JPH10140369A - マグネシウム合金の化成皮膜処理法 - Google Patents

マグネシウム合金の化成皮膜処理法

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JPH10140369A JP29847196A JP29847196A JPH10140369A JP H10140369 A JPH10140369 A JP H10140369A JP 29847196 A JP29847196 A JP 29847196A JP 29847196 A JP29847196 A JP 29847196A JP H10140369 A JPH10140369 A JP H10140369A
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Katsuyoshi Otsuka
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来技術の欠点を有さず、設備や作業コスト
が安価である化成皮膜処理方法により、マグネシウム合
金に優れた耐食性および塗装密着性を付与することを可
能とし、かつ排水処理、廃液処理の容易な処理液による
表面処理方法の提供。 【解決手段】 この方法は、マグネシウム合金を表面清
浄化処理を行った後、二クロム酸ナトリウム60〜15
0g/L、硫酸マグネシウム30〜75g /L、硫酸マ
ンガン 30〜75g /L、硫酸ジルコニウム 4〜1
2g/L、エチレングリコール 8〜25mL/L、N
−メチル−2−ピロリドン 1.5〜6mL/Lを含む
処理液に、温度60〜80℃で、5〜10分間浸漬する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マグネシウム合金、特
にマグネシウム合金ダイカスト製品に耐食性及び塗装密
着性を付与することを目的とした化成皮膜処理法に関す
るものである。
【0002】
【従来技術】マグネシウム合金は実用金属中最も軽く、
比強度が高いために航空機、自動車、コンピューター関
連部品等の軽量化のために用途が拡大している。しかし
ながらマグネシウムは非常に化学的に活性な金属である
ために、マグネシウム合金はその耐食性が極めて劣って
いる。そこで、耐食性及び塗装密着性を付与することを
目的とする表面処理方法として、従来より米国のDow
Chemical社の発明に係る方法が一般的に実施
されている。これらの方法にはDow 7、Dow 2
0等とよばれる化成皮膜処理法と、Dow 17と呼ば
れる陽極酸化処理法があり工業的に広く実施されてい
る。
【0003】しかしながらDow 17の如き陽極酸化
処理法は60〜95Vと比較的高い浴電圧が必要で、ま
た浴温の管理に冷凍機による冷却が必要であるなど、設
備や作業コストが高いという欠点がある。またDow
7、Dow 20等の化成皮膜処理法では十分な耐食性
が得られるとはいい難く、またこれらの処理浴が6価ク
ロムとフッ素化合物とを含有している。ところが、処理
浴の排水および廃液処理の際に6価クロムイオンとフッ
素イオンの同時処理が困難であり、上記化成皮膜処理法
は排水処理、廃液処理にコストがかかるなどの欠点があ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
技術の上記のような欠点を解決し、設備や作業コストが
安価である化成皮膜処理方法により、マグネシウム合金
に優れた耐食性および塗装密着性を付与することを可能
とし、かつ排水処理、廃液処理の容易な処理液による表
面処理方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、マグネシウ
ム合金を公知の表面清浄化処理、例えば酸洗い、脱脂等
を行った後、次に述べる新規な化成皮膜処理液に浸漬処
理することにより、従来の化成皮膜処理法とは格段の相
違のある優れた耐食性および塗装密着性をマグネシウム
合金に付与することができることを見出し、本発明を完
成させた。
【0006】本発明のマグネシウム合金の表面処理法は
次のごとき組成の化成皮膜処理液に次のごとき処理条件
で浸漬処理することが本発明の構成要件である。 二クロム酸ナトリウム(Na2 Cr2 7 ・2H2 O) 60〜150g/L 硫酸マグネシウム (MgSO4 ・7H2 O) 30〜75 g/L 硫酸マンガン (MnSO4 ・5H2 O) 30〜75 g/L 硫酸ジルコニウム (Zr(SO4 2 ・4H2 O) 4〜12 g/L エチレングリコール (OHCH2 ・CH2 HO) 8〜25mL/L N−メチル−2−ピロリドン 1.5〜6mL/L処理条件 : 温度 60〜80℃ 浸漬時間 5〜10分間 上記の範囲を外れた組成の処理液では、充分の耐食性お
よび塗膜密着性を付与することができない。また、浴の
安定性が悪くなり、寿命が短くなる。以下の組成を有し
ている化成皮膜処理液が特に好ましい: 二クロム酸ナトリウム(Na2 Cr2 7 ・2H2 O) 80〜120g/L 硫酸マグネシウム (MgSO4 ・7H2 O) 40〜60 g/L 硫酸マンガン (MnSO4 ・5H2 O) 40〜60 g/L 硫酸ジルコニウム (Zr(SO4 2 ・4H2 O) 5〜10 g/L エチレングリコール (OHCH2 ・CH2 HO) 10〜20mL/L N−メチル−2−ピロリドン 2〜5 mL/L マグネシウム合金は本発明の化成皮膜処理を施す前に、
前処理として公知の表面清浄化処理を行う。公知の表面
清浄化処理とは、蒸気脱脂、例えばトリクロロエタン蒸
気を用いた脱脂;溶剤脱脂、例えばシンナーを用いる脱
脂;アルカリ脱脂、例えばアルカリ水溶液を用いる脱脂
等の方法により脱脂を行った後、サンドブラストやショ
トピーニング等の機械的方法や酸洗、活性化等の化学的
方法およびその混合物などがあり、これら公知の方法に
よりマグネシウム合金製品の表面を十分清浄となした後
に、上記の化成皮膜処理液に上記の条件で浸漬処理を行
うと、マグネシウム合金表面に浸漬時間により褐色(チ
ョコレート色)の化成皮膜が生成される。
【0007】この皮膜はエレクトロン・プローブ・マイ
クロ・アナライザー(EPMA)分析やX線回折試験の
結果、二酸化マンガンとジルコニウム化合物およびクロ
メートを主体とする皮膜であることが確認された。本発
明の化成皮膜処理液に添加される硫酸ジルコニウムは皮
膜中にジルコニウム−クロメート等のジルコニウム化合
物を析出させることにより、当該化成皮膜の耐食性を増
大させる効果がある。
【0008】また本発明の化成皮膜処理を施したマグネ
シウム合金は、その耐食性が従来公知の化成皮膜処理例
えばDow 7やDow 20等を施したものに比較し
て、格段に優れた耐食性および塗膜密着性が確認され
た。本発明の化成皮膜処理液に添加されるエチレングリ
コールおよびN−メチル−2−ピロリドンは処理液成分
とマグネシウム合金表面との過激かつ過剰な反応を抑制
して、緻密な化成皮膜を生成させる効果があり、これら
を除外した場合は過剰な反応のため粗雑な皮膜が生成
し、かつ液中に二酸化マンガンが析出沈澱した処理液の
寿命が短くなる等の不具合が起こることが分かった。
【0009】次に本発明を詳細に説明するために、実施
例と従来法の比較例とより説明する。
【0010】
【実施例】マグネシウムダイカスト合金 ASTM N
o. AZ91Dを試験片(寸法100×50×3m
m)として実験に使用した。その化学組成は次の通りで
ある。 処理法1(本発明) 試験片を公知の方法により、アルカリ脱脂、酸洗、活性
化を行った後、次の組成を持つ:本発明の化成皮膜処理
液に浸漬処理を行った。
【0011】 二クロム酸ナトリウム(Na2 Cr2 7 ・2H2 O) 80g/L 硫酸マグネシウム (MgSO4 ・7H2 O) 40g/L 硫酸マンガン (MnSO4 ・5H2 O) 40g/L 硫酸ジルコニウム (Zr(SO4 2 ・4H2 O) 8g/L エチレングリコール (OHCH2 ・CH2 HO) 10mL/L N−メチル−2−ピロリドン 2mL/L 温度80℃、浸漬時間 5分間 褐色(チョコレート色)の平滑緻密で均一な化成皮膜が
得られた。
【0012】 処理法2(本発明) 二クロム酸ナトリウム(Na2 Cr2 7 ・2H2 O) 120g/L 硫酸マグネシウム (MgSO4 ・7H2 O) 60g/L 硫酸マンガン (MnSO4 ・5H2 O) 60g/L 硫酸ジルコニウム (Zr(SO4 2 ・4H2 O) 6g/L エチレングリコール (OHCH2 ・CH2 HO) 15mL/L N−メチル−2−ピロリドン 3mL/L 温度60℃、浸漬時間10分間 褐色(チョコレート色)の平滑緻密で均一な化成皮膜が
得られた。
【0013】処理法3(比較例) マグネシウム合金の化成皮膜処理として最も一般的に使
用されるDow7処理を比較例として実施した。 二クロム酸ナトリウム(Na2 Cr2 7 ・2H2 O) 140g/L フッ化マグネシウム (MgF2 ) 2.5g/L 温度98〜100℃、浸漬時間30分間 黄褐色の平滑で均一な化成皮膜が得られた。
【0014】処理法4(比較例) マグネシウム合金の化成皮膜処理法であるDow 20
処理を実施した。 二クロム酸ナトリウム(Na2 Cr2 7 ・2H2 O) 180g/L フッ化水素ナトリウム(NaHF2 ) 15g/L 硫酸アルミニウム (Al2 (SO4 3 .18H2 O) 10g/L 硝酸(68% 濃度) (HNO3 ) 85mL/L 室温、浸漬時間 2分間 黄色虹色の平滑で均一な化成皮膜が得られた。
【0015】耐食性試験:上記の実施例の処理法1、2
および比較例3、4により得られた試験片をJIS規格
のZ2371による塩水噴霧試験を実施した結果は次の
如くであった。 塗膜密着性試験:上記の各試験片にエポキシ基系カチオ
ン電着塗装を膜厚20μm の塗装を施して、塗膜に素地
に達するクロスカットを入れてから、同様な塩水噴霧試
験を行った。塩水噴霧暴露500時間後、粘着テープに
よる塗膜密着性試験を実施して塗膜の剥離巾を測定し
た。
【0016】
【発明の効果】上記の塩水噴霧試験による腐食試験およ
び塩水噴霧暴露後の塗膜密着性試験により、本発明の化
成皮膜処理法は従来実施されていた公知の化成皮膜処理
法と比較して、格段に優れた耐食性および塗膜密着性を
示すことが確認された。本発明による化成皮膜処理液は
その成分にフッ化物を含まないので、排水処理、廃液処
理に於いて、6価クロムと重金属イオンのみの処理で十
分なため、公知の化成皮膜処理液、例えばDow 7や
Dow 20の如く6価クロムとフッ素イオンが共存す
ることに起因する排水処理、廃液処理の困難も無く極め
て有利である。以上詳述したように本発明は工業的に極
めて進歩性のある発明である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マグネシウム合金を表面清浄化処理を行
    った後、二クロム酸ナトリウム60〜150g/L、硫
    酸マグネシウム30〜75g /L、硫酸マンガン 30
    〜75g /L、硫酸ジルコニウム 4〜12g/L、エ
    チレングリコール 8〜25mL/L、N−メチル−2
    −ピロリドン 1.5〜6mL/Lを含む処理液に、温
    度60〜80℃で、5〜10分間浸漬することを特徴と
    する、マグネシウム合金の化成皮膜処理方法。
  2. 【請求項2】 二クロム酸ナトリウム80〜120g/
    L、硫酸マグネシウム40〜60g /L、硫酸マンガン
    40〜60g /L、硫酸ジルコニウム 5〜10g/
    L、エチレングリコール 10〜20mL/L、N−メ
    チル−2−ピロリドン 2〜5mL/Lを含む処理液を
    使用する請求項1に記載の方法。
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