WO2014175309A1

WO2014175309A1 - マグネシウム基金属部材、及びマグネシウム基金属部材の製造方法

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Publication number: WO2014175309A1
Application number: PCT/JP2014/061372
Authority: WO
Inventors: 光治井口; 水野　修; 綾齋藤
Original assignee: 住友電気工業株式会社; オリジン電気株式会社
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2014-10-30
Also published as: TWI633191B; KR102144485B1; JP2014213481A; KR20160002654A; JP5727543B2; CN105008124B; CN105008124A; TW201512417A

Abstract

　塗装膜の劣化が少なく金属質感を維持できるマグネシウム基金属部材、及びその製造方法を提供する。マグネシウム基金属部材は、マグネシウム基金属からなる基材と、その基材の表面上に形成された透明な被覆膜とを具える。被覆膜は、基材の表面に形成された透明な防食膜と、この防食膜の上に形成され、樹脂からなる１層以上の透明な塗装膜とを具える。塗装膜は、紫外線吸収剤が添加された少なくとも１層の耐候性層を有する。

Description

マグネシウム基金属部材、及びマグネシウム基金属部材の製造方法

本発明は、マグネシウム基金属からなる基材と、その基材の表面上に形成された透明な被覆膜とを具えるマグネシウム基金属部材、及びその製造方法に関する。

マグネシウム合金は、軽量で比強度が高いなどの優れた特性を有することから、携帯電話やノート型パーソナルコンピューターといった携帯用電気・電子機器類の筐体などの各種部材に利用されている。最近では、上記筐体などのマグネシウム合金部材に金属質感を持たせて、高級感を演出することが求められている。

一方、マグネシウムは活性な金属であるため腐食し易く、マグネシウム合金部材において、基材の表面上に耐食性を有する被覆層を形成することが行われている。

例えば特許文献１には、マグネシウム合金からなる基材の表面にダイヤカット加工などの微細な凹凸加工を施し、その基材の表面上に透明な被覆層を形成することで、金属質感を高めたマグネシウム合金部材が開示されている。また、この被覆層は、防食処理（化成処理又は陽極酸化処理）により形成された防食層と、その上にアクリル樹脂などの樹脂で形成された塗装層とを具える多層構造とすることが記載されている。

日本国特開２００９－１２０８７７号公報

上記した透明な被覆層を具えるマグネシウム合金部材において、長期に亘り、金属質感を維持することが望まれる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、塗装膜の劣化が少なく、長期に亘って金属質感を維持することができるマグネシウム基金属部材、及びその製造方法を提供することにある。

本発明のマグネシウム基金属部材は、マグネシウム基金属からなる基材と、その基材の表面上に形成された透明な被覆膜とを具える。被覆膜は、基材の表面に形成された透明な防食膜と、この防食膜の上に形成され、樹脂からなる１層以上の透明な塗装膜と、を具える。そして、塗装膜は、樹脂に紫外線吸収剤が添加された少なくとも１層の耐候性層を有する。

本発明のマグネシウム基金属（以下、単に「Mg基金属」と呼ぶ場合がある）部材によれば、塗装膜が少なくとも１層の耐候性層を有することで、塗装膜を形成する樹脂の紫外線による経年劣化を抑えることができる。即ち、塗装膜に耐候性を付与することで、紫外線によって、塗装膜の黄変、光沢の低下、割れ、剥がれ、ブリスタなどの劣化が少なく、長期に亘って塗装膜の透明性や密着性を確保でき、金属質感を維持することができる。なお、本発明においてMg基金属とは、Mgを主成分とする金属のことであり、このMg基金属には、純Mg及びMg合金が含まれる。

塗装膜の形成樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂などが挙げられ、これらの樹脂を単独で、或いは２種以上組み合わせて用いることも可能である。例えば、塗装膜を２層以上の多層構造とする場合、各層の形成樹脂を変更することも可能である。また、各層を、２種以上の樹脂を配合した塗料を塗装して形成してもよい。塗装膜は、有色透明でもよいが、無色透明であると、Mg基金属の基材自体の色合いや風合いを感じ易い。本発明では、防食膜と塗装膜のいずれも透明な膜であるので、基材自体の金属質感を感じることができる。なお、本発明において透明とは、基材を目視で確認できる程度の透明性を有することを意味する。

本発明のマグネシウム基金属部材の一形態としては、塗装膜がエポキシ系樹脂からなることが挙げられる。

従来のマグネシウム合金部材は、アクリル樹脂を用いて１層の塗装層を形成しているが、アクリル樹脂はMg基金属の基材（防食膜）との密着性が低く、長期の使用により塗装層が剥離する虞がある。塗装層が剥離した場合、耐食性が低下して、基材の腐食により金属質感が損なわれる。本発明の上記構成によれば、防食膜の上に形成された塗装膜がエポキシ系樹脂で形成されていることで、塗装膜の基材（防食膜）への密着性を向上させることができる。

本発明のマグネシウム基金属部材の別の一形態としては、塗装膜が防食膜の直上に形成された最内層と、最内層の上に形成された少なくとも１層の外層とを具え、最内層がエポキシ系樹脂からなることが挙げられる。

本発明の上記構成によれば、塗装膜が最内層と外層とを具える少なくとも２層以上の多層構造であり、最内層がエポキシ系樹脂で形成されていることで、塗装膜の基材（防食膜）への密着性を向上させることができる。

なお、本発明においてエポキシ系樹脂とは、エポキシ樹脂を主成分とする樹脂のことであり、エポキシ樹脂に、例えば上記したアクリル樹脂、ポリエステル樹脂又はこれらの変性樹脂などの他の樹脂や、硬化剤などを添加したものでもよい。

エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などを用いることができる。エポキシ樹脂の中でも、基材（防食膜）との密着性により優れるリン酸変性エポキシ樹脂が好適である。リン酸変性エポキシ樹脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂にリン酸化合物を反応させて得ることができる。この場合、用いるビスフェノール型エポキシ樹脂は特に限定されるものではなく、上記したビスフェノール型エポキシ樹脂を用いることが可能である。上記したビスフェノール型エポキシ樹脂の中でも、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が好ましい。

リン酸化合物としては、リン原子に結合する水酸基を２個以上有するリン酸類が用いられ、具体的には、オルトリン酸やホスホン酸の他、メタリン酸やピロリン酸或いはトリポリリン酸などの縮合リン酸、モノメチルリン酸やモノブチルリン酸、モノオクチルリン酸、モノフェニルリン酸などのオルトリン酸エステルなどが挙げられる。

エポキシ樹脂に添加する硬化剤としては、防食膜との密着性が良好なメラミン化合物又はイソシアネート化合物を用いることが好ましい。メラミン化合物としては、メトキシ化メチロールメラミン、ブトキシ化メチロールメラミンなどが用いられる。イソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなど、又はこれらのイソシアネートをビューレット変性、アダクト変性、イソシアヌレート変性させた樹脂が用いられる。イソシアネート化合物は、イソシアネート基がブロック剤によりブロックされたブロックイソシアネート化合物とすることがより好ましい。この理由としては、イソシアネート基は反応し易く、塗料組成物を常温に長時間放置しておくと徐々に反応が進み、該組成物の特性が変化してしまう虞があるためである。

ブロック剤としては、メチルエチルケトオキシム、アセトキシム、シクロヘキサノンオキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシムなどのオキシム類；ｍ－クレゾール、キシレノールなどのフェノール類；ブタノール、２－エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのアルコール類；ε－カプロラクタム、δ－バレロラクタム、γ－ブチロラクタムなどのラクタム類；マロン酸ジエチル、アセト酢酸エステルなどのジケトン類；チオフェノールなどのメルカプタン類；チオ尿酸などの尿素類；イミダゾール類；カルバミン酸類；などを挙げることができる。中でも、オキシム類、フェノール類、アルコール類、ラクタム類、ジケトン類が好ましい。

エポキシ系樹脂は、塗装した後、熱間焼き付けや紫外線照射などの硬化方法により硬化させることで、硬い塗装膜を形成することができる。

エポキシ系樹脂は、アクリル系樹脂に比較して、Mg基金属の基材（防食膜）との密着性は高いが、一方で耐候性が低く、紫外線によって劣化し易いため、透明性や密着性を長期に亘って維持することが難しい。しかしながら、本発明では、塗装膜の少なくとも１層（塗装膜が１層の場合はそれ自体）が耐候性層であることで、塗装膜自体やその最内層を形成するエポキシ系樹脂の紫外線による劣化を抑えることができ、透明性や密着性を長期に亘って維持できる。後述するように、最内層を形成するエポキシ系樹脂に紫外線吸収剤を添加して、最内層自体を耐候性層とすることも可能である。

塗装膜が最内層と少なくとも１層の外層とを具える上記形態において、外層の少なくとも１層がアクリル系樹脂からなることが挙げられる。

外層の少なくとも１層がアクリル系樹脂で形成されていることで、塗装膜に耐チッピング性、耐傷性などの耐摩耗性を付与することができる。特に、塗装膜における最内層をエポキシ系樹脂で形成すると共に、最外層をアクリル系樹脂で形成すると、塗装膜の密着性及び耐摩耗性を両立させることができる。アクリル系樹脂は、塗装した後、熱間焼付けや紫外線照射などの硬化方法により硬化させることができる。

本発明において、アクリル系樹脂とは、アクリル樹脂を主成分とする樹脂のことであり、アクリル樹脂に、例えば上記したフッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、変性ウレタン樹脂などの他の樹脂や、硬化剤などを添加したものでもよい。塗装膜が多層構造である場合は、最外層がアクリル系樹脂からなることが好ましい。

アクリル樹脂は、重合開始剤を用いてアクリル系単量体を重合して得ることができ、変性アクリル樹脂も含まれる。アクリル系単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ラウリルなどのアクリル酸又はメタクリル酸のアルキルエステル；アクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸メトキシエチル、アクリル酸メトキシブチル、メタクリル酸メトキシブチル、アクリル酸エトキシブチル、メタクリル酸エトキシブチルなどのアクリル酸又はメタクリル酸のアルコキシアルキルエステル；アリルアクリレート、アリルメタクリレートなどのアクリル酸又はメタクリル酸のアルケニルエステル；ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレートなどのアクリル酸又はメタクリル酸のヒドロキシアルキルエステル；アリルオキシエチルアクリレート、アリルオキシエチルメタクリレートなどのアクリル酸又はメタクリル酸のアルケニルオキシアルキルエステル；アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられる。これらは単独で、或いは２種以上組み合わせて用いることも可能である。アクリル系単量体としては、透明性に優れるメタクリル酸類が好ましく、特にメタクリル酸メチルが好適である。また、これらのアクリル系単量体と共に、他のビニル系単量体を併用してもよい。他のビニル系単量体としては、スチレン、α－メチルスチレン、ビニルトルエン、ｐ－クロルスチレンなどのビニル芳香族化合物；ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなどのオレフィン系化合物；酢酸ビニル、アリルアリコール、マレイン酸などが挙げられる。

重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、ｔ－ブチルパーオキシ－２エチルヘキサノエートなどの過酸化物；アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリルなどのアゾ化合物が用いられる。

アクリル樹脂に添加する硬化剤としては、最内層（例、エポキシ系樹脂）との密着性が良好なメラミン化合物又はイソシアネート化合物を用いることが好ましい。メラミン化合物としては、メトキシ化メチロールメラミン、ブトキシ化メチロールメラミンなどが用いられる。イソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなど、又はこれらのイソシアネートをビューレット変性、アダクト変性、イソシアヌレート変性させた樹脂が用いられる。

アクリル系単量体の重合方法は、特に限定されるものではなく、溶液重合法、乳化重合法、塊状重合法などを用いることができる。

用いるアクリル樹脂のガラス転移温度（Tg）は、-60℃以上90℃以下であることが好ましい。Tgが-60℃以上であると、アクリル系樹脂で形成された塗装膜又は層の耐湿性、耐温水性が良好となり、Tgが90℃以下であると、アクリル系樹脂で形成された塗装膜又は層の再付着性が良好となる。

塗装膜が最内層と少なくとも１層の外層とを具える上記形態において、外層の少なくとも１層と最内層とがそれぞれ、樹脂に紫外線吸収剤が添加された耐候性層であることが挙げられる。

この構成によれば、最内層自体が樹脂に紫外線吸収剤が添加された耐候性層であり、更に、外層の少なくとも１層が耐候性層であることで、最内層（例、エポキシ系樹脂）を紫外線による劣化から確実に保護することができ、透明性や密着性を長期に亘って十分に維持できる。

塗装膜が最内層と少なくとも１層の外層とを具える上記形態において、最内層の厚さが5μm以上50μm以下であり、外層の厚さが5μm以上100μm以下であることが挙げられる。

最内層（例、エポキシ系樹脂）の厚さが5μm以上50μm以下であることで、密着性や耐食性を十分に得ることができる。また、外層の厚さが5μm以上100μm以下であることで、耐食性を十分に得ることができる。また、最内層及び外層の各層が厚過ぎると、透明性が低下したり、密着性が低下する虞がある。

本発明のマグネシウム基金属部材の一形態としては、防食膜が酸化ジルコニウム化成皮膜であることが挙げられる。

防食膜は、Mg基金属の基材表面に形成され、基材に耐食性を付与したり、塗装密着性の向上に寄与する。防食膜は、化成処理又は陽極酸化処理といった防食処理を施すことで形成することができる。化成処理としては、例えば、ジルコニウム系化成処理、クロメート処理、マンガン系化成処理やリン酸系化成処理などが挙げられる。

中でも、ジルコニウム系化成処理の一つである酸化ジルコニウム化成処理によって形成される酸化ジルコニウム化成皮膜は、酸化ジルコニウムを主成分とし、酸やアルカリに対して強い耐性を有する。また、酸化ジルコニウム化成皮膜は、塗装膜との密着性を向上させることができ、樹脂やカップリング剤を配合することで、塗装密着性をより高めることができる。さらに、酸化ジルコニウム化成皮膜は、リン酸系化成処理によって形成されるリン酸塩などの化合物の皮膜に比較して、透明性が高く、金属質感を高め易い。

防食膜が酸化ジルコニウム化成皮膜である上記形態において、酸化ジルコニウム化成皮膜がジルコニウムを10mg/m²以上150mg/m²以下含有し、その厚さが10nm以上であることが挙げられる。

酸化ジルコニウム化成皮膜におけるジルコニウムの含有量が10mg/m²以上150mg/m²以下で、かつ、その厚さが10nm以上あることで、耐酸性・耐アルカリ性や密着性を十分に得ることができる。より好ましい酸化ジルコニウム化成皮膜の厚さは20nm以上である。また、酸化ジルコニウム化成皮膜の厚さが厚過ぎると、透明性が低下したり、密着性が低下することから、上限は1μm以下とすることが好ましい。

本発明のマグネシウム基金属部材の一形態としては、紫外線吸収剤が有機系の紫外線吸収剤であることが挙げられる。

紫外線吸収剤は、樹脂（特に、エポキシ樹脂）を最も劣化させる290～380nmの紫外域に吸収特性を有し、かつ可視域に吸収特性を有しないことが望まれる。紫外線吸収剤には、有機系と無機系のいずれも用いることができる。有機系の吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、蓚酸アニリド系、シアノアクリレート系、トリアジン系などが挙げられる。一方、無機系の吸収剤としては、例えば、粒子状の酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化セリウムなどが挙げられる。紫外線吸収剤は、上記列挙した吸収剤を単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよいが、上記特性を満足するように調整する。有機系の吸収剤は、無機系の吸収剤に比較して、透明性が高い点で好ましい。

有機系の紫外線吸収剤を用いる場合、吸収剤の耐熱性や耐久性を考慮して選択することが望まれる。耐熱性は、塗装膜を形成する際、樹脂を塗装して焼付けるときに熱により吸収剤が分解されない程度とし、耐久性は、長期に亘り紫外線に曝されても紫外線吸収効果が劣化しない程度とするとよい。有機系の紫外線吸収剤の市販品としては、例えば、チバ・ジャパン社（現ＢＡＳＦジャパン社）製のＴＩＮＵＶＩＮ（登録商標）４７９、ＴＩＮＵＶＩＮ９２８、ＴＩＮＵＶＩＮ４０５などを用いることができる。その他、同様の効果が得られるものであれば、同様に用いることができる。

無機系の紫外線吸収剤を用いる場合、透明性を高めるため、可視光の散乱を抑えることが望まれる。具体的には、粒子サイズを微細化（例えば、平均粒子径（体積基準で累積分布の50％に相当するメジアン径（D50））が0.01～0.05μm程度）し、かつ、塗装膜を構成する各層の屈折率の差を小さくするとよい。無機系の紫外線吸収剤の市販品としては、例えば、ＢＹＫ－Ｃｈｅｍｉｅ社製のＮＡＮＯＢＹＫ（登録商標）－３８１２、ＮＡＮＯＢＹＫ－３８２１、ＮＡＮＯＢＹＫ－３８４１、ＮＡＮＯＢＹＫ－３８４２などを用いることができる。

また、紫外線吸収剤の添加量は、例えば、樹脂固形分100質量部に対して、有機系の吸収剤の場合、0.01～20質量部、好ましくは0.5～10質量部、特に好ましくは1～5質量部である。また、紫外線吸収剤に加えて光安定剤（HALS：Hindered Amine Light Stabilizer）を添加すれば、耐久性（耐候性）を更に向上させることができる。光安定剤の添加量は、例えば、樹脂固形分100質量部に対して0～3.0質量部であることが好ましい。紫外線吸収剤及び光安定剤の各添加量は、塗装膜の透明性を阻害しない範囲で適宜調整するとよい。

光安定剤（HALS）の市販品としては、例えば、三共ライフテック社製の「ＳＡＮＯＬ（登録商標）ＬＳ７７０、ＬＳ７６５」、チバ・ジャパン社製の「ＴＩＮＵＶＩＮ１４４」、ＡＤＥＫＡ社製の「アデカスタブ（登録商標）ＬＡ－５７、ＬＡ－６２、ＬＡ－６３、ＬＡ－６７、ＬＡ－６８、ＬＡ－８２」などを用いることができる。樹脂（塗料）を高温で焼付ける場合は、ＴＩＮＵＶＩＮ１２３が特に好適に用いられる。

本発明のマグネシウム基金属部材の一形態としては、基材の表面の少なくとも一部に微細な凹凸加工が施されていることが挙げられる。

Mg基金属の基材表面の少なくとも一部に微細な凹凸加工が施されていることで、金属質感を高めることができる。微細な凹凸加工としては、例えば、切削加工、研削加工、吹き付け加工、及び酸を用いた腐食加工の少なくとも１種が挙げられる。具体的には、ヘアライン加工、ダイヤカット加工、スピンカット加工、ショットブラスト加工、及びエッチング加工の少なくとも１種が挙げられる。これらの加工を単独で、或いは２種以上組み合わせて用いてもよい。微細な凹凸加工は、基材表面の一部のみに施されていてもよいし、全面に施されていてもよい。

本発明のマグネシウム基金属部材の一形態としては、マグネシウム基金属がアルミニウムを3質量％以上含有するマグネシウム合金であることが挙げられる。

Mg合金には、添加元素を含有する種々の組成のもの（残部：Mg及び不純物）が挙げられる。中でも、添加元素としてAlを含有するMg‐Al系合金は、耐食性や強度などの機械的特性に優れる点で好ましい。Alの含有量が多いほど、耐食性や強度などの機械的特性が向上する傾向にある。よって、Alを3質量％以上含有することが好ましく、7.3質量％以上含有することがより好ましい。但し、Alの含有量が12質量％を超えると、塑性加工性の低下を招く虞があることから、上限は12質量％とすることが好ましい。特に、Alの含有量が、11質量％以下、更に、8.3～9.5質量％であることが好ましい。

Al以外の添加元素としては、Zn、Mn、Si、Be、Ca、Sr、Y、Cu、Ag、Sn、Ni、Au、Li、Zr、Ce及び希土類元素（Y、Ceを除く）から選択される少なくとも１種の元素が挙げられる。これらの添加元素を含有する場合、その含有量は、合計で0.01～10質量％が好ましく、0.1～5質量％がより好ましい。これらの添加元素のうち、Si、Sn、Y、Ce、Ca及び希土類元素（Y、Ceを除く）から選択される少なくとも１種以上の元素を合計で0.001質量％以上、好ましくは合計で0.1～5質量％含有すると、耐熱性や難燃性が向上する。また、希土類元素の場合は0.1質量％以上含有することが好ましく、その中でもYは0.5質量％以上含有することが好ましい。不純物としては、例えば、Feなどが挙げられる。

Mg‐Al系合金の具体的な組成としては、例えば、ASTM規格におけるAZ系合金（Mg‐Al‐Zn系合金、Zn：0.2～1.5質量％）、AM系合金（Mg‐Al‐Mn系合金、Mn：0.15～0.5質量％）、Mg‐Al‐RE（希土類元素）系合金、AX系合金（Mg‐Al‐Ca系合金、Ca：0.2～6.0質量％）、AJ系合金（Mg‐Al‐Sr系合金、Sr：0.2～7.0質量％）などが挙げられる。特に、Alを8.3～9.5質量％、Znを0.5～1.5質量％含有するMg‐Al系合金、代表的にはAZ91は、他のAZ系合金に比べても、比強度が高く、優れた耐食性や耐衝撃性を有する点で好ましい。

  一方、本発明のマグネシウム基金属部材の製造方法は、マグネシウム基金属からなる基材の表面上に透明な被覆膜を形成する製造方法であって、次の工程を具える。
  基材に防食処理を施して、基材の表面に透明な防食膜を形成する防食工程。
  防食膜の上に樹脂を塗装して、１層以上の透明な塗装膜を形成する塗装工程。
  そして、塗装工程では、塗装膜として、樹脂に紫外線吸収剤を添加した少なくとも１層の耐候性層を形成する。

本発明の製造方法の一形態としては、塗装工程では、塗装膜の少なくとも１層を紫外線吸収剤を添加したエポキシ系樹脂で形成することが挙げられる。

本発明の製造方法の一形態としては、塗装工程において、塗装膜として、防食膜の直上の最内層と最内層の上の少なくとも１層の外層とを形成する。そして、塗装工程では、最内層をエポキシ系樹脂で形成すると共に外層の少なくとも１層をアクリル系樹脂で形成し、最内層と外層の少なくとも１層を樹脂に紫外線吸収剤を添加した耐候性層とすることが挙げられる。

本発明のMg基金属部材の製造方法によれば、塗装膜の劣化が少なく、長期に亘って金属質感を維持することができる上記した本発明のMg基金属部材を製造することができる。

樹脂（塗料）を塗装する手段としては、例えば、スプレー塗装や電着塗装などの公知の手段を採用することができる。また、樹脂を塗装した後、焼付けることにより硬化させることで、塗装膜を強固に形成することができる。

その他、上記した工程に加えて、基材に防食処理を施す防食工程の前に、基材に脱脂、エッチング、脱スマット、表面調整などの表面処理を施す表面処理工程を必要に応じて設けてもよい。

本発明のマグネシウム基金属部材は、塗装膜が少なくとも１層の耐候性層を有することで、塗装膜の劣化が少なく、長期に亘って金属質感を維持することができる。また、本発明のマグネシウム基金属部材の製造方法は、上記した本発明のマグネシウム基金属部材を製造することができる。

特に、塗装膜を構成する少なくとも１層がエポキシ系樹脂からなることで、塗装膜の耐水性を高めることができる。更に、最内層がリン酸変性エポキシ樹脂を主成分とするエポキシ系樹脂からなり、外層がアクリル系樹脂からなることで、上記した効果に加えて、塗装膜の耐食性や硬度を高めることができる。

本発明のMg基金属部材を製造し、その評価を行った。

  ［実施例１］
  AZ91相当のMg合金（Mg‐9.0質量％Al‐1.0質量％Zn）の圧延板を用意し、これを適当な大きさに切断して複数の基材を得た。そして、基材に表面処理として脱脂処理を施した後、その基材に防食処理として酸化ジルコニウム化成処理を施し、基材の表面に防食膜となる酸化ジルコニウム化成皮膜を形成した。脱脂処理及び化成処理はそれぞれ次の条件で行った。
  （脱脂処理）
  10％KOHとノニオン系界面活性剤0.2％溶液の撹拌下、60℃、10分
  （化成処理）
  ジルコニウム含有化成処理剤の撹拌下、35℃、1分

酸化ジルコニウム化成皮膜を形成した基材表面を目視により観察したところ、酸化ジルコニウム化成皮膜はほぼ無色透明であった。また、酸化ジルコニウム化成皮膜中に含まれるジルコニウムの含有量を蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定したところ、酸化ジルコニウム化成皮膜におけるジルコニウムの含有量は45mg/m²程度であった。

基材表面に形成された防食膜（酸化ジルコニウム化成皮膜）の上に表１に記載の塗料Ａ又は塗料Ｂをスプレー塗装して、150℃×20分の焼付けを行い、エポキシ系樹脂又はアクリル系樹脂からなる塗装膜を形成した。

この例では、塗料Ａおよび塗料Ｂについてそれぞれ紫外線吸収剤を添加したものと添加していないものを使用した。紫外線吸収剤には、ＴＩＮＵＶＩＮ９２８を用い、紫外線吸収剤の添加量は、樹脂固形分100質量部に対して1.8質量部とした。そして、Mg合金の基材の表面上に防食膜と塗装膜とを具える被覆膜が形成された表２に示す試料No.1-1～No.1-4のMg基金属部材を製造した。

形成した防食膜及び塗装膜のそれぞれの厚さを測定したところ、防食膜の厚さは20nmであり、塗装膜の厚さは10μmであった。なお、それぞれの厚さは、防食膜及び塗装膜が形成された基材の断面を走査型電子顕微鏡（SEM）により観察し、その観察視野内においてそれぞれ10点測定して、その平均値とした。

試料No.1-1～No.1-4のMg基金属部材について、外観（基材表面）を目視により観察したところ、被覆膜が無色透明であり、優れた金属質感を有していた。

次に、試料No.1-1～No.1-4のMg基金属部材について、以下に示す密着性試験、耐食性試験（塩水噴霧試験及び人工汗試験）、耐水性試験、鉛筆硬度試験、及び耐候性試験を行い、評価した。その結果を表３に示す。

  ＜密着性試験＞
  密着性試験は、JIS  K5600‐5‐6：1999（塗料一般試験方法‐塗膜の機械的性質‐付着性（クロスカット法））に規定する試験方法に従って行った。この試験では、Mg基金属部材表面の被覆膜に、基材に達する切込みを縦横1mmの間隔で入れ、10×10マス目の格子パターンを形成した後、この格子パターンの上に付着テープを貼り付けて引き剥がし、被覆膜（塗装膜）の密着性を評価した。そして、格子のマス目に剥離（剥がれ）が生じているかを目視により検査し、剥がれたマス目の数を数えた。全てのマス目（100個）に剥離が見られなければ、被覆膜の密着性が良好であると評価した。表３において、密着性の評価が良好な場合（剥離のないマス目の数が100）を○、やや不良な場合（剥離のないマス目の数が70以上）を△、不良な場合（剥離のないマス目の数が70未満）を×とし、カッコ内に（剥離のないマス目の数/全てのマス目の数）を示した。
  なお、密着性の評価は、Mg基金属部材の製造後にそのまま試験を行う一次密着性と、後述する塩水噴霧試験、人工汗試験及び耐水性試験のそれぞれの後に行う二次密着性のそれぞれについて行った。

  ＜耐食性試験＞
  （塩水噴霧試験）
  塩水噴霧試験は、JIS  Z2371：2000（塩水噴霧試験方法）に規定する試験方法に従って行った。この試験では、以下に示す条件で塩化ナトリウム水溶液（塩水）をMg基金属部材に噴霧し、その耐食性を評価した。試験後、基材に腐食や被覆膜に変色や膨れが生じているか外観を目視により検査し、このような異常が見られず変化がなければ、塩水噴霧試験による耐食性が良好であると評価した。
  〈塩水噴霧試験条件〉
  塩水濃度：5質量％
  試験温度：35℃
  試験時間：100時間

さらに、塩水噴霧試験の後、上記した密着性試験を行い、二次密着性を評価した。

  （人工汗試験）
  人工汗試験は、以下に示す条件で人工汗液にMg基金属部材を浸漬し、その耐食性を評価した。試験後、基材に腐食や被覆膜に変色や膨れが生じているか外観を目視により検査し、このような異常が見られず変化がなければ、人工汗試験による耐食性が良好であると評価した。
  〈人工汗試験条件〉
  人工汗液：塩化ナトリウム水溶液に酢酸及びリン酸二ナトリウムを加えてpHを4.0に調整した酸性溶液
  試験温度：40℃
  試験時間：120時間

さらに、人工汗試験の後、上記した密着性試験を行い、二次密着性を評価した。

＜耐水性試験＞
耐水性試験は、Mg基金属部材を60℃の温水中に9時間浸漬し、その耐水性を評価した。Mg基金属部材を温水中から取り出し、塗装膜表面の水分を除去して表面温度が室温（約25℃）になるまで放置した後、基材に腐食や被覆膜に変色や、膨れ、ワレ、剥がれなどが生じているか外観を目視により検査し、このような異常が見られず変化がなければ、人工汗試験による耐食性が良好であると評価した。

さらに、耐水性試験の後、上記した密着性試験を行い、二次密着性を評価した。

＜鉛筆硬度試験＞
鉛筆硬度試験は、JIS K5600‐5‐4：1999（塗料一般試験方法‐塗膜の機械的性質‐引っかき硬度（鉛筆法））に規定する試験方法に従って行った。この試験では、三菱鉛筆社製のユニ（登録商標）鉛筆を用い、750gの荷重を加えて引っかいたときに傷跡が生じなかった最も硬い鉛筆硬度で評価した。

  ＜耐候性試験＞
  耐候性試験は、JIS  K5600‐7‐7：2008（塗料一般試験方法‐塗膜の長期耐久性‐促進耐候性及び促進耐光性（キセノンランプ法））に規定する試験方法に従って行った。この試験では、以下に示す条件でキセノンアーク光をMg基金属部材に照射し、その耐候性を評価した。試験後、被覆膜（塗装膜）に黄変などの劣化が生じているか外観を目視により検査し、このような劣化が見られず変化がなければ、耐候性が良好であると評価した。
  〈耐候性試験条件〉
  放射照度：60W/m²
  試験温度：63℃
  ぬれサイクル：連続運転操作、18分（ぬれ時間）／102分（乾燥期間）、乾燥期間中の相対湿度50％
  試験時間：200時間

塗装膜がエポキシ系樹脂（リン酸変性エポキシ樹脂）で形成された試料No.1-1、No.1-2のうち、樹脂に紫外線吸収剤が添加されていない試料No.1-1では、耐候性試験後に塗装膜に黄変が見られ、意匠性や金属質感が損なわれた。これに対し、樹脂に紫外線吸収剤が添加された試料No.1-2では、耐候性試験後であっても塗装膜に黄変といった劣化が見られず、塗装膜の透明性が十分に確保されており、金属質感が維持されていた。

塗装膜の形成樹脂にアクリル系樹脂を使用した試料No.1-3及びNo.1-4では、紫外線吸収剤の添加による耐候性への影響は余り見られないが、エポキシ系樹脂を使用した場合に比べて耐水性試験後の二次密着性が劣っていた。

［実施例２］
実施例１と同様にして、AZ91相当のMg合金の基材を用意し、基材の表面に防食膜となる酸化ジルコニウム化成皮膜を形成した。

  基材表面に形成された防食膜（酸化ジルコニウム化成皮膜）の上に表４に記載の塗料Ａ又は塗料Ｂを塗装した後、それぞれの上に表４に記載の塗料Ｃを塗装して、エポキシ系樹脂又はアクリル系樹脂からなる最内層と、アクリル系樹脂からなる外層とを具える２層構造の塗装膜を形成した。最内層の塗装及び外層の塗装はそれぞれ次の条件で行った。
  （最内層の塗装）
  最内層の形成塗料をスプレー塗装後、150℃×20分の焼付け
  （外層の塗装）
  外層の形成塗料をスプレー塗装後、150℃×20分の焼付け

この例では、塗料Ａ又は塗料Ｃについて紫外線吸収剤を添加したものと添加していないものを使用した。塗料Ｂは紫外線吸収材を添加していないものを使用した。紫外線吸収剤には、実施例１と同じＴＩＮＵＶＩＮ９２８を用い、紫外線吸収剤の添加量は、樹脂固形分100質量部に対して1.8質量部とした。そして、Mg合金の基材の表面上に防食膜と塗装膜とを具える被覆膜が形成された表５に示す試料No.2-1～No.2-4、No.2-6及びNo.2-7のMg基金属部材を製造した。

実施例１と同様にして、形成した防食膜及び塗装膜（最内層及び外層）のそれぞれの厚さを測定したところ、防食膜の厚さは20nmであり、最内層及び外層の厚さはそれぞれ10μmで、塗装膜全体の厚さは20μmであった。

  また、別の試料として、Mg合金の基材表面に微細な凹凸加工としてダイヤカット加工を施した以外は試料No.2-2と同様にして、表５に示す試料No.2-5のMg基金属部材を製造した。ダイヤカット加工は、市販のダイヤカット加工機で行い、この例では基材表面の全面に施した。ダイヤカット加工は次の条件で行った。
  （ダイヤカット加工）
  加工半径：50mm、深さ：0.02mm（20μm）、ピッチ：0.05mm

試料No.2-1～No.2-7のMg基金属部材について、外観（基材表面）を目視により観察したところ、被覆膜が無色透明であり、優れた金属質感を有していた。

次に、試料No.2-1～No.2-7のMg基金属部材について、実施例１と同じように評価した。
その結果を表６に示す。

最内層がエポキシ系樹脂で形成された試料No.2-1～No.2-5のうち、最内層と外層のいずれの形成樹脂にも紫外線吸収剤が添加されておらず、塗装膜に耐候性層を有しない試料No.2-1では、耐候性試験後に最内層（エポキシ系樹脂）に黄変が見られ、意匠性や金属質感が損なわれた。これに対し、最内層と外層のいずれかが形成樹脂に紫外線吸収剤が添加された耐候性層である試料No.2-2～No.2-5では、耐候性試験後であっても塗装膜に黄変といった劣化が見られず、塗装膜の透明性が十分に確保されており、金属質感が維持されていた。また、試料No.2-2～No.2-5と試料No.2-1との比較から、塗装膜（最内層又は外層）の形成樹脂に紫外線吸収剤を添加したことによる密着性や耐食性、耐水性の低下は見られなかった。

最内層の形成樹脂にアクリル系樹脂を使用した試料No.2-6及びNo.2-7では、エポキシ系樹脂を使用した場合に比べて、耐食性試験（塩水噴霧試験及び人工汗試験）後や耐水性試験後に変色が見られたり、人工汗試験後や耐水性試験後の二次密着性が劣っていた。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、Mg合金の組成、防食膜の種類、塗装膜（最内層、外層）の形成樹脂の種類や厚さ、外層の層数などを適宜変更することができる。また、本発明において、耐食性の要求が低かったり、塗装膜を厚くして耐食性を確保できる場合は、防食膜を設けなくてもよい。

本発明のMg基金属部材は、携帯電話やノート型パーソナルコンピューターといった携帯用電気・電子機器類の筐体や輸送機器の内装品など、特に意匠性が要求される分野に好適に利用することができる。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、2013年4月23日出願の日本特許出願（特願2013-090657）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims

  マグネシウム基金属からなる基材と、その基材の表面上に形成された透明な被覆膜とを具えるマグネシウム基金属部材であって、
  前記被覆膜は、
    前記基材の表面に形成された透明な防食膜と、
    前記防食膜の上に形成され、樹脂からなる１層以上の透明な塗装膜と、を具え、
  前記塗装膜は、樹脂に紫外線吸収剤が添加された少なくとも１層の耐候性層を有するマグネシウム基金属部材。
  前記塗装膜が、
    前記防食膜の直上に形成された最内層と、
    前記最内層の上に形成された少なくとも１層の外層と、を具え、
  前記最内層が、エポキシ系樹脂からなる請求項１に記載のマグネシウム基金属部材。
前記外層の少なくとも１層が、アクリル系樹脂からなる請求項２に記載のマグネシウム基金属部材。
前記外層の少なくとも１層と前記最内層とが、それぞれ樹脂に紫外線吸収剤が添加された耐候性層である請求項２又は請求項３に記載のマグネシウム基金属部材。
前記最内層の厚さが、5μm以上50μm以下であり、
前記外層の厚さが、5μm以上100μm以下である請求項２～請求項４のいずれか１項に記載のマグネシウム基金属部材。
前記塗装膜が、エポキシ系樹脂からなる請求項１に記載のマグネシウム基金属部材。
前記エポキシ系樹脂を構成するエポキシ樹脂が、リン酸変性エポキシ樹脂である請求項２～請求項６のいずれか１項に記載のマグネシウム基金属部材。
前記防食膜が、酸化ジルコニウム化成皮膜である請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のマグネシウム基金属部材。
前記酸化ジルコニウム化成皮膜が、ジルコニウムを10mg/m²以上150mg/m²以下含有し、その厚さが10nm以上である請求項８に記載のマグネシウム基金属部材。
前記紫外線吸収剤が、有機系の紫外線吸収剤である請求項１～請求項９のいずれか１項に記載のマグネシウム基金属部材。
前記基材の表面の少なくとも一部に、微細な凹凸加工が施されている請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載のマグネシウム基金属部材。
前記凹凸加工が、ヘアライン加工、ダイヤカット加工、スピンカット加工、ショットブラスト加工、及びエッチング加工の少なくとも１種である請求項１１に記載のマグネシウム基金属部材。
前記マグネシウム基金属が、アルミニウムを3質量％以上含有するマグネシウム合金である請求項１～請求項１２のいずれか１項に記載のマグネシウム基金属部材。
  マグネシウム基金属からなる基材の表面上に透明な被覆膜を形成するマグネシウム基金属部材の製造方法であって、
  前記基材に防食処理を施して、基材の表面に透明な防食膜を形成する防食工程と、
  前記防食膜の上に樹脂を塗装して、１層以上の透明な塗装膜を形成する塗装工程と、を具え、
  前記塗装工程では、塗装膜として、樹脂に紫外線吸収剤を添加した少なくとも１層の耐候性層を形成するマグネシウム基金属部材の製造方法。
前記塗装工程では、塗装膜の少なくとも１層を紫外線吸収剤を添加したエポキシ系樹脂で形成する請求項１４に記載のマグネシウム基金属部材の製造方法。
前記塗装工程において、塗装膜として、防食膜の直上に最内層と最内層の上に少なくとも１層の外層とを形成し、
前記塗装工程では、最内層をエポキシ系樹脂で形成すると共に外層の少なくとも１層をアクリル系樹脂で形成し、最内層と外層の少なくとも１層を樹脂に紫外線吸収剤を添加した耐候性層とする請求項１４に記載のマグネシウム基金属部材の製造方法。