JP2014062302A

JP2014062302A - マグネシウム合金部材

Info

Publication number: JP2014062302A
Application number: JP2012208712A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Okuda; 伸之奥田; Osamu Mizuno; 修水野; Koji Iguchi; 光治井口
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2014-04-10

Abstract

【課題】他の部材と電気的に接続可能であり、耐食性に優れるマグネシウム合金部材を提供する。
【解決手段】マグネシウム合金部材1は、マグネシウム合金から構成される基材10と、基材10の表面の一部を覆う絶縁性の耐食皮膜20と、基材10の表面における耐食皮膜20が形成されていない領域(非絶縁領域12)を覆う導電層30とを具える。導電層30は、耐水性樹脂と導電性粒子とを含む混合物から構成されている。マグネシウム合金部材1は、導電層30に覆われた非絶縁領域12を接地箇所に利用できる。基材10の表面の大部分は、耐食皮膜20によって覆われることで耐食性に優れる。基材10の表面の一部:非絶縁領域12は、耐食性に優れる耐水性樹脂を含む混合物によって覆われることで、耐食性に優れる。
【選択図】図1

Description

本発明は、マグネシウム合金から構成される基材と、この基材の表面を覆う被覆とを具えるマグネシウム合金部材に関するものである。特に、他の部材と電気的に接続可能で、耐食性に優れるマグネシウム合金部材に関するものである。

軽量で比強度、比剛性に優れるマグネシウム合金が、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータといった携帯用電気・電子機器類の筐体や自動車部品などの各種の部材の構成材料に利用されてきている。

マグネシウム合金は、一般に、耐食性を向上するために、特許文献1に開示されるように化成処理や陽極酸化処理といった防食処理が施されて利用される。

一方、電気・電子機器の筐体などには、接地をとること、つまり、他の部材と電気的に接続することが望まれる場合がある。特許文献1では、防食処理によって形成した防食皮膜の厚さを薄くして、防食皮膜の表面抵抗(電気抵抗)を低下させることで、接地を可能にすることを提案している(特許文献1の明細書の段落[0025])。

特開2009-120877号公報

他の部材と電気的に接続可能で、かつ耐食性により優れるマグネシウム合金部材の開発が望まれている。

上述の防食皮膜は、代表的には、酸化物などの絶縁物で構成されるため、マグネシウム合金という金属で構成された基材に比較して電気抵抗率が高い。従って、導通をより確実に確保するためには、上記防食皮膜をより薄くして電気抵抗を低減することが望まれる。しかし、耐食性の劣化の抑制を考慮すると、防食皮膜を薄くすることには限界がある。

例えば、マグネシウム合金から構成される基材の表面の一部を露出させて、残部に上記防食皮膜を具える構成とすると、マグネシウム合金が局所的に露出されるため、この露出領域から導通を良好に、かつ確実にとることができる。しかし、この構成では、マグネシウム合金の露出領域が腐食する。

そこで、本発明の目的は、他の部材と電気的に接続可能で、かつ耐食性に優れるマグネシウム合金部材を提供することにある。

本発明は、マグネシウム合金から構成される基材に防食皮膜(耐食皮膜)によって覆われない領域を具えると共に、この領域を耐食性に優れる導電性材料によって覆うことで上記目的を達成する。

本発明のマグネシウム合金部材は、マグネシウム合金から構成される基材と、上記基材の表面の一部を覆う絶縁性の耐食皮膜と、上記基材の表面における上記耐食皮膜が形成されていない領域を覆う導電層とを具える。そして、上記導電層は、耐水性樹脂と導電性粒子とを含む混合物から構成される。

本発明のマグネシウム合金部材は、上記基材の表面の一部に、絶縁性の耐食皮膜によって覆われていない領域(以下、非絶縁領域と呼ぶ)を具えると共に、この非絶縁領域が特定の導電性の混合物によって覆われている。この構成によって、本発明のマグネシウム合金部材は、絶縁性の被覆物(耐食皮膜)を具えていながらも、非絶縁領域及び導電層によって良好に導通をとることができる。また、上記導電層は、耐食性に優れる耐水性樹脂を含む混合物によって構成されているため、本発明のマグネシウム合金部材は、非絶縁領域の腐食を良好に防止できる。そして、本発明のマグネシウム合金部材は、上記基材の表面の残部(非絶縁領域を除く部分)に耐食皮膜を具え、かつ、非絶縁領域に上述の導電層を具えることで、全体として、耐食性に優れる。

本発明の一形態として、上記耐食皮膜が陽極酸化処理によって形成された形態が挙げられる。

一般的な陽極酸化処理によって形成された耐食皮膜は、化成処理を施した場合よりも絶縁性に優れる。従って、上記形態は、耐食皮膜の存在箇所が絶縁性に優れていながらも、非絶縁領域によって良好に導通をとることができる。

本発明の一形態として、上記耐食皮膜が樹脂の電着塗装によって形成された形態が挙げられる。

一般に、樹脂は、耐食性に優れる上に、絶縁性に優れる。従って、上記形態は、耐食性に優れる上に、耐食皮膜の存在箇所が絶縁性に優れていながらも、非絶縁領域によって良好に導通をとることができる。特に、耐食皮膜を構成する樹脂も、耐水性樹脂であると、耐食性により優れる。

本発明の一形態として、上記耐水性樹脂がエポキシ系樹脂である形態が挙げられる。

エポキシ系樹脂は、耐水性に非常に優れる樹脂であることから、上記形態は、耐食性に優れる。

本発明の一形態として、上記導電性粒子は、長辺の平均長さが短辺の平均長さの5倍以下であり、かつ厚さ50μm以下の金属薄片であり、上記金属薄片の混合割合が上記耐水性樹脂の体積割合を10とするとき、1以上5以下である形態が挙げられる。

導電性粒子が金属材料から構成された特定の形状であり、かつその含有量が特定の範囲を満たす混合物によって構成された導電層は、導電性に優れる上に、耐食性に優れる。従って、上記形態は、耐食性に優れる。

本発明の一形態として、上記導電性粒子は、直径10μm以下の非金属の球状粒であり、上記球状粒の混合割合が上記耐水性樹脂の体積割合を10とするとき、5以上10以下である形態が挙げられる。

導電性粒子が非金属材料から構成された特定の形状であり、かつその含有量が特定の範囲を満たす混合物によって構成された導電層は、耐食性に優れる。従って、上記形態は、耐食性に優れる。

本発明の一形態として、上記マグネシウム合金はアルミニウム(Al)を5.5質量％以上10.5質量％以下含有する形態が挙げられる。

上述の特定の範囲でAlを含有するマグネシウム合金は、機械的性質(特に強度)に優れる上に、耐食性にも優れる。従って、上記形態は、上記マグネシウム合金から構成される基材自体が耐食性に優れるため、耐食性により優れる。

本発明の一形態として、上記マグネシウム合金がAlを8.3質量％以上9.5質量％以下含有する形態が挙げられる。

Alを含有するマグネシウム合金は、Alの含有量が多いほど、機械的性質及び耐食性に優れる。従って、上記形態は、上記マグネシウム合金から構成される基材自体が耐食性により優れるため、耐食性に更に優れる。

本発明のマグネシウム合金部材は、他の部材と電気的に良好に接続可能であり、耐食性に優れる。

本発明のマグネシウム合金部材において、導電層近傍を模式的に示す部分断面図である。

以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。本発明のマグネシウム合金部材1は、マグネシウム合金から構成される基材10を主体とし、基材10の表面に被覆層を具える。被覆層は、耐食皮膜20と、後述する特定の混合物から構成される導電層30とを具える。

[基材]
(組成)
基材10を構成するマグネシウム合金は、マグネシウム(Mg)に種々の添加元素を含有した種々の組成のもの(残部:Mg及び不純物、Mg:50質量％以上)が挙げられる。

添加元素は、例えば、Al,Zn,Mn,Si,Be,Ca,Sr,Y,Cu,Ag,Sn,Li,Zr,Ce,Ni,Au及び希土類元素(Y,Ceを除く)から選択された1種以上の元素が挙げられる。特に、Alを含有するMg-Al系合金は、強度や剛性、耐衝撃性などの機械的特性に優れる上に、耐食性にも優れる。Alの含有量は、0.1質量％以上12質量％以下、特に5.5質量％以上10.5質量％以下が好ましい。Alの含有量は、多いほど、機械的特性及び耐食性に優れる。Alを7.2質量％超含有する合金、特にAlを8.3質量％以上9.5質量％以下含有するマグネシウム合金(以下、高Al合金と呼ぶ)は、機械的特性及び耐食性により優れて好ましい。

Al以外の各元素の含有量は、例えば、0.01質量％以上10質量％以下、更に0.1質量％以上5質量％以下が挙げられる。特に、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種の元素を合計0.001質量％以上、好ましくは合計0.1質量％以上5質量％以下含有するマグネシウム合金は、耐熱性や難燃性に優れる。マグネシウム合金中の不純物は、例えば、Feなどが挙げられる。

マグネシウム合金の具体的な組成は、例えば、ASTM規格におけるAZ系合金(Mg-Al-Zn系合金、Zn:0.2質量％以上1.5質量％以下)、AM系合金(Mg-Al-Mn系合金、Mn:0.15質量％以上0.5質量％以下)、AS系合金(Mg-Al-Si系合金、Si:0.2質量％以上6.0質量％以下)、AX系合金(Mg-Al-Ca系合金、Ca:0.2質量％以上6.0質量％以下)、AJ系合金(Mg-Al-Sr系合金、Sr:0.2質量％以上7.0質量％以上)、Caを更に含有するAZX系合金などが挙げられる。その他、Mg-Al-RE系合金(RE:希土類元素、RE:0.001質量％以上5質量％以下、好ましくは0.1質量％以上)、LiとZrとを含むLZ合金などが挙げられる。高Al合金の具体的な組成は、Alに加えて、Znを0.5質量％以上1.5質量％以下含有するAZ91合金やAZX911合金などが挙げられる。

(製造法に基づく形態)
基材10は、製造方法によって、種々の形態を取り得る。例えば、チクソモールド法やダイカスト法などの鋳造法によって製造された鋳造材、鋳造材に押出や鍛造などを施した1次加工材、特許文献1に記載されるように(連続)鋳造材に温間圧延を含む圧延を施した圧延材、圧延材の少なくとも一部にプレス加工、絞り加工、曲げ加工などの種々の塑性加工(2次加工)を施した2次加工材などが挙げられる。又は、基材10は、圧延後又は2次加工後に、圧延時に導入された歪みを除去する熱処理(焼鈍)、研磨、矯正、ヘアライン加工やダイヤカット加工・エッチングなどの装飾用加工などの少なくとも一つの処理が施された処理材とすることができる。上述の鋳造材、1次加工材、圧延材、2次加工材、処理材は、公知の条件によって製造できる。市販品を利用することもできる。鋳造材の材質は、例えば、AZ91,AZ61,AM60など、プレス加工材といった2次加工材の材質は、例えば、AZ91,AZ61,AZ31,LZ合金、AZX611,AZX911などが挙げられる。

(形状)
基材10は、種々の形状を取り得る。例えば、平板状といった平面的な形状、筒状や箱状といった立体的な形状などが挙げられる。貫通孔や溝、突起など、部分的に厚さが異なる箇所を有することもできる。

(厚さ・大きさ)
基材10は、その全体に亘って厚さが等しい形態が代表的である。この形態は、上述の鋳造法や圧延を利用すると、容易に製造できる。特に、圧延は、上述の鋳造法と比較して、厚さが薄く、かつ比較的大きな面積を有するものを容易に製造できるため、薄く大面積を有する圧延材を2次加工材の素材とすることで、薄く軽量なマグネシウム合金部材を得易い。基材10の具体的な厚さは、0.1mm以上2.5mm以下、更に2mm以下、特に1.5mm以下が挙げられる。圧延材を素材とした場合には、基材10の厚さは0.3mm以上1.2mm以下が挙げられる。

本発明では、基材10の表面の一部が絶縁性の耐食皮膜20によって覆われた絶縁領域であり、他部が耐食皮膜20によって覆われていない非絶縁領域12であることを特徴の一つとする。

非絶縁領域12の大きさ及び形状は特に問わない。非絶縁領域12は、接地などの電気的接続に必要な面積(代表的には、接地端子やリード線を接続するための面積)を有していればよく、円形でも矩形でも、その他の形状でもよい。

非絶縁領域12は、基材10の表面に後述する耐食皮膜20を形成した後、レーザー加工や研磨などを施して耐食皮膜20の一部を除去したり、耐食皮膜20の形成にあたり、基材10の表面の一部にマスキングを施して、耐食皮膜20を形成しない領域を設けたりすることで形成できる。

[耐食皮膜]
基材10の表面は、上述の非絶縁領域12を除く全体に亘って、耐食皮膜20を具えることが好ましい。ここで、マグネシウム合金に対する防食処理には、陽極酸化処理、化成処理、樹脂皮膜の形成などが挙げられる。また、防食処理によって形成された皮膜は、導電性を有するものもあるが、本発明では、絶縁性のものとする。絶縁性の耐食皮膜とは、電気抵抗率が50Ω・cm以上を満たすことをいう。

絶縁性の耐食皮膜20には、例えば、陽極酸化処理によって形成された陽極酸化皮膜、樹脂の電着塗装によって形成された樹脂皮膜が挙げられる。これらの皮膜は、化成処理を施した場合に比較して耐食性及び絶縁性の双方に優れて好ましい。

陽極酸化処理は、絶縁性の陽極酸化皮膜を形成可能な公知の処理液、条件を利用できる。陽極酸化皮膜は、代表的にはMgの酸化物などの絶縁性酸化物から構成される。樹脂の電着塗装には、絶縁性樹脂を用いて、公知の条件を利用できる。特に、この樹脂は、エポキシ系樹脂(エポキシ樹脂を主成分とする樹脂)とすると、絶縁性に優れる上に、耐水性に優れることから耐食性にも優れて好ましい。

耐食皮膜20の厚さ、色、透明度合いなどは適宜選択することができる。耐食皮膜20が厚いほど、耐食性に優れる傾向にあり、耐食皮膜20の平均厚さは1μm以上100μm以下程度が好ましい。耐食皮膜20が透明な場合、基材10の金属質感を表出できるため、金属質感に優れるマグネシウム合金部材1とすることができる。この場合、耐食皮膜20の厚さが薄いほど、透明度が高くなる。従って、透明な耐食皮膜の平均厚さは、1μm以上20μm以下程度が好ましい。

耐食皮膜20の上に塗装層(図示せず)を具える形態とすることができる。塗装層を具えることで、商品価値を高められる上に、塗装層による耐食性の向上も期待できる。塗装層の厚さ、色、透明度合いなどは適宜選択することができる。耐食皮膜20に加えて塗装層も具える場合、両者を透明(塗装層は無色透明でも有色透明でもよい)とすると、金属質感に優れるマグネシウム合金部材1とすることができる。塗装層の材質は、アクリル系樹脂(アクリル樹脂を主成分とする樹脂)が代表的である。塗装層の厚さは、5μm以上100μm以下程度が挙げられる。上述のように透明とする場合(クリア塗装とする場合)、塗装層の厚さは、5μm以上50μm以下程度、特に5μm以上30μm以下程度が挙げられる。例えば、マグネシウム合金部材1を電気・電子機器類などの筐体とする場合、筐体の外表面を構成する側の面に耐食皮膜と塗装層とを具え、筐体の内側となる面に耐食皮膜のみを具える形態とすることができる。この筐体の内側となる面に非絶縁領域をも具えると、外観に優れたマグネシウム合金部材となって好ましい。

[導電層]
非絶縁領域12は、特定の混合物によって構成される導電層30によって覆われている。この構成により、マグネシウム合金部材1は、マグネシウム合金から構成される非絶縁領域12と、導電層30とからなる導通領域を具える。導電層30を構成する混合物は、上記導通領域の最表面を構成している。

混合物は、耐水性樹脂と導電性粒子とを含むものとする。耐水性樹脂とは、樹脂の硬化後に水分の浸透が小さい樹脂とする。後述する試験例に示すように、耐水性に劣る樹脂(硬化後の水分の透過が大きい樹脂)を用いた混合物は、耐食性に劣るとの知見を得た。この理由は、樹脂自体が水分を浸透し易い上に、樹脂にとって、いわば異物である導電性粒子が存在することで樹脂の結合が弱められ、外部の水分が更に浸入し易くなり、混合物全体として水分の浸透性がより高まるため、と考えられる。そこで、本発明では、混合物に含まれる樹脂を耐水性樹脂とする。特に耐水性樹脂は、エポキシ系樹脂が好ましい。

樹脂は、一般に電気絶縁物であり、電気抵抗率が高いものが多い。そこで、上記耐水性樹脂に導電性を付与するために、導電性粒子を含む混合物とする。導電性粒子の材質は、例えば、銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)、チタン(Ti)、ステンレス鋼などの耐食性に優れる金属、カーボン(C)、導電性セラミックスなどの非金属が挙げられる。金属のうち、マグネシウム合金と接触した場合に電食を生じ得るもの(例えば、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)など)は耐食性に劣る。従って、導電性粒子の材質が金属である場合、マグネシウム合金と接触したときに電食を実質的に生じない、又は生じ難いものとする。上述の銀などの列挙した金属はいずれも、マグネシウム合金と接触しても電食を実質的に生じず、耐食性に優れる導電層30を形成することができる。特に、金属ではAgは、耐食性に優れる上に導電率が高く、かつAuやPtと比較して軽量であって好ましい。カーボンは、腐食しない上に、軽量であって好ましい。

導電性粒子の含有量は、混合物が所望の導電性を有するように(好ましくは混合物の電気抵抗率が5Ω・cm以下となるように、より好ましくは0.1Ω・cm以下となるように)、導電性粒子の材質などに応じて調整するとよい。また、導電性粒子の形状は、適宜選択することができる。後述する試験例に示すように、金属からなる導電性粒子の場合、薄く、ある程度短い薄片状であり、かつ、耐水性樹脂に対する含有割合が少なめであると、耐食性に優れるとの知見を得た。この理由は、以下のように考えられる。例えば、厚く長い金属片を耐水性樹脂に対して多く含有する混合物では、混合物から構成される導電層の厚さ方向に亘って、つまり導電層の表面側から基材側に亘って、大きな金属片が多く存在する。そのため、この混合物は、導通が取り易いと考えられるものの、導電層の厚さ方向に連なった金属片と樹脂との界面が外部の水分の浸入路(水分浸透パス)となり得る。また、この浸入路の形状は、金属片の形状に応じて単純になり、浸入路の長さも短いと考えられる。つまり、この混合物は、短い浸入路を多く含むことになり、導電層の下のマグネシウム合金の基材(非絶縁領域)にまで水分が達し易い、と考えられる。そこで、導電性粒子が金属から構成される場合には、導電性粒子は、長辺の平均長さが短辺の平均長さの5倍以下であり、かつ厚さ50μm以下の薄片であることが好ましい。また、この薄片の混合割合は、耐水性樹脂の体積割合を10とするとき、1以上5以下を満たすことが好ましい。薄片や後述の球状粒の形状や大きさは、ボールミルやジェットミルなどの粉砕装置を用いて適宜粉砕することで、調整することができる。薄片の形状及び厚さ、後述の球状粒の大きさは、例えば、光学顕微鏡によって観察し、この観察像に画像処理を施すことで、容易に測定することができる。平均長さ、平均厚さ、後述の球状粒の直径は、n≧100の導電性粒子の平均値とする。

また、後述する試験例に示すように、非金属からなる導電性粒子の場合、微細な球状であり、耐水性樹脂に対する含有割合が多めであると、耐食性に優れるとの知見を得た。この理由は、以下のように考えられる。耐水性樹脂に対して微細な球状の非金属粒子を多く含有することで、非金属粒子が連なって形成され得る形状が複雑になる。これらの非金属粒子の集合体の外形に沿って外部の水分の浸入路が形成され得るが、上記集合体の外形が複雑であるため、この浸入路の長さも長くなると考えられる。その結果、導電層の下のマグネシウム合金の基材(非絶縁領域)にまで外部の水分が到達し難い、と考えられる。また、微細な粒子であっても、多く含有することで、十分な導電パスを確保できると期待される。そこで、導電性粒子が非金属から構成される場合には、導電性粒子は、直径10μm以下の球状粒であることが好ましい。また、この球状粒の混合割合は、耐水性樹脂の体積割合を10とするとき、5以上10以下を満たすことが好ましい。混合物の作製にあたり、原料とする導電性粒子は、例えば、適宜な篩を用いて分級することで、直径10μm以下の粒子を用意できる。なお、導電層30中の導電性粒子の形状、大きさ、含有量は、原料の各特性を実質的に維持する。

導電層30の形成は、上述の耐水性樹脂及び導電性粒子を用意して混合して混合物(導電ペースト)を作製し、この混合物を非絶縁領域12に塗布した後、適宜硬化する(焼き付ける)ことで行う。硬化温度は、耐水性樹脂の材質に応じて適宜選択するとよい。導電層30は、その全体が上述の混合物によって構成された形態、つまり、導電層30の外表面から内部を経て、基材10に至るまでの全域が混合物によって構成された形態であると、一様な材質から構成されることで、製造性に優れて好ましい。

導電層30は、非絶縁領域12のみを覆っていればよいが、耐食皮膜20における非絶縁領域12の近傍領域の上に導電層30を構成する混合物が付着していることを許容する。この場合、非絶縁領域12と耐食皮膜20との境界付近に、耐食皮膜20にも導電層30にも覆われない箇所が生じることを抑制できる。

導電層30の厚さは、薄過ぎると耐食性の低下が懸念され、厚過ぎると樹脂の存在による導電性の低下が懸念されることから、50μm以上500μm以下程度が好ましい。塗布量を調整することで、導電層30の厚さを調整することができる。導電層30の厚さは、耐食被膜20の厚さと同程度でもよいし、耐食被膜20の厚さよりも厚くすることもできる。マグネシウム合金部材1は、導電層30を具えることで、導電層30の厚さ方向について導電性の確保と耐食性の確保との双方を両立することができる。

[試験例1]
マグネシウム合金板にプレス加工を施して、マグネシウム合金から構成される基材を作製し、この基材の表面に以下の被覆を形成して、耐食性を評価した。

この試験では、AZ91合金相当の組成(Mg-8.7％Al-0.65％Zn、全て質量％)のマグネシウム合金からなる圧延板を用意した。圧延板は、双ロール鋳造材に溶体化処理を施した後、温間圧延を施して作製した(特許文献1参照)。この圧延板に矯正、表面研磨を順に行った後、得られた研磨板(厚さ0.6mm)にプレス加工(温間)を施して、天板部と、天板部の縁部から天板部表面に対して直交方向に延びる脚部とを具える断面]状のプレス加工材を作製した。このプレス加工材を基材とする。

作製した基材に脱脂や酸エッチングといった前処理を施した後、基材の天板部の一面(ここでは裏面)の一部にマスキングを施して、リン酸塩系の処理液を用いて陽極酸化処理を行って、絶縁性の耐食皮膜(電気抵抗率:200Ω・cm)を形成した。耐食皮膜の平均厚さが5μmとなるように、処理条件を調整した。

耐食皮膜を形成後、マスキングを施した箇所(ここでは直径10mmの円形状)に、樹脂と導電性粒子とを含む導電ペーストを作製して塗布し、その後、樹脂を硬化して、樹脂と導電性粒子とを含む混合物から構成される層を形成した。この工程によって、マグネシウム合金から構成される基材と、基材の表面の一部を覆う絶縁性の耐食皮膜と、上記混合物から構成され、基材の表面における上記耐食皮膜が形成されていない領域を覆う導電層とを具えるマグネシウム合金部材が得られる。

用いた樹脂の材質、導電性粒子の材質(Ag,Au,C:カーボン)、形状、樹脂と導電性粒子との体積比率を表1に示す。導電性粒子は、薄片、又は細長い薄片、又は球状粒を用意した。薄片又は細長い薄片は、n≧100の平均値が表1に記載される短辺、長辺、厚さの範囲を満たすものを用意した。球状粒は、n≧100の平均値が表1に記載される直径を満たす球状粒を用意した。薄片の長さや厚さは、金属片を適宜粉砕して調整した。球状粒は、市販のものを用意した。樹脂はいずれも市販のものを用意した。

用意した導電性粒子と、表1に示す樹脂とを表1に示す割合で混合した。ここでは、樹脂の体積割合を10とするときに、導電性粒子の混合割合が1〜5、又は5〜10、又は6〜10となるように、樹脂及び導電性粒子の量を調整した。いずれの試料も、混合物から構成される導電層の厚さが100μmとなるように、導電ペーストの塗布量を調整した。

作製した各マグネシウム合金部材に対して、塩水噴霧試験を行って、腐食状態を調べた。その結果を表1に示す。塩水噴霧試験は、JIS Z 2371(2000)に準拠して行った。ここでは、35℃の5％NaCl水(中性、NaCl濃度:質量割合)を用い、72時間に亘って塩水を噴霧した。

表1に示すように、マグネシウム合金から構成される基材の一部に、陽極酸化処理皮膜といった耐食皮膜に覆われていない領域があっても、この領域が、エポキシ系樹脂といった耐水性樹脂と導電性粒子とを含む混合物によって覆われているマグネシウム合金部材(試料No.1〜No.3)は、糸錆や孔食といった腐食が生じてないことが分かる。つまり、これらのマグネシウム合金部材は、耐食性に優れることが分かる。また、これらのマグネシウム合金部材は、絶縁性の耐食皮膜で覆われていない領域が導電性を有する混合物によって覆われていることで、この領域を導通領域として利用することができる。なお、試料No.1〜No.3について、上記混合物の表面抵抗を測定したところ、いずれも5Ω・cm以下であった。

一方、混合物のベース樹脂にアクリル系樹脂やウレタン系樹脂を用いた試料は、耐食性に劣ることが分かる。この理由は、アクリル系樹脂やウレタン系樹脂は、硬化後の水分の浸透が大きく、耐水性に劣る樹脂であるため、と考えられる。また、導電性粒子にCuを用いた試料は、耐食性に劣ることが分かる。この理由は、Cuは、マグネシウム合金と接触した場合に電食を生じるため、と考えられる。従って、導電性粒子は、AgやCなどのマグネシウム合金と接触した場合に電食を実質的に生じないものが好ましい、といえる。

その他、この試験から、以下のことが分かる。
(1) 導電性粒子は、特定の大きさの薄片状又は特定の大きさの球状が好ましい。
(2) 導電性粒子が、特定の大きさの薄片状である場合、導電性粒子の含有量は、耐水性樹脂に対して少なめであることが好ましい。
(3) 導電性粒子が、特定の大きさの球状である場合、導電性粒子の含有量は、耐水性樹脂に対して多めであることが好ましい。

[試験例2]
この試験では、AZ61合金からなる圧延材を用意し、試験例1と同様の形状にプレス加工を施したプレス材を基材として用意した。また、AZ91合金からなるダイカスト材であって、上記プレス材と同様の形状のものを基材として用意した。用意したAZ61合金のプレス材、及びAZ91合金のダイカスト材に、試験例1と同様に耐食皮膜と混合物からなる被覆とを具えるマグネシウム合金部材を作製し、試験例1と同様にして耐食性を評価した。その結果、試験例1と同様に、基材において耐食皮膜に覆われていない領域が、耐水性樹脂と導電性粒子(特にマグネシウム合金と接触した場合に電食を実質的に生じない材質からなるもの)とを含む混合物によって覆われているマグネシウム合金部材は、耐食性に優れていた。また、この混合物による被覆の表面抵抗が低く、導電層として利用できることが確認できた。

[試験例3]
この試験では、試験例1で形成した絶縁性の耐食皮膜(陽極酸化皮膜)に代えて、基材(AZ91合金相当から構成されるプレス材)に化成処理を行った後、更にアクリル−エポキシ系樹脂の電着塗装を行って形成した皮膜(厚さ20μm)を絶縁性の耐食皮膜とするマグネシウム合金部材を作製し、試験例1と同様にして耐食性を評価した。その結果、試験例1と同様に、基材において耐食皮膜に覆われていない領域が、耐水性樹脂と導電性粒子(特にマグネシウム合金と接触した場合に電食を実質的に生じない材質からなるもの)とを含む混合物によって覆われているマグネシウム合金部材は、耐食性に優れていた。また、この混合物による被覆の表面抵抗が低く、導電層として利用できることが確認できた。

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できる。例えば、マグネシウム合金の組成、基材の形態や形状・大きさ、耐食皮膜の材質や厚さ、導電層の材質や厚さなどを適宜変更することができる。

本発明のマグネシウム合金部材は、接地などの電気的な接続が望まれる各種の電気・電子機器類の構成部材(より具体的には、携帯用や小型な電気・電子機器類の筐体や補強材など)に好適に利用することができる。

1 マグネシウム合金部材 10 基材 12 非絶縁領域 20 耐食皮膜
30 導電層

Claims

マグネシウム合金から構成される基材と、
前記基材の表面の一部を覆う絶縁性の耐食皮膜と、
前記基材の表面における前記耐食皮膜が形成されていない領域を覆う導電層とを具え、
前記導電層は、耐水性樹脂と導電性粒子とを含む混合物から構成されるマグネシウム合金部材。
前記耐食皮膜は、陽極酸化処理によって形成されている請求項1に記載のマグネシウム合金部材。
前記耐水性樹脂は、エポキシ系樹脂である請求項1又は2に記載のマグネシウム合金部材。
前記導電性粒子は、長辺の平均長さが短辺の平均長さの5倍以下であり、かつ厚さ50μm以下の金属薄片であり、
前記金属薄片の混合割合は、前記耐水性樹脂の体積割合を10とするとき、1以上5以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材。
前記導電性粒子は、直径10μm以下の非金属の球状粒であり、
前記球状粒の混合割合は、前記耐水性樹脂の体積割合を10とするとき、5以上10以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材。
前記マグネシウム合金は、Alを5.5質量％以上10.5質量％以下含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材。
前記マグネシウム合金は、Alを8.3質量％以上9.5質量％以下含有する請求項1〜6のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材。
前記耐食皮膜は、樹脂の電着塗装によって形成されている請求項1に記載のマグネシウム合金部材。