銅は多くの性質をもった金属です。中でも導電率や熱伝導率の高さ、加工のしやすさが特徴です。その特徴を利用しいろいろな製品に利用されています。優れた特徴を持つ材料としての銅、銅を利用した銅めっきの特徴をご紹介させて頂きます。
■ＩＮＤＥＸ■
銅めっきの種類
銅材料の特徴
銅は赤い色をしているため、昔の日本では赤がねと呼ばれていました。
世界史の区分にもなっている青銅器時代は銅の合金にちなんだものです。
銅は貴金属ではありませんが、金、銀に次ぐ3番目の地位にある金属としてオリンピックなどの競技の3位に与えられるメダルの原料となっております。
物理的性質
比重が8.96、融点は1084℃、沸点は2567℃です。
モース硬度は3.0、井村屋さんのあずきバーのモース硬度が9〜10ですので、あずきバーよりも柔らかい金属です。
銅は電気伝導度と熱伝導度に優れているため、導線や調理器具に利用されています。
銅は多彩な合金を形成できることも特色の一つとなります。
銅めっきとは？
銅めっきとは、先にご紹介した銅の材料を溶解させためっき浴に、めっき処理を施したい製品を入れて外部電源もしくは、化学反応を利用してめっき処理する方法です。
めっき処理を施す事で下記のイメージの様に製品を銅の金属膜で覆うことができます。
銅めっきは鉄鋼素地、亜鉛ダイカストやアルミニウム素地上への下地めっきとして広く用いられており、電気の銅めっき浴としては、シアン化銅浴、ピロリン酸銅浴および光沢硫酸銅浴の３種類があり、めっきメーカーによって使われる銅めっきの浴が異なります。
電気の銅めっき以外に化学反応を利用した無電解銅めっきがございます。
それぞれのめっき浴について詳しくご紹介させて頂きます。
シアン化銅めっき浴
シアン化銅めっき浴は、以前は盛んに使われていましたが、硫酸銅めっき浴に優れた添加剤が開発されたことと、シアンの排水処理の問題から、現在限られた分野での使用に限られており、シアン化銅めっきにて処理できるメーカーが少なくなっています。
シアン化銅めっき浴の利点
鉄鋼に直接処理ができる。
亜鉛ダイキャストへのめっき処理の下地として処理ができる
浸炭防止目的に利用される
複雑な形状の製品でも均一性の高いめっきができる
めっき液で製品が洗浄される
シアン化銅めっき浴の欠点
毒物を使用する
特別な排水処理が必要
硫酸銅めっき浴
硫酸銅めっき浴は、鉄素地や亜鉛合金素地に直接密着の良いめっきができないことから、あまり利用されて来ませんでしたが、優れた添加剤の開発でレベリングや光沢性が大幅に改善され、プラスチック素地上の下地めっきとしての利用や、プリント基板のスルホールめっきなど幅広く利用されているめっき浴です。
硫酸銅めっき浴の利点
めっき液が管理しやすい
常温で処理ができる
レベリング性（平で滑らかなめっき皮膜）に優れている
光沢のある外観
硫酸銅めっき浴の欠点
めっき液が強酸性
鉄鋼に直接処理できない
亜鉛ダイキャストに直接処理できない
析出速度がシアン化銅めっきに比べ遅い
ピロリン酸銅めっき浴
ピロリン酸銅めっき浴は装飾めっきの利用はあまりありませんが、プリント基板のスルホールメッキなど機能性のめっきとして用途が広がっています。
ピロリン酸銅めっき浴の利点
均一電着生に優れている
ピンホールが少ない
素材金属への侵食が少ない
浸炭防止に有効
ピロリン酸銅めっき浴の欠点
特殊な排水処理が必要
レベリング（平滑化作用）が他の銅めっきに比べ劣る
めっき皮膜が硬い
電気伝導度が悪い
無電解銅めっき
無電解銅めっきは不導体表面に導電皮膜を形成させるため、プラスチック上やプリント基板のスルーホールめっきなどに用いられています。 無電解めっきは、化学反応を利用した方法になるため自己分解反応を抑制する必要があります。
無電解銅めっきの利点
プラスチックやセラミック等の不導体にもめっきができる
形状に関係なく均一性のあるめっき皮膜
無電解銅めっきの欠点
不純物や老廃物の蓄積などにより一定期間での液の更新が必要
析出速度が無電解ニッケルめっきに比べ遅い
銅めっきのまとめ
本記事では、銅材料の特徴、銅めっきの説明、銅めっき浴のご紹介しました。
以下はそのまとめです。
銅は導電性、熱伝導性、加工性に優れた材料ですが、製品の特性上銅以外の材料で製品を作る必要がある場合がありますが、そのような場合に銅めっきが有効です。
銅めっきは、銅の材料を溶解させためっき浴に、めっきを施したい製品を入れて外部電源もしくは、化学反応を利用してめっき処理する方法で、製品を銅の金属膜で覆うことができます。
製品の表面に銅の金属膜で覆うことができるため、中は異なる材料の特性を持たせたまま、表面の銅めっきにより、銅の特性も持たせる事ができます。
銅めっきには電気めっきと無電解めっきがあり、電気めっきの中にシアン化銅めっき浴、硫酸銅めっき浴、ピロリン酸銅めっき浴など特徴の異なるめっき浴があり、それぞれに利点や欠点がございますので、ご使用の目的や用途に応じてめっき浴の選定が必要です。
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【著者のプロフィール】
1996年、福井工業大学附属福井高等学校を卒業後、地元のメッキ専門業者に入社、 製造部門を4年経験後に技術部門へ異動になり、携帯電話の部品へのメッキ処理の試作から量産立ち上げに携わる。
30歳を目前に転職し別のメッキ専門業者に首席研究員して入社。 メッキ処理の新規開発や量産化、生産ラインの管理、ISO9001管理責任者などを担当。
