专利名称：镁合金成形品的制造方法、其涂覆结构及涂覆方法、以及具有该涂覆结构的外包装部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及镁合金成形品的制造方法、其涂覆结构及涂覆方法、以及具有该涂覆结构的外包装部件。
背景技术：
近年来，从容易再生利用、重量轻和散热性好等方面考虑，镁合金正倍受瞩目。实际使用了镁合金的商品包括电视机、笔记本电脑、便携式CD播放机等家电的外包装部件以及汽车的车轮等。用于这些商品的镁合金主要包括铸造用AZ91系和板金加工用AD31系的镁合金，但几乎都是采用铸造用的镁合金，利用压铸法或触融铸模法成形。
为了防锈，一般在镁合金成形品等金属成形品的表面形成防锈膜，同时为了美观，还形成涂膜。但在镁合金成形品表面由于存在成形时产生的浇注条痕和包有气体的汽泡，因此为了遮盖浇注条痕和抑制包在汽泡内的气体膨胀发泡，在涂油灰的同时还要形成数层被膜。
例如，在涂覆电视机、笔记本电脑等中型或大型成形品时，如图7所示，其涂膜包括在成形品表面进行形成防锈膜的步骤(S1)和在防锈膜表面形成涂膜的步骤(S2)。形成防锈膜的步骤(S1)包括脱脂处理(S1-1)、活化处理(S1-2)和形成氧化膜(S1-3)。其后的涂膜形成步骤(S2)中，为了形成涂膜，在防锈膜表面涂布防锈底涂料(S2-1)，同时对其进行硬化烧结处理(S2-2)。接着，涂布油灰(S2-3)，同时对其进行硬化烧结处理(S2-4)，削去成形品周围溢出的油灰(S2-5)后，再涂布防锈底涂料(S2-6)并对其进行硬化烧结处理(S2-7)。最后再涂布涂料(S2-8)，对其进行硬化烧结处理(S2-9)，形成涂膜。此外，根据需要可将涂布表层涂料的步骤重复2次以上。
但是，以往的涂布方法需要较多的涂覆步骤，而且，为了涂布油灰，必须中断涂覆步骤，无法连续处理。因此，限制了处理效率，且存在成本较高的问题。
本发明提供了外观较好的镁合金成形品的涂覆结构，能够以较少的步骤获得外观较好的镁合金成形品涂覆结构的成形品制造方法、涂覆方法及具有该涂覆结构的外包装部件。
发明的内容针对以往涂膜形成步骤中的油灰涂覆存在的最大问题，即涂覆步骤复杂、增加操作步骤、且不能够连续地进行处理，本发明省略了油灰涂覆步骤，仅通过涂布1次粉体涂料和1次硬化烧结处理形成涂膜，就获得涂覆结构。对采用上述涂覆步骤获得的镁合金成形品的外观根据各种观点进行研究后发现，使涂膜厚度相对于镁合金成形品的浇注条痕深度达到一定比例以上，且规定其表面粗糙度，就可充分遮盖省略了油灰涂覆步骤而形成的单层涂膜上的浇注条痕，确保良好外观。
本发明的镁合金成形品的涂覆结构的特征是，由具备深度为D的浇注条痕的镁合金成形品和在成形品表面形成的厚度为T的涂膜构成，涂膜的厚度在浇注条痕深度的80％以上。此外，成形品的厚度为0.3～5.0mm，涂膜中不含油灰修补区域。
本发明还包括具有最深为100μm、且开口宽度最长为0.5mm的浇注条痕的镁合金成形品涂覆结构。在镁合金成形品表面形成了防锈膜，在防锈膜表面形成了平均表面粗糙度在10μm以上、且厚度在80μm以上的涂膜。
该构成中由于在前述具有浇注条痕的镁合金成形品的表面形成了平均表面粗糙度在10μm以上的涂膜，所以光照射到涂膜表面时会出现漫反射。此外，由于涂膜厚度在80μm以上，所以厚度足够，与漫反射相结合能够将浇注条痕遮盖起来。因此，即使不象以往那样涂布油灰，也能够以单层涂膜遮盖浇注条痕，确保良好的外观。另外，防锈膜能够防止成形品生锈。
如果涂膜的平均表面粗糙度不足10μm、且涂膜厚度不足80μm，则不能够使具有最深为100μm、且开口宽度最长为0.5mm的浇注条痕的镁合金成形品中的浇注条痕得到充分遮盖。
本发明的涂覆结构中的涂膜可由粉体涂料形成。该构成中的粉体涂料粒子确保了涂膜的平均表面粗糙度。
本发明的涂覆结构的涂膜中可含有铝粉。由于该构成中含有铝粉，所以可促进涂膜表面的漫反射。
本发明的涂覆结构中的防锈膜可由构成镁合金成形品的镁的氧化膜形成。该构成中的镁氧化膜的作用，不仅可防止成形品生锈，还可确保涂膜的粘合性。
本发明的镁合金成形品的制造方法是使全部或部分含有4～12％Al的镁-铝合金熔融，将涂有脱模剂的模具加热至200℃～300℃后成形，从所得成形品除去制成品以外的流动部分。成形品的厚度为0.3～5.0mm。
利用上述制造方法可制得浇注条痕能够被涂膜遮蔽的成形品，还可确保遮盖效果较好的成形品的厚度。
本发明的镁合金成形品的涂覆方法包括在镁合金成形品表面形成防锈膜的步骤；在防锈膜表面涂布硬化起始温度在140℃以下的粉体涂料的步骤；对涂布的粉体涂料进行硬化烧结的步骤。
前述构成中，由于涂布了硬化起始温度在140℃以下的硬化起始温度较低的粉体涂料，所以在对涂布的粉体涂料进行硬化烧结的步骤中，涂膜内残留有因粉体涂料未完全熔融而硬化成的粉体涂料粒子，这样就能够形成平均表面粗糙度较大的涂膜。此外，由于粉体涂料具有较低的硬化起始温度，所以在低于封闭在汽泡中的气体发生膨胀发泡的温度下，粉体涂料硬化形成涂膜，因此可抑制汽泡中的气体发泡，避免在涂膜上形成针孔那样的微孔。而且，由于能够形成平均表面粗糙度较大的涂膜，因此能够遮盖成形品表面存在的浇注条痕，不需要涂布油灰就可提高成形品的外观质量，所以能够连续地制得具有良好外观的涂覆结构，这样不仅能够提高处理效率，还可以较低的成本获得涂覆结构。
粉体涂料的硬化起始温度如果超过140℃，则硬化起始温度过高，粉体涂料粒子的残存量较少，这样就很难形成平均表面粗糙度较大的涂膜。此外，由于在较高的温度下使粉体涂料硬化形成涂膜，所以很难抑制汽泡内气体的发泡。
利用本发明的镁合金成形品的涂覆方法能够连续地制得具有良好外观的涂覆结构，不仅能够提高处理效率，还可以较低的成本制得涂覆结构。
此外，本发明的涂覆方法能够很容易在成形品表面形成与成形品一体化的氧化膜构成的防锈膜。
本发明的涂覆方法的防锈膜形成步骤包括脱脂处理步骤、活化处理步骤和氧化膜形成步骤。上述成膜步骤不仅能够清洁成形品表面，还可使其活化，易于在成形品表面形成与成形品一体化的氧化膜构成的防锈膜。
此外，本发明的涂覆方法中，前述构成中的防锈膜是经过磷酸盐处理而形成的。利用磷酸盐和构成镁合金成形品的镁容易形成由镁的氧化膜构成的防锈膜。
本发明的涂覆方法中，前述构成中的防锈膜表面涂布了含有3质量％以上的铝粉的粉体涂料。根据该结构，含有足够量的铝粉可促进涂膜表面的漫反射。粉体涂料中的铝粉含量如果不足3质量％，则涂膜中包含的铝粉量不足，这样就不能够充分促进漫反射。
本发明的镁合金成形品的外包装部件具有前述涂覆结构。该构成可遮盖浇注条痕，并具有良好外观。
对附图的简单说明
图1为本发明的镁合金成形品的涂覆结构剖面图。
图2为镁合金成形品剖面照片模拟图。
图3为浇注条痕的深度和开口宽度的说明图。
图4A为注射成形机的注射过程的模拟剖面图。
图4B为涂布脱模剂的操作要领流程说明图。
图5为本发明的制造步骤的流程说明图。
图6表示浇注条痕的深度、涂膜和遮盖能力的关系。
图7为以往的制造步骤的流程说明图。
发明的实施方式以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
如图1所示，本发明的实施方式中的镁合金成形品涂覆结构由在镁合金成形品1表面形成的防锈膜2和形成于防锈膜2表面的涂膜3构成。
前述成形品1可通过压铸法或触融铸模法成形。该成形品1表面存在浇注条痕和汽泡。该浇注条痕最深为100μm，其开口宽度最长为0.5mm。此外，前述防锈膜2由构成镁合金成形品的镁和磷酸盐的反应生成物即氧化膜形成。前述涂膜3由粉体涂料形成，涂膜厚度在80μm以上，其表面平均表面粗糙度在10μm以上。
成形品1表面存在前述浇注条痕，如图2的剖面照片模拟图所示，浇注条痕4在成形品1表面有一定深度，若在成形品1表面由粉体涂料形成了涂膜3，则粉体涂料的一部分填入了浇注条痕4。
此外，图2中的符号5表示汽泡，符号6表示为进行剖面摄影而固定试料所用的树脂层。
图3中从成形品1表面开始的深度D表示本发明的浇注条痕的深度，成形品1表面的浇注条痕开口处的最长部分的长度W表示浇注条痕的开口宽度。
本发明实施方式中的镁合金成形品的制造方法包括熔融步骤和注射成形步骤。注射成形装置可采用以往的装置。注射成形装置如图4所示，包括将合金的原材料熔融混合并利用高压挤出熔融物的挤压机18(该例中为螺旋挤压机)，以及与挤压机18的挤压口端部80连通、在内表面形成所希望形状的间隙50使成形品能够被取出的对开模15(15a和15b)。
注射成形具备以下具体要领。即，例如选择9％(重量％，以下相同)的Al、约1％其他杂质和剩余部分的Mg组成的合金(液相线温度约为530℃)，需要说明的是，将上述组成的合金片装入挤压机18的料斗86中，用螺杆83移送到挤压机18的筒体81内，通过筒体81的加热器84使筒体81内的温度升至略高于液相线温度的温度(上例的9％Al合金，约550℃)，将合金保持在熔融状态。
注射成形用模具15通常为钢制品，使用间隙50的内表面51上成形为所希望的成形品形状的对开模15a和15b。
通过注射进行铸造过程中的冷却速度可根据模具间隙50的宽度和注射前的模具温度进行调整，通过加热可适当减慢冷却速度。最好在200～300℃的温度范围内对模具15进行预热，这样能够提高熔液的流动性。
以注射成形的操作为例进行说明，将拚合模装在模具15上，螺旋挤压机18的挤压口和模具15的注入口相连进行挤压，在筒体81内使螺杆83后退，同时使其旋转，将上述经过保温的金属熔融物10移送至筒体81的前部，形成浇口盆82。然后，通过挤压装置85使螺杆83挤压前进，金属熔融物10在模具15的铸造间隙50内高速注射。通过注射进入铸造间隙50内的金属熔融物10依次接触间隙内表面51，同时被冷却，从流动状态转为凝固状态。在直至完全凝固前，通过挤压装置85挤压螺杆83，对金属熔融物10加压，补充凝固收缩部分，同时向间隙内表面51挤压金属熔融物10，确保冷却速度。在完全凝固后，打开模具15，取出成形品1使其自然冷却。
也可预先在模具15的间隙内表面51上涂布脱模剂17。所用脱模剂17为脂肪酸酯和蜡的混合材料等。
如图4B所示，涂布脱模剂17时，一般用喷嘴16将液态的脱模剂17喷涂在打开的模具15的间隙内表面51上，干燥后形成100μm左右的脱模剂皮膜17。使用脱模剂17可防止成形品1附着在铸型15上，容易脱模。在使用脱模剂17的情况下，为了形成后述的涂膜，最好用脱脂液洗涤或进行化学表面处理、喷砂处理或表面研削，除去注射成形品1上的脱模剂17。
从模具15取出的成形品1上附着了浇道、浇口、金属熔体残留物等流动部分，通过挤压或切削等将它们从制成品上除去后，再进行后面的涂覆步骤。
本发明的涂覆方法如图5所示，包括在镁合金成形品1表面形成防锈膜2的步骤(S1)和在防锈膜2表面形成涂膜3的步骤(S2)。
前述形成防锈膜2的步骤(S1)包括用碱性溶液等处理镁合金成形品1表面进行脱脂处理的步骤(S1-1)；用酸腐蚀前述经过脱脂处理的成形品1表面进行活化处理的步骤(S1-2)；用磷酸盐在前述经过活化处理的成形品1表面进行处理，使磷酸和构成前述成形品1的镁反应，形成磷酸镁皮膜等氧化膜的步骤(S1-3)。
形成涂膜3的步骤(S2)包括在形成了前述氧化膜3的成形品1的表面涂布粉体涂料的步骤(S2-1)及对涂布的粉体涂料进行硬化烧结的步骤(S2-2)。在涂布前述粉体涂料的步骤(S2-1)中，成形品1表面涂布了硬化起始温度在140℃以下的粉体涂料。在对粉体涂料进行硬化烧结的步骤(S2-2)中，在升温至规定的硬化烧结温度的过程中，粉体涂料硬化，残留粉体涂料粒子，以此形成平均表面粗糙度在10μm以上的涂膜3。
实施例以下，通过实施例对本发明的制造方法进行具体说明。
使用AZ91D作为镁合金，利用日本制钢所生产的触融铸模成形机使其成形，构成一次成形品，经过浇口切割和切毛边处理等二次加工，获得电视机外壳用成形品1。该成形品1的浇注条痕的开口宽度最长为0.5mm，且浇注条痕的最深为100μm。
对成形品1表面进行基底处理，即用碱性溶液脱脂，再用酸腐蚀进行活化处理。然后，用磷酸盐对经过活化处理的成形品表面进行处理，形成作为防锈膜2的磷酸镁皮膜。
接着，通过电晕放电发生器在前述成形品1表面涂布作为粉体涂料的含有3～7质量％铝粉、且硬化起始温度约为135℃的环氧树脂粉末。将该成形品1放入烧结炉中，将烧结炉的氛围气温度升至180～200℃，在该氛围气中进行约25分钟的硬化烧结，在前述防锈膜2表面由前述粉体涂料烧结形成涂膜3，获得形成了涂膜3的成形品1。以上形成的涂膜3的厚度为100～120μm，平均表面粗糙度为17μm。
所得涂膜3的厚度和浇注条痕的深度及遮盖能力的关系如图6所示。从图6可知，对于各种镁合金外包装部件，例如如果涂膜3的厚度在80μm以上，则浇注条痕最深为100μm的成形品具有良好的外观(外观良好区域)。如果浇注条痕的深度最大超过约105μm，则外观不佳(外观不佳区域)。
因此可知，对于具有最深为100μm、且开口宽度最长为0.5mm的浇注条痕的成形品，能够遮盖浇注条痕，具有良好外观。要获得良好的遮盖性，浇注条痕的深度D和涂膜3的厚度T应满足T≥0.8D。对于厚度为0.3～5.0mm的各种成形品都得到上述关系。
此外，用盐水喷雾前述具有涂膜3的成形品1，循环进行3次，涂膜3未出现剥离，也没有生锈。
前述实施例中，采用电晕放电喷射器作为粉体涂料的涂布机，也可采用摩擦喷射器作为涂布机。由于电晕放电喷射器和摩擦喷射器的粉体涂料带电极性不同，所以必须根据所用涂布机选择粉体涂料。此外，还可采用流动浸渍装置作为粉体涂料的涂布机。
权利要求
1.镁合金成形品的涂覆结构，其特征在于，至少由具有深度为D的浇注条痕的镁合金成形品和形成于前述镁合金成形品表面的厚度为T的涂膜构成，浇注条痕的深度和涂膜的厚度的关系满足T≥0.8D。
2.如权利要求1所述的镁合金成形品的涂覆结构，其中，前述成形品的厚度为0.3mm～5.0mm。
3.如权利要求1所述的镁合金成形品的涂覆结构，所述涂覆结构由前述镁合金成形品、形成于前述镁合金成形品表面的防锈膜及形成于前述防锈膜上的涂膜构成，涂膜中不含油灰修补区域。
4.镁合金成形品的涂覆结构，其特征在于，具有最深为100μm、且开口宽度最长为0.5mm的浇注条痕，在镁合金成形品表面形成了防锈膜，在防锈膜表面形成了平均表面粗糙度在10μm以上、且厚度在80μm以上的涂膜。
5.如权利要求1所述的镁合金成形品的涂覆结构，其中，前述涂膜由粉体涂料构成。
6.如权利要求1所述的镁合金成形品的涂覆结构，其中，前述涂膜中含有铝粉。
7.如权利要求1所述的镁合金成形品的涂覆结构，其中，前述防锈膜由构成镁合金成形品的镁的氧化膜形成。
8.镁合金成形品的制造方法，其特征在于，包括以下4个步骤，使全部或部分含有4～12％Al的镁-铝合金熔融的步骤；在模具表面涂布脱模剂的步骤；将前述镁合金熔液注射到加热至200℃～300℃间的规定温度的模具空隙中，形成成形体的步骤；从模具中取出前述成形体，从成形品除去浇道、浇口、金属熔体残留物等流动部分的步骤。
9.如权利要求8所述的镁合金成形品的制造方法，其特征还在于，前述成形品的厚度为0.3～5.0mm。
10.镁合金成形品的涂覆方法，其特征在于，包括以下3个步骤，在具有最深为100μm、且开口宽度最长为0.5mm的浇注条痕的镁合金成形品表面形成防锈膜的步骤；在防锈膜表面涂布硬化起始温度在140℃以下的粉体涂料的步骤；对涂布的粉体涂料进行硬化烧结的步骤。
11.如权利要求10所述的镁合金成形品的涂覆方法，其特征还在于，前述形成防锈膜的步骤包括脱脂处理步骤、活化处理步骤及氧化膜形成步骤。
12.如权利要求10所述的镁合金成形品的涂覆方法，其特征还在于，经磷酸盐处理而形成前述防锈膜。
13.如权利要求10所述的镁合金成形品的涂覆方法，其特征还在于，在前述防锈膜表面涂布含有3质量％以上的铝粉的粉体涂料。
14.镁合金成形品的外包装部件，其特征在于，具备前述权利要求1所述的涂覆结构。
全文摘要
本发明提供了具有良好外观的镁合金成形品的涂覆结构及能以较少步骤制得具有良好外观的镁合金成形品涂覆结构的涂覆方法,以及使用了该涂覆结构的外包装部件。本发明的涂覆结构具有最深为100μm、且开口宽度最长为0.5mm的浇注条痕,在镁合金成形品表面形成防锈膜,在防锈膜表面形成平均表面粗糙度在10μm以上、且厚度在80μm以上的涂膜。
文档编号B05D7/24GK1359759SQ01143509
公开日2002年7月24日 申请日期2001年12月6日 优先权日2000年12月7日
发明者松永浩二, 西川幸男, 四方直広, 上川路光春, 松村圭三, 宝晃 申请人:松下电器产业株式会社