試作人基礎講座

本日は電気亜鉛めっきについて解説していきます。
特徴や溶融亜鉛めっきとの違いなど解説していきますので、是非ご覧ください♪

電気亜鉛めっきとは

電気亜鉛めっきは、鉄などの金属(素材)を亜鉛が溶けたメッキ液に浸漬し、電気をかけることで素材表面に亜鉛の被膜を析出させて、めっきする方法です。

電気亜鉛めっきの具体的な手順としては、一般的に次のような手順で行われています。
脱脂→水洗→酸洗→水洗→電解洗浄→水洗→めっき処理→水洗→硝酸活性→水洗→後処理→水洗→乾燥

水洗が多いので手順が多く感じますが、次工程に移る前の水洗はとても大切なのです。
※メッキ業者によって水洗の回数、工程などは異なります。

それでは各工程で何を行っているのかざっくり説明していきます。

脱脂

脱脂は、その名の通り油汚れなどを取り除く処理になります。
めっきを行う素材表面が清浄でないときれいなめっきができません。
各薬品メーカーの薬品を使って脱脂液を用意し、50～80℃程度の温度で素材を浸漬させることで、素材の油汚れを取り除きます。

酸洗

酸洗は、脱脂して油汚れを取り除いた素材を酸性の液体に浸漬して、素材表面に残っている酸化被膜(スケール)やさびなどを取り除く処理です。
主に塩酸が使われています。

電解洗浄

電解洗浄は、酸洗を行った際に素材の表面に残ってしまう酸に、溶解しにくい物質(スマット)を電気分解で発生する泡の力で取り除く処理になります。
主に各薬品メーカーの薬剤を用いて電解液を用意し、素材を浸漬、電流を流すことで洗浄します。

めっき処理

めっき処理は、鉄などの金属(素材)を亜鉛が溶けたメッキ液に浸漬し、電気をかけることで素材表面に亜鉛の被膜を析出させて、メッキする工程です。
メッキ液には亜鉛のほかに各薬品メーカーの薬剤を添加することで光沢、外観、密着性などに優れたメッキをすることが可能になります。

硝酸活性

硝酸活性は、メッキした後に薄い硝酸に浸けることで亜鉛めっき被膜の表面を削り、被膜を清浄にする処理です。
薄皮を一枚剥くような感じです。

後処理

後処理は、硝酸活性を行っためっき物を6価クロム酸を主とする溶液に浸ける(＝クロメート処理)、または各薬品メーカーの販売している3価クロムの薬品に浸ける(＝3価クロム化成処理)を施すことで外観の色調を変え、耐食性を持たせる処理になります。
この処理を行うことで亜鉛めっきが錆びにくくなります。

乾燥

後処理まで終わったメッキ処理品はしっかりと乾燥させます。
この乾燥が不十分であったり、条件が悪かったりすると、変色や耐食性の低下などが起きる可能性がありますので、しっかりと行う必要があります。

電気亜鉛めっきの防錆原理について(犠牲防食)

電気亜鉛めっきの防錆原理についても簡単にご説明します。

亜鉛めっきは鉄を錆から防ぐ目的で実施する処理ですが、実は亜鉛よりも錆びやすい金属になります。
なぜ鉄よりも錆びやすい亜鉛を表面にメッキするのでしょうか？

その理由は、もしめっきした製品の表面に傷などがついてしまった場合に、鉄よりも先に周囲の亜鉛が錆びてくれるので、鉄素材自体は錆びないで済むからです。
これを犠牲防食といいます。
表面の亜鉛が錆びてしまっても素材自体は守られるというわけです。

ちなみに、鉄が錆びると赤い錆が生じますが、亜鉛が錆びると白い錆が発生します。
身近な金属で白色の錆が発生していたら、亜鉛が犠牲防食の働きをして鉄を守っているのかもしれないですね。

後処理について

クロメート処理について

亜鉛は鉄よりも錆びやすいということは説明しましたが、亜鉛自体も錆から守るために行われるのがクロメート処理と呼ばれる処理です。

クロメート処理は、亜鉛めっきを行った製品を6価クロム酸の液に浸けることで、亜鉛メッキ表面にクロムを含む不活性な耐食性被膜を作る処理になります。
これにより亜鉛めっきの表面に錆を発生しにくくしています。

また、クロメート処理することで色調が変わり、白色、虹色、黒色、緑色などといった様々な色を持たせられ外観も向上します。

3価クロム化成処理について

亜鉛めっきの耐食性を向上させるクロメート処理には、6価クロム酸を用いますが、6価クロムは毒性、有害性が高い点が問題になっていました。

そこで現在では、6価クロメートの代わりに毒性のない3価クロムを用いた化成処理被膜を施すのが主流になっています。
これを3価クロム化成処理と呼んでいます。

3価クロム化成処理を行うことで、表面に6価クロムを含まない不活性な耐食性被膜を生成することができます。
3価クロム化成処理は、各薬品メーカーの薬品を用いて処理液を作り、そこに亜鉛めっきした製品を浸漬することで処理を行います。
この処理を行うことで亜鉛めっきの錆が発生しにくくなり、白色(青色、黄色)、黒色といった色を持たせることができ、外観の良さも向上します。

電気亜鉛めっきのメリット・デメリット

電気亜鉛めっきのメリット

電気亜鉛めっきのメリットとして比較的コストが安く、鉄の錆を防ぐことができます。
また、金属光沢を持たせたり、色調を変えられるので外観も向上させることが可能です。

電気亜鉛めっきのデメリット

電気亜鉛めっきのデメリットとして、高温ではクロメート被膜、3価クロム化成被膜が壊れてしまうことがあり、何百度にもなるような高温で使うようなものには使用できないことがあります。
また、亜鉛めっきがもともとは耐食性を求めた機能めっきなので、外観の意匠性については他のメッキ(ニッケルメッキ、クロムめっき)のほうが優れる場合があります。

電気亜鉛めっきの用途

電気亜鉛めっきは、ねじやボルト、自動車の部品といった主に鉄製の加工された金属の表面処理として、さまざまな場面で利用されています。
最近では、鉄以外にも亜鉛ダイカスト(溶かした亜鉛合金を金型に流し込んで成型する鋳造方法で作られたもの)の製品などにも利用されています。
電気亜鉛めっきを行うことで、外観が良くなったり、素材(鉄)が錆びるのを防ぐといったことが安価で可能になるためです。

実際に電気亜鉛めっきを工業的に行う場合には、強酸性、強アルカリ性の液体、青化ソーダ、クロム酸といった人体に有害な物質を使う場合もあるので、専門知識の下で安全に注意して処理を行う必要があります。
また、処理を行う際には専用の設備が必要となります。
もしも電気亜鉛めっきを行いたい場合には、専門の業者に頼むようにしましょう。

こちらの記事は株式会社タイホー様の記事を参照しております。

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