を照射して塗料１０３Ａを硬化させる。塗料の硬化は、硬化に必要なＵＶ露光量が塗料ごとに決まっており、ＵＶ露光量はＵＶ照度と照射時間の積から求める事ができる。また、ＵＶ照度は紫外線ランプ２０３と塗料までの距離に依存するため、距離を遠ざける場合は照射時間を長くする必要がある。第１層１０２の主成分であるＭｇＦ_２は波長２００ｎｍ以上４０００ｎｍ以下の領域で透過率が９０％以上を有する。そのため、第１層１０２の気孔１０４に含浸された塗料１０３ＡにもＵＶが容易に到達し、光重合反応により樹脂は硬化する。そのため、強固なアンカー効果で第１層と第２層には高い密着力が発現する。塗料に含有される樹脂が熱硬化性樹脂の場合、塗料１０３Ａは１２０℃以下の温度で硬化させることが好ましい。１２０℃より温度が高くなると、Ｍｇ－Ｌｉ系合金の硬度が低下するおそれがある。

以上、上述した合金部材の製造方法によれば、第１層の第１面１０２Ａが凹凸構造を有するため、樹脂の硬化物を含む第２層１０３との界面においてアンカー効果を発現し、第１層と第２層との密着力が高い合金部材を提供することができる。よって、従来よりも腐食しにくい合金部材を提供することができる。

（光学機器・撮像装置）
図５は、機器の一例の撮像装置である、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。

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部品の一例である複数のレンズ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内の部品の一例である主ミラー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はレンズ鏡筒６０１の可動部、カメラ本体６０２の可動部、レンズ鏡筒６０１とカメラ本体６０２の着脱時に摺動して結合面となる不図示のマウントの少なくとも一部に用いることができる。また、カメラ本体の筐体６２１やレンズ鏡筒６０１の筐体６２０の少なくとも一部に用いる事ができる。なお筐体６２０，６２１は、合金部材１００のみで構成されてもよい。本開示の合金部材１００は軽量かつ耐食性と耐摩耗性に優れるため、従来の撮像装置より軽量かつ耐久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撮像装置を説明したが、本開示はこれに限定されず、スマートフォンやレンズ交換式ミラーレスカメラ、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、機器一例である電子機器である、パーソナルコンピュータの構成を示している。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の不図示の筐体の内部には筐体内に設けられた部品の一例である電子部品８３０が備えられている。合金部材１００は本体部８０２の筐体の少なくとも一部に用いることができる。筐体は合金部材１００のみで構成されてもよい。本開示の合金部材１００は軽量かつ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軽量かつ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、機器一例の移動体であるドローンの一実施形態を示す図である。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。本体部７０２の中には、部品の一例である不図示の駆動回路がある。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の不図示の筐体の少なくとも一部に用いることが可能である。筐体は合金部材１００のみで構成されてもよい。本開示の合金部材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。まず、実施例および比較例の合金部材の製造方法を説明する。

（合金部材の製造）
（実施例１）
まず、マグネシウムとリチウムとを含む合金からなる基材の材料として、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Φ９０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円柱ビレットを用意した。次に、この円柱ビレットを外径Φ６６ｍｍ、内径φ５４ｍｍ、厚さ４ｍｍの円環形状に切削加工を施し、円環形状のマグネシウムとリチウムとを含む合金からなる基材を得た。

次に、この円環形状の基材を図３に示した陽極酸化装置３０９を用いて基材上に複数の気孔を有する無機フッ化物を含む第１層を形成した。具体的には、Ａｒｅｓで作製した導通保持治具３０８に接続して、円環形状の基材および導通保持治具３０８を陽極電極とした。陰極電極３０６はカーボンとした。電解液３０２には、濃度が２３０ｇ／Ｌの中性フッ化アンモニウム溶液（ｐＨ＝７．０）を用いた。このように陰極電極３０６と陽極電極を中性フッ化アンモニウム水溶液に配置した。続いて、陰極電極３０６と陽極電極との間に電圧を印加した。このとき電解液３０２の温度は４０℃±２℃になるように制御した。

また、電源３０５は電流値を４Ａに設定し、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、１０ｃｍ^２当たり１１９クーロンの電流を流した。

第１層が形成された基材に対して、図４に示した工程を用いて樹脂の硬化物を含む第２層を形成した。具体的には、まず、塗料１０３Ａとして、ＵＶ硬化型材料であるルシフラール（日本ペイント・インダストリアルコーティングス株式会社製、型番：ＮＡＧ－１０００）を９０質量％、アクリルシリコーン剤サイマック（東亞合成株式会社製、型番：ＵＳ２７０）を１０質量％混合した塗料を用意した。この塗料１０３Ａを、エアスプレーガン２０１を用いて第１層の上に塗布した。塗布後、３０分間放置し、塗料１０３Ａを第１層の気孔に含浸させた。その後、波長３６５ｎｍ、ＵＶランプ光強度４００Ｗの紫外線硬化装置２０２を用い、照度計で測定した照度が４０ｍＷ／ｃｍ^２から８０ｍＷ／ｃｍ^２の範囲に収まるように光照射を行い塗膜の樹脂を硬化させ、実施例１の合金部材を得た。

（実施例２～８）
実施例２～８は、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、１０ｃｍ２当たり１１７クーロン以上の電流を流し、そのクーロン量を変更することにより実施例１から第１層の厚みを変更した。

また実施例２～８は、エアスプレーガン２０１の吐出量、塗布後の含浸時間を変更することにより、第２層の厚みおよび第１層の気孔に設けられる樹脂の量を変更した。

（比較例１）
比較例１は実施例１と第１層の形成条件が異なり、基材に対して化成処理を行って第１層を形成した。具体的には、温度を６０℃にした濃度２０ｇ／Ｌの酸性フッ化アンモニウム溶液の中に基材を２分間浸漬した。他の工程は実施例１と同様の手順で、比較例１の合金部材を得た。

（比較例２）
比較例２は実施例１と第１層の形成条件が異なり、基材に対してマイクロアーク酸化処理を行って第１層を形成した。具体的には、温度を２５℃と濃度１０ｇ／Ｌのケイ酸ナトリウムを電解液とし、パルス電源を用い、正パルス幅が１ｍｓ、オン／オフ時間比が０．２、平均電流密度２００Ａ／ｍ^２の条件で定電流電解を行った。電圧は３６０Ｖを上限とし、上限電圧に到達以降は３６０Ｖの定電圧で電解を行った。

（合金部材の評価）
次に実施例１～８および比較例１、２に対して行った評価方法およびその結果について説明する。

（第１層および第２層の最大厚み）
第１層の最大厚みおよび第２層の最大厚みは、膜厚計（株式会社サンコウ電子研究所社製、ＳＷＴ－９０００）、膜厚計用ＳＷＴプローブＮ（株式会社サンコウ電子研究所社製、Ｆｅ－０．６）を用いて渦電流により測定した。表面を研磨した基材表面でゼロ点校正を行い、第１層および第２層の最大厚みを測定した。

（第１層の気孔の大きさ）
第１層の気孔の大きさは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、カールツァイスマイクロスコピー株式会社製、Ｓｉｇｍａ ５００ＶＰ）を用いて行った。電圧５ｋＶ、ワークディスタンス７．０ｍｍ、アパーチャーサイズ６０μｍの条件で行った。まず倍率が２００倍（５７０×４２０μｍ）の視野において、最も気孔が大きな位置がある箇所を選択し、次に倍率が１０００倍（１１０×８０μｍ）の視野において、気孔の大きさを計測した。画像処理により測定した１０ヶ所の各気孔を円形に近似し、円相当直径を評価し、評価した平均値の小数点以下を四捨五入した。

（第１層における樹脂の含浸深さ）
第１層の厚み方向に樹脂が侵入した長さである樹脂の含浸深さは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、カールツァイスマイクロスコピー株式会社製、Ｓｉｇｍａ ５００ＶＰ）を用いて行った。まず、倍率が２００倍（５７０×４２０μｍ）の視野において、最も樹脂が侵入している位置を選択した。次に倍率が１０００倍（１１０×８０μｍ）の視野において、第１層の最表面から基材方向の含浸深さを、フッ素、マグネシウム、カーボンのスペクトルのＥＤＸ画像からカーボンがフッ素及びマグネシウム画像の内部に侵入した深さを計測した。

以上の結果を表１にまとめる。

次に実施例１～８および比較例１、２の合金部材の耐摩耗性試験と恒温恒湿耐久試験の評価方法およびその結果について説明する。

（耐摩耗性試験）
耐摩耗性は、フリクションプレーヤ（株式会社レスカ社製、ＦＰＲ－２１００）を用いて評価した。測定条件は、負荷荷重を２００ｇｆとし、真鍮の表面にＮｉ－Ｐめっきで表面処理したφ３／１６ｉｎｃｈのボールを用いて、往復摺動試験のモードで評価を実施した。往復速度は４０ｍｍ／ｓｅｃ、往復距離は２０ｍｍ幅で評価を実施した。摺動部は面と球の摺動となるため、ヘルツの式から求めた面圧最大値７３０ＭＰａ、接触面半径３６μｍの初期条件から２６，０００往復回摺動させた後の摺動痕を観察し比較した。

評価結果は、摺動部の縁に目視において摩耗紛の痕跡が確認できなかった場合をＡ、摺動痕の全領域において塗膜である第２層の剥離が確認できなかった場合をＢ、第２層の剥離が確認できた場合をＣとした。

（恒温恒湿耐久試験）
恒温恒湿耐久試験は、実施例１～８および比較例１、２の合金部材を温度６５℃湿度９５％の恒温恒湿層に投入し、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。耐久前後で変化が無かった場合をＡ、耐久前後で変化が有った場合をＣとした。

（総合評価）
上記２項目のうち、２項目ともＡだったものをＡ、１項目でもＣがあったものをＣ、それ以外をＢとして、ＡおよびＢが良、Ｃを不良とした。

以上の結果を表２にまとめる。

表２の結果より、実施例１～８の合金部材はいずれも耐摩耗性の評価において第２層が剥離しなかった。また、高温高湿耐久試験前後でも外観に変化が確認されなかった。

また、実施例１～４及び６は摺動痕幅が３００μｍ以下であり、摩耗紛の発生も確認されなかった。一方、実施例５および７は摩耗粉が発生した。これは樹脂の含浸深さが０．８ｔを超えたため、微量ながら水素ガスが発生したことに起因すると考えられる。また、実施例８は気孔の大きさが小さかったためにアンカー効果が不十分で、他の実施例と比べて第２層と第１層の密着力が低かったと考えられる。

比較例１は、第１層が化成処理膜だったために、１μｍ以上の気孔を形成できなかった。また第１層の厚みが十分に得られなかった。そのためアンカー効果が弱く、密着力が不足したため耐摩耗性評価はＣとなった。また、恒温恒湿耐久試験後も外観不良が発生した。

また比較例２は、第１層が酸化物層だったために恒温恒湿耐久試験後に基材に吸水が発生し腐食による外観不良が発生した。

なお、実施例１の基材をＡｒｅｓの代わりに以下の組成１，組成２、組成３のビレットに変更したが、いずれも耐摩耗性試験の結果がＡ、高温高湿耐久試験の結果がＡであった。
（組成１）；Ｍｇ－１２％Ｌｉ－０．３５％Ｃａ－３％Ａｌ－０．１％Ｍｎ－０．３％Ｇｅ－０．０４％Ｂｅ
（組成２）：Ｍｇ－１４％Ｌｉ－０．５％Ｃａ－６％Ａｌ－０．１％Ｍｎ
（組成３）：Ｍｇ－７％Ｌｉ－１％Ｚｎ－７％Ａｌ
（組成４）；Ｍｇ－１４％Ｌｉ－０．３％Ｃａ－３％Ａｌ－０．１５％Ｍｎ

以上本開示によれば、第１層の第１面１０２Ａが凹凸構造を有するため、樹脂の硬化物を含む第２層１０３との界面においてアンカー効果を発現し、第１層と第２層との密着力が高い合金部材を提供することができる。よって、従来よりも腐食しにくい合金部材を提供することができる。

１００ 合金部材
１０１ 基材
１０２ 第１層
１０３ 第２層
１０３Ａ 塗料
１０４ 気孔
６００ 一眼レフデジタルカメラ（機器）
６０１ レンズ鏡筒（機器）
６０２ カメラ本体（機器）
７００ 移動体（機器）
８００ 電子機器（機器）

Claims (17)

1. Ｍｇと、Ｌｉと、を含む合金からなる基材と、
   前記基材上に設けられた、無機フッ化物を含む第１層と、
   前記第１層の上に設けられた、樹脂の硬化物を含む第２層と、が積層された合金部材であって、
   前記第１層の前記基材と反対側の表面が凹凸構造を有することを特徴とする合金部材。
2. 前記第１層は、複数の気孔を有し、
   前記気孔の少なくとも１つの中に、前記樹脂の硬化物が設けられている請求項１に記載の合金部材。
3. 前記合金部材の積層方向の断面において、前記気孔に設けられた前記樹脂の硬化物の少なくとも一部が前記第１層と接している請求項２に記載の合金部材。
4. 前記積層方向の断面において、前記気孔の平均円相当直径が、２μｍ以上である請求項３に記載の合金部材。
5. 第１層の最大厚みをｔとしたときに、前記気孔に設けられた樹脂の硬化物が、前記第１層の前記第２層と接する位置から厚み方向に０．８ｔの位置までに設けられている請求項２乃至４のいずれか１項に記載の合金部材。
6. 前記無機フッ化物の主成分が、ＭｇＦ_２である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の合金部材。
7. 前記第１層の厚みが、２０μｍ以上である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の合金部材。
8. 前記合金が、前記Ｍｇ及び前記Ｌｉの含有量の和が９０質量％以上である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の合金部材。
9. 前記合金が、更にＡｌ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｃａ，ＧｅおよびＢｅからなる第１群より選ばれる１以上の元素を含有し、
   前記第１群の元素の含有量の和が１０質量％以下である請求項８に記載の合金部材。
10. 前記Ａｌの含有量が、１０質量％以下であり、
    前記Ｚｎの含有量が、３質量％以下であり、
    前記Ｍｎの含有量が、０．３質量％以下であり、
    前記Ｓｉの含有量が、０．２質量％以下であり、
    前記Ｃａの含有量が、１．０質量％以下であり、
    前記Ｇｅの含有量が、１質量％以下であり、
    前記Ｂｅの含有量が、３質量％以下である請求項９に記載の合金部材。
11. 前記Ｌｉの含有量が、０．５質量％以上１５質量％以下の範囲である請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の合金部材。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の合金部材よりなる摺動部材。
13. 筐体と、
    前記筐体内に設けられた部品と、を備える機器であって、
    前記筐体が、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の合金部材を含むことを特徴とする機器。
14. Ｍｇと、Ｌｉと、を含む合金からなる基材を用意する用意工程と、
    陰極の基材と、陽極として前記合金からなる基材と、を中性フッ化アンモニウム水溶液に配置する配置工程と、
    前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加して、表面に凹凸構造を有する無機フッ化物を含む第１層を前記基材上に設ける電圧印加工程と、
    前記第１層の凹凸構造に未硬化の樹脂を載置する載置工程と、
    前記樹脂を硬化させ、前記樹脂の硬化物を含む第２層を形成する硬化工程と、を有することを特徴とする合金部材の製造方法。
15. 前記電圧印加工程において、前記第１層には複数の気孔が形成され、
    前記載置工程において、前記気孔の少なくとも１つに前記樹脂が含浸される、請求項１４に記載の合金部材の製造方法。
16. 前記樹脂が光硬化性樹脂であり、
    前記硬化工程において、前記樹脂に光を照射して前記樹脂を硬化させる請求項１４又は１５に記載の合金部材の製造方法。
17. 前記樹脂が熱硬化性樹脂であり、
    前記硬化工程において、前記樹脂を１２０℃以下の温度で硬化させる請求項１４又は１５に記載の合金部材の製造方法。

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