熱処理でのお困り事 14

何時も閲覧有難う御座います。

今回は特別編第4回としまして、メッキに付いて書きたいと思います。

メッキと聞いてイメージされるのが銀色に輝く車のエンブレムを想像されると思います。

めっきの種類としてどの様な種類が有るのか?ここで上げていきたいと思います。

尚メッキの種類は多く有り代表的な物を上げさせて頂きます。

まずクロムメッキ及び硬質クロムメッキに付いて書きます。

処理方法として溶解したクロムの中に製品を投入し、クロムの膜を付けて光沢を持たせた状態の処理

クロムの膜でコーティングしする事で耐摩耗、耐熱性、耐腐食性を付与する事で過酷な使用状況でも劣化しません。

次に無電解ニッケルメッキとは?

無電解めっきとは、電気を使用せず素材をめっき液に浸漬することで素材の種類、形状関係なく均一性がある金属皮膜が得られます。

そのため、不導体素材(プラスチックやセラミック等)の物にもめっきが可能です。

現在では、自動車部品等の軽量化や耐摩耗性を必要とするブレーキ部品等、精密性を必要とするプリント基板や電子部品の回路形成など無電解めっきを使用している製品は非常に多く、現代社会を支える重要な技術です。

無電解ニッケルメッキのメリット

①通電を行うことなく素材をめっき液に浸漬するだけで、金属素材の種類、様々な形状に関係なく均一性のあるめっき皮膜が可能。

②プラスチックやセラミック等の不導体にもめっきが可能。

③めっき皮膜の特性が浴種およびめっき条件の選択や組成で様々に選択可能

無電解ニッケルメッキのデメリット

①析出速度を上げるためには浴の高温維持が必要。(50℃~95℃)

②表現できる色の種類が少ない。

③皮膜が薄いと耐食性が劣る。 

金メッキとは?

金メッキは、装飾品を綺麗に見せるためだけのものではありません。強度を増すと共に、サビに強くし、さらに組成を変えることで、光沢の具合や色味さえもコントロールすることができます。

また近年では、金メッキの優れた導電性や耐食性、そして金合金メッキの高い強度から、電子部品などに欠かせないものとなっています。

代表的な物としてリードフレームが有ります。

半導体の回路基板に使われるリードフレーム(基板上の半導体部品や外部配線との接続に使用する部品)にも金メッキはよく用いられます。以下の2つの写真に見られるように、微細なメッキ加工を必要とするため、無電解金メッキが用いられます。

黒染めとは?

黒染めは、「四三酸化鉄皮膜」や「フェルマイト処理」などとも呼ばれますが、その名のとおり、鉄鋼材料の表面を黒色にする表面処理方法です。しかし、本当に「黒く染める」わけではありません。化学反応を利用して表面に黒色の膜をつくるのです。黒染め処理には、防錆能力を付与できる、安価に処理できる、寸法が変化しない、剝がれづらい、といったさまざまなメリットがあります。

黒染めのメリット

防錆能力が向上

部品表面の四三酸化鉄皮膜(黒錆)は、強固で安定した状態です。この膜があることで、鉄表面における赤錆(鉄をボロボロに腐食させる錆)の発生をある程度抑制できます。また、四三酸化鉄皮膜は多孔質であり、細かい穴や凹凸が多数存在している点が特徴です。後処理としてこれらの穴に防錆油を含浸させれば、水分の浸入を防ぐことができ、防錆能力をさらに向上できます。亜鉛メッキやニッケルメッキほどの防錆性を与えることはできませんが、美観を与えつつある程度の防錆性を与えたい場合には黒染め処理がおすすめです。
また、防錆油で後処理を行うと油分が皮膜表面に保持されるため、工具や機械部品などの摺動性を高めることもできます。

剥がれづらくなる

部品の表面に別の材料層を付着させる表面処理法です。そのため、付着させた層が剝がれてしまう可能性があります。一方、黒染め処理は、化学反応を起こして部品の表面だけを別の物質(四三酸化鉄皮膜)に変える処理方法であり、かんたんには剝がれません。比較的長持ちする表面処理です。

寸法精度がほとんど変わらない

黒染め処理では、皮膜の形成速度がそれほど速くないため、最終的な皮膜の厚さはわずか1~2μm程度です。さらに、皮膜は部材表面から内部に向かって形成されます。また、処理温度は150℃以下と比較的低温であるため、部品が熱で変形する心配もありません。以上より、黒染め処理の前後では部品の寸法がほとんど変わりません。このメリットを活かして、黒染め処理は高い精度が求められる部品によく用いられています。

安価である

黒染め処理は処理液の原価が安く、電極や治具も不要なため、メッキやコーティングといった他の表面処理よりも安価です。大量の部品を網かごに入れて一度に処理すれば、処理単価をさらに安くできます。大きさや形状が異なる部品であっても一度に処理できるため、コストを抑えつつさまざまな部品を処理したい場合には、黒染め処理がおすすめです。

黒染めのデメリットとして

黒染め処理に不向きな材質が有る

黒染め処理は、鉄系材料に適した表面処理方法です。しかし、鋳物や焼き入れした部品、ワイヤーカットした部品などは、完全な黒色ではなく赤みがかった黒色になる場合があります。また、クロムやニッケルなどを多く含む合金鋼は、黒ではなくグレーに仕上がる点にも注意が必要で、ステンレスなどの酸化被膜を持つ材質も不向きです。

油が切れると錆が進行する

四三酸化鉄皮膜自体は防錆効果が低いため、先ほど述べたように、一般には被膜表面を防錆油で処理します。しかし、この油が切れると、四三酸化鉄皮膜内部の細かい穴に外部の水分や空気が侵入し、赤錆が進行してしまいます。黒染め処理の防錆力には限界があります。

寒い冬

如何お過ごしでしょうか?こんな日は暖かい物でも食べて乗り越えて行きたいものです。

私的には、寝る前の生姜湯、体が温まり夜中に起きる事も無くなりました。

皆様も防寒対策を万全にして、来る春に向けお過ごし下さい。