JP2000309882A - マグネシウム材の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐食性や装飾性等の品質を高めることを可能
とするマグネシウム材の表面処理方法を提供する。 【解決手段】 マグネシウム材のワークを陽極としてア
ニオン系電着塗料を含む電解液中で陽極として直流電圧
をかけ、部材表面に塗膜を形成する電着処理工程により
表面処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマグネシウム材の表
面処理方法に関し、耐食性や装飾性等の品質を高める技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】マグネシウム材（この明細書中では、特
別な指定がない限り「マグネシウム材」とは、マグネシ
ウム及びマグネシウムを含む合金類を総称したものとす
る）は、乾燥状態においては表面に形成される酸化被膜
で腐食等の変化は少ないが、湿度が高くなると急激に腐
食が進む、腐食性の激しい金属であることが一般的に知
られている。

【０００３】また、フッ化物以外の殆どの無機酸や有機
酸と激しく反応する耐酸性の低い一面があり、実用金属
の中では最も卑な電位の金属で、他の金属との接触によ
り激しい接触腐食を引き起こすことも知られている。

【０００４】この様な欠点を補う方法として、重クロム
酸ナトリウム、無水クロム酸、酸性フッ化アンモニウ
ム、フッ酸及びその塩類、硝酸、リン酸とその塩類等々
の薬品を高濃度に数種類混合した処理液に浸漬する化成
被膜形成（化成被膜処理）、或いは部材をプラスとした
陽極電解による被膜形成（陽極酸化処理）を行い、塗装
の前処理として耐食性と塗装の密着性の向上を図ってい
る。

【０００５】従来の処理方法の例を上げると、 ＜化成被膜処理＞ 例１） 重クロム酸ナトリウム１８０ｇ／ｌ、硝酸（６
０％）２６０ｇ／ｌの組成で、２０〜３０℃、３０〜１
２０秒浸漬する。

【０００６】例２） 第１工程として重クロム酸ナトリ
ウム１８０ｇ／ｌ、硝酸（６０％）２６０ｇ／ｌの組成
で、２０〜３０℃、３０〜１２０秒浸漬し、第２工程と
して重クロム酸ナトリウム１３０ｇ／ｌフッ化カルシウ
ム２．５ｇ／ｌ組成の沸騰液中で３０秒浸漬する。

【０００７】例３） 第１工程としてフッ化水素酸（４
６％）２４８ｇ／ｌ、液温２０〜３０℃、３０〜３００
秒浸漬し、第２工程として酸性フッ化ナトリウム、酸性
フッ化カルシウム又は酸性フッ化アンモニウム５０ｇ／
ｌで２０〜３０℃、３０〜３００秒浸漬し、第３工程と
して重クロム酸ナトリウム１３０ｇ／ｌ、フッ化カルシ
ウム２．５ｇ／ｌ組成の沸騰液中で３０秒浸漬する。

【０００８】＜陽極酸化処理＞ 例１） 硫酸アンモニウム３０ｇ／ｌ、重クロム酸ナト
リウム３０ｇ／ｌ、アンモニア水（２８％）２．５ｍｌ
／ｌ組成で液温５０〜６０℃、電流密度０．１〜２Ａ／
ｄｍ²、電解時間１０〜３０分で処理する。

【０００９】例２） 第１工程として苛性ソーダ２４０
ｇ／ｌ、エチレングリコール又はジエチレングリコール
８３ｇ／ｌ、蓚酸ナトリウム２．５ｇ／ｌの組成で液温
７５〜８０℃、電流密度１〜２Ａ／ｄｍ²、電解時間１
５〜２５分の処理を行い、第２工程として重クロム酸ナ
トリウム５０ｇ／ｌ、酸性フッ化ナトリウム５０ｇ／ｌ
組成で処理する。

【００１０】尚、これらの処理方法は、重クロム酸ナト
リウム、硝酸、フッ化物、リン酸及びその塩類等々を使
用する為、環境保護、作業環境、排水（廃液）処理の面
における十分な対処が必要であることはもちろんであ
り、処理設備や作業環境維持の

【００１１】ためにコストがかけられている。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の表面処理の場合には、下記のような問
題が生じていた。

【００１２】（１）溶解性の高い酸処理を行う為、マグ
ネシウム材の寸法精度の維持が難しい。

【００１３】（２）クロム化合物、硝酸等々の薬品を使
用している為、環境保護、作業環境、排水（廃液）処理
等々に対して極めて慎重に対処する必要があり、コスト
アップの一要因となる。

【００１４】（３）化成被膜処理及び陽極酸化処理のい
ずれも、単独で採用したのみでは美しさやデザイン性を
求められる日常生活用品の外装部材や眼鏡フレーム等の
要求を満足させることが困難である。

【００１５】（４）化成被膜処理または陽極酸化処理に
よる処理を行った後に、塗装を施すことも検討されてい
るが、実用に耐えるだけの品質が得られていない。

【００１６】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、耐食
性や装飾性等の品質を高めることを可能とするマグネシ
ウム材の表面処理方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のマグネシウム材の表面処理方法においては、
マグネシウム材のワークをアニオン系電着塗料を含む電
解液中で陽極として電圧をかけ、部材表面に塗膜を形成
する電着処理工程を有することを特徴とする。

【００１８】前記電着処理工程の前に、化成被膜または
陽極酸化被膜の少なくとも１つを部材表面に形成する被
膜形成処理工程を有することも好適である。

【００１９】前記被膜形成処理工程の前に、マグネシウ
ム材のワークの電解脱脂を行う脱脂処理工程を有するこ
とも好適である。

【００２０】前記被膜形成処理工程において陽極酸化被
膜を形成する場合に、酸性フッ化アンモニウム溶液、酸
性フッ化カリウム溶液、酸性フッ化ナトリウム溶液、フ
ッ化カリウム溶液、フッ化ナトリウム溶液のいずれかの
中で前記ワークを陽極として陽極酸化被膜を形成するこ
とも好適である。

【００２１】前記電着処理工程により形成された塗膜表
面に、さらに塗装を施すことも好適である。

【００２２】本発明では、マグネシウム材にアニオン系
電着塗料による電着塗装を行う電着処理工程を有する
が、その工程の前に電解脱脂工程や化成被膜処理工程ま
たは陽極酸化処理工程を含む場合もあり、被膜の形成さ
れた後に電着処理工程による塗膜を形成することでより
耐久性の高い表面処理が得られる。

【００２３】電着処理工程において、ワークを陽極とす
ることから電着塗料が付着しながら陽極酸化と同様の処
理状態となるので、アニオン系電着塗料の溶媒に酸化被
膜形成のための成分を含有させることも可能である。

【００２４】但、電着処理工程そのものにより効果的な
陽極酸化処理工程を行うことは困難であるので、電解脱
脂工程と組み合わせること、化成被膜処理工程または陽
極酸化処理工程を電着処理工程の前に予め行うことで、
より耐食性と装飾性を備えた品質の高い表面処理方法が
得られる。

【００２５】また、電着塗装はそのまま仕上げることも
出来るが、この上に仕上げ塗装をすることで、更に品質
の良い表面処理を得ることが出来る。

【００２６】吹き付け塗装、粉体塗装等々と比較して、
電着塗装の別な利点としては、陰の部分や目に見えない
透き間まで簡単に塗装出来ることも品質向上に繋がる。

【００２７】

【実施例】（実施例１）マグネシウム材とマグネシウム
合金ＡＺ−９１Ｄの眼鏡フレーム部材（表面積６０ｃｍ
²のワーク（非処理対象物））を、水酸化ナトリウム６
０ｇ／ｌ、リン酸三ナトリウム１０ｇ／ｌの電解脱脂液
により液温７０℃、５Ａ／ｄｍ²でワークを陰極として
通電しながら（電解脱脂）４分処理した後、市販されて
いるメラミン系硬化剤を使ったアクリル系アニオン電着
塗料１２％を含む２２℃の電着液でワークを陽極として
電着塗装を行った。

【００２８】電着塗装条件はワークをプラス、相対する
極板をマイナスとして１５０Ｖで９０秒行い、予備乾燥
５０℃で２０分の後１８０℃で２０分焼き付けた。

【００２９】ワークの保持方法は、ワークと同じマグネ
シウム材質で製作した治具を使用し、ワークと電気的接
続を得るための保持用の孔に引掛けている。

【００３０】品質試験として、１ｍｍ角の碁盤の目カッ
トのテーピングによる密着性試験では剥がれのない全く
異常のない光沢のある塗膜が得られた。更にこの試料を
使い沸騰水試験を実施した。条件は１分浸漬の後テーピ
ングによる密着性試験で、１０回繰り返したが碁盤の目
カット面の剥離は無かった。

【００３１】この時の塗膜の厚みは２３ミクロンであっ
た。寸法の変化に関しては塗膜を有機溶剤で剥がし、１
０００分の１ミリ単位で測定できるゲージで測定したと
ころ、数ミクロンの変化がみられたが測定誤差と言える
範囲であり、殆ど影響を及ぼさないことが確認できた。

【００３２】尚、アニオン系電着塗料としては、アクリ
ル系アニオン電着塗料の他に、例えばフッ素を組み込ん
だアクリル系アニオン電着塗料等の変性塗料、メラミン
樹脂で代表されるアミノアルキド電着塗料を用いること
ができ、形的には全てのアニオン系電着塗料が選択対象
となる。

【００３３】（実施例２）実施例１と同じ条件で電着塗
装した後、更に市販されているアクリル系の吹き付け塗
料でブラウンに着色した塗装仕上げを行い、実施例１と
同じ品質試験（密着性試験と沸騰水試験）を実施したが
塗膜の剥離は認められなかった。

【００３４】吹き付け塗装の熱処理条件は１７５℃で６
０分焼き付けとした。

【００３５】塗装としては、粉体塗装、吹き付け塗装、
浸漬塗装、刷毛塗り塗装等、一般的に利用されている塗
装方法を適宜採用することが可能である。

【００３６】（実施例３）水酸化ナトリウム６０ｇ／
ｌ、リン酸三ナトリウム１０ｇ／ｌの電解脱脂液で液温
７０℃、５Ａ／ｄｍ２でワークを陰極として４分処理し
た後、実施例２と同じ条件で電着塗装と吹き付け塗装仕
上げを行い、実施例１と同じ品質試験を実施したが異常
は認められなかった。 更に電着塗装だけの仕上げと電
着塗装に吹き付け塗装仕上げした試料でキャス試験４８
時間を実施したところ、電着塗装だけの仕上げ試料にマ
グネシウム合金の腐食による染みが数箇所確認された。
しかし、塗膜の表面には腐食物の吹き出しはなかった。
又、仕上げに吹き付け塗装を施した試料には腐食は認め
られず、極めて優れた耐食性を示した。

【００３７】（実施例４）実施例２における電着塗装条
件を７０Ｖで９０秒、１００Ｖで６０秒、１５０Ｖで３
０秒とした３種類の電着塗装を行い、仕上げとしてアク
リル系の吹き付け塗装を施した試料で、１ｍｍ角碁盤の
目カットのテーピングと沸騰水に１分浸漬の後のテーピ
ングによる確認試験を１０回線り返す密着性試験を行っ
た。

【００３８】結果は沸騰水による密着試験で５％程度の
剥離が条件７０Ｖで９０秒の試料に確認されたが全体的
に密着性の良い事が実証された。

【００３９】同じ条件で作成した試料でキャス試験４８
時間実施したが、いずれの資料にも膨れや腐食はなく、
電着塗装条件の違いによる差は確認されなかった。

【００４０】（実施例５）電着条件を７０Ｖで３００
秒、１５０Ｖで３００秒とした２種類の電着塗装をし、
Ｍｇ素地の耐食性の変化を調べる目的で、炊き付け塗装
をする前にアルカリ性の剥離液で塗膜を溶解し、脱脂の
みの試料を加えた３種類でキャス試験を１時間実施し
た。

【００４１】結果は通電量の多い１５０Ｖで３００秒の
方が良く、電着しない試料は１０倍の腐食広がりで、７
０Ｖで３００秒の試料は中間の耐食性が得られた。

【００４２】（実施例６）水酸化ナトリウム６０ｇ／
ｌ、リン酸三ナトリウム１０ｇ／ｌの電解脱脂液で液温
７０℃、電解条件５Ａ／ｄｍ²、４分でワークを陰極と
して処理した後、被膜形成処理工程として酸性フッ化ア
ンモニウム２０ｇ／ｌを加えた２５℃水溶液中において
部材をプラスとし１００Ｖ、４分の陽極酸化処理を前処
理に入れ、その後１００Ｖ，９０秒のアクリル系アニオ
ン電着塗装を行った。

【００４３】この後の処理工程と処理条件は実施例１，
２と同じで、最終仕上げとして吹き付け塗装を施した。
この試料による品質確認は実施例４と同じ沸騰水試験並
びにキャス試験を行ったが、剥離、腐食等の欠陥は認め
られなかった。

【００４４】又、同じ条件の陽極酸化処理で直接吹き付
け塗装した部材には、全面に膨れが発生しており、アニ
オン電着塗装の効果の大きい事が実証された。

【００４５】ここで、陽極酸化処理としては、酸性フッ
化アンモニウム水溶液の他に、酸性フッ化カリウム溶
液、酸性フッ化ナトリウム溶液、フッ化カリウム溶液、
フッ化ナトリウム溶液のいずれか、またはそれらの混合
溶液を使用することも可能である。

【００４６】

【発明の効果】上記のように説明された、マグネシウム
材の表面処理方法によると、耐食性や装飾性等の品質を
高めることが可能となる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マグネシウム材のワークをアニオン系電
   着塗料を含む電解液中で陽極として電圧をかけ、部材表
   面に塗膜を形成する電着処理工程を有することを特徴と
   するマグネシウム材の表面処理方法。
2. 【請求項２】 前記電着処理工程の前に、化成被膜また
   は陽極酸化被膜の少なくとも１つを部材表面に形成する
   被膜形成処理工程を有することを特徴とする請求項１に
   記載のマグネシウム材の表面処理方法。
3. 【請求項３】 前記被膜形成処理工程の前に、マグネシ
   ウム材のワークの電解脱脂を行う脱脂処理工程を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のマグネシウ
   ム材の表面処理方法。
4. 【請求項４】 前記被膜形成処理工程において陽極酸化
   被膜を形成する場合に、酸性フッ化アンモニウム溶液、
   酸性フッ化カリウム溶液、酸性フッ化ナトリウム溶液、
   フッ化カリウム溶液、フッ化ナトリウム溶液のいずれか
   の中で前記ワークを陽極として陽極酸化被膜を形成する
   ことを特徴とする請求項２に記載のマグネシウム材の表
   面処理方法。
5. 【請求項５】 前記電着処理工程により形成された塗膜
   表面に、さらに塗装を施すことを特徴とする請求項１乃
   至４のいずれか１項に記載のマグネシウム材の表面処理
   方法。