JP2003003274A

JP2003003274A - マグネシウム合金用黒色化成処理液及びそれを用いた処理方法ないしマグネシウム合金製部材

Info

Publication number: JP2003003274A
Application number: JP2001187034A
Authority: JP
Inventors: Koji Hamashima; 幸二浜島
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd; Toei Kasei Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Japan Coating Resin Corp
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2003-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のクロム系化成処理方法またはマンガン
を含有するノンクロム系化成処理方法により得られた化
成皮膜に匹敵する裸耐食性、塗装密着性、塗装耐食性を
維持したまま、公害問題、環境問題などを考慮し、経済
的にマグネシウム合金製の筐体及び部品の表面を処理す
ることが可能で、しかも、従来のクロム系化成処理方法
またはノンクロム系化成処理方法にはない均一な黒色の
化成皮膜を経済的にマグネシウム合金製の筐体及び部品
の表面に形成することが可能な黒色化成処理液及び同処
理方法、同処理物。【解決手段】黒色化成処理液として、リン酸及びスト
ロンチウム化合物を含有させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マグネシウム合金
をクロム系化成処理液またはマンガンを含有するノンク
ロム系化成処理液で処理して得られた処理物と同等ある
いはそれ以上の裸耐食性及び塗装密着性、塗装耐食性を
付与することができる黒色化成処理液及び同処理方法に
関するものである。本発明が特に効果的に適用できる分
野は、マグネシウム合金製の自動車、航空機および電子
機器等の筐体及び部品の表面処理である。

【０００２】

【従来の技術】近年、ノートパソコン、携帯電話、ビデ
オカメラ等が普及しているが、その普及に伴いこれらの
筐体及び部品にマグネシウム合金が多く使用されてい
る。マグネシウム合金は、物理的強度、軽さ、リサイク
ル性、電磁波シールド性、熱放散性などに優れた特長を
有しているので、プラスチック材に代わる素材として注
目を集めている。しかし、このマグネシウム合金は腐食
性が激しいという欠点がある。このため、マグネシウム
合金製筐体及び部品の多くは化成処理後に塗装処理がな
されている。マグネシウム合金用の表面処理方法として
は、ＪＩＳＨ８６５１やＭＩＬ−Ｍ−３１７１など
のクロム系化成処理方法が実用化されている。このよう
なクロム系化成処理により形成された被膜は優れた耐食
性と塗膜密着性を有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、６価ク
ロムを処理液中に含有しているため、廃水処理及び作業
環境の問題から６価クロムを含有しない処理液の使用が
望まれている。また、マグネシウム合金用のノンクロム
系化成処理として酸性ｐＨ下でリン酸、マンガンイオン
及びアミン化合物を含む水溶液で処理する方法（特開平
７―１２６８５８号公報）、同じく酸性ｐＨ下でリン
酸、カルシウムイオン、マンガンイオンを含む水溶液で
処理する方法（特開平１１―１３１２５５号公報）など
が開発されている。しかし、マンガン化合物を含有する
廃液は高度の後処理を行わなければ下水に流すことがで
きない。

【０００４】また、製品内部に使用されるマグネシウム
合金製部品においても表面を化成処理した後、その全面
又は一部を塗装処理している場合が多い。即ち、化成処
理により十分な裸耐食性を有するにも関わらず、通常、
外観上の要求から塗装がされている。しかし、このよう
な部位においては、十分な耐食性を有し、かつ、ある程
度の外観性、即ち、均一な有色表面に施されていれば、
塗装は必ずしも必要でないはずである。にも拘わらず、
塗装処理がなされていることが、コスト削減の妨げとな
っている。

【０００５】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、従来のクロム系化成処理方法またはマンガン
を含有するノンクロム系化成処理方法により得られた化
成皮膜に匹敵する裸耐食性、塗装密着性、塗装耐食性を
維持したまま、公害問題、環境問題などを考慮し、経済
的にマグネシウム合金製の筐体及び部品の表面を処理す
ることが可能で、しかも、従来のクロム系化成処理方法
またはノンクロム系化成処理方法にはない均一な黒色の
化成皮膜を経済的にマグネシウム合金製の筐体及び部品
の表面に形成することが可能な黒色化成処理液及び同処
理方法、同処理物を提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ための手段について鋭意検討を重ねた結果、マグネシウ
ム合金製の筐体及び部品をリン酸及びストロンチウム化
合物を含有する黒色化成処理液で処理を行うことによ
り、前記課題を解決できることを見出した。本発明のマ
グネシウム合金用黒色化成処理液は、リン酸及びストロ
ンチウム化合物を含有することを特徴とするものであ
る。さらに、カルシウム化合物を含有することが望まし
い。さらにまた、皮膜形成促進剤を含有することが望ま
しい。本発明のマグネシウム合金の化成処理方法は、上
記マグネシウム合金用黒色化成処理液を用いることを特
徴とするものである。本発明のマグネシウム合金製部材
は、上記化成処理方法で処理されたマグネシウム合金製
部材である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明が適用されるマグネシウム
合金の組成は特に限定されず産業上使用されるマグネシ
ウム合金の何れにも使用できる。特に好ましいマグネシ
ウム合金はアルミニウムを含有するマグネシウム合金で
あるＡＺ９２、ＡＺ９１、ＡＺ８０、ＡＺ６３、ＡＺ６
１、ＡＺ３１、ＡＭ１００、ＡＭ６０、ＡＭ５０、ＡＭ
２０、ＡＳ４１、ＡＳ２１、ＡＥ４２を用いた金型鋳造
品、砂型鋳造品、ダイカスト品、射出成型品、展伸材、
鍛造品等である。

【０００８】本発明は、リン酸とストロンチウム化合物
を含有する黒色化成処理液によりマグネシウム合金上に
化成皮膜を形成するものである。リン酸にはオルトリン
酸、縮合リン酸、亜リン酸、次亜リン酸などが使用可能
であるが、ｐＨが低く、液安定性が良好で安価なオルト
リン酸を用いることが好ましい。黒色化成処理液中、リ
ン酸濃度は０.１〜１００ｇ／Ｌが好ましい。０.１ｇ／
Ｌ未満でも化成皮膜は形成されるが耐食性及び塗装密着
性が劣ることがある。また、１００ｇ／Ｌよりも多くて
も化成皮膜は形成されるが耐食性及び塗装密着性が劣る
ことがある。ストロンチウム化合物には硝酸ストロンチ
ウム、炭酸ストロンチウム、塩化ストロンチウムなどが
使用可能であるが、溶解性、液安定性、発色性に優れた
硝酸ストロンチウムを用いることが好ましい。黒色化成
処理液中、ストロンチウム化合物の濃度は０.１〜１０
０ｇ／Ｌが好ましい。０.１ｇ／Ｌ未満であると、化成
皮膜は形成されるが発色性に問題が生じ、均一で良好な
黒色皮膜が形成されないことがある。１００ｇ／Ｌより
も多くても化成皮膜は形成されるが耐食性及び塗装密着
性が劣ることがある。この黒色化成処理液のｐＨは１〜
３に調整されていることが好ましい。ｐＨがこの範囲を
外れるとエッチング量が過大になり寸法精度が悪化し、
また、十分な性能を有する被膜が得られず裸耐食性等も
低下するからである。この黒色化成処理液のｐＨ調整に
はリン酸と水酸化ナトリウムを用いることが好ましい。

【０００９】この黒色化成処理液中にはカルシウム化合
物がさらに含有されていることが望ましい。カルシウム
化合物が含有されていることで、耐食性が更に向上する
からである。カルシウム化合物としては、硝酸カルシウ
ム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、水酸化カルシ
ウム、炭酸カルシウム、塩化カルシウムなどが使用可能
であるが、溶解性が高い硝酸カルシウムを用いることが
好ましい。カルシウム化合物の濃度は０.１〜１００ｇ
／Ｌが好ましい。０.１ｇ／Ｌ未満でも化成皮膜は形成
されるが耐食性及び塗装密着性が劣ることがある。ま
た、１００ｇ／Ｌよりも多くても化成皮膜は形成される
が耐食性及び塗装密着性が劣ることがある。また、黒色
化成処理液中には、皮膜形成促進剤が含有されているこ
とが望ましい。皮膜形成促進剤としては、硝酸及びその
塩、亜硝酸及びその塩、過酸化水素、塩素酸及びその
塩、ニトロベンゼンスルホン酸及びその塩、硼酸及びそ
の塩、硫酸及びその塩、メタバナジン酸及びその塩、メ
タキシレンスルホン酸及びその塩、モリブデン酸及びそ
の塩、パラトルエンスルホン酸及びその塩、スルファミ
ン酸及びその塩、重硫酸及びその塩などが使用可能であ
るが、塩素酸ソーダを用いることが好ましい。皮膜形成
促進剤の濃度は０.０１〜５０ｇ／Ｌが好ましい。５０
ｇ／Ｌよりも多いと化成皮膜は形成されるが耐食性及び
塗装密着性が劣ることがある。

【００１０】マグネシウム合金の表面処理は、次のよう
な工程を経ることが望ましい。まず、有機溶剤又はアル
カリ溶液による脱脂処理を行う。マグネシウム合金の表
面の離型剤、切削油、加工油、潤滑油、研磨剤、ブラス
ト材、鋳物砂等を除去する為である。有機溶剤としては
トリクロロエチレン、エタノール、メタノール、アセト
ンなどが挙げられる。また、アルカリ溶液には水酸化
塩、炭酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、界面活性剤等からな
る水溶液が挙げられる。このアルカリ溶液を用いた脱脂
処理の方がより好ましい。その後、酸によるエッチング
処理を行うことが好ましい。マグネシウム合金の表面の
アルミニウムや亜鉛などからなる偏析層の除去を行う為
である。また、脱脂処理により除去できなかった離型
剤、切削油、加工油、潤滑油、研磨剤、ブラスト材、鋳
物砂の除去もなされる。酸には硝酸、リン酸、硫酸など
が用いられる。しかし、酸によるエッチングは通常エッ
チング量が多いことからワークの寸法精度が要求される
ものには注意が必要である。

【００１１】その後、本発明に係る上述した黒色化成処
理液を用いた化成処理を行う。マグネシウム合金に上記
黒色化成処理液を接触させるものである。化成処理に際
して、この黒色化成処理液の温度は、２０〜９０℃の範
囲に維持することが好ましい。黒色化成処理液の温度が
この範囲を外れると裸耐食性の低下が認められる。ま
た、この黒色化成処理液に接触させる時間は、この温度
と相関関係がある。液温が７０℃未満の低温の場合、接
触時間は５〜２０分が好ましい。一方、液温が７０℃以
上の高温の場合、接触時間は０.５分〜１０分が好まし
い。黒色化成処理液の液温が低温で接触時間が短いと黒
色化成皮膜の形成が不十分となる。また、液温が高温で
接触時間が長いと化成皮膜の溶出が起こる。従って、黒
色化成処理液の温度と接触時間は上記の範囲内で処理す
ることが好ましい。

【００１２】尚、各処理工程の後には水洗を実施するこ
とが好ましい。水洗は好ましくは２回、又は、適宜、そ
れ以上若しくは１回でもよい。さらに、化成処理後の水
洗後に水切り、乾燥処理を行うことにより、塗装処理が
可能となる。また、本発明における各処理液及び水洗水
との接触方法として、浸漬法やスプレー法などがある。
いずれによる接触方法でも処理は可能であるが、浸漬法
による処理が好ましい。

【００１３】塗装処理は、特に限定はされない。溶剤型
塗料、水溶性塗料、粉体塗料などの既知の塗料を用いて
行ってよいが、粉体塗料が好ましい。本発明の方法によ
り表面処理されたマグネシウム合金製の筐体及び部品の
場合、一回塗装でも十分な塗膜性能を有する場合が多い
が、２回以上の塗装が好ましい。塗装処理は全ての面に
行ってもよいが、必要な一部の面のみを塗装してもよ
い。例えば、電子及び電気機器の筐体の場合、外側の面
のみを塗装し内面は本発明の方法により化成処理したま
まで残してもよい。

【００１４】本発明が対象とする部材は、マグネシウム
合金で製造されるあらゆる製品及び部品である。例え
ば、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話のような
電子機器筐体及び部品、自動車及び航空機、自転車など
の筐体及び部品が挙げられる。本発明では、環境問題を
引き起こさず経済的に従来のクロム系化成処理方法、ま
たはマンガンを含有するノンクロム系化成処理方法によ
り得られる化成皮膜と匹敵する、或いはそれ以上の裸耐
食性、塗装密着性、塗装耐食性を有する黒色の化成皮膜
が形成されたマグネシウム合金製の筐体や部品が実現さ
れる。特に、本発明によれば、化成皮膜が黒色とされて
いるので、その上に塗装を施さずとも、均一な黒色の外
観を呈することができる。従って、内装部品等のよう
に、黒色外観で良い箇所においては、塗装工程を省略す
ることができ、大幅なコストダウンを図ることができ
る。

【００１５】

【実施例】以下に実施例と比較例を示し、本発明を一層
具体的に説明する。しかし、本発明は以下の実施例に限
定されたものではない。表面処理されるマグネシウム合
金材料として、ＪＩＳＨ５３０３やＪＩＳＨ２２
２２に規定されるマグネシウム合金（ＡＳＴＭＡＺ９
１Ｄ）を使用した。これをチクソモールディング法によ
り１５０×１００×２ｍｍに成型して供試材αとした。
また、ダイキャスト法により１５０×７０×２ｍｍに成
型して供試材βとした。各供試材について、下記の処理
工程に従い、表面処理板を作成した。（１）脱脂処理→（２）水洗→（３）酸エッチング処理
→（４）水洗→（５）化成処理→（６）水洗→（７）乾
燥処理

【００１６】（１）脱脂処理市販のアルカリ性脱脂剤（「ＭＧ−ＣＬＥＡＮ６７」
東栄化成株式会社製）の３％水溶液を使用した。６０℃
に加温し５分間浸漬した。（２）水洗常温の脱イオン水中に１分間浸漬した。（３）酸エッチング処理市販の酸性エッチング剤（「ＭＧ−ＡＣＩＤＦＰ−
１」東栄化成株式会社製）の２％水溶液を使用した。常
温下で１分間浸漬した。（４）水洗常温の脱イオン水中に１分間浸漬した。（５）化成処理表１に示す黒色化成処理液を用いて表２に示す条件で処
理を行なった。（６）水洗常温の脱イオン水中に１分間浸漬した。（７）乾燥処理１１０℃の熱風乾燥機中に１５分間入れて乾燥した。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】得られた各表面処理板ついて、裸耐食性、
塗装密着性、塗装耐食性の評価を行った。評価結果を表
３に示した。［裸耐食性］ＪＩＳＺ２３７１に準拠した塩水噴霧
試験法を用いた。塩水噴霧時間１２時間後と２４時間後
の表面処理板の腐食状態を目視で評価した。評価基準は
次の通りである。 ◎：腐食面積率５％未満 ○：腐食面積率５％以上〜１０％未満 △：腐食面積率１０％以上〜３０％未満 ×：腐食面積率３０％以上

【００２０】［塗装密着性］表面処理板の表面にエポキ
シ樹脂系塗料を乾燥塗膜厚１０μｍになるように塗装
し、１５０℃で２０分間の焼き付けを行う。次にこの塗
装板の中央部に２ｍｍ幅１００マスの碁盤目を入れ、イ
オン交換沸騰水中に１時間浸漬する。塗装板を風乾後、
セロファンテープによる剥離試験を実施し、この時剥離
しなかった碁盤目マスの残存数で塗装耐食性を評価し
た。なお、碁盤目マスの残存数が多いほど塗装密着性が
優れていることを意味し、評価基準は次の通りである。 ◎：碁盤目マス残存数が１００ ○：碁盤目マス残存数が９８以上９９以下 ×：碁盤目マス残存数が９７以下［塗装耐食性］表面処理板の表面にエポキシ樹脂系塗料
を乾燥塗膜厚１０μｍになるように塗装し、１５０℃で
２０分間の焼き付けを行う。次にこの塗装板の中央部に
クロスカットを設けＪＩＳＺ２３７１に従い塩水噴
霧試験中に入れる。塩水噴霧時間１００時間と２００時
間後に塩水噴霧試験機より取り出し、水洗風燥後に塗膜
の剥離幅を測定したものである。なお、剥離幅が小さい
ほど塗装耐食性が優れていることを意味し、評価基準は
次の通りである。 ◎：剥離幅が１ｍｍ未満 ○：剥離幅が１ｍｍ以上２ｍｍ未満 ×：剥離幅が２ｍｍ以上

【００２１】

【表３】

【００２２】表３から明らかなように、実施例１から実
施例３により得られた表面処理板未塗装品の裸耐食性
は、一定基準以上の性能を有することが解る。また、塗
装後表面処理板の塗装密着性と塗装耐食性も、一定基準
以上の性能を有することが解る。また、得られた各表面
処理板は黒色を呈していた。対して、比較例１と比較例
２は、本発明から外れた処理液で処理した場合である。
この場合、化成処理時に形成される化成皮膜が十分な性
能を有するものではないことから、裸耐食性と塗装耐食
性、塗装密着性の全ての評価項目で非常に悪い評価結果
となることが確認された。

【００２３】

【発明の効果】上述したように、本発明の黒色化成処理
液及び同処理方法をマグネシウム合金製の筐体及び部品
等の部材に適用することにより、従来のクロム系化成処
理方法またはマンガンを含有するノンクロム系化成処理
方法と同等あるいはそれ以上の裸耐食性、塗装密着性、
塗装耐食性を有する黒色の化成皮膜を形成させることが
可能となった。しかも、本発明に係る黒色化成処理液は
６価クロムやマンガンを含有せず、廃液処理等が容易
で、公害問題や作業環境に配慮した比較的経済的な表面
処理が可能となった。さらに、表面に十分な耐食性を有
し、かつ、均一な黒色の化成皮膜を形成させることが可
能なので、従来化成処理後に成されていた塗装処理を必
ずしも行う必要がなくなり、大幅なコストダウンを図る
ことができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リン酸及びストロンチウム化合物を含有
することを特徴とするマグネシウム合金用黒色化成処理
液。
【請求項２】カルシウム化合物を含有することを特徴
とする請求項１記載のマグネシウム合金用黒色化成処理
液。
【請求項３】皮膜形成促進剤を含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合金用黒色
化成処理液。
【請求項４】請求項１、２、３のいずれかに記載のマ
グネシウム合金用黒色化成処理液を用いることを特徴と
するマグネシウム合金の化成処理方法。
【請求項５】請求項４に記載のマグネシウム合金の化
成処理方法で処理されたマグネシウム合金製部材。