ニッケルメッキとは?

ニッケルメッキは、通電によってニッケル金属の皮膜を析出させるメッキです。ニッケルは遷移金属のレアメタルの一つで、錆びにくい性質を持つ金属です。性質は鉄に近いのですが、空気中の湿気に対しては鉄よりも安定していることから、装飾、防食の両面に利用されています。とはいえ、表面は空気中でわずかに変色することもあるため、美観の付与と保持のためにニッケルメッキに加え装飾用クロムメッキを施すのが一般的です。

この記事では、ニッケルメッキの原理や特徴などを解説します。［1］

ニッケルメッキの原理

最初に、ニッケルメッキの原理について説明していきます。
ニッケルメッキを行う際は、ニッケルイオンを含んだメッキ液に、金属ニッケルを陽極、被メッキ物を陰極に設定して直流電流を通します。陽極ニッケルは溶解してニッケルイオンになり、陰極ではニッケルイオンが電子をもらって金属ニッケルの皮膜が形成されることにより析出されます。

ニッケルメッキの特徴

金属としてのニッケルは色調や強度、強磁性などは鉄に似ていますが、鉄のように錆びることは比較的なく、高耐食性を持っています。そのことから、ニッケルメッキには次のような5つの特徴があります。

・光沢がある

厳密にいうとニッケルメッキには、光沢ニッケルメッキと半光沢ニッケルメッキ、無光沢ニッケルメッキといった3種類があります。

しかし、主にニッケルメッキと呼ばれているものは、光沢ニッケルメッキです。光沢ニッケルメッキは、表面に鏡面のような光沢をもち、見た目もよくなります。光沢ニッケルメッキの用途は、ドアノブや自動車用ホイルなど人目につく場所に適しています。見た目の美しさが求められている場合によく使用されます。

・レベリング作用があり表面を平滑にすることができる

ニッケルメッキでは、通電することにより素材の凹凸などをレベリング作用があり表面を平滑化させることができます。

例えば、メッキ前の素材の状態があまりよくない場合には、ニッケルメッキを厚くすることで、表面の凹凸を平滑化させることもあります。メッキ前後のバフ研磨処理を行い、メッキしただけでは平滑化できない細かな素材の凹凸も綺麗にできます。

・硬度が高い

ニッケルメッキは、数あるメッキの中でも硬度が高い皮膜ができます。メッキの硬度はHV550程度です。温度の上昇と共に皮膜硬度が上昇するという特徴を持っています。

・変色しにくい

ニッケルメッキは、湿気等に強く変色しにくいという特徴もあります。そのため、美観性の向上を目的として利用されることが多いです。この記事の冒頭でも触れましたが、ニッケルメッキは変色しにくいというだけであり、変色しないという訳ではありません。空気に触れることで表面はわずかに変色することがあります。

・耐食性が高い

ニッケルメッキは、皮膜に鉄を含んでいるものの、鉄よりも耐食性が高いと言われています。しかしながら、高温多湿な環境下ではニッケルメッキでも腐食し、表面に鉄錆が発生することもあります。［2］

・各種データ

ニッケルメッキの特徴

硬度	光沢：HV550程度　無光沢Hv150～250
耐食性	リンを含有させると向上する
耐熱温度	400℃まで変色しない
耐酸性	溶解する
結晶構造	結晶質
導電性	あり
熱膨張	14～17μm/m℃
伸び	ワット(硫酸ニッケル)浴 → 10～35% スルファミン酸浴(塩化物含有) → 5〜28％
磁性	強磁性
放熱性	黒無電解ニッケルメッキがよい
摩擦係数	0.58 アームコ鉄球面（半径3.2mm)／平面,荷重2.7N,滑り速度0.05mm/s 出典：機械工学便覧
密着性	鉄系は良好、真鍮や銅やステンレスはニッケルストライクメッキが必要 アルミニウムは無電解ニッケルメッキが必要
溶接性	光沢ニッケルメッキでは不向きなので無電解ニッケルメッキに変更した方がよい
内部応力	ワット浴（硫酸ニッケル）は引張応力を持つ。 スルファミン酸浴（塩化物含有）は、引張から圧縮まで調整可能。 メッキ厚を薄くすることが好ましい。
残留応力	ワット(硫酸ニッケル)浴 → 12kg/mm2 スルファミン酸浴(塩化物含有) → 0.4～0.6kg/mm2
応力緩和	膜厚の薄膜化を検討する（応力はメッキ膜厚が厚くなるほど大きくなる）
熱膨張率	(25℃) 13.4 µm/(m·K)
半田濡れ性	半光沢ニッケルが良い
電気抵抗	-195℃: 0.55 100℃:10.3　体積抵抗（μΩcm）
電気抵抗率	（20℃）6.93（nΩ・ｍ）
透磁率	1.26×10−4 - 7.54×10−4　 μ [H/m]
熱伝導率	90.9W/（m・ｋ）
輻射率（放射率）	0.25～0.85（λ＝1.55μm）
ヤング率	200GPa
導電率	24.2（IACS%）
水素脆性	発生する
化学式	Ni2 + 2e- → Ni
レベリング	光沢材を使用することで、小さな凸凹を埋め、表面を平滑化する
接触抵抗	約8～9μΩ/cm（ワット浴）
比重	8.90g/㎤
融点	1455℃
強度	皮膜強度は1038Hv。薬品に強い。色調も良く変色しにくい

ニッケルメッキ工程

一般的なニッケルメッキの工程を紹介します。

脱脂

加温した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

乾燥

60度以下の低温

ちなみにニッケルメッキは、通電を行うことでメッキするため不導体へのメッキはできません。

銅・真鍮・ステンレスにニッケルメッキをする場合は次のような工程となります。

ニッケルメッキの種類とは

無光沢ニッケルメッキ

無光沢ニッケルメッキは光沢剤や添加物が入っていないメッキです。

無光沢ニッケルメッキは、その名の通り光沢はありません。光沢剤などを使用していないため、レベリング性は低いですが、純ニッケルに近い特性を得ることが出来ます。また、応力緩和剤の硫黄を含まないため、電子部品に使用されることがあります。緻密な皮膜が得られますが、指紋がつきやすく、時間の経過とともに変色が起こります。

半光沢ニッケルメッキ

半光沢ニッケルメッキは、硫黄を含まないレベリング作用がある添加剤を使用します。

光沢ニッケルほどピカピカではありませんが、硫黄を含まないため、はんだ付け製品にも利用されています。また、光沢ニッケルメッキの下地として耐食性を向上させることができます。

光沢ニッケルメッキ

光沢ニッケルメッキは、ピカピカで光沢も良く、硬くて変色しにくいなどの優れた機能を持っています。ただし、皮膜の硬度が高く、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。

また、サッカリンなどの硫黄系の物質が含まれているため、メッキの中に硫黄がごく少量ですが含まれてしまいます。そのため、硫黄が含まれていないものよりは腐食しやすいという性質があります。

ニッケルメッキ浴の種類

ニッケルメッキの際のメッキ浴は、ワット浴とステンレスへのメッキ下地に使用するウッド浴があります。メッキ浴によってメッキに違いが出るため、用途に応じて適切なメッキ浴を行わなくてはなりません。

ワット浴

もっとも一般的なニッケルメッキ浴です。

構成成分は、金属イオンの供給源となる硫酸ニッケル、陽極溶解の促進や液の導電性向上のための塩化ニッケル、高電流部分の焦げを防ぐホウ酸を主成分とする、もっとも実用的で有名なメッキ浴です。ワット浴からの析出皮膜は素材との密着性がよく、半光沢で耐食性があるため下地メッキとして用いられることが多いです。鏡面光沢の皮膜を作成するために光沢剤を添加します。

ウッド浴（ストライク浴）

強酸性で素材を活性化しながら行うメッキ浴です。

ストライク浴とも呼ばれ、ニッケル金属イオンの供給源として塩化ニッケルを使用し、塩酸を添加し、浴を強酸性にしていることが大きな特徴の一つです。

被メッキ物表面の酸化物を金属に還元しながらメッキするため、非常に密着性の良いメッキが可能となります。ステンレスなど表面が酸化膜で覆われている物質に対して非常に有効なメッキです。［3］

ニッケルメッキの用途

ニッケルメッキは機能性だけでなく、美観性も大きく向上します。ニッケルメッキは、次のような用途でよく使われています。

• 鉄鋼、銅合金、ステンレスなど各種の素地金属上にニッケルメッキ後、クロムメッキや金　メッキを施し、これらの素地金属を腐食から保護し、美観を与える
• 化学工業、食品工業で使用する容器、貯蔵タンク、パイプなど内面に厚付けし、耐食性を向上させる

ニッケルメッキの事例

ニッケルメッキは強くて錆びにくいので、家庭用品・電化製品・OA機器・乗り物など、様々な場面で活躍しています。

• バイク部品へのクロムメッキの下地メッキ
• 電子制御盤の開閉扉
• 遠洋漁業に使用される厚メッキ

設計時の注意事項

ニッケル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、メッキがつかないか、つきにくくなります。
そのため、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。

[4]

種類、等級及び記号

ニッケルメッキの種類、等級及び記号

素地金属	メッキ金属の種類	等級	メッキ 最小厚さμｍ	記号
鉄鋼	銅-ニッケルメッキ	1級	3	Ep-Fe/Cu+Nib3又はEp-Fe/Cu+Nib[1]
		2級	5	Ep-Fe/Cu+Nib5又はEp-Fe/Cu+Nib[2]
		3級	10	Ep-Fe/Cu+Nib10又はEp-Fe/Cu+Nib[3]
		4級	15	Ep-Fe/Cu+Nib15又はEp-Fe/Cu+Nib[4]
		5級	20	Ep-Fe/Cu+Nib20又はEp-Fe/Cu+Nib[5]
銅及び銅合金	ニッケルメッキ	1級	3	Ep-Cu/Ni3b又はEp-Cu/Nib[1]
		2級	5	Ep-Cu/Ni5b又はEp-Cu/Nib[2]
		3級	10	Ep-Cu/Ni10b又はEp-Cu/Nib[3]

ニッケルメッキに関する「JIS（専門用語）」

4010　ニッケルメッキ	1007　電気分解、電解
4018　装飾用クロムメッキ	113　陽極
1029　陰極	1065　レベリング、平滑化
4033　ストライクメッキ、ストライク	2022　光沢剤
8018　ピンホール	3019　脱脂
3020　電解脱脂	1069　不動態
1015　還元

ニッケルメッキに関連する英語表記

ニッケルメッキ	Nickel plating
光沢ニッケルメッキ	Glossy nickel plating
半光沢ニッケルメッキ	Semi-gloss nickel plating
無光沢ニッケルメッキ	Matte nickel plating
装飾用クロムメッキ	Decorative chrome plating
脱脂	Solvent degreasing
電解脱脂	Electrolytic degreasing
レベリング	levelling

ニッケルメッキのまとめ

ニッケルは耐食性に優れた金属なので、ニッケルメッキはあらゆる用途で利用されます。
銅材や真鍮、ステンレスであればダイレクトにメッキできるため、装飾用や防食用の下地メッキとしても多用されています。

また、無光沢・半光沢・光沢ニッケルの種類があり、光沢剤などの添加剤を選択することで、外観のバリエーションを広げることができます。用途によって求められることが変わるため、どのメッキが最適なのか正確に判断しなくてはなりません。