JPH07837B2

JPH07837B2 - 耐食構造を有するマグネシウム合金部材

Info

Publication number: JPH07837B2
Application number: JP62086097A
Authority: JP
Inventors: 達也鈴木; 一徳吹沢
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1987-04-08
Filing date: 1987-04-08
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPS63250498A

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的（１）産業上の利用分野本発明は、耐食構造を有するマグネシウム合金部材に関
する。

（２）従来の技術従来、この種部材として、マグネシウム合金より構成さ
れた基材と、耐食性改善のため基材の全表面に陽極酸化
処理により形成された酸化皮膜と、その酸化皮膜の、基
材に取付けられる異種金属部材との当接面を除いた部分
にスプレー塗装等の一般塗装により形成された合成樹脂
塗膜とを備えたものが知られている。

（３）発明が解決しようとする問題点しかしながら、従来のマグネシウム合金、したがって基
材は耐食性の点で、未だ不十分であり、また酸化皮膜
は、一般塗装による合成樹脂塗膜との密着性がそれ程良
くないので合成樹脂塗膜の剥離のおそれがあり、さらに
異種金属部材との当接面において、酸化皮膜は無数の微
小孔を有するので、その酸化皮膜だけでは基材と異種金
属部材との間に発生を電食を確実に回避することができ
ず、その上陽極酸化処理を基材全体に施すことはその処
理が割高であるため部材の製造コストが高くなるといっ
た問題がある。

本発明は前記問題を解決することのできる、前記耐食構
造を有するマグネシウム合金部材を提供することを目的
とする。

B.発明の構成（１）問題点を解決するための手段本発明は、耐食性マグネシウム合金より構成された基材
と、該基材の表面に皮膜化成処理により形成された化成
皮膜と、該化成皮膜の表面に電着塗装により形成された
合成樹脂塗膜とを備え、前記マグネシウム合金は、Al
5.7〜6.3重量％、Mn 0.15〜0.45重量％、および不可避
不純物を含むMgよりなり、前記不可避不純物のうち、F
e、CuおよびNiについて、Mn/Feの重量比を20以上に、ま
たCuの含有量を0.025重量％以下に、さらにNiの含有量
を0.004重量％以下にそれぞれ設定したことを特徴とす
る。

また本発明は、耐食性マグネシウム合金より構成された
基材と、該基材の、それに取付けられる異種金属部材と
の当接面に陽極酸化処理により形成された酸化皮膜と、
該酸化皮膜の表面に電着塗装により形成された合成樹脂
塗膜とを備え、前記マグネシウム合金は、Al 5.7〜6.3
重量％、Mn 0.15〜0.45重量％、および不可避不純物を
含むMgよりなり、前記不可避不純物のうち、Fe、Cuおよ
びNiについて、Mn/Feの重量比を20以上に、またCuの含
有量を0.0025重量％以下に、さらにNiの含有量を0.004
重量％以下にそれぞれ設定したことを特徴とする。

（２）作用第１の発明において、前記組成のマグネシウム合金、し
たがって基材は、優れた引張強さと、比較的高い耐力を
有し、また伸び、衝撃値および硬度も適当であり、その
上優れた耐食性を有する。

前記合金において、Alは引張強さおよび耐力を向上させ
る効果を有する。たゞし、その含有量が5.7重量％を下
回ると、伸び特性は良くなるが、引張強さおよび耐力と
いった強度特性が十分ではなくなり、一方、6.3重量％
を上回ると、伸びの低下が著しく、また衝撃値も低くな
る。

またMnは耐食性を改善する効果を有する。たゞし、その
含有量が0.15重量％を下回ると、耐食性改善効果が少な
く、一方、0.45重量％を上回ると、伸び率が低下する。

さらに、FeはMnとの関連において、またCuおよびNiはそ
れぞれ単独で耐食性に影響を与える化学成分であり、Mn
/Feの重量比が20を下回り、またCuおよびNiの含有量が
0.025重量％、0.004重量％をそれぞれ上回ると、耐食性
が悪化する。

前記基材表面に形成される化成皮膜は、その基材および
合成樹脂塗膜との密着性が良好であり、その上、合成樹
脂塗膜は電気的作用により形成されるので、複雑な形状
部分も均一な厚さを以て確実に隠蔽し、これにより密着
力の強固な耐食性保護膜を構成することができる。しか
も、皮膜化成処理は割安であるから、部材の製造コスト
を安価にすることができる。

また第２の発明において、基材は前記同様の物性を有す
る。また酸化皮膜を耐食性だけでなく、比較的高い強度
を有するので、基材の異種金属部材との当接面を強化す
ることができる。さらに電気的作用により形成された合
成樹脂塗膜は酸化皮膜の表面を均一な厚さを以て覆うと
共にその酸化皮膜の無数の微小孔を埋めて封孔を行うの
で、それら微小孔によるアンカー効果によって合成樹脂
塗膜の密着力を強固にすることができ、これにより優れ
た耐食性保護膜を構成して、基材と異種金属部材との間
に発生する電食を長期に亘って確実に回避することがで
きる。その上陽極酸化処理を基材の一部に施すので、部
材の製造コストの上昇を抑制することができる。

（３）実施例第１〜第３図は、耐食構造を有するマグネシウム合金部
材としての車両用ホイール１を示し、そのホイール１の
中心部において車体内側方へ突出するボス部２の端壁３
外面に、異種金属部材としての鋳鉄製ブレーキディスク
４の環状取付部５および鋳鉄製ハブ６の取付フランジ部
７がこの順に重合され、取付フランジ部７に突設されて
取付部５および端壁３を貫通する複数のボルト８にナッ
ト９を螺着することにより、ホイール１、ブレーキディ
スク４およびおハブ６が一体に結合される。

端壁３の各ボルト挿通孔10にブシュ11が螺着され、それ
らボルト挿通孔10の摩耗を防止するようになっている。
Ｓはブシュ11およびボルト挿通孔10間の間隙をシールす
るシール剤である。

ホイール１は、鋳造法を適用して耐食性マグネシウム合
金より構成された、ホイール１と同一形状の基材12を有
し、その基材12の表面に後述する耐食性保護膜が設けら
れる。

耐食性アルミニウム合金は、Al 5.7〜6.3重量％、Mn 0.
15〜0.45重量％、および不可避不純物を含むMgよりな
り、前記不可避不純物のうち、Fe、CuおよびNiについ
て、Mn/Feの重量比は20以上に、またCuの含有量は0.025
重量％以下に、さらにNiの含有量は0.004重量％以下に
それぞれ設定される。

第４図は、0.22重量％Mnおよび前記不可避不純物を含有
するマグネシウム合金において、Al含有量を変化させた
場合を示し、Al含有量を5.7〜6.3重量％に設定すること
により、前記合金、したがって基材12は、優れた引張強
さと、比較的高い耐力を有し、また伸び、衝撃値および
硬度も適当になる。

第５図に明示するように、ホイール１の端壁３外面、し
たがって基材12におけるブレーキディスク４との当接面
13（第６図）およびその近傍を除く基材12表面に、皮膜
化成処理により形成された化成皮膜14と、その化成皮膜
14の表面に電着塗装により形成された合成樹脂塗膜15と
が設けられる。また必要に応じて合成樹脂塗膜15の表面
に、プライマサフェーサ等による中塗り層16₁、メタリ
ック塗料等による上塗り層16₂および透明塗料等による
層16₃を備えた装飾塗膜16が形成される。

マグネシウム合金の場合、基材12の腐食が始まると、そ
の腐食部分はアルカリ性になるので、前記電着塗装とし
ては、耐アルカリ性の良好なエポキシ系のカチオン電着
塗装が良い。

前記基材12表面に形成される化成皮膜15は、その基材12
および合成樹脂塗膜15との密着性が良好であり、その
上、合成樹脂塗膜15は電気的作用により形成されるの
で、複雑な形状部分も均一な厚さを以て確実に隠蔽し、
これにより密着力の強固な耐食性保護膜を構成すること
ができる。しかも、皮膜化成処理は割安であるから、ホ
イール１の製造コストを安価にすることができる。

また第６図に明示するように、基材12におけるブレーキ
ディスク４との当接面13およびその近傍には陽極酸化処
理により形成された酸化皮膜17と、その酸化皮膜17の表
面に電着塗装により形成された合成樹脂塗膜15とが設け
られる。

前記のように、基材12の当接面13に酸化皮膜17を形成す
ると、その酸化皮膜17が耐食性だけでなく、化成皮膜15
に比べて高い強度を有するので、当接面13を強化するこ
とができる。また電気的作用により形成された合成樹脂
塗膜15は酸化皮膜17の表面を覆うと共にその酸化皮膜17
の無数の微小孔18を埋めて封孔を行うので、それら微小
孔18によるアンカー効果によって合成樹脂塗膜15の密着
力を強固することができ、これにより優れた耐食性保護
膜を構成して、基材12とブレーキディスク４との間に発
生する電食を長期に亘って確実に回避することができ
る。その上陽極酸化処理を基材12の一部に施すので、ホ
イール１の製造コストの上昇を抑制することができる。

前記ホイール１は以下の工程を経て製造される。

即ち、基材12の真空ダイカスト工程（必要に応じて鋳肌
の除去）→基材12に対する脱脂工程→基材12の当接面13
およびその近傍をマスキングして行われる皮膜化成処理
工程→マスキングを外して行われる陽極酸化処理工程→
陽極酸化処理により得られた酸化皮膜17の封孔処理を兼
ねた電着塗装工程→装飾塗膜16の形成工程である。

前記真空ダイカストは、注湯温度 700℃、圧力 750kg
/cm²、型予熱温度 150℃の条件の下に行われる。

皮膜化成処理は、重クロム酸塩 150〜200g/l、硝酸塩
150〜200g/l、アンモニウム塩 10〜20g/l等を含む、
常温の処理液に基材12を30〜60秒間浸漬することにより
行われる。

陽極酸化処理は、NaOH（またはKOH）100〜200g/l、Al塩
20〜50g/l、Cr塩 10〜30g/l、カルボン酸塩 20〜60
g/l等を含む、常温の処理液に基材12を浸漬し、電流密
度１〜3A/dm²、電圧20Vの条件の下に行われる。

電着塗装は、エポキシ系樹脂分 19重量％を含む、約26
℃の弱酸性浴に基材12を浸漬し、電着電圧200Vの条件の
下に行われる。

前記のように酸化皮膜17の封孔処理を電着塗装工程で行
うと、封孔および塗装を別工程で行う場合に比べて作業
工数を半減することができ、また塗膜が連続するので耐
食性を向上させる上に有効である。

次に、基材12、したがってマグネシウム合金の腐食性
と、その合金に含有される不可避不純物のうちFe、Cuお
よびNiの含有量との関係について説明する。なお、Feは
Mnとの関連において前記合金の腐食性に影響を与えるの
で、Mn/Feの重量比として考察する。

試験片としては、各種マグネシウム合金を用いて真空ダ
イカストにより得られた鋳造体の表面に、前記化成皮膜
14および前記合成樹脂塗膜15を順次形成したものを用い
る。

腐食試験は、試験片の合成樹脂塗膜15にクロスカット傷
を付け、温度35℃の雰囲気下でクロスカット傷に塩水を
噴霧することにより行われる（JIS Z2371）。

第７図は、Al 5.9重量％、Ni 0.001重量％以下、Cu 0.0
15重量％以下ならびにMnおよびFeを含有するマグネシウ
ム合金において、MnおよびFeの含有量を変化させた場合
いて、MnおよびFeの含有量を変化させた場合を示す。第
７図から明らかなようにMn/Feの重量比を20以上に設定
することによって、良好な耐食性を得ることができる。
前記腐食試験において、クロスカット傷から2mmの位置
まで腐食が進行する時間を求めたところ、第７図におい
て、点ａでは216時間、点ｂでは456〜768時間、点ｃで
は768〜960時間、点ｄでは1008時間以上、点ｅでは792
〜1080時間であることが判明している。

第８図は、Al 5.9重量％、Mn 0.22重量％、Fe 0.005重
量％（Mn/Feの重量比 44）、Ni 0.001重量％以下およ
びCuを含有するマグネシウム合金において、Cuの含有量
を変化させた場合を示す。第８図から明らかなように、
Cuの含有量を0.025重量％以下に設定することによっ
て、良好な耐食性を得ることができる。

第９図は、Al 5.9重量％、Mn 0.22重量％、Fe 0.003重
量％（Mn/Feの重量比薬73.3）、Cu 0.015重量％以下
およびNiを含有するマグネシウム合金において、Niの含
有量を変化させた場合を示す。第９図から明らかなよう
に、Niの含有量を0.004重量％以下に設定することによ
って、良好な耐食性を得ることができる。

電着塗装および陽極酸化処理において、基材12のエッジ
部では合成樹脂塗膜15および酸化皮膜17の厚さが薄くな
る傾向がある。これはエッジ部の円弧面の半径Ｒと密接
な関係があり、そこで種々検討したところ、半径Ｒを0.
5mm以上、好ましくは0.8mm以上に設定することによって
耐食性を確保し得る厚さの合成樹脂塗膜15および酸化皮
膜17を形成することができることを究明した。

第10図はエッジ部における円弧面の半径Ｒと、合成樹脂
塗膜15の厚さとの関係を示し、半径Ｒが0.5mm以上であ
れば、基材12の平坦面部と略同等の厚さの合成樹脂塗膜
15を得ることができる。たゞし半径Ｒが0.5mmを下回る
と、合成樹脂塗膜15の厚さが薄くなって基材12の腐食が
進行し、その腐食部分のアルカリ性に起因して多数の糸
錆が発生する。

円弧面の形成は、金型に円弧面を付して行う。機械加工
により行う。またはスコッチブライト、サンドペーパ等
を用いて手作業により行う。

なお、前記ホイールにおいて、異種金属部材がハブであ
る場合もある。また本発明はホイールに限らず、他の部
材にも適用される。

C.発明の効果マグネシウム合金の組成の前記限定に基づいて優れた機
械的強度および耐食性を発揮する基材と、その基材の表
面を確実に覆い、また密着力の強固な耐食性保護膜、即
ち化成皮膜および合成樹脂塗膜とを備えた、耐食構造を
有するマグネシウム合金部材を提供することができる。
また皮膜化成処理は割安であるから、前記部材の製造コ
ストを安価にすることができる。

第２の発明によれば、マグネシウム合金の組成の前記限
定に基づいて優れた機械的強度および耐食性を発揮する
基材と、その基材の表面を確実に覆い、また密着力の強
固な耐食性保護膜、即ち、酸化皮膜および合成樹脂塗膜
とを備え、基材とそれに取付けられる異種金属部材との
間に発生する電食を確実に回避することのできる、耐食
構造を備えたマグネシウム合金部材を提供することがで
きる。また陽極酸化処理は基材の一部に施されるだけで
あるから、前記部材の製造コストの上昇を抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１ないし第３図は車両用ホイールを示し、第１図は縦
断正面図、第２図は第１図II矢視図、第３図は要部拡大
図、第４図はマグネシウム合金のAl含有量と機械的強度
との関係を示すグラフ、第５図は第３図Ｖ矢示部の拡大
図、第６図は第３図VI矢示部の拡大図、第７図は耐食性
保護膜を有するマグネシウム合金のMn/Feの重量比と腐
食速度との関係を示すグラフ、第８図は耐食性保護膜を
有するマグネシウム合金のCu含有量と腐食速度との関係
を示すグラフ、第９図は耐食性保護膜を有するマグネシ
ウム合金のNi含有量と腐食速度との関係を示すグラフ、
第10図は基材のエッジ部における円弧面の半径と合成樹
脂塗膜の厚さとの関係を示すグラフである。４……異種金属部材としてのブレーキディスク、12……
基材、13……当接面、14……化成皮膜、15……合成樹脂
塗膜、17……酸化皮膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐食性マグネシウム合金より構成された基
材と、該基材の表面に皮膜化成処理により形成された化
成皮膜と、該化成皮膜の表面に電着塗装により形成され
た合成樹脂塗膜とを備え、前記マグネシウム合金は、Al
5.7〜6.3重量％、Mn 0.15〜0.45重量％、および不可避
不純物を含むMgよりなり、前記不可避不純物のうち、F
e、CuおよびNiについて、Mn/Feの重量比を20以上に、ま
たCuの含有量を0.025重量％以下に、さらにNiの含有量
を0.004重量％以下にそれぞれ設定したことを特徴とす
る耐食構造を有するマグネシウム合金部材。
【請求項２】前記マグネシウム合金部材は、車両用ホイ
ールである、特許請求の範囲第（１）項記載の耐食構造
を有するマグネシウム合金部材。
【請求項３】耐食性マグネシウム合金より構成された基
材と、該基材の、それに取付けられる異種金属部材との
当接面に陽極酸化処理により形成された酸化皮膜と、該
酸化皮膜の表面に電着塗装により形成された合成樹脂塗
膜とを備え、前記マグネシウム合金は、Al 5.7〜6.3重
量％、Mn 0.15〜0.45重量％、および不可避不純物を含
むMgよりなり、前記不可避不純物のうち、Fe、Cuおよび
Niについて、Mn/Feの重量比を20以上に、またCuの含有
量を0.025重量％以下に、さらにNiの含有量を0.004重量
％以下にそれぞれ設定したことを特徴とする耐食構造を
有するマグネシウム合金部材。
【請求項４】前記マグネシウム合金部材は、車両用ホイ
ールである、特許請求の範囲第（３）項記載の耐食構造
を有するマグネシウム合金部材。