KR20040019886A - 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법 및이에 의해 형성된 마그네슘재제 하우징 - Google Patents

마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법 및이에 의해 형성된 마그네슘재제 하우징 Download PDF

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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 표면의 내식성을 향상시키고, 또한 성막 시간의 단축 및 제조 비용의 억제를 도모한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법을 제공하는 것이다.
마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법에 있어서, 마그네슘제 또는 마그네슘 합금제의 기재의 표면을 양극 산화 처리함으로써 기재의 표면에 양극 산화막을 설치하는 양극 산화 공정(S13)을 포함하고, 양극 산화 공정(S13)의 양극 산화 처리에 있어서, 불용성 미립자 및 알칼리 금속 수산화물을 포함하는 전해액을 사용하여 불용성 미립자를 취입하면서 양극 산화막을 형성한다.

Description

마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법 및 이에 의해 형성된 마그네슘재제 하우징 {Method for Forming High Corrosion Resistance Anode Oxide Film on Magnesium Material and Magnesium Housing Formed by The Same}
본 발명은, 노트북형 퍼스널 컴퓨터 하우징 등의 구성 재료에 사용되고 있는 마그네슘 또는 마그네슘 합금(이하, 이 양자를 포함하여「마그네슘재」라 기재함)에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법 및 이에 의해 형성된 마그네슘재제 하우징에 관한 것이다.
최근, 노트북형 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 전자 기기에서는 경량화 및 박형화의 관점으로부터 마그네슘재제의 하우징이 다용되고 있다. 특히, B5 사이즈 이하의 모빌형 노트북형 퍼스널 컴퓨터에서 그 경향이 강하다. 도5는 마그네슘재로써 제작된 휴대 기기 하우징의 일예를 나타낸다. 구체적으로는, 노트북형 퍼스널 컴퓨터 하우징에 있어서의 LCD 커버이다. 마그네슘재는 방열성이 높으므로, 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 하우징 구성 재료로 채용되는 경우에 있어서는 제품의 경량화 및 박형화에 이바지할 뿐만 아니라, CPU 내지 MPU의 고속화에 수반하는 발열의 문제에 대처하는 점에서도 적합하다.
마그네슘재는 대기 속에서 용이하게 산화된다는 성질을 갖는다. 그로 인해, 기기 하우징으로서 사용되는 경우 등에 있어서는, 실용적으로는 마그네슘재의 표면에 대해 임의의 처리를 실시하여 내식성을 부여할 필요가 있다.
그와 같은 내식성 부여 수단의 하나로서 화성(化成) 처리가 알려져 있다. 화성 처리에서는 소정의 약액에 마그네슘재를 침지함으로써 재료 표면에 피막이 형성된다. 그러나, 화성 처리는 마그네슘 또는 마그네슘 합금 표면에서 자발적으로 생기는 화학 반응을 이용하는 것이고, 막 두께 제어에 있어서 자유도가 뒤떨어진다. 또한, 피막은 얇게 형성되는 경향이 있다. 그로 인해, 이와 같은 화성 처리 피막에만 의해서는 마그네슘재 표면의 내식성을 충분한 정도까지 향상시키는 것은 곤란하다.
한편, 화성 처리보다도 두꺼운 피막을 형성할 수 있는 표면 처리 기술로서, 양극 산화 처리가 알려져 있다. 이 양극 산화 처리에 의해 형성되는 양극 산화막의 내식성을 향상시키기 위해서는 치밀하고, 또한 막 두께가 두꺼운 양극 산화막의 형성이 필요하지만, 양극 산화막은 절연체이므로 막 두께가 두꺼운 양극 산화막을 형성하기 위해서는 고전압을 인가할 필요성이 있는 동시에, 성막에 장시간을 필요로 한다. 그로 인해, 양극 산화막에 높은 내식성을 갖게 하기 위해 양극 산화막의 막 두께를 두껍게 하는 것에는, 제조 비용의 상승이 수반된다.
또한, 단시간에 막 두께가 두꺼운 피막을 형성하는 방법의 일예로서, 양극 산화막에 미립자를 혼재시키는 방법이 있다. 양극 산화막에 미립자를 혼재시키는 기술로서, 예를 들어 알루미늄재 표면에 유전체 미립자를 포함하는 전해액으로써 양극 산화 처리를 실시하여, 유전체 미립자가 혼재하는 양극 산화막을 형성하는 기술(예를 들어, 특허문헌 1 참조)이나, 티탄재 표면에 금속 미립자를 포함하는 전해액으로써 양극 산화 처리를 실시하여, 금속 미립자가 혼재하는 양극 산화막을 형성하는 기술(예를 들어, 특허문헌 2 참조)이 있다.
[특허문헌 1]
일본 특허 공개 평8-167543호 공보(제 3 내지 제4 페이지, 제1 도, 제2 도)
[특허문헌 2]
일본 특허 공개 평11-100695호 공보(제3 내지 제4 페이지)
그러나, 상기한 2개의 공보는 알루미늄재나 티탄재 표면에 양극 산화막을 형성하는 것을 개시하고 있을 뿐이며, 마그네슘재 표면에 양극 산화막을 형성하는 것을 개시하고 있지 않다. 또한, 상기한 2개의 공보는 알루미늄재나 티탄재 표면에 미립자를 취입하면서 양극 산화막을 형성하는 기술을 개시하고 있을 뿐이며, 동일한 것을 마그네슘재에 대해서도 행할 수 있는 것을 시사하고 있지는 않다.
본 발명은 이와 같은 사정에 의거하여 고안된 것이며, 마그네슘재 표면의 내식성을 향상시키고, 또한 성막 시간의 단축 및 제조 비용의 억제를 도모한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법의 흐름도.
도2는 양극 산화 처리 장치의 모식도.
도3은 전해 조건과 표면 거칠기 및 막 두께와의 관계를 나타낸 도면.
도4는 전해액의 구성과 양극 산화막의 막 두께와의 관계를 나타낸 도면.
도5는 마그네슘재에 의해 제작한 휴대 기기 하우징의 일예를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
S11 : 탈지 공정
S12 : 제1 물세척 공정
S13 : 양극 산화 공정
S14 : 제2 물세척 공정
S15 : 질소 블로우 공정
S16 : 코팅 공정
S17 : 번인 공정
본 발명에서는 상기한 과제를 해결하기 위해, 다음의 기술적 수단을 강구하고 있다.
즉, 본 발명의 제1 측면에 의해 제공되는 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법은 마그네슘제 또는 마그네슘 합금제의 기재의 표면을 양극 산화 처리함으로써, 기재의 표면에 양극 산화막을 설치하는 양극 산화 공정을 포함하고, 양극 산화 공정의 양극 산화 처리에 있어서, 불용성 미립자 및 알칼리 금속 수산화물을 포함하는 전해액을 사용하여, 불용성 미립자를 취입하면서 상기 양극 산화막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 양극 산화막의 형성 방법에 따르면, 마그네슘재 표면에 양극 산화막을 형성할 때에 불용성 미립자를 취입하게 되므로, 단시간에 막 두께가 두꺼운 양극 산화막을 형성할 수 있다. 따라서, 마그네슘재 표면의 내식성을 충분한 정도까지 향상시키는 동시에, 성막 시간을 단축시킴으로써 제조 비용을 억제할 수 있다. 또한, 알칼리 금속 수산화물을 포함하는 전해액을 사용함으로써 양극 산화막의 형성 속도가 더욱 커진다(이 점에 대해서는 후술하는 실시예에서 실증함). 이에 의해, 마그네슘재 표면의 내식성을 충분한 정도까지 향상시키는 양극 산화막을 보다 단시간에 형성할 수 있으므로, 더욱 제조 비용을 억제하는 것이 가능해진다. 게다가, 알칼리 금속 수산화물을 포함하는 전해액을 사용함으로써 양극 산화막에 취입되는 불용성 미립자의 편석을 억제할 수 있다. 이에 의해, 평활하고, 보다 치밀한 양극 산화막을 형성할 수 있으므로, 보다 내식성이 높은 양극 산화막을 형성할 수 있다.
바람직하게는, 불용성 미립자로서는 알루미나, 수산화알루미늄, 실리카, 산화아연, 산화티탄 및 산화물계 세라믹으로부터 선택된 1종류 또는 복수 종류로 이루어지는 것이다. 또한, 바람직하게는, 불용성 미립자의 평균 입자 직경은 5 ㎚ 내지 10 ㎛이고, 보다 바람직하게는 5 ㎚ 내지 500 ㎚이다.
불용성 미립자라 함은, 전해액에 대해 용해하지 않은 미립자이며, 상기한 것을 들 수 있다. 불용성 미립자의 평균 입자 직경이 10 ㎛ 보다도 크면, 불용성 미립자가 마그네슘재의 표면에 석출되기 어렵고, 또한 석출되었다고 해도 형성되는양극 산화 피막 표면의 요철이 커지기 때문에, 단시간에 막 두께가 두꺼운 양극 산화막의 형성이나, 양극 산화막의 치밀성에 있어서 충분한 내식성을 확보하는 것이 곤란해진다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에서는 불용성 미립자의 평균 입자 직경을 상기 수치 범위 내와 같이 작게 함으로써, 불용성 미립자가 마그네슘재의 표면에 석출되기 쉬워지는 동시에, 양극 산화막의 표면의 요철을 작게 할 수 있다. 따라서, 보다 내식성이 높은 양극 산화막을 단시간에 형성하는 것이 가능해진다.
바람직하게는, 양극 산화 처리는 전해액에 침지된 전극 사이에 교류 전압을 인가함으로써 행해지고, 이 인가시에 있어서의 전류 밀도는 2 A/dm2내지 5 A/dm2이다. 전류 밀도가 2 A/dm2보다 작으면, 불용성 미립자가 마그네슘재 표면에 석출되지 않았거나 석출되어도 편석되어 버린다. 게다가 불꽃 방전도 생기기 어렵다. 그로 인해, 소정 시간 내에 마그네슘재의 표면에 형성되는 양극 산화막의 막 두께는 얇고, 치밀성도 부족하다. 따라서, 단시간에 충분한 내식성을 갖는 양극 산화막의 형성이 곤란하다. 또한, 전류 밀도가 5 A/dm2을 초과하면, 양극 산화막 표면의 거칠기가 허용 범위를 초과한다. 따라서, 양극 산화막의 내식성이 저하되는 동시에, 고전류 밀도가 되므로 비용면에서도 불리해진다.
바람직하게는, 양극 산화 처리에 있어서의 전해 주파수는 40 ㎐ 내지 80 ㎐이다. 전해 주파수가 40 ㎐보다 작은 주파수에서는 마그네슘재 표면에 석출되는 불용성 미립자가 편석되는 경향이 있다. 따라서, 마그네슘재의 표면에 형성되는 양극 산화막은 치밀성이 부족하고, 충분한 내식성을 갖고 있지 않다. 또한, 전해주파수가 80 ㎐보다 큰 주파수에서는 양극 산화막 자체의 형성 속도가 유의하게 저하되는 경향이 있다. 따라서, 소정 시간 내에 마그네슘재의 표면에 형성되는 양극 산화막의 막 두께는 얇고, 내식성이 부족하다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 양극 산화 처리에 있어서의 전해액 온도는 15 ℃ 내지 60 ℃이다. 전해액 온도가 15 ℃보다 작으면 양극 산화막의 형성 속도가 유의하게 저하되는 경향이 있고, 60 ℃보다 크면 형성되는 양극 산화막의 표면 거칠기가 과대해지는 경향이 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 알칼리 금속 수산화물의 전해액 중의 농도는 25 g/dm3내지 75 g/dm3이다. 알칼리 금속 수산화물의 전해액 중의 농도가 25 g/dm3보다 작으면, 불용성 미립자의 편석 억제나 양극 산화막의 형성 속도의 향상 등의 효과를 충분히 얻을 수 없다. 또한, 알칼리 금속 수산화물의 전해액 중의 농도가 75 g/dm3보다 크더라도 그다지 효과가 변하지 않으므로, 이 이상은 비용적으로 불리하다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 양극 산화 처리에 사용되는 전해액은 수용성 규산염 혹은 산소산염의 수용액이다. 수용성 규산염 수용액 및 산소산염 수용액은 각각 전해액으로서 전기 분해를 행하면 불꽃 방전이 생기기 쉬워 양극 산화막을 형성할 때의 전해액으로서 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 수용성 규산염의 전해액 중의 농도는 100 g/dm3내지 250 g/dm3이고, 산소산염의 전해액 중의 농도는 75 g/dm3내지 150 g/dm3이다. 전해액 중의 수용성 규산염 농도 혹은 산소산염의 농도가 작으면 불꽃 방전이 생기지 않거나, 생겼다고 해도 불꽃 방전이 일어날 때까지 시간이 걸리기 때문에, 양극 산화막을 형성할 때의 전해액으로서 바람직하지 않다. 또한, 전해액 중의 수용성 규산염 농도 혹은 산소산염의 농도가 지나치게 커도 그다지 효과가 변하지 않으므로, 상술한 농도 범위 이상은 비용적으로 불리하다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 또한 상기 양극 산화막에 대해 유기계 코팅재, 무기계 코팅제 및 금속 산화물 졸로부터 선택된 1종류 또는 복수 종류에 의한 클리어 코팅을 행하는 공정을 포함한다. 이 공정에 의해 양극 산화막 상에 클리어 코트가 형성되면, 양극 산화막의 보호가 도모되는 동시에 양극 산화막 표면에 광택이 부여되고, 또한 양극 산화막이 구멍 밀봉 처리되게 된다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 제1 측면에 관해 상술한 임의의 구성을 구비하는 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법에 의해 양극 산화막이 형성되어 있는 마그네슘재제 하우징이 제공된다. 이와 같은 본 발명의 제2 측면에 의해서도 제1 측면에 관하여 상술한 것과 같은 효과가 발휘된다. 따라서, 충분한 내식성을 갖고 있는 마그네슘재제 하우징을 단시간에, 또한 저비용으로 얻는 것이 가능해진다.
본 발명의 그 밖의 이점 및 특징에 대해서는 이하에 행하는 발명의 실시 형태의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
도1은 본 발명이 바람직한 실시 형태에 관한 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법에 있어서의 흐름도이다. 본 실시 형태에 관한 양극 산화막 형성 방법은 탈지 공정(S11)과, 제1 물세척 공정(S12)와, 양극 산화 공정(S13)과, 제2 물세척 공정(S14)과, 질소 블로우 공정(S15)과, 코팅 공정(S16)과, 번인(burn-in) 공정(S17)을 포함한다.
마그네슘재는 마그네슘 및 마그네슘 합금의 양방을 포함하는 개념이다. 마그네슘 합금으로서는, 예를 들어 Mg-Al 합금, Mg-Al-Zn 합금, Mg-Al-Mn 합금, Mg-Zn-Zr 합금, Mg-희소 토류 원소 합금, Mg-Zn-희소 토류 원소 합금 등을 이용할 수 있다. 보다 구체적으로는 AZ91D 합금, AZ31 합금, AZ61 합금, AM60 합금, AM120 합금 등을 이용할 수 있다. 이들과 같은 마그네슘재로부터, 예를 들어 도5에 도시한 바와 같은 소정의 성형체를 제작한 후, 양극 산화막이 형성된다.
본 실시 형태에서는 양극 산화막의 형성 대상인 마그네슘재제의 기재에 대해, 우선 탈지 공정(S11)에 있어서 탈지 처리를 실시한다. 탈지 처리는 아세톤 및 이에 계속해서 알칼리 처리제에 기재를 침지함으로써 행할 수 있다. 알칼리 처리제로서는, 예를 들어 탄산나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등을 이용할 수 있다. 이 대신에, 탈지 처리는 기재 표면에 계면 활성제를 작용시킴으로써도 행할 수 있다. 계면 활성제로서는, 예를 들어 도데실벤젠술폰산나트륨 등을 이용할 수 있다.
다음에, 제1 물세척 공정(S12)에 있어서, 상술한 탈지 공정(S11)을 경유한 기재를 흐르는 물로 잘 세척하여, 탈지 처리에서 사용한 약제를 제거한다. 또한, 상술한 바와 같은 기재에 대한 이전 처리에 더욱 에칭이나 산세척을 행하는 공정을부가해도 좋다. 단, 본 발명에서는, 기재의 이전 처리를 행할 필요가 없는 경우에는 탈지 공정(S11) 및 제1 물세척 공정(S12)은 행해지지 않는다.
다음에, 양극 산화 공정(S13)에 있어서, 기재 표면에 대해 양극 산화 처리를 실시한다. 양극 산화 처리에 사용하는 전해액은 산화막 형성용의 다양한 시약, 불용성 미립자 및 알칼리 금속 수산화물을 포함한다. 산화막 형성 시약으로서는, 예를 들어 규산나트륨이나 메타규산나트륨 등의 수용성 규산염 및 인산3나트륨이나 알루민산나트륨 등의 산소산염 등을 들 수 있다. 수용성 규산염을 산화막 형성 시약으로서 사용하는 경우, 전해액 중의 수용성 규산염의 농도는 100 g/dm3내지 250 g/dm3의 범위로 한다. 또한, 산소산염을 산화막 형성 시약으로서 사용하는 경우, 전해액 중의 산소산염의 농도는 75 g/dm3내지 150 g/dm3의 범위로 한다. 불용성 미립자는 상기 산화막 형성 시약을 포함하는 전해액에 용해되지 않는 미립자로, 예를 들어 알루미나, 수산화알루미늄, 실리카 및 산화티탄 등을 들 수 있다. 불용성 미립자의 평균 입자 직경은 5 ㎚ 내지 10 ㎛인 것이 바람직하고, 특히 500 ㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 알칼리 금속 수산화물로서는, 예를 들어 수산화나트륨이나 수산화칼륨 등을 들 수 있다. 또한, 전해액 중의 알칼리 금속 수산화물의 농도는 25 g/dm3내지 75 g/dm3의 범위로 한다. 전해액은 이들의 성분을 포함하여 전해시에 불꽃 방전이 생기도록 조정되어 있다.
도2는 양극 산화 처리 장치의 모식도이다. 전원(1)의 한 쪽 단자에 산화막을 형성해야 할 기재(2)를 전기적으로 접속하고, 다른 쪽 단자에 스테인레스 전극 또는 카본 전극(3)을 전기적으로 접속하고, 이들을 한 쌍의 전극으로서 상술한 전해액(4)에 침지한 상태에서 상기 전극 사이에 교류 전압을 인가한다. 이 때, 전류 밀도는 2 내지 5 A/dm2의 범위로 한다. 전류 밀도가 지나치게 작으면 불꽃 방전이 생기기 어려워지는 동시에, 불용성 미립자가 기재(2)의 표면에 석출되지 않거나, 혹은 석출되어도 편석되는 등의 문제점이 생긴다. 반대로, 전류 밀도가 지나치게 크면 산화막 표면의 거칠기가 허용 범위를 초과한다. 전해액 온도는 15 내지 60 ℃의 범위로 한다. 15 ℃ 이하에서는 산화막 형성 속도가 유의하게 저하되는 경향이 있고, 60 ℃ 이상에서는 형성되는 산화막의 표면 거칠기가 과대해지는 경향이 있다. 전해 주파수는 40 내지 80 ㎐의 범위로 한다. 전해 주파수가 지나치게 작으면 불용성 미립자가 편석되는 경향이 있고, 전해 주파수가 지나치게 크면 양극 산화막 자체의 형성 속도가 유의하게 저하되는 경향이 있다. 또한, 전해액에 있어서 불용성 미립자를 균일하게 분산시키기 위해, 예를 들어 마그네틱스터러(5) 및 회전자(6)에 의해 전해액은 교반되어 있다. 양극 산화 처리에 있어서는 기재 전극이 양극일 때에 기재 표면에서 불꽃 방전이 생겨 양극 산화막이 점차 성장 형성되어 간다. 이 때, 양극 산화막은 전해액에 분산되고 있는 불용성 미립자를 취입하면서 성장하므로, 양극 산화막의 막 두께는 불용성 미립자를 포함하지 않은 경우에 비해 단시간에 두꺼워진다. 또한, 전해액 속의 알칼리 금속 수산화물의 존재에 의해 양극 산화막의 형성 속도가 더욱 증가하는 동시에, 불용성 미립자의 편석을 억제할 수 있으므로, 보다 단시간에 보다 치밀한 양극 산화막이 형성된다. 이와 같이 하여 본 실시 형태에서는 두께 20 내지 40 ㎛의 양극 산화막이 10 내지 30분에 형성된다.
다음에, 제2 물세척 공정(S14)에 있어서, 상술한 양극 산화 공정(S13)을 경유한 기재를 흐르는 물로 잘 세척하여 기재에 부착되어 있는 전해액을 제거한다. 다음에, 질소 블로우 공정(S15)에 있어서, 기재에 대해 질소 가스를 분출함으로써 기재에 부착되어 있던 수분을 비산 내지 증발 비산시킨다.
다음에, 코팅 공정(S16)에 있어서, 기재의 양극 산화막 상에 코팅층을 설치한다. 구체적으로는, 액상의 코팅제를 스핀 코트, 디프 코트, 닥터블레이드법, 롤 코트 등의 수단에 의해 기재의 양극 산화막 표면에 도포한다. 코팅층을 구성하는 재료로서는, 시판되는 유기계 및 무기계의 코팅제나, 졸겔법을 이용하여 고화 가능한 금속 산화물 졸 등을 사용할 수 있다.
다음에, 번인 공정(S17)에 있어서 코팅층을 고화시킨다. 구체적으로는, 상술한 바와 같이 코팅제가 도포된 기재를 실온에서 10분 정도 정치한 후에 120 ℃로 가열한 오븐에 30 내지 60분간 방치함으로써, 양극 산화막 상의 코팅층을 경화시킨다. 이와 같이 코팅층을 설치함으로써, 양극 산화막을 물리적으로 보호하는 동시에, 광택을 부여할 수도 있다. 단, 본 발명에서는, 코팅층을 형성할 필요가 없는 경우에는 코팅 공정(S16) 및 번인 공정(S17)은 행해지지 않는다.
본 실시 형태에 관한 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법에 따르면, 양극 산화 처리에 있어서 양극 산화막이 불용성 미립자를 취입하면서마그네슘재 표면에 성장 형성된다. 그로 인해, 불용성 미립자를 포함하지 않은 전해액에 의해 양극 산화 처리를 행한 경우에 비해, 보다 단시간에 양극 산화막을 소정의 두께까지 성장 형성시키는 것이 가능해진다. 또한, 전해액에 알칼리 금속 수산화물을 더욱 포함시킴으로써, 포함하지 않은 경우에 비해, 보다 단시간에 양극 산화막을 소정의 두께까지 성장 형성시키는 것이 가능해지는 동시에, 불용성 미립자의 편석을 억제하여 보다 치밀한 양극 산화막을 형성하는 것이 가능해진다.
(실시예)
다음에, 본 발명의 실시예에 대해 비교예와 함께 기재한다.
(제1 실시예)
<전해액의 조제>
알루민산나트륨(간토가까꾸세이)을 100 g/dm3, 수산화나트륨(와코쥰야꾸고교세이)을 25 g/dm3, 수산화알루미늄(와코쥰야꾸고교세이)을 10 ％의 농도로 포함하는 전해액을 조제하였다.
<양극 산화막 형성 공정>
탈지 공정 및 이에 계속되는 제1 물세척 공정을 경유한 기재로서의 마그네슘 합금인 AZ31 합금판(도요마크세이, 70 ㎜ × 20 ㎜ × 1.5 ㎜)을 상술한 전해액에 침지시키고, 도2의 장치 구성에 있어서, 상기 AZ31 합금판 및 스테인레스(SUS-304)판을 한 쌍의 전극으로 하여 마그네틱스터러에 의해 전해액을 400 rpm에서 교반하면서 4 A/dm2의 전류 밀도로 10분간의 교류 전해를 행하였다. 이 때, 전해액의 온도는 30 ℃로 유지하였다. 다음에 전해액으로부터 기재를 인상하여 흐르는 물에 의한 제2 물세척 공정으로 이행하였다. 다음에, 질소 블로우 공정에 있어서, 기재를 건조시켰다. 그 결과, 수산화알루미늄을 취입하고, 또한 막 두께가 30 ㎛인 양극 산화막을 갖는 AZ31 합금판을 얻을 수 있었다.
(제2 실시예)
<전해액의 조제>
메타규산나트륨(와코쥰야꾸고교세이)을 200 g/dm3, 수산화나트륨(와코쥰야꾸고교세이)을 50 g/dm3, 산화알루미늄(플루우찌가까꾸세이)을 10 ％의 농도로 포함하는 전해액을 조제하였다.
<양극 산화막 형성 공정>
탈지 공정 및 이에 계속되는 제1 물세척 공정을 경유한 기재로서의 마그네슘 합금인 AZ31 합금판(도요마크세이, 70 ㎜ × 20 ㎜ × 1.5 ㎜)을 상술한 전해액에 침지하고, 도2의 장치 구성에 있어서, 상기 AZ31 합금판 및 스테인레스(SUS-304)판을 한 쌍의 전극으로 하여 마그네틱스터러에 의해 전해액을 400 rpm에서 교반하면서 4 A/dm2의 전류 밀도로 10분간의 교류 전해를 행하였다. 이 때, 전해액의 온도는 30 ℃로 유지하였다. 다음에 전해액으로부터 기재를 인상하여 흐르는 물에 의한 제2 물세척 공정으로 이행하였다. 다음에, 질소 블로우 공정에 있어서, 기재를 건조시켰다. 다음에, 무기 코팅제 히트레스 유리(상품명 : GS-600-1 type BC, 오오하시가까꾸세이)에 기재를 침지하여 3 ㎜/초에서 인상하였다. 이를 실온에서 30분간 방치한 후, 120 ℃로 가열한 오븐에서 60분간 건조함으로써, 양극 산화막에 대해 코팅층을 번인하였다. 그 결과, 산화알루미늄을 취입하고, 또한 막 두께가 30 ㎛인 양극 산화막을 갖는 AZ31 합금판이 얻을 수 있었다.
(제3 실시예 내지 제6 실시예 및 제1 비교예)
<전해액의 조제>
제3 실시예 내지 제6 실시에에서는 메타규산나트륨(와코쥰야꾸고교세이)을 200 g/dm3, 수산화나트륨(와코쥰야꾸고교세이)을 50 g/dm3, 산화알루미늄(플루우찌가까꾸세이)을 5 ％의 농도로 포함하는 전해액을 조제하였다. 제1 비교예에서는 메타규산나트륨(와코쥰야꾸고교세이)을 200 g/dm3으로 포함하는 전해액을 조제하였다.
<양극 산화막 형성 공정>
탈지 공정 및 이에 계속되는 제1 물세척 공정을 경유한 기재로서의 마그네슘 합금인 AZ31 합금판(도요마크세이, 70 ㎜ × 20 ㎜ × 1.5 ㎜)을 상술한 전해액에 침지하고, 도2의 장치 구성에 있어서 상기 AZ31 합금판 및 스테인레스(SUS-304)판을 한 쌍의 전극으로 하여 마그네틱스터러에 의해 전해액을 400 rpm에서 교반하면서, 이하에 도시한 전류 밀도 및 성막 시간으로 교류 전해를 행하였다. 제3 실시예에서는 전류 밀도 2 A/dm2및 성막 시간 15분, 제4 실시예에서는 전류 밀도 2 A/dm2및 성막 시간 30분, 제5 실시예에서는 전류 밀도 4 A/dm2및 성막 시간 7.5분, 제6 실시예에서는 전류 밀도 8 A/dm2및 성막 시간 3.8분, 제1 비교예에서는 전류 밀도 2 A/dm2및 성막 시간 15분으로 하였다. 또한, 전해액의 온도는 30 ℃로 유지하였다. 다음에 전해액으로부터 기재를 인상하여 흐르는 물에 의한 제2 물세척 공정으로 이행하였다. 다음에, 질소 블로우 공정에 있어서, 기재를 건조시켰다.
<양극 산화막의 평가>
제3 실시예 내지 제6 실시예 및 제1 비교예에 있어서 형성된 양극 산화막의 막 두께 및 표면 거칠기를, 막 두께는 제1 비교예에 있어서의 막 두께를 1로 하였을 때의 비로, 또한 표면 거칠기는 기재의 표면 거칠기를 1로 하였을 때의 비로 도3에 나타내었다. 제3 실시예와 제1 비교예를 비교함으로써, 전해액에 알루미나 입자와 수산화나트륨을 가하면 이들을 가하지 않은 경우보다 막 두께가 약 5배가 되는 것을 알았다. 즉, 제3 실시예와 제1 비교예는 성막 시간이 동일하므로, 전해액에 알루미나 입자와 수산화나트륨을 가함으로써 양극 산화막의 형성 속도가 약 5배가 되는 것을 알았다. 또한, 제3 실시예, 제5 실시예, 제6 실시예로부터 전류 밀도를 크게 함에 따라서, 보다 짧은 성막 시간에 같은 정도의 막 두께를 얻을 수 있지만, 양극 산화막의 표면 거칠기는 보다 커지는 것을 알았다. 특히, 제6 실시예에 있어서의 표면 거칠기는 기재의 5배 이상이 되어, 표면 거칠기의 허용 범위 중 하나의 목표인 5배 이내를 초과하는 결과가 되었다. 또한, 제3 실시예, 제4 실시예로부터 성막 시간을 길게 하면, 양극 산화막의 표면 거칠기가 커지는 것을 알았다.
(제7 실시예, 제8 실시예)
<전해액의 조제>
제7 실시예에서는 메타규산나트륨(와코쥰야꾸고교세이)을 200 g/dm3, 산화알루미늄(플루우찌가까꾸세이)을 5 ％의 농도로 포함하는 전해액을 조제하였다. 제8 실시예에서는 메타규산나트륨(와코쥰야꾸고교세이)을 200 g/dm3, 수산화나트륨(와코쥰야꾸고교세이)을 50 g/dm3, 산화알루미늄(플루우찌가까꾸세이)을 5 ％의 농도로 포함하는 전해액을 조제하였다.
<양극 산화막 형성 공정>
탈지 공정 및 이에 계속되는 제1 물세척 공정을 경유한 기재로서의 마그네슘 합금인 AZ31 합금판(도요마크세이, 70 ㎜ × 20 ㎜ × 1.5 ㎜)을 상술한 전해액에 침지하고, 도2의 장치 구성에 있어서 상기 AZ31 합금판 및 스테인레스(SUS-304)판을 한 쌍의 전극으로 하여 마그네틱스터러에 의해 전해액을 400 rpm에서 교반하면서 2 A/dm2의 전류 밀도로 15분간의 교류 전해를 행하였다. 이 때, 전해액의 온도는 30 ℃로 유지하였다. 다음에 전해액으로부터 기재를 인상하여 흐르는 물에 의한 제2 물세척 공정으로 이행하였다. 다음에, 질소 블로우 공정에 있어서, 기재를 건조시켰다.
<양극 산화막의 평가>
제7 실시예에 있어서의 양극 산화막의 막 두께를 1로 하였을 때의 제8 실시예에 있어서의 양극 산화막의 막 두께를 도4에 나타내었다. 도4로부터 전해액에 수산화나트륨을 가함으로써, 동일한 성막 시간에 형성되는 막 두께는, 상기 조건 하에서는 3.67배가 되는 것이 확인되었다.
이상의 정리로서, 본 발명의 구성 및 그 변화를 이하에 부기로서 기재한다.
(부기 1) 마그네슘제 또는 마그네슘 합금제의 기재의 표면을 양극 산화 처리함으로써, 상기 기재의 표면에 양극 산화막을 설치하는 양극 산화 공정을 포함하고,
상기 양극 산화 공정의 상기 양극 산화 처리에 있어서, 불용성 미립자 및 알칼리 금속 수산화물을 포함하는 전해액을 사용하여, 상기 불용성 미립자를 취입하면서 상기 양극 산화막을 형성하는 것을 특징으로 하는 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
(부기 2) 상기 불용성 미립자는 알루미나, 수산화알루미늄, 실리카, 산화티탄 및 산화물계 세라믹으로부터 선택된 1종류 또는 복수 종류로 이루어지는 부기 1에 기재된 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
(부기 3) 상기 불용성 미립자는 그 평균 입자 직경이 5 ㎚ 내지 10 ㎛인 부기 1 또는 부기 2에 기재된 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
(부기 4) 상기 불용성 미립자는 그 평균 입자 직경이 5 ㎚ 내지 500 ㎚인 부기 1 또는 부기 2에 기재된 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
(부기 5) 상기 양극 산화 처리는 교류 전해에 의해 행해지고, 상기 교류 전해에 있어서의 전류 밀도는 2 A/dm2내지 5 A/dm2인 부기 1 내지 부기 4 중 어느 하나에 기재된 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
(부기 6) 상기 양극 산화 처리에 있어서의 전해 주파수는 40 ㎐ 내지 80 ㎐인 부기 1 내지 부기 5 중 어느 하나에 기재된 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
(부기 7) 상기 양극 산화 처리에 있어서의 전해액 온도는 15 ℃ 내지 60 ℃인 부기 1 내지 부기 6 중 어느 하나에 기재된 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
(부기 8) 상기 알칼리 금속 수산화물의 전해액 중의 농도는 25 g/dm3내지 75 g/dm3인 부기 1 내지 부기 7 중 어느 하나에 기재된 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
(부기 9) 상기 양극 산화 처리에 사용되는 전해액은 수용성 규산염 혹은 산소산염의 수용액인 부기 1 내지 부기 8 중 어느 하나에 기재된 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
(부기 10) 상기 수용성 규산염의 전해액 중의 농도는 100 g/dm3내지 250 g/dm3인 부기 9에 기재된 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
(부기 11) 상기 산소산염의 전해액 중의 농도는 75 g/dm3내지 150 g/dm3인 부기 9에 기재된 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
(부기 12) 또한, 상기 양극 산화막에 대해 유기계 코팅제, 무기계 코팅제 및 금속 산화물 졸로부터 선택된 1종류 또는 복수 종류에 의한 클리어 코팅을 행하는 공정을 포함하는 부기 1 내지 부기 11 중 어느 하나에 기재된 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
(부기 13) 부기 1 내지 부기 12 중 어느 하나에 기재된 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법에 의해 상기 양극 산화막이 형성되어 있는 마그네슘재제 하우징.
본 발명에 의하면, 본 실시 형태에 있어서는 양극 산화 처리 공정의 양극 산화 처리에서 마그네슘재 표면에 불용성 미립자를 취입한 양극 산화막을 형성하는 것이 가능해지는 동시에, 단시간에 막 두께가 두꺼운 양극 산화막을 형성할 수 있다. 또한, 알칼리 금속 수산화물을 포함하는 전해액을 사용한 것에 의해, 양극 산화막의 형성 속도가 더욱 커진다. 그 결과, 마그네슘재 표면의 내식성을 충분한 정도까지 향상시키는 양극 산화막을 보다 단시간에 형성할 수 있다.

Claims (5)

  1. 마그네슘제 또는 마그네슘 합금제의 기재 표면을 양극 산화 처리함으로써, 상기 기재의 표면에 양극 산화막을 설치하는 양극 산화 공정을 포함하고,
    상기 양극 산화 공정의 상기 양극 산화 처리에 있어서, 불용성 미립자 및 알칼리 금속 수산화물을 포함하는 전해액을 사용하여 상기 불용성 미립자를 취입하면서 상기 양극 산화막을 형성하는 것을 특징으로 하는 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 불용성 미립자는 알루미나, 수산화알루미늄, 실리카, 산화티탄 및 산화물계 세라믹으로부터 선택된 1종류 또는 복수 종류로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 양극 산화 처리는 상기 전해액에 침지된 전극 사이에 교류 전압을 인가함으로써 행해지고, 이 인가시에 있어서의 전류 밀도는 2 A/dm2내지 5 A/dm2인 것을 특징으로 하는 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양극 산화 처리에 있어서의전해 주파수는 40 ㎐ 내지 80 ㎐인 것을 특징으로 하는 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 마그네슘재에 대한 고내식성 양극 산화막의 형성 방법에 의해 상기 양극 산화막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네슘재제 하우징.
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