クロムめっき

クロムメッキ （あまり一般的ではないクロムメッキ ）は、しばしば単にクロムと呼ばれますが、金属オブジェクト上にクロムの薄い層を電気メッキする技術です。クロムメッキ層は、装飾的であり、耐食性を提供し、洗浄手順を容易にし、表面硬度を高めることができます。時々、より安価なクロムの模造品が審美的な目的で使用される場合があります。

処理する

コンポーネントのクロムめっきには通常、次の段階が含まれます。

重質汚れを除去するための脱脂
汚れや表面の不純物の残りの痕跡をすべて除去するための手動クリーニング
基材に応じたさまざまな前処理
溶液温度に温めることができるクロムめっき槽への配置
所望の厚さを達成するために必要な時間のめっき電流の適用

めっきされる基板のタイプに応じて、このプロセスには多くのバリエーションがあります。異なる基板には、塩酸、フッ化水素酸、硫酸などの異なるエッチング液が必要です。塩化鉄は、ニモニック合金のエッチングにも人気があります。時々、コンポーネントは電気的に生きている間にクロムメッキ槽に入ります。場合によっては、コンポーネントには鉛/スズまたは白金チタンで作られた適合陽極があります。 1時間あたり約1ミル（25μm）の典型的な硬質クロムバットプレート。

装飾クロムめっきのコンポーネントの準備には、さまざまな仕上げおよびバフ研磨プロセスが使用されます。クロムめっきの化学物質は非常に有毒です。化学物質の廃棄は、ほとんどの国で規制されています。

クロムめっきプロセスを管理する一般的な業界仕様には、AMS 2460、AMS 2406、およびMIL-STD-1501があります。

六価クロム

また、 ヘキサクロム 、 六価クロム 、及びクロム（VI）メッキとして知られている六価クロムめっきは 、主成分として（また、無水クロム酸としても知られる）三酸化クロムを使用します。六価クロムめっき液は、銅合金の光沢浸漬、クロム酸陽極酸化、およびクロメートコンバージョンコーティングとともに、装飾めっきおよび硬質めっきに使用されます。

典型的な六価クロムめっきプロセスは、（1）活性化浴、（2）クロム浴、（3）すすぎ、（4）すすぎです。通常、活性化浴はクロム酸のタンクで、逆電流が流れます。これにより、ワークピースの表面がエッチングされ、スケールが除去されます。場合によっては、活性化ステップはクロム浴で行われます。クロム浴は三酸化クロム（CrO3）と硫酸（硫酸塩、SO4）の混合物で、その比は重量で75：1から250：1の間で大きく異なります。これにより、極端に酸性の浴（pH 0）になります。バス内の温度と電流密度は、明るさと最終的なカバレッジに影響します。装飾コーティングの場合、温度範囲は35〜45°C（100〜110°F）ですが、ハードコーティングの場合は50〜65°C（120〜150°F）です。温度は電流密度にも依存します。これは、電流密度が高いほど高い温度が必要になるためです。最後に、浴全体を攪拌して温度を一定に保ち、均一な堆積を実現します。

短所

六価クロムめっきの機能上の欠点の1つは、カソード効率が低いことです。これにより、スローイングパワーが低下します。これは、エッジが多く、内側のコーナーと穴が少ない不均一なコーティングが残ることを意味します。この問題を克服するために、部品をオーバーメッキし、サイズに合わせて研磨するか、メッキしにくい領域の周囲に補助アノードを使用することができます。

健康の観点から、六価クロムはクロムの最も有毒な形態です。米国では、環境保護庁が厳しく規制しています。 EPAは、人間の発がん物質、浄水法では「優先汚染物質」、資源保全および回復法では「有害成分」であるため、六価クロムを有害大気汚染物質としてリストしています。その低いカソード効率と高い溶液粘度のために、水と六価クロムの有毒なミストが浴から放出されます。ウェットスクラバーは、これらの排出を制御するために使用されます。湿式スクラバーからの排出物は、廃水中に残ることができないため、溶液からクロムを沈殿させるために処理されます。

バスの表面張力を35ダイン/ cm未満に維持するには、バスを湿潤剤で処理し、表面張力への影響を確認する頻繁なサイクルが必要です。従来、表面張力はスタガモメーターで測定されていました。ただし、この方法は退屈で不正確で（最大22ダイン/ cmのエラーが報告されています）、ユーザーの経験と能力に依存しています。

六価クロム浴から生成される追加の有毒廃棄物には、鉛陽極が使用されるために浴中に形成される鉛クロム酸塩が含まれます。バリウムは、硫酸バリウム（BaSO4）の形成につながる硫酸塩濃度の制御にも使用されます。

三価クロム

また、 トライクロム 、 のCr3 +、及びクロム（III）メッキとして知られる三価クロムめっきは 、主成分として硫酸クロム又はクロム塩化物を使用します。三価クロムめっきは、特定の用途および厚さ（装飾めっきなど）での六価クロムの代替品です。

三価クロムめっきプロセスは、浴の化学的性質と陽極組成を除いて、六価クロムめっきプロセスに似ています。三価クロム浴の構成には、主に3つのタイプがあります。

グラファイトまたは複合陽極と、陽極への3価クロムの酸化を防ぐ添加剤を使用した塩化物または硫酸塩ベースの電解質浴。
硫酸で満たされたボックスで囲まれた鉛アノード（シールドアノードとして知られている）を使用する硫酸塩ベースの浴で、3価クロムがアノードで酸化するのを防ぎます。
不溶性の触媒アノードを使用する硫酸塩ベースの浴。酸化を防ぐ電極電位を維持します。

三価クロムめっきプロセスは、六価クロムと比較して、同様の温度、速度、硬度でワークピースをめっきできます。めっき厚の範囲は、0.005〜0.05ミル（0.13〜1.27μm）です。

長所と短所

三価クロムの機能的な利点は、カソード効率が高く、スローイングパワーが高いことです。より良い投入力はより良い生産率を意味します。必要な電流密度が低いため、必要なエネルギーが少なくなります。このプロセスは、電流遮断に耐えることができるため、六価クロムよりも堅牢です。

健康の観点から、三価クロムは本質的に六価クロムよりも毒性が低いです。毒性が低いため、厳密に規制されていないため、間接費が削減されます。他の健康上の利点には、カソードの効率が高く、クロムの大気放出が少ないことが含まれます。より低い濃度レベル、より少ないクロム廃棄物と分解しないアノードをもたらします。

このプロセスが最初に導入されたときの欠点の1つは、装飾的な顧客が色の違いを認めなかったことです。企業は現在、添加剤を使用して色を調整しています。ハードコーティング用途では、より厚いコーティングの耐食性は、六価クロムの場合ほど良好ではありません。化学物質のコストは高くなりますが、これは通常、生産率の向上と間接費の削減によって相殺されます。一般に、プロセスは、特に金属不純物に関して、六価クロムめっきよりも厳密に制御する必要があります。つまり、バレルめっきなど、制御が難しいプロセスは、3価クロム浴を使用するとはるかに困難になります。

タイプ

デコラティブ

装飾クロムは、見た目が美しく、耐久性があるように設計されています。厚さの範囲は0.002〜0.02ミル（0.05〜0.5μm）ですが、通常は0.005〜0.01ミル（0.13〜0.25μm）です。クロムめっきは通常、光沢ニッケルめっきの上に適用されます。典型的な基材には、スチール、アルミニウム、プラスチック、銅合金、亜鉛合金が含まれます。装飾的なクロムめっきも非常に耐食性があり、多くの場合、自動車部品、工具、台所用品に使用されます。

ハード

また、 工業用クロム又は工学クロムとして知られる硬質クロムは 、（、摩擦を減らす摩耗公差を通じて耐久性を向上させ、一般的に耐摩耗性、部品のかじりや焼付きを最小限に、条件のより広範なセットを含むように化学的不活性を展開するために使用され、特に耐酸化性、ほぼ間違いなく最も有名な品質）、摩耗した部品の増量材で元の寸法を復元します。それは非常に硬く、65〜69 HRCの間で測定されます（母材の硬度にも基づきます）。硬質クロムは装飾クロムよりも厚くなる傾向があり、非サルベージ用途の標準厚さは0.02〜0.04 mm（20〜40μm）の範囲ですが、極端な耐摩耗性要件の場合は0.1ミリメートル（ 100μm）以上の場合、最適な結果が得られます。残念ながら、そのような厚さはプロセスの限界を強調し、余分な厚さをメッキし、要件を満たすために、または「クローム」ピースの全体的な美観を改善するために研削およびラッピングすることによって克服されます。硬質クロムにはレベリング効果がないため、メッキの厚さを増すと、表面の欠陥と粗さが比例して厳しくなります。電界形状を基準に理想的な形状ではないピース（球体や卵形のオブジェクトを除く、ほぼすべてのピースはメッキに送られます）は、不均一な堆積を補正するためにさらに厚いメッキを必要とし、その多くはピースの研削時に無駄になります所望の寸法に戻ります。

現代の「エンジニアリングコーティング」には、人件費だけでハードクロムの価格を下げるような欠点はありません。硬質クロム代替技術は、耐摩耗性、耐食性、コストにおいて硬質クロムよりも優れています。ロックウェル硬度80は、このような材料にとって並外れたものではありません。スプレー堆積を使用すると、多くの場合、それ以上の研磨や機械加工を必要としない均一な厚さは、最新のエンジニアリングコーティングの標準機能です。これらのコーティングは、多くの場合、特許、企業秘密として保護されている独自の実施形態として、ポリマー、金属、およびセラミックの粉末または繊維の複合材料であり、通常、ブランド名で知られています。

硬質クロムめっきには、用途に応じてさまざまな種類の品質要件が適用されます。たとえば、油圧式ピストンロッドのめっきは、塩水噴霧試験で耐食性がテストされます。

自動車用

車に貼られている最も明るい装飾品は、「クロム」と呼ばれます。これは、車が屋外にさらされる温度変化や天候に耐えるためにいくつかのめっきプロセスを経た鋼を意味します。トリプルメッキは、最も高価で耐久性のあるプロセスであり、クロムメッキが適用される前に、最初に鋼、次にニッケルでメッキされます。

1920年代にクロムが適用される前は、ニッケル電気めっきが使用されていました。第二次世界大戦への米国の参入に先立つ短期生産では、政府はクロムを節約するためにめっきを禁止し、自動車メーカーは装飾的な部分を補色で塗装しました。朝鮮戦争の最後の年に、米国は、いくつかの安価なプロセス（亜鉛メッキ、光沢のあるプラスチックのコーティングなど）を優先してクロムを禁止することを検討しました。

2007年には、クロムめっきで使用される六価クロムなど、欧州の自動車産業で使用するいくつかの有害物質を禁止する有害物質規制指令（RoHS）が発行されました。ただし、クロムめっきは金属であり、洗浄後の六価クロムは含まれていないため、クロムめっきは禁止されていません。