JPS6193876A - マグネシウムおよびマグネシウム合金の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は耐食性、表面導電性、耐摩耗性および耐熱衝撃
性が要求される、たとえば航空宇宙４１１＃用、精密電
気機械機器用、自動車部品用マグネシウム（以下、ｒＭ
ｇＪと記す。）またはＭｇ合金の表面処理方法に関する
。

〈従来の技術〉 航空宇宙機装用、精密電気機器用ならびに自動車部品用
に使用される金属材料は、低消費エネルギー化、高性能
化のため、Ａｌを始めとする軽合金が多用されているが
、最近、ｋ１合金よりも３０％以上低密度化ができるＭ
ｇ合金が用いられる傾向にある。

しかしながらＭｇは実用合金の中で最も化学的に活性で
あるため防食技術が未だ確立するにはいたっていない。

この理由は通常の化成処理、陽極酸化処理、湿式めっき
、乾式めっきあるいは塗装等により防錆膜をマグネシウ
ム表面上に付着させたとしても、これらの膜中には、ミ
クロなピンホールが存在するため下地のマグネシウムが
表面に拡散してくるのを防ぎきれず、耐食性の劣化をき
たす。さらに上記の機器は通常電気部品または回路を内
蔵し、安定な接地を得るため、また電磁環λシールドす
るため防錆膜の表面ζζ金（以下、ｒＡｕ　Ｊと記す。

）、銀（以下、ｒｋｇ」と記す。）、銅（以下、ｒｃｕ
」と記す。）、ニッケル（以下、ｒＮｉＪと記す。）等
の導電性材料からなる皮膜を被着させる必要がある。

現状ではＭ、合金表面に酸化皮膜を付着させた後、無電
解めっきによるＮｉ皮膜を付着させる試みがなされてい
る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、上述しなＭｇ合金表面の処理方法ではＭｇ合金
の耐食性、表面導電性が十分でないのみならず耐＃１衝
撃性、耐摩耗性のいずれも十分でなかった。

本発明は、このような従来のＭｇ又はＭｇ合金の表面処
理技術の欠点を改良するためになされたものであって、
特にＭｇ又はＭｇ合金材料の耐食性、表面導電性を改善
すると共に、耐熱衝撃性および耐摩耗性を高めうる表面
処理方法を提供しようとするものである。

く問題点を解決するための技術手段〉 １　　　　　　よ、、□つ□、ｔう。あ。オア、。５ヨ
処理方法は、Ｍｇ又はＭζ合金の表面に陽極酸化して酸
化皮膜を形成する第１の工程と、第１の工程によって形
成された酸化皮膜上に熱硬化性樹脂膜を形成する第２の
工程と、第２の工程により形成された熱硬化性樹脂膜上
に導電性皮膜を形成する第３の工程を含むことを特徴と
するものである。本発明にかかる表面処理方法の酸化皮
膜としてはＭｇ又はＭｇ合金材料表面に陽極酸化法によ
り生成したＭｇ酸化物、アルミニウム（以下、ｒ　Ａｊ
Ｊと記す。）酸化物、クローム（以下、ｒ　ＣｒＪと記
す。）酸化物等が例示できる。

また、酸化皮膜上に形成する熱硬化性樹脂材料として、
メラミン樹脂、エポキシ樹脂、フェノールｌ１ｆｌｌｌ
、ユリア樹脂、キシレン樹脂、シリコン樹脂、ポリイミ
ド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、メタクリレ
ル樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ナイロン樹脂、ポ
リエステル樹脂の１種または２種以上よりなる膜を被着
させることによって形成される。

また、導電性皮膜を形成する材料としてＡｕ。

Ａｇ、　Ｃｕ、　Ａｔ’、　Ｎｉ、すず（息下、ｒ　Ｓ
ｎＪと記す。）その他の１種又は２種以上の金属又は合
金が用いられ、皮膜の形成には、イオンプレーテ、イン
グ、スパッタ蒸着、真空蒸着、無電解メッキその他の方
法により被着される。

く作　　　用〉 以上のように、本発明にがかるＭｇおよびＭｇ合金の表
面処理方法は、Ｍ、およびＭｇ合金表面に、順次酸化皮
膜、熱硬化性樹脂膜および導電性皮膜の三層の皮膜を被
瑞させてるものであるから、たとえ導電性皮膜、熱硬化
性樹脂膜が傷つけられても、硬い酸化皮膜が下地のＭｇ
又はＭｇ合金を保護するため耐摩耗性、耐食性が極めて
大きい。

まｔコ、熱硬化性樹脂膜は耐食性を向上させるだけでな
く、高分子材料特有の弾力性を有しているため、この熱
硬化性樹脂が最下層の酸化皮膜と最上層の導電性皮膜間
に介在しているために酸化皮膜と導電性皮膜の゛熱膨張
率差を緩衝する役割を果し、耐熱衝撃性を向上させてい
る。

く実　施　例〉 つぎに、実施例および比較例に基づいて本発明の内容を
具体的に説明する。

［実施例１］ ＭＥ　　３＋ｖｔ％、Ａｊ　　１ｗｔ％、残部Ｚｎから
なる組成の合金板に電極リード線を接続させた後、この
合金板をＫＯｔ（１６５ｇ　、　ＫＦ３５ｇ　。

Ｎａ、Ｐｏ、３５ｇ　１Ａ７（ＯＨ）３３５ｇ　、　Ｋ
Ｍｎｏ、１０ｇ　。

Ｍｎ０．１０　ｇを水１１に溶かした混合水溶液中ニｆ
ｉ　Ｌ、ｇ圧Ａｃ５ｏｖ　、　電流密度２．０Ａ／ｄｍ
２ニて１５分間陽極酸化を行い、合金板表面に厚さ２０
４の酸化皮膜を生成させた。

ついで、酸化皮膜上にメラミン樹脂を４０声厚さに塗布
した後、この合金板を大気中湿度３０％、温度３５℃の
もとで７２時間放置し、塗布したメラミン樹脂を完全に
乾燥させた。

さらに、上記メラミン樹脂膜上に、イオンプレーティン
グ法により厚さ５．ｍのＡｕ膜を生成させた。かくして
得られた合金板を実施例試料１と名付けた。

［実施例２］ Ｍｇ　　６ｗｔ％、Ｚｎ−０，５ｗｔ％、Ｚｎ合金板に
実施例１と同様な陽極酸化処理により、酸化皮膜を２Ｏ
Ａ付着させた。この酸化皮膜の上にエポキシ樹脂を７ｐ
厚さ塗布し、大気中湿度４０％、温度３０℃のもとて４
８時間放置し、塗布したエポキシ樹脂を完全に固化させ
た。

さらに、この塗膜上にスパッタリングにより０．５７４
１の厚さに金膜を付着させた。かくして得られた合金板
試料を実施例試料２と名付けた。

［実施例３］ Ｍｇ−−９ｗｔ％、ＡＩ　−１，Ｏａｔ％、Ｚｎ合金板
に実施例１と同様な陽極酸化処理により酸化皮膜を３Ｏ
Ａ付着させた。この酸化皮膜の上に、フェノール樹脂を
１０．塗布し、大気中湿度６０％、温度３８℃のもとて
２４時間放置し、塗布したフェノール樹脂を完全に固化
させた。

さらに、この塗膜上に真空蒸着により１０−の厚さのＡ
ｕ膜を付着させた。かくして得られた合金板試料を実施
例試料３と名付けた。

［実施例４］ Ｍｇ　−３ｗｔ％、ＡＩ−１ｗｔ％、Ｚｎ合金板に電極
用リード線を接続させた後、この合金板をＫＯＨ、ＫＦ
　ＳＮａ、ＰＯ４、ＡＩ（’０ＨＩ３、ＫＭｎＯ４、Ｍ
ｎＯ，混合隔液中に浸し、電圧ＡＣ３０Ｖ、電流密度２
．　ＯＡｊｄＩ１１２にて１５分間陽極酸化を行い、合
金板表面に酸化皮膜を生成させた。

この酸化皮膜上にメラミン樹脂を塗布した後、この合金
板を大気中湿度３０％、温度３５℃のもとて７２時間放
置し、塗布したメラミン樹脂を完全に乾燥させた。

さらに、この合金板上に真空蒸着によりＡｕ膜を生成さ
せた。かくして得られた合金板試料を実施例試料４と名
付けた。

［実施例５］ Ｍｇ−−３ｗｔ％、Ａｊ　−１ｗｔ％、Ｚｎ合金板に電
極用リード線を接続させた後、この合金板をＫＯＨＳＫ
Ｆ　、　Ｎａ３ＰＯ４、Ａｔ！（ＯＨ）、、ＫＭｎＯ，
、ＭｎＯ４）ｊｔｉｊ合陽液中に浸し、電圧ＡＣ，５０
Ｖ、電流密度２．ＯＡ／ム２にて１５分間ＰＩＩ極酸化
を行い、合金板表面に厚さ２０声の酸化皮膜を生成させ
た。

この酸化皮膜上に４０−厚のレラミン樹脂を塗布した後
、この合金板を大気中湿度３０％、温度３５℃のもとで
７２時間放置し、塗布したメラミン、樹脂を完全に乾燥
させた。

さらに、この合金板上にスパッタリングにより５ｐ厚の
Ａｕ膜を生成させた。かくして得られた合金板試料を実
施例試料５と名付けた。

［比較例１コ Ｍｇ　−３＋ｖｔ％、Ａｊ　−１ｆＩｔ％、残部Ｚｎか
らなる合金板にｆｆ１ｌｉｉリード線を接続させた後、
この合金板をＫＯＨ：　１６５ｇ５ＫＦ：　３５ｇ、　
Ｎａ３ＰＯ４：　３５ｇ、　ｋｌ　（ＯＨ）、：　３５
ｇＳＫＭｎＯ，：　１０ｇ、　ＭｎＯ４：１０ｇを水１
１に溶かした混合水溶液中に浸し、電圧ＡＣ３０Ｖ、電
流密度２．　ＯＡｊｄｍ２にテ１５分間陽極酸化を行い
、合金板表面に厚さ２０ｐの酸化皮膜を生成させた。

ついで、上記酸化皮膜上１ζイオンブレーテイング法に
より厚さ５−のＡｕ膜を形成させた。

このようにして得られた合金板試料を比較例試料１と名
付けた。

〔比較例２］ Ｍｇ−−３ｗｔ％、Ａｊ　−１ｗｔ％、残部Ｚｎからな
る合金板上に厚さ４０岬のメラミン樹Ｒηを塗布した後
、この合金板を大気中湿度３０％、温度３５℃のもとて
７２時間放置し、塗布したメラミン樹脂をに乾燥させた
。

ついで、上記メラミン樹脂膜上に、イオンブレーティン
グ法により、厚さ５−のＡｕ膜を生成させた。

かくして得られた合金板試料を比較例試料２と名付けた
。

次に、上述の実施例１ないし実施例５および比較例１に
より得られた実施例試料１〜５、比較例試料１および比
較例試料２の性能を測定し、下記の表−１の結果を得た
。

表　　　−１ ヤ なだし、表−１中の性能試験、塩水噴霧試験、接触荷重
抵抗および熱衝撃試験は、下記の基準にしたがって行っ
た。

■　塩水噴霧試験： ３５℃に加熱した合金板試料に対し、５％のＮａＣ１溶
液を噴霧し、腐蝕を生じるまでの時間から耐食性を判定
した。

■　接触荷重抵抗二 電極に１０ｇ荷重したときの合金試料における電気抵抗
値の大小で、表面導電性能を判定した。

■　熱衝撃試験： 合金板試料を、−１９０℃と＋′１００℃で３０分づつ
保持して繰り返し熱サイクルせしめ、膜の剥離、ひび割
れ、変質がおきるまでの回数により耐熱衝撃性の良否を
判定した。

したがって、表−１の結果から、本発明にしたがって作
製した実施例試料１〜５は塩水噴霧試験に対し、いずれ
も１．０００時間経過後も腐蝕を発生せず、本発明の表
面処理方法で優れた耐食性が得られることが判る。一方
、合金板試料上に、陽極酸化皮膜あるいは有機樹脂膜上
にＡｕ膜を被着させた場合は、上記と同一条件の塩水噴
α試験を行うと、２時間経過後に、すでに腐食が進行し
、耐食性が乏しいことが判る。

また、本発明の表面処理方法により、酸化皮膜、有機塗
料膜、Ａｕ膜を付着させたＭｇ合金板の接触抵抗の測定
値は、ｔ、ｚｍｎという低い接触抵抗を示すのに対し、
比較例試料は１ｎの接触抵抗を示し、本発明の表面処理
方法が、低い接触抵抗を可能にし、安定な接地が取れ、
また電磁波をシールドできるため電気機器関連部品等に
広く適用できることが明らかとなった◇ さらに、本発明の表面処理法では、酸化皮膜とＡｕ膜の
中間に有機塗料膜を挿入しであるため、この塗料膜の存
在が、酸化皮膜とＡｕ膜の熱膨張率の差を緩衝させる役
割りを果す。

事実、本発明の表面処理方法を施したＭｇ合金膜を一１
９０℃と＋１００℃を各々３０分づつ保持する熱衝撃試
験を施したところ、１万回の周期を経過後も、膜のはが
れ、ひび割れ、変質が起きず、優れた耐熱衝撃性を示し
た。

これに対し、比較例の場合は、７回の熱サイクルで皮膜
の剥離、ひび割れ、変質を生じることが判った。この現
象は、合金板試料上に陽極酸化膜を設けずに直接メラミ
ン樹脂膜を介して、Ａｕ膜を設けた比較例２の場合も、
メラミン樹脂膜と合金板試料との接着性が悪いために耐
熱衝撃性は低いものにしていることが判った。

本実施例ではＭｇ合金板としてＭｇ５ＡｌのＺｎ合金板
を使用し、熱硬化性樹脂膜としてメラミン樹脂膜、エポ
キシ樹脂膜、フェノール樹脂膜を使用し、導電性皮膜に
Ａｕ膜を使用したものについて示したが本発明の方法は
他のＭｇ合金又は純Ｍｇにも適用できる。陽極酸化は電
流密度および通電時間等をコントロールすることにより
膜厚制御が容易であり、かっＮａＯＨ（ＨＯ−ＣＨ２，
ＣＨ，１２０、Ｎａ、Ｃ２Ｏ４の混合水溶液その他も利
用できる。

熱硬化性樹脂には実施例に示したものの外、ユリア樹脂
、シリコン樹脂、ボリイξド樹脂、ポリウレタン樹脂、
ナイロン樹脂その他の樹脂を用いろことができる。また
導電層を形成・する金属としては、Ａｕに限らず、Ａｇ
％Ｃｕ５Ａｊ。

Ｎｉ、Ｓｕその他の金属又は金属を用いることができる
のは言うまでもない。金属層の形成には無電解めっきそ
の他の方法も可能である。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明のＭ、合金表面処理方法は
ＭｇおよびＭｇ合金の欠点である耐食性を著しく向上さ
せることができるのみでなく、表面導電性を確保できる
こと、さらには耐熱衝撃性、耐摩耗性を向上させること
ができるから、航空宇宙機器、精密電機＠械機晋、自動
車部品への広範なＭｇ合金の普及を可能ならしめる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マグネシウム又はマグネシウム合金の表面に陽極酸化し
   て酸化皮膜を形成する第１の工程と、第１の工程によっ
   て形成された酸化皮膜上に熱硬化性樹脂膜を形成する第
   ２の工程と、第２の工程により形成された熱硬化性樹脂
   膜上に導電性皮膜を形成する第３の工程を含むことを特
   徴とするマグネシウムおよびマグネシウム合金の表面処
   理方法。