「めっきの役割が知りたい」
「具体的にどういう製品にどういう目的で使われているの？」
このような疑問を解決します。
こんにちは。機械設計エンジニアのはくです。
2019年に機械系の大学院を卒業し、現在はメーカーで機械設計エンジニアとして働いています。
本記事では、めっき学習の第1ステップとして「めっきの目的と役割」を解説します。
この記事を読むとわかること。
- めっきの持つ機能がわかる
- めっきの役割がわかる
- どういう製品にどういう目的で使われているかがわかる
そもそも「めっき」とは、部材の表面に金属の被覆をする処理のこと。
単純に製品の見栄えを良くするだけでなく、耐食性を高める、電気を通しやすくするといった機能を追加できます。
機械設計においては、どの製品にどういう目的でめっき処理をするのかを理解しておくことが大切。
本記事では、そんなめっき処理が持つ7つの機能を紹介します。
ぜひ参考にしてください。
めっきの役割7つ
めっきの役割を、具体例を出して説明していきます。
①装飾性を高める
装飾めっきの目的は、簡単に言うと製品の見栄えを良くすること。
光沢で高級感を出したり、色調や模様を追加して製品に統一感を出したりするのに用いられます。
装飾めっきは、下地めっきと仕上げめっきの2つで構成されています。
下地めっきには、光沢やつや消しで見た目を良くすることに加えて、サビや腐食を防いで製品を長持ちさせる目的もあります。
また、仕上げめっきの例としては、黄金色の金めっき、青光りするクロムや銀、黒色の黒クロムや黒ニッケルめっきなど。
たとえば、金は豪華さ、銀は渋さ、青はクールな印象を与えます。
ほかに、各種の色調が出せる合金めっきも利用されます。
装飾めっきの製品例
- 食器
- 時計
- カメラ
- 照明器具
- 家具・家電
②防食性を高める
防食めっきの目的は、ずばり鉄のサビを防ぐこと。
鉄鋼材料は錆びやすいので、防錆対策が必須です。
めっきの場合は、処理が容易でコストも安い亜鉛めっきがよく用いられます。
サビの原因は鉄の酸化なので、鉄よりもイオン化傾向が大きく錆びやすい亜鉛をめっきすることで、亜鉛が先に腐食して鉄が錆びるのを遅らせるという仕組みです（犠牲防食作用）。
錆びた亜鉛の腐食生成物は、鉄表面を覆って鉄を保護する役割を果たします。
防食めっきの製品例
- 自動車エンジン回りの部品
- 工事用フェンス
- ガードレール
③耐食性を高める
鉄以外の腐食対策には、銅-ニッケルめっきが用いられます。
亜鉛めっきの犠牲防食作用と違い、銅-ニッケルめっきは材料表面を覆って腐食を防ぎます（遮断防食作用）。
亜鉛と鉄の関係とは違い、材料に対して皮膜が錆びにくいため、皮膜にピンホールがあるとそこから腐食が発生してしまいます。
これを防ぐためには、十分な膜圧の確保や、皮膜の多層化が重要になります。
④耐摩耗性を高める
自動車エンジンやロボットのアームといった駆動部品は、軸が上下に摺動することで全体を動かしています。
こうした部品では、摩擦によって表面がすり減っていってしまうため、耐摩耗性が重要になります。
耐摩耗性を高める目的で最もよく使われるのが、硬質クロムめっき（工業用クロムめっき）です。
硬質クロムめっきの特徴は、皮膜が硬いこと・潤滑性があることの2つ。
皮膜に多数のクラックがあるため、油が染み込みやすく潤滑性を高めます。
耐摩耗めっきの製品例
- ピストン
- ピストンロッド
- シリンダ
- 金型
- 製紙・紡績用のロール
⑤電気伝導性を良くする
電気を利用する電子部品やプリント基板では、電気伝導性が不可欠です。
これらの部品には、電気伝導度の高い銀、銅、金、ニッケル、スズなどのめっきが多用されます。
たとえば、プリント基板では回路パターンの形成に銅スルーホールめっきが施されます。
また、コネクタやリードフレームなどの部品には、金、銀、ニッケルめっきなどが用いられます。
⑥はんだ付け性を高める
電子部品・回路の接合に不可欠のはんだですが、はんだ付けには金属表面とはんだのなじみやすさが重要になります。
そこで、はんだ付け性を高める目的で用いられるのが、スズめっきです。
スズは金属の中で最も融点が低く、はんだ付け性に優れています。
ただし、スズめっきはウィスカと呼ばれる結晶が発生しやすいのがデメリット。
そこで、スズと鉛を合金にしてウィスカを出にくくしたはんだめっきがありますが、鉛は人体に有害なため鉛を使わない鉛フリーめっきも利用が進んでいます。
⑦耐熱性を高める
一般的に、めっき品は高温下に長時間放置されると酸化や変色が発生してしまいます。
これを避けるため、耐熱性を高める目的で用いられるのがクロムやニッケル、銀などのめっきです。
たとえば、銀めっきは高温下で使われる締結部品の焼き付き防止に用いられます。
また、航空機エンジンのように高温下で高い信頼性が求められる部品には、ニッケルめっき上にカドミウムめっきを施して熱処理したニッケル-カドミウム拡散めっきが利用されています。
その他のめっきの役割
めっきで付与できる役割は他にもたくさんあります。
一例を挙げると、以下のとおり。
- 熱伝導性
- 光反射性
- 磁性
- 接着性
- 耐薬品性
- 抗菌性
- 難燃性・・・etc
目的によって様々な種類のめっきがあるので、機械設計でも、形状や材料変更で解決できない場合はめっきを検討してみるといいでしょう。
まとめ：めっきの目的は特定の性質や機能を与えること！
以上、めっきの役割として7つの機能を紹介しました。
さいごに説明したように、めっきにはその種類によって様々な目的があります。
今回の記事を読んでもっと知りたいと思った方は、ぜひ自分でも調べてみると面白いでしょう！
コメント