超微細電子部品の電極にもメッキ処理が施されています

メッキには科学的に表面に金属膜を付ける化学メッキと、通電する事で金属を析出させる電気メッキがあります。

多くの金属表面に装飾や耐腐食性や耐摩耗性の向上などのために施されるメッキは後者の電気メッキです。電気メッキはメッキ浴内のプラスイオン化した金属をマイナス電極としてメッキ浴内に通電できるように吊るされた被メッキ金属表面に析出させるのが原理です。

通電する形で吊るす事ができる大きなものなら、こうしたイメージは分かり易いものですが、極めて小さなものにメッキする場合、吊るし方法でマイナス電極とする事は困難です。

最も微細なものの例としては、電子部品の0.6*0.3*0.3サイズの長辺の0.6mmの両先端に塗布された金属下地電極に鉛フリー半田をメッキする例が挙げられます。

こうした微細な部分へのメッキも電気メッキが使われているのです。このメッキ方法は一般的にバレルメッキと呼ばれ、カゴ様の容器に大量の被メッキ物と小さな球形のダミー金属と撹拌するためのセラミック製の少し大きめのボールを一定比率で挿入し、カゴの中心とダミー金属ボールを通じて通電される被メッキ物を両電極として電気メッキを行うものです。

カゴ全体を回転させながら前処理の洗浄槽、メッキ浴槽、後洗浄槽などを移動させて自動的にメッキ処理されています。

この様に、スマホなどの電子機器の薄型化や多機能化に貢献する先端電子部品にも、メッキ技術は進化しつつ利用されているのです。

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クロムメッキの種類と利点またその性質

以前に、クロームメッキ関係の仕事をしていましたので、一言記載いたします。

先ず、クロム金属(単体)は、硬くて錆び難いという性質を利用して、メッキとして使用されます。 又、メッキの他にもクロム金属は、硬くて錆び難いという性質を利用して、鉄の錆を防止するために鉄との合金として混ぜ、このクロムの含有が10%以上のものを御存知のステンレス金属とも言い、此のステンレスは流し台や包丁にもよく使われているので周知のことと思います。 ステンレスは扱いやすいため、非常に広い範囲で使われています。

さてクロムメッキですが、一般的には黒色クロムメッキ、それに硬質クロムメッキなどがあります。黒色クロムメッキは、金属材料の表面に黒色クロム金属の薄膜を被覆した表面処理をするもので、日本で開発されて全世界に広まったメッキとも言われるものです。

方法は電気的に電解して行われるメッキで、主な薬品である無水クロム酸を化学反応(酸化反応)させて黒色にするメッキ手法なのです。 その後、表面処理して光らせるのです。

性質としては耐食性、耐摩耗性、耐熱性、外観に優れているが、ムラや傷が目立ちやすく高度な技術が必要されています。 皮膜の厚さは0.1から10μmと薄く処理をすることができます。

一方、硬質のクロムめっきは、水分や風化現象に強い耐候性に優れていて、大気間に長期間にわたり晒されてもピカピカの光沢が保たれるため、主に装飾メッキとして用いられます。 一般的に行われる電気めっきの中では、最も高い硬度と厚みが得られていて耐摩耗性に優れるため、工具などの耐摩耗用メッキとしても広く用いられています。

クロム金属のメッキや特性について

過去にクロームのメッキ会社に努めていました。 クロームメッキとは、ご家庭でも水栓器具などでピカピカに光っているものがありますが、其れがクロームメッキの特長です。

クロムという金属は、一般には銀白色のメタルで、非常に硬いのが特徴で、表面が直ぐに酸化皮膜に覆われてしまうので、非常に錆び難いという性質があります。

一方、クロム金属単体は酸化し安く、特に酸化物である三酸化クロム(化学式:CrO3)や六価クロムになりやすい性質を持ってます。 これは非常に毒性が強く、気化しながら非常に体内に取り込まれやすく、皮膚に付くと皮膚炎や腫瘍を引き起こし、又、発がん性もあると言われています。 従って、取扱や管理が充分に必要になってきます。

但し、メッキされた後のクロムメッキそのものは6価クロムなどは含まれていず、皮膜部分は全て金属のクロムになっていて毒性が残留するようなことは全くありません。

それに、金属としてのクロムは、光沢があること、硬いこと、耐食性がある(さびにくい)ことから、メッキとして使われるのが一般的な金属と言えるのです。

因みに、クロム(Cr)という金属についてですが、クロムというのは人間にとって必要不可欠な元素とも言われ、水素や炭素や酸素、それに窒素のように有機物を形成する物質と、カルシウム(Ca)やマグネシウム(Mg)のような金属物質が存在しますが、その必要不可欠な金属元素の中にクロムという金属も含まれるのです。

メッキ加工にはどういう利点があるのか

メッキを聞いたことがあるでしょうか。メッキが剥がれるといった表現があり、言葉自体は知っている方も多いことでしょう。

メッキとは簡単に言ってしまえば、ある物の表面に金属を覆うことです。メッキをする過程をメッキ加工といいます。

このメッキ加工ですが、いくつも種類があります。無電解メッキや硬質アルマイト処理等があり、それぞれ様々な特性があります。用途にしたがってそれらのメッキ処理を選びます。

ですから、メッキ処理の利点は数多く存在します。酸化を防ぐものだったり耐久性を上げるもの、撥水性をつけるものもあります。

メッキ処理によって、よりその物の価値を高めることができるわけです。

メッキ加工は高い専門性が求められる行為ですから、メッキ技能士という国家資格を取ることが推奨されています。ものづくりを支えるメッキ加工を担う、より専門性の高い技術者の育成が求められているのです。

メッキ加工に興味が沸いた方がいらっしゃったなら資格の取得を目指してみてはいかがでしょう。

ピカピカ光る工業用のクロームメッキとは、

金属の弱点である表面の腐食や風化という現象を防護する方法としては、塗装という方法もあります。 しかし、塗装は一般的には有機の化合物を表面に塗布するだけで、其の効力は極めて限定的です。 其れをカバ-する方策としてメッキ(鍍金、プレーティング)という方法があります。 此れは、金属同士が強力に接着するもので、物理的にも化学的にも強力なものです。

メッキの材料や方法は色々有りますが、材料としては金や銀、其れに銅やニッケル、クロームメッキなどの種類の金属が有りますが、其の中でもクロムメッキも表面処理のメッキの代表的なその一つです。

其の特徴的なのは金属表面がピカピカしていて光っているのが特長でも有り、昔は自動車のバンパーなどにも使用されていたようで、今では工業製品や家庭用の用品としても多くのものが存在しています。

クロームメッキされた後には勿論、研磨や仕上げが必要で、表面粗度に仕上げることが必要であり、其の最も特徴的なのが非常に硬く、耐食性にも優れているということです。

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工業用としても重要な金メッキの役割

メッキの中でも代表的なのが金メッキ(Au)が有りますが、装飾用の他にも工業用の金メッキというのが有ります。 それは現在では最も一般的な家電製品やIC関係の中に組み込まれている極く小さい電子部品で、例えばパソコンなどの内部にあるプリント基盤などにも使用されているのが金メッキです。 此の電子部品へのメッキは、その電気特性からも最優良とされていて、金の他にも電気的に優れている銀メッキ(Ag)等も用いられています。

メッキの主な作業工程は、表面を十分に純水などで水洗いし、アルカリ性の溶剤で脱脂(脂を洗う落とす)した後、主に下地材であるの銅やニッケル金属のメッキを施し、その後に最終的に金メッキを施します。

メッキの厚さは概ねが0.1から0.3μ程度とされ、特に、工業用としての金メッキは電子部品、半導体部品を中心に極めて重要な役割を果たしています。

因みに、金メッキの場合は金の金属を使用するのではなく、主にシアン化金カリウムという金とシアン(CN、勿論毒性のあるシアンです)の粉末化合物を使用するのです。

用途の広い銅メッキについて

銅は柔軟性にすぐれ、電気や熱の伝導性が高い金属です。そのため銅メッキはさまざまな用途に使うことができ、プラスチック上にの下地メッキから、プリント配線板のパターンメッキなど幅広い用途が挙げられます。

銅は素材の汚れや、密着を邪魔する素材に対して比較的鈍感な性質をもちます。また下地メッキとしてニッケルの下層に利用した場合、上層のニッケルメッキなどに存在するピンホールなどを素地まで貫通させずさらに耐食性を増させることになります。緩衝保護皮膜としても有効です。

銅メッキには酸性の硫酸銅浴、中性に近いピロリン酸浴、アルカリ性のシアン化銅浴が広く用いられています。

硫酸銅浴はプリント配線板へのメッキ、装飾用の樹脂メッキの下地、電解銅箔の作成などに欠かせないものです。シアン化銅浴は亜鉛系あるいは鉄系の素材上への下地メッキとしてや、バレルメッキには欠かせないものです。ピロリン酸銅浴は高周波電流を運ぶ導波管や浸炭防止用などに用いられています。

多様化するメッキの種類

メッキについては、誰もが知っているようで、その多様性や役割については、意外と知られていなのが実情でしょう。

メッキとしては、金属の表面に電気分解を応用して下地の金属とは異なる金属の層を析出させる電気メッキがが良く知られていますが、この他に金属成分が溶け込んだ溶液の中に製品を入れて、その表面に還元析出させる方法の無電解メッキがあります。

電気メッキは、メッキを施すものの表面が電流の流れるものでなければならず、金属が被メッキ素材としては中心ですが、無電解メッキではセラミックやガラスなどの電流が流れない被メッキ素材にもメッキする事が可能です。

またメッキを施す目的としては、装飾のためと、機能メッキに大別されます。装飾メッキは、防錆を兼ねて表面を綺麗に維持する事が目的で、装飾品や日常使いの様々なものに活用されています。

一方の機能メッキとしては、防錆性、耐摩耗性、電気伝導の改善など、日常品の他、産業用途に色々と活用されています。

私達は、こうしたメッキ技術の進展と多様性の恩恵を受けているのです。

メッキを行う前の脱脂の重要性

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メッキを行う前には、金属表面に対する前処理を行う必要があります。金属の表面には指紋や研磨剤のような有機物質層があります。これを完全に除去しないことには金属間の結合が形成されません。ここで行われるのが脱脂工程です。

金属表面についている汚れの主成分である油脂類は、動物性油脂と鉱物系油脂に大別されることになります。動物性油脂は力性アルカリまたはこれを含む洗剤を用いて油脂を鹸化して除去し、鉱物性油脂は溶剤または界面活性剤などを使って脱脂します。そして脱脂の工程では、浸漬脱脂や電解脱脂など、複数の工程で脱脂していきます。

浸漬脱脂浴は各種アルカリ薬品を組み合わせて使用されます。銅や亜鉛の場合には素材が溶解してしまうことがあるので、それぞれの素材にあわせた脱脂浴を選択することが大切になります。

電解脱脂は水を電気分解することで陰極で水素ガス、陽極で酸素ガスが発生することを利用し、どちらかの極で脱脂する方法です。

無電解ニッケルメッキの特徴について

無電解メッキは、製品に通電することなく、置換反応や還元剤の還元作用を用いて金属イオンを還元し、金属の皮膜を形成する方法です。その中でも特に高く利用が増大しているのが無電解ニッケルメッキです。

無電解ニッケルメッキは、電気をつかったニッケルメッキと異なり、電流を分布させる必要がないので、複雑な形状の部品であっても均一にメッキを行えるという特徴があります。そのため、精密機械の部品やねじなどに使うことが可能です。コンピューターなどが外部の電磁波から影響を受けないようにする電磁波シールドの効力を持たせることにも利用されています。

また、無電解ニッケルメッキは非電導性の素材であるプラスチックやセラミックスなど、幅広い素材にメッキを行えるのも特徴です。無電解ニッケルメッキはリンとの合金になるため、皮膜の硬度や耐摩耗性、耐食性、磁性をなくすことなど多くの機能を付与することもできます。リンやホウ素の含有量により、抵抗体として用いることもできます。