マグネシウム合金材の表面処理方法

【目的】マグネシウム合金材の表面に、孔食や剥離を生じることなくＮｉ−Ｐメッキ層等の如く耐食性，耐摩耗性，摺動性等の諸特性を有するメッキ層を容易に形成する。
【構成】マグネシウム合金材２の表面２ａにゾルゲル法によるゾルゲルコーティング処理を施して緻密なゾルゲル層５を形成し、しかる後に、前記ゾルゲル層５の表面５ａにメッキ処理（例えば、Ｎｉ−Ｐメッキ処理）を施す。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マグネシウム合金材の表面処理方法に関し、更に詳しくは、マグネシウム合金材の表面に耐食性，耐摩耗性，摺動性等を有するメッキ層を形成するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、自動車やオートバイのバルブリテーナ，ウォーターポンプ，ロッカーアーム等の軽量化のために、その材質としてマグネシウム（Ｍｇ）合金が使用されている。
【０００３】このマグネシウム合金は他の金属材料に比べて耐食（耐酸化性）及び耐摩耗性等の点で特性が劣るため、これらの特性の改善を図るべくマグネシウム合金材に種々の表面処理を施す必要がある。
【０００４】ここで、従来より行なわれているマグネシウム合金材の表面処理方法について述べると、陽極酸化処理によって表面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）層を形成する方法、メッキ処理によってニッケル（Ｎｉ）等のメッキ被膜を形成する方法、クロメート処理によって耐酸化性被膜を形成する方法、化成処理によって金属化合物層を形成する方法等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の如き従来の表面処理方法では、次のような問題点がある。すなわち、陽極酸化処理では緻密な被膜を得ることができない。また、ニッケルメッキ等では特殊なメッキ液を必要とする上に、メッキ処理がデリケートで、メッキ層の均一化が難しく、さらにクロメート処理を行なう必要がある。また、クロメート処理では被膜の強度が低く、化成処理では被膜の強度及び耐食性が低いという欠点がある。
【０００６】このように、陽極酸化処理，クロメート処理，化成処理にてマグネシウム合金材の表面に被膜を形成するようにしても、被膜が弱いため、この被膜が施された部分を摺動面として使用することができない。従って、これらの処理方法は、マグネシウム合金材の表面処理としては支障を生じる場合がある。一方、図６に示すようにメッキ処理にてマグネシウム合金材２０の表面２０ａ上にメッキ層２１を形成した場合には、メッキ層２１は不均一なため、孔食２２を生じてしまうおそれがある。また、メッキ層２１が緻密でない場合にはメッキ層２１の剥離が容易に起りやすい。
【０００７】本発明は、上述の如き種々の実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、マグネシウム合金材の表面に耐食性（耐酸化性），耐摩耗性，摺動性等に優れたメッキ層を容易に施すことができ、しかも孔食や剥離を生じることがないようなマグネシウム合金材の表面処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するために、本発明では、マグネシウム合金材の表面にゾルゲル法によるゾルゲルコーティング処理を施して緻密なゾルゲル層を形成し、しかる後に、前記ゾルゲル層の表面をメッキ処理するようにしている。
【０００９】
【作用】ゾルゲル法によりマグネシウム合金材の表面に得られる緻密なゾルゲル層（セラミック膜）を介して、Ｎｉ−Ｐメッキ等のメッキ層が孔食や剥離を生じることのない状態で容易に形成される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例に付き図１〜図５を参照して説明する。
【００１１】図１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に係る方法により表面処理される自動車のバルブリテーナ１を示すものである。このバルブリテーナ１は軽量化のためにマグネシウム合金材２を基材とするものであり、図１（Ｂ）において斜線Ａで示す面部が摺動面３として構成されている。
【００１２】ここで、バルブリテーナ１の製造工程を詳述すると、次の通りである。
【００１３】まず、マグネシウム合金材（例えば、ＡＺ９１合金）を所定形状に加工する。なお、この際の加工による表面粗さはＲｚ（十点平均粗さ）１．６Ｚ又は０．８Ｚである（最大６．３Ｚ）。
【００１４】次に、加工面の脱脂・洗浄を行ない、しかる後に、ゾルゲル法（金属アルコキシド法）によってマグネシウム合金材２上にゾルゲルコーティング処理を施す。
【００１５】すなわち、ゾルゲルコーティング処理に当っては、まず、図２に示すように、成形加工されたマグネシウム合金材２を例えばＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃溶液４に侵して引き上げ速度０．２〜０．６ｍｍ／ｓｅｃでディッピング処理を行ない、３００〜５００℃の条件下で５〜１０分間にわたり焼成処理する。そして、このディッピング処理及び焼成処理を２〜１０回繰り返し行なうことにより、マグネシウム合金材２の表面２ａ上に０．２〜１μｍ程度の被膜を形成する。しかる後に、３５０〜４００℃の条件下で５分〜２０時間にわたって熱処理を行なうことにより、図３（Ａ）に示す如くマグネシウム合金材２の表面上にＣＨ₃ＳｉＯｘから成る柔軟な（弾性率が低い）ゾルゲル層５を形成する。
【００１６】次いで、脱脂・洗浄を行なった後に、図３（Ｂ）に示すように前記ゾルゲル層５の表面５ａ上にＮｉ−Ｐメッキを施して、耐食性，耐摩耗性及び摺動性を有するＮｉ−Ｐ被膜から成るメッキ層（表面処理層）６を得る。
【００１７】また、本発明に係る方法は図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す如きウォーターポンプのケーシング７の摺動面８（斜線Ａで示す部分）を表面処理するに際しては、所定形状に加工したマグネシウム合金材２を脱脂・洗浄した後に、既述と同様のゾルゲルコーティング処理を施してマグネシウム合金材２上にゾルゲル層を形する次いで、脱脂・洗浄した後に、摺動面８以外のケーシング部分をマスキングした状態の下でこの摺動部８上のゾルゲル層にＮｉ−Ｐメッキ処理を施し、このゾルゲル層上に５〜４０μｍの厚さのＮｉ−Ｐメッキ層を形成する。そして、この後に、３００〜４００℃の条件下で１〜２時間にわたって熱処理することにより耐摩耗性が強く要求されるマグネシウム合金材２の摺動面８上に耐摩耗性のＮｉ−Ｐ等から成るメッキ層（表面処理層）を得る。
【００１８】また、本発明に係る方法は、図５に示す如きロッカーアーム９の摺動面１０の表面処理にも適用可能である。なお、この場合、ローカーアーム９の孔１１は軸部のため、モーメントに影響がない。従って、この孔１１にはメタル部材を挿入し、摺動面には既述のウォーターポンプのケーシング７と同様の表面処理にてＮｉ−Ｐメッキ層等を形成する。
【００１９】以上のようにしてＮｉ−Ｐメッキ層を形成するようにした場合には、ゾルゲル法によりマグネシウム合金材２の表面２ａ上に緻密なゾルゲル層５すなわちセラミックス膜を形成するようにしたので、従来では均一性や歩留りの点で困難であったＮｉ−Ｐメッキ処理等を比較的容易に行なうことができると共に、得られるＮｉ−Ｐメッキ層６によりマグネシウム合金材２の表面２ａに良好な耐酸化性，耐摩耗性及び摺動性を付与することができる。また、上述のＮｉ−Ｐメッキ層は孔食や剥離等の不都合を生じることもない。
【００２０】以上、本発明の実施例に付き述べたが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基いて各種の変更が可能である。例えば、本発明は、バルブリテーナ１，ウォーターポンプのハウジング７，ロッカーアーム９等に限らず、軽量化のためにマグネシウム合金材を用いる種々の部材の表面処理に適用可能である。また、ゾルゲル層上に行なうメッキ処理としては、Ｎｉ−Ｐメッキに限らず、用途に応じた種々の特性を有するメッキ材を用いることができる。
【００２１】
【発明の効果】以上の如く、本発明は、マグネシウム合金材の表面に緻密なゾルゲル層（セラミックス膜）を形成してこのゾルゲル層の表面にメッキ処理を施すようにしたものであるから、緻密なゾルゲル層の存在によりＮｉ−Ｐ等のように耐食性（耐酸化性），耐摩耗性，摺動性等を有する各種のメッキ層を容易に形成することができ、しかも剥離や孔食等の発生をなくすことができる。従って、本発明により表面処理されたマグネシウム合金材から成る各種の部材に、マグネシウム合金の軽量性を備えつつ必要に応じて優れた耐食性，耐摩耗性，摺動性その他の特性を付与せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はバルブリテーナの正面図、（Ｂ）はバルブリテーナの断面図である。
【図２】マグネシウム合金材のディッピング処理装置の概念図である。
【図３】（Ａ）はマグネシウム合金材の表面にゾルゲル法によりゾルゲル層を形成した状態を示す断面図、（Ｂ）はこのゾルゲル層の表面にＮｉ−Ｐメッキ層を形成した状態を示す断面図である。
【図４】（Ａ）はウォーターポンプのケーシングの斜視図、（Ｂ）は前記ケーシングの断面図である。
【図５】ロッカーアームの側面図である。
【図６】従来の方法によりマグネシウム合金材の表面にＮｉ−Ｐメッキ層を直接的に形成した場合を示す断面図である。
【符号の説明】
２マグネシウム合金材
２ａ表面
３，８，１０摺動面
５ゾルゲル層（セラミックス膜）
５ａ表面
６Ｎｉ−Ｐメッキ層

【特許請求の範囲】
【請求項１】マグネシウム合金材の表面にゾルゲル法によるゾルゲルコーティング処理を施して緻密なゾルゲル層を形成し、しかる後に、前記ゾルゲル層の表面をメッキ処理するようにしたことを特徴とするマグネシウム合金材の表面処理方法。

【図１】