JP4901296B2 - マグネシウム部材の表面処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車内の各部品、とりわけ湿気や塩水などの腐食液と接する部品（例えば、ジャンクションボックスなど）に適用するに好適な、マグネシウム部材の表面処理方法に関するものである。ここで、マグネシウム部材とは、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる部材を意味する。

図４は従来のマグネシウム部材の表面処理方法の第１例（化成処理方法）を示す断面図、図５は従来のマグネシウム部材の表面処理方法の第２例（陽極酸化処理方法）を示す断面図である。

近年、自動車内における各部品については、軽量化要求の高まりを受け、低比重金属であるマグネシウム（Ｍｇ）の需要が増大する傾向にある。マグネシウムは電気化学的に非常に卑な金属であり、異種金属接触部位の腐食が問題となる。そのため、防食を目的とする表面処理として、化成処理や陽極酸化処理が主に施されている。

ここで、化成処理とは、マグネシウムと処理液との化学反応により、図４に示すように、マグネシウム部材１の表面に酸化物などの反応生成物からなる保護性被膜、つまり化成皮膜２を形成する処理方法である。具体的には、高温の水酸化ナトリウム溶液を接触させる方法（例えば、特許文献１参照）や、ピロリン酸塩溶液および水酸化アルカリ溶液で処理する方法（例えば、特許文献２参照）、酸性（水素イオン指数ｐＨ＜７）下でリン酸、マンガンイオンおよびアミン化合物を含む水性液を接触させる方法（例えば、特許文献３参照）などが提案されている。そして、この化成処理では、化成皮膜２が薄く、あまり高い耐食性が得られないという特徴がある。

一方、陽極酸化処理とは、マグネシウムを陽極として電気化学的に反応させることにより、図５に示すように、マグネシウム部材１の表面に不導体の多孔質酸化被膜、つまり陽極酸化皮膜３を形成する処理方法である。そして、この陽極酸化処理では、陽極酸化皮膜３が厚く、耐食性に優れるという特徴がある。
特開昭６１−９０７７６号公報 特開平６−１１６７４０号公報 特開平７−１２６８５８号公報

しかし、マグネシウム部材１にアース箇所が含まれる場合、アース箇所では導通を確保するとともに、それ以外の箇所（非アース箇所）では耐食性を重視して、マグネシウム部材１に表面処理を施す必要がある。したがって、表面処理の作業工程が複雑となり、所要時間も長くなるため、作業工程の効率が悪いという不都合があった。

本発明は、こうした不都合を解決することが可能な、マグネシウム部材の表面処理方法を提供することを目的とする。

まず、請求項１に係るマグネシウム部材の表面処理方法の発明では、アース箇所および非アース箇所からなるマグネシウム部材に表面処理を施す、マグネシウム部材の表面処理方法であって、前記マグネシウム部材の表面に導通性の化成皮膜を形成する化成処理工程と、前記アース箇所における前記化成皮膜上をマスキングして陽極酸化を行い、前記マグネシウム部材の非アース箇所に陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理工程とが含まれることを特徴とする。
また、請求項２に係るマグネシウム部材の表面処理方法の発明では、前記陽極酸化処理工程において、前記化成皮膜を消滅させることを特徴とする。
また、請求項３に係るマグネシウム部材の表面処理方法の発明では、前記陽極酸化皮膜の孔を塞ぐ封孔処理工程が含まれることを特徴とする。
また、請求項４に係るマグネシウム部材の表面処理方法の発明では、前記封孔処理工程において、前記陽極酸化皮膜の表面に塗膜を形成することを特徴とする。

本発明によれば、アース箇所および非アース箇所からなるマグネシウム部材に対して、その防食とアース確保を一連の工程で行うことができる。その結果、アース箇所および非アース箇所からなるマグネシウム部材において、表面処理の作業工程が単純化され、所要時間が短くなることから、作業工程を高効率化することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るマグネシウム部材の表面処理方法の一実施形態を示す工程図であって、（ａ）は第１工程（化成処理工程）を示す断面図、（ｂ）は第２工程（陽極酸化処理工程）を示す断面図、（ｃ）は第３工程（封孔処理工程）を示す断面図である。

本発明に係るマグネシウム部材の表面処理方法は、次の手順に従って行われる。

まず、第１工程（化成処理工程）で、図１（ａ）に示すように、アース箇所Ａ１および非アース箇所Ａ２からなるマグネシウム部材１に対して、その表面全体（アース箇所Ａ１および非アース箇所Ａ２）に導通性（導電性）の化成皮膜２を形成する。それには、例えば特許第３３０７８８２号公報に開示された方法により、マグネシウム部材１の表面全体に化成処理を施す。

次に、第２工程（陽極酸化処理工程）に移行し、図１（ｂ）に示すように、アース箇所Ａ１を除き、マグネシウム部材１の表面に多孔質セル状の陽極酸化皮膜３を形成する。それには、マグネシウム部材１のアース箇所Ａ１をマスキングし、その状態で、例えば特開２００５−１０３５０５号公報に開示された方法により、マグネシウム部材１の表面に陽極酸化処理を施す。すると、マグネシウム部材１の表面のうちアース箇所Ａ１については、マスキングされているため、陽極酸化皮膜３が形成されない。一方、マグネシウム部材１の表面のうち非アース箇所Ａ２については、マスキングされていないため、陽極酸化皮膜３が形成される。このように、アース箇所Ａ１はマスキングされているので、非アース箇所Ａ２のみを迅速かつ簡便に陽極酸化処理することができる。

このとき、非アース箇所Ａ２においては、化成皮膜２が破壊されて消滅し、陽極酸化皮膜３のみで被覆された状態となる。この化成皮膜２の消滅メカニズムは次のとおりである。すなわち、陽極酸化処理を施す場合、まず前処理として、フッ酸などの高酸化力を有する溶液にて表面の酸洗浄を行った後、陽極酸化皮膜３の形成時に、強アルカリ溶液など反応性に富む溶液を用いて、通電状態にて電気分解で陽極酸化皮膜３を形成する。したがって、膜厚が数百ｎｍ〜数μｍ程度と極めて薄い化成皮膜２は、以上の過程において破壊されて消滅することになる。

最後に、第３工程（封孔処理工程）に移行し、図１（ｃ）に示すように、多孔質セル状の陽極酸化皮膜３の孔を塞ぐ。それには、陽極酸化皮膜３に封孔処理を施す。この封孔処理の具体的方法としては、陽極酸化皮膜３の表面に塗装して塗膜５を形成する方法が考えられる。例えば、エポキシ系塗料にて下塗り、焼付け、中塗り、焼付けを行った後、アクリル系塗料にて上塗り、焼付けを行えばよい。このとき、合計塗装厚みを一定（例えば、６０μｍ）以上とすることにより、陽極酸化皮膜３の孔は塗膜５によって塞がれた状態となる。さらに、この塗膜５により、マグネシウム部材１の非アース箇所Ａ２の耐食性を高めることができる。

ここで、マグネシウム部材１の表面処理工程が終了する。

このように、アース箇所Ａ１および非アース箇所Ａ２からなるマグネシウム部材１に対して、その防食とアース確保を一連の工程で行うことができる。その結果、アース箇所Ａ１および非アース箇所Ａ２からなるマグネシウム部材１において、表面処理の作業工程が単純化され、所要時間が短くなることから、作業工程を高効率化することが可能となる。

なお、アース箇所Ａ１には化成皮膜２を形成されているが、この化成皮膜２は導通性を具備しているので、アースの取り出しを支障なく行うことができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

図２はマグネシウム製のジャンクションボックスの斜視図、図３は図２に示すジャンクションボックスの開蓋状態の斜視図である。

上述した効果を確認するため、図２および図３に示すように、マグネシウム製の六面体のジャンクションボックス６について、化成処理と陽極酸化処理とを組み合わせた本発明の表面処理方法（実施例）を施した。このジャンクションボックス６は、有底角筒状の箱体６ａに対して平板状の上蓋６ｂが４本のねじ６ｃで締結される構造となっており、箱体６ａの中の部品に通電する場合、１本のねじ６ｃの締結部にアースを取る必要がある。なお、この実施例には、第３工程における塗膜の厚さが、４０μｍ以上のもの（実施例１）と６０μｍ以上のもの（実施例２）の２種類が含まれる。

比較のため、同サイズのマグネシウム製の六面体のジャンクションボックス６について、化成処理のみによる従来の表面処理方法（比較例１）および陽極酸化処理のみによる従来の表面処理方法（比較例２）を施した。

そして、比較例１、２および実施例１、２について、日本工業規格（ＪＩＳ Ｚ ２３７１）に準拠した塩水噴霧試験を実施し、腐食の進行度合を目視で確認した。ここで、槽温度は３５℃、試験時間は２４０時間（ただし、比較例１、２については４８時間）とし、塩溶液として５％ＮａＣｌ水溶液を用いた。

その結果、比較例１では、２４時間経過時に腐食が発生し、４８時間経過時に腐食が激しく進行した。また、比較例２では、４８時間経過しても腐食が発生しなかった。さらに、実施例１、２では、４８時間経過しても腐食が発生しなかった。したがって、比較例１では耐食性に問題があるのに対して、比較例２および実施例１、２では耐食性に問題がないことが確認された。

一方、実施例１では、４８時間経過した後、ねじ６ｃの締結部で腐食し始め、２４０時間経過時には腐食が広範囲にわたって進行した。これに対して実施例２では、２４０時間経過しても、ねじ６ｃの締結部で腐食は見られなかった。したがって、塗膜の厚さを６０μｍ以上に厚くすることにより、耐食性が一層向上することが判明した。

本発明は、自動車、航空機、電車、製造プラント、電化製品、ＯＡ機器など各種の産業分野に広く適用することができる。

本発明に係るマグネシウム部材の表面処理方法の一実施形態を示す工程図であって、（ａ）は第１工程（化成処理工程）を示す断面図、（ｂ）は第２工程（陽極酸化処理工程）を示す断面図、（ｃ）は第３工程（封孔処理工程）を示す断面図である。 マグネシウム製のジャンクションボックスの斜視図である。 図２に示すジャンクションボックスの開蓋状態の斜視図である。 従来のマグネシウム部材の表面処理方法の第１例（化成処理方法）を示す断面図である。 従来のマグネシウム部材の表面処理方法の第２例（陽極酸化処理方法）を示す断面図である。

符号の説明

１……マグネシウム部材
２……化成皮膜
３……陽極酸化皮膜
５……塗膜
６……ジャンクションボックス
Ａ１……アース箇所
Ａ２……非アース箇所

Claims (4)

1. アース箇所および非アース箇所からなるマグネシウム部材に表面処理を施す、マグネシウム部材の表面処理方法であって、
   前記マグネシウム部材の表面に導通性の化成皮膜を形成する化成処理工程と、
   前記アース箇所における前記化成皮膜上をマスキングして陽極酸化を行い、前記マグネシウム部材の非アース箇所に陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理工程と
   が含まれることを特徴とする、マグネシウム部材の表面処理方法。
2. 前記陽極酸化処理工程において、
   前記化成皮膜を消滅させることを特徴とする、請求項１に記載のマグネシウム部材の表面処理方法。
3. 前記陽極酸化皮膜の孔を塞ぐ封孔処理工程が含まれ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部材の表面処理方法。
4. 前記封孔処理工程において、
   前記陽極酸化皮膜の表面に塗膜を形成することを特徴とする、請求項３に記載のマグネシウム部材の表面処理方法。

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