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頻繁に利用されているのに知られていないスズめっき、こんなに特徴のある皮膜です。
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スズめっきって名前はあまり聞きなれないと思いますが、身近なところで幅広くご利用頂いているめっき処理ですので、ご紹介させて頂きます。
■ＩＮＤＥＸ■
スズめっきの特性
スズめっきの歴史
紀元前16世紀にはもうスズめっきが存在しており、北部メソポタミアでは鉄器などへのスズめっきが行われていたとされています。
1970年代に入りますと電気・電子部品などの急速な成長と、携帯電話、情報端末機器などの電子機器の小型化に伴い、電子部品の小型化とセラミックスまたはガラスなどの絶縁材料とめっきの必要部が一体となったチップ部品が増大するようになります。
チップ部品にめっきを処理する際に、従来のスズめっきでは絶縁材料の侵食が問題となり、絶縁材料の侵食が少ない中性のスズめっきが開発され広く利用されています。
今では当たり前に使われているスズめっきですが、以前はスズー鉛合金めっき（半田めっき）が主流でしたが、米国において廃棄された電気製品の接合部から酸性雨の影響により鉛が溶出し、地下水を汚染し飲料水などから鉛が人体に取り込まれ、鉛中毒の原因となることが懸念され、鉛フリー半田めっきとしてスズメめっきへの移行することが不可避となりスズめっきの開発が盛んになりました。
スズめっきの身近な利用と長所
スズめっきは身近なところですとスマートフォンや自動車、あらゆる家電（テレビ、冷蔵庫、洗濯機）、最先端技術（５Gや宇宙関連）など幅広くご利用頂いております。
近年のIT化の拡充に合わせて、利用が増加中なのがこの『スズめっき』です。
スズめっきの長所
皮膜が柔らかい
溶融点が低い
ハンダ付け性に優れる。
人体に害が少ない。
有機酸に対して耐食性に優れている。
窒化防止ができる。
しゅう動部品のなじみ性に優れている。
光沢のある外観
スズめっきの長所をもう少し掘り下げてご紹介。
スズめっきの柔らかさ
めっき皮膜の硬さ測定には一般的にビッカース硬さ試験が使われます。ビッカース硬さ試験とは、試験片に四角すい形状のダイヤモンド圧子を押込み、その時できるくぼみの対角線長さから硬さを求める試験方法です。
ビッカース硬さはHVの後に数値を並べて表示します。
例えばビッカース硬さ1000であればHV1000となります。 HVの数値が小さくなるほど柔らかく、数値が大きくなるほど硬い皮膜となります。
ビッカース硬さ試験を詳しく知りたい方はこちらの記事をご覧下さい。
光沢スズめっき | HV40~60 |
半光沢スズめっき | HV14~16 |
無光沢スズめっき | HV5~7 |
アルカリスズめっき | HV3~4 |
アルミニウム合金 | HV150程度 |
柔らかいスズめっき皮膜ですが、柔らかい皮膜であるからこそのメリットがあります。そのメリットとは、相手の製品を傷つけない事です。スズメッキを施した製品を治工具として使用した場合、喧嘩してもスズめっきが柔らかいため治工具に傷がつきますが、製品に傷を付けることを避けることが可能です。
スズめっきの融点
スズめっきの融点は231.9℃と非常に低く、はんだ付け性など接合技術に幅広く利用されています。
ハンダ付けは固体の基材間に液状のハンダを供給し、このハンダが固体に拡散して合金層を形成することで両者を接合するろう接合の一種です。
家電や電子部品の部品実装は、比較的融点が低く、安価なスズ-鉛合金めっき（ハンダめっき）が用いられていましたが、RoHS規制などの環境対応の要求から鉛の含まない鉛フリースズめっきへと移行しております。鉛フリーにする事でウイスカ（whisker）が問題になるケースがあります。
また、スズめっきは非常に融点が低いのですが、昨今の電子部品では性能向上により部品の耐熱性が低くなっており、今まで以上に低融点のスズめっきが求められています。
ウイスカについて詳しく知りたい方はこちらの記事をご覧ください。
人体に害が少ないスズめっき
金属スズは毒性のない金属として知られており、昔から食器などに使われており、人体に害の少ない金属です。そんなスズですが、人体に害があると勘違いされるケースがあります。
勘違いされる原因は、人工的に作られた有機スズ化合物とスズめっきなどの無機のスズが同一物質と思われ、スズは害のある物質であると認識されている場合です。
有機スズ化合物（主にトリブチルスズ：TBT）とスズめっきなどの無機スズとは別物で、スズめっきで得られる無機のスズのめっき皮膜は毒性の少ない金属です。
有機酸に対して耐食性に優れるスズめっき
スズめっき皮膜は、有機酸に対して腐食されにくい特徴がある事から缶詰、屋根、容器などに使用されています。
スズめっきはバリヤー型の防錆であるため、スズめっき皮膜が鉄素材を完全に被覆している状態であれば優れた防錆を示しますが、皮膜に傷などの欠陥を生じると鉄素材の腐食が促進されます。
スズめっき以外にも、スズ-亜鉛合金めっきやスズ-亜鉛-鉄合金めっきなども特有の耐食性を持った皮膜であるため、色んな耐食性の用途に応じて使い分けがされています。
スズめっきのその他の用途
窒化防止にもスズめっき
窒化処理とは、鉄鋼などを高温の窒化雰囲気に暴露することで、鋼の表面近傍（1mm以内）に窒素を浸透させて硬化させる処理で、表層が高硬度になるため耐磨耗性に優れています。窒化物を形成することで表面付近に圧縮残留応力が発生するため優れた疲労強度を有しておりますが、部分的に窒化処理を避けたい場合にスズめっきを施すことで窒化処理を防止することが可能です。
潤滑性（摺動性）にも優れたスズめっき
スズめっきは潤滑性（摺動性）にも優れております。
スズめっき、各種スズ合金めっきはベアリングなどの潤滑性を目的としためっき皮膜としても幅広く利用されております。
装飾性にも優れたスズめっき
スズめっきは装飾目的でも使用されています。
しかし、スズめっき単体は非常に柔らかいめっき皮膜ですので、使用時に傷がつきやすいなど装飾目的ではデメリットとなります。そこでスズと他の金属を組み合わせた合金めっきが装飾目的では使用されます。
装飾クロムめっきに似た色調としてスズーコバルト合金めっき、ピンクがかった外観であればスズーニッケル合金めっき、黒色の外観であればスズー銅ー亜鉛合金めっきなどが利用されています。
スズめっきのデメリット（欠点）
色んな優れた特性の多いスズめっきですが、スズめっきのデメリットにはどのようなものがあるのでしょうか。
スズめっき皮膜に欠陥が生じ素材が露出すると、腐食が促進する。
スズめっきの皮膜が柔らかいため、布などでの拭き取りで擦り傷がついてしまう。
高温で使用できない。
樹脂材料に直接処理できない。
スズめっきのまとめ
本記事では、スズめっきの歴史、利用分野、特性などご紹介しました。
以下はそのまとめです。
スズめっきは皮膜が柔らかい、溶融点が低い、人体に害が少ない、有機酸に対する耐食性に優れている、窒化防止ができる、しゅう動部品のなじみ性に優れている、光沢のある外観など様々な長所がありますが、最大の利用の目的はハンダ付け性に優れている点です。
優れたハンダ付け性のスズめっきですが、昨今の電子部品の性能向上により部品の耐熱温度が低くなっており、今まで以上に低融点のスズめっきが求められています。
スズめっきには光沢スズめっき、無光沢スズめっきの外観違いのめっきがあり、外観はもちろんですが、皮膜の硬度も光沢の有無によって変わりますので、目的に応じたスズめっきを選択する必要があります。
当社にてスズめっきを受け付けておりますので是非とも宜しくお願い致します。 スズめっきの剥離再処理なども当社の技術で対応する事ができます。
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