硬質クロムめっきとクロメートの違いとは?6価・3価クロムの有害性は

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表面処理

3価クロムや6価クロムって

何のことですか?

クロムめっきの原料には

3価クロムと

6価クロムがあります。

クロムは、

体に悪いんですか?

3価クロムは、

自然界にも存在していて

人体にも必要なものです。

対して、6価クロムは有害で

人体や環境に悪影響があります。

クロムすべてが体に悪い
ということではないんですね。

そうです。

どちらもクロムめっき被膜は、

無害な金属クロムになります。

それなら、6価クロムを使う
必要はないじゃないですか。

3価クロムでのクロムめっきは、

厚膜めっきが出来ないので

主に薄膜の装飾めっきに
利用されます。

厚みが必要な、

工業用クロムめっきには

6価クロムが利用されます。

工業用クロムめっきは、

RoHSに対応していない

ということなんですね。

先ほども言いましたが、

金属クロムは無害です。

RoHS指令は

含有する有害物質に対する

規制なので問題ないです。

ただし、REACH規制は、

化学物質そのものが

対象なので注意して下さい。

なんで、クロムめっきが

RoHS対象と言われて

いるんですか?

多分それは、

クロムめっきではなく

クロメートの事だと思います。

クロムめっきとクロメートは

違うんですか?

クロムめっきは、電気めっきで

クロメートは化成処理です。

以前は、クロメートに

6価クロムが使われており

溶けだす危険がありました。

なので、最近は、

3価クロムのクロメートに

置き換えられています。

そういうことなんですね。

クロムめっきとクロメートは

同じじゃないんですね。

という、やりとりがありました。

テーマ

今回は、クロムめっきについて
紹介していきたいと思います。

 
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クロム(Cr)とは?

クロム(Cr)って何ですか?

クロム(Cr)は、
金属元素のひとつで
銀白色で硬く、さびにくい
のが特徴です。

合金材料やめっきに
利用されています。

鋼にクロム(Cr)を添加すると

どうなるんですか?

鋼にクロムを添加すると、

Point

耐摩耗性の向上・
摩擦係数が低くなるので
ドリルやベアリングなどの
鋼材に使用されています。

 

そうなんですね。

また、クロム(Cr)を
11%以上含んだ鋼は、
ステンレスと呼ばれています。

ステンレスは、クロム(Cr)を

含んだ鋼の事なんですね。

 

ステンレスは、クロム(Cr)が

鉄よりも酸化しやすい特性を

利用しています。

加工や切断などでキズがついても

空気中の酸素と結合して、
すぐにクロム(Cr)が
酸化皮膜を形成して
赤さびから守ってくれます。

だから、

『ステンレスはさびにくい!!』

と言われているんですね。

クロム(Cr)は、めっきにも

利用されています。

クロムめっきですね。

クロムめっきは、

耐摩耗性・耐食性・低摩擦・
離型性に優れためっきです。

クロム(Cr)とは?
  • クロム(Cr)は、
    金属元素のひとつで
    銀白色で硬くさびにくい。

  • 鋼にクロムを添加すると、
    耐摩耗性が向上し
    摩擦係数が低くなる。

  • ドリルやベアリングなどの
    鋼材に使用されている。

  • クロム(Cr)を
    11%以上含んだ鋼は、
    ステンレスと呼ばれている。

  • クロムめっきは、耐摩耗性・
    耐食性・低摩擦・離型性に
    優れている。

 
 

クロムめっきとは

クロムめっきには、

Point
  • 装飾用クロムめっき
  • 工業用クロムめっき
  • 特殊クロムめっき
 

があります。

3種類もあったんですね。

違いは何ですか?

装飾用クロムめっきから

紹介していきます。

お願いします。

実は、
装飾用クロムめっきにも

Point
  • ニッケルクロムめっき
  • サテンクロムめっき
 

という2種類があります。

えっ!そうなんですか?

ニッケルクロムめっきは、

ニッケルを下地めっきとし、

その上に薄いクロムめっきを

施します。

光沢のある、
めっきですね。

そうです。

鏡のような光沢のある

きれいな外観です。

サテンクロムめっきは

どんな外観ですか?

反射を抑えたツヤ消しの

外観になります。

施工方法は、
下地のニッケルめっき後に

ツヤ消し面を作ります。

それからクロムめっきを

施します。

なるほど・・・。

次は、工業用クロムめっきを

紹介していきます。

お願いします。

工業用クロムめっきにも

Point
  • 硬質クロムめっき
  • フラッシュクロムめっき
 

の2種類があります。

装飾用と何が違うんですか?

硬質クロムめっきは、

3~100μm以上の
厚膜めっきが可能です。

厚膜が可能なんですね。

JIS規格(JIS H8615)に
めっきの用途及び、
めっきの厚さが例として
記載されています。

硬質クロムめっきは
どんな特徴なんですか?

硬質クロムめっきは、

硬く耐摩耗性に優れていて

摩擦係数が低いのが特徴です。

私も金型やロールに

お願いしています。

耐摩耗性や離型性の向上などに

利用されています。

では、フラッシュクロムめっきは

どんなめっきなんですか?

フラッシュクロムめっきは、

膜厚が薄く、短時間で処理する
クロムめっきのことをいいます。

薄膜にするより
厚膜のほうがよくないですか?

厚膜の硬質クロムめっきと違い、

寸法公差が厳しい、シャフトや
金型などに利用されてます。

 

確かに、それなら
薄膜のほうが良いですね。

次は、特殊クロムめっきを

紹介していきます。

特殊クロムめっきって

どんなめっきなんですか?

特殊クロムめっきには、

黒色クロムめっきなどが

あります。

黒色のクロムめっきが

あるんですか?

クロムメッキ液の成分である、

無水クロム酸を化学反応させて、

黒色のめっき被膜にします。

ただし、

黒色クロムめっきは、

Point

他のクロムめっきと違い
6価クロムを含有しているため
RoHSに対応するには、
特殊な洗浄処理が必要になります。

 

依頼する際は、
めっきメーカーさんに
確認して下さい。

クロムめっきとは
  • クロムめっきには、
    装飾用クロムめっき・
    工業用クロムめっき・
    特殊クロムめっきがある。

  • 装飾メッキは、下地めっきの上に
    薄いクロムメッキを施す。

  • 工業用クロムめっきには、
    硬質クロムめっきと
    フラッシュクロムめっきがある。

  • 硬質クロムめっきは、
    3~100μm以上の
    厚膜めっきが可能。

  • フラッシュクロムめっきは、
    寸法公差が厳しい、シャフトや
    金型などに利用される。

  • 黒色クロムめっきは、
    6価クロムを含有しているため、
    RoHSに対応するには、
    特殊な洗浄処理が必要。

 

硬質クロムめっきの作業手順

硬質クロムめっきの
作業手順を教えてください。

硬質クロムめっきの作業工程は、

基材の材質や使用用途によって

違います。

今回は、
一般的な硬質クロムめっきの

作業手順を紹介していきます。

お願いします。

硬質クロムめっきの作業手順
素地仕上げ
表面洗浄
マスキング処理
めっき治具に取付
エッチング
めっき処理
水素除去
仕上作業
その他の作業

この手順で進めていきます。

素地仕上げの内容を

教えてください。

めっき面に要求されている、

基材の表面と同等の仕上げを

行う必要があります。

表面処理するのにですか?

それは、

Point

一般的な硬質クロムめっきの
膜厚は20~30μmで、基材の
表面状態が反映されるからです。

 

なるほど。

めっきが薄いから表面の粗さが、
そのまま出てしまうんですね。

次は、

洗浄作業を教えてください。

洗剤やアルカリ性の薬品などで

油脂を脱脂してから、

塩酸や硫酸でさびを除去します。

油脂やさびが残っていたら

どうなるんですか?

Point

油脂やサビなどが残っていると、
密着不良やめっきムラなどの
めっき不良が発生します。

 

必要に応じて
ショットブラストなどで
密着性を上げたり、
意図的に凸凹をつけます。

マスキング処理は、
どんな作業をするんですか?

Point

部分めっきやめっきを
つけたくない部分に、テープや
シート・アルミ箔・布・塗料で
覆い隠すことを『マスキング』
と言います。

 

マスキング処理は、かなりの

工数が必要なのでコストアップ

になる場合があります。

確かに、マスキング作業を依頼
するとコストアップしますね。

次は、めっき治具に取付ける

工程を説明します。

めっき治具に取り付ける
目的は何ですか?

基材にクロムめっきを施すためには

基材形状に応じた治具に取り付け、

基材に電流を流す必要があります。

クロムめっきは、

電気めっきなんですね。

そうです。

Point

電気めっきは、ひっかけないと
めっき処理ができないので、
治具跡がつきますが、
ひっかける場所が必要になります。

 

確かに、ネジ部や穴部を利用して

吊って良いか聞かれますね。

ただ、取付治具が劣化したまま、
めっきをかけると膜厚不良や
めっきムラといっためっき不良を
発生させる原因になります。

次は、エッチングの工程を

紹介します。

エッチングって何ですか?

聞いたことがないです。

エッチングは、基材の表面を、
ごくわずか溶解して電着性を
向上させるための作業です。

表面が荒れますよね?

めっき面に要求されている、

仕上げ粗さから外れませんか?

当然、エッチングが深いと
電着性は増しますが
表面が荒れてします。

なので、

Point

厚いめっきをつける場合は、
深いエッチングを行い
薄いめっきをつける場合は、
基材表面が荒れないように
短時間のエッチングを行います。

 

いよいよ、めっき処理ですね。

めっき処理は、メッキ液・
温度・電流といった最適な条件で
クロムメッキ処理を行います。

形状によって条件が
変わるということですか?

形状だけではないです。

Point

形状やメッキの厚みに応じて
温度や時間・電流を選定する
必要があります。

 

膜厚を厚くする場合は、

電流を流す時間を長くします。

時間によって
膜厚を調整するんですね。

次は、水素を除去する工程を

紹介します。

水素除去をする理由が
分かりません。

水素脆化を知っていますか?

知りません。

水素脆化は、めっき処理と
同時に発生した水素が
基材に浸透して、基材を
脆くしてしまうんです。

えっ!
そうなんですか?

だから、

Point

水素による脆化を回復させるために
熱処理を行い、めっきに含有した
水素を除去します。

 

水素脆化ですか・・・。

覚えておきます。

いよいよ最終工程の

仕上げ作業ですね。

仕上げ工程と言っても

膜厚が薄いクロムめっきは、

そのまま出荷することが多いです。

必要に応じて
軽くラッピングします。

では、精度が必要な時は

どうするんですか?

研磨しろを見込んで

厚くめっきを施した品物には、

研磨を施します。

しかも、

Point

鏡面光沢が要求された場合は、
バフ等で仕上げます。

 

磨いたり研磨する後工程を

仕上げ工程というんですね。

突然ですが、

硬質クロムめっきの表面に
無数のマイクロクラックが
ある事を知っていますか?

マイクロクラックって

微細なひび割れのことですね。

このマイクロクラックは、

基材まで続いており、

メッキ表面から水分が侵入すると、

基材まで到達し腐食します。

基材まで到達しない、
いい方法はないんですか?

それが必要に応じて行う
その他の作業です。

Point

腐食を防止する対策として

  • 皮膜を厚くする
  • クラックの微細化
  • 封孔処理(PTFE・セラミック)

を必要に応じて行います。

 

封孔処理は、
聞いたことがあります。

いつも、ロール表面に
再硬質クロムめっきを施した後、
お願いしています。

工程説明は、以上です。

ついでに、
再硬質クロムめっきに

ついても教えてください。

再硬質クロムめっきは、

マスキングなどにより

部分補修めっきもできます。

部分補修もできるんですね。

ただし、先ほどでた
マイクロクラックによって
内部腐食や剥離している
可能性があります。

できる事なら、
すべて剥離して
基材の無事を確認してから
再硬質クロムめっき処理を
お勧めします。

Point

剥離方法には、

  • 研磨剥離
  • 塩酸剥離
  • 電解剥離

があります。

 
硬質クロムめっきの作業手順
  • 硬質クロムめっきの
    作業工程は、基材の材質や
    使用用途によって違う。

  • 素地仕上げは、
    要求されている基材の表面と
    同等の仕上げを行う必要がある。

  • 洗剤やアルカリなどで油脂を
    脱脂して、塩酸や硫酸で
    さびを除去する。

  • 水素除去は、水素による脆化を
    回復させるために熱処理を行い、
    めっきに含有した水素を
    除去する。

  • クロムめっきには、
    無数のマイクロクラックがあり
    メッキ表面から水分が
    侵入すると、基材まで到達し
    腐食する。

  • 再硬質クロムめっき処理は、
    硬質クロムめっきをすべて剥離
    してからの再処理がお勧め。

 

3価クロムと6価クロムの違い

3価クロムと6価クロム

は何が違うんですか?

3価クロムが、海藻・肉類・

魚介類など幅広い食品に
含まれていること知ってますか?

そうなんですか?

てっきり薬品だと思ってました。

Point

3価クロムは、食事などから
摂取する必要なミネラルで、
必須栄養素の一つです。

 

知りませんでした。

6価クロムも食べ物ですか?

6価クロムは毒物で

土壌汚染や排水汚染といった
環境問題への悪影響があります。

そうなんですか!!!

しかも、

Point

肺がんや右と左の鼻の穴の壁に
穴があく鼻中隔穿孔といった
病気の原因になります。

 

すごい毒薬物じゃないですか!!

クロムめっき処理後に
6価クロムは残るんですか?

高い毒性を持つ6価クロムですが

クロムメッキ後は、
金属クロムになります。

6価クロムが
なくなるんですか?

そうです。

めっき後、洗浄すれば、
6価クロムが残ることは

ありません。

なので、

Point

クロムめっきの被膜は、
製品に含有する有害物質の制限である
RoHS指令に抵触しません。

 

最近では、

環境にやさしい3価クロムを使った

クロムめっきも増えてきています。

3価クロムで出来るなら

そちらのほうが良いですね。

ただ、

3価クロムでのクロムめっきは、
厚膜にする加工方法が、
技術的に確立されていません。

なので、厚膜が必要な、

工業用クロムめっきには
6価クロムが使用されています。

硬質クロムめっきは

6価クロムを使わないと
できないということですね。

RoHS指令だけでなく

化学物質の使用そのものを
対象とするREACH規制へと
拡大しつつあることから

Point

代替技術として、
硬質クロムめっきより耐久性が良い
といわれている、溶射へ部分的に
置き換えが検討されています。

 
3価クロムと6価クロムの違い
  • 3価クロムは、食事などから
    摂取する、必要なミネラルで、
    必須栄養素の一つ。

  • 6価クロムは毒物で、土壌汚染や
    排水汚染など、環境問題への
    悪影響がある。

  • 6価クロムは、肺がんや鼻中隔穿孔
    などの病気の原因になる。

  • クロムメッキ後は、
    金属クロムになるので
    洗浄すれば、6価クロムが
    残ることはない。

  • 3価クロムでのクロムめっきは、
    厚膜の加工方法が、
    技術的に確立されていない。

  • 硬質クロムめっきの
    代替技術として、耐久性が良い
    といわれる、溶射への置き換えが
    検討されている。

 
 

クロムめっきとクロメートの違い

RoHS指定にクロムめっきは

抵触していないのに

なぜ騒がれていたんですか?

それはクロムめっきではなく

クロメート処理のこと
だと思います。

同じじゃないんですか?

全くの別物です。

違いはなんですか?

大きな違いは

Point
  • クロムめっきは、電気めっき
  • クロメートは、化成処理
 

と処理方法が違います。

 

そうなんですね!!

電気めっきは、

電気を使っためっき方法で

めっき被膜をつけます。

対して、クロメートは、

クロメート処理液につける

処理方法で被膜をつけます。

全くの別物なんですね。

以前は、

Point

6価クロムでのクロメート処理が
一般的でしたが、環境面や健康面から
3価クロムを使ったクロメート処理
への移行が進んでいます。

 

クロムめっきとクロメート処理が

違うと分かっただけでも
良かったです。

クロムめっきとクロメートの違い
  • クロムめっきと
    クロメート処理は、全くの別物。

  • クロムめっきは、電気めっき
    クロメートは、化成処理
    と処理が違う。

  • 6価クロムから3価クロムを使った
    クロメート処理へ移行している。

 

まとめ

クロムめっきは、
外観の装飾に使用される
装飾用クロムめっきや
機械部品の摺動部や治工具・
金型・ロールの耐摩耗性や
離型性の向上などに使用される
工業用クロムめっきがあります。

ただし、環境保全の観点から
いつまで6価クロムが
使用できるか不明です。
装飾クロムめっきは、
3価クロムめっきへ代替が
進んでいますが、
厚膜を必要とする
工業用クロムめっきは、
まだ開発中です。
そのため、
溶射などの代替案が検討されています。

ありがとうございました。