JP4873438B2

JP4873438B2 - マグネシウム成形体の表面処理方法

Info

Publication number: JP4873438B2
Application number: JP2001200293A
Authority: JP
Inventors: 克之荒木
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2001-07-02
Filing date: 2001-07-02
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2021-07-02
Also published as: JP2003013255A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネシウムまたはマグネシウム合金製部品において、マグネシウム成形体の表面に化成被膜を形成する表面処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の成形品をダイカスト成形法やチクソ成形法で作る場合、図２に示すような工程を踏んでいた。
まず、成形工程において成形品が作られる（工程１）。次いで成形品に付随しているゲートやオーバーフローのプレス切断をし（工程２）、該プレス切断後に成形品に付随しているバリやかえりを取るためのバリ取り、仕上げ加工を行う（工程３）。該工程後、ボスのネジ穴加工などの機械加工が行われる（工程４）。これらの工程を経て形状を整えられた成形品は、化成処理工程（工程６）によって耐食性や塗装密着性などの表面機能が付与され、塗装、印刷工程（工程７）を経て製品となる。また、場合によっては化成処理工程（工程６）の前に、成形品表面に付着している離型剤を除去するために機械研磨工程（工程５）を経ることもある。
【０００３】
上記化成処理工程としてはクロメート処理とノンクロメート処理がある。クロメート処理は有害なクロム酸を使用するため、最近では環境に対する配慮からノンクロメート処理が主流である。ノンクロメート処理の主な工程は図３に示すとおりである。すなわち、成形体表面に付着した油分を除去する脱脂工程（行なわない場合もある）（工程６ａ）、成形体表面に付着した離型剤を除去するためのエッチング工程（工程６ｂ）、該エッチング工程で生成した酸化物を除去するための脱スマット工程（工程６ｃ）、無機物や有機物の皮膜を成形体に付与する化成皮膜形成工程（工程６ｄ）とからなる。
【０００４】
次に各工程の役割について説明する。図２において、工程１で成形された成形品は、工程２においてゲート、オーバーフローなどがプレス機により除去される。その後、工程３においてブラシ、ヤスリ、サンダなどで成形品についたバリ取りや仕上げが行なわれ、工程４でボス部ネジ穴加工などの機械加工が施される。これらの工程で形状が整えられた後、工程６の化成処理工程において、離型剤の除去などの表面調整、および防錆や良好な塗装密着性などの機能を付与するための皮膜形成が行なわれる。工程６の前には離型剤を幾らかあらかじめ除去しておいて均一に化成処理が行なえるようにするため、工程５としてバレルなどの機械研磨工程を行なうこともある。最後に工程７において成形体表面の塗装、および製品名やロゴなどの印刷を行ない、製品として完成する。
【０００５】
工程６の化成処理工程では、化成処理を行なう前に成形体表面を清浄な状態にするための前工程を含んでいる。図３に化成処理工程のフローチャート図を示す。工程６ａは成形体表面に付着した油分を除去するための脱脂工程であり、アルカリ溶液を用いることが多いが、工程６ｂのエッチング工程がこれを兼ねて省略されることもある。工程６ｂのエッチング工程は、酸性溶液によりマグネシウム成形体表面に付着した離型剤を、これを含む表面層ごと除去する工程である。工程６ｃの脱スマット工程は、工程６ｂのエッチング工程で生じた表面酸化物（スマット）をアルカリ溶液に浸漬することで除去する工程である。工程６ｄは化成皮膜形成工程で、例えば有機皮膜のような化成皮膜を成形体に付与し、湿潤環境に対する耐食性を向上させ、または塗装に際しては塗装密着性を向上させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ダイカスト成形法やチクソ成形法で成形した成形品の鋳放し状態の表面は、金型に塗布された離型剤が成形体の一部表面に多量に残留したり、合金元素の濃度分布が均一でないなどの不均一性を持つ。そのため、化成処理などの化学的手法のみでは、均一に離型剤を除去する処理が施されないため、離型剤の残留やエッチング過剰などが原因で、耐食性の低下や、とくに塗装密着性の低下などの不良が生じやすかった。
【０００７】
従来ではこの点の解決法として、メディア、すなわちアルミナや樹脂のような細かい研磨粒子と成形品を混ぜて撹拌することにより成形体表面を研磨して離型剤を除去するバレル研磨などの機械研磨方法を、化成処理工程前に行なうことにより、表面を研削し、ある程度の離型剤を事前に除去するなどの対策がとられていた。しかし、バレル研磨では研削力が小さいため完全な離型剤の除去は難しく、また表面を削るだけで積極的な塗装密着性の向上には寄与しない。さらに、成形体が傷を嫌う場合には成形体同士の衝突を防ぐために、バレル研磨槽１槽に対し、成形体１個で処理する必要があり、大量生産に適さないなどの難点があった。
【０００８】
本発明は、上記のような従来の方法の課題を解決するためになされたもので、化成処理前にウエットブラスト処理を施すことにより、マグネシウム成形体における化成処理の均一性を向上させては均一な化成被膜を生成し、塗装に際しては塗装密着性を飛躍的に向上させることのできるマグネシウム成形体の表面処理方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明のマグネシウム成形体の表面処理方法のうち請求項１記載の発明は、マグネシウム成形体に化成処理を行う表面処理において、該化成処理前に、ウエットブラスト処理を行い、前記ウエットブラスト処理後、前記化成処理前に前記マグネシウム成形体の乾燥処理を行わず、該成形体の表面が濡れた状態で前記化成処理を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載のマグネシウム成形体の表面処理方法は、請求項１記載の発明において、前記ウエットブラスト処理における砥材がアルミナであり、該アルミナの平均粒径が４０〜１１０μｍであることを特徴とする。
【００１２】
すなわち、化成処理前に成形体表面に離型剤が局部的に多量に存在すると、化成処理後に離型剤が表面の一部に残留し、化成処理前に離型剤が少なかったところが過剰なエッチングを受け表面が荒れるなどの不均一な化成処理が行なわれる可能性があるが、請求項１記載の本発明によれば、化成処理前にウエットブラスト処理を施すことにより、離型剤が多量に残留している部分を除去し、化成処理前に成形体表面を化学的にほぼ均一な状態にして化成処理が均一に行なわれ、均一な化成被膜の形成が可能になる。また、その上層に塗装を施す場合には、塗装の密着性を向上させる。
【００１３】
ウエットブラスト処理は、アルミナや樹脂のような細かい研磨粒子と水を混ぜたスラリーを成形体に直接吹き付け、成形体表面を研磨粒子により研磨する方法である。すなわち、このウエットブラスト処理で研磨粒子を成形体に均一に投射することにより、金属成形体の表面が均一に除去される。このとき同時に離型剤も除去される。また表面には研磨粒子の投射痕が残るため、Ｒａ＝１〜２程度の平均表面粗度を持った表面状態になる。よってウエットブラスト処理によって、局部的な離型剤の残留などが無く、化学的に均一な、また表面粗さ等物理的にも均一な表面が得られる。そのため、化成処理を均一に行なうことができ、化成処理前の成形体表面の不均一が原因でエッチング量が不均一になるなどの化成処理不良を解消することができる。
【００１４】
なお、上記ウエットブラスト処理における砥材としては請求項２に記載するように、アルミナが好適であり、該アルミナは平均粒径が４０〜１１０μｍであるのが望ましい。これは、硬質のアルミナにより離型剤の除去が効果的になされるとともに、その平均粒径が４０μｍ未満であると、離型剤の除去が充分になされず、一方、平均粒径が１１０μｍを越えると、成形体表面の粗度が悪くなるためである。
【００１５】
また、ウエットブラスト処理後、化成処理前には、マグネシウム成形体に対する乾燥処理を行わず、該成形体の表面が濡れた状態で化成処理を行う。なお、上記の乾燥処理とは、成形体表面に付着しているウエットブラスト処理における水分を完全に除去するものであり、一部の水分を除去する場合には、ここでは乾燥処理とはしない。成形体が濡れた状態で化成処理を行うと、例えば表面活性剤を含まないアルカリ溶液といったような、マグネシウム合金に対する濡れ性が悪い化成皮膜処理薬液に対しても濡れ性が向上するため、化成皮膜の安定した形成に寄与できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を説明する。
図１は本発明によるマグネシウム成形体の製造方法のフローチャート図である。
図１において工程１２は、成形工程、工程１３は、プレス機によるトリミング工程、工程１４はバリ取り、仕上げ工程、工程１５は機械加工工程、工程１６は研磨粒子にアルミナを用いたウエットブラスト処理工程、工程１７は化成処理工程、工程１８は塗装、印刷工程である。
【００１７】
まず、工程１２の成形工程において成形品が作られる。次いで工程１３のプレス切断で、成形品に付随しているゲートやオーバーフローなどをプレス機でプレス切断して除去する。次いで、工程１４のバリ取り、仕上げ工程で、上記プレス切断後に成形品に付随しているバリやかえりを取るため、バリ取りや仕上げ加工を行う。該工程後、工程１５の機械加工工程で、ボスのネジ穴加工などの機械加工が行われる。次いで、工程１６でウエットブラスト処理がなされる。該工程では適当な砥材と水等の液体をコンプレッサからの圧縮空気等で加速してマグネシウム成形品に吹き付ける。砥材としてはアルミナが好適であり、平均粒径４０〜１１０μｍのアルミナを水に混合する。該液体はノズルから成形体表面に吹き付ける。この時のノズルの走行速度は、例えば５ｍｍ／秒程度である。この処理により成形品の表面に付着している離型剤等の異物が確実に除去されて表面が清浄化される。該成形品は、次いで工程１７において化成処理に供される。この化成処理では、成形品を適当な酸、アルカリに浸漬するなどして成形品の表面に化成被膜を形成する。この化成処理では、従来と同様に、通常は、脱脂、エッチング、脱スマット、化成被膜形成の工程を含む。その内容は従来と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。化成皮膜の形成によって成形品には耐食性や塗装密着性などの表面機能が付与される。
その後は、工程１８における塗装、印刷工程により成形体表面の塗装や製品名、ロゴなどの印刷などを行なう。
【００１８】
上記工程では、化成処理に先立ってウエットブラスト処理がなされており、化成処理において均一な化成被膜が形成され、所望の皮膜性能が表面全体において均等に得られる。しかも、この成形品に塗装、印刷を行う場合には、均一な化成被膜が形成されていることにより、密着性に優れた塗装皮膜、印刷皮膜が得られる。
なお、上記実施形態では、化成処理後に、塗装、印刷を行う場合について説明したが、本発明としては、これら塗装、印刷を行わない工程においても本発明の適用が可能である。
【００１９】
【実施例】
以下に、上記工程によりマグネシウム成形体に塗装した本発明試験片と、従来の工程（図２）を経てマグネシウム成形体に塗装した比較試験片とを用意した。上記の試験片を６０℃×４時間の温水浸漬試験に供し、温水浸漬試験後、１ｍｍ碁盤目試験により塗装密着性を調べた。ウエットブラストを行わなかった比較試験片は、塗装剥離面積が５０〜６０％であるのに対し、本発明で処理した本発明試験片では塗装剥離面積が５％以下であり、本発明法により塗装密着性は飛躍的に向上したことが明らかとなった。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればウエットブラスト処理により表面の離型剤を除去し、成形体表面を化学的、物理的に均一にするので、その後に行なう化成処理において、成形体の部分ごとにエッチングの過不足があるような不均一な処理が行なわれるようなことがなくなる。
さらに、成形体表面に適度な凹凸を付与することで、アンカー効果（塗膜が凹凸に染み込み塗装密着性が向上する効果）が生じ、塗装密着性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマグネシウム成形体の製造方法のフローチャート図である。
【図２】従来のマグネシウム成形体の製造方法のフローチャート図である。
【図３】同じく化成処理工程のフローチャート図である。

Claims

マグネシウム成形体に化成処理を行う表面処理において、該化成処理前に、ウエットブラスト処理を行い、前記ウエットブラスト処理後、前記化成処理前に前記マグネシウム成形体の乾燥処理を行わず、該成形体の表面が濡れた状態で前記化成処理を行うことを特徴とするマグネシウム成形体の表面処理方法。
前記ウエットブラスト処理における砥材がアルミナであり、該アルミナの平均粒径が４０〜１１０μｍであることを特徴とする請求項１記載のマグネシウム成形体の表面処理方法。