JP4046298B2 - Al含有Mg合金ダイカストの表面処理法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はAl含有Mg合金ダイカストの表面処理法に関するものであり、さらに詳しくは、耐食性に優れたダイカスト製品を得ることのできるAl含有Mg合金ダイカストの表面処理法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
Mg合金は軽量であるが、実用金属材料中最も活性な金属材料であるため素材のままでの使用は困難であった。従来、Mg合金の耐食性を改善するための表面処理法として、化成処理や陽極酸化処理等が実施されてきている。特に、陽極酸化処理で得た皮膜を封孔処理した場合には比較的均一な皮膜が形成されるので防錆処理や塗装の下地処理として利用されている。
【0003】
しかしながら、Mg合金表面を単に化成処理しただけでは防錆力が不十分であり、従ってMg合金表面の化成処理は多くの場合に仮防錆として利用されているにすぎない。
また、Mg合金表面を陽極酸化処理しても、その処理皮膜のままでは皮膜に欠陥が多くて防錆力は不十分であり、それでその陽極酸化処理で得た皮膜を更に封孔処理して防錆力を高めているが、それでも十分とは言えない。
そのため、化成処理も、陽極酸化処理も、陽極酸化処理+封孔処理も、ほとんどの場合に塗装の下地処理として利用されているにすぎない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
Mg合金の内でも、ダイカスト用のAl含有Mg合金はAl含有量が高いので腐食の問題が大きく、上記したような化成処理や、陽極酸化処理や、陽極酸化処理+封孔処理では腐食の問題を解決することはできない。
本発明はこのような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、耐食性に優れたダイカスト製品を得ることのできるAl含有Mg合金ダイカストの表面処理法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の目的を達成するために種々検討の結果、Al含有Mg合金ダイカストの表面をアルカリ2段処理し、その処理表面にゾル−ゲル法により耐食性に優れた金属酸化物皮膜を形成させることにより上記目的が達成されることを見いだし、本発明を完成した。
【0006】
本発明のAl含有Mg合金ダイカストの表面処理法は、Al含有Mg合金ダイカストの表面をピロリン酸塩処理し、次いで苛性アルカリ処理し、その処理表面にゾル−ゲル法により耐食性に優れた金属酸化物皮膜を形成させることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の表面処理法を具体的に説明する。
本発明の表面処理法はいかなるAl含有Mg合金ダイカストに対しても実施可能であり、例えばJIS H 5303に規定されているMD1A、MD1B、MD1D、MD2A、MD2B、MD3A等に対して実施可能である。
【0009】
本発明の表面処理法においては、ピロリン酸塩処理はピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム、ピロリン酸アンモニウム等を、例えば約10〜50g/Lの濃度で含有する約室温〜60℃の水溶液中にAl含有Mg合金ダイカストを約0.5〜5分間浸漬することにより実施される。
【0010】
本発明の表面処理法においては、苛性アルカリ処理は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を10〜100g/Lの濃度で含有する約室温〜60℃の水溶液中にAl含有Mg合金ダイカストを約0.5〜5分間浸漬することにより実施される。
【0011】
上記のようにAl含有Mg合金ダイカストの表面をピロリン酸塩処理し、次いで苛性アルカリ処理することにより、ダイカストの表面が良好に活性化されることになり、その後のゾル−ゲル法による耐食性に優れた金属酸化物皮膜の形成が良好に実施できるようになる。
【0013】
本発明の表面処理法においては、上記したようにして表面をピロリン酸塩処理し、次いで苛性アルカリ処理したAl含有Mg合金ダイカストの表面にゾル−ゲル法により耐食性に優れた金属酸化物皮膜を形成させる。このようなゾル−ゲル法自体は当該技術分野において公知の技術である。
【0014】
本発明の表面処理法においては、耐食性に優れた金属酸化物皮膜を形成させるのであり、このような金属酸化物皮膜としては例えばTi、Zr、Hf、Ta、Al又はSiの酸化物からなる皮膜を挙げることができる。
本発明の表面処理法においては、例えば、チタニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ハフニウムエトキシド、タンタルエトキシド、アルミニウムセカンダリーブトキシド、テトラエチルオルソシリケート等の金属アルコキシドを加水分解して含水酸化物ゾルを調製し、このゾルを浸漬、塗布又は噴霧によってAl含有Mg合金ダイカストの表面にコーティングし、乾燥処理してゲル化させ、次いで熱処理して耐食性に優れた金属酸化物皮膜を形成させる。
【0015】
具体的には、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシドとジエチレングリコールとイオン交換水と脱水エタノールとをモル比1:2:2:50〜55の割合で混合して粘度1.3mPa・sのゾルを調製し、このゾル中にAl含有Mg合金ダイカストを入れ、引き上げ速度3mm/sで引き上げ、このコーティング操作を2〜15回繰り返す。次いで乾燥処理し、その後、好ましくは酸素雰囲気中で、150〜350℃で10〜60分間熱処理する。このように熱処理することにより、Al含有Mg合金ダイカストの表面に耐食性に優れた金属酸化物皮膜が形成される。
【0016】
また、上記のジルコニウムテトラ−n−ブトキシドとジエチレングリコールと水とエタノールとの混合物の代わりに、ハフニウムエトキシドと脱水エタノールとジエチレングリコールとイオン交換水とのモル比1:50:2:2の割合の混合物、チタニウムテトライソプロポキシドと脱水エタノールとアセチルアセトンとイオン交換水とのモル比1:9:1:3の割合の混合物、アルミニウムセカンダリーブトキシドとアセト酢酸エチルと2−プロパノールとイオン交換水とのモル比1:1:21:1.5の割合の混合物、テトラエチルオルソシリケートと脱水エタノールとイオン交換水とのモル比1:4.5:2の割合の混合物を用いて同様に操作し、同様の効果を得ることができる。
【0017】
本発明の表面処理法においては、ピロリン酸塩処理工程、苛性アルカリ処理工程、及びゾル−ゲル法により耐食性に優れた金属酸化物皮膜を形成させる工程は必須であるが、その他の一般的に用いられている通常の工程を併用して実施することが好ましい。例えば、ピロリン酸塩処理の前に溶剤脱脂を実施し、ピロリン酸塩処理と苛性アルカリ処理との間に水洗を実施し、苛性アルカリ処理の次に水洗、中和、水洗を実施し、ゾル−ゲル法に基づく処理の前に乾燥させることが好ましい。
【0018】
即ち、本発明の表面処理法は次のように実施することが好ましい。
溶剤脱脂→ピロリン酸塩処理→水洗→苛性アルカリ処理→水洗→中和→水洗→乾燥→金属含水酸化物ゾルコーティング→乾燥処理→熱処理。
【0019】
このようにしてAl含有Mg合金ダイカストの表面処理を実施することによりAl含有Mg合金ダイカストの表面に耐食性に優れた金属酸化物皮膜が形成され、良好な耐食性が得られる。
【0020】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて具体的に説明する。
実施例1〜3
JIS H 5303に規定されたMD1Aに相当する組成のAl含有Mg合金ダイカストを用い、ベンゼンで洗浄した後、ピロリン酸カリウムを35g/Lの濃度で含有する室温の水溶液中に4分間浸漬した。該ダイカストをピロリン酸カリウム水溶液から取り出して水洗し、次いで水酸化ナトリウムを50g/Lの濃度で含有する室温の水溶液中に4分間浸漬した。該ダイカストを水酸化ナトリウム水溶液から取り出して水洗し、中和処理し、再度水洗し、乾燥した。ジルコニウムテトラ−n−ブトキシドとジエチレングリコールとイオン交換水と脱水エタノールとをモル比1:2:2:53で混合して粘度1.3mPa・sのゾルを調製し、このゾル中に上記の乾燥したダイカストを入れ、引き上げ速度3mm/sで引き上げ、このコーティング操作を2〜6回繰り返した。次いで乾燥処理し、その後、酸素雰囲気中で250℃で30分間熱処理した。
【0021】
このようにして得られた耐食性に優れた金属酸化物皮膜を有するAl含有Mg合金ダイカストについて、JIS Z 2371に従って塩水噴霧試験を実施し、50時間塩水噴霧した後にJIS Z 2371の附属書(レイティングナンバ法)に従って評価した。コーティング操作の繰り返し回数及びレイティングナンバは第1表に示す通りであった。
【0024】
実施例4〜6
実施例1〜3で用いたジルコニウムテトラ−n−ブトキシドとジエチレングリコールとイオン交換水と脱水エタノールとの混合物の代わりに、ハフニウムエトキシドと脱水エタノールとジエチレングリコールとイオン交換水とのモル比1:50:2:2の割合の混合物(実施例4)、チタニウムテトライソプロポキシドと脱水エタノールとアセチルアセトンとイオン交換水とのモル比1:9:1:3の割合の混合物(実施例5)、アルミニウムセカンダリーブトキシドとアセト酢酸エチルと2−プロパノールとイオン交換水とのモル比1:1:21:1.5の割合の混合物(実施例6)を用いた以外は実施例1〜3と同様に操作し、実施例1〜3と同様に評価した。コーティング操作の繰り返し回数及びレイティングナンバは第1表に示す通りであった。
【0025】
比較例1〜2(同一操作を2回実施)
実施例1〜3で用いたAl含有Mg合金ダイカストと同じバッチから得たAl含有Mg合金ダイカストを用い、ベンゼンで洗浄した後、クロム酸を20g/L、硝酸(60%)を40ml/L、フッ化アンモニウムを10g/Lの濃度で含有する室温の水溶液中に4分間浸漬して化成処理を実施した。該ダイカストを化成処理液から取り出して水洗し、乾燥した。
【0026】
このように化成処理したAl含有Mg合金ダイカストについて、JIS Z2371に従って塩水噴霧試験を実施し、50時間塩水噴霧した後にJIS Z2371の附属書(レイティングナンバ法)に従って評価した。レイティングナンバは第1表に示す通りであった。
【0027】
比較例3〜4(同一操作を2回実施)
実施例1〜3で用いたAl含有Mg合金ダイカストと同じバッチから得たAl含有Mg合金ダイカストを用い、ベンゼンで洗浄した後、重クロム酸ナトリウムを50g/L、硫酸ナトリウムを50g/L、アンモニア水(25%)を6ml/L、アニオン界面活性剤を0.2g/Lの濃度で含有する40℃の水溶液中に浸漬し、電流密度0.5A/dm2 で5分間陽極酸化処理した。該ダイカストを陽極酸化処理液から取り出して水洗し、乾燥した。
【0028】
このように陽極酸化処理したAl含有Mg合金ダイカストについて、JISZ 2371に従って塩水噴霧試験を実施し、50時間塩水噴霧した後にJISZ 2371の附属書(レイティングナンバ法)に従って評価した。レイティングナンバは第1表に示す通りであった。
【0029】
比較例5〜6(同一操作を2回実施)
実施例1〜3で用いたAl含有Mg合金ダイカストと同じバッチから得たAl含有Mg合金ダイカストを用い、ベンゼンで洗浄した後、重クロム酸ナトリウムを50g/L、硫酸ナトリウムを50g/L、アンモニア水(25%)を6ml/L、アニオン界面活性剤を0.2g/Lの濃度で含有する40℃の水溶液中に浸漬し、電流密度0.5A/dm2 で5分間陽極酸化処理した。該ダイカストを陽極酸化処理液から取り出して水洗した。次いで、該ダイカストを95℃の熱水中に1分間浸漬して封孔処理し、その後熱水から取り出し、乾燥した。
【0030】
このように陽極酸化処理し、封孔処理したAl含有Mg合金ダイカストについて、JIS Z 2371に従って塩水噴霧試験を実施し、50時間塩水噴霧した後にJIS Z 2371の附属書(レイティングナンバ法)に従って評価した。レイティングナンバは第1表に示す通りであった。
【0031】
【0032】
第1表のデータからも明らかなように、本発明の表面処理法(実施例1〜6)で処理したAl含有Mg合金ダイカストは、従来の化成処理法(比較例1〜2)、陽極酸化処理法(比較例3〜4)、陽極酸化処理法+封孔処理法(比較例5〜6)で処理したAl含有Mg合金ダイカストよりも耐食性に優れている。
【0033】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の表面処理法を実施することにより、Al含有Mg合金ダイカストの表面に耐食性に優れた金属酸化物皮膜が形成されるので、良好な耐食性が得られる。
Claims (2)
- Al含有Mg合金ダイカストの表面をピロリン酸塩処理し、次いで苛性アルカリ処理し、その処理表面にゾル−ゲル法により耐食性に優れた金属酸化物皮膜を形成させることを特徴とするAl含有Mg合金ダイカストの表面処理法。
- 金属酸化物皮膜がTi、Zr、Hf、Ta、Al又はSiの酸化物からなる皮膜である請求項1記載の表面処理法。
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