アルミニウム合金

アルミニウム合金へのメッキ

アルミニウムはステンレスやチタンと並び難メッキ素材の一つと呼ばれ、専用の前処理設備が必要となります。
鉄素材よりも軽く、加工性に優れ、真ちゅう素材よりも安価であるため、
機能メッキ被膜との組み合わせで多分野に活用できると期待されています。

アルミニウムの特性

アルミニウムは、1886年に工業化され今日に至るまで、他の金属と比較して浅い歴史ながら飛躍的な進化を遂げてきました。
特筆すべき特徴は、

  1. 軽い(Al:2.7g/㎤、Fe:7.8g/㎤、Cu:8.9g/㎤)
  2. 強い(比強度が大、特に熱処理による強度増大が効果的)
  3. 耐食性がよい
  4. 加工性が良く、また、鋳造性にすぐれる
  5. 電気、熱をよく通す
  6. 非磁性である
  7. 表面が美しい(鏡面となる、アルマイト処理が可能)
  8. リサイクル性にすぐれる

が挙げられます。
表面処理は一般的に、陽極酸化(アルマイト処理)、メッキ、PVD、化成被膜処理、機械研磨、電解研磨、化学研磨、エッチングなどが挙げられます。

めっきの種類

アルミニウムに対してダブルジンケート処理を行い、各種無電解ニッケルメッキ・銅メッキ・電気ニッケルメッキなどでアルミニウムに無い新たな機能を付加致します。

無電解ニッケル・ボロンメッキ
無電解ニッケル・ボロンメッキ

無電解ニッケル・リンメッキ
無電解ニッケル・リンメッキ

無電解ニッケルメッキPTFE
無電解ニッケルメッキPTFE

黒色無電解ニッケルメッキ
黒色無電解ニッケルメッキ

工程

1. 脱脂
1. 脱脂

アルミニウム合金自身を傷めることなく、表面に付着した油分を除去する必要があります。りん酸塩と界面活性剤をベースとしたアルカリ脱脂剤を使用します。アルミニウム合金は、pHが4~9を外れると容易にイオン化するため高アルカリ系脱脂剤の使用は避ける必要があります。

2 エッチング(酸化被膜除去)
2 エッチング(酸化被膜除去)

水酸化ナトリウムをベースとした高アルカリ溶液で、アルミニウム合金上に形成された酸化被膜を除去します。その際、アルミニウム材も一緒にエッチングされます。

3 ディスマット(スマット除去)
3 ディスマット(スマット除去)

エッチング時に生じたスマットを硝酸及びフッ化物を混合した溶液で除去します。スマットとは、アルミニウム合金中に含まれている水酸化アルミニウム{Al(OH)3}不純物(シリカ、マグネシウムなど)をいいます。

4 ダブルジンケート(亜鉛置換)
4 ダブルジンケート(亜鉛置換)

亜鉛をアルミニウム合金表面に置換させ、メッキ可能な亜鉛皮膜を形成させます。一回の亜鉛置換だけでは亜鉛粒子が大きい状態であるためメッキに適した良好な亜鉛皮膜を形成することが出来ません。その理由は、アルミニウム合金表面にある酸化被膜の影響で、アルミニウム合金の妖怪開始に部分的差異が生じ、水素が集中的に発生することで亜鉛置換されない部位が出来るためです。その亜鉛置換された被膜を硝酸で剥離することで、酸化被膜が亜鉛を含有することで、自然形成される酸化被膜よりも脆弱な被膜が形成されます。第二亜鉛置換の際には、その脆弱な被膜が速やかに全面反応を開始されます。このように、二回亜鉛置換を行うことで緻密で良好な亜鉛皮膜を得ることが出来ます。

5 メッキ(無電解ニッケル・リンメッキ)
5 メッキ(無電解ニッケル・リンメッキ)

アルミニウム合金上に亜鉛皮膜が形成されると、いよいよメッキが可能となります。電気ニッケルメッキや電気銅メッキが一般的には選択されますが、アルファメックでは複雑な形状に均一なメッキ被膜を形成することが可能な無電解ニッケル・リンメッキを採用しております。
ダブルジンケートにより形成された亜鉛皮膜を、無電解ニッケルメッキ液中でニッケルに置換させ、置換させたニッケルを触媒としてメッキ反応が起こっていきます。

設備

アルミニウム合金前処理自動機
アルミニウム合金前処理自動機

アルミニウム合金前処理自動機
アルミニウム合金前処理自動機

無電解ニッケルメッキライン
無電解ニッケルメッキライン

アルミニウム合金前処理(ダブルジンケート工程)
アルミニウム合金前処理(ダブルジンケート工程)

アルミニウム合金前処理自動機稼働中
アルミニウム合金前処理自動機稼働中

設備全景
設備全景

アルミニウム合金前処理自動機稼働中
アルミニウム合金前処理自動機稼働中

よくある質問

アルマイト処理とメッキ処理の違い

アルミニウムは優れた自然酸化被膜を形成しますが非常に薄い為(20nm程度)、環境によっては腐食を起こすことがあります。しかしながら、アルマイトやメッキによってアルミニウムの特性を活かしながら弱点をカバーすることが可能となります。

アルマイトとは、一般的に硫酸浴などの溶液中で陽極電解を行い、人工的に酸化被膜を形成する技術のことをいいます。アルマイトによって、耐食性の向上、耐摩耗性の向上の他に、着色やその他機能の付加が可能となります。アルマイト被膜の厚さは、電気量と時間に比例して大きくなります。素材そのものを電解するため、寸法精度が求められる製品は不向きです。

メッキ処理とは、アルミニウム上に別の金属を被覆させることをいいます。アルミニウムはイオン化傾向の非常に高い金属であるため、鉄鋼などと同様の方法では自然酸化被膜が邪魔をして密着性の良いメッキ被膜を得ることが出来ません。そのため、ダブルジンケート処理をメッキ処理の前に行います。ダブルジンケート処理とは、アルミニウムの表面に薄い亜鉛皮膜を置換させることでその上にメッキ被膜を得られるようにする処理のことをいいます。これによって、精度が求められる部品への無電解ニッケルメッキや、耐摩耗性が求められる部品への硬質クロムメッキなどが可能となり、部品設計に幅広い選択肢を持てるようになります。ただし、アルマイト処理と比較してメッキ処理は費用が高くなります。


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