クロムメッキの原理

ここでは、クロムメッキの原理について説明します。
クロムメッキは、メッキ液中の金属イオンが電子をもらい、陰極にクロム金属となり析出します。

【クロムメッキの原理】

クロムはイオン化傾向の大きな金属(卑金属)ですが、空気中の酸素で透明で緻密な酸化皮膜を瞬間的に形成し、銅より貴な電位を示す耐食性の優れた皮膜になります。

クロムメッキの場合は、メッキ液の構成や電析メカニズムが他の金属メッキとは異なります。一般のメッキは、一価や二価イオンからの電析ですが、クロムメッキは六価からの電析になります。

装飾クロムメッキ

装飾クロムメッキは、ニッケルクロムメッキとも呼ばれ、まず中間に比較的厚めの銅・ニッケルメッキを施した後、表層に薄いクロムメッキを施します。

装飾クロムメッキは主に美観を持たせたい製品に対して用いられます。光沢のある色調で意匠性があるので、外観をきれいに整えるために使われることが多いですが、ニッケルメッキの保護膜として使われたり、製品に更に硬度をもたせたりする目的で使われることもあります。その他のケースでは、高い耐食性を得るために用いることもあります。

クロムメッキで用いられる金属クロムは、大気中で酸素と結合し、表面に透明で極めて薄い不動態膜を形成します。メッキ表面が空気に触れることで酸化被膜が形成されるので、耐食性が強くなるというわけです。

これにより、銅・ニッケルメッキがもつ美しい光沢・耐食性に、さらに優れた耐食性・安定性が加わることで美しい外観を保持することができます。製品の美観性に優れているという特性から、水道蛇口などの設備部品や、自動車の外観部品などに使用されます。［1］

装飾クロムメッキの特徴

装飾クロムメッキの特徴は大きくわけて以下の3つになります。

・光反射性が高い

装飾クロムメッキは、光を効率よく反射する特性を持っています。よく街中で見かけるシルバー色でキラキラしているものは装飾クロムメッキが施されており、アクセサリーでも採用されるほど美しい光沢を放ちます。その高級感や清潔感によって、美術館で使う器具や車のエンブレム、医療の現場によく採用されています。

・熱反射性が高い

メッキした製品は、高温の状態で長い期間置いておくと、酸化・変色します。しかし、装飾クロムメッキは、熱反射性が高く酸化反応が遅いため、条件があるものの高温の状態で置いておいても酸化・変色がありません。

・耐食性が高い

装飾クロムメッキは、耐食性が高いという特徴もあります。その理由としては、装飾クロムメッキの下地としてニッケルメッキが使われることで耐食性が強化されるからです。
変色や腐食しにくい特性を持つ装飾クロムメッキは、住設機器や自動車部品、工業製品など幅広い用途で使われています。

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硬質クロムメッキ

硬質クロムメッキは、厚いメッキを施すことにより硬度と耐摩耗性、密着性に優れていることから、機械部品や金型などの工業製品に使われます。

硬質クロムメッキは別名「ハードクロムメッキ」と言われ、素材に対してダイレクトにメッキをする方法です。このことから、JIS規格においては「工業用クロムメッキ」とも呼ばれることもあります。硬度はHv750以上あり、膜厚は1μmから100μmまでありますが、メッキを厚くすることで、より高い耐久性を得ることができます。

硬質クロムメッキの特徴

硬質クロムメッキの特徴は、大きくわけて以下の3つになります。

・硬度が高い

Hv750～1100程度とメッキでは一番硬い皮膜を付与出来ます。

・耐摩耗性に優れる

硬質クロムメッキの皮膜は約99％以上がクロム金属という硬い皮膜ですので傷や削れなどが発生しにくく摩擦係数が小さくなるため皮膜が摩耗しません。
ただし、耐摩耗性向上の目的で、摺動する面に処理をする場合にはかじり現象が発生します。硬質クロムメッキ同士を摺動させた場合、両者とも硬い皮膜ですから摩耗は非常に少ないように思われがちですが、実際にはかじり現象を起こして両者とも急速に摩耗してしまいます。

・膜厚を厚くすることが出来る

硬質クロムメッキは、100～1000μｍ（0.1～1mm）厚以上とクロム金属をつけることが可能です。
この方法を肉盛りといい、摩耗してしまった製品、破損した製品を原形に修復するために利用されます。

設計時の注意事項

角部・隅部

クロムメッキは鋭い角部にはメッキが厚くつきバリが出やすくなります。隅部や複雑な形状には、メッキがつきにくいです。角部にＲをつけられるものは出来るだけ大きくとり、隅部（特に形状部ツバのついた軸の根元等）には、できれば逃げのあることが望ましいです。複雑な形状の場合には治具の製作が必要となります。

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メッキ工程

一般的なクロムメッキ工程を紹介いたします。

脱脂

加温した苛性ソーダ水溶液（水酸化ナトリウム水溶液）に漬けて、表面についている油脂類などの汚れを完全に除去します。

電解脱脂

アルカリ脱脂液中の金属素材を陰極または陽極にして通電させることで酸素または水素ガスが発生します。生じたガスの力でさらに細かい汚れを取り除きます。

酸浸せき（酸活性）

表面にある不動態膜（酸化膜）を除去します。

ニッケルメッキ

メッキ液浸漬・メッキ析出

クロムメッキ

メッキ液浸漬・メッキ析出

乾燥

60度以下の低温

ちなみに不導体へのクロムメッキを行う場合には、次のような工程になります。
アルミニウムへのクロムメッキを行うの場合には、下地に無電解ニッケルメッキが必要になります。

【クロムメッキ工程表(不導体の材質)】

クロムメッキの用途

外観が美しく、変色や腐食しにくい特性を持つクロムメッキは、住設機器や自動車部品、工業製品など幅広い用途で使われています。

• 自動車やオートバイの外観部品全般に処理され意匠性と耐食性を向上させる
• 水栓金具部品
• ガス機器やバルブ
• カメラなどの光学機器
• 圧力計、温度計のケース
• 精密測定機器部品　ダイヤルゲージやマイクロメータなど

クロムメッキの事例

種類、等級及び記号

単位　μm

備考　銅-ニッケルメッキの各々の膜厚については、受渡当事者間の協定による。

クロムメッキに関する「JIS（専門用語）」

クロムメッキに関連する英語表記

クロムメッキまとめ

クロムメッキは非常に優れた性能を持つメッキです。
クロムメッキは、一般にニッケルメッキを下地に用い、外観と耐食性の向上を目的とした「装飾クロムメッキ」と、クロムメッキを厚くメッキして硬度、耐食性、耐摩耗性などを得ることを目的とした「硬質クロムメッキ」との2種類に分かれます。それぞれの特性・用途によって、どちらを選択するかが決まります。

光沢をあまり必要とせず、硬度が必要な場合は、硬質クロムメッキをおすすめします。