JP5205109B2 - Magnesium alloy article and magnesium alloy member - Google Patents
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- C23C2222/00—Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
- C23C2222/20—Use of solutions containing silanes
Description
本発明は、外周の少なくとも一部分を取り囲む樹脂が接合されているマグネシウム合金物品および外周の少なくともに一部分を取り囲む樹脂を接合するために表面処理を行ったマグネシウム合金部材に関し、とりわけ、マグネシウム合金基体と樹脂との密着性に優れ、かつ変形の少ないマグネシウム合金物品およびマグネシウム合金部材に関する。 The present invention relates to a magnesium alloy article in which a resin surrounding at least a part of the outer periphery is bonded, and a magnesium alloy member subjected to a surface treatment for bonding a resin surrounding a part of at least the outer periphery, and in particular, a magnesium alloy substrate and a resin The present invention relates to a magnesium alloy article and a magnesium alloy member that are excellent in adhesiveness and have little deformation.
マグネシウムおよびマグネシウム合金は、比強度および比剛性が高く、軽量化を容易に行えることから、携帯電話、カメラ、パーソナルコンピュータ等の筐体に広く使用されている。そして、マグネシウム合金基体の外周等の表面の少なくとも一部を覆う樹脂を接合したマグネシウム合金物品は、マグネシウム合金基体により樹脂成形品単独では得られない、優れた剛性を確保するとともに、樹脂によりマグネシウム合金単独では形成できない複雑形状や審美性を得ることが可能であり、前述の用途を含む多くの分野で使用されている。 Magnesium and magnesium alloys are widely used in casings of mobile phones, cameras, personal computers and the like because they have high specific strength and specific rigidity and can be easily reduced in weight. A magnesium alloy article in which a resin covering at least a part of the surface such as the outer periphery of the magnesium alloy substrate is bonded is not obtained by a resin molded product alone by the magnesium alloy substrate, and has excellent rigidity, and the magnesium alloy by the resin. It is possible to obtain complex shapes and aesthetics that cannot be formed alone, and they are used in many fields including the above-mentioned applications.
このような、マグネシウム合金基体に樹脂が接合したマグネシウム物品を、筐体等を含む幅広い用途で用いるためには、マグネシウム合金と樹脂との間の接合強度を高くする必要がある。 In order to use such a magnesium article in which a resin is bonded to a magnesium alloy substrate in a wide range of applications including a housing or the like, it is necessary to increase the bonding strength between the magnesium alloy and the resin.
樹脂と基体との接合力を得る方法として、エポキシ系接着剤等の接着剤を使用する方法(特許文献1)が提案されている。 As a method for obtaining the bonding force between the resin and the substrate, a method using an adhesive such as an epoxy adhesive (Patent Document 1) has been proposed.
さらに、これ以外にも表面に微細凹凸を有する多孔質層を形成し、アンモニア、ヒドラジン、水溶性アミン化合物およびアルコールに浸漬したマグネシウム合金の基体に、エンジニアリング樹脂を射出成形して接合する方法(特許文献2〜4)、および浸食性水溶液等による浸漬処理または陽極酸化により、表面に平均内径10〜80nmの凹凸を形成した基体にPPS系樹脂を射出成形する方法(特許文献5)が提案されている。
In addition to this method, a porous layer having fine irregularities is formed on the surface, and an engineering resin is injection-molded and joined to a magnesium alloy substrate immersed in ammonia, hydrazine, a water-soluble amine compound and alcohol (patent)
また、マグネシウム合金を含む金属と樹脂との間により強い結合力を得るように、アルコキシシラン含有トリアジンチオール誘導体を用いて、金属表面に反応性官能基を導入し、金属と樹脂との間を化学的に結合させる方法(特許文献6、7)が知られている。
しかし、これらの方法で得られる接合力は十分なものではなかった。
In addition, in order to obtain a stronger bonding force between a metal containing a magnesium alloy and a resin, a reactive functional group is introduced on the metal surface using an alkoxysilane-containing triazine thiol derivative, and a chemical reaction between the metal and the resin is performed. Are known (Patent Documents 6 and 7).
However, the joining force obtained by these methods is not sufficient.
そこで、本発明者らは各種の検討を行った結果、詳細を後述するようにマグネシウム合金基体の表面に所定の化成皮膜と、脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆とを形成することにより、樹脂とマグネシウム合金基体との間に高い結合力が得られることを見出した。 Therefore, as a result of various studies, the present inventors have formed a predetermined chemical conversion film and a dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative coating on the surface of the magnesium alloy substrate, as will be described in detail later. It has been found that high bonding strength can be obtained with the alloy substrate.
しかし、この方法を用いて得たマグネシウム物品で湾曲等の変形を生じる場合があった。 However, the magnesium article obtained by using this method may be deformed such as a curve.
図15は、一例として示すマグネシウム合金物品200を示す斜視図である。図16は、マグネシウム合金物品200で用いられているマグネシウム合金基体250を示す斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view showing a
マグネシウム合金基体250は、その内部に例えばプリント基板等の電子部品を収納できる空間を形成するように、天板(または底面)235の周囲を立壁211〜214が取り囲む構造となっている。
The magnesium
例えば、基体250の表面の立壁に211〜214の外側表面の一部分に、所定の化成被膜と脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆を形成した接合部を設け、基体250を金型内で加熱し、加熱して溶融状態となった樹脂204を金型に射出するインサート成形により筐体200を得ている。樹脂204は、この接合部でマグネシウム合金基体250と接合している。
For example, a joining portion in which a predetermined chemical conversion film and a dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative coating are formed is provided on a part of the outer surface of 211 to 214 on the standing wall of the surface of the
しかし、インサート成形等での加熱後の冷却工程において、樹脂の収縮量がマグネシウム合金の収縮量より大きく、この収縮量の差に起因して生じる応力のため、得られたマグネシウム合金物品200に湾曲等の変形が生じる場合があった。
However, in the cooling step after heating in insert molding or the like, the shrinkage amount of the resin is larger than the shrinkage amount of the magnesium alloy, and the resulting
特に、発明者らが見出した化成被膜と脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆とを用いる接合方法は、接合力が強く、接合界面にこのような応力が生じても、樹脂204とマグネシウム合金基体250とが剥離しないことから応力が緩和されず、このような変形を助長する場合もあった。
In particular, the bonding method using the chemical conversion film and the dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative coating found by the inventors has a strong bonding force, and even if such a stress occurs at the bonding interface, the
樹脂と金属との冷却時の収縮量の差に起因する変形を防止する方法として、例えば特許文献8には、金属板との接合部に近い板状の樹脂成形部に肉薄部を形成し、この肉薄部で変形の歪みを吸収する方法が示されている。 As a method for preventing deformation caused by the difference in shrinkage between the resin and the metal during cooling, for example, in Patent Document 8, a thin portion is formed in a plate-shaped resin molded portion close to a joint portion with a metal plate, A method of absorbing the deformation distortion with this thin portion is shown.
特許文献9には、板状の樹脂部と金属板との突き合わせにおいて、金属板の突き合わせ部近傍に溝を形成し、樹脂を射出する際の圧力で金属部を変形させ、樹脂が冷却により収縮する際にその変形が元に戻ることで金属板と樹脂との間に隙間が生じるのを防止する方法が示されている。 In Patent Document 9, a groove is formed in the vicinity of the butt portion of the metal plate in the butt between the plate-shaped resin portion and the metal plate, the metal portion is deformed by the pressure when the resin is injected, and the resin contracts by cooling. In this case, a method for preventing a gap from being generated between the metal plate and the resin by returning the deformation to the original state is shown.
さらに特許文献10には、金属部品に取り付けられた嵌合形状の樹脂成形部が、高温で樹脂が膨張する際に締め付け力を与える方法が示されている。
しかしながら、特許文献8および9に記載の方法は、金属板と板状の樹脂との突き合わせを対象としており、図15に示すような立壁を有する複雑形状のマグネシウム合金基体と樹脂との接合には適用できない。
また、特許文献10の方法は、高温での使用時に締め付け力を与えるものであり、常温で使用する物品には適用できない。
However, the methods described in Patent Documents 8 and 9 are intended for matching between a metal plate and a plate-like resin, and for joining a magnesium alloy substrate having a complicated shape having a standing wall as shown in FIG. Not applicable.
Moreover, the method of
そこで本発明は、マグネシウム合金基体と樹脂とが強力に接合され、かつ変形が抑制されたマグネシウム合金物品を提供することを目的とする。また、本発明は、表面に樹脂を接合しても変形が少ないマグネシウム合金部材の提供も目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnesium alloy article in which a magnesium alloy substrate and a resin are strongly bonded and deformation is suppressed. Another object of the present invention is to provide a magnesium alloy member that is less deformed even when a resin is bonded to the surface.
本発明は、外周上の少なくとも1組の対向する辺のそれぞれが、その中心から一方の端部との間に位置する第1の接合部と、その中心から他方の端部との間に位置する第2の接合部とを有する、マグネシウムまたはマグネシウム合金より成る基体を含むマグネシウム物品であって、前記第1の接合部と前記第2の接合部とは、水酸化物、カルボン酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、炭酸塩、硫酸塩、チオ硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、過マンガン酸塩、アミノ化合物および金属アセチルアセトナートよりなる群から選ばれる少なくとも1つを含む化成皮膜と、脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆とを介して前記基体の外周の少なくとも一部を取り囲む樹脂と接合していることを特徴とするマグネシウム合金物品である。 In the present invention, each of at least one pair of opposing sides on the outer periphery is located between the first joint portion located between the center and one end portion, and between the center portion and the other end portion. A magnesium article including a base made of magnesium or a magnesium alloy, wherein the first joint and the second joint include hydroxide, carboxylate, phosphorus A conversion film comprising at least one selected from the group consisting of acid salts, silicates, carbonates, sulfates, thiosulfates, nitrates, nitrites, permanganates, amino compounds and metal acetylacetonates, and dehydration A magnesium alloy article characterized by being bonded to a resin surrounding at least a part of the outer periphery of the substrate through a silanol-containing triazine thiol derivative coating.
本発明はまた、外周上の少なくとも1組の対向する辺のそれぞれが、その中心と一方の端部との間に位置する第1の接合部と、その中心と他方の端部との間に位置する第2の接合部とを有し、前記第1の接合部と前記第2の接合部とは、水酸化物、カルボン酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、炭酸塩、硫酸塩、チオ硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、過マンガン酸塩、アミノ化合物および金属アセチルアセトナートよりなる群から選ばれる少なくとも1つを含む化成皮膜を介し、脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体を被覆されていることを特徴とするマグネシウム合金部材である。 The present invention also provides that each of at least one pair of opposing sides on the outer periphery is between a first joint located between the center and one end, and between the center and the other end. A second joint located, wherein the first joint and the second joint are hydroxide, carboxylate, phosphate, silicate, carbonate, sulfate, It is coated with a dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative via a chemical conversion film containing at least one selected from the group consisting of thiosulfate, nitrate, nitrite, permanganate, amino compound and metal acetylacetonate. It is the magnesium alloy member characterized.
本発明により、マグネシウム合金基体に適切に配置された接合部分を形成し、この接合部分の表面に化成皮膜と脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆とを形成することで、マグネシウム合金基体と樹脂との間に高い接合力を有し、かつ変形が抑制されたマグネシウム合金物品を提供することが可能となる。また、表面に強固に樹脂を接合でき、かつ変形が少ないマグネシウム合金部材の提供も可能となる。 According to the present invention, a bonding portion appropriately disposed on a magnesium alloy substrate is formed, and a chemical conversion film and a dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative coating are formed on the surface of the bonding portion, whereby the magnesium alloy substrate and the resin are formed. In addition, it is possible to provide a magnesium alloy article having a high bonding strength and suppressed deformation. In addition, it is possible to provide a magnesium alloy member that can firmly bond a resin to the surface and that is less deformed.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語)を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一または相当する部分又は部材を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, terms indicating a specific direction and position (for example, “up”, “down”, “right”, “left” and other terms including those terms) are used as necessary. These terms are used for easy understanding of the invention with reference to the drawings, and the technical scope of the present invention is not limited by the meaning of these terms. Moreover, the part of the same code | symbol which appears in several drawing shows the part or member which is the same or corresponds.
上述のように、本発明者は、マグネシウムまたはマグネシウム合金基体表面に所定の化成被膜を形成し、アルコキシシラン含有トリアジンチオール誘導体を用いて、この化成被膜の上に脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆を形成する方法を見出した。この脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆の上に樹脂を被覆することで樹脂とマグネシウム合金基体との間に高い接合力を得ることができる。 As described above, the present inventor forms a predetermined chemical conversion coating on the surface of a magnesium or magnesium alloy substrate, and forms a dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative coating on the chemical conversion coating using an alkoxysilane-containing triazine thiol derivative. I found a way to do it. By coating the resin on the dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative coating, a high bonding strength can be obtained between the resin and the magnesium alloy substrate.
そして、マグネシウムまたはマグネシウム合金より成る基体の外周上の少なくとも1組の対向する辺に適切に第1の接合部と第2の接合部とを配置することでマグネシウム物品の変形を抑制できることを見出した。 And it discovered that a deformation | transformation of a magnesium article can be suppressed by arrange | positioning a 1st junction part and a 2nd junction part appropriately in the at least 1 set of opposing edge on the outer periphery of the base | substrate which consists of magnesium or a magnesium alloy. .
すなわち、それぞれの辺において、その中心から一方の端部までの間に第1の接合部を配置し、その中心から他方の端部までの間に第2の接合部を配置することで、応力が辺の両サイドにバランスよく付与され変形が抑制されることを見出した。
以下に、最初に前述の接合方法の詳細を説明し、続いて変形の抑制方法の詳細を説明する。
That is, in each side, the first joint portion is disposed between the center and one end portion, and the second joint portion is disposed between the center and the other end portion. Has been found to be imparted to both sides of the side in a well-balanced manner to suppress deformation.
Below, the detail of the above-mentioned joining method is demonstrated first, and the detail of the deformation | transformation suppression method is demonstrated subsequently.
1.接合方法
マグネシウム合金基体と樹脂とを接合する際に、アルコキシシラン含有トリアジンチオール誘導体を用いても十分に高い結合力が得られない理由について、本発明の発明者らは検討を行い、これがマグネシウム合金基体の表面の酸化膜に起因する可能性が高いことを見い出した。
1. Joining Method When joining a magnesium alloy substrate and a resin, the inventors of the present invention have examined the reason why a sufficiently high bonding force cannot be obtained even when an alkoxysilane-containing triazine thiol derivative is used. It has been found that there is a high possibility that it is caused by the oxide film on the surface of the substrate.
アルコキシシラン含有トリアジンチオール誘導体を用いて、金属と樹脂とを接合する場合、アルコキシシラン部分が金属と化学結合し、金属表面にトリアジンチオール誘導体部分よりなる反応性官能基が導入される。この官能基(トリアジンチオール誘導体部分)が樹脂と化学結合することにより、金属と樹脂との間を、脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体(上記アルコキシシラン部分が金属と化学結合の結果、アルコキシシラン含有トリアジンチオール誘導体より生じる生成物)を介して化学的に結合でき、これにより強い結合力を得ることが可能となる。 When a metal and a resin are bonded using an alkoxysilane-containing triazine thiol derivative, the alkoxysilane part chemically bonds to the metal, and a reactive functional group composed of the triazine thiol derivative part is introduced onto the metal surface. This functional group (triazine thiol derivative part) is chemically bonded to the resin, so that the dehydrating silanol-containing triazine thiol derivative (the result of the above-mentioned alkoxysilane part being chemically bonded to the metal is the result of the alkoxysilane-containing triazine thiol). The product can be chemically bonded via a product generated from the derivative, thereby making it possible to obtain a strong bonding force.
通常、アルコキシシラン含有トリアジンチオール誘導体のアルコキシシラン基と金属との結合は、アルコキシシラン含有トリアジンチオール誘導体の溶液を調製し、この溶液中に金属を浸漬することで金属表面の水酸基(OH基)とアルコキシシラン基が反応することで行われる。このため、プラズマ処理によって金属表面の酸化被膜を除去すると共に、金属表面に水酸基(OH基)を導入する方法が一般的に用いられている。 Usually, the bond between the alkoxysilane group of the alkoxysilane-containing triazine thiol derivative and the metal is prepared by preparing a solution of the alkoxysilane-containing triazine thiol derivative, and immersing the metal in this solution to form a hydroxyl group (OH group) on the metal surface. This is performed by reacting an alkoxysilane group. For this reason, a method of removing an oxide film on a metal surface by plasma treatment and introducing a hydroxyl group (OH group) on the metal surface is generally used.
しかし、マグネシウムは酸素との結合力が強く、マグネシウム合金表面に形成される酸化被膜が緻密で、かつ強固なために、OH基が十分に導入されず、マグネシウム合金とアルコキシシラン基との間で十分な結合数(密度)を得ることができないものと推測できる。また、単に酸化マグネシウムの被膜を取り除くだけでは、マグネシウムが酸素と結びついて直ちに新たな酸化被膜を形成してしまうため、高い結合力を得ることが出来ない。 However, magnesium has a strong binding force with oxygen, and since the oxide film formed on the surface of the magnesium alloy is dense and strong, OH groups are not sufficiently introduced, and the magnesium alloy and the alkoxysilane group It can be presumed that a sufficient number of bonds (density) cannot be obtained. In addition, simply removing the magnesium oxide film will result in the formation of a new oxide film immediately after the magnesium is combined with oxygen, so that a high bonding strength cannot be obtained.
そこで、本発明者らは、マグネシウム合金基体を表面処理することで、金属表面にアルコキシシラン基と反応して結合する、水酸化物、カルボン酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、炭酸塩、硫酸塩、チオ硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、過マンガン酸塩、アミノ化合物および金属アセチルアセトナートのうちの少なくとも1つを含む化成皮膜を形成した後に、アルコキシシラン含有トリアジンチオールを用いて、マグネシウム合金基体とその表面に配置される樹脂とを強く結合するという本願記載の発明に至った。
以下に本発明の詳細を説明する。
Therefore, the present inventors surface-treat the magnesium alloy substrate to react with and bond to the alkoxysilane group on the metal surface, hydroxide, carboxylate, phosphate, silicate, carbonate, After forming a chemical conversion film containing at least one of sulfate, thiosulfate, nitrate, nitrite, permanganate, amino compound, and metal acetylacetonate, magnesium alloy using triazinethiol containing alkoxysilane The inventors have arrived at the invention described in the present application that strongly bonds the substrate and the resin disposed on the surface thereof.
Details of the present invention will be described below.
図1は、全体が100で表される本発明にかかるマグネシウム合金物品の一部分を模式的に示す断面図である。マグネシウムまたはマグネシウム合金から成るマグネシウム合金基体1と樹脂層4とが、詳細を後述する化成皮膜2と脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆3とを介して接合している。
脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体3を用いて、マグネシウム合金基体1と樹脂層4とを接合した従来のマグネシウム合金物品200の断面を図2に示す。従来のマグネシウム合金物品200は、化成皮膜2を有していない。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a part of a magnesium alloy article according to the present invention, the whole of which is represented by 100. A
FIG. 2 shows a cross section of a conventional
本発明にかかるマグネシウム合金物品100の特徴である化成皮膜2は、水酸化物、カルボン酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、炭酸塩、硫酸塩、チオ硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、過マンガン酸塩、アミノ化合物および金属アセチルアセトナートよりなる群から選ばれる少なくとも1つを含む。
この化成皮膜2を用いることでマグネシウム合金基体1と樹脂4との間が強く接合されている本発明のマグネシウム合金物品100を製造する方法を以下に詳述する。
The
A method for producing the
1−1.前処理
化成処理により化成皮膜を生成する前に、前処理として、マグネシウム合金基体1表面の脱脂および/または酸化被膜除去を目的に、好ましくは、脱脂処理および/またはエッチング処理を行う。
1-1. Pretreatment Before forming a chemical conversion film by chemical conversion treatment, degreasing treatment and / or etching treatment is preferably performed as pretreatment for the purpose of degreasing and / or removing oxide film on the surface of the
脱脂処理は、マグネシウム合金基体の脱脂等に通常用いられる方法でよく、例えば水酸化ナトリウム等の強アルカリを用いて脱脂する。好ましい脱脂条件は、例えば濃度10〜100g/L、温度50℃〜90℃の水酸化ナトリウム中での脱脂である。より好ましい条件は、濃度10〜100g/L(最も好ましくは10〜20g/L)、温度50℃〜90℃の水酸化ナトリウム中で予備脱脂を行った後、さらに、濃度10〜100g/L(最も好ましくは60〜90g/L)、温度50℃〜90℃の水酸化ナトリウム中で脱脂を行う。 The degreasing treatment may be a method usually used for degreasing the magnesium alloy substrate, for example, degreasing using a strong alkali such as sodium hydroxide. Preferred degreasing conditions are, for example, degreasing in sodium hydroxide at a concentration of 10 to 100 g / L and a temperature of 50C to 90C. More preferable conditions are that after preliminary degreasing in sodium hydroxide at a concentration of 10 to 100 g / L (most preferably 10 to 20 g / L) and a temperature of 50 ° C. to 90 ° C., a concentration of 10 to 100 g / L ( Most preferably, degreasing is performed in sodium hydroxide at a temperature of 50 ° C. to 90 ° C.
これ以外にも、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、ホウ砂のようなナトリウム塩、オルソケイ酸ナトリウム、珪酸ナトリウムのようなケイ酸塩類、第1リン酸ナトリウム、第2リン酸ナトリウム、第3リン酸ナトリウム等の各種リン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウムのようなリン酸塩類を用いて脱脂を行ってもよい。 In addition, sodium salts such as sodium carbonate, sodium bicarbonate, borax, silicates such as sodium orthosilicate, sodium silicate, primary sodium phosphate, secondary sodium phosphate, tertiary sodium phosphate Degreasing may be performed using various phosphates such as sodium phosphate, sodium pyrophosphate, and sodium hexametaphosphate.
マグネシウム酸化被膜を除去するためのエッチング処理は、リン酸、ケイフッ化水素酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸等の無機酸中またはシュウ酸、酢酸、クエン酸などの有機酸中で行われ、その後、アルカリ中で中和、脱スマット処理する。 Etching treatment to remove the magnesium oxide film is performed in an inorganic acid such as phosphoric acid, silicohydrofluoric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, or in an organic acid such as oxalic acid, acetic acid, citric acid, Thereafter, neutralization and desmutting treatment is performed in an alkali.
酸による好ましいエッチング条件は、無機酸の場合、濃度:1〜10g/L、温度:30〜70℃であり、有機酸の場合、濃度:10〜50g/L、温度:20〜70℃の範囲が好ましい。 Preferable etching conditions with an acid include a concentration of 1 to 10 g / L and a temperature of 30 to 70 ° C. for an inorganic acid, and a concentration of 10 to 50 g / L and a temperature of 20 to 70 ° C. for an organic acid. Is preferred.
より好ましくは、マグネシウム合金基体1に、脱脂処理とエッチング処理との両方を行う。以下に詳述する化成処理で生成する化成被膜と、マグネシウム合金基体との間の接合力を高めるためである。
More preferably, the
なお、マグネシウム合金基体1は、マグネシウムまたはマグネシウム合金より成り、マグネシウム合金としては工業上用いられるいずれのマグネシウム合金も使用可能である。好ましいマグネシウム合金の例は、AZ21、AZ31、AZ61、AZ91、AZ101合金のようなAZ系合金、およびAM50、AM60のようなAM系合金である。
The
1−2.化成処理
マグネシウム合金基体1の表面に、水酸化物、カルボン酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、炭酸塩、硫酸塩、チオ硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、過マンガン酸塩、アミノ化合物および金属アセチルアセトナートの少なくとも1つを含む化成皮膜2を生成するために、以下に示す方法により化成処理を行う。これらの方法の少なくとも1つを用いて、化成皮膜を形成する。
1-2. Chemical conversion treatment On the surface of the
(1)水酸化物
水酸化物から成る化成皮膜2を得るための1つの方法は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水のようなアルカリ水溶液を適用し、マグネシウム合金基体1の表面を処理し、表面に水酸化物を主成分とする化成皮膜を形成する方法である。
(1) Hydroxide One method for obtaining a
化成皮膜として形成される水酸化物の例として、水酸基とマグネシウム合金中のマグネシウムおよび/またはアルミニウムとが結合した結果生じる、水酸化マグネシウムおよび/または水酸化アルミニウムを主たる成分とする水酸化物がある。 An example of a hydroxide formed as a chemical conversion film is a hydroxide mainly composed of magnesium hydroxide and / or aluminum hydroxide, which is formed as a result of bonding of a hydroxyl group and magnesium and / or aluminum in a magnesium alloy. .
例えば、水酸化カリウムを用いて化成処理を行う場合、水溶液は、濃度:5〜100g/L、温度:50〜90℃であることが好ましい。また、これ以外の例えば水酸化ナトリウム、アンモニア水のようなアルカリ水溶液を用いる場合は、濃度:10〜150g/L、温度:50〜90℃であることが好ましい。 For example, when the chemical conversion treatment is performed using potassium hydroxide, the aqueous solution preferably has a concentration of 5 to 100 g / L and a temperature of 50 to 90 ° C. Moreover, when using alkaline aqueous solutions, such as sodium hydroxide and ammonia water other than this, it is preferable that they are a density | concentration: 10-150 g / L and temperature: 50-90 degreeC.
ところで、陽極酸化法において、適正な電解液を選択することで、マグネシウム合金表面に水酸化マグネシウムを主体とした被膜を形成できることが知られている(例えば特開2006−322044)。しかし、陽極酸化法により生成する被膜は、多孔質で厚いことから、脆く、必ずしも十分な接合強度を得られない場合があり、上述したアルカリ溶液を用いて化成処理をすることが好ましい。 By the way, it is known that a film mainly composed of magnesium hydroxide can be formed on the surface of the magnesium alloy by selecting an appropriate electrolytic solution in the anodic oxidation method (for example, JP-A-2006-322044). However, since the coating film produced by the anodic oxidation method is porous and thick, it is fragile and may not always have a sufficient bonding strength, and it is preferable to perform the chemical conversion treatment using the above-described alkaline solution.
同様に、アルミニウム合金において、ヒドラジン水溶液を用いて、AlOOHの被膜で覆うことが知られているが(例えば特許文献6)、マグネシウム合金にヒドラジンを用いると、生成する被膜が脆いため、上述したアルカリ溶液を用いて化成処理をすることが好ましい。 Similarly, it is known that an aluminum alloy is covered with a coating of AlOOH using an aqueous hydrazine solution (for example, Patent Document 6). However, when hydrazine is used for a magnesium alloy, the resulting coating is brittle, so that the alkali described above is used. It is preferable to perform chemical conversion treatment using a solution.
(2)カルボン酸、カルボン酸塩
タンニン酸のようなカルボン酸水溶液を用い、マグネシウム合金基体1に化成処理を行う。これにより、マグネシウム合金基体1の表面で、これらカルボン酸とマグネシウム合金中のマグネシウムおよび/またはアルミニウムが結合し、カルボン酸のマグネシウム塩および/またはアルミニウム塩を主成分とする化成皮膜が生成する。
(2) Carboxylic acid, carboxylate salt A
また、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸などのカルボン酸のナトリウム塩またはカリウム塩のようなアルカリ金属塩の水溶液を用い化成処理を行ってもよい。この場合、マグネシウム合金基体1の表面には、これらカルボン酸のアルカリ金属塩を主とする化成皮膜2が形成する。この化成皮膜2は、上記カルボン酸のマグネシウム塩および/またはアルミニウム塩を含む場合がある。
Further, the chemical conversion treatment may be performed using an aqueous solution of an alkali metal salt such as a sodium salt or a potassium salt of a carboxylic acid such as lauric acid, palmitic acid or stearic acid. In this case, a
ギ酸、酢酸、シュウ酸、コハク酸のアルミニウム塩の水溶液を用いて化成処理を行ってもよい。この場合、マグネシウム合金基体1の表面には、これらカルボン酸のアルミニウム塩を主とする化成皮膜2が形成する。この化成皮膜2は、上記カルボン酸のマグネシウム塩を含む場合がある。例えばシュウ酸アルミニウム水溶液を用いて化成処理を行う場合、水溶液は、濃度:0.5〜30g/L、温度30〜70℃であることが好ましい。
Chemical conversion treatment may be performed using an aqueous solution of an aluminum salt of formic acid, acetic acid, oxalic acid, or succinic acid. In this case, a
(3)リン酸、リン酸塩
リン酸、リン酸マンガン、リン酸水素マンガン、リン酸水素アルミニウム、リン酸二水素アルミニウム、リン酸アルミニウム、リン酸水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸カルシウムナトリウムおよびリン酸ジルコニウムのような、−H2PO4、−HPO4または−PO4を含有するリン酸およびリン酸塩の溶液を用い、化成処理を行う。なお、本明細書でいうリン酸とはオルトリン酸、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸等を含む広義のリン酸であり、リン酸塩とは、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸等の広義のリン酸の化合物を含む概念である。
(3) Phosphoric acid, phosphate Phosphoric acid, manganese phosphate, manganese hydrogen phosphate, aluminum hydrogen phosphate, aluminum dihydrogen phosphate, aluminum phosphate, calcium hydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate, calcium phosphate, calcium phosphate Chemical conversion treatment is performed using a solution of phosphoric acid and phosphate containing —H 2 PO 4 , —HPO 4 or —PO 4 , such as sodium and zirconium phosphate. The phosphoric acid referred to in this specification is phosphoric acid in a broad sense including orthophosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, and the like, and phosphate refers to orthophosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrolinic acid. It is a concept including a compound of phosphoric acid in a broad sense such as acid, triphosphoric acid, and tetraphosphoric acid.
リン酸を用いることで、マグネシウム合金基体1の表面にリン酸マグネシウムおよび/またはリン酸アルミニウムを主成分とする化成皮膜2が形成される。
By using phosphoric acid, the
一方、リン酸マンガン、リン酸水素マンガン、リン酸水素アルミニウム、リン酸二水素アルミニウム、リン酸アルミニウム、リン酸水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸カルシウムナトリウムおよびリン酸ジルコニウムのようなリン酸塩(リン酸の金属塩)の水溶液を用いて化成処理を行うことにより、マグネシウム合金基体1の表面に、これらリン酸塩を主成分とする化成皮膜2を形成できる。これらリン酸塩の化成皮膜2は、リン酸マグネシウムおよび/またはリン酸アルミニウムを含んでもよい。また、例えば種類の異なる金属のリン酸塩を混合した溶液中で化成処理を行うことにより、リン酸マグネシウムおよびリン酸アルミニウム以外の複数のリン酸塩を含んでもよい。
Meanwhile, phosphoric acid such as manganese phosphate, manganese hydrogen phosphate, aluminum hydrogen phosphate, aluminum dihydrogen phosphate, aluminum phosphate, calcium hydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate, calcium phosphate, sodium calcium phosphate and zirconium phosphate By performing a chemical conversion treatment using an aqueous solution of a salt (a metal salt of phosphoric acid), the
例えば、リン酸ジルコニウムの水溶液を用いて化成処理を行う場合、水溶液は、濃度:1〜100g/L、温度:20〜90℃であることが好ましい。また、これ以外のリン酸、リン酸マンガン、リン酸水素マンガン、リン酸水素アルミニウム、リン酸二水素アルミニウム、リン酸アルミニウム、リン酸水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸カルシウムナトリウムのようなリン酸、リン酸塩の水溶液を用いる場合は、水溶液は、濃度:5〜30g/L、温度20〜90℃であるのことが好ましく、温度については25℃〜75℃であることがより好ましい。 For example, when the chemical conversion treatment is performed using an aqueous solution of zirconium phosphate, the aqueous solution preferably has a concentration of 1 to 100 g / L and a temperature of 20 to 90 ° C. Other than this, such as phosphoric acid, manganese phosphate, manganese hydrogen phosphate, aluminum hydrogen phosphate, aluminum dihydrogen phosphate, aluminum phosphate, calcium hydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate, calcium phosphate, calcium phosphate sodium When using an aqueous solution of phosphoric acid and phosphate, the aqueous solution preferably has a concentration of 5 to 30 g / L and a temperature of 20 to 90 ° C, and more preferably a temperature of 25 to 75 ° C. .
(4)ケイ酸塩
メタケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウムのようなケイ酸塩またはメタケイ酸塩の水溶液を用いて化成処理を行う。これによりマグネシウム合金基体1の表面にメタケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウムのようなケイ酸塩またはメタケイ酸塩を主成分とする化成皮膜2を得る。なお、得られた化成皮膜2は、ケイ酸マグネシウム(メタケイ酸マグネシウム)および/またはケイ酸アルミニウム(メタケイ酸アルミニウム)を含んでもよい。
(4) Silicate Chemical conversion treatment is performed using an aqueous solution of silicate or metasilicate such as sodium metasilicate, sodium orthosilicate, or potassium metasilicate. As a result, a
一方、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ジルコニウムのようなケイ酸塩(ケイ酸の金属塩)の水溶液を用いて化成処理を行うことにより、マグネシウム合金基体1の表面に、これらケイ酸塩を主成分とする化成皮膜2を形成できる。例えば、ケイ酸アルミニウムの水溶液を用いて化成処理を行う場合、水溶液は、濃度0.5〜30g/L、温度30〜70℃であることが好ましい。
On the other hand, by performing a chemical conversion treatment using an aqueous solution of a silicate (metal salt of silicate) such as aluminum silicate or zirconium silicate, the surface of the
また、これらケイ酸塩金属塩の化成皮膜2は、ケイ酸マグネシウムおよび/またはケイ酸アルミニウムを含んでもよい。さらに、例えば種類の異なる金属のケイ酸塩を混合した溶液中で化成処理を行うことにより、ケイ酸マグネシウムおよびケイ酸アルミニウム以外の複数のケイ酸塩を含んでもよい。
Moreover, the
(5)炭酸、炭酸塩
炭酸、または炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸マンガン、炭酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸ジルコニウムのような炭酸塩の水溶液を用いて化成処理を行う。炭酸を用いた場合には、マグネシウム合金中のマグネシウムおよび/またはアルミニウムと結合し、炭酸マグネシウムおよび/または炭酸アルミニウムの化成皮膜2がマグネシウム合金基体1の表面に形成される。一方、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸マンガン、炭酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸ジルコニウムのような炭酸塩を用いると、これら炭酸塩を主成分とする化成皮膜を形成する。なお、得られた化成皮膜は、炭酸マグネシウムおよび/または炭酸アルミニウムを含んでもよい。
例えば、炭酸アルミニウムの水溶液を用いて化成処理を行う場合、水溶液は、濃度1〜50g/L、温度50〜90℃であることが好ましい。
(5) Carbonic acid, carbonate Chemical conversion treatment is performed using carbonic acid or an aqueous solution of carbonate such as sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, manganese carbonate, aluminum carbonate, calcium carbonate, strontium carbonate, zirconium carbonate. When carbonic acid is used, it binds to magnesium and / or aluminum in the magnesium alloy, and a
For example, when the chemical conversion treatment is performed using an aqueous solution of aluminum carbonate, the aqueous solution preferably has a concentration of 1 to 50 g / L and a temperature of 50 to 90 ° C.
(6)硫酸、硫酸塩
硫酸、または硫酸ナトリウム、硫酸マンガン、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸チタニル、硫酸ジルコニウム、硫酸カリウムアルミニウム、硫酸ナトリウムアルミニウムのような硫酸塩の水溶液を用い、化成処理を行う。硫酸を用いた場合には、硫酸マグネシウムもしくは硫酸アルミニウムまたはその両方を主成分とする化成皮膜2がマグネシウム合金基体1の表面に形成される。一方、硫酸ナトリウム、硫酸マンガン、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸チタニル、硫酸ジルコニウム、硫酸カリウムアルミニウム、硫酸ナトリウムアルミニウムのような硫酸の金属塩を用いると、これら金属塩を主成分とする化成皮膜2が形成される。得られた化成皮膜2は、硫酸マグネシウムおよび/または硫酸アルミニウムを含んでもよい。
例えば、硫酸カリウムアルミニウムの水溶液を用いて化成処理を行う場合、水溶液は、濃度0.5〜30g/L、温度30〜60℃であることが好ましい。
(6) Sulfuric acid, sulfate salt Chemical conversion treatment is performed using sulfuric acid or an aqueous solution of sulfate such as sodium sulfate, manganese sulfate, aluminum sulfate, calcium sulfate, titanyl sulfate, zirconium sulfate, potassium aluminum sulfate, sodium aluminum sulfate. When sulfuric acid is used, a
For example, when the chemical conversion treatment is performed using an aqueous solution of potassium aluminum sulfate, the aqueous solution preferably has a concentration of 0.5 to 30 g / L and a temperature of 30 to 60 ° C.
(7)チオ硫酸塩
チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カルシウムのようなチオ硫酸塩の水溶液を用い化成処理を行う。マグネシウム基体1の表面にこれらチオ硫酸塩を主成分とする化成皮膜2を形成する。なお、得られた化成皮膜2は、チオ硫酸マグネシウムおよび/またはチオ硫酸アルミニウムを含んでもよい。
例えば、チオ硫酸カルシウムの水溶液を用いて化成処理を行う場合、水溶液は、濃度20〜50g/L、温度40〜60℃であることが好ましい。
(7) Thiosulfate Chemical conversion treatment is performed using an aqueous solution of thiosulfate such as sodium thiosulfate and calcium thiosulfate. A
For example, when the chemical conversion treatment is performed using an aqueous solution of calcium thiosulfate, the aqueous solution preferably has a concentration of 20 to 50 g / L and a temperature of 40 to 60 ° C.
(8)硝酸、硝酸塩、亜硝酸塩
硝酸、または硝酸ナトリウム、硝酸アンモニウム、硝酸マンガン、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、硝酸アルミニウム、硝酸ストロンチウムのような硝酸塩または亜硝酸塩(金属塩)の溶液(例えば水溶液)を用い、化成処理を行う。硝酸または硝酸アンモニウムを用いた場合には、硝酸マグネシウムもしくは硝酸アルミニウムまたはその両方を主成分とする化成皮膜2がマグネシウム合金基体1の表面に形成される。一方、硝酸ナトリウム、硝酸マンガン、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、硝酸アルミニウム、硝酸ストロンチウムのような硝酸または亜硝酸の金属塩を用いると、これら金属塩を主成分とする化成皮膜2が形成される。この場合、得られた化成皮膜は、硝酸マグネシウムおよび/または硝酸アルミニウムを含んでもよい。
例えば、硝酸アルミニウムの水溶液を用いて化成処理を行う場合、水溶液は、濃度0.5〜50g/L、温度30〜60℃であることが好ましい。
(8) Nitric acid, nitrate, nitrite Nitric acid or sodium nitrate, ammonium nitrate, manganese nitrate, calcium nitrate, calcium nitrite, aluminum nitrate, solution of nitrite (metal salt) such as strontium nitrate (for example, aqueous solution) Use chemical conversion treatment. When nitric acid or ammonium nitrate is used, a
For example, when the chemical conversion treatment is performed using an aqueous solution of aluminum nitrate, the aqueous solution preferably has a concentration of 0.5 to 50 g / L and a temperature of 30 to 60 ° C.
(9)過マンガン酸塩
過マンガン酸カリウムの溶液のような、過マンガン酸塩の水溶液を用い、化成処理を行う。マグネシウム基体1の表面にこれら過マンガン酸塩を主成分とする化成皮膜2を形成する。なお得られた化成皮膜2は、過マンガン酸マグネシウムおよび/または過マンガン酸アルミニウムを含んでもよい。
例えば、過マンガン酸カリウムの水溶液を用いて化成処理を行う場合、水溶液は、濃度1〜10g/L、温度30〜70℃であることが好ましい。
(9) Permanganate A chemical conversion treatment is performed using an aqueous solution of permanganate such as a solution of potassium permanganate. A
For example, when the chemical conversion treatment is performed using an aqueous solution of potassium permanganate, the aqueous solution preferably has a concentration of 1 to 10 g / L and a temperature of 30 to 70 ° C.
(10)アミノ化合物
エチルアミン、イソプロピルアミン、ジエチルアミン、トリアゾール、アニリンのようなアミノ基を含むアミノ化合物または、これらアミノ化合物の溶液(例えば、水溶液、またはアルコールもしくはベンゼン溶液)を用い、化成処理を行う。マグネシウム基体1の表面にこれらアミノ化合物を主成分とする化成皮膜2を形成する。
例えば、エチルアミンの水溶液を用いて化成処理を行う場合、水溶液は、濃度5〜100g/L、温度30〜70℃であることが好ましい。
(10) Amino compound Chemical conversion treatment is performed using an amino compound containing an amino group such as ethylamine, isopropylamine, diethylamine, triazole, aniline, or a solution of these amino compounds (for example, an aqueous solution, or an alcohol or benzene solution). A
For example, when the chemical conversion treatment is performed using an aqueous solution of ethylamine, the aqueous solution preferably has a concentration of 5 to 100 g / L and a temperature of 30 to 70 ° C.
(11)金属アセチルアセトナート
Zn(COCH2COOCH3)2のような金属アセチルアセトナートの溶液(例えば水溶液)を用い、化成処理を行う。金属アセチルアセトナートを主たる成分とする化成皮膜2を形成する。例えばZn(COCH2COOCH3)2の水溶液を用いて化成処理を行う場合、水溶液は、濃度0.1〜30g/L、温度20〜70℃であることが好ましい。
(11) Metal acetylacetonate A chemical conversion treatment is performed using a metal acetylacetonate solution such as Zn (COCH 2 COOCH 3 ) 2 (for example, an aqueous solution). A
上記に示す化成処理の中でも水酸化物を用いる方法が好ましく、リン酸、リン酸塩を用いる方法がより好ましい。 Among the chemical conversion treatments described above, a method using hydroxide is preferable, and a method using phosphoric acid and phosphate is more preferable.
水酸化物を用いる方法では、形成される化成皮膜2が緻密であり、マグネシウム合金基体1との間の接合力が強い。水酸化物の水溶液の濃度および温度が上述した好ましい範囲内であれば、比較的短い時間で緻密な化成皮膜2を得ることが可能である。
In the method using hydroxide, the formed
リン酸、リン酸塩を用いる方法では、好ましくは厚さが0.05〜5μm、より好ましくは厚さ0.05〜2μmと、比較的一様な化成皮膜2を形成することが可能である。
このため、アルコキシシラン含有トリアジンチオール誘導体が化成皮膜2に浸透して、化成皮膜2と反応するサイトが多くなり、トリアジンチオール誘導体のアルコキシシランが加水分解して生成するシラノールと化成皮膜成分のリン酸基とが、加熱処理によって脱水反応を起こし、化学的に結合する。この様にして、生成する脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆3と化成皮膜2との間に、より強固な結合を得ることができる。
In the method using phosphoric acid and phosphate, it is possible to form a relatively uniform
For this reason, the alkoxysilane-containing triazine thiol derivative penetrates into the
さらに、樹脂4が接合後に冷却されて収縮する際に、この化成皮膜2が樹脂4と化成皮膜2との間に生じる応力を分散吸収し、樹脂4の剥離および化成皮膜2のクラックの発生を防ぐ効果を有する。リン酸またはリン酸塩の濃度および温度が上述した好ましい範囲内であれば、比較的短い時間で緻密な化成皮膜2を得ることが可能である。
Further, when the
なお、上記の溶液を用いた化成処理は、マグネシウム合金基体1の全体または一部を溶液(化成処理液)に浸漬することのみでなく、マグネシウム合金基体2の表面の全部または一部を、スプレー、塗布等により溶液を被覆すること、または溶液と接触させることも含む。
In addition, the chemical conversion treatment using the above solution is not limited to immersing all or part of the
従って、上記から明らかなように、化成皮膜2は、必ずしもマグネシウム合金基体2の表面全体に形成される必要はなく、適宜、必要な部分にのみ形成してもよい。
Therefore, as apparent from the above, the
1−3.アルコキシシラン含有トリアジンチオール誘導体の被覆
上述の方法により、マグネシウム合金基体1の表面に化成皮膜2を形成した後、化成皮膜2にアルコキシシラン含有トリアジンチオール誘導体を被覆する。
用いるアルコキシシラン含有トリアジンチオール誘導体は、例えば特許文献6に開示されているアルコキシシラン含有トリアジンチオール金属塩のような、既知のものでよい。
即ち、以下の(式1)または(式2)に示した一般式で表される。
1-3. Coating of Alkoxysilane-Containing Triazine Thiol Derivative After forming the
The alkoxysilane-containing triazine thiol derivative to be used may be a known one such as an alkoxysilane-containing triazine thiol metal salt disclosed in Patent Document 6, for example.
That is, it is represented by the general formula shown in the following (Formula 1) or (Formula 2).
式中のR1は、例えば、H−、CH3−、C2H5−、CH2=CHCH2−、C4H9−、C6H5−、C6H13−のいずれかである。R2は、例えば、−CH2CH2−、−CH2CH2CH2−、−CH2CH2CH2CH2CH2CH2−、−CH2CH2SCH2CH2−、−CH2CH2NHCH2CH2CH2−のいずれかである。R3は、例えば、−(CH2CH2)2CHOCONHCH2CH2CH2−、または、−(CH2CH2)2N−CH2CH2CH2−であり、この場合、NとR3とが環状構造となる。 R 1 in the formula is, for example, any one of H—, CH 3 —, C 2 H 5 —, CH 2 ═CHCH 2 —, C 4 H 9 —, C 6 H 5 —, C 6 H 13 —. is there. R 2 is, for example, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 —, —CH. 2 CH 2 NHCH 2 CH 2 CH 2 —. R 3 is, for example, — (CH 2 CH 2 ) 2 CHOCONHCH 2 CH 2 CH 2 — or — (CH 2 CH 2 ) 2 N—CH 2 CH 2 CH 2 —, in which case N and R 3 is a ring structure.
式中のXは、CH3−、C2H5−、n−C3H7−、i−C3H7−、n−C4H9−、i−C4H9−、t−C4H9−のいずれかである。Yは、CH3O−、C2H5O−、n−C3H7O−、i−C3H7O−、n−C4H9O−、i−C4H9O−、t−C4H9O−等のアルコキシ基である。式中のnは1、2、3のいずれかの数字である。Mはアルカリ金属であり、好ましくはLi、Na、KまたはCeである。 X in the formula is, CH 3 -, C 2 H 5 -, n-C 3 H 7 -, i-C 3 H 7 -, n-C 4 H 9 -, i-C 4 H 9 -, t- One of C 4 H 9 —. Y is, CH 3 O-, C 2 H 5 O-, n-C 3 H 7 O-, i-C 3 H 7 O-, n-C 4 H 9 O-, i-C 4 H 9 O- a t-C 4 H 9 O- and alkoxy groups. N in a formula is either 1, 2, or 3 numbers. M is an alkali metal, preferably Li, Na, K or Ce.
化成皮膜2を被覆するアルコキシシラン含有トリアジンチオール誘導体の溶液を作製する。用いる溶媒は、アルコキシシラン含有トリアジンジチオール誘導体が溶解するものであればよく、水およびアルコール系溶剤がこれに該当する。例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、カルビトール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、およびこれらの混合溶媒も使用可能である。アルコキシシラン含有トリアジンジチオール誘導体の好ましい濃度は0.001g〜20g/Lであり、より好ましい濃度は0.01g〜10g/Lである。
A solution of an alkoxysilane-containing triazine thiol derivative that covers the
得られた、アルコキシシラン含有トリアジンジチオール誘導体溶液中に、化成皮膜2を備えたマグネシウム合金基体1を浸漬する。溶液の好ましい温度範囲、より好ましい温度範囲は、それぞれ0℃〜100℃、20℃〜80℃である。一方、浸漬時間は、1分〜200分が好ましく、3分〜120分がより好ましい。
In the obtained alkoxysilane-containing triazine dithiol derivative solution, the
この浸漬により、アルコキシシラン含有トリアジンチオール誘導体のアルコキシシラン部分がシラノールとなり、上述した化成皮膜2に含まれる水酸化物、カルボン酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、炭酸塩、硫酸塩、チオ硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、オキソ化合物、過マンガン酸塩、アミノ化合物および金属アセチルアセトナートの少なくとも1つとの間に水素結合的な緩い結合を生じる。
By this immersion, the alkoxysilane part of the alkoxysilane-containing triazine thiol derivative becomes silanol, and the hydroxide, carboxylate, phosphate, silicate, carbonate, sulfate, thiosulfuric acid contained in the
そして、このマグネシウム合金部材を、乾燥および脱水反応促進を目的に100℃〜450℃まで加熱する。この加熱により、シラノール含有トリアジンチオール誘導体のシラノール部分に、脱水結合反応が起こることから、シラノール含有トリアジンチオール誘導体は、脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体に変わり、化成皮膜2との間で化学的に結合する。
And this magnesium alloy member is heated to 100 to 450 degreeC for the purpose of drying and dehydration reaction promotion. This heating causes a dehydration bond reaction in the silanol portion of the silanol-containing triazine thiol derivative. Therefore, the silanol-containing triazine thiol derivative is changed to a dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative and chemically bonded to the
従って、これにより、マグネシウム合金基体1と化成皮膜2および脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆3よりなる、表面に樹脂を接合するのに用いるマグネシウム合金部材を得ることができる。
Therefore, this makes it possible to obtain a magnesium alloy member used for bonding a resin to the surface, which comprises the
次に、この脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体と樹脂との接合力をより強くするために、化成皮膜2の上に形成された脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体を、必要に応じ適宜、接合補助剤として例えば、ジマレイミド類であるN,N’−m−フェニレンジマレイミドやN、N‘−ヘキサメエチレンジマレイミドのようなラジカル反応により結合性を有する化合物とジクルミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイドのような過酸化物またはその他のラジカル開始剤とを含む溶液に浸漬する。浸漬後、マグネシウム合金部材を、30℃〜270℃で、1分〜600分間、乾燥・熱処理する。
Next, in order to further strengthen the bonding force between the dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative and the resin, the dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative formed on the
これにより、脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体は、トリアジンチオール金属塩(トリアジンチオール誘導体)部分の金属イオンが除去され、硫黄がメルカプト基になって、このメルカプト基がN,N’−m−フェニレンジマレイミドのマレイン酸の2つの二重結合部の一方と反応してN,N’−m−フェニレンジマレイミドを結合した脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体となる。 As a result, the dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative removes the metal ion of the triazine thiol metal salt (triazine thiol derivative) portion, and the sulfur becomes a mercapto group, and this mercapto group becomes N, N′-m-phenylenedimaleimide. It reacts with one of the two double bonds of maleic acid to form a dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative bonded with N, N′-m-phenylene dimaleimide.
さらに、必要に応じ適宜、過酸化物、レドックス触媒などのラジカル開始剤をベンゼン、エタノールなどの有機溶媒に溶解させた溶液を、浸漬またはスプレーにより噴霧する等によりマグネシウム合金部材表面に付着させて、風乾する。 Furthermore, if necessary, a solution obtained by dissolving a radical initiator such as a peroxide or a redox catalyst in an organic solvent such as benzene or ethanol is attached to the surface of the magnesium alloy member by spraying by dipping or spraying, etc. Air dry.
ラジカル開始剤は、樹脂を成形する際に行う加熱等の熱による分解でラジカルを生じ、上記マレイン酸による2つの二重結合部の他方の結合を開き、または、トリアジンチオール誘導体の金属塩部分に働いて、樹脂と反応、結合させる作用を有する。 The radical initiator generates radicals by thermal decomposition such as heating performed when molding the resin, opens the other bond of the two double bonds by the maleic acid, or forms a metal salt part of the triazine thiol derivative. It works to react and bond with the resin.
1−4.樹脂との接合
マグネシウム金属基体1の表面に化成皮膜2および脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体層3を有するマグネシウム合金部材と樹脂4とを接合(複合一体化)してマグネシウム物品100を得る。樹脂4は、加熱した状態で脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体層3と接触するように配置される。これにより、樹脂4と脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体3のトリアジンチオール誘導体部分(トリアジンチオール金属塩部分またはビスマレイミド類を結合したトリアジンチオール誘導体)が、ラジカル開始剤のラジカルを媒介として反応し、化学的結合を生じる。
なお、樹脂は、脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被膜3の一部にのみ配置してもよい。
1-4. Bonding with Resin A
The resin may be disposed only on a part of the dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative coating 3.
加熱した樹脂4を脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆3の上に配置する方法としては、例えば金型にマグネシウム合金部材(金属基体1と化成皮膜2と脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆3を含む)を配置し、金型中に溶融樹脂を射出してインサート成形物品またはアウトサート成形物品を得る際に、金型および樹脂の熱によりラジカル開始剤を分解し、ラジカル反応によりトリアジンチオール誘導体被覆と樹脂を化学的に結合させてマグネシウム合金部材と樹脂4とを接合する射出成形法、または樹脂成形後にオーブンまたは熱板上で射出成形品を加熱してラジカル開始剤を分解し、ラジカル反応により化学結合させてマグネシウム部材と樹脂を接合する溶着法を用いることができる。
As a method for disposing the
射出成形の場合は、金型温度20〜220℃、5秒〜10分間、溶着法の場合は、オーブンまたは熱板温度30〜430℃、1分〜10時間保持する。温度は、ラジカル開始剤の分解温度以上であることが必要であり、保持時間は、ラジカルがトリアジンチオール誘導体と樹脂との化学結合を生じるのに十分な時間が必要である。 In the case of injection molding, the mold temperature is 20 to 220 ° C., 5 seconds to 10 minutes, and in the case of the welding method, the oven or hot plate temperature is maintained at 30 to 430 ° C. for 1 minute to 10 hours. The temperature needs to be equal to or higher than the decomposition temperature of the radical initiator, and the holding time needs a sufficient time for the radical to form a chemical bond between the triazine thiol derivative and the resin.
また、接合する樹脂は、工業的に使用可能ないずれの樹脂も用いることが可能であるが、ラジカルに反応する元素、官能基を持った樹脂が好ましい。このような好ましい樹脂の例は、フェノール樹脂、ハイドロキノン樹脂、クレゾール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、レゾルシン樹脂、メラミン樹脂、グリプタル樹脂、エポキシ樹脂、変成エポキシ樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリヒドロキシメチルメタクリレートとその共重合体、ポリヒドロキシエチルアクリレートとその共重合体、アクリル樹脂、ポリビニルアルコールとその共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリケトンイミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、6−ナイロン樹脂、66−ナイロン樹脂、610−ナイロン樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、尿素樹脂、およびこれらの樹脂から選ばれた2種以上を複合した複合樹脂、ならびにこれら樹脂をガラス繊維、カーボン繊維、セラミックス等で強化した強化樹脂である。 As the resin to be joined, any industrially usable resin can be used, but a resin having an element that reacts with a radical or a functional group is preferable. Examples of such preferred resins are phenol resin, hydroquinone resin, cresol resin, polyvinyl phenol resin, resorcin resin, melamine resin, glyphtal resin, epoxy resin, modified epoxy resin, polyvinyl formal resin, polyhydroxymethyl methacrylate and its co-polymer. Polymer, polyhydroxyethyl acrylate and copolymer, acrylic resin, polyvinyl alcohol and copolymer, polyvinyl acetate, polyethylene terephthalate resin, polyimide resin, polyetherimide resin, polyketoneimide resin, polybutylene terephthalate resin, unsaturated Polyester resin, polyphenylene sulfide resin, polyphenylene oxide resin, polystyrene resin, ABS resin, 6-nylon resin, 66-nylon resin, 610-na Ron resins, aromatic polyamide resins, urea resins, and composite resins were combined two or more kinds selected from these resins, and glass fibers of these resins, reinforced resin reinforced carbon fibers, ceramics or the like.
以上により、マグネシウム合金基体1と樹脂4とを化成皮膜2と脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆3とを介して接合したマグネシウム合金物品100を製造することが可能となる。
As described above, the
なお、本方法で得られるマグネシウム合金物品は、マグネシウム合金基体と樹脂間の接合強度が高いという利点の他にも、マグネシウム物品の表面に特に機械加工を施す必要がなく、また、接着剤、応力緩和用の弾性樹脂等を使用することなく、樹脂を接合できることから、加工工数が少なく、接合部がきれいに仕上がり、寸法精度良く仕上げることが出来るという利点を有する。 The magnesium alloy article obtained by this method does not require any special machining on the surface of the magnesium article in addition to the advantage that the bonding strength between the magnesium alloy substrate and the resin is high. Since the resin can be joined without using a relaxation elastic resin or the like, there are advantages in that the number of processing steps is small, the joint is finished cleanly, and can be finished with high dimensional accuracy.
さらに、成形の難しいマグネシウム基体の成形精度が悪い部分を樹脂で覆うことにより、樹脂成形精度で物品が仕上がり、製品の歩留まりを高くできるという利点を有する。 Furthermore, by covering a portion of the magnesium base that is difficult to be molded with poor molding accuracy with a resin, the article is finished with the resin molding accuracy, and the yield of the product can be increased.
1−5.評価例
長さ80mm、幅20mm、厚さ1.5mmのAZ91マグネシウム合金のダイカスト板を前処理した。
1-5. Evaluation Example A die-cast plate of AZ91 magnesium alloy having a length of 80 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 1.5 mm was pretreated.
前処理は、濃度15.0g/L、温度60℃の水酸化ナトリウム水溶液中で予備脱脂を行い、次いで濃度75.0g/L、温度70℃の水酸化ナトリウム水溶液中で60秒間脱脂を行った。そして温度60℃、濃度1〜3g/Lの硫酸を主体とした強酸中で60秒間エッチングし、さらに濃度60.0g/L、温度70℃の水酸化ナトリウム中で120秒間強アルカリ処理をし、水洗した。 The pretreatment was pre-degreasing in a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 15.0 g / L and a temperature of 60 ° C., and then degreasing in a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 75.0 g / L and a temperature of 70 ° C. . Etching is performed in a strong acid mainly composed of sulfuric acid having a temperature of 60 ° C. and a concentration of 1 to 3 g / L for 60 seconds, followed by a strong alkali treatment for 120 seconds in sodium hydroxide having a concentration of 60.0 g / L and a temperature of 70 ° C. Washed with water.
実施例1〜3のサンプルを得るために前処理に引き続き、マグネシウム合金板に以下の化成処理を行った。 In order to obtain the samples of Examples 1 to 3, following the pretreatment, the magnesium alloy sheet was subjected to the following chemical conversion treatment.
評価例1のサンプルは、濃度60g/L、温度70℃の水酸化ナトリウム溶液中に180秒間浸漬し、水酸化マグネシウムと水酸化アルミニウムを主成分とする化成皮膜をマグネシウム合金板の表面に得た。 The sample of Evaluation Example 1 was immersed in a sodium hydroxide solution having a concentration of 60 g / L and a temperature of 70 ° C. for 180 seconds to obtain a chemical conversion film containing magnesium hydroxide and aluminum hydroxide as main components on the surface of the magnesium alloy plate. .
評価例2のサンプルでは、濃度7.5〜10.0g/L、温度35℃のリン酸マンガン水溶液に30秒間浸漬し、リン酸マンガンを主成分とし、リン酸マグネシウムと水酸化アルミニウムを含む、厚さ0.5〜1μmの化成皮膜をマグネシウム合金板表面に得た。 In the sample of Evaluation Example 2, the sample was immersed in an aqueous manganese phosphate solution having a concentration of 7.5 to 10.0 g / L and a temperature of 35 ° C. for 30 seconds, containing manganese phosphate as a main component, and containing magnesium phosphate and aluminum hydroxide. A chemical conversion film having a thickness of 0.5 to 1 μm was obtained on the surface of the magnesium alloy plate.
なお、このリン酸マンガンを主成分とする化成皮膜の厚さは、この化成皮膜を有するマグネシウム金属合金板を樹脂に埋め込み研磨して、断面を走査型電子顕微鏡で観察し、複数箇所で測定し、その平均より求めた。 The thickness of the chemical conversion film containing manganese phosphate as a main component is measured by measuring the cross section with a scanning electron microscope after embedding and polishing a magnesium metal alloy plate having the chemical conversion film in a resin. It was obtained from the average.
評価例3のサンプルでは、評価例2のサンプルと比べ、より厚い化成皮膜を得ることを目的に、化成皮膜形成における処理時間を75秒とした。得られた被膜の厚さは、1〜2μmで、評価例2と同じくリン酸マンガンを主成分とし、リン酸マグネシウムと水酸化アルミニウムを含んでいた。 In the sample of Evaluation Example 3, compared with the sample of Evaluation Example 2, the treatment time for forming the conversion coating was 75 seconds for the purpose of obtaining a thicker conversion coating. The thickness of the obtained film was 1 to 2 μm, and was composed mainly of manganese phosphate as in Evaluation Example 2, and contained magnesium phosphate and aluminum hydroxide.
比較例として、上述の前処理を行ったままのマグネシウム合金板を比較例1とし、前処理を行ったマグネシウム合金板に、コロナ放電表面処理装置を用い、出力0.37kWにて、2m/分の移動速度で1回のプラズマ処理を行ったサンプルを比較例2とした。このプラズマ処理は例えばアルミニウム合金等の金属を、アルコキシシラン含有トリアジンチオールを用いて樹脂と接合する際の表面処理として用いられる方法である。 As a comparative example, the magnesium alloy plate that has been subjected to the above-described pretreatment is referred to as comparative example 1, and a magnesium alloy plate that has been pretreated is subjected to a corona discharge surface treatment apparatus at an output of 0.37 kW and 2 m / min. A sample that was subjected to the plasma treatment once at a moving speed of was designated as Comparative Example 2. This plasma treatment is a method used as a surface treatment when, for example, a metal such as an aluminum alloy is joined to a resin using an alkoxysilane-containing triazine thiol.
次に評価例1〜3および比較例1、2のサンプルをアルコキシシラン含有トリアジンチオール溶液中に浸漬した。
用いたアルコキシシラン含有トリアジンチオール誘導体は、トリエトキシシリルプロピルアミノトリアジンチオールモノナトリウムであり、濃度が0.7g/Lとなるようにエタノール95:水5(体積比)の溶媒に溶解し、溶液を得た。このトリエトキシシリルプロピルアミノトリアジンチオールモノナトリウム溶液に室温で30分間浸漬した。
Next, the samples of Evaluation Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were immersed in an alkoxysilane-containing triazine thiol solution.
The alkoxysilane-containing triazine thiol derivative used was triethoxysilylpropylaminotriazine thiol monosodium, dissolved in a solvent of ethanol 95: water 5 (volume ratio) so that the concentration was 0.7 g / L, and the solution was dissolved. Obtained. This triethoxysilylpropylaminotriazine thiol monosodium solution was immersed for 30 minutes at room temperature.
その後、これらサンプルをオーブン内にて160℃で10分間熱処理し、反応を完了させるとともに乾燥した。そして、濃度1.0g/LのN,N’−m−フェニレンジマレイミド(N,N’−1,3−フェニレンジマレイミド)と濃度2g/Lのジクミルパーオキシドを含有するアセトン溶液に室温で10分間浸漬し、オーブン内にて150℃で10分間熱処理した。その後、サンプルの表面全体に、濃度2g/Lのジクミルパーオキシドのエタノール溶液を室温で噴霧し、風乾した。 Thereafter, these samples were heat-treated in an oven at 160 ° C. for 10 minutes to complete the reaction and dry. Then, an acetone solution containing N, N′-m-phenylene dimaleimide (N, N′-1,3-phenylene dimaleimide) having a concentration of 1.0 g / L and dicumyl peroxide having a concentration of 2 g / L was added to room temperature. And then heat-treated in an oven at 150 ° C. for 10 minutes. Thereafter, an ethanol solution of dicumyl peroxide having a concentration of 2 g / L was sprayed on the entire surface of the sample at room temperature and air-dried.
次にこれらのサンプルを120℃に加熱した金型内に配置し、表面の1部が樹脂と接合するように旭化成ケミカルズ株式会社製ABS樹脂(スタイラック(R)―ABS汎用026)を220℃で射出成形し、マグネシウム物品サンプルを得た。
樹脂は金型内で、長さ80mm、幅20mm、厚さ3mmの板となるように成形され、1つの面の端末部の長さ12mm、幅20mmの部分が、上述の処理を行ったマグネシウム合金板サンプルの端末部上に配置され、この部分が接触している。金型を80℃以下に冷却してから得られたマグネシウム合金物品を取り出した。
Next, these samples were placed in a mold heated to 120 ° C., and ABS resin (Stylac (R) -ABS General Purpose 026) manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd. was 220 ° C. so that a part of the surface was bonded to the resin. Was injection molded to obtain a magnesium article sample.
The resin is molded in a mold so as to be a plate having a length of 80 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 3 mm, and the end portion of one surface having a length of 12 mm and a width of 20 mm is subjected to the above treatment. It arrange | positions on the terminal part of an alloy plate sample, and this part is contacting. The magnesium alloy article obtained after the mold was cooled to 80 ° C. or lower was taken out.
得られた、評価例1〜3および比較例1、2のマグネシウム合金物品サンプルを引張試験片として用い、引張試験により接合強度を評価した。
島津製作所製オートグラフAG−10TD試験器を用い、マグネシウム物品サンプルのマグネシウム板部と樹脂板部の端末部(接合部と反対側の端末部)をそれぞれフラットチャックで掴み、引張速度5mm/分の引張速度で破断するまで引張った。破断に至るまでの最高到達荷重を接合面積(長さ12mmX幅20mm)で除して求めた応力を接合強度(せん断強度)とした。試験は各サンプルについて3本行った。
求めた接合強度を表1に示す。
The obtained magnesium alloy article samples of Evaluation Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were used as tensile test pieces, and the joint strength was evaluated by a tensile test.
Using an autograph AG-10TD tester manufactured by Shimadzu Corporation, the magnesium plate part of the magnesium article sample and the terminal part of the resin plate part (terminal part on the side opposite to the joint part) were each gripped with a flat chuck, and the tensile speed was 5 mm / min. It pulled until it fractured at a pulling speed. The stress obtained by dividing the maximum ultimate load up to breakage by the joining area (
Table 1 shows the obtained bonding strength.
比較例1および2では、破断は接合面で起こり、マグネシウム合金板と樹脂は完全に分かれていた。一方、評価例1〜3では、破断は接合面または、樹脂部での破断が確認された。また、接合面での破断面(マグネシウム合金板側)に関しては、樹脂の付着が認められ、破断の一部は樹脂内で起こっていることが確認された。 In Comparative Examples 1 and 2, the fracture occurred at the joint surface, and the magnesium alloy plate and the resin were completely separated. On the other hand, in Evaluation Examples 1 to 3, the fracture was confirmed at the joint surface or the resin part. Further, regarding the fracture surface (magnesium alloy plate side) at the joint surface, adhesion of the resin was observed, and it was confirmed that a part of the fracture occurred in the resin.
2.変形の抑制方法
次に、変形の抑制方法の詳細を以下に示す。
上述したようにマグネシウムまたはマグネシウム合金より成る基体の外周上の少なくとも1組の対向する辺のそれぞれにおいて、その中心から一方の端部との間に位置する第1の接合部と、その中心から他方の端部との間に位置する第2の接合部とを配置することで、応力がマグネシウム合金基体全体にバランスよく付与され変形が抑制されることを見出した。
2. Next, the detail of the deformation | transformation suppression method is shown below.
As described above, in each of at least one pair of opposing sides on the outer periphery of the base made of magnesium or a magnesium alloy, the first joint located between the center and one end, and the other from the center It has been found that by arranging the second bonding portion positioned between the end portions of the first and second end portions, stress is applied to the entire magnesium alloy substrate in a well-balanced manner and deformation is suppressed.
例えば、図16のマグネシウム合金基体において、基体250の2組の対向する辺(立壁211と213および立壁212と214)の全長に亘り化成皮膜2および脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆3を形成することで、基体250の外周全周に接合部が形成される。すなわち全ての辺に第1の接合部と第2の接合部(この実施形態では第1および第2の接合部は繋がっている)が形成される。
For example, in the magnesium alloy substrate of FIG. 16, the
これにより、樹脂の収縮による応力が基体250全体に均一に付与されることから変形が抑制される。この実施形態は、接合する樹脂の厚さが、例えば、肉厚0.5mm程度のマグネシウム合金基体の外周上の辺の厚み(図15では立壁211〜214の高さ)の例えば50%以上のように厚い樹脂を接合する場合には効果的な方法である。
Thereby, since the stress due to the shrinkage of the resin is uniformly applied to the
しかし、軽量化等の理由から使用する樹脂の厚さを薄くしたいとの要望から、立壁の高さ(外周上の辺の厚み)の例えば50%未満のような薄い樹脂を接合する場合には、接合部の面積が十分でなく、応力が基体250全体に均一に付与されないおそれがある。
However, in the case of joining a thin resin such as less than 50% of the height of the standing wall (the thickness of the side on the outer periphery) because of the desire to reduce the thickness of the resin used for reasons such as weight reduction. The area of the joint is not sufficient, and there is a possibility that stress is not uniformly applied to the
そこで、以下に接合する樹脂の厚さが薄い場合でもより効果的にマグネシウム合金基体の変形を抑制できるより好ましい実施形態について説明する。 Therefore, a more preferred embodiment that can more effectively suppress deformation of the magnesium alloy substrate even when the thickness of the resin to be joined is thin will be described below.
図3は、本発明の実施形態にかかるマグネシウム合金物品110を示す斜視図である。
図4は、マグネシウム合金物品110のマグネシウム合金基体50を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing the
FIG. 4 is a perspective view showing the
マグネシウム合金物品110は、例えば、携帯電話等の電子機器を含む各種機器の筐体として用いることができる。マグネシウム合金基体50(材質等は上述のマグネシウム合金基体1と同じ)は、その内部に電子部品等の各種部材を収納できるように、天板(または底面)35と、天板35の周囲(すなわちマグネシウム合金基体50の外周上)に配置された立壁11〜14を有している。
The
立壁11〜14は、立壁11と立壁13が対向し、立壁12と立壁14が対向している。そしてこの対向する2組の立壁のうち、少なくとも1組の立壁(図4では、立壁11と13)は、それぞれ外側に突出した接合部を有している。立壁11はその外周方向(図4のx方向)の全長に亘り厚さが立壁11の高さより低い接合部21を有している。接合部21の半分(例えば、その長さ(外周に沿った長さ、x方向の長さ)の中心から−x方向)が第1の接合部に相当し、残りの半分(長さの中心から+x方向)が第2の接合部に相当する。すなわち接合部21は、第1の接合部と第2の接合部が接触した形態となっている。
In the standing
一方立壁13は接合部31、32を有している。なお、接合部(締結部)31、32は、マグネシウム合金物品110を、他の部品にねじ止めするための締結部として用いることができる形態となっており、このように接合部は他の機能を併せ持ってもよい。図4からわかるように、接合部31は、立壁13の長さの中心からx方向に位置し、接合部32は立壁13の長さの中心から−x方向に位置しており、一方が第1の接合部に相当し、他方が第2の接合部に相当する。すなわち立壁13は、離れて配置された第1の接合部と第2の接合部を有する。
On the other hand, the standing
このマグネシウム合金基体50のうち、少なくとも接合部分21、31、32に上述した、化成被膜2と脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被膜3を形成(図3に図示せず)しマグネシウム合金部材を得る。そして、接合部21、31、32の表面において、樹脂とマグネシウム合金基体50と樹脂4とを、化成被膜2と脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被膜3とを介して接合する。
Of the
接合部21、31、32での樹脂4との接合は、接合部の一方の面のみで行ってもよい。好ましくは接合面積を増加させるように、例えば接合部21、31、32を樹脂4により完全に覆う等の方法により接合部の両面で樹脂と接合する。
The joining with the
樹脂4とマグネシウム合金基体50との接合個所を増やすことで変形の抑制は、より容易になることから、マグネシウム合金基体50と樹脂4との接合は、接合部21、31、32以外の部分でも行われるのが好ましい。例えば図3に示す実施形態であれば、立壁11〜14の外側表面にも化成被膜2と脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被膜3を形成しておくこと(例えばマグネシウム合金基体50の表面全体に化成被膜2と脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被膜3を形成してもよい)で、立壁11〜14の外側表面と樹脂4とを、化成被膜2と脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被膜3を介して接触する部分において接合することができる。
Since the deformation can be suppressed more easily by increasing the number of joints between the
このような接合部21、31、32を設けることによりマグネシウム合金基体50の変形を抑制できるメカニズムは以下のように推定される。
A mechanism that can suppress the deformation of the
収縮量の差により立壁11および立壁13に加わる応力は、樹脂の収縮量がマグネシウム合金の収縮量より大きいことから、マグネシウム合金基体50の内向きに生ずる。第1の接合部と第2の接合部が立壁11または13の長さの中心を挟んで反対側に形成されることから、立壁11および13に均一にこの応力が付与され変形を抑制する効果を得ることができる。
The stress applied to the standing
さらに、接合部21、31、32は外向きに突出していることから、例え樹脂4の厚さ(図3のz方向)が薄くても、これら接合部は広い面積で樹脂4と接合することができ、局所的に強い応力が作用するのを回避できる。
Furthermore, since the
以下に、立壁、接合部についてより詳細に説明する。
図3および4に示す実施形態では、立壁11〜14は、天板35の外周全体が立壁11〜14により取り囲まれているが、天板35の周囲のうち一部に、対向する立壁を少なくとも1組設けてもよい。また、立壁11〜14は、天板35の端部にあるのみならず、図4に示すように天板35との間に空間を介して配置されてもよい(例えば立壁11)。さらに天板35の縁部のみならず、天板35の縁部から内部に若干入った位置に配置してもよい。
Below, it demonstrates in detail about a standing wall and a junction part.
In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the standing
立壁11〜14は、内部に部材を収納するスペースを確保するために好ましくは1mm以上の高さを有する。また、上述の応力が生じてもマグネシウム合金物品110が十分な剛性を確保し、かつ軽量化を実現できるように、立壁11〜14の厚さは0.5mm以上であることが好ましい。
The standing
なお、図3および図4に示す実施形態では、天板は概ね長方形の形状を有しているが、これに以外にも円形や多角形等の各種形状を有してもよい。なお天板が円形の場合、対向する立壁とは、円弧状の位置が120°以上離れた立壁または立壁の部分同士を意味し、天板が略三角形上の場合は、隣り合う2辺に位置する立壁同士を意味する。 In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the top plate has a substantially rectangular shape, but may have various shapes such as a circle and a polygon other than this. When the top plate is circular, the facing vertical walls mean vertical walls or portions of the vertical walls whose arc-shaped positions are separated by 120 ° or more, and when the top plate is substantially triangular, it is located on two adjacent sides. Means standing walls.
接合部は、各種の配置が可能である。
図5〜図8は、接合部の各種の配置の実施形態を概略的に示す図である。
図5に示すマグネシウム合金基体51では、図4に示すマグネシウム合金基体50と同様に、複数組の対向する立壁(図5の実施形態では2組)のうち、1組の立壁11’と13’にそれぞれ接合部21と23が立壁の外側方向に突出して取り付けられている。マグネシウム合金基体51では立壁11’および13’の長さ(基体51の外周方向に沿った長さ、図5のx方向)と接合部21および23の長さ(基体51の外周方向に沿った長さ、図5のx方向)が同じであり、立壁11’と立壁13’の両方とも、第1の接合部と第2の接合部が接触して(一体となって)配置されている。
Various arrangements are possible for the joint.
5-8 is a figure which shows roughly embodiment of the various arrangement | positioning of a junction part.
In the magnesium alloy base 51 shown in FIG. 5, as with the
なお、図5のように複数組の対向する立壁の中から、接合部21と接合部23を設ける立壁の組を選択する場合は、対向する立壁間の距離の長い組を選択する方がより変形を抑制できることから好ましいが、距離の短い組を選択しても一定の変形抑制効果を得ることができる。
In addition, when selecting the set of the standing wall which provides the
部品によって、要求されるマグネシウム合金基体と樹脂との接合力は異なる。また、樹脂によって単位面積当たりの化学的な接合力が異なるので、部品と選択した樹脂に応じた接合力を確保できる接合部の面積が必要となる。一般的には、接合部21、23は、好ましくは面積が0.5mm2以上、更に好ましくは、1.0mm2以上とする。
The required bonding force between the magnesium alloy substrate and the resin differs depending on the part. In addition, since the chemical bonding force per unit area differs depending on the resin, the area of the bonding portion that can ensure the bonding force according to the component and the selected resin is required. In general, the
図9は、図5に示すマグネシウム合金基体51と同様の実施形態である、図4に示すマグネシウム合金基体50を裏側から見た上面図である。
図10は、図9に示すマグネシウム合金基体50の変形例であるマグネシウム合金基体55を示す上面図である。マグネシウム合金基体55では、マグネシウム合金基体50と同様に締結部31、32が立壁13の第1および第2の接合部として機能し、立壁11には、互いに接触した第1の接合部と第2の接合部として機能する接合部21’が設けられている。
9 is a top view of the
FIG. 10 is a top view showing a
接合部21’の幅(図10のy方向)は端部(長さの中心から離れていく方向)が中央部より広くなっている。これにより樹脂の収縮による応力(y軸方向の基体55内側に向かう応力)を立壁12または14に近い端部で大きくし、立壁による支持のない中央部で小さくでき、変形をより抑制できる。
As for the width (y direction in FIG. 10) of the joining portion 21 ', the end portion (direction away from the center of the length) is wider than the central portion. As a result, the stress due to resin shrinkage (stress in the y-axis direction toward the inside of the base 55) can be increased at the end portion close to the standing
図6に示すマグネシウム合金基体52では、2組の対向する立壁(立壁11’と13’および立壁12’と14’)とも接合部(接合部21〜24)を有している。図6に示す実施形態では、立壁の外周全てを取り囲むように接合部21〜24が配置されている。立壁21〜24の全てが第1の接合部と第2の接合部が一体となった接合部を有している。
In the magnesium alloy base 52 shown in FIG. 6, two sets of opposed standing walls (standing
このように対向する立壁の複数の組が、第1および第2の接合部を有することは、例えば図6のx方向とy方向応力のような、複数の方向の応力による変形を抑制できることから好ましい。 The plurality of sets of standing walls facing each other as described above has the first and second joint portions because deformation due to stress in a plurality of directions such as the x-direction stress and the y-direction stress in FIG. 6 can be suppressed. preferable.
図11は、図6に示す実施形態を、図9に示すマグネシウム合金基体50と同様の基体に適用した例であるマグネシウム合金基体56を示す。
マグネシウム合金基体56は、締結部を有せず、立壁11〜14の外周が接合部21〜24により取り囲まれている。
FIG. 11 shows a magnesium alloy substrate 56 that is an example in which the embodiment shown in FIG. 6 is applied to a substrate similar to the
The magnesium alloy base 56 does not have a fastening portion, and the outer circumferences of the standing
図7は、図6に示すマグネシウム合金基体52の変形例であるマグネシウム合金基体53を示す。マグネシウム合金基体53も2組の対向する立壁がそれぞれ接合部を有している。そして、それぞれの接合部は立壁の周囲の一部しか覆っていない(立壁11’の長さ(基体53の外周方向に沿った長さ、図7のx方向の長さ)が接合部21aと21bの長さ(基体53の外周方向に沿った長さ、図7のx方向の長さ)の合計より長く、立壁13’の長さが接合部23aと23bのx方向の長さの合計より長い。同様に立壁12’の長さ(基体53の外周方向に沿った長さ、図7y方向の長さ)が、接合部22aと22bの長さ(基体53の外周方向に沿った長さ、図7y方向の長さ)の合計より長く、立壁14’の長さは、接合部24aと24bの長さの合計より長い。)。
FIG. 7 shows a
例えば図7に示す立壁11’では、接合部21aと21bの一方が第1の接合部に相当し、他方が第2の接合部に相当するように、立壁11’〜14’の全てが、互いに離れた第1の接合部と第2の接合部を有する。
For example, in the standing
図12に示す実施形態のマグネシウム合金基体57では、立壁11および立壁13がそれぞれ1つずつ接合部21および接合部23を備えている。一方立壁12は、2つの接合部22aと22bを、立壁14も2つの接合部24aと24bを備えている。
このように、例えば立壁の長さに応じて、立壁11〜14の一部が第1の接合部と第2の接合部が一体となった1つの接合部を備え、残りの立壁が第1の接合部と第2の接合部が分離するように複数の接合部を備えてもよい。
In the
Thus, for example, depending on the length of the standing wall, a part of the standing
図13は、接合部21、22a、22b、23、24a、24bにおいて、マグネシウム合金基体57と樹脂4とが接合されているマグネシウム合金物品120を示す。
FIG. 13 shows the
図14に示すマグネシウム合金基体58では、立壁12と14は、それぞれ3つの接合部を備え、一方、立壁11と13はそれぞれ2つの接合部を備えている。このように例えば立壁の長さに応じて接合部の数を変えてもよい。図14に示す実施形態の立壁12では、接合部22aと22bが第1または第2の接合部の一方に相当し、接合部22cが第1または第2の接合部の他方に相当する。このように一つの立壁上で複数の第1の接合部および/または複数の第2の接合部を設けてもよい。
In the magnesium
図8は、図6に示すマグネシウム合金基体52の別の変形例であるマグネシウム合金基体54を示す。これまでの示した実施形態では接合部は立壁の上部または下部に設けられているが、マグネシウム合金基体54では、立壁の高さ方向(図8のz方向)の中間部に接合部21〜24が設けられている。なお、マグネシウム合金基体54では、接合部は立壁の周囲全体を取り囲んでいるが、立壁の周囲の一部のみを取り囲んでもよい(すなわち第1と第2の接合部が分離してもよい)。
FIG. 8 shows a magnesium alloy base 54 which is another modification of the magnesium alloy base 52 shown in FIG. In the embodiment shown so far, the joint portion is provided at the upper portion or the lower portion of the standing wall. However, in the magnesium alloy base 54, the
立壁の高さ方向の中間部に接合部を設けることで発生する応力が基体の高さ方向の中間部に優先的に付与され、端部に付与された場合より優れた変形抑制効果を得られる場合がある。 The stress generated by providing a joint at the intermediate portion in the height direction of the standing wall is preferentially applied to the intermediate portion in the height direction of the base body, and a better deformation suppressing effect than when applied to the end portion can be obtained. There is a case.
以上の実施形態で示したマグネシウム合金基体(表面に化成被膜2と脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被膜3を形成されマグネシウム合金部材となる)を用いたマグネシウム合金物品の製造方法を以下に示す。
A method for producing a magnesium alloy article using the magnesium alloy substrate shown in the above embodiment (the surface is formed with the
マグネシウム合金基体50等、接合部を有する所定の形状のマグネシウム合金基体を、例えば、ダイカスト、チクソモールド、プレス成形などにより得る。そしてマグネシウム合金基体の表面、少なくとも接合部の表面に、上記の「1.接合方法」で示した方法を用いて、化成皮膜2および脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆3を形成し、マグネシウム合金部材を得る。
A magnesium alloy substrate having a predetermined shape having a joint portion such as the
そして、得られたマグネシウム合金部材を「1.接合方法」に示すように、金型内に配置し、所定の金型温度に加熱し、金型中に所定の溶融樹脂を射出してインサート成形物品またはアウトサート成形物品を得る。 Then, as shown in “1. Joining method”, the obtained magnesium alloy member is placed in a mold, heated to a predetermined mold temperature, and a predetermined molten resin is injected into the mold to perform insert molding. An article or an outsert molded article is obtained.
さらに所定の温度および時間(例えば金型温度60〜120℃、5秒〜10分間)保持した後、冷却し得られたマグネシウム合金物品を取り出す。 Furthermore, after holding | maintaining predetermined temperature and time (for example, mold temperature 60-120 degreeC, 5 second-10 minutes), the magnesium alloy article | item obtained by cooling is taken out.
この際、樹脂4の変形を防止するため室温まで冷却するのが好ましい。しかし、冷却時間を確保できない等の理由から室温より高い温度で金型からマグネシウム合金物品を取り出す際は、金型からマグネシウム物品を離型させる押し出しピンが樹脂4に当たり樹脂4を変形させるのを避けるように、押し出しピンを立壁から外側に突出している接合部に当てるようにしてもよい。
At this time, it is preferable to cool to room temperature in order to prevent deformation of the
なお、上述の実施形態では、立壁を有するマグネシウム合金基体について述べたが、本発明は立壁に相当する厚さ(即ち外側に突出する接合部を形成できる厚さ)を有するマグネシウム基体(立壁を有しなくてもよい)に適用可能であり、このようなマグネシウム合金基体に上述の接合部を設け、化成被膜2と水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆3を形成したマグネシウム合金部材およびこのマグネシウム合金部材と樹脂4とを接合部で接合したマグネシウム合金物品も本発明の技術的範囲に含まれる。
In the above-described embodiment, a magnesium alloy substrate having a standing wall has been described. However, the present invention describes a magnesium substrate (having a standing wall having a thickness corresponding to the standing wall (that is, a thickness capable of forming a joint protruding outward). And a magnesium alloy member in which the above-mentioned joint portion is provided on such a magnesium alloy substrate and the
また、上述した接合方法は、化成皮膜2および脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆3を形成し、マグネシウム合金基体と樹脂との強固な接合力を得ているが、これ以外にも強固な接合力を得る手段を用いて「2.接合方法」に記載した方法により接合したマグネシウム合金物品も本発明の技術的範囲に含まれる。
In addition, the bonding method described above forms the
1,50〜58,250 マグネシウム合金基体、2 化成皮膜、3 脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被膜、4,204 樹脂、11,11’,12,12’,13,13’,14,14’,211〜214 立壁、21,21’,21a,21b,22,22a,22b,22c,23,23a,23b,24a,24b,24c,31,32 接合部、231,232 締結部、35,235 天板、100,110,120 マグネシウム合金物品 1,50-58,250 Magnesium alloy substrate, 2 conversion coating, 3 dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative coating, 4,204 resin, 11, 11 ', 12, 12', 13, 13 ', 14, 14', 211 -214 Standing wall, 21, 21 ', 21a, 21b, 22, 22a, 22b, 22c, 23, 23a, 23b, 24a, 24b, 24c, 31, 32 Joint part, 231, 232 Fastening part, 35, 235 Top plate , 100, 110, 120 Magnesium alloy articles
Claims (12)
前記第1の接合部と前記第2の接合部とは、水酸化物、カルボン酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、炭酸塩、硫酸塩、チオ硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、過マンガン酸塩、アミノ化合物および金属アセチルアセトナートよりなる群から選ばれる少なくとも1つを含む化成皮膜と、脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被覆とを介して前記基体の外周の少なくとも一部を取り囲む樹脂と接合していることを特徴とするマグネシウム合金物品。 A bottom surface, at least one pair of opposing standing walls disposed around the bottom surface and projecting upward from the bottom surface, and a first joint disposed on each of the standing walls and projecting outward from the standing wall and a second joint portion, a second junction located between the center and the other end of the first joint and the standing wall which is located between the center and one end of the upstanding wall A magnesium article comprising a substrate made of magnesium or a magnesium alloy,
The first joint and the second joint include hydroxide, carboxylate, phosphate, silicate, carbonate, sulfate, thiosulfate, nitrate, nitrite, permanganate Bonding with a resin surrounding at least a part of the outer periphery of the substrate via a chemical conversion film containing at least one selected from the group consisting of a salt, an amino compound and a metal acetylacetonate and a dehydrated silanol-containing triazine thiol derivative coating A magnesium alloy article characterized by comprising:
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