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2023-11-06
今回はニッケルめっきの種類や特徴について解説します。
ニッケルめっきは、美しい外観と優れた耐食性を有しためっき処理で、電気コネクターやスイッチの装飾・防食、金めっきやクロムめっきの下地めっきなど、幅広い用途で採用されています。
しかしニッケルめっきは、皮膜を析出させる手法の違いで「電解ニッケルめっき」と「無電解ニッケルめっき」に分かれており、それぞれで特徴に違いがあります。
参考：【めっき処理とは？】目的・仕組み・種類・特徴について徹底解説！
ニッケルめっきとは、その名前の通り、ニッケルの成分を用いためっきのことを指します。ニッケルは、適度な硬度と柔軟性があり、強磁性を示す金属です。
ニッケルめっきを施すと、黄白色の美しい外観になるほか、優れた耐食性が得られます。ニッケルめっきは変色しにくいことから、美観性の向上を目的として利用されることが多くあります。
対応する素材は、鉄鋼材料・銅・銅合金・ステンレス・アルミなどが代表的です。
ニッケルめっきには、大きく分けて「電解ニッケルめっき」と「無電解ニッケルめっき」の2種類があります。
電解ニッケルめっきは、外部電源から供給される電気を利用してめっきを行う手法で、「電気ニッケルめっき」とも呼ばれています。上図のように、陽極のニッケル極板を用い、ニッケルを溶解させることで、陰極の材料にめっきを行います。
電解ニッケルめっきは、ステンレス・銅素材への処理がしにくい特徴がありますが、前処理である「ニッケルストライクめっき」を施すことで、良好な皮膜を析出できるようになります。
電気ニッケルめっきは、さらに細かく分類すると、「光沢ニッケルめっき」「半光沢ニッケルめっき」「無光沢ニッケルめっき」の3種類があります。
●光沢ニッケルめっき
光沢ニッケルめっきは、光沢のある黄白色の外観で、変色しにくい特徴があります。ただし、皮膜の硬度が高く、二次加工時のスポット溶接の不具合・カシメ加工でのめっき割れや、クラックなどの不良が発生しやすい点に注意が必要です。
用途としては、金めっき・銀めっき・クロムめっきなどの光沢が必要な場合の下地めっきや、耐食性を必要とするめっきの下地、はんだ付けなどに採用されています。
●半光沢ニッケルめっき
半光沢ニッケルめっきは、光沢ニッケルめっきと比べて光沢が控えめで、柔らかい特徴があります。また、光沢ニッケルめっきと組み合わせた2層のめっきである「ダブルニッケルめっき」を施すことで、より優れた耐食性を得られるようになります。
引用元：株式会社三和鍍金 【連載】ダブルニッケルとは vol.2～電位差とガルバニック腐食～
ダブルニッケルめっきは、材料の外層にある光沢ニッケルめっきを優先的に腐食させて、素地への腐食を遅らせることが可能です。
半光沢ニッケルめっきは、はんだ付け製品に多く採用されています。ダブルニッケルめっきでは、優れた耐食性を有することから、自動車部品や機械部品、装飾部品などに採用されています。
●無光沢ニッケルめっき
無光沢ニッケルめっきは、その名前の通り光沢のないニッケルめっきです。光沢を出すために必要な添加剤の影響がないので、安定したニッケルめっきの皮膜が得られます。溶接性に優れ、折り曲げても割れにくいため、カシメ加工に強い特徴があります。ただし、表面に指紋が付きやすいほか、経年変化による変色が発生する場合があります。
無電解ニッケルめっきは、電気を利用せず、化学的還元作用によりめっきを施す手法で、別名「カニゼンめっき」とも呼ばれています。
無電解ニッケルめっきは、還元剤である次亜リン酸塩が酸化され、亜リン酸塩になります。このときに電子を放出してニッケルイオンを還元し、めっき皮膜になる仕組みです。
無電解ニッケルめっきは、電解ニッケルめっきよりも均一に皮膜を析出できるので、寸法精度を要する製品や、複雑な形状の製品のめっきに適しています。ただし、他の表面処理に比べて単価が高い傾向にあります。
無電解ニッケルめっきは、主にリンが含まれており、リンの含有量によって「低リンタイプ」「中リンタイプ」「高リンタイプ」に分類されます。リンの含有量が多いと、ピンホールが少なくなり、耐食性が向上します。これらは熱処理を施すことで、析出時500～700Hvの硬度が、900〜1000Hv程度まで向上させられます。
参考：鋼の性質を変える【熱処理】とは？仕組みや種類について徹底解説！
また、無電解ニッケルめっきは、ホウ素を含有したものもあります。各種類の特性については以下の通りです。
●低リンタイプ
低リンタイプは、リン含有率が1～4%程度の無電解ニッケルめっきで、700Hv程度の優れた硬度と耐摩耗性を有していますが、耐食性には劣ります。
●中リンタイプ
中リンタイプは、リン含有率が5～10％程度で、最も一般的に採用されている無電解ニッケルめっきです。通常は非磁性ですが、熱により磁性を示します。また、耐食性・耐摩耗性や各物性のバランスも良好で、汎用性に優れています。
●高リンタイプ
高リンタイプは、リン含有率が11～13％程度で、耐食性に優れているものの、はんだ付け性に劣ります。また、通常時および比較的高温で熱処理した状態でも非磁性を示します。
●無電解ニッケル-ホウ素めっき
無電解ニッケル-ホウ素めっきは、ホウ素の含有率が0.2～1.0％の無電解ニッケルめっきで、はんだ付け性や硬度に優れています。
ニッケルめっきは、美しい外観と、優れた耐食性を備えているのがメリットです。ダブルニッケルめっきや高リンタイプの無電解ニッケルめっきを用いれば、より高い耐食性が得られます。無電解ニッケルめっきでは、熱処理を行うことで、用途によっては硬質クロムめっきに匹敵するほどの硬度が得られます。
一方で、ニッケルめっきのデメリットは、電解ニッケルめっきを施したときに、薄い膜厚しかつかないなど均一性に乏しいこと、パイプ内部などの電気が届かない箇所は皮膜が付きにくいことが挙げられます。複雑な形状や均一にめっきを施すのに適している無電解ニッケルめっきでは、コストが比較的大きくかかってしまう点もデメリットと言えます。
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