めっきの基礎と応用およびトラブル対策

めっきは古代から利用されてきた古くて新しい技術である。めっきが適用されている分野は多く、めっき技術がカバーできる範囲は非常に広い。素材の腐食を防ぐためにめっきが施される。最も多く利用されているめっきであり、大半が鉄鋼の防食を目的としている。その半分以上を占めるのは亜鉛めっきで、このほかスズめっき、ニッケルめっきなどがある。 　また、防食めっきと並ぶめっきの代表的な利用例が装飾めっきである。装飾品はもちろん、家庭で使われるさまざまな生活用具や自動車などの工業部品のめっきにも利用されている。金めっきや銀めっきが有名であるが最も利用が多いのはクロムめっきである。装飾めっきに使われるクロムめっきは硬度が極めて高く優れた耐摩耗性を有するので、各種機械の摺動部分や自動車の部品には硬質クロムめっきとして利用されている。積層プリント回路の基盤に半導体部品を実装するために導電性を与えたり、高密度記憶媒体を構成するために磁性・非磁性を与えたり、高周波障害を防ぐために電磁波シールドを施したりといったように、多様化した電子部品にも銅めっきなどが使われている。部品の耐熱性を高めたり、熱伝導や放熱性向上のためにもめっきが使用されている。金属以外の素材 (プラスチックやセラミックスなど) へのめっきも可能になり、自動車部品や電子産業分野に応用されている。 　本セミナーでは、多分野で使用されている各種のめっき技術について原理、特徴、適用例および技術動向について説明し、めっき皮膜の評価法についても述べる。 　また、実際のめっき作業工程での留意点についても説明する。更に、めっきで良く発生するトラブル対策等についても述べたい。本セミナーは製造メーカーで、設計・製造に携わる技術者に大いに役立つと考える。

1. めっきの概要
   1. めっきとは
   2. めっきの効果および由来
2. めっきの歴史
   1. 最古のめっき
   2. 日本への伝承
   3. 近年のめっき技術
3. めっきの分類
   1. 皮膜材料からの分類
      1. 単金属のめっき
         1. 銅めっき
         2. ニッケルめっき
         3. クロムめっき
         4. 亜鉛めっき
         5. 金めっき・銀めっき
      2. 合金めっき
         1. 防食用合金めっき
         2. 装飾用合金めっき
         3. 耐摩耗性合金めっき
      3. 複合めっき
   2. 構造からの分類
      1. 単層めっき
      2. 2層めっき
      3. 多層めっき
   3. めっきを施す方法からの分類
      1. 湿式めっき
         1. 無電解めっき
         2. 電気めっき
      2. 乾式めっき
         1. 気相めっき
            1. PVD
            2. CVD
         2. 溶融めっき
         3. 溶射法
4. 無電解めっき
   1. 無電解ニッケルめっき
      1. 無電解Ni – Pめっき
         1. 無電解Ni – Pめっきの原理
         2. 無電解Ni – Pめっきの用途
   2. 無電解銅めっき
      1. 無電解銅めっきの用途
      2. 無電解銅めっきの浴
      3. めっきの鉛規制
   3. 無電解金めっき
      1. 無電解金めっきの用途
      2. 無電解金めっきの種類
         1. 置換型金めっき
         2. 自己触媒型金めっき
5. 電気めっき
   1. 電気銅めっき
      1. 電気銅めっきの用途
      2. 電気銅めっき浴
         1. 硫酸銅めっき浴
         2. シアン化銅めっき浴
         3. その他のめっき浴
   2. 電気ニッケルめっき
      1. 電気ニッケルめっきの概要
      2. 電気ニッケルめっきの用途
      3. 電気ニッケルめっき浴
      4. 電気ニッケルめっきの自動車外装部品への適用
      5. ニッケル電鋳
   3. 電気クロムめっき
      1. 電気クロムめっきの概要
      2. 装飾クロムめっき
         1. クロムめっき浴
         2. 高耐食性ニッケルークロムめっき
      3. 硬質クロムめっき
         1. クロムめっき浴
         2. 硬質くろむめっきの用途
         3. 硬質クロムめっきの工程
         4. 硬質クロムめっきの留意点
            1. 熱による影響
            2. めっき補助部品
   4. 電気スズめっき
      1. 電気スズめっきの用途
      2. ウイスカの発生
      3. すずめっき浴
   5. 電気スズ合金めっき
      1. スズ – 鉛 (ハンダ) 合金めっき
      2. 鉛フリースズ合金めっき
         1. 鉛への法規制
         2. 鉛フリースズ合金めっき浴
   6. 電気亜鉛めっき
      1. 電気亜鉛めっきの用途
      2. 電気亜鉛めっきの犠牲防食作用
      3. 亜鉛めっきの化成処理
         1. クロメート処理
         2. 3価のクロム化成処理
      4. 亜鉛めっき浴
   7. 電気亜鉛合金めっき
      1. 電気亜鉛合金めっきの概要
      2. 電気亜鉛 – ニッケル合金めっき
      3. 各種亜鉛合金めっき
   8. 電気金めっき
      1. 電気金めっきの用途
      2. 金合金の色調とカラット表示
      3. 金めっき浴
   9. 電気銀めっき
      1. 電気銀めっきの用途
      2. 電気銀めっきの変色防止
         1. 有機皮膜で被覆する方法
         2. 異種金属を薄くめっきする方法
         3. クロメート処理法
      3. 電気銀めっき浴
   10. 電鋳法
       1. 電鋳法の原理
       2. 電鋳の適用例
          1. 精密金型類
          2. 精密印刷版
          3. 光デイスク
          4. メッシュの作成
6. 複合めっき (分散めっき)
   1. 複合めっきの概要と種類
   2. 複合めっき浴
7. 溶融めっき
   1. 溶融亜鉛めっき
      1. 溶融亜鉛めっきの概要
      2. 溶融亜鉛めっきの工程
         1. 脱脂
         2. 酸洗
         3. フラックス処理
         4. 溶融めっき
         5. 後処理
      3. 鋼構造物への溶融亜鉛めっきの種類
      4. 溶融亜鉛めっきした鉄鋼の断面組織
      5. 溶融亜鉛めっき鋼板
   2. 溶融亜鉛 – アルミニウム合金めっき
   3. 溶融アルミニウムめっき
      1. 溶融アルミニウムめっきの概要
      2. 溶融アルミニウムめっきの種類
   4. その他の溶融めっき
8. 気相めっき
   1. 物理的気相めっき (PVD:Physical Vapor Deposition)
      1. 真空蒸着
      2. イオンプレーテイング
         1. 活性化反応蒸着法 (ARE法)
         2. 高周波励起法 (RF法)
         3. 中空陰極放電法 (HCD法)
            1. 短距離ビーム型
            2. 垂直ビーム型
         4. アーク蒸着法
         5. イオンプレーテイングの留意点
            1. 成膜温度
            2. つきまわり性と密着性
      3. スパッタリング
         1. スパッタリングの原理
         2. スパッタリングの種類
            1. DCスパッタリング
            2. 高周波 (RF) スパッタリング
            3. マグネトロンスパッタリング
            4. ECRスパッタリング
            5. イオンビームスパッタリング
      4. PVDの課題
   2. 化学蒸着 (CVD:Chemical Vapor Deposition)
      1. 熱CVD (熱化学反応法)
         1. 熱CVDの原理
         2. 熱CVDの特徴
      2. プラズマCVD
         1. 直流プラズマCVD
         2. 高周波プラズマCVD
         3. マイクロ波CVD
         4. 光CVD
         5. CVDにおける留意点
            1. 処理時の寸法変化
            2. 熱CVDにおける炭化物による厚膜化
            3. 熱CVDにおける脱炭と炭化物の凝集
            4. 処理物の表面粗さ
         6. CVDの課題
            1. 成膜温度
            2. PVDやCVDの密着性評価
9. 溶射
   1. 溶射の原理
   2. 溶射の特徴と種類
      1. 溶射の特徴
         1. 溶射の長所
         2. 溶射の短所
      2. 溶射の種類
         1. ガス式溶射
            1. 高速フレーム溶射 (HVOF)
         2. 電気式溶射
            1. プラズマ溶射
      3. 溶射材料の種類
         1. 金属及び合金粉末
         2. 自溶合金
         3. セラミックス
      4. 溶射に必要な前処理と後処理
         1. 前処理
            1. 基材の清浄化
            2. 基材の粗面化 (ブラスト処理)
         2. 後処理
            1. 封孔処理
            2. 熱処理
            3. レーザ処理による皮膜表面の緻密化
            4. 仕上げ加工
            5. 自溶合金溶射皮膜のフュージング処理
      5. 溶射の課題
10. めっきの作業工程
    1. 無電解めっきの方式
       1. 鉄鋼素材のめっき
       2. 鉄鋼以外の素材の前処理
          1. アルミニウム素材
          2. 銅および銅合金素材
          3. ステンレス鋼素材
    2. 電気めっきの方式
       1. 引っかけめっき
          1. 整流器
          2. 引っかけ
          3. めっき槽
          4. アノード (陽極)
       2. バレルめっき
       3. 連続めっき
       4. 筆めっき
    3. プラスチック素材へのめっき
       1. 自動車用ABS樹脂の特徴
       2. ABS樹脂とめっき膜との密着性
       3. ABS樹脂上のめっき工程
    4. めっきの前処理
       1. 脱脂
          1. 予備脱脂
             1. 溶剤脱脂
             2. 水系エマルション脱脂
          2. アルカリ脱脂
          3. 電解脱脂 (電解洗浄)
       2. 酸処理・アルカリ処理
          1. 酸洗い (ピックリング)
          2. 酸浸漬 (活性化)
          3. 光沢酸洗い (キリンスまたは化学研磨)
          4. 電解研磨
          5. アルカリ・エッチング
    5. めっきの後処理
       1. めっきの化成処理
          1. クロメート処理
          2. 3価のクロム化成処理
          3. リン酸塩皮膜
          4. 金属着色 (黒染めなど)
       2. めっきの熱処理
          1. 脱水素処理 (ベーキング)
          2. スズめっきのウイスカ (ひげ状析出) 防止やピンホールの除去 (封孔)
          3. 無電解ニッケルめっきの硬度の改質
          4. 密着性の向上
11. めっき皮膜の評価
    1. めっき皮膜の厚さ
       1. めっき断面の顕微鏡観察法
       2. 高周波渦電流法
       3. 磁気的測定法
       4. 蛍光X線法
       5. 電解式膜厚測定法
       6. 重量法
       7. ベータ線法
    2. めっき皮膜の硬さ
       1. めっき皮膜の硬さ試験法
          1. マイクロ・ビッカース硬さ試験法
          2. ヌープ硬さ試験法
          3. 引っかき硬さ試験法
    3. めっきの耐食性
       1. 大気暴露試験
       2. 促進腐食試験
          1. 塩水噴霧試験
          2. コロードコート試験
          3. 亜硫酸ガス試験
          4. 複合サイクル腐食試験
    4. めっき皮膜の密着性
       1. 曲げ試験法
       2. 摩擦・摩耗試験法
       3. 鋼球押込み法
       4. エリクセン試験法
       5. 加熱・冷却試験法
       6. 粘着テープによる引き剥がし試験
    5. めっき皮膜の有孔度
       1. フェロキシル試験
       2. 浸漬試験
12. めっき排水の処理
    1. 環境汚染対策
    2. 排水の分別
       1. 酸・アルカリ系
       2. シアン系
       3. クロム酸系
       4. 重金属類の沈殿分離
       5. 重金属汚泥 (スラッジ) 処理
       6. 有価資源の回収
       7. そのほかの処理
13. めっきのトラブル対策
    1. めっき皮膜の密着性
       1. めっき金属/金属の界面
       2. めっき金属/プラスチック、セラミックスの界面
       3. めっき金属/親水基を持ったプラスチックの界面
       4. めっき金属・・O – ガラスまたはセラミックスの界面
       5. めっき金属・・O – 素地活性金属の界面
    2. 密着不良 (はがれ、ふくれ)
       1. 前処理
       2. めっき工程
       3. めっき素材による要因
    3. めっき皮膜の密着性改善方法
       1. ステンレス鋼へのめっき
       2. クロムめっきの前処理
       3. プラスチックへのめっき
       4. 活性金属上へのめっき
    4. 異物付着不良 (ざらつき)
       1. めっきのざらつきの原因
          1. 前処理不良
          2. pH調整剤
          3. 不十分な水洗
          4. めっき浴の老化
       2. めっきに及ぼす不純物の影響と対策
          1. 不純物の種類と混入経路
          2. めっきに及ぼす不純物の影響と対策
       3. 不純物の除去法
          1. 弱電解処理法
          2. 活性炭処理法
       4. 各不純物の影響と対策
          1. 銅
          2. 亜鉛
          3. 鉄
          4. 鉛
          5. アルミニウム
          6. 六価クロム
          7. カルシウム
          8. ナトリウム・カリウム
          9. シアンイオン
          10. 硝酸イオン
          11. リン酸イオン
          12. アンモニウムイオン
          13. 過酸化物
          14. 有機不純物
    5. ピット、ピンホール、無めっき欠陥
       1. ピット、ピンホール、無めっき欠陥の原因
          1. 前処理不良
          2. 素材の欠陥
          3. 水洗不十分
          4. 濾過機の不調
          5. めっき浴の老化
       2. 具体的事例
          1. 半球形泡ピット
          2. 基材欠陥による無めっき
          3. 酸洗の素地荒れによるピット
          4. 脱脂不良が原因のピット、ピンホール、無めっき欠陥
          5. めっき電流中断によるピット、無めっき欠陥
    6. まとめ
14. めっきの技術動向
    1. 自動車用めっき
       1. ピストン系部品
       2. 燃料噴射系部品
    2. MEMSへのめっき適用
       1. LIGAプロセス
       2. LIGAプロセスによるマイクロデバイスへの応用例
    3. 医療へのめっき適用
       • めっきによる金属製マイクロ針の作製
15. 質疑応答