技術コラムポンプの基礎知識クラス

ポンプの基礎知識のクラスを受け持つ、ティーチャー モーノベです。
今回は金属材料への表面処理について学びたいと思います。

ポンプに用いる材料は、強度などの機械的な性質、耐食性などの化学的な性質、必要な形状や寸法にするための加工性などから、使用環境や使用条件に適しているものを選定します。さらに、「基材」となるこれら材料は、熱処理や表面処理を行うことで、強度や耐久性をさらに高めたり、新たな機能や特性を付加することができます。

1.表面処理の種類

めっき

めっきは主に以下の3つがあります。

【電気めっき】

電解溶液中で通電し、めっき金属を電気化学的に析出させる皮膜です。種類によって、装飾性や耐食性、耐摩耗性、耐熱性などの機能を有し、自動車、航空機、電化製品、電子機器、建築資材、スポーツ用品、雑貨に至るまで広い分野で使われます。

【化学めっき】

溶液中でめっき金属を化学的に還元反応させて析出させる皮膜です。複雑な形状の基材にも均一な皮膜の形成が可能なため、寸法精度を要する機能部品をはじめ、耐食性、耐摩耗性、導電性などが求められるさまざまな工業用品に用いられます。

【溶融めっき】

溶融した液状の金属の中に基材を浸漬して、溶融金属を凝固させて形成する皮膜で、亜鉛やアルミ二ウムが代表的です。鋼板材や大きな構造物、重量物などの防食めっきとして用いられます。

溶射

溶融状態にした溶射材料(金属やセラミックスなどの粒子)を基材表面に高速で吹き付けて積層させる皮膜です。溶融する熱源や方式、溶射材料の特性によって、防食性、肉盛り性、耐摩耗性、耐熱性などさまざまな機能をもつ皮膜を形成できます。

蒸着（じょうちゃく）

金属や酸化物などを蒸発させ、基材の表面に付着させたり薄膜を形成させたりします。真空蒸着やイオンプレーティング、スパッタリングなどの物理的反応を利用した物理蒸着法(PVD)と、化学的反応を利用した化学蒸着法(CVD)とがあります。

塗装

基材の表面を塗料の皮膜(塗膜層)で覆います。装飾や防錆・防食、表面保護など、用途や目的によって塗料の種類や塗装工程、塗装方法(刷毛塗り、吹き付け、焼き付け、電着、粉体塗装など)が異なります。

2.表面処理の効果

上記のような表面処理は、耐久性および精度的な信頼性や品質の向上、省エネ、再生補修によるランニングコストの低減などの特性を基材に付与し、多様な分野で用いられます。基材にもたらす効果によって、用途や目的に合った表面処理が選定されます。では、表面処理の効果にはどのようなものがあるか見てみましょう。

また、表面処理は下記のような特性でも使い分けられます。

3.工業用クロムめっきについて

ここまでは、表面処理の概要をお話ししてきました。ここからは、表面処理のなかでも代表的な、工業用クロムめっきの処理工程や特性をご紹介します。工業用クロムめっきは前述した電気めっきの一つです。基材をCr（クロム）溶液中に入れ、通電することで皮膜を形成します。では、工業用クロムめっきの処理工程を見てみましょう。

1.基材検査

基材の外観や寸法の検査を行う

2.素地調整

基材を所定の界面や表面粗さに研磨する

3.治具取付

通電する治具やめっき皮膜をコントロールする補助板、非めっき部にマスキングを施す

4.脱脂

基材に付着している油を洗浄して除去する

5.陽極処理

基材表面を電気化学的に荒らして活性化する

6.めっき

基材を陰極にしてめっき槽に入れ、所定の条件（電流や時間など）で通電を行う

7.洗浄

水洗いする

8.寸法検査

所定のめっき厚になっているか測定する

9.治具取り外し

通電治具や補助板、マスキング材を取り外す ※必要に応じて水素脆性除去（ベーキング処理）を行う

10.研磨

所定の寸法や表面粗度に研磨する

11.完成検査

外観、寸法を検査する

このように処理される工業用クロムめっきには下記の特長があり、機械部品の摺動部などで耐摩耗性を要する場合によく採用されています。

そろそろ時間ですね！最後にまとめをしておきましょう！！