JPH0835073A - マグネシウムベース金属成形体の表面改質方法 - Google Patents

マグネシウムベース金属成形体の表面改質方法

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JPH0835073A
JPH0835073A JP11859295A JP11859295A JPH0835073A JP H0835073 A JPH0835073 A JP H0835073A JP 11859295 A JP11859295 A JP 11859295A JP 11859295 A JP11859295 A JP 11859295A JP H0835073 A JPH0835073 A JP H0835073A
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JP
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magnesium
acid
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molded body
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JP11859295A
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Matsufumi Takatani
松文 高谷
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/48Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 not containing phosphates, hexavalent chromium compounds, fluorides or complex fluorides, molybdates, tungstates, vanadates or oxalates
    • C23C22/57Treatment of magnesium or alloys based thereon

Abstract

(57)【要約】 【構成】 マグネシウムベース金属成形体を、過マンガ
ン酸又はマンガン酸の水溶性塩の少なくとも1種を0.
5〜200g/リットルの濃度で、かつ場合により改質
促進剤を15g/リットルを超えない濃度で含有する水
溶液中に20秒ないし30分間浸せきすることを特徴と
するマグネシウムベース金属成形体の表面改質方法であ
る。 【効果】 マグネシウムベース金属成形体の表面に良好
な耐食性、防錆性、塗膜密着性をもたらす化成皮膜を効
果的に形成することができ、しかも従来法に比べて処理
中に有害なミストの発生が少ない上、有害な廃水を生じ
ないので、環境汚染を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマグネシウムベース金属
成形体の表面改質方法の改良に関するものである。さら
に詳しくいえば、本発明は、マグネシウムベース金属成
形体の表面に、良好な耐食性、防錆性、塗膜密着性をも
たらす化成皮膜を効果的に形成することができ、しかも
従来法に比べて処理中に有害なミストの発生が少ない
上、廃水の公害性も著しく小さく、環境汚染の面で有利
なマグネシウムベース金属成形体の表面処理方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】マグネシウムやその合金から成るマグネ
シウムベース金属は種々の用途に用いられている。特
に、マグネシウム合金は、密度がアルミニウム合金の約
2/3で、実用金属材料中最も軽量である上、切削性が
良好で、かつ強度/密度比が高いことから、航空機材料
や自動車材料などとして用いられている。
【0003】しかしながら、このマグネシウムベース金
属成形体は、大気中でただちに酸化して薄い酸化皮膜で
覆われる結果、塗装した場合塗膜の密着性が低下し、海
水や塩化物水溶液に対する耐食性が著しく劣化する上、
塩酸、硫酸、硝酸などの酸に溶けやすいなどの欠点をも
たらす。
【0004】このため、マグネシウムベース金属成形体
の耐食性、防錆性、塗膜密着性を向上させるために、従
来、六価クロム酸塩を主成分とする強酸性の水溶液を用
いて、マグネシウムベース金属成形体の表面処理を行
い、その表面に化成皮膜を形成させ安定化することが行
われているが、この方法は、取り扱いにくい強酸性液を
用いなければならない、六価クロムを含有する有害なミ
ストを発生する、六価クロムを含有する廃水による環境
汚染をもたらすなどの欠点を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来のマグネシウムベース金属成形体の表面処理方法が
有する欠点を克服し、マグネシウムベース金属成形体の
表面を、良好な耐食性、防錆性、塗膜密着性をもたらす
ように改質することができ、しかも処理中に有害な生成
物の発生を伴わない表面改質方法を提供することを目的
としてなされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、マグネシウ
ムベース金属成形体の表面を改質するために鋭意研究を
重ねた結果、六価クロムの排出基準が0.5mg/リッ
トルであるのに対し、マンガンはその排出基準が10m
g/リットル(鉄の排出基準と同じ)と低毒性であるこ
とに着目し、過マンガン酸カリウムやマンガン酸カリウ
ムを所定の割合で含有し、かつ場合により改質促進剤を
所定の割合で含有する水溶液を用いて、マグネシウムベ
ース金属成形体の表面を処理することにより、その表面
に優れた耐食性、防錆性、塗膜密着性を付与しうること
を見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至っ
た。
【0007】すなわち、本発明は、マグネシウムベース
金属成形体を、過マンガン酸又はマンガン酸の水溶性塩
の少なくとも1種を0.5〜200g/リットルの濃度
で含有し、かつ場合により改質促進剤を15g/リット
ルを超えない濃度で含有する水溶液中に、20秒ないし
30分間浸せきすることを特徴とするマグネシウムベー
ス金属成形体の表面改質方法を提供するものである。
【0008】本発明において、成形体の材料として用い
るマグネシウムベース金属は、マグネシウム金属やその
合金であって、このマグネシウム合金としては、例えば
Mg‐Al系、Mg‐Zn系、Mg‐Mn系、Mg‐A
g系、Mg‐希土類元素系などの合金を挙げることがで
きる。
【0009】本発明方法においては、前記マグネシウム
ベース金属成形体の表面を、過マンガン酸又はマンガン
酸の水溶性塩を含む水溶液中に浸せきする。この際、用
いる過マンガン酸又はマンガン酸の水溶性塩としては、
アルカリ金属塩例えばナトリウム塩、カリウム塩、リチ
ウム塩やアルカリ土類金属塩例えばマグネシウム塩など
が好適であるが、そのほかアンモニウム塩を用いること
もできる。これらの水溶性塩は0.5〜200g/リッ
トル、好ましくは1〜10g/リットルの濃度で用いら
れる。この含有量が0.5g/リットル未満では化成皮
膜が形成されにくいし、200g/リットルを超えると
過マンガン酸やマンガン酸の塩が完全に溶解しにくくな
る。
【0010】また、この水溶液には、所望により改質促
進剤を含有させてもよい。この改質促進剤としては、例
えば硝酸、硫酸、フッ化水素などの鉱酸、水酸化カリウ
ム、水酸化ナトリウム、アンモニア水などのアルカリ、
フッ化カリウム、フッ化ナトリウムなどの中性フッ化
物、二フッ化水素アンモニウム、二フッ化水素ナトリウ
ム、二フッ化水素カリウムなどの酸性フッ化物、ケイフ
ッ化マンガン、ケイフッ化マグネシウムなどのケイフッ
化物などを挙げることができる。
【0011】これらの改質促進剤はそれぞれ単独で用い
てもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。ま
たその濃度は15g/リットル以下、好ましくは1〜1
0g/リットルの範囲で選ばれる。この濃度が15g/
リットルを超えると増量しても促進効果の向上があまり
認められない上に、また鉱酸を用いる場合は酸性度が強
くなりすぎて、取扱い性が悪くなる。
【0012】本発明方法において、このようにして調製
された水溶液中にマグネシウムベース金属成形体を浸せ
きすると、その表面に化成皮膜が形成する。その際、水
溶液の温度は10℃から沸点に至るまでの任意の温度、
好ましくは15〜70℃の範囲内の任意の温度に保つの
がよい。また、浸せき時間は、過マンガン酸カリウムや
マンガン酸カリウムの濃度、所望により用いられる改質
促進剤の種類や濃度、処理温度などにより変化するが、
20秒ないし30分間、好ましくは1〜20分間の範囲
内で選ぶ必要がある。浸せき処理後は、ただちに水洗
し、乾燥することにより、表面が改質されたマグネシウ
ムベース金属成形体が得られる。この際の処理時間が2
0秒未満では、成形体表面が十分に改質されないし、ま
た30分よりも長くなっても特に利点はなく生産能率低
下の原因になる。
【0013】
【発明の効果】本発明によると、マグネシウムベース金
属成形体の表面に良好な耐食性、防錆性、塗膜密着性を
もたらす化成皮膜を効果的に形成することができ、しか
も従来法に比べて処理中に有害なミストの発生が少ない
上、廃水の公害性も著しく小さく、環境汚染の面で有利
である。
【0014】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。なお、各例中における物性は次のようにして評
価したものである。 (1)耐食性;表面を改質した試料を、20℃に保持し
た5重量%塩化ナトリウム水溶液中に浸せきし、発錆す
るまでの時間を測定した。 (2)塗膜密着性;試料に、まずプライマーとしてエポ
キシ樹脂系塗料を乾燥膜厚20μmになるように塗布
し、150℃で20分間焼き付けたのち、アクリル樹脂
系塗料を乾燥膜厚が30μmになるように塗布し、15
0℃で20分間焼き付けた。次に、このように形成され
た塗膜について、セロファンテープを用いる碁盤目試験
法(JISH8602)に従い測定した。 (3)塗装板耐食性;前項と同じ塗装試料について、鋭
利なナイフの刃を用いて金属基材表面に達するまでクロ
スカットし、5重量%塩化ナトリウム水溶液を用いた塩
水噴霧試験法(JIS Z−2371)により、表面へ
のブリスター(塗膜のふくれ)発生とクロスカット部で
の塗膜の剥離を観察した。
【0015】実施例1 アルミニウム9重量%、亜鉛1重量%、残りはマグネシ
ウムを含むJIS H2222に記載された、マグネシ
ウムベース合金AZ91Dのダイカスト板(25×60
×3mm)に、脱脂及び酸洗浄の前処理を施したのち、
これを、50℃に保持した過マンガン酸カリウムを濃度
100g/リットルで含有する水溶液中に、20分間浸
せきし、この試験片をただちに水洗し、さらに60℃の
温水浴に浸せきしたのち、乾燥して、金属成形体表面に
化成被膜を形成させた。表面処理後このようにして得ら
れたマグネシウムベース合金のダイカスト板について、
耐食性、樹脂系塗料組成物の塗膜に対する密着性及び樹
脂系塗料組成物を塗布した塗装板の耐食性を評価した。
【0016】このものの耐食性を試験したところ50時
間で一部発錆が認められた。また、塗膜密着性は良好で
全く剥離は認められなかった。
【0017】次に塗装板耐食性を観察したところ、20
00時間後においても、平面部、クロスカット部のいず
れも未変化であり、剥離も認められなかった。
【0018】実施例2 実施例1における過マンガン酸カリウムの濃度を8g/
リットルとし、浸せき時間を10分間としたこと以外は
全く実施例1と同様にして処理し、得られた表面改質試
料について、物性を測定したところ、実施例1の場合と
ほぼ同一の結果を得た。
【0019】比較例 ダイカスト板の表面処理を過マンガン酸カリウム水溶液
の代わりに重クロム酸塩−硝酸を含む第1種A処理浴を
用いる、従来工業的に実施されているマグネシウム合金
防食処理法(JIS H8651)によること以外は実
施例1と同様に行い、化成皮膜を形成させた。このよう
にして、表面処理をしたダイカスト板について、実施例
1と同様の試験法により耐食性、塗膜密着性及び塗装板
の耐食性を評価したところ耐食性試験では約10時間の
浸せきで一部錆の発生が認められ、また、塗膜の密着性
及び塗装板の耐食性試験では、連続塩水噴霧試験500
時間で、樹脂系塗膜に多数のブリスター(塗膜のふく
れ)の発生が認められ、またクロスカット部の樹脂系塗
膜剥離が顕著であった。
【0020】実施例3 実施例1において、過マンガン酸カリウムの代わりに、
マンガン酸カリウムを同じ水溶液中の濃度で用いた以外
は、実施例1と全く同様にしてマグネシウムベース合金
のダイカスト板の表面に化成皮膜を形成させ、耐食性、
塗膜密着性及び塗装板の耐食性を評価したところ、いず
れも実施例1とほぼ同様の結果が得られた。
【0021】実施例4 過マンガン酸カリウムの表面処理水溶液にさらに5g/
リットル濃度の硝酸を含有する水溶液を用い、マグネシ
ウムベース合金のダイカスト板の浸せき時間を10分の
代わりに5分にしたこと以外は実施例1と同様に行っ
た。この際、皮膜の形成過程を観察したところ、浸せき
後、約30秒経過した時点から皮膜の形成が明らかに認
められ、実施例1では処理液に浸せき後、10分経過し
た時点から皮膜の形成が認められるのに比べて、硝酸の
添加により表面改質が著しく促進されていた。
【0022】表面処理終了後のダイカスト板について、
実施例1と同様の試験法により耐食性、塗膜密着性及び
塗装板の耐食性を評価したところ、実施例1とほぼ同様
の結果が得られ、比較例のものよりも優れていた。
【0023】実施例5 実施例4において、硝酸の代わりに同量の硫酸、フッ化
水素、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア
水、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、二フッ化水素
アンモニウム、二フッ化水素ナトリウム、二フッ化水素
カリウム、ケイフッ化マンガン及びケイフッ化マグネシ
ウムをそれぞれ用いた以外は、実施例4と同様にして表
面改質を行った。添加化合物はいずれも硝酸と同様に表
面改質の促進効果が認められた。
【0024】また、表面処理終了後のダイカスト板につ
いて、実施例1と同様の試験法により耐食性、塗膜密着
性及び塗装板の耐食性を評価したところ、いずれも実施
例1とほぼ同様の結果が得られ、比較例のものよりも優
れていた。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マグネシウムベース金属成形体を、過マ
    ンガン酸又はマンガン酸の水溶性塩の少なくとも1種を
    0.5〜200g/リットルの濃度で含有する水溶液中
    に20秒ないし30分間浸せきすることを特徴とするマ
    グネシウムベース金属成形体の表面改質方法。
  2. 【請求項2】 マグネシウムベース金属成形体を、過マ
    ンガン酸又はマンガン酸の水溶性塩の少なくとも1種を
    0.5〜200g/リットルの濃度で、かつ改質促進剤
    を15g/リットルを超えない濃度で含有する水溶液中
    に20秒ないし30分間浸せきすることを特徴とするマ
    グネシウムベース金属成形体の表面改質方法。
  3. 【請求項3】 過マンガン酸又はマンガン酸の水溶性塩
    がアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩である請求項
    1又は2記載の表面改質方法。
  4. 【請求項4】 改質促進剤が、鉱酸、水酸化アルカリ、
    フッ化物及びケイフッ化物の中から選ばれた少なくとも
    1種である請求項2又は3記載の表面改質方法。
  5. 【請求項5】 水溶液が10℃から沸点に至るまでの任
    意の温度に保持されている請求項1ないし4のいずれか
    に記載の表面改質方法。
  6. 【請求項6】 水溶液が15〜70℃の範囲内の任意の
    温度に保持されている請求項5記載の表面改質方法。
JP11859295A 1994-05-18 1995-05-17 マグネシウムベース金属成形体の表面改質方法 Pending JPH0835073A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6794046B1 (en) * 1999-03-24 2004-09-21 Ahc Oberflachenechnik Gmbh & Co. Ohg Chemically passivated object made of magnesium or alloys thereof
US7381281B2 (en) 2001-11-21 2008-06-03 Chiyoda Chemical Co., Ltd Surface treatment method of metal member, and metal goods

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6794046B1 (en) * 1999-03-24 2004-09-21 Ahc Oberflachenechnik Gmbh & Co. Ohg Chemically passivated object made of magnesium or alloys thereof
US7381281B2 (en) 2001-11-21 2008-06-03 Chiyoda Chemical Co., Ltd Surface treatment method of metal member, and metal goods

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