JP3171516B2

JP3171516B2 - マグネシウム合金製品の陽極酸化処理方法

Info

Publication number: JP3171516B2
Application number: JP27481893A
Authority: JP
Inventors: 光夫鈴木; 誠土橋; 進高橋; 実加畑
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1993-10-07
Filing date: 1993-10-07
Publication date: 2001-05-28
Anticipated expiration: 2016-05-28
Also published as: JPH07109598A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マグネシウム合金製品
の表面に、耐食性に優れた皮膜を形成する表面処理方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マグネシウム合金表面の表面処理
法として、脱脂処理、脱脂処理および酸洗による表面活
性化、リン酸塩処理およびクロム酸塩処理による化学処
理、および陽極酸化処理が知られている。このうち、陽
極酸化処理は、比較的均一で耐食性に優れた皮膜を形成
できることから、広く適用されている。

【０００３】マグネシウム合金の陽極酸化処理は、「マ
グネシウムマニュアル９０」，ｐ１３４〜１４３に記載
されているように、アルカリ浴はＨＡＥ法またはＤｏｗ
−１２法にしたがって、また酸性浴はＤｏｗ−１７法、
Ｄｏｗ−９法またはＣｒ−２２法にしたがって調製され
たものを使用して行われている。また封孔処理には、ケ
イ酸ナトリウムが用いられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上に述べたような従来
の方法によるアルミニウム含有マグネシウム合金の陽極
酸化処理は、たとえば６０〜３００Ｖという高い電圧を
印加する電圧制御のもとで行われていた。このような高
電圧での皮膜形成では、得られた皮膜の均一性、安定性
あるいは耐食性に問題があり、さらにミスト発生による
作業環境の悪化という欠点もあった。

【０００５】本発明の目的は、このような従来技術の課
題に鑑みてなされたもので、アルミニウムなどを含有す
るマグネシウム合金製品に低い電圧で陽極酸化処理を施
すことか可能な表面処理方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、マグネ
シウム合金製品の表面を、ピロリン酸塩水溶液で処理す
る第１段階のアルカリ処理工程と、前記第１段階アルカ
リ処理された前記表面に、苛性アルカリの水溶液で処理
する第２段階のアルカリ処理工程と、前記第２段階アル
カリ処理された前記表面に、陽極酸化処理を施す工程
と、前記陽極酸化処理された前記表面に、有機バインダ
ークロム酸溶液による後処理を施す工程と、を備えた、
マグネシウム合金製品の陽極酸化処理方法が提供され
る。

【０００７】本発明の表面処理方法は、基本的には、マ
グネシウム合金製品の表面を、２段階のアルカリ浴で処
理したのち、陽極酸化処理を施し、ついで有機バインダ
ークロム酸溶液による後処理を施すことからなる。

【０００８】すなわちアルカリ処理は、マグネシウム合
金製品をピロリン酸塩浴に浸漬する第１段階と、このピ
ロリン酸塩浴から引き上げた後に苛性アルカリ浴に浸漬
する第２段階とからなる。この２段階アルカリ処理のの
ちに、陽極酸化浴中で陽極酸化処理を施すことにより、
従来の陽極酸化処理の場合と比較して著しく低い電圧
で、きわめて均一で、安定性および耐食性に優れた酸化
皮膜を形成することが可能となる。

【０００９】また有機バインダークロム酸浴による後処
理を施すことにより、陽極酸化処理で生成した皮膜の安
定性が向上し、優れた耐食性が得られる。

【００１０】本発明の陽極酸化処理方法の対象となるマ
グネシウム合金製品は、ＪＩＳＨ５３０３ＭＣ１、
２、３及び５、ＭＤＣ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２Ａ、２Ｂ及
び３Ａ等のマグネシウム合金を用いて得た金型鋳造品、
砂型鋳造品、ダイカスト及び展伸材であり、これらに対
して等しく適用できる。

【００１１】具体的には、下記の組成の合金である。

【００１２】（１）Ａｌ２〜１０重量％、Ｃａ
１．４〜１０重量％を含有し、Ａｌ／Ｃａの比が０．７
以上であり、残部がＭｇおよび不可避不純物からなるマ
グネシウム合金。

【００１３】（２）前記（１）の各成分に加えて、そ
れぞれ２重量％以下のＺｎおよびＳｎ、および４重量％
以下の希土類元素からなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素を含有する合金。

【００１４】（３）Ｌｉ１０．５重量％、およびＹ
０．３〜３重量％を含有するマグネシウム合金。

【００１５】（４）前記（３）の各成分に加えて、４
重量％以下のＡｌ、４重量％以下のＺｎ、およびそれぞ
れ２重量％以下のＡｇ，Ｍｎおよびランタノイドからな
る群から選ばれた少なくとも１種の元素を含有する合
金。

【００１６】（５）Ｌｉ７重量％以下、およびＹ
０．３〜３重量％を含有するマグネシウム合金。

【００１７】（６）前記（５）の各成分に加えて、６
重量％以下のＡｌ、重量％以下のＺｎ、およびそれぞれ
２重量％以下のＡｇ，Ｍｎ，Ｓｉおよびランタノイドか
らなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を含有する
合金。

【００１８】（７）Ｌｉ１０．５〜１８重量％、Ｙ
０．３〜７重量％を含有するマグネシウム合金。

【００１９】（８）前記（７）の各成分に加えて、６
重量％以下のＡｌ、１重量％以下のＺｎ、およびそれぞ
れ２重量％以下のＡｇ，Ｍｎおよびランタノイドからな
る群から選ばれた少なくとも１種の元素を含有する合
金。

【００２０】（９）Ｚｎ３〜８重量％、Ｃａ０．
８〜５重量％を含有するマグネシウム合金。

【００２１】（１１）前記（９）の各成分に加えて、
それぞれ２重量％以下のＺｒおよびＳｉ、および４重量
％以下の希土類元素からなる群から選ばれた少なくとも
１種の元素を含有する合金。

【００２２】（１２）Ｚｎ３〜８重量％、Ｃａ
０．８〜５重量％、Ｃｕ１０重量％を含有するマグネ
シウム合金。

【００２３】（１３）前記（１２）の各成分に加え
て、それぞれ２重量％以下のＭｎ，ＺｒおよびＳｉ、お
よび４重量％以下の希土類元素からなる群から選ばれた
少なくとも１種の元素を含有する合金。

【００２４】（１４）Ａｌ９重量％、Ｚｎ１重量
％を含有する合金。

【００２５】（１５）Ａｌ９重量％、Ｚｎ０．７
重量％、Ｍｎ０．１８を含有する合金。

【００２６】また本発明方法において、陽極酸化処理の
後、カチオン電着塗装を行ってもよい。

【００２７】本発明方法の工程の一例について図面を参
照して説明する。図１に示すフローチャートにおいて、
処理すべきマグネシウム合金製品は、２段階の苛性アル
カリ浴処理に先立って、ステップＳ１において、溶剤脱
脂することが望ましい。ついでステップＳ２でピロリン
酸塩浴による第１段階のアルカリ浴処理が行われる。ピ
ロリン酸塩浴の好ましい濃度は、１０〜５０ｇ／ｌであ
り、室温から６０℃の温度で、０．５〜５分間で所望の
処理を行うことができる。ステップＳ３は、ピロリン酸
塩溶液を除去するために必要に応じて行われる水洗であ
る。

【００２８】つぎに、ステップＳ４において、ＮａＯＨ
のような苛性アルカリ溶液を用いて第２段階のアルカリ
処理が行われる。苛性アルカリ溶液の好ましい濃度は、
１０〜１００ｇ／ｌであり、室温から６０℃の温度で、
０．５〜５分間で所望の処理を行うことができる。続い
て、水洗（ステップＳ５）、中和（ステップＳ６）およ
び水洗（ステップＳ７）が必要に応じて行われる。

【００２９】このようにして２段階アルカリ浴処理され
たマグネシウム合金製品は、ステップＳ８で陽極酸化処
理を受ける。この陽極酸化処理に使用される処理液は、
重クロム酸塩、硫酸アンモニウムおよびアンモニア水を
含有する通常の組成に加えて、界面活性剤、好ましくは
アニオン系界面活性剤を含有する。

【００３０】陽極酸化処理液に添加された界面活性剤
は、陽極酸化処理工程においてその中に電流が流された
ときに、ミストの発生を効果的に防止するように作用す
る。従来の陽極酸化処理技術では、処理されるマグネシ
ウム合金製品の表面活性が低いために、陽極酸化処理液
に界面活性剤を添加した場合には、所望の陽極酸化処理
作用を得ることができなかった。これに対して本発明で
は、陽極酸化処理に先だって２段階アルカリ浴処理が施
されて、製品表面が十分に活性化されているために、陽
極酸化処理液が界面活性剤を含有していても、十分な酸
化処理を行うことが可能である。

【００３１】好ましい陽極酸化処理液の組成および処理
条件は下記のとおりである。

【００３２】重クロム酸塩３０〜８０ｇ／ｌ硫酸アンモニウム３０〜８０ｇ／ｌアンモニア水（２５％）２〜６ｍｌ／ｌアニオン系界面活性剤０．１〜１ｇ／ｌ電流密度０．１〜２Ａ／ｄｍ² 温度室温〜４０℃ 時間３〜１０分間なおこの陽極酸化処理液には、必要に応じて有機染料を
添加することもできる。

【００３３】以上のステップで２段階アルカリ処理およ
び陽極酸化処理を受けたマグネシウム合金製品には、必
要に応じて施される水洗（ステップＳ９）、封孔処理
（ステップＳ１０）、および中和（ステップＳ１１）に
続いて、後処理（ステップＳ１２）が施される。このス
テップＳ１２の後処理は、有機バインダークロム酸液に
よる処理である。この処理は、５〜５０％の濃度の有機
バインダークロム酸溶液を使用して、たとえば室温〜４
０℃の温度で１〜３分間にわたって行われる。

【００３４】有機バインダークロム酸の例としては、無
水クロム酸１０％を含有する塗布型クロメート（たとえ
ば日本ペイント（株）製商品名「サーフコートＮＲＣ−
３００」）を挙げることができる。

【００３５】後処理（ステップＳ１２）に続いて、必要
に応じて空中放置（ステップＳ１３）、水洗（ステップ
Ｓ１４）、および乾燥（ステップＳ１５）が行われ、最
後にステップＳ１６で製品が回収される。

【００３６】以上に説明したように、本発明方法によれ
ば、２段階アルカリ処理を経ることにより、マグネシウ
ム合金製品の表面にはマグネシウムの水酸化物が生成
し、つぎの陽極酸化処理でＭｇＯの皮膜が生成して不動
態化する。また有機バインダークロム酸液による後処理
（ステップＳ１２）により、この皮膜の安定性が向上
し、優れた耐食性が得られる。

【００３７】また本発明方法で処理されたマグネシウム
合金製品の表面は、不純物の付着がなく、且つ均一であ
るので、その後に行われる電着塗装、静電塗装、粉体塗
装、吹付塗装等の何れの塗装法を用いても、耐食性及び
密着性（耐剥離性）の良好な塗膜を得ることができる。
しかし電着塗装法を用いると、塗膜の均一性、つきまわ
り性、耐食性、密着性について一層良好な結果を得るこ
とができるので、電着塗装法、特にカチオン電着塗装法
を用いることが望ましい。

【００３８】

【実施例】

（実施例１）図１に示した工程にしたがって、マグネシ
ウム合金製品の試験片に対して、陽極酸化処理を行っ
た。この試験片は、ＪＩＳＨ５３０３ＭＣ２（Mg−
９Al−0.7Zn−0.13Mn）合金溶湯を金型中に鋳込んで作
成された、長さ１０cm、幅５cm、厚さ２mmのものであ
る。

【００３９】ステップＳ２における第１段アルカリ処理
として２０ｇ／ｌのピロリン酸塩を使用し、３０℃で１
分間のアルカリ処理を行った。またステップＳ４におけ
る苛性アルカリとして５０ｇ／ｌのＮａＯＨを使用し、
６０℃で３分間のアルカリ処理を行った。

【００４０】またステップＳ８の陽極酸化処理は、重ク
ロム酸塩３０ｇ／ｌ、硫酸アンモニウム３０ｇ／ｌ、ア
ンモニア水２．６ｍ／ｌ、および界面活性剤０．１ｇ／
ｌを含有する溶液を使用して、０．５Ａ／ｄｍ²の電流
密度で行われた。

【００４１】さらにステップＳ１２の後処理には、３０
％の有機バインダークロム酸液を使用した。またステッ
プＳ１５の乾燥は２１０℃で行われた。

【００４２】以上の条件による陽極酸化処理の塩水噴霧
（ＳＳＴ）によるＲＮ値は、９．８のきわめて高い値を
示した。

【００４３】各処理液および処理条件をまとめて表１に
示す。

【００４４】（実施例２〜１０）実施例１で使用された
ものと同じ試験片について、実施例１と同様の操作で陽
極酸化処理を行った。処理条件および試験片のＲＮ値を
まとめて表１に示す。表１から明らかなように、ＲＮ値
は９．９〜１０ときわめて高い。

【００４５】（実施例１１）実施例１に示した方法にし
たがって塗装前処理を施した試験片を、下記の電着条件
で電着塗装して、厚さ２０μｍの塗膜を得た。

【００４６】電着塗装液：エポキシ樹脂系（日本ペイン
ト（株）製、商品名「パワートップＵＣＰ−１０液温：２７±１℃ 塗装電圧：１４０Ｖ通電時間：２．５分焼付け：２１０℃、２０分このようにして塗装した試験片のＲＮ値は１０であっ
た。

【００４７】（比較例１〜３）実施例１で使用されたも
のと同じ試験片について、従来法にしたがって溶剤脱脂
を行い、それぞれＤｏｗ−１７、Ｄｏｗ−１２およびＣ
Ｒ−２２の陽極酸化処理液を使用して陽極酸化処理を行
った。その結果をまとめて表１に示す。ＲＮ値は、６．
３〜７．５の低いものであった。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の陽極酸
化処理方法によれば、マグネシウム合金製品の表面に耐
食性及び密着性（耐剥離性）の良好な塗膜を形成するこ
とができる。また被膜の粗れや不純物の付着を防止し
て、化成処理被膜を均一にコントロールすることができ
る。

【００５０】したがって、本発明方法で処理されたマグ
ネシウム合金製品は、室内外の全ての環境において有利
に使用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の陽極酸化処理方法の工程を示すフロー
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭55−76094（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−100195（ＪＰ，Ａ) 特開平１−301889（ＪＰ，Ａ) 特公昭30−8259（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C25D 11/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マグネシウム合金製品の表面を、ピロリ
ン酸塩水溶液で処理する第１段階のアルカリ処理工程
と、前記第１段階アルカリ処理された前記表面に、苛性アル
カリの水溶液で処理する第２段階のアルカリ処理工程
と、前記第２段階アルカリ処理された前記表面に、陽極酸化
処理を施す工程と、前記陽極酸化処理された前記表面に、有機バインダーク
ロム酸溶液による後処理を施す工程と、を備えたことを
特徴とする、マグネシウム合金製品の陽極酸化処理方
法。
【請求項２】前記ピロリン酸塩水溶液の濃度が１０〜
５０ｇ／ｌである請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記苛性アルカリがＮａＯＨであり、そ
の濃度が１０〜１００ｇ／ｌである請求項１に記載の方
法。
【請求項４】前記陽極酸化処理のための浴が、重クロ
ム酸塩３０〜８０ｇ／ｌ、硫酸アンモニウム３０〜８０
ｇ／ｌ、アンモニア水（２５％）２〜６ｍｌ／ｌ、およ
びアニオン系界面活性剤０．１〜１ｇ／ｌを含有する請
求項１に記載の方法。
【請求項５】前記後処理工程で使用される前記有機バ
インダークロム酸溶液が、１０％の無水クロム酸を含有
する請求項１に記載の方法。
【請求項６】前記マグネシウム合金が、Ａｌ２〜１
０重量％、Ｃａ１．４〜１０重量％を含有し、Ａｌ／
Ｃａの比が０．７以上であり、残部がＭｇおよび不可避
不純物からなる合金である請求項１〜５のいずれか１項
に記載の方法。
【請求項７】前記合金が、前記各成分に加えて、それ
ぞれ２重量％以下のＺｎおよびＳｎ、および４重量％以
下の希土類元素からなる群から選ばれた少なくとも１種
の元素を含有する請求項６に記載の方法。
【請求項８】前記マグネシウム合金が、Ｌｉ１０．
５重量％、およびＹ０．３〜３重量％を含有する合金で
ある請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】前記合金が、前記各成分に加えて、４重
量％以下のＡｌ、４重量％以下のＺｎ、およびそれぞれ
２重量％以下のＡｇ，Ｍｎ，Ｓｉおよびランタノイドか
らなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を含有する
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】前記マグネシウム合金が、Ｌｉ７重
量％以下、およびＹ０．３〜３重量％を含有する合金で
ある請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】前記合金が、前記各成分に加えて、６
重量％以下のＡｌ、６重量％以下のＺｎ、およびそれぞ
れ２重量％以下のＡｇ，Ｍｎおよびランタノイドからな
る群から選ばれた少なくとも１種の元素を含有する請求
項１０に記載の方法。
【請求項１２】前記マグネシウム合金が、Ｌｉ１
０．５〜１８重量％、Ｙ０．３〜７重量％を含有する
合金である請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】前記合金が、前記各成分に加えて、６
重量％以下のＡｌ、６重量％以下のＺｎ、およびそれぞ
れ２重量％以下のＡｇ，Ｍｎおよびランタノイドからな
る群から選ばれた少なくとも１種の元素を含有する請求
項１２に記載の方法。
【請求項１４】前記マグネシウム合金が、Ｚｎ３〜
８重量％、Ｃａ０．８〜５重量％を含有する合金であ
る請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】前記合金が、前記各成分に加えて、そ
れぞれ２重量％以下のＺｒおよびＳｉ、および４重量％
以下の希土類元素からなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素を含有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】前記マグネシウム合金が、Ｚｎ３〜
８重量％、Ｃａ０．８〜５重量％、Ｃｕ１０重量％
を含有する合金である請求項１〜５のいずれか１項に記
載の方法。
【請求項１７】前記合金が、前記各成分に加えて、そ
れぞれ２重量％以下のＭｎ，ＺｒおよびＳｉ、および４
重量％以下の希土類元素からなる群から選ばれた少なく
とも１種の元素を含有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】前記マグネシウム合金が、Ａｌ９重
量％、Ｚｎ１重量％を含有する合金である請求項１〜
５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】前記マグネシウム合金が、Ａｌ９重
量％、Ｚｎ０．７重量％、Ｍｎ０．１８を含有する
合金である請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】前記陽極酸化処理された前記表面に、
カチオン電着塗装を施す工程を含む請求項１〜１９のい
ずれか１項に記載の方法。