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JP2023087827A - Lead-free low-melting-point glass composition, coated magnesium alloy member, joint body, method for producing coated magnesium alloy member, and method for producing joint body - Google Patents

Lead-free low-melting-point glass composition, coated magnesium alloy member, joint body, method for producing coated magnesium alloy member, and method for producing joint body Download PDF

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JP2023087827A
JP2023087827A JP2021202316A JP2021202316A JP2023087827A JP 2023087827 A JP2023087827 A JP 2023087827A JP 2021202316 A JP2021202316 A JP 2021202316A JP 2021202316 A JP2021202316 A JP 2021202316A JP 2023087827 A JP2023087827 A JP 2023087827A
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Japan
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magnesium alloy
glass
alloy member
melting
lead
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JP2021202316A
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Japanese (ja)
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インジャ ヤン
Yingjuan Yang
雅史 能島
Masafumi Nojima
孝 内藤
Takashi Naito
秀樹 山浦
Hideki Yamaura
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Proterial Ltd
Original Assignee
Proterial Ltd
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Abstract

To reduce the difference in thermal expansion coefficient between a Mg alloy member and a glass composition applied thereto, preventing the peeling of the glass composition and improving the corrosion resistance of the Mg alloy.SOLUTION: A lead-free low-melting-point glass composition comprises vanadium oxide, phosphorus oxide, iron oxide and alkali metal oxide, and satisfies the relational expressions of (1), (2) and (3) in terms of oxide: [V2O5]>[P2O5]>[Fe2O3] (1), 2[Fe2O3]≤[V2O5]≤[P2O5]+[Fe2O3] (2) and [Fe2O3]≤[R2O]≤2.5[Fe2O3] (3) (where [X] represents the content of a component X, expressed in mol%, and R represents an alkali metal).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、無鉛低融点ガラス組成物、被覆マグネシウム合金部材、接合体、被覆マグネシウム合金部材の製造方法、及び接合体の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lead-free low-melting glass composition, a coated magnesium alloy member, a joined body, a method for producing a coated magnesium alloy member, and a method for producing a joined body.

自動車や航空機、電車などのモビリティの軽量化に向けて、実用金属の中で最も軽いMg合金の適用が期待されている。他にも、携帯デジタル機器、回転体多様な製品にマグネシウム合金部材を適用することで、製品の軽量化、高効率化を望める。 Application of Mg alloy, which is the lightest among practical metals, is expected to reduce the weight of mobility such as automobiles, aircraft, and trains. In addition, by applying magnesium alloy members to various products such as mobile digital equipment and rotating bodies, we can expect weight reduction and high efficiency of products.

しかしながら、Mg合金は、イオン化傾向が比較的大きいため、湿潤な環境においては耐食性が低い。さらに、適用先拡充のため他の部材と組み合わせた場合、Mg合金が異種金属と接触することで、ガルバニック腐食が発生し、Mg合金が優先的に腐食される。 However, Mg alloys have a relatively high tendency to ionize and thus have poor corrosion resistance in wet environments. Furthermore, when the Mg alloy is combined with other members to expand its application, galvanic corrosion occurs due to the contact of the Mg alloy with dissimilar metals, and the Mg alloy is preferentially corroded.

このようなMg合金を含む製品の腐食を低減するため、表面処理、塗装処理等の技術が研究されている。 In order to reduce the corrosion of products containing such Mg alloys, techniques such as surface treatment and painting have been studied.

特許文献1には、Alを含有するMg合金材と鋼材(亜鉛めっき鋼板)との接合に際して、MgとZnの共晶溶融を生じさせて、酸化皮膜や不純物などと共に接合界面から排出すると共に、Al-Mg系金属間化合物やFe-Al系金属間化合物を生成させて、両材料の新生面同士を接合する、異種金属の接合方法が開示されている。 In Patent Document 1, when joining an Mg alloy material containing Al and a steel material (galvanized steel sheet), eutectic melting of Mg and Zn is caused, and the oxide film, impurities, etc. are discharged from the joint interface, A method for joining dissimilar metals is disclosed in which an Al--Mg intermetallic compound or an Fe--Al intermetallic compound is produced and new surfaces of both materials are joined.

特許文献2には、皮膜付着量が低くても耐食性の高い金属基複合材料を得ることを目的として、アルミニウム若しくはマグネシウム又はそれらの合金を下地とし、溶融後の遷移金属酸化物ガラスで被覆された金属基複合材料であって、遷移金属酸化物ガラスは、バナジウムと、テルル又は燐の少なくとも1種と、銀、鉄、タングステン、銅、アルカリ金属、アルカリ土類金属の少なくとも1種とを含むものが開示されている。 In Patent Document 2, for the purpose of obtaining a metal matrix composite material with high corrosion resistance even if the coating amount is low, aluminum or magnesium or an alloy thereof is used as a base and is coated with a transition metal oxide glass after melting. A metal matrix composite material, wherein the transition metal oxide glass contains vanadium, at least one of tellurium or phosphorus, and at least one of silver, iron, tungsten, copper, alkali metals and alkaline earth metals. is disclosed.

特開2009-269085号公報JP 2009-269085 A 特開2013-194285号公報JP 2013-194285 A

Mg合金を絶縁体であるガラスで被覆することでMg合金の耐食性を向上させ、多様な環境下、異材接合での利用が可能となる。 By coating the Mg alloy with glass, which is an insulator, the corrosion resistance of the Mg alloy is improved, making it possible to use it for joining dissimilar materials under various environments.

特許文献1に記載されている異種金属の接合部においては、共晶溶融を生じさせて、酸化皮膜や不純物などと共に接合界面から排出しているが、耐食性に関しては改善の余地がある。 In the joint of dissimilar metals described in Patent Document 1, eutectic melting is caused and the oxide film, impurities, etc. are discharged from the joint interface, but there is room for improvement in terms of corrosion resistance.

特許文献2に記載されているガラス皮膜は、数10μm以上と厚い場合には、ガラスと下地金属との熱膨張差に起因して、ガラス皮膜のクラックや剥離の問題があり、これらを防止するために、ガラスペーストに、セラミックスや金属の熱膨張制御用フィラーを添加し、ガラス皮膜と下地金属の熱膨張を近づけるとされている。すなわち、ガラス単体で下地金属との熱膨張差を小さくすることは十分には考慮されていない。 When the glass film described in Patent Document 2 is as thick as several tens of μm or more, there are problems of cracking and peeling of the glass film due to the difference in thermal expansion between the glass and the underlying metal. For this reason, it is said that a filler for controlling the thermal expansion of ceramics and metals is added to the glass paste to bring the thermal expansion of the glass film and the base metal close to each other. In other words, it is not sufficiently considered to reduce the difference in thermal expansion between the glass alone and the base metal.

本発明の目的は、Mg合金部材と、これに塗工したガラス組成物との熱膨張係数の差を小さくして、ガラス組成物の剥離等を防止するとともに、Mg合金の耐食性を向上することにある。 An object of the present invention is to reduce the difference in thermal expansion coefficient between the Mg alloy member and the glass composition coated thereon, thereby preventing separation of the glass composition and improving the corrosion resistance of the Mg alloy. It is in.

本発明の無鉛低融点ガラス組成物は、酸化バナジウム、酸化リン、酸化鉄及びアルカリ金属酸化物を含み、酸化物換算で、次の関係式(1)、(2)及び(3)を満たす。 The lead-free low-melting-point glass composition of the present invention contains vanadium oxide, phosphorus oxide, iron oxide and alkali metal oxides, and satisfies the following relational expressions (1), (2) and (3) in terms of oxides.

[V2O5]>[P2O5]>[Fe2O3] …(1)
2[Fe2O3]≦[V2O5]≦[P2O5]+[Fe2O3] …(2)
[Fe2O3]≦[R2O]≦2.5[Fe2O3] …(3)
(式中、[X]は成分Xの含有量を表し、その単位は「モル%」である。Rはアルカリ金属である。)
[ V2O5 ] > [ P2O5 ]>[ Fe2O3 ] (1 )
2 [ Fe2O3 ] [ V2O5 ]≤[ P2O5 ]+ [ Fe2O3 ] ( 2 )
[ Fe2O3 ] [ R2O ]≤2.5[ Fe2O3 ] (3 )
(In the formula, [X] represents the content of component X, and its unit is "mol %". R is an alkali metal.)

本発明によれば、Mg合金部材と、これに塗工したガラス組成物との熱膨張係数の差を小さくして、ガラス組成物の剥離等を防止するとともに、Mg合金の耐食性を向上することができる。その結果、飛行機、電車、モビリティ、携帯デジタル機器、回転体などで軽量化、高効率化及び適用先拡大が望める。 According to the present invention, the difference in thermal expansion coefficient between the Mg alloy member and the glass composition coated thereon is reduced to prevent peeling of the glass composition and improve the corrosion resistance of the Mg alloy. can be done. As a result, weight reduction, efficiency improvement, and expansion of applications can be expected in airplanes, trains, mobility, mobile digital devices, rotating bodies, and the like.

ガラスの代表的な示差熱分析(DTA)の結果の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the result of the typical differential thermal analysis (DTA) of glass. ガラス被覆Mg合金部材を作製する方法を模式的に示すフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram schematically showing a method for producing a glass-coated Mg alloy member; 樹脂バインダーをエチルセルロースとし、溶媒をブチルカルビトールアセテートとしたガラスペーストを焼成する場合の温度履歴を示すグラフである。4 is a graph showing the temperature history when firing a glass paste in which ethyl cellulose is used as a resin binder and butyl carbitol acetate is used as a solvent. ガラス被覆Mg合金部材及びガラス被覆金属Al部材の耐塩水性を評価する塩水浸漬試験の装置構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an apparatus configuration for a saltwater immersion test for evaluating saltwater resistance of a glass-coated Mg alloy member and a glass-coated metal Al member. 溶媒をα‐テルピネオールとしたガラスペーストを焼成する場合の温度履歴を示すグラフである。4 is a graph showing the temperature history when firing a glass paste using α-terpineol as a solvent. 溶媒をポリエチレンオキサイドの水溶液としたガラスペーストを焼成する場合の温度履歴を示すグラフである。4 is a graph showing the temperature history when firing a glass paste using an aqueous solution of polyethylene oxide as a solvent. Mg合金部材と異種部材との接合体を作製する方法を模式的に示すフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram schematically showing a method of producing a joined body of an Mg alloy member and dissimilar members; 図7Aの工程(c)の接合体を示す断面図である。FIG. 7B is a cross-sectional view showing the joined body in step (c) of FIG. 7A; Mg合金と異種部材との接合体の耐塩水性を評価する塩水浸漬試験の装置構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an apparatus configuration for a saltwater immersion test for evaluating the saltwater resistance of a joined body of a Mg alloy and dissimilar members. 締結された構造を有する接合体の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a joined body having a fastened structure; 図9の接合体の製造方法を示すフロー図である。FIG. 10 is a flowchart showing a manufacturing method of the joined body of FIG. 9;

以下、本開示に係る実施形態について、図表を参照して詳細に説明する。ただし、本開示の内容に係る発明は、ここで取り上げた実施形態に限定されることはなく、その要旨を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良をしたものを含む。 Hereinafter, embodiments according to the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. However, the invention according to the content of the present disclosure is not limited to the embodiments taken up here, and includes suitable combinations and improvements within the scope of not changing the gist of the invention.

本開示に係る接合体は、Mg合金部材とMg合金以外の材料で形成された異種部材とをガラス層を介して接合したものであり、Mg合金部材と異種部材との直接接触を防止するものである。なお、本明細書においては、マグネシウム合金を「Mg合金」と表記する場合がある。同様に、マグネシウム合金部材を「Mg合金部材」と表記する場合がある。 The joined body according to the present disclosure is obtained by joining a Mg alloy member and a dissimilar member formed of a material other than the Mg alloy through a glass layer, and prevents direct contact between the Mg alloy member and the dissimilar member. is. In addition, in this specification, a magnesium alloy may be described as a "Mg alloy." Similarly, the magnesium alloy member may be referred to as "Mg alloy member".

言い換えると、接合体は、マグネシウム合金からなるマグネシウム合金部材と、マグネシウム合金以外の材料からなりかつマグネシウム合金部材と接触した場合に電位差を生ずる異種部材と、マグネシウム合金部材と異種部材との間に配置されたガラス層と、を有し、マグネシウム合金部材と異種部材とは、離れた状態に配置され、ガラス層は、後述の無鉛低融点ガラス組成物を含む。ここで、本開示に係る無鉛低融点ガラス組成物は、異種部材の材料として、マグネシウム合金よりもイオン化傾向が小さいアルミニウム、鉄等を用いる場合に特に有効である。 In other words, the joined body is arranged between a magnesium alloy member made of a magnesium alloy, a dissimilar member made of a material other than the magnesium alloy and generating a potential difference when in contact with the magnesium alloy member, and the magnesium alloy member and the dissimilar member. the magnesium alloy member and the dissimilar member are separated from each other, and the glass layer contains a lead-free low-melting-point glass composition to be described later. Here, the lead-free low-melting-point glass composition according to the present disclosure is particularly effective when using aluminum, iron, etc., which have a lower ionization tendency than magnesium alloys, as the material of the dissimilar member.

はじめに、ガラスの特性温度の定義について説明する。 First, the definition of the characteristic temperature of glass will be explained.

図1は、ガラス特有の代表的な示差熱分析(DTA)の結果の一例を示すグラフである。 FIG. 1 is a graph showing an example of the results of typical differential thermal analysis (DTA) peculiar to glass.

ガラスの特性温度(転移点、屈伏点、軟化点等)は、示差熱分析(DTA)により測定した。一般に、ガラスのDTAは、粒径が数十μm程度のガラス粒子を用い、さらに標準試料として高純度のアルミナ(α‐Al)粒子を用いて、大気中5℃/分の昇温速度で測定される。 The characteristic temperatures (transition point, yield point, softening point, etc.) of the glass were measured by differential thermal analysis (DTA). In general, DTA of glass uses glass particles with a particle size of about several tens of μm, and further uses high-purity alumina (α-Al 2 O 3 ) particles as a standard sample. Measured in speed.

本図に示すように、上記の昇温速度でガラス粒子を加熱すると、転移点Tから吸熱を開始し、第一吸熱ピークに対応する屈伏点Mに達する。そして、吸熱量は、一旦減少した後、再度増加する。第二吸熱ピークに対応する温度は、軟化点Tである。更に加熱していくと、結晶化温度Tcryから発熱量が急増し、発熱ピークに達する。この発熱ピークは、ガラスの結晶化によるものであり、発熱を開始する温度を結晶化温度Tcry、その発熱ピークの極大値を示す温度は、結晶化ピーク温度Tcry-pと呼ぶ。 As shown in this figure, when the glass particles are heated at the above-mentioned rate of temperature increase, heat absorption starts from the transition point Tg and reaches the yield point Mg corresponding to the first endothermic peak. Then, the heat absorption amount decreases once and then increases again. The temperature corresponding to the second endothermic peak is the softening point Ts . As the material is further heated, the amount of heat generated increases sharply from the crystallization temperature Tcry and reaches an exothermic peak. This exothermic peak is due to the crystallization of the glass, the temperature at which heat generation starts is called crystallization temperature T cry , and the temperature at which the exothermic peak reaches its maximum value is called crystallization peak temperature T cry-p .

なお、通常では、それぞれの特性温度は、接線法によって求められる。厳密には、T、M及びTは、ガラスの粘度によって定義され、Tは1013.3poise、Mは1011.0poise、Tは107.65poiseに相当する温度である。 In addition, each characteristic temperature is usually obtained by the tangent method. Strictly speaking, T g , M g and T s are defined by the viscosity of the glass, with T g corresponding to 10 13.3 poise, M g to 10 11.0 poise and T s to 10 7.65 poise. temperature.

ガラスの結晶化傾向は、軟化点Tと結晶化温度Tcryとの温度差(絶対値)と、結晶化による発熱ピークの高さ、すなわちその発熱量とから判定される。軟化点Tと結晶化温度Tcryとの温度差(絶対値)が大きければ、ガラスが軟化点Tを超える温度に達しても、Tcryに達しない温度範囲でガラスを軟化流動させることが容易となる。すなわち、軟化点Tと結晶化温度Tcryとが近いほど、結晶化傾向が大きくなり、加熱焼成時に結晶化しやすくなる。ガラスが結晶化すると、低温での軟化流動性が低くなる。 The crystallization tendency of the glass is determined from the temperature difference (absolute value) between the softening point Ts and the crystallization temperature Tcry and the height of the exothermic peak due to crystallization, that is, the amount of heat generated. If the temperature difference (absolute value) between the softening point Ts and the crystallization temperature Tcry is large, the glass can be softened and flowed in a temperature range that does not reach Tcry even if the temperature exceeds the softening point Ts. becomes easier. That is, the closer the softening point Ts and the crystallization temperature Tcry are, the greater the crystallization tendency becomes and the easier the crystallization is during heating and firing. When the glass crystallizes, the softening fluidity at low temperatures becomes low.

転移点T、屈伏点M及び軟化点Tに代表される特性温度が低いほど、低温での軟化流動性が高い。一方、これらの特性温度が低いガラスほど、耐水性、耐塩水性などの化学的安定性が劣る傾向がある。 The lower the characteristic temperatures represented by the transition point T g , yield point M g and softening point T s , the higher the softening fluidity at low temperatures. On the other hand, glass with lower characteristic temperatures tends to be inferior in chemical stability such as water resistance and salt water resistance.

また、結晶化の際の発熱量が小さければ、一定の昇温速度で加熱してTcryに達した場合に、発熱による制御不能な温度上昇が生じてしまうことが少ないため、結晶化の進行を抑制することができる。接合や被覆の焼成温度は、昇温速度、雰囲気、圧力等の焼成条件や含有する金属粒子の種類、含有量及び粒径にも影響されるが、含有するガラス粒子の軟化点Tより30~50℃程度高く設定されることが多い。この焼成温度で、ガラス粒子を軟化流動させ、接合や被覆を実施する。 In addition, if the amount of heat generated during crystallization is small, when T cry is reached by heating at a constant temperature increase rate, uncontrollable temperature rise due to heat generation is less likely to occur, so crystallization proceeds. can be suppressed. The firing temperature for bonding and coating is affected by the heating rate, atmosphere, pressure , and other firing conditions, as well as the type, content, and particle diameter of the metal particles contained. It is often set as high as ~50°C. At this firing temperature, the glass particles are softened and flowed to perform bonding and coating.

本開示に係る無鉛低融点ガラス組成物は、酸化バナジウム、酸化リン、酸化鉄及びアルカリ金属酸化物を含む。そして、酸化物換算で、次の関係式(1)、(2)及び(3)を満たす。 The lead-free low melting point glass composition according to the present disclosure comprises vanadium oxide, phosphorous oxide, iron oxide and alkali metal oxides. Then, in terms of oxide, the following relational expressions (1), (2) and (3) are satisfied.

[V2O5]>[P2O5]>[Fe2O3] …(1)
2[Fe2O3]≦[V2O5]≦[P2O5]+[Fe2O3] …(2)
[Fe2O3]≦[R2O]≦2.5[Fe2O3] …(3)
(式中、[X]は成分Xの含有量を表し、その単位は「モル%」である。Rはアルカリ金属である。以下同じ。)
さらに、無鉛低融点ガラス組成物は、酸化物換算で、次の関係式(4)を満たすことが望ましい。
[ V2O5 ] > [ P2O5 ]>[ Fe2O3 ] (1 )
2 [ Fe2O3 ] [ V2O5 ]≤[ P2O5 ]+[ Fe2O3 ] ( 2 )
[ Fe2O3 ] [ R2O ]≤2.5[ Fe2O3 ] (3 )
(In the formula, [X] represents the content of component X, and its unit is "mol %". R is an alkali metal. Same below.)
Furthermore, the lead-free low-melting glass composition desirably satisfies the following relational expression (4) in terms of oxide.

[V2O5]+[P2O5]+[Fe2O3]+[R2O]≧84 …(4)
また、R2Oは、K2Oであることが望ましい。
[ V2O5 ] + [ P2O5 ] + [ Fe2O3 ] + [ R2O ] 84 ( 4 )
Also, R 2 O is preferably K 2 O.

無鉛低融点ガラス組成物は、酸化テルル、酸化タングステン及び酸化モリブデンのうちいずれか1種類以上を更に含むことが望ましい。そして、酸化物換算で、次の関係式(5)又は(6)を満たすことが望ましい。 The lead-free low-melting-point glass composition preferably further contains at least one of tellurium oxide, tungsten oxide and molybdenum oxide. It is desirable to satisfy the following relational expression (5) or (6) in terms of oxide.

[TeO2]+[WO3]+[MoO3]≦16 …(5)
[TeO2]+[WO3]+[MoO3]≦[Fe2O3] …(6)
無鉛低融点ガラス組成物は、酸化物換算で、次の関係式(7)、(8)及び(9)を満たすことが望ましい。
[ TeO2 ] + [ WO3 ] + [ MoO3 ] ≤ 16 (5)
[ TeO2 ] + [ WO3 ] + [ MoO3 ] ≤ [ Fe2O3 ] (6)
The lead-free low-melting-point glass composition desirably satisfies the following relational expressions (7), (8) and (9) in terms of oxide.

27≦[V2O5]≦40 …(7)
[V2O5]+[R2O]≧50 …(8)
[R2O]≦2[Fe2O3] …(9)
無鉛低融点ガラス組成物は、軟化点が400℃以下であり、結晶化温度が軟化点より80℃以上高いことが望ましい。
27≤[ V2O5 ]≤40 ( 7)
[ V2O5 ] + [ R2O ] ≥ 50 (8 )
[ R2O ]≤2[ Fe2O3 ] (9)
The lead-free low-melting-point glass composition preferably has a softening point of 400° C. or lower and a crystallization temperature higher than the softening point by 80° C. or higher.

上記の無鉛低融点ガラス組成物について、各元素の働きについて説明する。 The function of each element in the lead-free low-melting-point glass composition will be described.

以下では、ガラス成分を酸化物で表す。 Below, glass components are represented by oxides.

ガラスは、V2O5からなる層状構造を有し、その層内にWO3、MoO3等が存在しているものと考えられる。また、その層間にP2O5、Fe2O3、R2O等が存在し、層間に存在するP2O5、Fe2O3、R2O等は、層状構造を形成するV2O5に結合しているものと考えられる。 Glass has a layered structure consisting of V 2 O 5 , and WO 3 , MoO 3 and the like are thought to exist within the layers. In addition, P 2 O 5 , Fe 2 O 3 , R 2 O, etc. exist between the layers, and P 2 O 5 , Fe 2 O 3 , R 2 O, etc. exist between the layers, and V 2 forms a layered structure. Presumably bound to O5 .

V2O5及びP2O5は、ガラス化させる成分であり、軟化点など特性温度を低温化への効果はV2O5>P2O5である。一方、V2O5が多すぎる場合、V2O5は水に溶出しやすいため、耐水性や耐塩水性などの化学的安定性が劣る。そのため、[V2O5]≦40を満たすことが望ましい。 V 2 O 5 and P 2 O 5 are components that vitrify, and the effect of lowering the characteristic temperature such as the softening point is V 2 O 5 >P 2 O 5 . On the other hand, when V 2 O 5 is too much, V 2 O 5 tends to dissolve in water, resulting in poor chemical stability such as water resistance and salt water resistance. Therefore, it is desirable to satisfy [V 2 O 5 ]≦40.

P2O5については、V2O5>P2O5である場合、P2O5はガラス構造の層間力を強まり、V2O5の溶出を減少する。一方、P2O5≧V2O5の場合、特性温度が高くなり、熱膨張係数が小さくなる。このため、P2O5≧V2O5の場合、熱膨張係数が大きいMg合金に被覆したガラスが剥離するおそれがある。 As for P2O5 , when V2O5 > P2O5 , P2O5 enhances the interlayer force of the glass structure and reduces the elution of V2O5 . On the other hand, when P 2 O 5 ≧V 2 O 5 , the characteristic temperature increases and the thermal expansion coefficient decreases. Therefore, when P 2 O 5 ≧V 2 O 5 , there is a risk that the glass coated on the Mg alloy having a large thermal expansion coefficient will peel off.

ガラス層状構造の層間に存在するFe2O3は、その層間力を強め、水分などによる溶出を抑制する効果がある。このため、耐水性や耐塩水性などの化学的安定性を大幅に向上することができる。一方、Fe2O3の含有量が多い場合、軟化点などの特性温度が高くなり、さらに軟化点などの特性温度と結晶化温度との差が小さくなるため、結晶化しやすくなる。そのため、次の2つの式を満たすことが望ましい。 Fe 2 O 3 existing between the layers of the glass layered structure strengthens the interlayer force and has the effect of suppressing elution due to moisture and the like. Therefore, chemical stability such as water resistance and salt water resistance can be greatly improved. On the other hand, when the content of Fe 2 O 3 is large, the characteristic temperature such as the softening point becomes high, and the difference between the characteristic temperature such as the softening point and the crystallization temperature becomes small, so crystallization is facilitated. Therefore, it is desirable to satisfy the following two expressions.

[V2O5]>[P2O5]>[Fe2O3]
2[Fe2O3]≦[V2O5]≦[P2O5]+[Fe2O3]
同じく、ガラス層状構造の層間に存在するR2Oは、層間力が比較的弱く、加熱や水分により層状構造から離れやすい。このため、R2Oは、軟化点などのガラス特性温度を低くする成分であり、熱膨張係数を向上させることができる。一方、R2Oの含有量が多い場合、水に溶出しやすいため、耐水性や耐塩水性などの化学的安定性が劣る。そのため、次の式を満たすことが望ましい。
[ V2O5 ] > [ P2O5 ] > [ Fe2O3 ]
2 [ Fe2O3 ] [ V2O5 ]≤[ P2O5 ]+ [ Fe2O3 ]
Similarly, R 2 O present between the layers of the glass layered structure has a relatively weak interlayer force and is easily separated from the layered structure by heating or moisture. Therefore, R 2 O is a component that lowers the glass characteristic temperature such as the softening point, and can improve the thermal expansion coefficient. On the other hand, when the content of R 2 O is high, it is likely to dissolve in water, resulting in poor chemical stability such as resistance to water and salt water. Therefore, it is desirable to satisfy the following formula.

[Fe2O3]≦[R2O]≦2.5[Fe2O3]
アルカリ金属酸化物R2Oとしては、Li2O、Na2O及びK2Oが挙げられる。イオン半径が小さく、イオン化傾向が大きいほど、耐塩水性などの化学的安定性が低い。また、イオン半径が大きいほど、ガラス化しやすく、結晶化しにくい。よって、R2Oは、K2Oであることが好ましい。
[ Fe2O3 ] ≤[ R2O ]≤2.5 [ Fe2O3 ]
Alkali metal oxides R2O include Li2O , Na2O and K2O . The smaller the ionic radius and the higher the ionization tendency, the lower the chemical stability such as resistance to salt water. Also, the larger the ionic radius, the easier it is to vitrify and the harder it is to crystallize. Therefore, R2O is preferably K2O .

上記のV2O5、P2O5、Fe2O3およびR2Oのそれぞれの役割や効果は、それらの含有量が合計84モル%以上であることが好ましい。このようなガラスは、軟化点が低く、安全な温度範囲でMg合金に施工することが可能であること、熱膨張係数が高く、Mg合金に被覆した際に剥離することがないこと、及び、耐食性が高いことから、Mg合金の腐食を低減することが可能である。 Regarding the respective roles and effects of V 2 O 5 , P 2 O 5 , Fe 2 O 3 and R 2 O, the total content thereof is preferably 84 mol % or more. Such glass has a low softening point, can be applied to Mg alloys in a safe temperature range, has a high coefficient of thermal expansion, and does not peel when coated on Mg alloys, and Due to its high corrosion resistance, it is possible to reduce corrosion of Mg alloys.

追加成分は、結晶化傾向の低減に寄与する。 Additional components contribute to reducing the tendency to crystallize.

TeO2は、結晶化傾向を低減することができる。ただし、その含有量が多いと、Mg合金に被覆した際にMgにより還元され、Te単体として析出する。このため、ガラス構造が開放的になり、耐塩水性などの化学的安定性が劣る。ガラス層状構造の層内に存在するWO3及びMoO3も同じ効果を有する。そのため、次の式を満たすことが望ましい。 TeO2 can reduce the crystallization tendency. However, if the content is large, it is reduced by Mg when it is coated on the Mg alloy, and precipitates as simple Te. Therefore, the glass structure becomes open and chemical stability such as resistance to salt water is inferior. WO3 and MoO3 present in the layers of the glass lamellar structure have the same effect. Therefore, it is desirable to satisfy the following formula.

[TeO2]+[WO3]+[MoO3]≦[Fe2O3]
また、同じくガラス層状構造の層間に存在するBaOは、ガラス加熱時に表面失透(結晶化)を抑制する成分である。ただし、BaOは、Fe2O3と相性が悪く、同時に添加する際、ガラス化を阻害する作用があり、均一なガラスが得られない場合がある。
[ TeO2 ] + [ WO3 ]+[ MoO3 ]≤[ Fe2O3 ]
BaO, which is also present between layers of the glass layered structure, is a component that suppresses surface devitrification (crystallization) during heating of the glass. However, BaO is incompatible with Fe 2 O 3 and, when added at the same time, has the effect of inhibiting vitrification, and uniform glass may not be obtained.

MgOは、ガラスの結晶化を促進する作用があり、その含有量が多い場合、均一なガラスが得られない場合がある。 MgO has the effect of promoting the crystallization of glass, and if the content is large, uniform glass may not be obtained.

実施例1では、所定の成分を有するガラス組成物の単体での特性、並びに当該ガラス組成物を被覆に用いたMg合金部材及び金属Al部材の特性について検討した。 In Example 1, the properties of a single glass composition having predetermined components, and the properties of an Mg alloy member and a metal Al member coated with the glass composition were examined.

表1および表2に示すガラス組成物を作製し、ガラス特性について検討した。また、表1と表2中各ガラス特性が望ましい結果となった組成に対し、表3と表4ではMg合金および金属Alに被覆した際のガラス特性について検討した。 Glass compositions shown in Tables 1 and 2 were produced and their glass properties were examined. In addition, in Tables 1 and 2, the glass properties of the compositions obtained by coating the Mg alloy and the metal Al were examined in Tables 3 and 4.

(無鉛低融点ガラス組成物の作製)
実施例及び比較例の無鉛低融点ガラス組成物は、次の方法で作製した。
(Preparation of lead-free low-melting-point glass composition)
Lead-free low-melting-point glass compositions of Examples and Comparative Examples were produced by the following method.

各酸化物を混合した原料150~200gを白金るつぼに入れ、電気炉で5~10℃/分の昇温速度で900~950℃まで加熱し、1時間保持した。保持中は、均一なガラスとするため、攪拌した。白金るつぼを電気炉から取出し、あらかじめ150℃程度に加熱した黒鉛鋳型及びステンレス鋼板上に流し込んだ。 150 to 200 g of raw material mixed with each oxide was placed in a platinum crucible, heated to 900 to 950° C. at a rate of 5 to 10° C./min in an electric furnace, and held for 1 hour. Stirring was carried out during holding in order to obtain a uniform glass. The platinum crucible was taken out from the electric furnace and poured onto a graphite mold preheated to about 150° C. and a stainless steel plate.

ステンレス鋼板上に流し込んだガラスは、凝固し、黒いガラスカレットとなった。この状態を観察することにより、ガラス化状態を〇、×で評価した。〇は、ガラス光沢を有し、均一なガラスが得られた場合である。一方、×は、結晶化により失透が認められ、あるいは分相などが認められ、均一なガラスが得られなかった場合である。 The glass poured onto the stainless steel plate solidified to become black glass cullet. By observing this state, the vitrification state was evaluated by ◯ and ×. ○ indicates the case where a uniform glass having a glass luster was obtained. On the other hand, x indicates the case where devitrification due to crystallization or phase separation was observed, and uniform glass was not obtained.

(ガラスの特性温度の測定)
ガラス組成物の特性温度(転移点、屈伏点、軟化点等)は、示差熱分析(DTA)により測定した。この場合においては、上記の方法により作製したガラスカレットをアルミナ乳鉢に入れ、手作業で粉砕し、擂潰機で更に粒径20μm未満までに粉砕した。そして、得られたガラス粉末を用いて大気中5℃/分の昇温速度で測定した。
(Measurement of characteristic temperature of glass)
The characteristic temperatures (transition point, yield point, softening point, etc.) of the glass composition were measured by differential thermal analysis (DTA). In this case, the glass cullet produced by the above method was placed in an alumina mortar, manually pulverized, and further pulverized to a particle size of less than 20 μm with a grinder. Then, using the obtained glass powder, the temperature was measured at a rate of temperature increase of 5° C./min in the air.

(ガラス組成物の軟化流動性の評価)
ガラス組成物の加熱時の軟化流動性は、ボタンフロー試験により評価した。
(Evaluation of softening fluidity of glass composition)
The softening fluidity of the glass composition during heating was evaluated by a button flow test.

ガラス組成物のサンプルとしては、粒径20μm以下までに粉砕したガラス粉末を用いて、直径10mm、厚さ5mmのプレス成形体とした。この成形体をアルミナ基板上に置き、5℃/分の昇温速度でガラス粒子の軟化点Tより40℃程度高い温度まで加熱し、30分間保持した。この際における状態を観察することにより、流動性を〇、×で評価した。〇は、表面失透、結晶化や分相等の有無がなく、全て溶融し、良好な流動性が得られた場合である。一方、×は、結晶化や失透などにより良好な軟化流動性が得られなかった場合とした。 As a sample of the glass composition, a press molded body having a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm was formed by using glass powder pulverized to a particle size of 20 μm or less. This compact was placed on an alumina substrate, heated to a temperature about 40° C. higher than the softening point T s of the glass particles at a heating rate of 5° C./min, and held for 30 minutes. By observing the state at this time, the fluidity was evaluated by ◯ and ×. ○ indicates the case where there is no surface devitrification, crystallization, phase separation, or the like, and the sample is completely melted and good fluidity is obtained. On the other hand, x indicates the case where good softening fluidity was not obtained due to crystallization, devitrification, or the like.

(ガラス組成物の化学的安定性の評価)
ガラス組成物の化学的安定性に関して、耐水性及び耐塩水性の評価を次のようにして行った。
(Evaluation of chemical stability of glass composition)
Regarding the chemical stability of the glass composition, the water resistance and salt water resistance were evaluated as follows.

上記の方法により作製したガラスカレットを20cmの純水に浸漬し、5日放置することにより、耐水性を評価した。同様に、ガラスカレットを3.5質量%の塩水に浸漬し、5日放置することにより、耐水性を評価した。いずれの評価においても、〇は、5日間浸漬した後、目視観察で表面に腐食痕跡が見当たらない状態と認められる場合であり、これを良好とした。一方、×は、5日浸漬した後、ガラスが溶出した場合である。 The water resistance was evaluated by immersing the glass cullet produced by the above method in 20 cm 3 of pure water and leaving it for 5 days. Similarly, the water resistance was evaluated by immersing the glass cullet in 3.5% by mass salt water and leaving it for 5 days. In any evaluation, ◯ means that no trace of corrosion was found on the surface by visual observation after immersion for 5 days, and was regarded as good. On the other hand, x indicates the case where the glass was eluted after being immersed for 5 days.

ガラス総合評価は、全項目が〇評価の場合のみを良好「〇」とした。一項目でも×評価が付いた場合には、総合評価としては問題ありと判断し、「×」とした。また、×評価は1つもなく、△評価がある場合には、総合評価としては改善の余地ありと判断し、「△」とした。 In the comprehensive evaluation of the glass, only when all the items were evaluated as ◯, it was given as good “◯”. If even one item was evaluated as x, it was determined that there was a problem as a comprehensive evaluation, and it was set as "x". In addition, when there was no X evaluation and there was a △ evaluation, it was judged that there was room for improvement as a comprehensive evaluation and was given as "△".

総合評価が〇又は△のガラス組成物について、マグネシウム合金及び金属アルミニウムの表面に塗工し、耐食性(耐塩水性)を評価した。 Glass compositions with a comprehensive evaluation of ◯ or Δ were applied to the surfaces of magnesium alloys and metal aluminum, and corrosion resistance (salt water resistance) was evaluated.

(ガラス被覆Mg合金部材及びガラス被覆金属Al部材の作製)
ガラス被覆Mg合金部材およびガラス被覆金属Al部材は、次の方法で作製した。
(Production of glass-coated Mg alloy member and glass-coated metal Al member)
A glass-coated Mg alloy member and a glass-coated metal Al member were produced by the following method.

上記の方法により作製したガラスカレットをアルミナ乳鉢に入れ、手作業で粉砕し、擂潰機で更に粒径20μm未満までに粉砕した。粉砕したガラス組成物の粉末に樹脂バインダー及び溶剤を混合してアルミナ乳鉢の中で攪拌・混錬をし、ガラスペーストを作製した。 The glass cullet produced by the above method was placed in an alumina mortar, manually pulverized, and further pulverized to a particle size of less than 20 μm with a grinder. A resin binder and a solvent were mixed with the pulverized powder of the glass composition, and the mixture was stirred and kneaded in an alumina mortar to prepare a glass paste.

樹脂バインダーとしてはエチルセルロースを用い、溶剤としてはブチルカルビトールアセテートを用いた。 Ethyl cellulose was used as the resin binder, and butyl carbitol acetate was used as the solvent.

図2は、ガラス被覆Mg合金部材を作製する方法を模式的に示すフロー図である。 FIG. 2 is a flow diagram schematically showing a method of producing a glass-coated Mg alloy member.

本図に示すように、まず、Mg合金部材11(AZ31)を用意する(工程(a))。Mg合金部材11は、平板であり、寸法が1×20×20mmである。つぎに、上記の方法により作製したガラスペースト20をMg合金部材11の表面に塗布し、寸法1×20×20mmの純アルミニウム製の固定用治具31に固定する(工程(b))。そして、固定した状態のMg合金部材11を150℃で30分加熱することによりガラスペースト20を乾燥する(工程(c))。その後、焼成してガラス層21(ガラス焼成塗膜)とする(工程(d))。 As shown in this figure, first, an Mg alloy member 11 (AZ31) is prepared (step (a)). The Mg alloy member 11 is a flat plate with dimensions of 1×20×20 mm. Next, the glass paste 20 prepared by the above method is applied to the surface of the Mg alloy member 11, and fixed to a pure aluminum fixing jig 31 having dimensions of 1×20×20 mm (step (b)). Then, the fixed Mg alloy member 11 is heated at 150° C. for 30 minutes to dry the glass paste 20 (step (c)). Then, it is baked to form the glass layer 21 (glass baked coating film) (step (d)).

このようにして作製した、ガラス層21を有するMg合金部材11を「被覆マグネシウム合金部材」と呼ぶ。被覆マグネシウム合金部材は、マグネシウム合金を含む基材(Mg合金部材11)と、基材の表面に設けられた焼成被膜(ガラス焼成塗膜)と、を含み、焼成被膜は、本開示に係る無鉛低融点ガラス組成物を含む。 The Mg alloy member 11 having the glass layer 21 produced in this way is called a "coated magnesium alloy member". The coated magnesium alloy member includes a base material (Mg alloy member 11) containing a magnesium alloy and a fired coating (glass fired coating film) provided on the surface of the base material, and the fired coating is the lead-free material according to the present disclosure. Contains a low-melting-point glass composition.

図3は、樹脂バインダーをエチルセルロースとし、溶媒をブチルカルビトールアセテートとしたガラスペーストを焼成する場合の温度履歴を示すグラフである。 FIG. 3 is a graph showing the temperature history when firing a glass paste using ethyl cellulose as a resin binder and butyl carbitol acetate as a solvent.

本図に示すように、大気中において10℃/分の昇温速度で屈伏点付近まで昇温し、30分保持し、その後10℃/分の昇温速度で軟化点より30~50℃高い温度まで昇温し、その温度で30分保持し、炉冷した。これにより、ガラス被覆されたマグネシウム合金部材(被覆マグネシウム合金部材)を作製した。 As shown in this figure, the temperature is raised to near the yield point at a temperature increase rate of 10°C/min in the atmosphere, held for 30 minutes, and then 30 to 50°C higher than the softening point at a temperature increase rate of 10°C/min. It was heated to temperature, held at that temperature for 30 minutes, and cooled in a furnace. Thus, a glass-coated magnesium alloy member (coated magnesium alloy member) was produced.

同様の方法により、ガラス被覆された金属Al部材(ガラス被覆金属Al部材)を作製した。なお、本実施例においては、金属Alの基材としては、A6061を用いた。 A glass-coated metal Al member (glass-coated metal Al member) was produced in a similar manner. In this example, A6061 was used as the base material of metal Al.

(ガラス被覆Mg合金部材及びガラス被覆金属Al部材の評価)
ガラス焼成状態は、次のとおり、〇、×で評価した。
(Evaluation of glass-coated Mg alloy member and glass-coated metal Al member)
The glass firing state was evaluated by ◯ and × as follows.

金属板(Mg合金又は金属Al)の上にガラスペーストを塗布し、乾燥・焼成をした際、比較的平坦な膜であり、ガラス光沢を有する場合を良好な表面状態と判断し、〇とした。一方、濡れ性が低く、平坦な膜ができなかった場合、或いは結晶化により表面が失透した場合を×とした。 When glass paste was applied to a metal plate (Mg alloy or metal Al) and dried and fired, the film was relatively flat and had a glass luster. . On the other hand, when the wettability was low and a flat film could not be formed, or when the surface was devitrified due to crystallization, it was rated as x.

図4は、ガラス被覆Mg合金部材及びガラス被覆金属Al部材の耐塩水性を評価する塩水浸漬試験の装置構成を示す模式図である。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the apparatus configuration for a saltwater immersion test for evaluating the saltwater resistance of a glass-coated Mg alloy member and a glass-coated metal Al member.

本図に示すように、耐塩水性の評価は、ガラス層21を有するMg合金部材11又は異種部材12を固定用治具31により容器51内に固定し、濃度が3.5質量%の塩水41の中に浸漬し、蓋52をした状態で行った。 As shown in this figure, salt water resistance was evaluated by fixing the Mg alloy member 11 or the dissimilar member 12 having the glass layer 21 in a container 51 with a fixing jig 31, and The test was performed with the lid 52 closed.

耐塩水性は、5日間塩水浸漬した後の表面状態により、〇、△、×で評価した。5日間の塩水浸漬後外観上変化がない場合は〇、ガラスに腐食痕跡がある場合は△、Mg合金に腐食が観察された場合は×とした。 Salt water resistance was evaluated by ◯, Δ, and × depending on the surface condition after being immersed in salt water for 5 days. When there was no change in appearance after immersion in salt water for 5 days, it was rated as ◯, when there was a trace of corrosion on the glass, it was rated as Δ, and when corrosion was observed in the Mg alloy, it was rated as x.

また、ガラス焼成塗膜の総合評価は、〇、△、×で評価した。 In addition, the overall evaluation of the glass fired coating film was evaluated by ◯, Δ, and ×.

ガラス焼成状態及び耐塩水性の評価のすべてが〇の場合、総合評価を〇とした。一方、これらの評価項目のうち一つでも△を有する場合は、総合評価を△とした。同様に、これらの評価項目のうち一つでも×を有する場合は、総合評価を×とした。 When all of the evaluations of the glass firing state and salt water resistance were ◯, the overall evaluation was ◯. On the other hand, when even one of these evaluation items has Δ, the overall evaluation is Δ. Similarly, when even one of these evaluation items has an x, the overall evaluation is x.

以下、作製及び評価を行った実施例及び比較例について表にまとめたものについて説明する。 Examples and comparative examples in which fabrication and evaluation were performed are summarized in a table below.

表1は、実施例のガラス組成物GA01~GA50の組成を示したものである。 Table 1 shows compositions of glass compositions GA01 to GA50 of Examples.

表2は、実施例のガラス組成物GA01~GA50のガラス化状態、特性温度、軟化流動性及び化学的安定性を示したものである。 Table 2 shows the vitrification state, characteristic temperature, softening fluidity and chemical stability of the glass compositions GA01 to GA50 of the examples.

Figure 2023087827000001
Figure 2023087827000001

Figure 2023087827000002
Figure 2023087827000002

表2に示すとおり、実施例のガラス組成物GA01~GA50は、軟化点が400℃以下である。また、GA-43~GA45を除き、結晶化温度が軟化点より80℃以上高い。 As shown in Table 2, the glass compositions GA01 to GA50 of Examples have a softening point of 400° C. or lower. In addition, except for GA-43 to GA45, the crystallization temperature is higher than the softening point by 80°C or more.

表3は、比較例のガラス組成物GB01~GB44の組成を示したものである。 Table 3 shows the compositions of glass compositions GB01 to GB44 of comparative examples.

表4は、比較例のガラス組成物GB01~GB44のガラス化状態、特性温度、軟化流動性及び化学的安定性を示したものである。 Table 4 shows the vitrification state, characteristic temperature, softening fluidity and chemical stability of the comparative glass compositions GB01 to GB44.

Figure 2023087827000003
Figure 2023087827000003

Figure 2023087827000004
Figure 2023087827000004

表5は、実施例のガラス組成物GA01~GA50をMg合金(AZ31)及び金属Alに被覆材として適用した場合におけるガラス焼成状態及び耐塩水性を示したものである。 Table 5 shows the glass firing state and salt water resistance when the glass compositions GA01 to GA50 of the examples are applied as coating materials to Mg alloy (AZ31) and metal Al.

表6は、表4でガラス総合評価が良好であった比較例のガラス組成物をMg合金(AZ31)及び金属Alに被覆材として適用した場合におけるガラス焼成状態及び耐塩水性を示したものである。 Table 6 shows the glass firing state and salt water resistance when the glass composition of the comparative example, which had a good overall glass evaluation in Table 4, was applied as a coating material to Mg alloy (AZ31) and metal Al. .

Figure 2023087827000005
Figure 2023087827000005

Figure 2023087827000006
Figure 2023087827000006

表3及び4の比較例GB26、GB33及びGB36については、MgOを多く含有しているか、もしくはFe2O3及びBaOをともに含有しているため、均一にガラス化ができないものであった。このため、特性温度などの評価も実施しなかった。 Comparative Examples GB26, GB33 and GB36 in Tables 3 and 4 contained a large amount of MgO or contained both Fe 2 O 3 and BaO, so that they could not be vitrified uniformly. Therefore, the evaluation of the characteristic temperature and the like was not carried out.

比較例GB03、GB34及びGB35のガラス組成物は、Fe2O3を含有していないため、耐塩水性が低い。また、GB42のガラス組成物は、Fe2O3の含有量が次の式を満足しないため、耐塩水性が低い。 The glass compositions of Comparative Examples GB03, GB34 and GB35 do not contain Fe 2 O 3 and therefore have low resistance to salt water. Moreover, the GB42 glass composition has a low saltwater resistance because the content of Fe 2 O 3 does not satisfy the following formula.

[R2O]≦2.5[Fe2O3]
比較例GB07、GB11、GB12及びGB18のガラス組成物は、P2O5を含有していないため、軟化流動性が低い。また、GB22、GB23、GB30、GB43及びGB44は、次の式を満足しないため、軟化流動性が低い。
[ R2O ]≤2.5[ Fe2O3 ]
The glass compositions of Comparative Examples GB07, GB11, GB12 and GB18 do not contain P 2 O 5 and thus have low softening fluidity. Moreover, GB22, GB23, GB30, GB43 and GB44 do not satisfy the following formula, and therefore have low softening fluidity.

[V2O5]≧[P2O5]>[Fe2O3]
一方、実施例GA01~GA50のガラス組成は、次の式すべてを満足している。
[ V2O5 ] [ P2O5 ]> [ Fe2O3 ]
On the other hand, the glass compositions of Examples GA01 to GA50 satisfy all of the following formulas.

[V2O5]+[P2O5]+[Fe2O3]+[R2O]≧84
[V2O5]≧[P2O5]>[Fe2O3]
2[Fe2O3]≦[V2O5]≦[P2O5]+[Fe2O3]
[Fe2O3]≦[R2O]≦2.5[Fe2O3]
[TeO2]+[WO3]+[MoO3]≦[Fe2O3]
よって、実施例GA01~GA50のガラス組成は、軟化流動性と耐塩水性などの化学的安定性とを両立している。
[ V2O5 ] + [ P2O5 ]+[ Fe2O3 ]+ [ R2O ] 84
[ V2O5 ] [ P2O5 ]> [ Fe2O3 ]
2 [ Fe2O3 ] [ V2O5 ]≤[ P2O5 ]+ [ Fe2O3 ]
[ Fe2O3 ] ≤[ R2O ] ≤2.5 [ Fe2O3 ]
[ TeO2 ] + [ WO3 ]+[ MoO3 ]≤[ Fe2O3 ]
Therefore, the glass compositions of Examples GA01 to GA50 have both softening fluidity and chemical stability such as resistance to salt water.

表6に示すように、比較例のガラス被覆したAlは、均一に被覆され、ガラス単体と耐塩水性がほぼ同等であり、腐食はほとんど観察されなかった。 As shown in Table 6, the glass-coated Al of the comparative example was uniformly coated, had almost the same salt water resistance as the glass alone, and hardly observed corrosion.

しかし、比較例のガラス被覆したMg合金(AZ31)は、大きく腐食され、耐塩水性が低かった。その原因は、用いたガラスが次の式を満足しないためであり、Teなどが還元されるため、ガラス構造が開放的になり、水に溶出しやすいためであると考えられる。 However, the glass-coated Mg alloy (AZ31) of the comparative example was heavily corroded and had poor resistance to salt water. The reason for this is that the glass used does not satisfy the following formula, and it is considered that Te and the like are reduced, resulting in an open glass structure and easy elution into water.

[TeO2]+[WO3]+[MoO3]≦[Fe2O3]
Teより更に還元されやすいAgO2を含有しているGB38は、耐塩水性が更に低く、塩水に5日間浸漬した後、ガラス被覆したMg合金はすべて水に溶出した。
[ TeO2 ] + [ WO3 ]+[ MoO3 ]≤[ Fe2O3 ]
GB38, which contains AgO 2 which is more easily reduced than Te, has even lower saltwater resistance, and after immersion in saltwater for 5 days, all the glass-coated Mg alloy was leached into water.

また、比較例GB03、GB34およびGB42も、耐塩水性が低かった。その原因は、BaOを多く含むため、耐塩水性を向上させるFe2O3との相性が悪く、ガラス化させるためにFe2O3の含有量を増やすことができなかったためであると考えられる。 Moreover, comparative examples GB03, GB34 and GB42 also had low resistance to salt water. The reason for this is thought to be that the high content of BaO is incompatible with Fe 2 O 3 , which improves salt water resistance, and the content of Fe 2 O 3 could not be increased for vitrification.

表5に示すガラス被覆Mg合金(AZ31)では、GA30、GA38及びGA47ガラスは、均一に被覆されていたが、若干の腐食が認められた。それ以外のガラスは、均一に被覆され、ガラス被覆したAlにおいても、AZ31においても、良好な耐塩水性が得られた。 In the glass-coated Mg alloy (AZ31) shown in Table 5, GA30, GA38 and GA47 glasses were evenly coated, but some corrosion was observed. Other glasses were uniformly coated, and good salt water resistance was obtained for both glass-coated Al and AZ31.

実施例2では、ガラスペーストを作製する際に用いた溶媒がガラス被覆Mg合金部材の特性に及ぼす影響について検討した。 In Example 2, the effect of the solvent used in preparing the glass paste on the properties of the glass-coated Mg alloy member was examined.

表7は、表2及び表4におけるガラス総合評価が〇であるガラス組成物に対して、実施例1と同じ製法でガラス焼成塗膜Mg合金板を作製し、ガラス焼成状態及び耐塩水性を評価した結果を示したものである。 Table 7 shows that, for the glass composition with the overall glass evaluation of 0 in Tables 2 and 4, a glass-fired coated Mg alloy plate was produced by the same method as in Example 1, and the glass-fired state and salt water resistance were evaluated. The results are shown.

Figure 2023087827000007
Figure 2023087827000007

ここでは、Mg合金上にガラス焼成塗膜を形成する際、Mg合金としてAZ61を用い、溶媒として実施例1のブチルカルビトールアセテート(BCA)のエチルセルロース溶液(EC)のほか、α‐テルピネオール(α-T)、およびポリエチレンオキサイド(PEO)の水溶液を用いた。 Here, when forming a glass fired coating film on an Mg alloy, AZ61 was used as the Mg alloy, and the ethyl cellulose solution (EC) of butyl carbitol acetate (BCA) in Example 1 was used as the solvent, as well as α-terpineol (α -T), and an aqueous solution of polyethylene oxide (PEO).

BCAのEC溶液を溶媒としたガラスペーストの場合は、150℃で30分乾燥し、焼成した。ここで、焼成は、図3に示す温度履歴で行った。 In the case of a glass paste using an EC solution of BCA as a solvent, it was dried at 150° C. for 30 minutes and fired. Here, firing was performed with the temperature history shown in FIG.

α-Tを溶媒としたガラスペーストの場合は、150℃で30分乾燥し、その後、次のようにして焼成した。 In the case of a glass paste using α-T as a solvent, it was dried at 150° C. for 30 minutes and then fired as follows.

図5は、溶媒をα-Tとしたガラスペーストを焼成する場合の温度履歴を示すグラフである。 FIG. 5 is a graph showing the temperature history when firing a glass paste using α-T as a solvent.

本図に示すように、大気中において10℃/分の昇温速度で軟化点より30~50℃高い温度まで昇温し、その温度で30分保持し、炉冷した。これにより、ガラス被覆されたマグネシウム合金部材(被覆マグネシウム合金部材)を作製した。 As shown in the figure, the temperature was raised to a temperature 30 to 50° C. higher than the softening point at a heating rate of 10° C./min in the atmosphere, held at that temperature for 30 minutes, and cooled in the furnace. Thus, a glass-coated magnesium alloy member (coated magnesium alloy member) was produced.

PEOの水溶液を溶媒としたガラスペーストの場合は、乾燥なしで、次のようにして焼成した。 In the case of a glass paste using an aqueous solution of PEO as a solvent, it was fired as follows without drying.

図6は、溶媒をPEOの水溶液としたガラスペーストを焼成する場合の温度履歴を示すグラフである。 FIG. 6 is a graph showing the temperature history when firing a glass paste using an aqueous solution of PEO as a solvent.

本図に示すように、大気中において10℃/分の昇温速度で190℃まで昇温し、30分保持し、その後10℃/分の昇温速度で軟化点より30~50℃高い温度まで昇温し、その温度で30分保持し、炉冷した。これにより、ガラス被覆されたマグネシウム合金部材(被覆マグネシウム合金部材)を作製した。 As shown in this figure, the temperature was raised to 190°C at a temperature increase rate of 10°C/min in the atmosphere, held for 30 minutes, and then heated at a temperature increase rate of 10°C/min to a temperature 30 to 50°C higher than the softening point. and maintained at that temperature for 30 minutes, followed by furnace cooling. Thus, a glass-coated magnesium alloy member (coated magnesium alloy member) was produced.

ガラス焼成状態は、〇、×で評価した。金属板上にガラス塗膜を焼成した際、〇は均一に被覆した場合、×は均一に被覆できなかった場合とした。 The glass firing state was evaluated by ◯ and ×. When the glass coating film was baked on the metal plate, ◯ indicates that the film was uniformly coated, and × indicates that the film could not be uniformly coated.

耐塩水性評価は、5日間の塩水浸漬後外観上変化がない場合は〇、ガラスに腐食痕跡がある場合は△、大きく腐食された場合は×とした。 The saltwater resistance was evaluated as ◯ when there was no change in appearance after immersion in salt water for 5 days, Δ when there was a trace of corrosion on the glass, and x when it was severely corroded.

ガラス焼成塗膜の総合評価は、〇、△、×で評価した。〇は、Mg合金板および純Al板にガラス塗膜を焼成した場合において、ガラス焼成状態及び耐塩水性がすべて〇の場合、△は、これらの評価項目のうち一つでも△を有する場合、×は、これらの評価項目のうち一つでも×を有する場合とした。 Comprehensive evaluation of the glass fired coating film was evaluated by ◯, Δ, and ×. 〇 indicates that the glass coating film is fired on the Mg alloy plate and the pure Al plate, and the glass firing state and salt water resistance are all 〇. △ indicates that even one of these evaluation items has △. was defined as the case where at least one of these evaluation items was x.

水系ペーストでは、AZ61に均一に被覆できなかった実施例のガラスがあった。これらのガラスは、ペースト中の水分の影響で結晶化などで失透していた。均一に被覆できなかったガラスは、AZ61と十分な密着性が得られず、AZ61が大きく腐食された。 With the water-based paste, there was glass in the example that could not be uniformly coated on AZ61. These glasses were devitrified due to crystallization or the like due to the influence of moisture in the paste. The glass that could not be uniformly coated did not have sufficient adhesion to AZ61, and AZ61 was greatly corroded.

一方、有機系ペーストでは、そのようなことなく、表5に示す実施例のガラスと同様な結果を示した。 On the other hand, the organic paste showed the same result as the glass of the example shown in Table 5 without such a problem.

この結果から、ガラスペーストに用いる溶媒は、水より有機溶剤の方が好ましいことが分かった。有機溶剤としては、BCA及びα-Tが有効であった。また、その有機溶剤に溶解させ、ペーストの粘度を調整する樹脂バインダーとしては、ECが有効であった。 From this result, it was found that the solvent used for the glass paste is preferably an organic solvent rather than water. BCA and α-T were effective as organic solvents. Further, EC was effective as a resin binder for adjusting the viscosity of the paste by dissolving it in the organic solvent.

実施例3では、実施例1において検討したガラス組成物を含むガラスペースト中にAl粒子を混入し、Mg合金とAlの接合体を作製し、耐塩水性への影響を検討した。 In Example 3, Al particles were mixed into the glass paste containing the glass composition examined in Example 1 to prepare a joined body of Mg alloy and Al, and the effect on salt water resistance was examined.

実施例1と同様にして、ガラス組成物およびガラスペーストを作製した。その際、Mg合金としてAZ31、溶媒としてα-Tを用い、ガラスペースト中にAl金属粒子を混入した。 A glass composition and a glass paste were prepared in the same manner as in Example 1. At that time, AZ31 was used as the Mg alloy, α-T was used as the solvent, and Al metal particles were mixed into the glass paste.

図7Aは、Mg合金部材と異種部材との接合体を作製する方法を模式的に示すフロー図である。 FIG. 7A is a flow diagram schematically showing a method of producing a joined body of an Mg alloy member and dissimilar members.

本図に示すように、まず、Mg合金部材11(AZ31)を用意する(工程(a))。Mg合金部材11は、平板であり、寸法が1×20×20mmである。つぎに、上記の方法により作製したAl金属粒子を含有するガラスペースト22をMg合金部材11の表面に塗布する(工程(b))。そして、異種部材12である寸法1×15×15mmの純アルミニウム製の2枚の板によりMg合金部材11を挟み込む(工程(c))。このとき、固定用治具により3枚の板を固定する。 As shown in this figure, first, an Mg alloy member 11 (AZ31) is prepared (step (a)). The Mg alloy member 11 is a flat plate with dimensions of 1×20×20 mm. Next, the glass paste 22 containing Al metal particles produced by the above method is applied to the surface of the Mg alloy member 11 (step (b)). Then, the Mg alloy member 11 is sandwiched between two plates made of pure aluminum and having dimensions of 1×15×15 mm, which are the dissimilar members 12 (step (c)). At this time, the three plates are fixed by a fixing jig.

その後、固定した状態で150℃で30分加熱することによりガラスペースト22を乾燥する。その後、図5に示す温度履歴で焼成してガラス層(ガラス焼成塗膜)とする。 After that, the glass paste 22 is dried by heating at 150° C. for 30 minutes while being fixed. After that, it is fired with the temperature history shown in FIG. 5 to form a glass layer (glass fired coating film).

このようにして作製した被覆マグネシウム合金部材においては、焼成被膜は、金属粒子を含む。この場合、金属粒子は、アルミニウム合金で形成されている。 In the coated magnesium alloy member thus produced, the fired coating contains metal particles. In this case, the metal particles are made of an aluminum alloy.

図7Bは、図7Aの工程(c)の接合体を示す断面図である。 FIG. 7B is a cross-sectional view showing the joined body in step (c) of FIG. 7A.

図7Bに示すように、接合体70は、2枚の異種部材12の間にMg合金部材11を挟み込まれている。Mg合金部材11と異種部材12との間には、ガラスペースト22が挟み込まれている。 As shown in FIG. 7B, the joined body 70 has the Mg alloy member 11 sandwiched between two dissimilar members 12 . A glass paste 22 is sandwiched between the Mg alloy member 11 and the dissimilar member 12 .

図8は、Mg合金と異種部材との接合体の耐塩水性を評価する塩水浸漬試験の装置構成を示す模式図である。 FIG. 8 is a schematic diagram showing the apparatus configuration for a saltwater immersion test for evaluating the saltwater resistance of a joined body of Mg alloy and dissimilar members.

本図に示すように、耐塩水性の評価は、接合体70を容器51内に固定し、濃度が3.5質量%の塩水41の中に浸漬し、蓋52をした状態で行った。 As shown in the figure, the evaluation of salt water resistance was performed with the assembly 70 fixed in a container 51, immersed in salt water 41 having a concentration of 3.5 mass %, and covered with a lid 52 .

塩水浸漬は、5日間継続した。その後、接合体70の外面の状態を観察し、耐塩水性の評価を〇、△、×で行った。5日間の塩水浸漬後外観上変化がない場合は〇、ガラスに腐食痕跡がある場合は△、大きく腐食された場合は×とした。 The salt water immersion was continued for 5 days. After that, the state of the outer surface of the joined body 70 was observed, and the resistance to salt water was evaluated as ◯, Δ, and x. When there was no change in appearance after immersion in salt water for 5 days, it was evaluated as ◯, when there was a trace of corrosion on the glass, it was evaluated as Δ, and when it was severely corroded, it was evaluated as ×.

Al粒子の平均粒径D50は、3~30μmが有効であり、Mg合金とAlの接合体は剥離なく、良好な耐塩水性を示した。ここで、平均粒径D50は、レーザ回折式粒度分布測定装置(堀場製作所製、型式LA-960)により測定した積算粒度分布曲線から算出したメジアン径である。 The effective average particle size D50 of Al particles is 3 to 30 μm, and the joined body of Mg alloy and Al showed good resistance to salt water without peeling. Here, the average particle diameter D50 is a median diameter calculated from an integrated particle size distribution curve measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer (model LA-960, manufactured by Horiba, Ltd.).

Al粒子の平均粒径が3μm未満であると、金属粒子はより酸化しやすく、また、応力緩和効果が低減してしまった。それに対し、平均粒径が30μm超であると、金属粒子が直接Mg合金と接触してしまう可能性があることから、これによる腐食が発生してしまうおそれがあった。特にAl粒子の含有量が高い場合は、平均粒径が大きいAl粒子はMg合金と接触してしまう可能性が大きい。 When the average particle diameter of the Al particles was less than 3 μm, the metal particles were more easily oxidized, and the stress relaxation effect was reduced. On the other hand, if the average particle size exceeds 30 μm, the metal particles may come into direct contact with the Mg alloy, which may cause corrosion. Especially when the content of Al particles is high, there is a high possibility that Al particles having a large average particle size will come into contact with the Mg alloy.

金属粒子の含有量は、ガラス粒子100体積部に対して25~100体積部、すなわち焼成塗膜中の含有量20~50体積%)が有効であった。25体積部(20体積%)未満であると、応力緩和効果が十分に得られなかった。一方、100体積部(50体積%)超であると、ガラスの軟化流動性が低下し、Mg合金へ均一に被覆ができなく、密着性が低下し、腐食が発生してしまうことがあった。 The effective content of the metal particles was 25 to 100 volume parts per 100 volume parts of the glass particles, ie, the content in the fired coating film was 20 to 50 volume %. If it is less than 25 parts by volume (20% by volume), a sufficient stress relaxation effect cannot be obtained. On the other hand, when it exceeds 100 parts by volume (50% by volume), the softening fluidity of the glass is lowered, the Mg alloy cannot be coated uniformly, the adhesion is lowered, and corrosion may occur. .

表8は、実施例GA18、GA26、GA29、GA32、GA34、GA36、GA27及びGA46並びに比較例GB02、GB04、GB05、GB27及びGB34のガラス組成について、Al粒子の比率を変えて検討した結果を示したものである。 Table 8 shows the results of examining the glass compositions of Examples GA18, GA26, GA29, GA32, GA34, GA36, GA27 and GA46 and Comparative Examples GB02, GB04, GB05, GB27 and GB34 by changing the ratio of Al particles. It is a thing.

Figure 2023087827000008
Figure 2023087827000008

実施例においては、ガラス粒子100体積部に対するAl粒子が100体積部(50体積%)でAl粒子の平均粒径が20μmの場合、ガラス粒子100体積部に対するAl粒子の含有量が25体積部(20体積%)及び45体積部(31体積%)でAl粒子の平均粒径が3μm、20μm、30μmの場合、ガラス粒子100体積部に対するAl粒子の含有量が70体積部(41体積%)でAl粒子の平均粒径が3μm、20μmの場合には、ガラス被覆AZ31とAlの接合体は、良好な耐塩水性を有することがわかった。 In the examples, when the Al particles are 100 parts by volume (50% by volume) with respect to 100 parts by volume of the glass particles and the average particle size of the Al particles is 20 μm, the content of the Al particles with respect to 100 parts by volume of the glass particles is 25 parts by volume ( 20% by volume) and 45% by volume (31% by volume), and when the average particle size of the Al particles is 3 μm, 20 μm, and 30 μm, the content of Al particles with respect to 100 parts by volume of glass particles is 70 parts by volume (41% by volume). It was found that when the average particle size of the Al particles was 3 μm and 20 μm, the joined bodies of the glass-coated AZ31 and Al had good resistance to salt water.

まとめると、金属粒子の割合は、ガラス粒子(ガラス粉末)100体積部に対して25体積部以上100体積部以下であることが望ましい。 In summary, the ratio of the metal particles is desirably 25 parts by volume or more and 100 parts by volume or less with respect to 100 parts by volume of the glass particles (glass powder).

一方、比較例においては、ガラス粒子100体積部に対するAl粒子の含有量が25体積部(20体積%)、45体積部(31体積%)、70体積部(41体積%)および100体積部(50体積%)で、Al粒子の平均粒径が20μmの場合のガラス被覆AZ31とAlの接合体は、塩水に浸漬した後剥離が発生し、良好な耐塩水性が得られなかった。その原因は、表6に示すように、これらの比較例のガラスの場合は、Mg合金に被覆した際、ガラス組成がMg合金と反応すること、もしくはガラス組成の一部が水に溶出することによって、ガラス構造が開放的となり、耐塩水性が低くなるため、ガラス被覆AZ31とAlの接合体に剥離が発生したからであると考えられる。 On the other hand, in the comparative examples, the content of the Al particles with respect to 100 parts by volume of the glass particles was 25 parts by volume (20% by volume), 45 parts by volume (31% by volume), 70 parts by volume (41% by volume) and 100 parts by volume ( 50% by volume) and the average particle size of the Al particles was 20 μm, the bonded body of glass-coated AZ31 and Al was immersed in salt water, and peeling occurred, and good salt water resistance could not be obtained. The reason for this is that, as shown in Table 6, in the case of the glasses of these comparative examples, the glass composition reacts with the Mg alloy when coated on the Mg alloy, or part of the glass composition is eluted into water. As a result, the glass structure becomes open and the resistance to salt water becomes low, so that the bonded body of the glass-coated AZ31 and Al delaminates.

実施例4では、実施例3において、ガラス被覆Mg合金部材とAlの接合体が良好な耐塩水性を示した実施例のガラスについて、混入する金属粒子の種類による接合体の耐塩水性への影響を検討した。 In Example 4, in Example 3, the influence of the type of metal particles mixed on the salt water resistance of the joined body was examined for the glass of the example in which the joined body of the glass-coated Mg alloy member and Al exhibited good salt water resistance. investigated.

実施例3と同様にして、ガラス被覆Mg合金部材とAlの接合体を作製した。ここで、Mg合金としてはAZ61を用い、金属粒子としては、Al粒子以外、Al-Mn系合金粒子、Ag粒子、Sn粒子、Te粒子およびZn粒子を用いた。 In the same manner as in Example 3, a joined body of a glass-coated Mg alloy member and Al was produced. Here, AZ61 was used as the Mg alloy, and Al—Mn alloy particles, Ag particles, Sn particles, Te particles and Zn particles were used as the metal particles in addition to the Al particles.

表9は、金属粒子の種類を変えて検討した結果を示したものである。 Table 9 shows the results of examination by changing the type of metal particles.

本表に示すように、実施例ガラスに対して、Al粒子(平均粒径が20μm)、A3003合金粒子(平均粒径が30μm)、Ag粒子(平均粒径が20μm)、Sn粒子(平均粒径が30μm)、Te粒子(平均粒径が30μm)、およびZn粒子(平均粒径が7μm)を、ガラス粒子100体積部に対して金属粒子25体積部(20体積%)を混合してガラスペーストを作製した。Zn粒子を含有する場合、ガラスの結晶化によりAZ61と十分な密着性が得られず、ガラス被覆したAZ61とAlの接合体が剥離し、AZ61が腐食することがわかった。それ以外の金属粒子の場合は、ガラスが結晶化されることがなく、ガラスが金属粒子を覆い、AZ61との密着性が良好であったため、腐食がほとんど観察されなかった。耐塩水性以外に、コストなども配慮すると、混合する金属粒子としては金属AlおよびAl合金が有効であることがわかった。 As shown in the table, Al particles (average particle size: 20 μm), A3003 alloy particles (average particle size: 30 μm), Ag particles (average particle size: 20 μm), Sn particles (average particle size: diameter of 30 μm), Te particles (average particle diameter of 30 μm), and Zn particles (average particle diameter of 7 μm) are mixed with 25 parts by volume (20% by volume) of metal particles with respect to 100 parts by volume of glass particles to form a glass. A paste was made. It was found that when Zn particles are contained, sufficient adhesion to AZ61 cannot be obtained due to crystallization of the glass, and the joined body of glass-coated AZ61 and Al separates, causing AZ61 to corrode. In the case of other metal particles, the glass was not crystallized, the glass covered the metal particles, and the adhesion with AZ61 was good, so corrosion was hardly observed. It has been found that metal Al and Al alloys are effective as metal particles to be mixed in consideration of cost in addition to salt water resistance.

Figure 2023087827000009
Figure 2023087827000009

実施例5では、実施例4のガラスについて、実施例1及び2と同様にして、ガラス被覆Mg合金部材を作製し、大気中の発火性を検討した。ここで、Mg合金としてはAZ31を用い、溶媒としてはα-Tを用いた。 In Example 5, a glass-coated Mg alloy member was produced from the glass of Example 4 in the same manner as in Examples 1 and 2, and the combustibility in the air was examined. Here, AZ31 was used as the Mg alloy, and α-T was used as the solvent.

表10は、大気中の発火性についての結果をまとめて示したものである。 Table 10 summarizes the results of combustibility in air.

本表に示すように、比較例としてガラスを被覆していないAZ31は、450℃以上で発火したが、実施例のガラスを被覆したAZ31は、450℃~600℃の発火試験では発火が認められなかった。すなわち、実施例のガラスを被覆したMg合金は、耐塩水性の改善に有効である上に、耐発火性も高いことが分かった。 As shown in this table, AZ31 not coated with glass as a comparative example ignited at 450 ° C. or higher, but AZ31 coated with glass in the example ignited in the ignition test at 450 ° C. to 600 ° C. I didn't. That is, it was found that the glass-coated Mg alloys of the examples are effective in improving resistance to salt water and have high fire resistance.

Figure 2023087827000010
Figure 2023087827000010

図9は、締結された構造を有する接合体の一例を示す断面図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a joined body having a fastened structure.

本図においては、Mg合金部材11と異種部材12とが固定用治具13(「締結部材」又は「締結用治具」ともいう。)により固定されている。固定用治具13は、ねじ、ボルト・ナット、リベットなどを含む。固定用治具13は、Mg合金部材11と異種部材12とを貫通している。Mg合金部材11と異種部材12との間、Mg合金部材11と固定用治具13との間、及び異種部材12と固定用治具13との間には、ガラス層21が設けられている。 In this figure, a Mg alloy member 11 and a dissimilar member 12 are fixed by a fixing jig 13 (also referred to as "fastening member" or "fastening jig"). The fixing jig 13 includes screws, bolts/nuts, rivets, and the like. Fixing jig 13 penetrates Mg alloy member 11 and dissimilar member 12 . A glass layer 21 is provided between the Mg alloy member 11 and the dissimilar member 12, between the Mg alloy member 11 and the fixing jig 13, and between the dissimilar member 12 and the fixing jig 13. .

図10は、図9の接合体の製造方法を示すフロー図である。 FIG. 10 is a flow diagram showing a manufacturing method of the joined body of FIG.

図10に示すように、工程S11において、Mg合金部材の異種部材を貼り付ける面及び締結用治具が挿入される孔の内壁面に、ガラスを含む中間材(ガラス組成物を含むペースト)を塗布する。すなわち、工程S11は、塗布工程である。 As shown in FIG. 10, in step S11, an intermediate material containing glass (a paste containing a glass composition) is applied to the surface of the Mg alloy member to which the dissimilar member is to be attached and the inner wall surface of the hole into which the fastening jig is inserted. apply. That is, step S11 is a coating step.

なお、この例においては、Mg合金部材にペーストを塗布する工程について説明しているが、異種部材にペーストを塗布してもよい。 In this example, the process of applying the paste to the Mg alloy member is described, but the paste may be applied to different members.

つぎに、工程S12において、Mg合金部材と異種部材とを重ね合わせ、締結用治具により締結して固定する。固定する際の締結の力は、Mg合金部材と異種部材との間及びMg合金部材と締結用治具との間にペーストが残存し、異種金属等が接触しない程度で、かつ、空隙が残らない程度とする。すなわち、工程S12は、重ね合わせ工程である。なお、締結用治具を用いない場合は、Mg合金部材と異種部材とを重ね合わせて固定する。 Next, in step S12, the Mg alloy member and the dissimilar member are overlapped and fixed by fastening with a fastening jig. The fastening force when fixing is such that the paste remains between the Mg alloy member and the dissimilar member and between the Mg alloy member and the fastening jig, and the dissimilar metals do not come into contact with each other. to the extent that there is no That is, step S12 is a superimposition step. When the fastening jig is not used, the Mg alloy member and the dissimilar member are overlapped and fixed.

工程S13においては、加熱加圧によりペーストを焼成し溶着することにより、ガラス層とする。この際、ガラス組成物の軟化点を上回る温度まで加熱する。この場合において、その温度に達した状態で10秒以上保持することが望ましい。すなわち、工程S13は、加熱工程である。また、異種金属等が接触しない程度で、かつ、空隙が残らない程度に適切に加圧することが望ましい。さらに、加熱温度は、軟化点より20℃以上高い温度であることが望ましい。また、加熱温度は、当該Mg合金の発火温度より低く、かつ、当該Mg合金の融点より低い温度であることが望ましい。 In step S13, a glass layer is formed by baking and welding the paste by heating and pressurizing. At this time, it is heated to a temperature above the softening point of the glass composition. In this case, it is desirable to maintain the temperature for 10 seconds or more. That is, step S13 is a heating step. Moreover, it is desirable to pressurize appropriately to such an extent that dissimilar metals do not come into contact with each other and voids do not remain. Furthermore, the heating temperature is desirably 20° C. or more higher than the softening point. Moreover, the heating temperature is preferably lower than the ignition temperature of the Mg alloy and lower than the melting point of the Mg alloy.

以下、本開示に係る被覆マグネシウム合金部材の製造方法及び接合体の製造方法についてまとめて説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a coated magnesium alloy member and a method for manufacturing a joined body according to the present disclosure will be collectively described.

被覆マグネシウム合金部材の製造方法は、マグネシウム合金を含む基材と、基材の表面に設けられた焼成被膜と、を含み、焼成被膜は、所定の無鉛低融点ガラス組成物を含む、被覆マグネシウム合金部材を製造する方法であって、基材の表面の全部又は一部に無鉛低融点ガラス組成物を含むガラスペーストを塗布する塗布工程と、ガラスペーストを乾燥する乾燥工程と、ガラスペーストを焼成する焼成工程と、を有する。 A method for producing a coated magnesium alloy member includes a substrate containing a magnesium alloy, and a fired coating provided on the surface of the substrate, the fired coating containing a predetermined lead-free low-melting-point glass composition. A method for manufacturing a member, comprising a coating step of applying a glass paste containing a lead-free low-melting-point glass composition to all or part of the surface of a base material, a drying step of drying the glass paste, and firing the glass paste. and a baking step.

なお、塗布工程は、手塗り、バーコーター、ロールコーター、スクリーン印刷、スプレー及びディップのいずれかにより行うことができる。 The coating process can be carried out by hand coating, bar coater, roll coater, screen printing, spraying or dipping.

また、乾燥工程及び焼成工程のそれぞれは、電気炉、レーザ溶接、抵抗溶接、摩擦攪拌接合及び誘導加熱のいずれかにより行うことができる。 Moreover, each of the drying process and the baking process can be performed by any one of an electric furnace, laser welding, resistance welding, friction stir welding, and induction heating.

接合体の製造方法は、マグネシウム合金からなるマグネシウム合金部材と、マグネシウム合金以外の材料からなりかつマグネシウム合金部材と接触した場合に電位差を生ずる異種部材と、マグネシウム合金部材と異種部材との間に配置されたガラス層と、を有し、マグネシウム合金部材と異種部材とは、離れた状態に配置され、ガラス層は、所定の無鉛低融点ガラス組成物を含む、接合体を製造する方法であって、マグネシウム合金部材及び異種部材のうちの少なくとも一方の表面の全部又は一部に無鉛低融点ガラス組成物を含むガラスペーストを塗布する塗布工程と、マグネシウム合金部材と異種部材との間にガラスペーストが挟み込まれるようにマグネシウム合金部材と異種部材とを接触させる貼付工程と、ガラスペーストを乾燥する乾燥工程と、ガラスペーストを焼成する焼成工程と、を有する。 A method for manufacturing a joined body includes: a magnesium alloy member made of a magnesium alloy; a dissimilar member made of a material other than the magnesium alloy and generating a potential difference when in contact with the magnesium alloy member; and a glass layer, wherein the magnesium alloy member and the dissimilar member are arranged in a separated state, and the glass layer contains a predetermined lead-free low-melting-point glass composition, a method for manufacturing a joined body, , a coating step of applying a glass paste containing a lead-free low-melting-point glass composition to all or part of the surface of at least one of a magnesium alloy member and a dissimilar member, and a glass paste between the magnesium alloy member and the dissimilar member The method includes a bonding step of bringing the magnesium alloy member and the dissimilar member into contact with each other so as to sandwich them, a drying step of drying the glass paste, and a firing step of firing the glass paste.

なお、塗布工程、乾燥工程及び焼成工程においては、上述の方法を採用し得る。 In addition, the above-described methods can be employed in the coating process, the drying process, and the baking process.

11:Mg合金部材、12:異種部材、13:固定用治具、20、22:ガラスペースト、21:ガラス層、31:固定用治具、41:塩水、51:容器、52:蓋。 11: Mg alloy member, 12: dissimilar member, 13: fixing jig, 20, 22: glass paste, 21: glass layer, 31: fixing jig, 41: salt water, 51: container, 52: lid.

Claims (18)

酸化バナジウム、酸化リン、酸化鉄及びアルカリ金属酸化物を含み、
酸化物換算で、次の関係式(1)、(2)及び(3)を満たす、無鉛低融点ガラス組成物。
[V2O5]>[P2O5]>[Fe2O3] …(1)
2[Fe2O3]≦[V2O5]≦[P2O5]+[Fe2O3] …(2)
[Fe2O3]≦[R2O]≦2.5[Fe2O3] …(3)
(式中、[X]は成分Xの含有量を表し、その単位は「モル%」である。Rはアルカリ金属である。以下同じ。)
including vanadium oxide, phosphorus oxide, iron oxide and alkali metal oxides,
A lead-free low-melting-point glass composition that satisfies the following relational expressions (1), (2) and (3) in terms of oxide.
[ V2O5 ] > [ P2O5 ]>[ Fe2O3 ] (1 )
2 [ Fe2O3 ] [ V2O5 ]≤[ P2O5 ]+ [ Fe2O3 ] ( 2 )
[ Fe2O3 ] [ R2O ]≤2.5[ Fe2O3 ] (3 )
(In the formula, [X] represents the content of component X, and its unit is "mol %". R is an alkali metal. Same below.)
酸化物換算で、次の関係式(4)を満たす、請求項1記載の無鉛低融点ガラス組成物。
[V2O5]+[P2O5]+[Fe2O3]+[R2O]≧84 …(4)
2. The lead-free low-melting-point glass composition according to claim 1, which satisfies the following relational expression (4) in terms of oxide.
[ V2O5 ] + [ P2O5 ] + [ Fe2O3 ] + [ R2O ] 84 ( 4 )
前記R2Oは、K2Oである、請求項1記載の無鉛低融点ガラス組成物。 2. The lead-free low melting point glass composition of claim 1, wherein said R2O is K2O . 酸化テルル、酸化タングステン及び酸化モリブデンのうちいずれか1種類以上を更に含み、
酸化物換算で、次の関係式(5)を満たす、請求項1記載の無鉛低融点ガラス組成物。
[TeO2]+[WO3]+[MoO3]≦16 …(5)
further comprising any one or more of tellurium oxide, tungsten oxide and molybdenum oxide;
2. The lead-free low-melting-point glass composition according to claim 1, which satisfies the following relational expression (5) in terms of oxide.
[ TeO2 ] + [ WO3 ] + [ MoO3 ] ≤ 16 (5)
酸化テルル、酸化タングステン及び酸化モリブデンのうちいずれか1種類以上を更に含み、
酸化物換算で、次の関係式(6)を満たす、請求項1記載の無鉛低融点ガラス組成物。
[TeO2]+[WO3]+[MoO3]≦[Fe2O3] …(6)
further comprising any one or more of tellurium oxide, tungsten oxide and molybdenum oxide;
2. The lead-free low-melting-point glass composition according to claim 1, which satisfies the following relational expression (6) in terms of oxide.
[ TeO2 ] + [ WO3 ] + [ MoO3 ] ≤ [ Fe2O3 ] (6)
酸化物換算で、次の関係式(7)、(8)及び(9)を満たす、請求項1記載の無鉛低融点ガラス組成物。
27≦[V2O5]≦40 …(7)
[V2O5]+[R2O]≧50 …(8)
[R2O]≦2[Fe2O3] …(9)
2. The lead-free low-melting-point glass composition according to claim 1, which satisfies the following relational expressions (7), (8) and (9) in terms of oxide.
27≤[ V2O5 ]≤40 ( 7)
[ V2O5 ] + [ R2O ] ≥ 50 (8 )
[ R2O ]≤2[ Fe2O3 ] (9)
軟化点が400℃以下であり、結晶化温度が前記軟化点より80℃以上高い、請求項1記載の無鉛低融点ガラス組成物。 2. The lead-free low-melting-point glass composition according to claim 1, which has a softening point of 400[deg.] C. or lower and a crystallization temperature higher than said softening point by 80[deg.] C. or higher. マグネシウム合金を含む基材と、
前記基材の表面に設けられた焼成被膜と、を含み、
前記焼成被膜は、請求項1~7のいずれか一項に記載の無鉛低融点ガラス組成物を含む、被覆マグネシウム合金部材。
a substrate comprising a magnesium alloy;
and a baked coating provided on the surface of the base material,
A coated magnesium alloy member, wherein the fired coating comprises the lead-free low melting point glass composition according to any one of claims 1 to 7.
前記焼成被膜は、金属粒子を含む、請求項8記載の被覆マグネシウム合金部材。 9. The coated magnesium alloy member according to claim 8, wherein said fired coating comprises metal particles. 前記金属粒子は、アルミニウム合金である、請求項9記載の被覆マグネシウム合金部材。 10. The coated magnesium alloy member according to claim 9, wherein said metal particles are an aluminum alloy. 前記金属粒子の平均粒径(D50)は、3~30μmである、請求項9記載の被覆マグネシウム合金部材。 The coated magnesium alloy member according to claim 9, wherein the metal particles have an average particle diameter (D50) of 3 to 30 µm. 前記焼成被膜における前記金属粒子の含有率は、20体積%以上50体積%以下である、請求項9記載の被覆マグネシウム合金部材。 10. The coated magnesium alloy member according to claim 9, wherein the content of said metal particles in said fired coating is 20% by volume or more and 50% by volume or less. マグネシウム合金からなるマグネシウム合金部材と、
前記マグネシウム合金以外の材料からなりかつ前記マグネシウム合金部材と接触した場合に電位差を生ずる異種部材と、
前記マグネシウム合金部材と前記異種部材との間に配置されたガラス層と、を有し、
前記マグネシウム合金部材と前記異種部材とは、離れた状態に配置され、
前記ガラス層は、請求項1~7のいずれか一項に記載の無鉛低融点ガラス組成物を含む、接合体。
a magnesium alloy member made of a magnesium alloy;
a dissimilar member that is made of a material other than the magnesium alloy and that produces a potential difference when in contact with the magnesium alloy member;
a glass layer disposed between the magnesium alloy member and the dissimilar member;
The magnesium alloy member and the dissimilar member are arranged in a separated state,
A joined body, wherein the glass layer comprises the lead-free low-melting-point glass composition according to any one of claims 1 to 7.
前記異種部材の前記材料は、前記マグネシウム合金よりもイオン化傾向が小さい、請求項13記載の接合体。 14. The joined body according to claim 13, wherein said material of said dissimilar member has a lower ionization tendency than said magnesium alloy. マグネシウム合金を含む基材と、
前記基材の表面に設けられた焼成被膜と、を含み、
前記焼成被膜は、請求項1~7のいずれか一項に記載の無鉛低融点ガラス組成物を含む、被覆マグネシウム合金部材を製造する方法であって、
前記基材の前記表面の全部又は一部に前記無鉛低融点ガラス組成物を含むガラスペーストを塗布する塗布工程と、
前記ガラスペーストを乾燥する乾燥工程と、
前記ガラスペーストを焼成する焼成工程と、を有する、被覆マグネシウム合金部材の製造方法。
a substrate comprising a magnesium alloy;
and a baked coating provided on the surface of the base material,
A method for producing a coated magnesium alloy member, wherein the fired coating comprises the lead-free low-melting-point glass composition according to any one of claims 1 to 7,
a coating step of coating a glass paste containing the lead-free low-melting-point glass composition on all or part of the surface of the substrate;
A drying step of drying the glass paste;
and a firing step of firing the glass paste.
前記塗布工程は、手塗り、バーコーター、ロールコーター、スクリーン印刷、スプレー及びディップのいずれかにより行う、請求項15記載の被覆マグネシウム合金部材の製造方法。 16. The method of manufacturing a coated magnesium alloy member according to claim 15, wherein said coating step is performed by any one of hand coating, bar coater, roll coater, screen printing, spraying and dipping. 前記乾燥工程及び前記焼成工程のそれぞれは、電気炉、レーザ溶接、抵抗溶接、摩擦攪拌接合及び誘導加熱のいずれかにより行う、請求項15記載の被覆マグネシウム合金部材の製造方法。 16. The method of manufacturing a coated magnesium alloy member according to claim 15, wherein each of said drying step and said firing step is performed by any one of an electric furnace, laser welding, resistance welding, friction stir welding and induction heating. マグネシウム合金からなるマグネシウム合金部材と、
マグネシウム合金以外の材料からなりかつ前記マグネシウム合金部材と接触した場合に電位差を生ずる異種部材と、
前記マグネシウム合金部材と前記異種部材との間に配置されたガラス層と、を有し、
前記マグネシウム合金部材と前記異種部材とは、離れた状態に配置され、
前記ガラス層は、請求項1~7のいずれか一項に記載の無鉛低融点ガラス組成物を含む、接合体を製造する方法であって、
前記マグネシウム合金部材及び前記異種部材のうちの少なくとも一方の表面の全部又は一部に前記無鉛低融点ガラス組成物を含むガラスペーストを塗布する塗布工程と、
前記マグネシウム合金部材と前記異種部材との間に前記ガラスペーストが挟み込まれるように前記マグネシウム合金部材と前記異種部材とを接触させる貼付工程と、
前記ガラスペーストを乾燥する乾燥工程と、
前記ガラスペーストを焼成する焼成工程と、を有する、接合体の製造方法。
a magnesium alloy member made of a magnesium alloy;
a dissimilar member that is made of a material other than a magnesium alloy and that produces a potential difference when in contact with the magnesium alloy member;
a glass layer disposed between the magnesium alloy member and the dissimilar member;
The magnesium alloy member and the dissimilar member are arranged in a separated state,
A method for producing a bonded body, wherein the glass layer comprises the lead-free low-melting-point glass composition according to any one of claims 1 to 7,
a coating step of coating a glass paste containing the lead-free low-melting-point glass composition on all or part of the surface of at least one of the magnesium alloy member and the dissimilar member;
A sticking step of contacting the magnesium alloy member and the dissimilar member such that the glass paste is sandwiched between the magnesium alloy member and the dissimilar member;
A drying step of drying the glass paste;
and a firing step of firing the glass paste.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116765673A (en) * 2023-08-25 2023-09-19 长春理工大学 V, te-containing solder and preparation method and application thereof

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