[发明专利]金属的陶瓷被膜涂布方法和用于该方法的电解液以及陶瓷被膜和金属材料

说明书

技术领域

本发明涉及进行电解处理在金属基体表面上形成陶瓷被膜的金属的陶瓷被膜涂布方法，以及适用于该方法的金属的陶瓷涂布用电解液。另外，本发明涉及可以设置在金属基体上的陶瓷被膜和具有该陶瓷被膜的金属材料。

背景技术

为了赋予铝合金、镁合金等轻金属材料耐磨性或耐腐蚀性，通过阳极氧化处理、电镀、气相生长法等在金属上形成硬质被膜或耐腐蚀性被膜。

例如，作为对铝合金的表面处理，可以采用通过低温硫酸浴进行的硬质氧化铝处理、或者镀镍、镀铬。

与此相反，对镁合金进行的表面处理采用化成处理、镀镍等方法时，因为镁是实用的金属中最活泼的金属，所以难以获得耐腐蚀性。因此，为了赋予耐腐蚀性，采用使用HAE浴、DOW17浴、JIS浴等的阳极氧化处理。

然而，在镁合金中，从Kubashevsky的体积分数可知，由于形成氧化物导致与原来的合金相比体积减少，所以以镁自身不能制作致密的氧化被膜。

因此，用于阳极氧化处理的上述各处理浴中含有铬、氟等的化合物。为了获得致密的氧化被膜，通常使用如DOW17浴那样的含有大量铬化合物的电解液，但从环境负荷和再循环性等方面出发不优选。

在专利文献1中，记载了不含重金属、氟等有害物质而向镁合金赋予耐腐蚀性被膜的处理方法，该方法使用含有大量氢氧化钠和磷酸的碱性电解液，通过双极性电解法进行电解处理，形成被膜。

另外，在专利文献2中记载了使用含有具有偏硅酸钠和璜酸基的添加剂的电解液进行阳极氧化形成被膜的方法。

使用这些方法时，可以在镁合金上形成耐腐蚀性和装饰性优异的被膜，但不能制作耐切削性和耐磨性优异的硬质被膜。

另外，一般而言，若使用碱性电解液进行阳极氧化处理，可以形成绝缘性被膜，被膜的形成速度慢。在专利文献3和4中记载了下述方法：为了提高被膜形成速度，使用添加了不溶性粒子的电解液，对铝合金和镁合金进行阳极氧化处理。特别是在专利文献4中，推荐通过调整电解液中的偏硅酸钠的浓度，在伴随火花放电的同时实施阳极氧化处理。

使用这些方法时，虽然可以制作被膜厚度大、耐腐蚀性优异的被膜，但不能得到滑动性优异的平滑被膜。

与此相对，作为具有优异的耐腐蚀性和平滑性的被膜的制作方法，可以列举在电解处理中伴随火花放电的同时进行阳极氧化处理的Anomag处理。

在非专利文献1和2中，报告了通过进行Anomag处理可以在镁合金上形成高耐腐蚀性被膜，即使在盐水喷雾试验1000小时后腐蚀面积率也仅为0.1％以下。虽然在被膜上可以观察到电解处理中的火花放电造成的微细孔，具有多孔性，但在底材金属和被膜的界面上形成了数μm左右的致密过渡层。

再者，在专利文献5中记载了下述方法：通过使用以氨为主成分的电解液，升高火花放电起始电压，无火花放电地形成平滑的耐腐蚀性被膜。

另外，在专利文献6中记载了下述方法：通过火花放电在镁合金上形成陶瓷被膜，进行表面处理后，形成阳极电沉积涂层，进一步提高耐腐蚀性。

另外，在专利文献7中记载了形成陶瓷被膜的方法，该方法是在电解浴中通过火花放电在基体表面上形成陶瓷被膜的方法，其特征在于，在电解浴中使陶瓷微粒悬浮于水溶性或含有胶体状硅酸盐和/或含氧酸盐的水溶液中的同时，进行火花放电。

专利文献1：日本特开2002-220697号公报

专利文献2：日本特开2006-45624号公报

专利文献3：日本特开平8-167543号公报

专利文献4：日本特开2004-91852号公报

专利文献5：日本特表平11-502567号公报

专利文献6：日本特开2000-345370号公报

专利文献7：日本特开平3-94077号公报

非专利文献1：西条充司，日野实等，《表面技术》，59(9)，第547-551页(2005)

非专利文献2：酒井宏司，日野实等，《Materia Japan》，43(1)，第52-54页(2004)

发明内容

然而，在专利文献1-6以及非专利文献1和2中记载的镁合金的表面处理方法中，由于被膜以氧化镁为主成分，因此存在被膜的致密性低、耐磨性低的缺点。另外，耐腐蚀性也不十分充分。

另外，由于镁合金的比强度高、质量轻，因此伴随近年的触变注射成型技术等铸造技术的提高，积极谋求使镁合金不仅适用于构造用材料，也适用于滑动部件等机械部件。这一点上，在专利文献7所记载的方法中，通过硅酸等形成的被膜脆，对配对材料的攻击性高，不适于滑动部件等的用途。