なぜ電鍍を選ぶのか？電鍍のメリットとデメリット
電鍍は、電子機器、自動車、航空宇宙、化学産業で広く使用される技術で、電気化学反応を利用して物体の表面に金属や合金の層を形成します。これにより、美観の向上、導電性や硬度の向上、表面の欠陥修復など、さまざまな目的が達成されます。電鍍には、バレル鍍金、ラック鍍金、連続鍍金、インライン鍍金など、部品の種類に応じたさまざまな手法が使用されます。
メリット
- 鍍金品の物理的、機械的、化学的特性が向上。
デメリット
- 複雑な工程による欠陥（ピッティングや密着性の低下）発生の可能性。
- 有害化学物質の生成による環境への影響。
電鍍は多くの利点を提供しますが、その欠点や環境への配慮が重要な課題となっています。
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電鍍の原理と種類
電鍍の原理
電鍍は電解プロセスを利用し、電解液中の金属イオンを基材表面に堆積させてコーティングを形成する技術です。このプロセスには、以下の3つの主要な構成要素が含まれます：
1. 陽極（コーティング用の金属）
2. 陰極（鍍金対象物）
3. 電解液（鍍金液）
陽極はコーティングに使用する金属片で、電流が流れることで金属イオンを供給します。一方、陰極は鍍金対象物で、電流が流れることで金属イオンが電子を受け取り、金属として還元されて表面に付着します。電解液は通常、鍍金に使用する金属の陽イオン、非金属イオン、その他の化学成分を含む溶液です。
電気を通すと、電解液中の金属イオンが陰極に移動し、電子を受け取ることで還元され、物体の表面に金属として付着します。同時に、陽極の金属が溶解（酸化）して電解液に金属イオンを供給し続けます。このプロセスを繰り返すことで、鍍金対象物の表面に薄い金属膜が形成されます。
電鍍の種類
電鍍に使用される異なる金属は硬度が異なり、耐摩耗性や耐腐食性に影響を与えます。装飾コーティング用の金属の選択は、求められる外観に依存します。電子部品の場合、導電性が重要な要素となります。金属の使用による電鍍の分類は以下の通りです：
装飾電鍍: このタイプには、青銅、ニッケル、クロムなどを使用した電鍍が含まれ、製品表面の滑らかさや美的魅力を向上させることを目的としています。金属層は通常、高い光沢を持ち、製品により高級感を与えます。一般的な用途としては、バッグ、靴、衣料品、浴室用金具の装飾用ハードウェアがあります。
保護電鍍: ネジ、キャンバススナップ、建築用金具などの部品に使用され、主に耐腐食性、耐摩耗性、錆防止を向上させることを目的としています。例えば、屋外環境にさらされることの多いネジは、錆防止処理により大きな恩恵を受けます。保護電鍍には、亜鉛、ニッケル、錫が最も一般的に使用される材料です。
特殊電鍍: 優れた導電性を持つ銀、銅、金は、装飾目的だけでなく、回路基板やその他の製品の導電性を向上させるためにも使用されます。また、特殊電鍍は、溶接性を向上させたり、インピーダンスを増加させたり、特定の要求に応じて表面を特殊な特性を持つ金属層でコーティングするためにも使用されます。
電鍍プロセス
電鍍にはさまざまな技法があり、それぞれ特定のニーズに適しており、高品質な製品の製造において重要な役割を果たしています。以下に、代表的な電鍍プロセスとその用途を簡単に紹介します：
ラック電鍍(Rack Plating
)
このプロセスでは、鍍金対象物を金属ラックに固定して処理を行います。精密ハードウェア部品、リチウム電池のコネクタ、半導体部品など、小型で複雑な精密物の鍍金に適しています。
バレル電鍍
(Barrel Plating)
小型部品を回転式の金属バレル内に入れて均一なコーティングを行うプロセスです。ネジ、ナット、ボルト、自動車部品などの小型ハードウェア部品の大量生産に適しており、自動車部品の表面処理に効果的に利用されています。
流動床電鍍
(Fluidized Bed Plating)
電解液で満たされた固体粒子の流動層内で鍍金を行うプロセスです。この流動層に配置された対象物は均一にコーティングされます。小型で複雑な形状の部品、特に精密な形状加工が必要な部品に適しています。
連続ストリップ電鍍
(Continuous Strip Plating)
平らな金属ストリップを連続的に電解浴に通して均一なコーティングを施すプロセスです。主にプリント基板（PCB）やコネクタなどの電子部品の製造、金属ストリップハードウェアの保護層の生成に使用されます。
懸架電鍍
(Suspension Plating)
対象物をラックに固定せず、電解液中に懸架させて鍍金を行うプロセスです。高精度な表面処理が必要な微小部品に適しており、MEMSデバイスのマイクロセンサーやマイクロレンズ、医療機器の埋め込み型デバイスなどに応用されています。
蒸着電鍍
(Vapor Deposition Plating)
電気化学的な堆積を利用して微細な鍍金層を形成するプロセスです。光学コーティングや半導体業界での薄膜プロセス、集積回路（IC）製造など、複雑な薄膜やコーティングに適しています。
ローリング電鍍
(Rolling Plating)
基材を連続的に電解浴に通して均一な鍍金を施すプロセスです。金属ストリップの保護層や建設業界で使用される装飾材料の生成に適しています。
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電鍍業界における流量計とノズルの応用
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応用例 1: 電鍍装置のリンス工程－低圧広角ノズル
事例: 台湾の有名なPCB装置メーカー
状況：
このメーカーは、自動化された回路基板装置の研究開発を専門としています。製品には、垂直型電鍍装置、水平型回路基板機械、光電デバイスが含まれます。同社の電鍍装置におけるリンス工程では、基板を損傷させないために低圧の水流で洗浄することが不可欠です。そのため、低圧でも広範囲にスプレーできるノズルを必要としていました。
この要件に応じたノズルの選定により、リンス工程の効率と基板保護性能が大幅に向上しました。
解決策: LORRICのD Clampシリーズノズル
これらの低圧広角ファン型ノズルは、スプレー口の外部に反射面を採用し、低圧環境でも効果的なスプレーデザインを実現します。145度以上の広い洗浄エリアを作り出し、効率的な洗浄性能を提供します。また、D Clampシリーズはパイプクランプスタイルを採用しており、簡単に取り付けが可能で、複数の部品構造によりユーザーにとってメンテナンスや交換が容易です。
応用例 2: 電鍍装置における流量モニタリングと中央制御通信
事例: 台湾の大手自動化装置メーカー
状況:
このメーカーは、プリント基板用DESラインプロセス、バリ取り装置、回路基板および金属ハードウェアの電鍍装置の開発を専門としています。同社は以下の課題に直面していました：
金や錫の電鍍装置における液体およびガスの正確な測定が必要であること。
電鍍装置が中央制御コンソールと通信するために信号を送信できる流量計を必要としていること。
解決策: LORRICの面積式フローメーターおよびパドルホイール式フローメーター
電気めっき装置での水およびガス使用量を測定するために、LORRICの面積式フロートフローメーターが推奨されました。このメーターは、±5% F.S.の精度を確保し、本体の流量スケールはレーザー刻印されており、現場での識別が容易で耐久性があります。中央制御コンソールとの通信には、LORRICのFP-AS510 AxleSenseパドルホイールフローメーターが推奨されました。このメーターは、4-20mAアナログ出力、Modbus RTU RS485制御信号、およびフォトカプラースイッチ信号（パルス信号）の3つの通信フォーマットを備えており、ユーザーに包括的な通信オプションを提供します。
応用例 3: 電鍍薬品の流量監視
事例: PCBに特化した台湾の著名メーカー
状況:
このメーカーは生産工程で垂直連続電鍍ラインを採用しており、このシステムにより電鍍工程の分配効率が向上し、全ての基板において一貫した品質が維持されています。
垂直連続電鍍装置では様々な化学薬品が使用されるため、化学薬品の使用量を効率的に監視でき、かつ耐腐食性を備えた流量計が必要とされています。これにより、薬品管理の精度が向上し、システムの安定性が確保されています。
解決策: LORRICの 面積式フローメーターおよび パドルホイール式フローメーター
LORRICの面積式フローメーターは、高品質なプラスチック製で、腐食性の強い化学溶液に対して優れた耐性を持ち、メンテナンス頻度の削減とコスト低減を実現します。また、電気めっき装置での化学薬品使用量を効率的に監視するためには、通信機能を備えたフローメーターが不可欠です。顧客の通信出力要件を満たすために、LORRICのFP-AS510パドルホイールフローメーターが最適な解決策として浮上しました。この製品は、4-20mAアナログ出力、Modbus RTU RS485制御信号、フォトカプラースイッチ信号（パルス信号）の3種類の通信出力を備え、社内制御機器の通信フォーマットに対応しています。