JP5201535B2 - マグネシウム合金部材とその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)平均結晶粒径が30μm以下
(2)晶析出物の大きさが20μm以下
(3)表面欠陥深さが基材の厚みの10%以下
素材部材の準備→防食処理
素材部材の準備→防食処理→塗装
素材部材の準備→せん断加工→防食処理
素材部材の準備→せん断加工→防食処理→塗装
素材部材の準備→せん断加工→塑性加工→防食処理
素材部材の準備→せん断加工→塑性加工→防食処理→塗装
素材部材の準備→防食処理→せん断加工
素材部材の準備→防食処理→せん断加工→塑性加工
素材部材の準備→防食処理→せん断加工→塑性加工→塗装
素材部材の準備→防食処理→せん断加工→塗装
本発明で用いられるマグネシウム合金は、Alを5〜11質量%含有する合金とする。Alの含有量がこの下限を下回ると材料の耐食性が低下し、上限を超えると成形性が低下する傾向がある。より好ましい、Alの含有量は6.0〜10.0質量%である。特に、Alを8.3〜9.5質量%含有する合金が耐食性や機械的特性の点で好ましい。さらにZnを0.2〜1.5質量%含有する合金も本発明部材の材料として好適に利用できる。その他、マグネシウム合金にはMnを0.15〜0.5質量%含有してもよい。これら添加元素以外は不純物とMgから構成すればよい。Alを5〜11質量%含有する合金の具体例としては、ASTM規格のAZ61、AZ63、AZ80、AZ81、AZ91、AM60、AM100などが挙げられる。
素材部材は後に防食処理の対象となる部材である。この素材部材は、代表的には鋳造材を圧延した圧延材が挙げられる。その他、熱処理を施した圧延材、あるいは後述するレベラー工程や研磨工程を経た圧延材を素材部材と呼ぶこともある。以下、鋳造条件および圧延条件をより詳しく説明する。
鋳造は、WO/2006/003899に記載の鋳造方法により行うことが好ましい。この鋳造方法は、マグネシウム合金を溶解炉で溶解して溶湯とする溶解工程と、前記溶解炉から溶湯を湯だめに移送する移送工程と、前記湯だめから注湯口を介して可動鋳型に溶湯を供給して凝固させ、厚さ0.1mm以上10.0mm以下の鋳造材を連続的に製造する鋳造工程とを備える。そして、上記溶解工程から鋳造工程に亘る工程において溶湯が接触する部分を酸素の含有量が20質量%以下の低酸素材料にて形成する。
圧延条件は、以下に説明する圧延条件1または圧延条件2とすることが好ましい。
圧延条件1としては、WO/2006/003899に記載の圧延条件が挙げられる。この圧延工程では、総圧下率を20%以上とすることが好ましい。総圧下率20%未満の圧延では、鋳造材の組織である柱状晶が残存し、機械的特性が不均一となり易い。特に、鋳造組織を実質的に圧延組織(再結晶組織)とするためには、30%以上とすることが好ましい。総圧下率Cは、鋳造材の厚さをA(mm)、圧延材の厚さをB(mm)とするとき、C(%)=(A-B)/A×100とする。
その他、圧延工程には、圧延対象板を構成するマグネシウム合金中のAl含有量をM(質量%)としたとき、次の(1)、(2)の条件にて行う制御圧延を含むことも好ましい。
(1)圧延ロールへ挿入する直前におけるマグネシウム合金板の表面温度Tb(℃)を下記の式を満たす温度とする。
8.33×M+135≦Tb≦8.33×M+165
ただし、5.0≦M≦11.0
(2)圧延ロールの表面温度Trを150〜180℃とする。
8.33×M+135≦Tb≦8.33×M+165
ただし、5.0≦M≦11.0
圧延されたマグネシウム合金材には、レベラー工程と研磨工程の少なくとも一方をせん断加工前の予備加工として施すことが好ましい。レベラー工程は、例えば圧延材をローラーレベラーに通すことで、圧延材のうねり、結晶粒の配向などを矯正する。研磨工程は、圧延材またはレベラー処理後の圧延材の表面を研磨し、これら研磨対象の表面を平滑化する。この研磨の代表例としては、湿式ベルト式研磨が挙げられる。その際の研磨ベルトの砥粒条件としては♯240が挙げられる。より好ましくは♯320、さらに好ましくは♯600の研磨ベルトとする。
塑性加工は、温間にて行うことが好適である。塑性加工がプレス加工、深絞り加工、鍛造加工、ブロー加工および曲げ加工の場合、加工時の素材部材(防食処理がされていれば、防食皮膜を持つ素材部材)の温度は、200〜250℃とすることが好ましい。塑性加工時の温度が250℃程度であれば、素材部材のうち非加工部(塑性加工により塑性変形していない箇所)の平均結晶粒径はさほど変化しない。そのため、塑性加工前後で非加工部の引張強度もほとんど違いがない。
表面処理層は、代表的には、下地処理により得られる下地層と、塗装処理により得られる塗装膜とを備える。
以下、本発明の実施例を比較例と併せて説明する。
工程1:鋳造→温間圧延→レベラー工程→研磨→切断→温間プレス加工→下地処理→塗装処理→乾燥
工程2:鋳造→研磨→下地処理→塗装処理→乾燥
酸エッチング:5%リン酸溶液の攪拌下、40℃,1分
脱スマット:10%KOH溶液の攪拌下、60℃,10分
表面調整:pH8に調整した炭酸水溶液の攪拌下、60℃,5分
乾燥1:120℃,20分
塗装:株式会社カンペハピオ製非鉄金属用密着スプレーを用い、下塗り(プライマー処理)を行った後、同社製アクリルラッカースプレーAのブラックを用い、上塗りを行う。
パテ埋め:ポリエステルパテ
乾燥2:室温で24時間以上乾燥
上記の双ロール連続鋳造から温間プレスを経たAZ91のプレス材を処理基材とした。この処理基材に下地処理および塗装処理を施す。下地処理は、10%リン酸を主成分とするA社製P系処理液および1%KOHを処理液として使用し、超音波攪拌下、40℃,2分で化成処理を行った。この実施例1および後述する実施例2〜実施例7は下塗りおよび上塗りが各々1回で、パテ埋め、研磨は行っていない。
実施例1と同じプレス材を処理基材とし、その処理基材に下地処理および塗装処理を施す。下地処理は、10%リン酸を主成分とするB社製P系処理液および1%KOHを処理液として使用し、超音波攪拌下、90℃,1分で化成処理を行った。
実施例1と同じプレス材を処理基材とし、その処理基材に下地処理および塗装処理を施す。下地処理は、10%リン酸マンガンを主成分とするC社製P-Mn系処理液を処理液として用い、超音波攪拌下、40℃,2分で化成処理を行った。
実施例1と同じプレス材を処理基材とする。エッチング工程でリン酸処理後、3%HFで30℃、1分処理する以外は実施例1と同様の処理を行った。化成処理は処理液に10%リン酸マンガンを主成分とするD社製P-Mn系処理液を用いたこと以外実施例1と同様にした。
実施例1と同じプレス材を処理基材とする。マグネシウム合金防食処理方法(JIS H 8651 1995)の1種、未完成部品に対する仮防食方法を参照し、マグネシウム合金を処理した。すなわち重クロム酸ナトリウム180g/L、硝酸(60%)260ml/L液で液温25℃、1分間浸漬、5秒間脱滴後水洗、乾燥を行い、Cr系化成皮膜を得た。化成処理工程以外は実施例1と同様にした。
実施例1と同じプレス材を処理基材とする。マグネシウム合金防食処理方法(JIS H 8651 1995)の8種、未完成部品に対する仮防食方法を参照し、酸性フッ化ナトリウム15g/L、重クロム酸ナトリウム180g/L、硫酸アルミニウム10g/L、硝酸(60%)84ml/L液で液温20℃、2分間浸漬し、水洗、乾燥を行い、Cr系化成皮膜を得た。化成処理工程以外は実施例1と同様にした。
実施例1と同じプレス材を処理基材とする。マグネシウム合金防食処理方法(JIS H 8651 1995)の3種、完成部品に対する良好な防食方法を参照し、マグネシウム合金を処理した。すなわち第一工程としてフッ化水素酸(46%)250ml/Lで液温20℃、5分間浸漬し、水洗した。その後、第二工程として重クロム酸ナトリウム120〜130g/L、フッ化カルシウム2.5g/L液で液温90℃、60分間浸漬、水洗、温水に浸漬、乾燥することでCr系化成皮膜を得た。化成処理工程以外は実施例1と同様にした。
実施例1と同じプレス材を処理基材とする。下地処理にアルカリ脱脂→酸洗→陽極酸化処理→乾燥を行った。アルカリ脱脂液、酸洗の溶液はそれぞれ化成処理の脱脂液、酸エッチング液を使用した。陽極酸化処理はマグネシウム合金防食処理方法(JIS H 8651 1995)の11種、完成品に対する良好な防食方法のAタイプを参照した。具体的には、水酸化カリウム165g/L、フッ化カリウム35g/L、リン酸ナトリウム35g/L、水酸化アルミニウム35g/L、過マンガン酸カリウム20g/Lの処理液を用い、この処理液に液温20℃、電流密度2.0A/dm2、電圧70Vで20分間処理基材を浸漬後、水洗、乾燥を行い、P-Mn系陽極酸化皮膜を得た。その後、上述した条件にて塗装処理を行った。
実施例1と同じプレス材を処理基材とする。陽極酸化処理液にリン酸塩を含有するE社製P系処理液を用いたこと以外は実施例8と同様にした。
AZ91チクソモールド法で得た鋳造材を処理基材としたこと以外、実施例1〜7と同様の方法で処理したものを各々比較例1〜7とした。この比較例1〜比較例7は上塗りが1回であるが、下塗り、パテ埋め、研磨は複数回行っている。
AZ31インゴット鋳造、圧延、研磨、プレス材を処理基材としたこと以外、実施例1〜7と同様の方法で処理したものを各々比較例8〜14とした。この比較例8〜比較例14は下塗りおよび上塗りが各々1回で、パテ埋め、研磨は行っていない。
AZ91チクソモールド法で得た鋳造材を処理基材としたこと以外、実施例8、9と同様の方法で処理したものを各々比較例15、16とした。この比較例15、16は上塗りが1回であるが、下塗り、パテ埋め、研磨は複数回行っている。
AZ31インゴット鋳造、圧延、研磨、プレス材を処理基材としたこと以外、実施例8、9と同様の方法で処理したものを各々比較例17、18とした。この比較例17、18は下塗りおよび上塗りが各々1回で、パテ埋め、研磨は行っていない。
得られた皮膜の表面抵抗は、三菱化学社製ロレスターを用い、2探針プローブタイプMCP−TPAPで二探針法により測定を行った。
防食皮膜の密着性および塗装膜の密着性評価はJIS碁盤目剥離試験(JIS K 5400 8.5.2 1990)により行った。防食皮膜または塗装膜にカッターナイフを用いて1mm間隔の切傷を付け、100個の碁盤目を作る。この碁盤目上にセロファン粘着テープを強く圧着し、このテープの端を持ち瞬間的に引き剥がし、素材部材上に剥離せず残存している碁盤目の数を観察する。
耐食性は塩水噴霧試験(SST(Salt Spray Testing)JIS Z 2371(2000))により実施した。24時間塩水噴霧試験は、35℃に設定された試験槽に5%の塩水を噴霧し、その試験槽中で24時間経過後の試験片の腐食性を評価する。ここでは、防食皮膜を形成した素材板を試験片とする。腐食した箇所は健全箇所に比べて黒くなる。そのため、腐食面積は、試験後に試験片表面を撮影し、その画像を画像処理することなどで容易に求めることができる。そして、試験片の全体面積に対する腐食面積の比率を演算し、この比率が1%以下の場合に合格とする。
PRTR該当物質またはRoHS指令対象物質が防食処理の処理液に含まれる場合に不適(△または×)、これらの物質が含まれていない場合を適(○)とする。
次に、試験例1とは異なる仕上圧延条件を経て得られたAZ91の素材板(素材部材)を用いて、その素材板にプレス成形と表面処理(下地処理+塗装処理)を行い、各素材板の圧延後の特性および表面処理層の成膜性について評価した。鋳造条件、圧延後のレベラー、研磨、熱処理条件、あるいはプレス条件は試験例1の素材部材Aと同様である。また、表面処理条件は試験例1の実施例1と同様である。圧延条件と評価結果を表8に示す。
次に、試験例1とはAlの含有量が異なる双ロール鋳造材を用いて試験例2と同様に仕上圧延時の板材の温度やロール温度などの影響について評価を行った。ここでの板材は、Alが9.8質量%、Znが1.0質量%を含み、他にAZ91で許容されるAl、Zn以外の添加元素を含んでいる。その残部はMgと不可避的不純物である。鋳造条件、圧延後のレベラー、研磨、熱処理条件は試験例1の素材部材Aと同様である。また、熱処理後の試料に、試験例1と同様のプレス成形と、実施例1と同様の表面処理とを行い、表面処理の状況について評価する。圧延条件と評価結果を表9に示す。
次に、厚さが4.0mmの双ロール鋳造材を用意し、この鋳造材を所定の厚さまで粗圧延して、厚さの異なる粗圧延板を得る。この粗圧延も、鋳造材を300〜380℃に予熱し、その鋳造材を常温の圧延ロールで圧延することにより行った。その粗圧延板を最終板厚0.5mmにまで異なる総圧下率で仕上圧延して、仕上圧延材を得た。仕上圧延は、仕上圧延直前における粗圧延板の表面温度を210〜240℃とし、その際の仕上圧延ロールの表面温度を150〜180℃の範囲に制御して行った。次に、この仕上圧延材にも試験例1と同様に、320℃×30分の熱処理を行い、試料とした。鋳造条件は鋳造材の厚みを除き試験例1の素材部材Aと同様であり、圧延後のレベラー、研磨条件も試験例1の素材部材Aと同様である。さらに、得られた試料に試験例1と同様のプレス成形と、実施例1と同様の表面処理とを行い、表面処理の状況について評価する。
次に、試験例4とはAlの含有量が異なるマグネシウム合金の双ロール鋳造材を用いて、試験例4と同様に仕上圧延時の1パスあたりの平均圧下率と総圧下率の影響を試験した。ここでの板材は、Alが9.8質量%、Znが1.0質量%を含み、他にAZ91で許容されるAl、Zn以外の添加元素を含んでいる。その残部はMgと不可避的不純物である。仕上圧延は、仕上圧延直前における粗圧延板の表面温度を217〜247℃とし、その際の仕上圧延ロールの表面温度を150〜180℃の範囲に制御して行った。マグネシウム合金の化学成分と仕上圧延以外の製造条件や、マグネシウム合金板の評価方法は、試験例4と同様である。さらに、得られた試料に試験例1と同様のプレス成形と、実施例1と同様の表面処理とを行い、表面処理の状況について評価する。仕上圧延条件と上記試験結果を表11にまとめて示す。
以上の試験例1〜試験例5の結果から、鋳造材を構成するマグネシウム合金中のAl含有量をM(質量%)としたとき、圧延ロールへ挿入する直前における鋳造材の表面温度Tb(℃)とMとの関係をグラフ化して整理した。その結果、素材板の表面温度Tbを下記の式を満たす温度とし、圧延ロールの表面温度Trを150〜180℃とする制御圧延を行えば、結晶粒径が微細化されて塑性加工性に優れたマグネシウム合金板を得られることが判明した。
8.33×M+135≦Tb≦8.33×M+165
ただし、8.3≦M≦9.8
次に、Mg-9.0%Al-1.0%Zn(全て質量%)を含有するAZ91相当の組成を持ち、双ロール連続鋳造法により得られた厚さ4mmのマグネシウム合金素材板を用意する。この素材板を異なる条件で厚さ1mmまで粗圧延して、複数の粗圧延板を得る。次いで、この複数の粗圧延板を最終板厚0.5mmになるまで同一の条件で仕上圧延して、マグネシウム合金板を得た。仕上圧延は、仕上圧延直前における粗圧延板の表面温度を210〜240℃、仕上圧延ロールの表面温度を150〜180℃の範囲に制御して実施した。また、その際の1パス当たりの圧下率が15%となるようにした。そして、仕上圧延して得られたマグネシウム合金板を、320℃×30分熱処理し、試料とした。これらの試料について、試験例2と同様の方法で、平均結晶粒径の測定、板表面状態の評価、縁割れの評価を行う。鋳造条件、圧延後のレベラー、研磨条件は試験例1の素材部材Aと同様である。さらに、得られた試料に試験例1と同様のプレス成形と、実施例1と同様の表面処理とを行い、表面処理の状況について評価する。
また、試験例6とはAlの含有量が異なるマグネシウム合金の双ロール鋳造材を用いて、粗圧延時の板材の温度やロール温度などの影響を調べた。ここでの板材は、Alが9.8質量%、Znが1.0質量%を含み、他にAZ91で許容されるAl、Zn以外の添加元素を含んでいる。その残部はMgと不可避的不純物である。マグネシウム合金の化学成分と粗圧延以外の製造条件や、マグネシウム合金板の評価方法は、試験例6と同様である。さらに、得られた試料に試験例1と同様のプレス成形および実施例1と同様の表面処理を行い、表面処理の状況について評価する。粗圧延条件と上記試験結果を表13にまとめて示す。
次に、試験例6で用いた鋳造材と同じAZ91鋳造材(厚さ4mm)を用意した。この鋳造材を異なる条件で厚さ1mmまで粗圧延し、粗圧延板を得た。その粗圧延板を最終板厚0.5mmになるまで同一の条件で仕上圧延して、マグネシウム合金板を得た。
大…最大粒径/最小粒径≧2、中…2>最大粒径/最小粒径≧1.5
小…最大粒径/最小粒径<1.5
次に、試験例8とはAlの含有量が異なるマグネシウム合金の双ロール鋳造材を用いて、試験例8と同様に粗圧延時の素材板の温度やロール温度などの影響を調べた。鋳造材の化学成分以外の製造条件や、マグネシウム合金板の評価方法は、試験例8と同様である。ここでの板材は、Alが9.8質量%、Znが1.0質量%を含み、他にAZ91で許容されるAl、Zn以外の添加元素を含んでいる。その残部はMgと不可避的不純物である。圧延条件と上記試験結果を表15にまとめて示す。さらに、得られた試料に試験例1と同様のプレス成形および実施例1と同様の表面処理を行ない、表面処理層の成膜性についても評価した。
以上の試験例6〜9の結果から、適切な条件で粗圧延を実施することにより、最終的に得られるマグネシウム合金板の結晶粒径のばらつきが小さく、板表面の欠陥や縁割れなどの不具合のない塑性加工性に優れたマグネシウム合金板が得られることがわかる。
次に、Mg-9.0%Al-1.0%Zn組成(全て質量%)、および、Mg-9.8%Al-1.0%Zn組成(全て質量%)を有するマグネシウム合金の鋳造材(厚み4.0mm)を試験例1の素材部材Aと同様の双ロール連続鋳造により得た。このとき得られた鋳造材に生じた中心線偏析は、板材の厚み方向に最大幅が50μmであった。このような鋳造材を以下に示す3種類の条件により処理した後、圧延に供した。
試料10-1…405℃×1時間(溶体化処理)
試料10-2…405℃×10時間(溶体化処理)
試料10-3…405℃×1時間(溶体化処理)
試料10-4…405℃×10時間(溶体化処理)
ロール表面温度:200℃
板加熱温度:330〜360℃
1パス当たりの圧下率:20〜25%
ロール表面温度:180℃
板加熱温度:230℃
1パス当たりの圧下率:10〜15%
320℃×30分間
引張強度=破断した時の荷重/(試験片の板厚×板幅)
降伏強度=0.2%耐力で測定
降伏比=降伏強度/引張強度
破断伸び=(破断端を突き合わせたときの標点間距離−50mm)/50mm ※1
※1 試験前に予め設定した2つの標点の間の距離(50mm)と、試験後に破断したサンプルの破断端を突き合わせたときの標点間の距離とから求める、いわゆる突き合わせ方法により測定した。
AZ91相当のMg-9.0%Al-1.0%Zn組成(全て質量%)、および、Mg-9.8%Al-1.0%Zn組成(全て質量%)を有するマグネシウム合金鋳造材(厚み4.0mm)を双ロール連続鋳造により得た。これらの鋳造材に405℃×10時間の溶体化処理を施して得られたマグネシウム合金材を以下に示す条件にて0.6mmの厚さまで圧延してマグネシウム合金板を得た。このとき得られたマグネシウム合金板に生じた中心線偏析は、板材の厚み方向に最大で20μmであった。
ロール表面温度:200℃
板加熱温度:330〜360℃
1パス当たりの圧下率:20〜25%
ロール表面温度:180℃
板加熱温度:230℃
1パス当たりの圧下率:10〜15%
次に、試験例11に記載の条件で鋳造、粗圧延、仕上圧延をし、厚さ0.6mmのマグネシウム合金板(Mg-9.0%Al-1.0%Zn、および、Mg-9.8%Al-1.0%Zn(全て質量%))を作製した。そして、仕上圧延後のマグネシウム合金板に320℃、30分の熱処理を施して評価用サンプルを作製し、このサンプルを用いて曲げ試験を実施した。曲げ試験は、各サンプルを2点で支持して、これら支持点とは反対の方向から曲げ成形用工具(パンチ)によりサンプルが曲がるように圧力を加える、いわゆる3点曲げ試験とした。曲げ試験の条件を以下に示す。
サンプルの寸法…幅20mm、長さ120mm、厚さ0.6mm
試験温度…200℃、250℃
パンチの先端角度…30°
パンチの半径(=サンプルの曲げ半径)…0.5mm
支点間距離…30mm
パンチの押し込み深さ…40mm
パンチの押し込み速度(加工速度)…1.0m/min、5.0m/min
次に、試験例11および12に記載の条件で鋳造、粗圧延、仕上圧延をし、厚さ0.6mmのマグネシウム合金板(Mg-9.0%Al-1.0%Zn、および、Mg-9.8%Al-1.0%Zn(全て質量%))を作製した。次いで、このマグネシウム合金板に320℃、30分間の熱処理を施し、評価用サンプルを作製した。この評価用サンプルを用いてプレス試験を実施し、プレス後のサンプルの表面状態を調べた。
上型の曲げ半径…0.5mm
試験温度…200℃、250℃
加工速度…0.8m/min、1.7m/min、3.4m/min、5.0m/min
以上、試験例11〜13の結果から、圧延後のマグネシウム合金板を適切な温度で熱処理して合金板の組織を再結晶化させることにより、成形性が安定することが明らかとなった。成形性が安定する原因は、塑性加工(プレス成形を含む)を行なう前に金属組織を再結晶化させているため、塑性加工時の昇温によって金属組織が大きく変化しないためと推察される。
次に、鋳造・圧延を経て得られたAZ91の素材板を用意し、素材板自体、素材板にプレス成形を施したプレス成形板および素材板にプレス成形、下地処理および塗装処理を施した塗装板を試料とする。そして、試料の各々について、平均結晶粒径、引張強度、0.2%耐力(降伏強度)および伸びを調べた。平均結晶粒径は、素材板の表面部及び中央部において、JIS G 0551(2005)に定められた切断法によってそれぞれ結晶粒径を求め、その平均値を用いる。ここでのプレス成形板および塗装板はデモ用PDAのケースであり、その成形板(塗装板)のうち、曲げ加工されていない平坦部と曲げ加工されたR部との双方について平均結晶粒径を求める。引張強度、0.2%耐力および伸びは、素材板、プレス成形板または塗装板の平坦部からJIS Z 2201 13B号(1998)の試験片を切り出し、この試験片で引張試験を行って求める。
粗圧延の1パスあたりの圧下率:20〜30%
仕上圧延のロール表面温度:180℃
仕上圧延後の熱処理
試料14-1:340℃×30分
試料14-2:360℃×30分
試料14-3:380℃×30分
試験例1に示した工程1のうち、双ロール連続鋳造→温間圧延→レベラー工程→研磨の各工程を経たAZ91板材を処理基材とし、下地処理として、実施例1と同じ処理液で揺動攪拌下、40℃、2分の化成処理を行った。この化成処理材を切断した後、実施例1と同様のプレス加工を行った。プレス加工後のデモ用PDAケースの表面をマイクロスコープで観察した結果を図1に示す。この結果より、プレス後の平坦部(図1a)、コーナーR部(図1b)ともに化成皮膜の亀裂、脱落等はなく均一な化成皮膜が形成されていることがわかる。また、この化成皮膜の表面抵抗値、密着性試験の結果はそれぞれ0.1Ω・cm、100/100であった。さらに、このプレス加工品に試験例1と同様の塗装処理を施した。つまり塗装までの本例の工程は、双ロール連続鋳造→温間圧延→レベラー工程→研磨→化成処理→切断→プレス加工→塗装処理となる。この塗装膜の密着性試験結果は100/100であり、耐食性試験の結果は腐食面積比が1%以下であった。上記の結果、プレス加工前に防食処理を行い、プレス加工後に塗装処理したマグネシウム合金部材も、プレス加工後に順次防食処理、塗装処理したものと同様の性能を示すことがわかる。
試験例1に記載する工程1において、塗装処理の上塗り用塗料(株式会社カンペハピオ製アクリルラッカースプレーAのブラック)に特開2005-248204号公報に記載の金属コロイド溶液を混ぜ、この混合塗料を用いて上塗りを行う。金属コロイド溶液は、次のようにして作製すればよい。
UPA150EX〕を用いて測定したところ、5nmの位置に鋭いピークが見られる。
Claims (32)
- マグネシウム合金からなる基材と、その基材の上に形成された防食皮膜とを有するマグネシウム合金部材であって、
前記基材は、Alを5〜11質量%含有するマグネシウム合金からなる圧延材であり、
前記基材における表面欠陥の長さが20μm以下であることを特徴とするマグネシウム合金部材。 - 前記基材が以下の要件を満たすことを特徴とする請求項1に記載のマグネシウム合金部材。
(1)平均結晶粒径が30μm以下
(2)晶析出物の大きさが20μm以下
(3)表面欠陥深さが基材の厚みの10%以下 - さらに、前記マグネシウム合金部材は、せん断加工部を備え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部材。
- さらに、前記マグネシウム合金部材は、塑性加工部を備え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部材。
- 前記塑性加工部はプレス加工で成形されてなることを特徴とする請求項4に記載のマグネシウム合金部材。
- 前記塑性加工部は深絞り加工、鍛造加工、ブロー加工および曲げ加工の少なくとも一つで成形されてなることを特徴とする請求項4に記載のマグネシウム合金部材。
- 前記防食皮膜が化成皮膜であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材。
- 前記防食皮膜が陽極酸化膜であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材。
- 前記防食皮膜中のCr含有量が0.1質量%以下であることを特徴とする請求項7又は8に記載のマグネシウム合金部材。
- 前記防食皮膜中のMn含有量が0.1質量%以下であることを特徴とする請求項9に記載のマグネシウム合金部材。
- 前記防食皮膜がリン酸塩皮膜であることを特徴とする請求項9又は10に記載のマグネシウム合金部材。
- 前記防食皮膜は24時間塩水噴霧試験(JIS Z 2371)後の腐食面積の比率が1%以下であり、
この防食皮膜の電気抵抗を二探針法で測定した値が0.2Ω・cm以下であることを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材。 - さらに、防食皮膜の上に塗装膜を備えることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材。
- 前記塗装膜は、下塗り層と上塗り層とを備え、その塗装膜には下塗り層表面の欠陥を穴埋めするパテ材が含まれていないことを特徴とする請求項13に記載のマグネシウム合金部材。
- さらに、最上層となる抗菌膜を備え、その抗菌膜は抗菌性金属微粒子を含有することを特徴とする請求項7〜12のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材。
- 前記抗菌膜が、防食皮膜の上に形成された塗装膜であることを特徴とする請求項15に記載のマグネシウム合金部材。
- 前記抗菌性金属微粒子が、ニッケル、銅、銀、金、白金、パラジウムまたはこれらの2種以上を含む合金からなることを特徴とする請求項15又は16に記載のマグネシウム合金部材。
- マグネシウム合金部材の引張強度が280MPa以上、0.2%耐力が200MPa以上であることを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材。
- マグネシウム合金部材が電子機器の筐体であることを特徴とする請求項1〜18のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材。
- Alを5〜11質量%含有するマグネシウム合金の圧延材からなる素材部材を準備する工程と、
前記素材部材に研磨を施す工程と、
研磨が施された前記素材部材に防食処理を施す工程とを備え、
前記防食処理を施す前の素材部材における表面欠陥の長さが20μm以下であることを特徴とするマグネシウム合金部材の製造方法。 - 前記圧延材は、下記(1)〜(3)の要件を満たすことを特徴とする請求項20に記載のマグネシウム合金部材の製造方法。
(1)平均結晶粒径が30μm以下
(2)晶析出物の大きさが20μm以下
(3)表面欠陥深さが基材の厚みの10%以下 - 前記防食処理を施す工程の前に、素材部材にせん断加工を施す工程を備えることを特徴とする請求項20又は21に記載のマグネシウム合金部材の製造方法。
- 前記せん断加工を施す工程の後、防食処理を施す工程の前に、せん断加工材に塑性加工を施す工程を備えることを特徴とする請求項22に記載のマグネシウム合金部材の製造方法。
- 前記防食処理材にせん断加工を施す工程を備えることを特徴とする請求項20又は21に記載のマグネシウム合金部材の製造方法。
- 前記せん断加工材に塑性加工を施す工程を備えることを特徴とする請求項24に記載のマグネシウム合金部材の製造方法。
- 前記防食処理材に塗装処理を施す工程を備えることを特徴とする請求項20〜23のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材の製造方法。
- 前記せん断加工材に塗装処理を施す工程を備えることを特徴とする請求項24に記載のマグネシウム合金部材の製造方法。
- 前記塑性加工材に塗装処理を施す工程を備えることを特徴とする請求項25に記載のマグネシウム合金部材の製造方法。
- 前記塗装処理は、下塗りと上塗りとを含み、
その下塗りと上塗りが1回ずつであることを特徴とする請求項26〜28のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材の製造方法。 - 前記素材部材の準備工程は、Alを5〜11質量%含有する鋳造材を得る工程と、その鋳造材を温間圧延する圧延工程とを含むことを特徴とする請求項20〜29のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材の製造方法。
- 前記鋳造材を得る工程は、凝固速度を50K/秒以上とする急冷凝固鋳造により行うことを特徴とする請求項30に記載のマグネシウム合金部材の製造方法。
- 前記急冷凝固鋳造が双ロール鋳造であることを特徴とする請求項31に記載のマグネシウム合金部材の製造方法。
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