こちらの豆知識は、金属加工に欠かせないメッキ加工について解説しています。メッキ加工は何のために施されているのかという基本的な部分から、メッキ金属の種類までわかりやすくお伝えしていきます。
メッキ加工とは
メッキ加工とは、素材を様々な金属皮膜で覆うことによって素材だけでは満たすことのできない特性を付与する表面処理加工です。製品の見た目が美しくなったり、錆びにくくなったりするため幅広い金属加工製品に施されています。
メッキ加工の目的
メッキとは、金属の表面に銅、ニッケル、クロム、亜鉛などを金属表面に付与して、性能を向上させることです。メッキによって得られる代表的な効果を3つに分けてご紹介します。
耐食性の向上
鉄などの錆びやすい金属は、表面処理をしていない状態では空気中の酸素と結びついて酸化してしまいます。表面を酸化しにくい金属や、酸化皮膜を繰り返し形成する金属で覆うことで、錆びの進行を防ぐことができます。ステンレスやアルミなど、錆びにくい金属も、水気の多い場所や、酸度の高い場所で使用する場合には、メッキを施す場合があります。
装飾性の向上
光沢や色を付与する目的でもメッキは施されます。代表的な装飾クロムメッキは、光沢のあるシルバー色になり、水道の蛇口やアクセサリー、自動車の外装などに採用されています。他にも美しい光沢のニッケルメッキや、真っ黒な漆黒調に仕上がる黒クロムメッキなどがあります。
機能性の向上
メッキは素材の保護や装飾性の向上だけではなく、機能性を付与する目的でも行われます。メッキ金属の特性を生かして、母材に本来はなかった機能を持たせます。導電性を上げたり、機械的な特性を向上させたり、耐熱性を上げたりすることができます。
代表的なメッキの種類
メッキは表面に施す金属によって、特徴が異なります。代表的なメッキ金属をご紹介します。
クロムメッキ
クロムが使用されているクロムメッキは、耐久性・耐候性に優れ、硬度が高いのが特徴です。クロムは空気中の酸素と結びつき、表面に瞬時に酸化皮膜を形成するという特性があります。皮膜が傷ついてしまっても再生されるのでこの皮膜が表面が保護されて錆びを防ぐことができ、耐食性の高さに繋がっています。
装飾クロムメッキ
装飾クロムメッキは、耐食性と装飾性を上げるために施されます。皮膜の厚みは、一般的に0.1μm～0.5μm程度と薄くなります。仕上がり面は、シルバーで青みの光が輝いています。主に水道の蛇口やな住宅関連資材、自動車部品など水によく触れる場所での錆び防止によく使用されているメッキ加工です。
装飾クロムメッキは、厚めの銅・ニッケルメッキを施した後、薄いクロムメッキを施します。銅・ニッケルが持つ美しい光沢・耐食性にクロムの耐食性が加わって、長期的に性能を保持できます。
硬質クロムメッキ
硬質クロムメッキは、耐食性はもちろん、皮膜の硬度が高いのが特徴です。硬度は、Hv850～1000以上で、電気メッキの中で最も硬度が高いとされているメッキ方法です。そのため耐摩耗性に優れ、摺動性も良いことから、機械部品、ローラーなどに多く使われています。
摩擦係数が小さく、すべり性や離型性にも優れており、金属加工で使用する各種の金型から製品を取り外しやすくするために役立ちます。
黒クロムメッキ
黒クロムメッキは、表面が特有の真っ黒な漆黒調に仕上がるクロムメッキで、太陽光を効率よく吸収し、赤外線の放射が少ない特徴を生かして、装飾や光学など様々な部品に使用されています。電気メッキによって、鉄・ステンレスを中心に加工しますが、加工方法によってはアルミにも施すことができます。
耐食性・耐摩耗性に優れていることに加えて反射防止、防眩性、熱吸収性、耐熱性も高いので、民生機器の放熱部品、光学部品の外装、各種機械部品によく使用されています。塗装の密着性が高いのが特徴で、塗装の下地にも用いられています。
ニッケルメッキ
ニッケルメッキは、光沢や耐食性、耐熱性に優れているのが特徴です。ニッケルメッキの表面は、変色しにくいのが特徴で、鏡面のような質感を生み出すことができるため、美観性を向上させるために使用されることが多いです。
一般的なメッキでは、皮膜と母材の間で分子による拡散が起こりますが、ニッケルメッキは分子の拡散を防ぐ効果があるので、メッキの効果が損なわれずに済みます。金メッキや銀メッキの下地として使用されることがも多く、下層メッキ材料が上層に拡散するのを防ぎます。
電解ニッケルメッキ
電解ニッケルメッキ（電気ニッケルメッキ）は、ニッケルイオンを含む水溶液の中に母材を入れて通電し、母材の表面にニッケルの皮膜を析出させる方法です。
電解ニッケルメッキの表面は、光沢があり滑らかなので装飾目的や貴金属のメッキの下地としてもよく使用されています。皮膜中のニッケル含有率が、無電解の場合は90％前後であるのに対して、99.8%以上がニッケルでできているので、純ニッケルによるメッキとも言えます。電気を通すものでないと施すことができません。
無電解ニッケルメッキ
無電解ニッケルメッキは、電気を使用せずニッケルメッキを施す方法です。メッキの厚さが均一になるため、複雑な形状や精度が求められる部品にも対応できます。皮膜は、断面に層状の構造を持つため、ピンホールが少なくなるのが特徴です。
一般的にリンが含有しており、リンの含有量によって磁性・耐薬品性・耐食性・硬度が変化します。電気ニッケルメッキに比べて材料費が高く、メッキ析出速度が遅いので加工コストが高額になる傾向があります。
亜鉛メッキ
亜鉛メッキは、主に防錆効果を目的として施されるメッキであり、青みを帯びた銀白色の表面が特徴です。さらに色も美しくなるため、装飾目的で用いられる場合もあります。
亜鉛メッキ皮膜は、万が一傷が発生しても、母材が錆びる前に亜鉛が溶け出して、再度母材を覆います。この特徴を「犠牲陽極作用」「犠牲防食」と呼び、亜鉛が母材の代わりに酸化されることによって製品が保護されます。
電気亜鉛メッキ
電気亜鉛メッキは、電流を利用して母材の表面に亜鉛を析出させて、皮膜を得る方法です。膜厚が均一で薄く、精度の良いメッキが可能です。主に屋内製品の装飾用のメッキとして用いられます。
一般的に亜鉛メッキの上からさらにクロメート処理を施していることが多いです。この2層構造によってより強固に製品を保護できます。
溶融亜鉛メッキ
溶融亜鉛メッキの皮膜の厚みは、約50～100μmmと電気亜鉛メッキと比較して厚い分、防錆力も高くなり、屋外で50年、海沿いであっても10年の耐久性があるとされています。耐食性の向上が目的の場合、一般的に電気を用いない溶融亜鉛メッキが多く用いられています。
母材と皮膜との結合も強いため、剥離しにくく密着性が高いのが特徴です。また、塗装との密着性が良く、クロメート処理を施さず、そのまま塗装処理を施すことができます。
塗装とメッキの違い
塗装とメッキは、金属表面に皮膜を形成させて、錆びに強くしたり、見た目を美しくするという点が似ていますが、この2つは使用している塗料や塗布方法が異なります。製作予定の製品には、どちらを採用するべきか迷われた場合は、参考にしてください。
塗装は樹脂を主原料とした塗膜をハケ・ローラー・スプレーなどを使用して表面に塗布します。一方メッキは、金属を溶かした液体に素材を浸けることで塗布します。
塗装
塗装は樹脂を主原料とした塗料をハケ・ローラー・スプレーなどを使用して表面に塗布したり、塗料を粉末にして静電気で付着させたりします。
塗装は、塗料の種類が豊富で色の選択肢が広いことが特徴で、さまざまな色彩を表現することができます。またメッキに比べて設備が小規模なため、現場に行って塗装することができます。塗装済みのものにも、上から塗り直しをすることができますので、万が一ひび割れや剥離が発生した場合でも、塗り直すことで復元することが可能です。加えてめっきに比べて塗料や加工費が安価であるため、コストダウンにも繋がります。
塗装は手塗りで行うことが一般的であるため、塗膜が不均一でムラが生じやすいのが難点です。塗料が表面に付着しているだけなので剝がれやすくなります。長期的に保持することが難しいので、定期的な塗り直しを前提とする必要があります。
メッキ
一方メッキは、金属を溶かした液体に母材を浸けたり、電気分解した金属を母材に析出させることで、メッキ金属の皮膜を形成させることです。
塗布されたメッキ金属が母材の金属と金属結合しているので、剝がれにくいのが特徴で、長期的に機能を保持することができます。塗装と比較して均一にメッキすることが可能で、複雑な形の製品にも向いています。加工ムラがなくメッキ金属の種類によっては皮膜を薄くすることも可能で、下地の色見を反映して多様な色彩や金属光沢が表現できます。
しかし、加工工程が多く時間がかかるため納期が遅くなる可能性があります。また、設備が大がかりなので、現場での塗布を施す場合には向いていません。そして一部のメッキが剥がれてしまった場合、一部だけメッキしたり、その上からメッキし直すことができないため、メッキを塗布し直す際には一度全てのメッキを剥がしてから行う必要があります。またメッキ金属と母材の金属の組み合わせは自由ではなく、素材によってはメッキすることが難しくなります。
【塗装】メリット
・色彩の選択肢が多い。
・現場での塗装が可能。
・塗装の塗り直しが容易。
・塗料・加工費が安い。
【塗装】デメリット
・塗膜の厚さにムラが生じやすい。
・長期的な保持が難しく塗り直しが必要。
【メッキ】メリット
・剝がれにくく、長期的に機能を保持できる。
・メッキの厚さが均一、複雑な形にも対応できる。
【メッキ】デメリット
・工程が多く作業に時間がかかる。
・大がかりなため工場のみでの作業となる。
・メッキのし直しが難しい。
・素材によってはメッキが難しい。
メッキ加工のご依頼
メタルGOでは、1点からオーダーメイドで金属加工を承っています。メッキ加工のお見積りは、お気軽にお問い合わせフォームからお問い合わせください。
