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よくある質問

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PCBめっきに必見の基礎知識クイズ35個(下編)
2022-08-19
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Author:ipcb      Share

18.ニッケルクロムめっき後の脱皮、落下現象は、主にめっき前の処理不良によるものですか?

 

答え:ニッケル被覆クロムめっき後にめっき層のはく離現象が現れ、めっき前の処理不良は一つの要素であるが、必ずしもめっき前の処理不良によるものではなく、めっき液の状況及び二層ニッケルの発生現象と関係がある。

 

19.クロムめっきアノードとして金属クロムを使用できないのはなぜですか。

 

答え:クロムめっきは可溶性金属クロムを陽極として用いず、主にクロムめっきの過程で極めて溶解しやすい。アノード金属クロム溶解の電流効率は、カソード金属クロム堆積の電流効率よりも大幅に高い。このように、めっき過程が進むにつれて、めっき液中のクロム含有量がますます高くなり、正常なめっきが実現できなくなるに違いない。また、金属クロムを陽極とし、それは主に3価クロムイオンの形で溶液に溶解し、めっき液中の3価クロムイオンを大量に蓄積させる。また、金属クロムは脆く、様々な形状に加工するのが難しいため、全金属クロムを陽極とすることはできず、クロムめっき中の陽極として鉛や鉛合金を用いるのが一般的である。

 

20.クロムめっき層中に一部の茶色膜が生成された理由は何ですか。

 

答え:クロムめっき層中に一部の茶色膜が発生し、主に硫酸根の不足によるものである。また、タンク液の温度が低すぎたり、Clなどの不純物に邪魔されたりすると、クロムめっき層に茶色の膜が生成されたりすることもあります。

 

21.電気分解とは?

 

A:電解液を電流が通過すると、電極上で発生する酸化還元反応によって電解質が電流によって分解される過程を電解と呼ぶ。通電時に電解質の陽イオンは陰極に移動し、陰極で電子を得て新物質に還元される、アニオンはアノードに移動し、アノード上で電子を失って新しい物質に酸化される。陽極上においても電極材料の酸化作用が発生することがある。例えば、電解溶融塩化ナトリウム。

 

NaClNa++Cl-

 

カソードNa++eNa

 

アノード2 Cl--2 eCl 2

 

電解工業は国民経済において大きな役割を果たしており、多くの非鉄金属と希少金属の製錬、化学工業製品の製造及びめっき、電気研磨、陽極酸化などはすべて電解によって実現されている。

 

22.メッキとは?

 

A:電解作用を利用して、金属製部品の表面に他の金属を薄層堆積する方法を電気めっきと呼ぶ。めっきには、めっき前処理(油除去、錆除去)、金属層めっき、めっき後処理(不動態化、水素除去)などの過程が含まれる。金属製品の腐食を防止し、摩耗部分を修復し、耐久性、反射性、導電性、美観などを高めるために使用される。めっき時には金属製の部品を陰極とし、めっきされた金属板や棒を陽極とし、銅製の極棒の上にそれぞれ掛けてめっき成分を含む電解液に浸し、直流に通電する。

 

個別の場合には、不溶性陽極、例えばクロムめっきの際に鉛または鉛アンチモン合金陽極を用いることもある。

 

23.電流強度とは?

 

A:電流強度は電流と略称し、単位時間当たりに導体断面を通過する電気量を指す。単位はアンペアで、略称はアンペア(A)です。

 

24.電流密度とは?計算方法

 

A:電流密度とは単位面積当たりの電極上の電流強度を指す。めっき上は1平方メートルを基本計算単位とするので、1平方メートルの電極面積を通過する電流強度をこの電極の電流密度と呼ぶ。陰極電流密度はDKで表し、陽極電流密度はDAで表し、単位はアンペア/平方デシメートル、すなわちA/d㎡である。(海外でもアンペア/平方インチで表示されています)。例えば、メッキの総面積は50平方メートルで、使用する電流は100アンペアであれば、電流密度は100アンペア÷50平方メートル=2アンペア/平方メートルである。陰極電流密度はめっき層の品質に大きな影響を与え、高すぎると低すぎると品質の低下しためっき層が発生する。電流密度はまた、めっき層の堆積速度を直接決定し、生産効率に影響を与える。

 

25.電流効率とは?

 

答え:電流がめっき溶液を通じて陰極上に析出した金属の重量は、必ずしも電解法則(電解時に電板上に析出または溶解した物質の重量と電流が通過した電気量に比例する)理論計算の重量と一致しているわけではなく、一般的に理論量より少ない。これは、電解時に単純に金属イオン放電を行って金属に還元するのではなく、さらに別の副反応を行うためである。例えば水素の析出は、一定の電力を消費する。そのため、一定量の金属を析出させる場合、その実際に必要な電流は理論計算値よりも大きい。したがって、理論的に計算するために必要な電流値と実際に必要な電流値の比を電流効率と呼ぶ。電流効率が高いほど、電気エネルギーの無駄が少なくなります。

 

26.電流密度とめっき時間が知られていますが、めっき層の厚さをどのように求めますか。

 

答:まずめっき種に基づいてこの技術の電流効率を得て、同時に表を調べてこの金属の電気化学当量と密度(比重)を得て、それから式を押して計算を行います:

 

めっき層厚dの計算式(d:ミクロン)

 

d=(C×Dk×t×ηk×100)/(60×r)

 

めっき時間t計算式(t:分)

 

t=(60×r×d)/(C×Dk×ηk×100)

 

カソード電流密度Dk計算式(DkA/dm 2

 

Dk=(60×r×d)/(C×t×ηk×100)

 

カソード電流効率計算式:

 

ηk=(60×r×d)/(C×t×Dk×100)

 

C=電化当量(グラム/アンペア・時間)

 

Dk=カソード電流密度(アンペア/平方デシメートル)

 

t=めっき時間(分)

 

ηκ=カソード電流効率(%

 

r=めっき層の金属密度(g/cm 3

 

例:ニッケルめっき液の電流効率95%、陰極電流密度は2.5 A/d㎡であることが知られており、めっき20分後に得られためっき層の厚さはいくらですか?表を調べたニッケルの電気化学当量は1.095密度8.8であった

 

27.陽極性めっき層と陰極性めっき層とは何ですか。鉄基体にとって、亜鉛、銅、ニッケル、クロム、銅錫合金などのめっき層はその種類のめっき層に属していますか。

 

答え:めっき層の金属と基体金属の間の電気化学関係によって分類して、めっき層を陽極めっき層と陰極めっき層に分けることができて、一般的な条件下で、めっき層の金属の電極電位が基体金属の電極電位よりマイナスの場合、陽極めっき層と呼ばれて、逆に、陰極めっき層と呼ばれています。亜鉛めっき層の電極電位は鉄基体の電極電位よりも負であるため、亜鉛めっき層は陽極性めっき層に属する。銅、ニッケル、銅錫合金めっき層の電位は鉄基体の電位より正である。従って陰極性めっき層に属する。クロムめっき層は標準電位で言えば、鉄よりも負であるが、クロムめっき層は精製しやすく、電位を正にする傾向があるため、陰極性めっき層にも属する。金属の電位は条件によって変化するため、めっき層がアノードめっき層に属するかカソードめっき層に属するかも変化する可能性がある。例えば一般的な条件下では、スズめっき層は鉄にとって陰極めっき層であるが、有機酸の中では陽極めっき層となっている。

 

d=(C×Dk×t×ηk)/60r=1.095×2.5×20×95%×100 /(60×8.8) =9.85um

 

28.陽極めっき層と陰極めっき層の基体金属に対する保護作用はどのようなものですか。

 

A:陽極めっき層の保護原理はめっき層の電位が基体金属より負であり、その電解圧が大きいと、電池中の陽極を腐食し、基体金属の腐食を遅延させることに基づく。基体金属が少し暴露されても、めっき層は保護作用を果たすことができるので、陽極めっき層上の孔の数は、保護性能に対する影響が小さく、厚さについて言えば、めっき層の厚さが大きくなればなるほど、保護性が強くなる。陰極性めっき層は基体金属に対して純粋な機械的隔離作用を果たすだけで、陽極めっき層のような電気化学的保護作用はないので、めっき層の空隙率が少ない場合に保護作用がなければならない。そうしないと、めっき層の空隙や破損のところで、基体金属は電池を腐食する陽極として、基体金属の腐食を加速させる。一般的なめっき層の空隙率はめっき層厚の増加に伴って減少するため、厚さが大きいほど陰極めっき層の保護性能も強くなる。

 

29.めっき部品のめっき前の一般的な品質要求はどうですか。

 

答え:めっき部品の電気めっきを行う前に、必ず無酸素化皮、無錆、含浸、油汚れがなく、表面は完全に水で濡れ、水滴を掛けないようにしなければならない。

 

30.めっき部品のめっきが終わった後、なぜ清水できれいに洗い流すのか。

 

答え:製品の電気めっきが終わって槽を出た後、表面と穴に大量のめっき液が付着しているため、めっき液自体は通常一定の腐食性がある。きれいに洗浄しないと、めっき層及び基体に腐食が発生し、製品の外観及び防護性能に影響を与える。そのため、めっき部品が溝から出た後、すぐに清水で洗浄し、その後乾燥しなければならない。

 

31.銑鉄鋳物はなぜ他の鉄鋼部品よりめっきが難しいのか。

 

A:鋳造された銑鉄部品は、その表面が凹凸と多孔質であることが多く、このような表面には粗く多孔質のめっき層しか得られない。また、銑鉄の表面には、めっき層と基体金属の結合に影響するだけでなく、めっき層に孔がある場合には、電池を腐食する陰極となり、めっき層金属を迅速に破壊し、銑鉄中の黒鉛は、水素超電圧を下げる作用があり、水素がそこで析出しやすくなり、金属の堆積を阻害するため、鋳造された銑鉄部品は他の鉄鋼部品よりめっきが難しい。

 

32.シアン化銅めっきにおいて、遊離シアン化物が不足している場合、何を添加すべきですか。シアン化第一銅を入れてもいいですか。

 

A:シアン化銅めっきにおいて、遊離シアン化物が不足している場合、シアン化ナトリウム(またはカリウム)を添加すべきである。シアン化第一銅を加えると、遊離シアン化物がさらに低下し、銅めっき層が結晶粗大と粗雑になる。

 

CuCN+2NaCN=Na2Cu(CN)3

 

33.シアン化銅めっき液を調製する際に、粉末状のシアン化第一銅を温かい水で溶解し、めっき槽に加えるという操作で合っていますか。

 

答え:違います。シアン化第一銅は水に溶けにくいからだ。シアン化第一銅をシアン化ナトリウム(またはカリウム)の溶液に溶解すべきであり、シアン化ナトリウムの量はシアン化第一銅の1.15倍である。

 

34.シアン化銅めっき溶液中で、空気を用いて攪拌するのは適切ですか。

 

A:シアン化銅めっき溶液において、空気攪拌を使用することは好ましくない。空気中の二酸化炭素が溶液中のアルカリと反応して炭酸塩を生成するからだ。過剰な炭酸塩は銅めっき層に悪影響を与える。CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

 

35.硫酸銅めっき溶液中の硫酸、それはどんな作用がありますか。含有量の高低はめっき層にどのような影響がありますか。

 

答え:硫酸銅めっき溶液中の硫酸は以下のようないくつかの作用がある:

 

1)銅の加水分解を防止して酸化第一銅又は他のアルカリ塩類の沈殿を形成する。

 

2)銅イオンの有効濃度を下げ、銅めっき層の結晶を細かくする。

 

3)溶液の抵抗を下げ、溶液の導電度を高め、電気エネルギーの消費を減らす。

 

4)高電流密度での粗い又は樹枝状のめっきの発生を防止する。

 

 

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