黒ニッケル電気メッキ は黒魔術のようなものだ！このプロセスによって、金属部品は見栄えがよく、耐久性のある製品に生まれ変わる。ご存知のように、人々はよりユニークで効率的な製品を好むので、新しい技術が生まれています。黒ニッケル電気メッキは、あなたが見たこともないような最もプレミアムな技術の一つです。この記事では、主にこの技術とその製造工程について説明します。
Moreover, the article also discusses electroless black nickel plating. You will learn the significant differences between black nickel electroplating and electroless. Overall, this guide can help you understand black nickel electroplating better than before. It gives you technical details that you may not find on other websites. So, let’s get started.
黒ニッケル電気めっきとは？
黒ニッケル電気メッキ is a unique electrochemical process. As the name implies, it deposits a thin layer of black nickel onto a metal substrate. A common question arises: “Why does nickel turn black?” The best answer is that nickel deposit decreases reflectivity.
この技術では、まず金属を黒ニッケル溶液に浸す。その後、電流を流します。電子が陰極または基板を通過すると、ニッケルイオンが付着して結合します。こうしてニッケルイオンが基板表面に析出し、黒色ニッケル層が形成されます。詳しい製造工程は後のセクションでご覧いただけます。
黒ニッケル電気めっきは、表面仕上げのプレミアム技術です。黒色ニッケル電気めっきは、一般的に多くの利点をもたらしますが、そのひとつが耐食性です。その利点から、黒色電気メッキのニッケル部品は多くの産業で広く使用されています。自動車業界では、黒色ニッケルめっきが施された自動車部品やアクセサリーを多く見かけます。同様の用途は、電子機器、ファッション、ジュエリ ー、インテリア、建築にも見られます。
黒ニッケル電気めっきの利点
黒ニッケル電気めっきは、一般的に多くの利点をもたらします。このプレミアム技術は、金属物の外観と耐久性を向上させます。黒ニッケル電気メッキの主な利点をいくつかご紹介します。
美学
黒ニッケルめっきが好まれる主な理由の1つは、その印象的な外観です。深みのある豊かな黒色仕上げは、あらゆる金属部品に高級感を与えます。ファッション、ジュエリー、車の部品などに好んで使用されています。滑らかで光沢のある表面は、洗練されたモダンな印象を与えます。
耐錆性
また、黒ニッケル電気メッキは錆びにくいため、錆びやすい金属部品には欠かせません。この技術は、海洋で使用される金属部品や湿気にさらされる金属部品にとって非常に重要です。
長寿命
In addition to rust resistance, black nickel electroplating is good against wear and tear. The process creates a tough surface on every metal part. Overall, objects with nickel plating have a longer lifespan. They generally remain functional and attractive for many years. As a result, you don’t need frequent replacements.
低い維持費
黒色電気めっきニッケルを使用した金属部品は、手入れが非常に少なくて済みます。ご存知のように、ニッケルは耐食性、耐摩耗性、耐裂性に優れています。寿命が長いので、メンテナンスも少なくて済みます。柔らかい布で拭くだけできれいになります。手入れが少なくて済むので、時間も労力も節約できます。
黒ニッケル電気めっきの仕組み
黒ニッケル電気メッキは、実質的に簡単で素早いプロセスです。必要なのは、適切な指示に従うことだけです。これらの指示に正しく従うことは、いくつかの理由から非常に重要です。第一に、最高の皮膜品質を得ることができます。第二に、コストのかかるミスを大幅に回避できる。第三に、安定した結果を得ることができる。第四に、剥がれやコーティングのムラといった問題を解消できる。
さらに、ここでは常に安全が重要である。手袋やゴーグルなどの安全装備を着用すること。ちなみに、化学薬品や器具の正しい取り扱いはリスクを軽減する。全体として、的確な指示はプロセスをより効率的にする。
ステップ#1 適切な素材と技術の選択
工程に必要なものをすべて正しく集める。まず、正しい下地を選びます。ご存知のように、黒ニッケル電気メッキはあらゆる金属とその合金に効果があります。しかし、一般的な金属は、アルミニウム、鋼、真鍮、銅、チタンです。
どのような形状でも独自に選択できますが、正しい表面積を知る必要があります。表面積が多ければ多いほど、黒ニッケルの電気メッキが完了するまでの時間が長くなります。次に、工程に必要な以下の道具や設備を集めます。すべての準備が整えば、より迅速かつ効果的に作業を完了することができます。
1. A 研磨装置 is optional. If you want an excellent mirror-like finish, you can get this item. It mainly smooths the substrate’s surface.
2. ソープ／グリース・パウダー は、基材を徹底的に洗浄するのに役立つ。脱脂パウダーを選ぶ際には、基材との相性をチェックすること。
3. 蒸留水 は主にすすぎのために必要で、プロセス中に数回行う必要があるかもしれない。
4. 通常、2つのタンクが必要になる： 脱脂槽と黒ニッケル電気めっき槽.
5. A プラスチックスプーン is necessary for stirring the black electroplating nickel powder. You can also use other types of spoons, but it’s better to choose non-reactive materials.
6. 小さな 陽極板のスリット は、黒ニッケルの電気メッキ工程には必須である。
7. カソード部分には以下が必要である。 銅管.この銅パイプを水槽の上に置くことに注意してください。この銅パイプと水槽を銅線でつなぐことができます。便宜上、一般的に必要でしょう。
8. アン 撹拌ポンプ 通常、メッキ液の移動に役立ちます。均一なニッケルめっきを行うために必要です。
9. 最後に 直流電源黒ニッケル電気めっきの心臓部。
ステップ#2 光沢めっき仕上げのための研磨
基板を研磨することで、明るく滑らかな仕上がりにすることができます。研磨は通常、不完全な部分を取り除き、基板をきれいにします。様々な研磨機を使うこともできますし、手作業でこすることもできます。良い結果が得られるのであれば、どちらの方法でも構いません。機械を使用すると、通常、プロセスがより速く、より効果的になります。
ステップ#3 適切な温度での基板洗浄
基盤の準備ができたら、洗浄槽を準備する。お湯を入れる。その際の温度は170度であることを忘れずに。次に、適量の石鹸か脱脂粉末を入れる。これらの化学物質が水に溶けるように、十分にかき混ぜる。この混合液は通常、油や汚れを取り除くのに役立つ。
化学薬品や超音波洗浄など、他の洗浄方法を使うこともできる。化学薬品については、強い塩基や酸を使って不純物を溶かすことができます。
下地を適切に洗浄することで、黒ニッケルの電気メッキの密着性が向上します。洗浄工程では、常に下地をやさしく扱ってください。研磨剤や、基材を傷める恐れのある 刺激の強い薬品は使用しないでください。
ステップ#4 蒸留水ですすぐ
通常、洗浄剤を除去するためにすすぎが必要である。一般的に100%のコンタミネーションフリーを保証します。
基材を十分にすすぐ。この場合、蒸留水を使用する。通常の水ではミネラルが残り、汚染の原因となることがあるので注意する。最終的には、めっき品質に影響を及ぼす可能性がある。従って、一般的に通常の水は推奨しない。
ステップ#5 総表面積とめっき時間の計算
このステップは、黒色電気めっきニッケルの最も重要な部分です。お客様の要求に基づき、適切な電気めっき時間を計算する必要があります。参考：適切な電気めっき時間は、ニッケルめっきに適切な厚みを作ります。
例えば、メッキの厚さや下地などを計算します。同じような手順で、あなたの計算もできます。
Let’s take a 20 cm x 10 cm substrate. Our desired nickel plating thickness is 15 microns, which is 0.0015 cm. We will use a 5cm x 5cm anode plate. And the other values are generally the same for all situations.
#1 ニッケルめっきの密度と重量の計算
まず、ニッケルめっきの密度を計算します。ニッケルめっきの密度は、表面積×ニッケルめっきの厚さです。ニッケルめっきの密度＝20cm×10cm×0.0015cm＝0.3cm3。
次に、ニッケルの全質量を計算します。ご存知の通り、ニッケルの密度は8.9g/cm3、58.71g/molです。つまり、0.3cm3の中に2.67gのニッケルが必要です。molに換算すると、2.67g/58.71=0.055molとなります。
#2 電源のアンペアと電圧の計算
まず、プロセスに必要な総アンペアを計算する。そのためには、陽極板の表面積が必要です。例えば、5cm×5cmのアノードプレートは0.3A/cm2です。つまり、25cm2の場合、0.3 x 25cm2 = 7.5A、または7.5C/sが得られる。ニッケルを還元する分率を考える。通常は75%で、5.625Aを与える。
次に、黒ニッケル電気メッキに必要な電圧を計算します。標準的な方程式は、V = IR = 5.625 x 0.4 = 2.25Vです。
#3 黒ニッケル電気めっき時間の計算
メッキに必要な電子の総モルを計算しなさい。通常、ニッケルイオンは2個の電子を必要とする。したがって、電気メッキに必要な総モルは 0.055×2=0.11モルである。
Finally, total need time (t) = Q/I = 0.11 x 96485.3/6.625 = 1886.82s or 31.45 mins. Note that the charge for every mol is 96485.3C/mol. You know, this value is Faraday’s constant.
つまり、プロセスに必要なアンペアは5.625A、直流電源の電圧は2.25V、電気メッキ時間は31.45秒となる。
ステップ#6 黒ニッケル電解めっき液の準備
まず、プラスチックのバケツかメッキタンクを安全な場所に置く。次に蒸留水を入れる。バケツの大きさや液の量は、部品の数やメッキの厚さによって決めればよい。
Now, pour the black electroplating nickel powder into the water. Then, stir it gently using the plastic spoon. You could also use a wooden spoon or metal spoon. For pH control, you can use some white vinegar. You don’t typically need pH control for general-purpose black nickel electroplating.
混合液の準備ができたら、銅パイプをブラケットまたはメッキタンクの上に置く。次に、陽極板をバケツの片側に置きます。プレートが溶液の中に完全に浸っていることを確認する。基板を銅線に取り付け、銅パイプに接続する。基板を慎重に溶液に浸す。
直流電源をバケツの近くに持っていく。(-)マイナス線を銅パイプに、(+)プラス線を陽極板に接続する。電圧2.25V、アンペア5.625Aのパラメーターを設定する。これらのパラメータ値は、例として取り上げたプレートだけのものであることに注意してください。あなたの部品については、まず電圧、アンペア、時間を計算し、それに応じてこれらのパラメーターを設定してください。詳しくはステップ#5をご覧ください。
次に、黒ニッケル電気めっきの適切な攪拌を確 認します。攪拌を行うことで、金属部分への安定しためっきが可能になります。攪拌ポンプをバケツ内の隅に置きます。
ステップ#7 黒ニッケル電気めっき
すべての準備が整ったら、電源を入れる。泡が出てくるのがわかりますが、これはすでにプロセスが始まっていることを意味します。この例では、31分45秒待ちます。時間は、表面積や陽極メッキの大きさによって異なる場合があります。
その過程を継続的に観察してください。金属部分が徐々に黒くなっていくのがわかります。計算された時間の後、あなたは魔法を見るでしょう！金属部分が完全に黒く、完璧に仕上がったのです。
If you still see some places that didn’t get the nickel plating, you can immerse the part again and wait a few minutes. But it’s not a good idea because the delayed ampere lowers the quality of the plating.
ステップ#8 蒸留水ですすぐ
もう一度、金属部分をすすぐ必要がある。メッキを施したものを蒸留水に浸す。その後、完全に撹拌して化学物質をすべて取り除きます。すすぎを繰り返し、残留物を完全に取り除きます。清潔で柔らかい布で丁寧に水分を拭き取ります。
ステップ #9 必要に応じて追加の表面保護
必要であれば、さらなる保護を施すこともできる。この場合、環境要因や使用目的を考慮することができます。必要であれば、シーラントやラッカーを塗ることもできます。各追加工程の指示に従ってください。
ニッケルで電気めっきできる金属は？
黒ニッケル電気メッキは汎用性の高いプロセスです。つまり、あらゆる導電性金属にこの技術を使用することができます。プロジェクトのニーズに応じて金属を選択し、驚くような高級感を与えることができます。以下の表は、黒ニッケルで電気メッキできる金属の詳細です。また、いくつかの例もご覧いただけます。
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メタル |
説明 |
製品例 |
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スチール |
強度と耐久性に優れる |
自動車部品、工具、ファスナー |
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銅 |
優れた電気伝導性と熱伝導性 |
コネクター、回路基板、配管設備 |
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真鍮 |
装飾品で知られる銅と亜鉛の合金。 |
楽器、装飾金物 |
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アルミニウム |
軽量で耐食性に優れる |
自転車フレーム、航空機部品、包装資材 |
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亜鉛 |
ニッケルと強い結合を形成することができ、主に耐食性のために使用される。 |
金物、ボルト、ナット、ダイキャスト部品 |
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鉄 |
丈夫で耐久性があるが、錆びやすい |
機械部品、建設資材 |
無電解ニッケルめっきと電解ニッケルめっき：その違いは？
無電解黒ニッケル処理と電気めっき黒ニッケル処理の両方が、現代の産業で普及しています。それぞれの技法には、独自の利点と限界があります。このセクションでは、それぞれの大きな違いについて説明します。将来、この比較は、お客様のプロジェク トに適した方法を選択する際に役立ちます。
無電解めっきと黒ニッケル電気めっきの比較：プロセスタイプ
Electroless black nickel plating mainly depends on a chemical reduction reaction. It doesn’t need an electrical current to help deposit nickel ions. Instead, it uses a catalyst or reducing agent. Because of this, electroless plating is also known as auto-catalytic plating.
一方、電気メッキは電流を使ってニッケルを析出させます。前項では、黒ニッケル電気メッキの仕組みを学びました。セルに電流を流すと、ニッケルイオンが徐々に陰極側に集まり、金属部分に析出します。これが、黒ニッケル電気メッキが金属に作用する仕組みです。
電気めっきと無電解めっきの比較：基板の種類
無電解黒ニッケルめっきは、導電性基材と非導電性基材の両方で機能します。ただし、非導電性金属には前処理が必要です。
対照的だ、 電気めっき 黒ニッケルは導電性素材、主に金属にのみ作用します。この場合に使用される代表的な金属は、鉄、銅、真鍮、アルミニウムです。電気めっきでは、これらの金属に前処理は必要ありません。ただし、必要に応じて洗浄し、研磨する必要があります。
無電解ニッケルめっきと電解ニッケルめっき：厚み制御
無電解黒ニッケルめっきは、均一な厚みが得られます。ニッケルメッキの厚みをコントロールするには限界があります。
一方、ここでは黒ニッケルの電気メッキが最適です。ニッケルメッキの厚さを自由にコントロールできます。ステップ#5で、希望の析出厚さを得るためのめっき時間の計算方法を学びました。その結果に基づいて、電源の電圧とアンペアを設定し、計算された時間を待ちます。最終的に、目的の厚さを得ることができます。
黒ニッケルの無電解めっきと電気めっき：エネルギーコスト
Electroless black nickel plating doesn’t need any external power source. It entirely depends on the chemical reaction. However, the process requires an additional catalyst for the chemical reaction, increasing the overall cost.
一方、黒ニッケル電気メッキは、工程を動かすための電源が必要です。ご存知のように、このプロセスには0.3A/cm2の電流が必要です。ですから、全工程を計算すると、かなりのエネルギーコストがかかることがわかります。
無電解ニッケルめっきと電解ニッケルめっきの比較：セットアップの複雑さ
Electroless black nickel plating doesn’t need an electrical setup. Once you have prepared the solution, you can immerse the metal part. The chemical reaction will work; you can wait until it’s finished.
一方、黒色電気めっきニッケルプロセスでは、電気的なセットアップが必要です。陽極と陰極の部品を慎重に配置する必要があり、比較的複雑なセットアップが必要です。この場合も、必要な電圧とアンペアを正確に計算しなければなりません。ですから、初心者にとっては面倒な作業かもしれません。しかし、黒ニッケル電気メッキは、正確に制御されたプロセスです。
よくある質問
黒ニッケルめっきは導電性か？
はい、黒ニッケルめっきは導電性が高いです。通常、導電性の高い表面が得られ、複雑な形状にも均一にめっきされます。このため、黒ニッケルめっきは、多くの電子機器に使用されています。ただし、このめっきは反射率を低下させるため、黒色となります。
ニッケルめっきと黒ニッケルめっきの違いは？
ニッケルめっきは通常、光沢のある銀色の外観をしています。一方、黒ニッケルメッキの表面は、黒っぽい色合いをしています。黒ニッケル仕上げは、鏡のような反射性を維持することもあります。この高級感は、特にテレビ、ケトル、トースターに適しています。その違いは、美的魅力にのみあります。
黒ニッケルめっきの硬度とは？
黒ニッケル電気メッキの硬度は、通常約54～56RCです。このレベルの硬度は、磨耗や損傷に耐えるのに適しています。このため、黒ニッケル電気メッキ部品は様々な産業で使用されています。自動車、電子機器、装飾産業などで使用されています。
ブラックニッケルは錆びますか？
黒ニッケル電気メッキは耐食性に優れています。他のタイプの仕上げよりもさらに耐久性があります。その保護膜は、光沢のある外観を長期間維持します。他の仕上げとは異なり、黒ニッケル電気メッキ仕上げは指紋が目立ちにくいです。その上、メンテナンスも簡単です。
最も硬い電気メッキとは？
最も硬い電気メッキはクロムメッキまたはクロムメッキである。このプロセスにより、非常に厚く硬い表面が形成される。ほとんどの工業用途では、金属部品にクロムめっきが使用されている。耐摩耗性を向上させ、摩擦を減らすのに役立ちます。
ニッケルめっきの欠点とは？
ニッケルめっきにはいくつかの制限があります。その主な理由の1つは、このプロセスが導電性材料にのみ適用されることです。また、黒ニッケルのコストは、従来のニッケルめっきよりも高くなる可能性があります。
概要
黒ニッケル電気めっきは、一般的な電気めっきの一種です。このプロセスにより、基材の表面に黒色ニッケルの層が形成されます。この黒ニッケル層は、独特の高級感を醸し出します。また、耐食性があり、磨耗や破損にも耐えることができます。
The manufacturing process for electroplating black nickel is relatively simple. (1) Clean the substrate. (2) Prepare the electroplating black nickel solution. (3) set up the whole process. (4) Calculate the process’s time, voltage, and ampere. (5) Immerse the substrate and start the process. (6) Do additional protection if necessary.
無電解黒ニッケルと電気メッキ黒ニッケルについて混乱するかもしれません。どちらも異なるプロセスです。一方は電気を必要とし、もう一方は電気を必要としません。したがって、無電解と電解液が使用されます。無電解黒ニッケル製造工程では、主に触媒が化学反応を助けます。
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