KR20110105012A - 마그네슘 합금 부재 - Google Patents

Abstract

금속 질감이 높은 마그네슘 합금 부재를 제공한다.

마그네슘 합금으로 이루어지는 기재와, 이 기재 위에 형성된 피복층을 구비하는 마그네슘 합금 부재이며, 상기 기재는, 그 표면의 적어도 일부에, 금속 질감이 얻어지도록, 미세한 요철 가공이 실시된 표면 가공부를 구비하고, 상기 피복층은 투명하다. 이 부재는 표면 가공부를 구비함으로써 금속 질감을 효과적으로 높일 수 있다. 또한, 이 부재는 피복층을 구비함으로써 방식성(防蝕性)이 우수하고, 피복층이 투명함으로써, 표면 가공부에 의한 금속 질감을 느끼기 쉽다. 상기 요철 가공은 헤어라인 가공, 다이아몬드 컷트 가공 등을 들 수 있다.

Description

마그네슘 합금 부재{MAGNESIUM ALLOY STRUCTURAL MEMBER}

본 발명은 마그네슘 합금으로 이루어지는 기재 상에 피복층을 구비하는 마그네슘 합금 부재에 관한 것이다. 특히, 금속 질감이 높은 마그네슘 합금 부재에 관한 것이다.

마그네슘에 여러 가지 첨가 원소를 함유한 마그네슘 합금이, 휴대 전화나 노트북 컴퓨터와 같은 휴대 전기 기기류의 하우징이나 자동차 부품 등의 부재의 재료로 이용되고 있다. 마그네슘 합금은 활성 금속이기 때문에, 상기 부재의 표면에는, 방식(防蝕)을 목적으로 한 표면 처리가 실시된다(예컨대, 특허 문헌 1, 2 참조).

또한, 마그네슘 합금은 육방정의 결정 구조(hcp 구조)를 갖기 때문에 상온에서의 소성(塑性) 가공성이 부족하여, 상기 하우징 등의 마그네슘 합금 부재는 다이 캐스팅법이나 틱소몰드(thixomold)법에 의한 주조재가 주류이다. 최근, ASTM 규격에서의 AZ31 합금으로 이루어지는 판재(板材)에 프레스 가공을 실시하여, 상기 하우징을 형성하는 것이 검토되고 있다. 또한, 특허 문헌 3은, ASTM 규격에서의 AZ91 합금에 해당하는 합금으로 이루어지고, 프레스 가공성이 우수한 판재를 제안하고 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2002-285361호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2004-149911호 공보

특허 문헌 3: 일본 특허 공개 제2007-98470호 공보

최근, 상기 하우징과 같은 마그네슘 합금 부재에 대하여, 금속 질감을 높여 고급감 등을 향상시키는 것이 요구되고 있다. 그러나, 특허 문헌 1, 2는 금속 광택을 손상시키지 않는 표면 처리제를 제안하고 있으나, 금속 질감을 높이는 것에 대해서 검토되어 있지 않다. 또한, 특허 문헌 3도 금속 질감을 높이는 것에 대해서 언급되어 있지 않다.

그래서, 본 발명의 목적은 금속 질감이 높은 마그네슘 합금 부재를 제공하는 것이다.

본 발명은, 마그네슘 합금으로 이루어지는 기재 표면의 적어도 일부에, 금속 질감을 높이는 가공이 실시된 표면 가공부를 가짐으로써 상기 목적을 달성한다. 구체적으로는, 본 발명 마그네슘 합금 부재는, 마그네슘 합금으로 이루어지는 기재와, 이 기재 위에 형성된 피복층을 구비하고, 상기 기재는, 그 표면의 적어도 일부에, 금속 질감이 얻어지도록, 미세한 요철 가공이 실시된 표면 가공부를 갖는다. 또한, 상기 피복층은 투명하다.

본 발명 마그네슘 합금 부재는, 상기 표면 가공부를 구비함으로써, 금속 질감을 효과적으로 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 부재는, 피복층을 구비함으로써 충분한 방식성을 가질 수 있다. 특히, 이 피복층이 투명함으로써 외부로부터의 빛이 피복층을 투과하여 상기 표면 가공부에서 난반사되기 쉬워, 어떤 방향에서 보아도 금속 질감을 느끼기 쉽다. 따라서, 본 발명의 부재는 원하는 방식성을 가지면서 금속 질감이 높고 디자인성이 우수하다. 이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

<기재>

《조성》

본 발명의 부재의 기재를 구성하는 마그네슘 합금은, Mg에 첨가 원소를 함유한 여러 가지 조성의 것[잔부(殘部): Mg 및 불순물]을 이용할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, Mg-Al계, Mg-Zn계, Mg-RE(희토류 원소)계, Y 첨가 합금 등을 들 수 있다. 특히, Al을 함유하는 Mg-Al계 합금은 내식성이 높아 바람직하다. Mg-Al계 합금으로서는, 예컨대 ASTM 규격에서의 AZ계 합금(Mg-Al-Zn계 합금, Zn: 0.2 질량%∼1.5 질량%), AM계 합금(Mg-Al-Mn계 합금, Mn: 0.15 질량%∼0.5 질량%), AS계 합금(Mg-Al-Si계 합금, Si: 0.6 질량%∼1.4 질량%), Mg-Al-RE(희토류 원소)계 합금, 이들 Mg-Al계 합금에 Bi, Sn, Pb, Ca, 및 Be로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 더 첨가한 합금 등을 들 수 있다. Al의 함유량은 1.0 질량% 이상 11 질량% 이하가 바람직하고, Al량이 많아짐에 따라 내식성이나 강도와 같은 기계적 특성이 우수하지만, 지나치게 많으면 소성 가공성이 저하되기 쉽기 때문에, 내식성, 기계적 특성 및 성형성을 고려하면, 8 질량% 이상 11 질량% 이하가 보다 바람직하다. 특히, Al을 8 질량%∼11 질량%, Zn을 0.2 질량%∼1.5 질량% 함유하는 Mg-Al계 합금, 대표적으로는 AZ80, AZ91을 적합하게 이용할 수 있다. 이들 합금은 미세한 요철 가공을 실시한 후에도 기재 표면이 변색되기 어렵고, 금속 광택 등의 금속 질감을 얻기 쉬워 바람직하다.

《형태》

기재는, 대표적으로는, 주조재를 압연한 압연재, 이 압연재에 열처리나 레벨러 가공(leveler processing), 연마 가공 등을 더 실시한 가공재, 이들 압연재나 가공재에 프레스 가공이나 굽힘 가공, 단조 가공과 같은 소성 가공을 더 실시한 소성 가공재를 들 수 있다. 압연이나 프레스 가공 등의 소성 가공이 실시된 기재는, 결정립 직경이 미세하고, 주조재보다 강도와 같은 기계적 특성이 우수할 뿐만 아니라, 수축 공동(shrinkage cavity)이나 공극(포어)과 같은 내부 결함이나 표면 결함이 적어, 양호한 표면 성상을 갖는다. 또한, 압연재는, 주조재에 비해서 표면 결함이 적기 때문에, 피복층의 형성 전에, 결함의 퍼티 매립(putty filling)(결함 보정)을 저감시킬 수 있으며, 혹은 수행하지 않아도 좋다. 또한, 결함 보정이 불충분한 것에 의한 불량품의 발생을 저감시킬 수 있기 때문에, 제품 수율의 향상에 기여할 수 있다. 이하, 주조 조건 및 압연 조건을 설명한다.

《제조 방법》

[주조 조건]

주조재는 쌍롤법(twin-roll process)과 같은 연속 주조법, 특히, WO/2006/003899에 기재된 주조 방법으로 제조하는 것이 바람직하다. 연속 주조법은, 급랭 응고가 가능하기 때문에, 산화물이나 편석 등을 저감시킬 수 있고, 압연과 같은 소성 가공성이 우수한 주조재를 얻을 수 있다. 또한. 이 주조재에 압연을 실시함으로써, 그 후의 프레스 가공 등의 소성 가공에 악영향을 미치는 결함, 예컨대 입자 직경 10 ㎛ 이상과 같은 거칠고 큰 결정 석출물이 소멸된다. 특히, AZ계 합금에서는, Al량이 많아질수록 결정 석출물이 생성되기 쉬운 경향이 있으나, 상기 연속 주조재에 압연을 실시함으로써, 합금 조성에 관계없이 상기 결함이 적은 압연재를 얻을 수 있다. 얻어진 주조재에는, 조성을 균질화하기 위한 열처리(용체화 처리, 가열 온도: 380℃∼420℃, 가열 시간: 60분∼600분)나 시효 처리 등을 실시해도 좋다. 특히, AZ계 합금의 경우, Al의 함유량이 높은 것은 장시간 용체화를 실시하는 것이 바람직하다. 주조재의 크기는 특별히 문제삼지 않으나, 지나치게 두꺼우면 편석이 발생하기 쉽기 때문에, 10 ㎜ 이하가 바람직하다.

[압연 조건]

압연은 가공 대상의 가열 온도를 200℃∼400℃, 압연롤의 가공 온도를 150℃∼250℃, 1패스당의 압하율(壓下率)을 10%∼50%의 조건으로 복수 패스 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 원하는 두께의 압연재가 얻어지도록, 상기 각 조건을 적절하게 조합하는 것이 바람직하다. 상기 각 온도, 및 1패스당의 압하율, 패스 수의 조건을 적절하게 조합함으로써, 예컨대 압연 전의 판 두께가 3 ㎜∼8 ㎜인 가공 대상을 1 ㎜ 이하, 구체적으로는 0.2 ㎜의 두께까지 압연하는 것이 가능하다. 공지의 조건, 예컨대 특허 문헌 3에 개시되는 제어 압연 등을 이용해도 좋다.

압연 가공 도중에 중간 열처리(가열 온도: 250℃∼350℃, 가열 시간: 20분∼60분)를 실시하고, 이 열처리까지의 가공에 의해 가공 대상에 도입된 왜곡이나 잔류 응력, 집합 조직 등을 제거, 경감시키면, 그 후의 압연에서 예상치 못한 균열이나 왜곡, 변형을 방지하여, 보다 원활하게 압연할 수 있어 바람직하다. 또한, 최종의 압연 후에 최종 열처리를 실시하면, 강도가 우수한 압연재를 얻을 수 있어 바람직하다. 최종 열처리 전의 압연재는 가공 왜곡을 충분히 축적한 결정 조직을 갖고 있으며, 최종 열처리에 의해 미세한 재결정 조직이 됨으로써 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 재결정 조직을 갖는 최종 열처리 후의 압연재는, 프레스 가공 시의 가열에 의해, 결정립이 조대화(粗大化)되기 어렵다. 최종 열처리의 가열 온도는, 예컨대 AZ계 합금의 경우, Al량이 높을수록, 온도를 높이는 것이 바람직하고, Al량이 8 질량%∼11 질량%인 경우, 300℃∼340℃, 가열 시간: 10분∼30분이 바람직하다. 이들 열처리에 있어서, 온도가 지나치게 높거나 시간이 지나치게 길면, 결정립이 지나치게 조대화되어, 프레스 가공 등의 소성 가공성을 저하시킨다.

상기 압연이 실시된 압연재는 결정립 직경의 변동이 작고, 주조 시의 편석(예컨대, Mg₁₇Al₁₂와 같은 금속간 화합물)이나 내부 결함, 표면 결함 등이 적기 때문에, 높은 소성 가공성을 가지며, 가공 중의 균열이나 깨짐의 발생이 효과적으로 저감되어, 우수한 표면 성상을 갖는다.

[압연 후 소성 가공 전의 예비 가공]

얻어진 압연재에는, 압연재의 기복이나 결정립의 배향 등을 교정하기 위한 레벨러 가공이나 압연재의 표면을 평활화하기 위한 연마 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 레벨러 가공은, 예컨대 압연재를 롤러 레벨러에 통과시킴으로써 실시하고, 연마 가공은 습식 벨트식 연마가 대표적이다. 지립(砥粒)은 #240 이상이 바람직하고, 나아가서는 #320 이상, 특히 #600이 바람직하다. 상기 예비 가공이 실시된 압연재나, 이 압연재에 프레스 가공과 같은 소성 가공을 실시한 소성 가공재는 후술하는 요철 가공을 균일적으로 실시하기 쉽다.

[소성 가공]

프레스 가공, 딥드로잉(deep drawing) 가공, 단조(forging) 가공, 블로우 가공, 굽힘 가공과 같은 소성 가공은, 압연재의 조직이 재결정화되고, 압연재의 기계적 특성이 크게 변화하지 않는 온도 범위, 구체적으로는 250℃ 이하의 온도, 특히 200℃∼250℃의 온도 사이에서 실시하는 것이 바람직하다. 이러한 온도의 압연재에 소성 가공을 실시하면, 소성 변형되지 않은 부위의 결정립의 크기가 거의 변화하지 않기 때문에, 이 부위의 강도는 소성 가공 전후에서 변화하기 어렵고, 고강도를 유지할 수 있어, 고강도의 소성 가공재가 얻어진다.

상기 소성 가공은, 후술하는 요철 가공의 가공 전, 그 요철 가공의 가공 후, 후술하는 피복층 형성 전, 그 피복층 형성 후의 어느 단계에서 실시해도 좋다.

소성 가공 후에 열처리를 실시하여, 소성 가공에 의해 도입된 왜곡이나 잔류 응력의 제거, 기계적 특성의 향상을 도모해도 좋다. 열처리 조건은 가열 온도: 100℃∼450℃, 가열 시간: 5분∼40시간 정도를 들 수 있다.

《표면 가공부》

본 발명의 부재는, 상기 기재 표면의 적어도 일부에, 미세한 요철 가공이 실시된 표면 가공부를 구비하는 것을 특징 중 하나로 한다. 이 요철 가공은 금속 질감을 높이는 것에 기여하는 가공이며, 구체적으로는, 절삭 가공, 연삭 가공, 분무 가공, 및 산을 이용한 부식 가공 중 적어도 1종을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 헤어라인 가공, 다이아몬드 컷트 가공, 스핀 컷트 가공, 쇼트 블라스트 가공, 및 에칭 가공 중 적어도 1종을 들 수 있다. 본 발명의 부재는 이들 가공 중 1종이어도 좋고 복수 종을 조합한 요철 가공이 실시되어도 좋다.

미세한 요철이란, 구체적으로는, 표면 거칠기가 Rmax(최대 높이: 최저 위치로부터 최고 위치까지의 거리)로 1 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하인 것을 들 수 있다. 상기 범위를 만족시키는 요철을 가지면, 본 발명의 부재를 향한 외부로부터의 빛이 본 발명의 부재의 표면에서 난반사됨으로써, 본 발명의 부재를 어떤 방향에서 보아도 금속 질감을 충분히 느낄 수 있다. 1 ㎛ 미만의 비교적 평활한 상태에서는, 실질적으로 경면 가공이 실시된 상태와 마찬가지로 우수한 금속 광택이 얻어지지만, 금속 질감을 높이기 어렵고, 200 ㎛를 초과한 거친 상태에서는, 금속 질감이 얻어지기 어렵다. 표면 거칠기가 Rmax로 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 기재와 피복층과의 밀착성을 높이기 위해서 기재를 조면화(粗面化)하는 경우가 있으나, 이 조면화는 금속 광택을 손상시키지 않을 정도로 실시되는 것이며, 금속 질감은 높아지지 않는다고 생각된다.

상기 표면 가공부는, 기재 표면의 일부만이어도 좋고, 본 발명의 부재에 표리가 있는 경우, 표면측(한쪽 면측 전체면)만이어도 좋으며, 전체(표리 전체면)에 이르고 있어도 좋다. 단, 요철 가공 후에 상기 소성 가공을 실시하면, 소성 가공에 의해 요철이 찌그러져 금속 질감이 저하될 우려가 있을 때에는, 요철 가공을 상기 소성 가공 후에 실시하는 것이 바람직하다. 특히 표면 가공부가 한쪽 면 또는 표리 전체면에 이르는 경우, 소성 가공에 의해 요철이 찌그러질 가능성이 높기 때문에, 요철 가공을 상기 소성 가공 후에 실시하는 것이 바람직하다. 또는, 상기 소성 가공 시의 윤활제 등을 고안하여, 표면 가공부의 요철이 찌그러지지 않도록 소성 가공을 실시하는 경우, 요철 가공 후에 소성 가공을 실시할 수도 있다. 예컨대, 요철 가공이 실시된 소재를, 테플론(등록상표)과 같은 불소 수지제 시트 사이에 끼워 프레스 가공 등을 실시하는 것을 들 수 있다. 이러한 소성 가공을 실시하면, 소성 가공 후에 얻어지는 부재의 표면 형상은 소성 가공 전의 소재의 표면 형상을 거의 그대로 유지할 수 있다. 따라서, 예컨대 소재로서, 그 전체면에 요철 가공이 실시된 것을 이용함으로써, 기재 전체면이 표면 가공부인 부재를 용이하게 제조할 수 있다.

<피복층>

본 발명의 부재는 그 표면에 투명한 피복층을 구비하는 것을 특징 중 하나로 한다. 투명한 피복층을 기재 상에 구비함으로써, 기재 표면에 마련된 표면 가공부를 육안으로 확인하기 쉽고, 금속 질감을 느끼기 쉽다. 피복층은, 유색 투명이어도 좋으나 무색 투명이면, 기재의 지금(地金) 자체의 색조나 촉감도 느껴져, 금속 질감을 보다 느끼기 쉽다고 생각된다. 한편, 투명이란, 기재를 육안으로 확인할 수 있을 정도를 말한다.

피복층은 적어도 방식성을 갖는 것이 바람직하고, 또한 장식성을 구비하면 상품 가치를 높일 수 있어 바람직하다. 예컨대, 피복층은, 방식성을 갖는 방식층(防蝕層)과, 보호나 장식 등으로 기능하는 도장층을 구비하는 다층 구조로 하는 것을 들 수 있다. 방식층은 기재측에 배치되고, 도장층은 방식층 위에 배치된다.

상기 방식층은 원하는 방식성을 갖는 것이면 특별히 문제삼지 않는다. 대표적으로는, 방식 처리(화성 처리 또는 양극 산화 처리)에 의해 형성된 것을 들 수 있다. 상기 방식 처리를 실시하면, 기재 표면의 마그네슘이 산화되어, 마그네슘의 산화물이 생성되고, 이 산화물로 이루어지는 층이 방식층으로서 기능한다. 이 방식층은 프레스 가공과 같은 소성 가공 전에 형성해도 좋고, 소성 가공 후에 형성해도 좋다. 소성 가공 전에 방식층을 구비하면, 소성 가공 시에 이 층이 윤활제로서 기능하는 경향이 있다. 또한, 이 방식층은 미세한 크랙(금)이 생긴 상태이기 때문에, 크랙에 도장층의 구성 재료가 들어감으로써, 도장층과의 밀착성이 높아 바람직하다.

상기 방식층은, 표면 저항률이 작으면, 구체적으로는, 0.2 Ω·㎝ 이하이면, 본 발명의 부재가 전자 기기 하우징인 경우, 접지를 취할 수 있어 바람직하다. 표면 저항률을 작게 하기 위해서는, 예컨대 피복층의 두께를 얇게 하는 것을 들 수 있다. 방식층의 두께가 2 ㎛ 이하이면, 저 저항층이 되기 쉽다. 또한, 상기 방식층은 두께를 2 ㎛ 이하, 특히 0.5 ㎛ 이하로 얇게 하면, 투명감이 얻어지기 쉽다. 또, 상기 하우징 등에 있어서 접지를 취하는 면(하우징의 이면인 경우가 많음)은, 장식성이 요구되지 않는 경우가 많기 때문에, 도장층을 형성하지 않고 방식층만으로 해도 좋다. 방식층만으로 하는 부위(예컨대, 표면 저항이 낮을 것이 요망되는 부위)에는, 적절하게 마스킹 등을 실시하여 원하는 부위에만 도장층을 형성하면 된다.

또한, 방식층은, 특허 문헌 1에 기재된 바와 같은 투명한 표면 처리제를 이용하여 형성할 수 있다.

상기 도장층은 투명하며, 또한 방식층과의 밀착성이 우수하고, 어느 정도 내식성이나 표면 경도가 우수한 것이면 특별히 문제삼지 않는다. 예컨대, 투명한 아크릴 수지 등의 수지를 이용한 공지의 클리어 도장(clear coating)이나 투명한 불소 수지를 이용할 수 있다. 상기 수지 등을 이용하여 도장층을 형성하기 위해서는, 습식법(침지법, 스프레이 도장, 전착 도장 등), 건식(PVD법, CVD법) 중 어느 것을 이용해도 좋다. 본 발명의 부재는 이러한 투명한 도장층을 구비함으로써, 금속 질감을 높일 수 있고, 상품 가치도 높일 수 있다. 도장층은 소성 가공에 의해 손상될 우려가 있는 경우, 소성 가공 후에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 도장층은, 표면 가공부에서의 금속 질감의 양호한 표출성이나 제조의 용이함 등을 고려하면, 두께가 30 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 도장층의 두께가 두꺼워지면, 외부로부터의 빛의 반사광이 서로 간섭하여, 표면 가공부의 샤프함(sharpness)이 희미해져 금속 질감이 적어질 우려가 있다.

<발명의 효과>

본 발명 마그네슘 합금 부재는 금속 질감이 높아 상품 가치를 높일 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다.

[시험예 1]

마그네슘 합금으로 이루어지는 기재와, 그 표면을 피복하는 피복층을 구비하는 프레스 성형체를 제작하고, 외관에 대해서 패널 시험을 실시하였다.

기재는 이하와 같이 제작한다. Mg-9.0% Al-1.0% Zn(모두 질량%)의 조성(AZ91 합금에 해당하는 조성)을 갖는 쌍롤 연속 주조법에 의해 얻어진 두께 5.0 ㎜의 주조재를 준비한다. 주조는 WO/2006/003899에 기재된 조건으로 실시한다. 이 주조재에 압연을 실시한다. 압연은, 가공 대상(압연 대상)의 가열 온도를 200℃∼400℃, 압연롤의 가열 온도 150℃∼250℃, 1패스당의 압하율을 10%∼50%의 조건으로 복수 패스 수행하여, 두께가 0.5 ㎜인 압연판을 제작한다. 얻어진 압연판에 레벨러 가공, 연마 가공을 순서대로 실시하고, 원하는 크기로 절단한 절단편에 온간 프레스 가공을 실시하여, 상자 형상의 프레스재를 얻는다. 프레스 가공은 직육면체 형상의 오목부를 갖는 다이에, 이 오목부를 덮도록 상기 절단편을 배치하여, 직육면체 형상의 펀치로 누름으로써 실시한다. 펀치는 60 ㎜×90 ㎜의 직육면체 형상이며, 절단편에 접촉하는 4개의 코너는 소정의 둥그스름한 모양을 갖는다. 또한, 상기 다이 및 펀치에는 히터와 열전대가 매립되어 있어, 프레스 시의 온도를 원하는 온도로 조절할 수 있는 구성으로 하고 있다. 여기서는, 200℃∼300℃로 가열하고 있다.

또한, 압연 도중에 중간 열처리를 실시하거나, 압연 후에 최종 열처리를 실시하여, 열처리 전까지의 압연에 의해 압연 대상에 도입된 왜곡 등을 제거해도 좋다. 또한, 주조재에 용체화 처리를 수행하고 나서 압연을 실시해도 좋다.

(시험재 1-A)

얻어진 상자 형상의 프레스재에서, 돌출된 측의 표면 전체면(약 60 ㎜×90 ㎜)에, 가공 반경: 50 ㎜, 깊이: 0.02 ㎜(20 ㎛), 피치: 0.05 ㎜의 다이아몬드 컷트 가공을 실시한다. 이 가공은 시판되는 다이아몬드 컷트 가공기로 수행한다. 이 공정에 의해, 돌출된 측의 표면 전체면이 다이아몬드 컷트 가공에 의한 표면 가공 부인 기재[프레스재(소성 가공재)]가 얻어진다.

상기 기재에, 기초 처리를 실시해서 다층의 피복층(방식층, 도장층)을 형성하여, 표면 가공부를 갖는 기재와 피복층을 구비하는 마그네슘 합금 부재가 얻어진다. 기초 처리는 탈지→산 에칭→디스머팅(desmutting)→표면 조정의 순서로 실시한다. 그 후, 화성 처리→건조를 실시하여, 방식층(두께: 약 0.5 ㎛)을 형성한다. 탈지로부터 건조까지의 각 공정 사이에는 수세가 이루어진다. 도장층(두께: 약 20 ㎛)의 형성은 스프레이 도포→베이킹의 순서로 이루어진다. 도장층은 기재의 외표면측(상자의 외측)에만 형성되고, 내표면측(상자의 내측)에는 형성되지 않는다. 그 때문에, 내표면측에는, 도장층 형성 전에 마스킹을 실시한다. 이하, 각 공정을 상세히 설명한다(각 용액의 농도는 질량%를 나타냄). 이 공정에 의해 얻어진 것을 시험재 1-A로 한다. 또한, 기재 표면에 결함이 있었던 경우, 적절하게 퍼티 매립과 연마를 실시해도 좋다.

탈지: 10% KOH와 비이온계 계면활성제 0.2% 용액의 교반하, 60℃, 10분

산 에칭: 5% 유기 인산 용액의 교반하, 40℃, 1분

디스머팅: 10% KOH 용액의 초음파 교반하, 60℃, 5분

표면 조정: pH8로 조정한 탄산 수용액의 교반하, 60℃, 5분

화성 처리: 10% 인산을 주성분으로 하는 A사 제조 P계 처리액＋1% KOH를 처리액으로서 사용, 교반하, 30℃, 2분

건조: 150℃, 5분

스프레이 도포: 무색 투명한 아크릴계 도료를 스프레이 도포

베이킹: 150℃, 10분

(시험재 1-B)

얻어진 상자 형상의 프레스재에 상기 다이아몬드 컷트 가공을 실시하지 않은 것 이외에는, 동일하게 하여 기재 및 피복층을 형성한 시료를 시험재 1-B로 한다.

얻어진 시험재 1-A, 1-B에 대해서, 임의의 10명을 대상으로 하여 패널 테스트를 실시한 결과, 10명 중 9명으로부터 시험재 1-A 쪽이 금속 질감이 높고 디자인성이 우수하다고 하는 회답을 얻었다. 이 결과로부터, 기재의 표면에 다이아몬드 컷트 가공이 실시된 표면 가공부를 갖고, 투명한 피복층을 구비하는 마그네슘 합금 부재는 금속 질감이 높아지는 것을 알 수 있다. 또한, 패널 테스트의 대상은 퍼스널 컴퓨터나 휴대 전화 등의 마그네슘 합금 부재를 이용하는 제품의 타겟층(예컨대, 20대 퍼스널 컴퓨터를 좋아하는 그룹 등)에 따라서 선택할 수도 있다. 이하의 시험예에 대해서도 동일하다.

[시험예 2]

시험예 1의 시험재 1-A의 다이아몬드 컷트 가공을 헤어라인 가공으로 변경한 것 이외에는, 시험재 1-A와 동일하게 제작한 시료를 시험재 2-A로 하고, 외관에 대해서 패널 시험을 실시하였다.

이 시험에서는, 표면 거칠기가 Rmax(최대 높이)로 10 ㎛인 헤어라인 가공을 실시하였다. 얻어진 시험재 2-A와, 시험예 1에서 제작한 시험재 1-B(헤어라인 가공이나 다이아몬드 컷트 가공을 실시하지 않은 것)에 대해서, 임의의 10명을 대상으로 하여 패널 테스트를 실시한 결과, 10명 중 8명으로부터 시험재 2-A 쪽이 금속 질감이 높고 디자인성이 우수하다고 하는 회답을 얻었다. 이 결과로부터, 기재의 표면에 헤어라인 가공이 실시된 표면 가공부를 갖고, 투명한 피복층을 구비하는 마그네슘 합금 부재는 금속 질감이 높아지는 것을 알 수 있다.

[시험예 3]

시험예 1의 시험재 1-A에서의 도장층의 구성 재료를 변경한 것 이외에는, 시험재 1-A와 동일하게 제작한 시료를 시험재 3-A로 하고, 외관에 대해서 패널 시험을 실시하였다.

이 시험에서는, 기재에 상기 시험예 1과 동일한 순서로 기초 처리 및 방식층을 형성하고, 그 후, 무색 투명한 불소 수지(스미플론: 스미또모 덴키 고교 가부시키가이샤 등록상표)를 도포하여 건조시킨다. 이 공정에 의해, 두께 25 ㎛의 투명한 도장층을 구비하는 시험재 3-A가 얻어진다.

얻어진 시험재 3-A와, 시험예 1에서 제작한 시험재 1-B(헤어라인 가공이나 다이아몬드 컷트 가공을 실시하지 않은 것)에 대해서, 임의의 10명을 대상으로 하여 패널 테스트를 실시한 결과, 10명 중 9명으로부터 시험재 3-A 쪽이 금속 질감이 높고 디자인성이 우수하다고 하는 회답을 얻었다.

[시험예 4]

시험예 1의 시험재 1-A의 다이아몬드 컷트 가공을 에칭 가공으로 변경한 것 이외에는, 시험재 1-A와 동일하게 제작한 시료를 시험재 4-1A, 4-2A로 하고, 외관에 대해서 패널 시험을 실시하였다.

시험재 4-1A의 에칭 가공에 의한 표면 가공부는 이하와 같이 형성하였다. 상 자 형상의 프레스재의 표면에 레지스트를 도포한 후, 소정 모양의 마스크를 얹어 노광하고, 광경화되지 않은 부분을 용제로 박리하여 소정의 모양을 패터닝하였다. 그 후, 이온 밀링 장치로 프레스재(소재)가 노출되어 있는 부분에 깊이 10 ㎛의 드라이 에칭을 실시하고, 마지막으로 레지스트를 제거하여, 프레스재의 돌출된 측의 표면(약 60 ㎜×90 ㎜)에 소정 모양의 요철을 형성하였다.

시험재 4-2A의 에칭 가공에 의한 표면 가공부는 이하와 같이 형성하였다. 상자 형상의 프레스재의 표면에 스크린 인쇄로 소정의 모양을 인쇄한 후, 인쇄하지 않은 부분을 산에 의해 깊이 20 ㎛의 에칭을 실시하고, 마지막으로 인쇄 부분을 제거하여, 프레스재의 돌출된 측의 표면(약 60 ㎜×90 ㎜)에 소정 모양의 요철을 형성하였다.

얻어진 시험재 4-1A, 4-2A와 시험예 1에서 제작한 시험재 1-B(에칭 가공 등의 요철 가공을 실시하지 않은 것)에 대해서, 임의의 10명을 대상으로 하여 패널 테스트를 실시하였다. 그 결과, 10명 중 7명으로부터 시험재 4-1A 쪽이 금속 질감이 높고 디자인성이 우수하다고 하는 회답을 얻었다. 또한, 10명 중 8명으로부터 시험재 4-2A 쪽이 금속 질감이 높고 디자인성이 우수하다고 하는 회답이 얻었다.

또한, 상술한 실시형태는, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고서, 적절하게 변경하는 것이 가능하며, 상술한 구성에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 마그네슘 합금의 조성, 주조, 압연, 및 소성 가공의 조건, 주조 후 및 압연 후의 판 두께, 요철 가공의 형성 방법, 형성 조건, 피복층의 형성 재료, 형성 방법 등을 적절하게 변경할 수 있다.

본 발명 마그네슘 합금 부재는 금속 질감이 높기 때문에, 휴대 전기 기기류의 하우징과 같은 디자인성이 우수할 것이 요망되는 분야에 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (11)

1. 마그네슘 합금으로 이루어지는 기재와, 이 기재 위에 형성된 피복층을 구비하는 마그네슘 합금 부재에 있어서,

   상기 기재는, 그 표면의 적어도 일부에, 금속 질감이 얻어지도록, 미세한 요철 가공이 실시된 표면 가공부를 구비하고,

   상기 피복층은 투명한 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 부재.
2. 제1항에 있어서, 상기 기재는, Mg-Al계 마그네슘 합금으로 이루어지는 압연재로 구성되고, Al을 8 질량% 이상 11 질량% 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 부재.
3. 제2항에 있어서, 상기 기재는 상기 압연재에 프레스 가공이 실시된 프레스재인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 부재.
4. 제1항에 있어서, 상기 요철 가공은, 절삭 가공, 연삭 가공, 분무 가공, 및 산을 이용한 부식 가공 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 부재.
5. 제4항에 있어서, 상기 요철 가공은, 헤어라인 가공, 다이아몬드 컷트 가공, 스핀 컷트 가공, 쇼트 블라스트 가공, 및 에칭 가공 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 부재.
6. 제1항에 있어서, 상기 표면 가공부에서의 표면 거칠기는 Rmax로 1 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 부재.
7. 제1항에 있어서, 상기 피복층은, 기재측에 배치되는 방식층(防蝕層)과, 방식층 위에 배치되는 도장층을 구비하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 부재.
8. 제7항에 있어서, 상기 방식층은 마그네슘의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 부재.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 방식층은 그 두께가 2 ㎛ 이하인(단, 0 ㎛를 제외함) 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 부재.
10. 제7항에 있어서, 상기 도장층은 그 두께가 30 ㎛ 이하인(단, 0 ㎛를 제외함) 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 부재.
11. 제7항에 있어서, 상기 도장층은 투명 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 부재.