JPS63100195A - マグネシウムまたはその合金の陽極酸化処理液 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はマグネシウムまたはその合金の陽極酸化処理液
に関するものである。

ざらに詳しくいえば、マグネシウムまたはその合金の表
面に耐食性、耐摩耗性などが優れた酸化皮膜を形成させ
るための陽極酸化処理液に関するものである。

［従来の技術］ マグネシウムまたはその合金は実用金属の中でもっとも
軽但で機械的性質も優れているが、化学的に活性で耐食
性に劣るためにその実用分野が限定されている。それ故
、従来から種々の表面処理法が提案され実施されている
。

マグネシウムまたはその合金の表面処理法を大別すると
、化学的処理法と陽極酸化処理法に分類される。

化学的処理法は、クロムまたはマンガン酸塩を主成分と
した処理液にマグネシウムまたはその合金を浸漬し、化
学的に防食皮膜を形成する方法であり、例えばＪＩＳ−
Ｈ−８６５１（１９７８）の１〜４種、７種などがそれ
に該当する。一方、陽極酸化処理法はアルミン酸塩、フ
ッ化物、クロム酸塩などを主成分とした処理液にマグネ
シウムまたはその合金を浸漬し、交流または直流の電源
によって電気化学的に酸化皮膜を形成する方法であり、
例えばＪＩＳ−Ｈ−８６５１（１９７８）の５種、６種
およびＭＩＬ規格（ＭＩＬ−Ｍ４５２２０Ｂ＞に記載さ
れたＨＡＥ法、［）ｏｗｌ　７法などがそれに該当する
。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、これらの従来法はいずれも満足しうる方法では
なく、改良すべき問題点がおる。例えば化学的処理法は
その目的を仮防食または塗装下地用においているために
、長期間の耐食性は期待できなく、また形成皮膜の耐摩
耗性は）※めで小さい。

一方、陽極酸化処理法の中には前述のＨＡＥ法または［
）ｏｗｌ　７法のように比較的に好ましい処理法もある
が、マンガンまたはクロムのような重金属類を含有する
ために、陽極酸化処理時に処理浴から発生する蒸気（ミ
スト）に対する防止設備および廃液処理設備が不可欠で
あり、経済的に不利である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、珪酸塩、カルボン酸塩および水酸化アルカリ
を水に溶解してなる新規のマグネシウムまたはその合金
の陽極酸化処理液に関する。

ざらに本発明は、該処理液中にさらに１１１１酸塩、フ
ッ化物および燐酸塩から選ばれる１種または２種以上の
化合物を溶解してなる新規のマグネシウムまたはその合
金の陽極開化処理液に関する。

本発明の陽）※酸化処理液の構成成分は、酸化皮膜の形
成に必要な主成分の群と、それを補助する副成分の群と
から成り立っている。この場合、主成分の群だけの処理
液を用いても耐摩耗性の優れた硬質酸化皮膜を形成する
が、副成分の添加によりざらに皮膜性状が向上する。

主成分としては珪酸塩、カルボン酸塩および水酸化アル
カリが挙げられ、また副成分としては硼酸塩、フッ化物
および燐酸塩が挙げられる。これらの成分を適量配合し
た陽極酸化処理液を用いてマグネシウムまたはその合金
を陽極酸化処理すると、その表面にフォルステライト（
２ＭｇＯ−８ｉＯ２）を主成分としたガラス状の酸化皮
膜を形成し、皮膜の厚さも最大３０μｍに達することが
判明した。この酸化皮膜の色調は白色で、従来公知の陽
極酸化処理法の皮膜、例えばＨＡＥ法の０ａ褐色、［）
ｏｗｌ７法の暗緑色に比較して装飾的にも優れ、また耐
食性および耐摩耗性もより好ましいことがわかった。

本発明の陽極酸化処理液を構成する化合物は、水溶性な
どの面からいずれもアルカリ金属塩であることが好まし
く、その足は珪酸塩３０〜１５０ｇ／、Ｑ、カルボン酸
塩１０〜１２０ｇ／、ｌ！、水酸化アルカリ３０〜１５
０ｇ／Ω、硼酸塩５〜５０ｇ／Ｌフッ化物１〜３０ｇ／
Ｒ１燐酸塩５〜５０ｇ／Ｅの範囲から選ばれる。ただし
、本発明の陽１１１！Ｉ化処理液を用いてマグネシウム
またはその合金を陽極酸化処理する場合に、ざらに高度
の耐食性を必要とするならば、該処理液に例えば重クロ
ム酸塩を２〜２０　ｇ／Ｊ！添加してもよい。しかし、
この場合にはクロムに対する処理設備を要する。

本発明の陽極酸化処理液が対象とする金属は、マグネシ
ウムまたはその合金であれば特に制限はなく、一般の構
造材もしくは工業材料で、マグネシウムの含有量が７０
％以上、その他例えばアルミニウム、亜鉛、マンガン、
ジルコニウム、珪素、希土類などを含有するマグネシウ
ム合金に適用される。

珪酸塩としては例えば珪酸リチウム、珪酸ナトリウム、
珪酸カリウムなどが挙げられ、その母は３０〜１５０ｇ
／ｌ好ましくは５０〜１００ｇ／ｌの範囲が適当である
。珪酸塩のωが少ない場合には、マグネシウムまたはそ
の合金の表面に良好な酸化皮膜が形成され難く、また多
い場合には陽（※酸化処理液中に溶解している伯の成分
が析出し好ましくない。

カルボン酸塩としては水溶性の塩が好ましく、例えばギ
酸、酢酸、プロピオン酸などのモノカルボン酸、シュウ
酸、マロン酸、コハク酸などのジカルボン酸、乳酸、酒
石酸、クエン酸などのオキシカルボン酸など、カルボン
酸のアルカリ金属塩が挙げられる。使用ωは一般に１０
〜１２０ｇ／ｐ、好ましくは４０〜８０ｇ／ｕが過当で
ある。

カルボン酸塩の闇が少なすぎる場合にはその添加効果が
低く、多くても効果はそれほど明１）できない。ここに
おける添加効果とは陽、）へ酸化皮膜の緻密さのことで
あり、カルボン酸の添加によりマグネシウムまたはその
合金の表面に生成するカルボン酸のマグネシウム塩が皮
膜の緻密さに関与していることが推察される。

水酸化アルカリとしては例えば水酸化リチウム、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられ、使用量は
３０〜１５０ｇ／Ｊｌ、好ましくは６０〜１２０ｇ／ｕ
が適当である。水酸化アルカリの量が少なすぎる場合に
は、陽極酸化皮膜形成のための分解電圧が高くなり、ま
た形成皮膜の表面が粗くなる。一方便用■が多すぎる場
合には、陽極処理浴に電流が流れすぎ、マグネシウムま
たはその合金の分解電圧が上がらない。

前述のように本発明の酸化皮膜は主成分のみを溶解した
処理液を用いても緻密で硬質な陽極酸化皮膜は得られる
が、次の副成分の添加によりさらにその皮膜性状は向上
する。

１Ｍ塩としては例えばメタ硼酸リチウム、メタＶｆＡｒ
！ｌｉナトリウム、メタ硼酸カリウムなどが挙げられ、
その使用量は５〜５０９７ρ、好ましくは１０〜４０ｇ
／Ｊが適当である。Ｄ［塩のωが少ない場合には陽極酸
化皮膜の発達が悪く所期の膜厚が得られ難く、その皮膜
の耐摩耗性も低い。また多い場合には１ｌｌｌ酸塩の陽
極酸化処理液中における溶解性が悪くなるので好ましく
ない。

フッ化物としては例えばフッ化すヂウム、フッ化ナトリ
ウム、フッ化カリウムなどが挙げられ、その使用量は１
〜３０ｇ／ｌ、好ましくは２〜２０９／１が適当である
。フッ化物の口が少なすぎる場合には陽極酸化皮膜の性
状が劣り、多すぎる場合には、マグネシウムまたはその
合金の表面に火花が集中し正常な陽極酸化処理が困難と
なりやすく、また処理液中のフッ化物の溶解性が悪くな
る。

燐酸塩としては例えば燐酸三リチウム、燐酸三ナトリウ
ム、燐酸三カリウムなどが挙げられ、その使用量は５〜
５０ｇ／、ｌ！、好ましくは１０〜３０９／Ｅが適当で
ある。燐アルカリのωが少なすぎる場合には、陽極酸化
皮膜の発達が劣り所期の膜厚が得られ難く、また多すぎ
る場合には陽極酸化皮膜が多孔質となり耐摩耗性が低下
しやすい。

処理液の調整に必たっては、各化合物の群より２種以上
選定しても差支えないが、１種選定し配合する方が適当
である。

このようにして調整した陽極酸化処理液を用いてマグネ
シウムまたはその合金を酸化処理すると、その表面に耐
食性に優れ耐摩耗性が極めて大きい白色硬質皮膜が生成
するが、ざらに高度の耐食性を皮膜に期待するときには
、該処理液に対してクロム酸塩を添加することもできる
。この場合形成する酸化皮膜の色調は灰緑色となる。

クロム酸塩としてはクロム酸のアルカリ金［Ｆ、例えば
重クロム酸ナトリウム、重クロム酸カリウムなど用いら
れる。その使用量は２．５〜３０ｇ７／１、好ましくは
５〜２０ｇ／、Ｑが適当である。

クロム酸塩の足が少なすぎる場合には添加効果が小さく
、また多すぎる場合には陽極酸化皮膜が粗くなり、耐食
性および耐摩耗性が低下する。

本発明の陽極酸化処理液を用いてマグネシウムまたはそ
の合金を陽極酸化処理するに際して、処理液の温度は２
０〜６０℃に調整する。処理液の温度がこの範囲よりも
低い場合には処理液の構成成分が析出する可能性があり
、またこの範囲よりも温度が高い場合には生成した酸化
皮膜の一部が溶解し、所期の厚さの皮膜が得られ難くな
るとともに、処理液からの水分の蒸発が大きくなりその
対策が必要となる。陽極酸化処理時の電流密度は０．２
〜５Ａ／ｄｍ２、好ましくは１〜４Ａ／ｄｍ２が適当で
ある。電流密度が小さすぎる場合には、ガラス状の酸化
皮膜が得られ難く耐食性および耐摩耗性ともに低い。ま
た電流密度が大きすぎる場合には、マグネシウムまたは
その合金の表面の一部分に火花が集中し均質な酸化皮膜
が形成しない場合がある。なお、従来の陽極酸化処理法
は火花の集中にともなう皮膜焼は減少を回避するように
工夫されているが、本発明の陽極酸化処理液による処理
では、火花の集中にともなう皮膜焼は減少が起こらない
利点を有する。

本発明の処理液を用いて表面処理を実施した処理品は、
水洗乾燥後直ちにその目的に使用しても差支えないが、
クロム酸塩の溶液に処理品を浸漬後水洗乾燥する従来公
知の後処理法を採用すると、皮膜が安定化し耐食性がざ
らに向上する。

次に、実施例と比較例を示し本発明をざらに詳述するが
、本発明は実施例に限定されない。

［実施例］ ８例における耐食性はＪ　ｌ５−Ｚ−２３７１の「塩水
噴霧試験」に記載の方法に準じ、陽極酸化処理品につい
て４８時間塩水噴霧を行い、噴霧試験前侵の腐食減母を
測定した。

耐摩耗性はＪ　ｌ５−Ｈ−８６８２の「アルミニウムお
よびアルミニウム合金の陽極酸化皮膜の耐摩耗性試験方
法」に記載の方法に準じ、陽極酸化処理によって得られ
た処理品について平面摩耗試験（荷重４００９ｆ、往復
摩擦回数６０ＤＳ／分、研磨紙＃３２０、材質５ｉＣ）
を行い、皮膜厚さ１μｍを摩耗するのに必要な摩擦輪の
往復ｒ！？擦回数（ＤＳ値）を測定した。

丈凰拠ユニ１ マグネシウム合金板（ＡＺ３１、厚ざ３　！ｒＷ４）か
ら縦６０Ｘ横５０履の試験片を切り出し、＃４００の研
磨紙で表面を研磨し、アルカリおよび酸洗浄した後、第
１表の組成の陽極酸化処理液を用いて陽極酸化処理を行
った。なお陽極酸化処理条件は、処理液温度３０℃、交
流電流密度 ３Ａ／ｄｍ２　（電圧５０〜１００■）および処理時間
３０分である。

陽極酸化処理品は水洗後、重クロム酸ナトリウム５０ｇ
／、ｌ！、重フッ化カリウム５０ｇ／、１！から成る後
処理液に３分間浸漬し、水洗乾燥した。

実施例１〜８、比較例１および２の表面処理品について
、皮膜厚さ、耐食性試験、耐摩耗性試験および色相観察
の各結果を第２表に示す。

大凰里ｌ 実施例３の陽極酸化処理液を用いて、交流電流密度を１
．５Ａ／ｄｍ２に代えた以外は実施例３と同様な処理条
件で陽極酸化処理を行った。

よ立置１ 実施例５の陽極酸化５１！ｌ理液を用いて、処理温度を
５０℃に変えた以外は実施例３と同様な処理条件で陽極
酸化処理を行った。

ル校■ユ 従来公知のＨＡＥ法に準じて陽極酸化処理液を調整した
。すなわち水酸化アルミニウム３５９／１、水酸化カリ
ウム１６５ｇ／Ｊ！、フッ化カリウム３５ｇ／、ｌ！、
燐酸三ナトリウム３５ｇ／、ｌ！、過マンガン酸カリウ
ム２０ｇ／Ｊから成る処理液を用い、実施例で用いた試
験片（ＡＺ３１）について、処理液温度２０″Ｃ１交流
電流密度２Ａ／ｄｍ２、処理時間３０分の条件で陽極酸
化処理を行った。

陽極酸化処理品は水洗後、重クロム酸ナトリウム２０ｇ
／ｌ、重フッ化アンモニウム１００ｇ／ｌから成る処理
液にて後処理を行った。

比較例２ 従来公知の［）ｏｗｌ　７法に準じて陽極酸化ｔ８理液
を調整した。すなわちフッ化水素アンモニウム２４０ｇ
／１重クロム酸少トリウム１００９／９．８５％燐ｒｔ
ｉ９０ｄから成る処理液を用い、実施例の試験片（ＡＺ
３１）について、処理液温度８０℃、交流電流密度２．
８Ａ／ｄｍ２、処理時間３０分の条件で陽極酸化処理を
行った。

［発明の効果］ 本発明のマグネシウムまたはその合金の陽極酸化処理液
を用いた陽極酸化処理で形成した皮膜は、従来公知の皮
膜よりも耐食性、耐摩耗性および装飾性、特に耐摩耗性
に優れている。

本発明の処理液はアルカリ性であり、また処理温度も常
温付近であるために、鉄、プラスチックなどにより電解
槽が製作でき経済的に右利である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）珪酸塩、カルボン酸塩および水酸化アルカリを水
   に溶解してなるマグネシウムまたはその合金の陽極酸化
   処理液。
2. （２）該処理液中にさらに硼酸塩、フッ化物および燐酸
   塩から選ばれる１種または２種以上の化合物を溶解して
   なる特許請求の範囲第（１）項記載のマグネシウムまた
   はその合金の陽極酸化処理液。