JPH0430473B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明はマグネシウムまたはその合金の陽極酸
化処理液に関するものである。 さらに詳しくいえば、マグネシウムまたはその
合金の表面に耐食性、耐摩耗性などが優れた酸化
皮膜を形成させるための陽極酸化処理液に関する
ものである。 ［従来の技術］ マグネシウムまたはその合金は実用金属の中で
もつとも軽量で機械的性質も優れているが、化学
的に活性で耐食性に劣るためにその実用分野が限
定されている。それ故、従来から種々の表面処理
法が提案され実施されている。 マグネシウムまたはその合金の表面処理法を大
別すると、化学的処理法と陽極酸化処理法に分類
される。 化学的処理法は、クロムまたはマンガン酸塩を
主成分とした処理液にマグネシウムまたはその合
金を浸漬し、化学的に防食皮膜を形成する方法で
あり、例えばJIS−Ｈ−8651（1978）の１〜４種、
７種などがそれに該当する。一方、陽極酸化処理
法はアルミン酸塩、フツ化物、クロム酸塩などを
主成分とした処理液にマグネシウムまたはその合
金を浸漬し、交流または直流の電源によつて電気
化学的に酸化皮膜を形成する方法であり、例えば
JIS−Ｈ−8651（1978）の５種、６種およびMIL
規格（MIL−M45220B）に記載されたHAE法、
Dow17法などがそれに該当する。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかし、これらの従来法はいずれも満足しうる
方法ではなく、改良すべき問題点がある。例えば
化学的処理法はその目的を仮防食または塗装下地
用においているために、長期間の耐食性は期待で
きなく、また形成皮膜の耐摩性は極めて小さい。
一方、陽極酸化処理法の中には前述のHAE法ま
たはDow17法のように比較的に好ましい処理法
もあるが、マンガンまたはクロムのような重金属
類を含有するために、陽極酸化処理時に処理浴か
ら発生する蒸気（ミスト）に対する防止設備およ
び廃液処理設備が不可欠であり、経済的に不利で
ある。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、珪酸塩、カルボン酸塩および水酸化
アルカリを水に溶解してなる新規のマグネシウム
またはその合金の陽極酸化処理液に関する。 さらに本発明は、該処理液中にさらに硼酸塩お
よび燐酸塩から選ばれる１種または２種以上の化
合物を溶解してなる新規のマグネシウムまたはそ
の合金の陽極酸化処理液に関する。 本発明の陽極酸化処理液の構成成分は、酸化皮
膜の形成に必要な主成分の群と、それを補助する
副成分の群とから成り立つている。この場合、主
成分の群だけの処理液を用いても耐摩耗性の優れ
た硬質酸化皮膜を形成するが、副成分の添加によ
りさらに皮膜性状が向上する。 主成分としては珪酸塩、カルボン酸塩および水
酸化アルカリが挙げられ、また副成分としては硼
酸塩および燐酸塩が挙げられる。これらの成分を
適量配合した陽極酸化処理液を用いてマグネシウ
ムまたはその合金を陽極酸化処理すると、その表
面にフオルステライト（2MgO・SiO₂）を主成分
としたガラス状の酸化皮膜を形成し、皮膜の厚さ
も最大30μmに達することが判明した。この酸化
皮膜の色調は白色で、従来公知の陽極酸化処理法
の皮膜、例えばHAE法の暗褐色、Dow17法の暗
緑色に比較して装飾的にも優れ、また耐食性およ
び耐摩耗性もより好ましいことがわかつた。 本発明の陽極酸化処理液を構成する化合物は、
水溶性などの面からいずれもアルカリ金属塩であ
ることが好ましく、その量は珪酸塩30〜150ｇ／
、カルボン酸塩10〜120ｇ／、水酸化アルカ
リ30〜150ｇ／、硼酸塩５〜50ｇ／、燐酸塩
５〜50ｇ／の範囲から選ばれる。ただし、本発
明の陽極酸化処理液を用いてマグネシウムまたは
その合金を陽極酸化処理する場合に、さらに高度
の耐食性を必要とするならば、該処理液に例えば
重クロム酸塩を２〜20ｇ／添加してもよい。し
かし、この場合にはクロムに対する処理設備を要
する。 本発明の陽極酸化処理液が対象とする金属は、
マグネシウムまたはその合金であれば特に制限は
なく、一般の構造材もしくは工業材料で、マグネ
シウムの含有量が70％以上、その他例えばアルミ
ニウム、亜鉛、マンガン、ジルコニウム、珪素、
希土類などを含有するマグネシウム合金に適用さ
れる。 珪酸塩としては例えば珪酸リチウム、珪酸ナト
リウム、珪酸カリウムなどが挙げられ、その量は
30〜150ｇ／、好ましくは50〜100ｇ／の範囲
が適当である。珪酸塩の量が少ない場合には、マ
グネシウムまたはその合金の表面に良好な酸化皮
膜が形成され難く、また多い場合には陽極酸化処
理液中に溶解している他の成分が析出し好ましく
ない。 カルボン酸塩としては水溶性の塩が好ましく、
例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸などのモノカル
ボン酸、シユウ酸、マロン酸、コハク酸などのジ
カルボン酸、乳酸、酒石酸、クエン酸などのオキ
シカルボン酸など、カルボン酸のアルカリ金属塩
が挙げられる。使用量は一般に10〜120ｇ／、
好ましくは40〜80ｇ／が適当である。カルボン
酸塩の量が少なすぎる場合にはその添加効果が低
く、多くても効果はそれほど期待できない。ここ
における添加効果とは陽極酸化皮膜の緻密さのこ
とであり、カルボン酸の添加によりマグネシウム
またはその合金の表面に生成するカルボン酸のマ
グネシウム塩が皮膜の緻密さに関与していること
が推察される。 水酸化アルカリとしては例えば水酸化リチウ
ム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙
げられ、使用量は30〜150ｇ／、好ましくは60
〜120ｇ／が適当である。水酸化アルカリの量
が少なすぎる場合には、陽極酸化皮膜形成のため
の分解電圧が高くなり、また形成皮膜の表面が粗
くなる。一方使用量が多すぎる場合には、陽極処
理浴に電流が流れすぎ、マグネシウムまたはその
合金の分解電圧が上がらない。 前述のように本発明の酸化皮膜は主成分のみを
溶解した処理液を用いても緻密で硬質な陽極酸化
皮膜は得られるが、次の副成分の添加によりさら
にその皮膜性状は向上する。 硼酸塩としては例えばメタ硼酸リチウム、メタ
硼酸ナトリウム、メタ硼酸カリウムなどが挙げら
れ、その使用量は５〜50ｇ／、好ましくは10〜
40ｇ／が適当である。硼酸塩の量が少ない場合
には陽極酸化皮膜の発達が悪く所期の膜厚が得ら
れ難く、その皮膜の耐摩耗性も低い。また多い場
合には硼酸塩の陽極酸化処理液中における溶解性
が悪くなるので好ましくない。 本発明の好ましい陽極酸化処理液は、珪酸塩、
カルボン酸塩および水酸化アルカリと共に硼酸塩
および燐酸塩から選ばれる１種または２種以上の
化合物を水に溶解して得られるが、更に必要に応
じてフツ化物を溶解させることができる。 フツ化物としては例えばフツ化リチウム、フツ
化ナトリウム、フツ化カリウムなどか挙げられ、
その使用量は１〜30ｇ／、好ましくは２〜20
ｇ／が適当である。フツ化物の量が少なすぎる
場合には陽極酸化皮膜の性状が劣り、多すぎる場
合には、マグネシウムまたはその合金の表面に火
花が集中し正常な陽極酸化処理が困難となりやす
く、また処理液中のフツ化物の溶解性が悪くな
る。 燐酸塩としては例えば燐酸三リチウム、燐酸三
ナトリウム、燐酸三カリウムなどが挙げられ、そ
の使用量は５〜50ｇ／、好ましくは10〜30ｇ／
が適当である。燐アルカリの量が少なすぎる場
合には、陽極酸化皮膜の発達が劣り所期の膜厚が
得られ難く、また多すぎる場合には陽極酸化皮膜
が多孔質となり耐摩耗性が低下しやすい。 処理液の調整にあたつては、各化合物の群より
２種以上選定しても差支えないが、１種選定し配
合する方が適当である。 このようにして調整した陽極酸化処理液を用い
てマグネシウムまたはその合金を酸化処理する
と、その表面に耐食性に優れ耐摩耗性が極めて大
きい白色硬質皮膜が生成するが、さらに高度の耐
食性を皮膜に期待するときには、該処理液に対し
てクロム酸塩を添加することもできる。この場合
形成する酸化皮膜の色調は灰縁色となる。 クロム酸塩としてはクロム酸のアルカリ金属
塩、例えば重クロム酸ナトリウム、重クロム酸カ
リウムなど用いられる。その使用量は2.5〜30
ｇ／、好ましくは５〜20ｇ／が適当である。
クロム酸塩の量が少なすぎる場合には添加効果が
小さく、また多すぎる場合には陽極酸化皮膜が粗
くなり、耐食性および耐摩耗性が低下する。 本発明の陽極酸化処理液を用いてマグネシウム
またはその合金を陽極酸化処理するに際して、処
理液の温度は20〜60℃に調整する。処理液の温度
がこの範囲よりも低い場合には処理液の構成成分
が析出する可能性があり、またこの範囲よりも温
度が高い場合には生成した酸化皮膜の一部が溶解
し、所期の厚さの皮膜が得られ難くなるととも
に、処理液からの水分の蒸発が大きくなりその対
策が必要となる。陽極酸化処理時の電流密度は
0.2〜5A／ｄm²、好ましくは１〜4A／ｄm²が適当
である。電流密度が小さすぎる場合には、ガラス
状の酸化皮膜が得られ難く耐食性および耐摩耗性
ともに低い。また電流密度が大きすぎる場合に
は、マグネシウムまたはその合金の表面の一部分
に火花が集中し均質な酸化皮膜が形成しない場合
がある。なお、従来の陽極酸化処理法は火花の集
中にともなう皮膜焼け減少を回避するように工夫
されているが、本発明の陽極酸化処理液による処
理では、火花の集中にともなう皮膜焼け減少が起
こらない利点を有する。 本発明の処理液を用いて表面処理を実施した処
理品は、水洗乾燥後直ちにその目的に使用しても
差支えないが、クロム酸塩の溶液に処理品を浸漬
後水洗乾燥する従来公知の後処理法を採用する
と、皮膜が安定化し耐食性がさらに向上する。 次に、実施例と比較例を示し本発明をさらに詳
述するが、本発明は実施例に限定されない。 ［実施例］ 各例における耐食性はJIS−Ｚ−2371の「塩水
噴霧試験」に記載の方法に準じ、陽極酸化処理品
について48時間塩水噴霧を行い、噴霧試験前後の
腐食減量を測定した。 耐摩耗性はJIS−Ｈ−8682の「アルミニウムお
よびアルミニウム合金の陽極酸化皮膜の耐摩耗性
試験方法」に記載の方法に準じ、陽極酸化処理に
よつて得られた処理品について平面摩耗試験（荷
重400ｇｆ、往復摩擦回数60DS／分、研磨紙
＃320、材質SiC）を行い、皮膜厚さ1μmを摩耗
するのに必要な摩擦輪の往復摩擦回数（DS値）
を測定した。 実施例 １〜６ マグネシウム合金板（AZ31、厚さ３mm）から
縦60×横50mmの試験片を切り出し、＃400の研磨
紙で表面を研磨し、アルカリおよび酸洗浄した
後、第１表の組成の陽極酸化処理液を用いて陽極
酸化処理を行つた。なお陽極酸化処理条件は、処
理液温度30℃、交流電流密度3A／ｄm²（電圧50
〜100V）および処理時間30分である。 陽極酸化処理品は水洗後、重クロム酸ナトラウ
ム50ｇ／、重フツ化カリウム50ｇ／から成る
後処理液に３分間浸漬し、水洗乾燥した。 実施例１〜８、比較例１および２の表面処理品
について、皮膜厚さ、耐食性試験、耐摩耗性試験
および色相観察の各結果を第２表に示す。 実施例 ７ 実施例３の陽極酸化処理液を用いて、交流電流
密度を1.5A／ｄm²に代えた以外は実施例３と同
様な処理条件で陽極酸化処理を行つた。 実施例 ８ 実施例５の陽極酸化処理液を用いて、処理温度
を50℃に変えた以外は実施例３と同様な処理条件
で陽極酸化処理を行つた。 比較例 １ 従来公知のHAE法に準じて陽極酸化処理液を
調整した。すなわち水酸化アルミニウム35ｇ／
、水酸化カリウム165ｇ／、フツ化カリウム
35ｇ／、燐酸三ナトリウム35ｇ／、過マンガ
ン酸カリウム20ｇ／から成る処理液を用い、実
施例で用いた試験片（AZ31）について、処理液
温度20℃、交流電流密度2A／ｄm²、処理時間30
分の条件で陽極酸化処理を行つた。 陽極酸化処理品は水洗後、重クロム酸ナトリウ
ム20ｇ／、重フツ化アンモニウム100ｇ／か
ら成る処理液にて後処理を行つた。 比較例 ２ 従来公知のDow17法に準じて陽極酸化処理液
を調整した。すなわちフツ化水素アンモニウム
240ｇ／、重クロム酸ナトリウム100ｇ／、85
％燐酸90mlから成る処理液を用い、実施例の試験
片（AZ31）について、処理液温度80℃、交流点
流密度2.8A／ｄm²、処理時間30分の条件で陽極
酸化処理を行つた。

【表】

【表】 ［発明の効果］ 本発明のマグネシウムまたはその合金の陽極酸
化処理液を用いた陽極酸化処理で形成した皮膜
は、従来公知の皮膜よりも耐食性、耐摩耗性およ
び装飾性、特に耐摩耗性に優れている。 本発明の処理液はアルカリ性であり、また処理
温度も常温付近であるために、鉄、プラスチツク
などにより電解槽が製作でき経済的に有利であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 珪酸塩、カルボン酸塩および水酸化アルカリ
   を水に溶解してなるマグネシウムまたはその合金
   の陽極酸化処理液。 ２ 該処理液中にさらに硼酸塩および燐酸塩から
   選ばれる１種または２種以上の化合物を溶解して
   なる特許請求の範囲第１項記載のマグネシウムま
   たはその合金の陽極酸化処理液。