亜鉛めっきとは？用途や特性、三価・六価クロメート処理について解説！

今回は、バイクや自動車部品の下地処理としても使われている「亜鉛めっき」について、仕組みや特徴、加工処理の違いなどを詳しく解説！

「三価・六価クロメート処理の違い」や「亜鉛めっきの種類」など、細かい部分まで分かりやすく紹介していきます。

【この記事を読むメリット】

・亜鉛めっきの特徴や種類が分かる

・用途や向き不向きが分かる

・めっき加工後の処理について分かる

亜鉛めっきとは？

亜鉛めっきは、亜鉛が持つ特性「犠牲防食作用※」を活かして行うめっき処理で、優れた防腐性と密着性が高くコストパフォーマンスに優れるというメリットから、幅広い工業用品・日用品に活用されています。

(※亜鉛自体が下地の鉄よりも先に腐食することで、下地を保護する機能)

特に腐食しやすい物質である「鋼・鉄」等は、亜鉛めっき処理を施すことで弱点を補いつつ、加工のしやすさはそのままである点からでも相性が良いとされています。

また、めっき処理の方法も条件さえ整えば生産効率を高めて量産可能なため、安価なメリットと相まり、自動車部品やバイク部品等の大型パーツから小型パーツまで幅広く対応可能になっています。

亜鉛めっきの特徴・用途について

ここからは、亜鉛めっきの特徴と用途について解説していきます。

亜鉛めっきの6つの特徴

1.高い均一性

複雑な形状の素材に対しても、均一性の高いめっき加工が可能です。

2.優れた耐食性

亜鉛の優れた耐食性は、大気中の腐食速度を鉄と比較した場合、鉄の約1/100を誇ります。

3.廉価である

めっき処理の費用が安価で、コスパフォーマンスに優れています。

4.犠牲防食作用

亜鉛めっき最大の特徴である「犠牲防食作用」により、傷などで亜鉛めっきが削れて素地の鉄が露出したとしても、亜鉛が先に溶けることで錆の浸透を防いでくれます。

5.クロメート処理による耐食強化

めっき加工後にクロメート処理を行うことで、亜鉛めっきを更に皮膜で保護し、極めて高い耐食性を付与することができます。

6.優れた加工性

素材の加工性を損なうことがないため、下地として使いやすく・応用範囲が広い種類のめっきです。

亜鉛めっきの主な用途

【亜鉛めっきの主な用途】

亜鉛めっきの主な用途は、上記の中でも特に「自動車・バイクの車体や外装パーツ」に多く利用されています。

その次には建築材料や家電製品といった用途で使用されており、日用品から工業製品まで幅広く使われていることが分かります。

自動車・バイクといったカテゴリで活躍する理由は、亜鉛めっきの特徴である優れた防食性に加え「犠牲防食作用」による素地保護、クロメート処理や二次加工のしやすさから下地めっきとして活用しているのです。

亜鉛めっきの種類「電気亜鉛めっき」「溶融亜鉛めっき」について

亜鉛めっきにはその加工方法によって2つの種類に分けることができます。

【亜鉛めっきの種類】

1.電気亜鉛めっきについて

電気亜鉛めっきは素材を亜鉛のめっき液に浸し、電気刺激によって電解させることで、亜鉛のめっき皮膜を素材と結合させる加工方法を指します。

電気亜鉛めっきは皮膜が薄く、均一性に優れているため外観が綺麗に仕上がるという特徴があります。

そのため、装飾用途として用いられることが多く、電気を通すもの※についても電気亜鉛めっきが適した加工方法です。

(※導電性が求められる物)

2.溶融亜鉛めっきについて

溶融亜鉛めっきは電気刺激による電解ではなく、高温で融解した亜鉛の中へ素材を浸すことで皮膜を吸着させる加工方法を指します。

(※加工方法から別名「ドブづけめっき」「テンプラめっき」と呼ばれることもあります。)

融解亜鉛めっきは、厚みのある皮膜によって高い防食性能を誇っており、犠牲防食の強みを最大限活かせるというメリットがあります。

耐食性だけを求める場合は、電気亜鉛めっきよりも溶融亜鉛めっきの方が用いられることが多くあります。

また、亜鉛メッキは雨風に晒されると「酸化被膜」ができて白く変色するため、これを防ぐために「クロメート処理」と呼ばれる加工を施し、「酸化被膜の発生」・「耐食性の向上」を行うことがあります。

亜鉛めっきとクロメート処理について

亜鉛めっきの後に行う「クロメート処理」は、「クロム酸」を主成分とした薬剤に浸漬させることで、白錆の発生防止、防汚性の獲得、耐食性向上、塗料の付着性向上などの機能性を獲得することができる加工処理です。

クロメート処理の種類は主に下記4つに分けられ、更に「クロム酸」の種類によって「六価クロム」「三価クロム」の加工の2つに分類されます。

【クロメート処理の種類と目的】

六価クロム・三価クロムとは？

【六価・三価クロムについて】

クロメート処理を行う化合物(クロム酸)が「Cr(Ⅵ)」であれば「六価クロム」「 Cr(Ⅲ)」であれば「三価クロム」を利用しているということです。

上記表でも言及していますが、元々三価クロムは自然界(地中)に存在している物質であり、人間の必須ミネラルの一つでもあります。

(欠乏すると糖尿病のリスクが上がると言われている。)

そのため、人体・環境への負担は小さいという特徴があり、性能としては耐食性より密着性(均一性)に優れるため、塗装や2次加工が綺麗に施せるメリットがあります。

一方、六価クロムは人工的に生成された化学物質であるため、人体においては三価クロムより吸収率が飛躍的に高く、中毒症状等の有害性がある物質として知られています。

人体・環境への負担は三価と比べて高い一方、耐食性に秀でておりバイクや自動車など常に外気に晒される製品等に用いられています。

ここからは、各クロメート処理の細かい違いについて見ていきましょう。

耐食性の違い

三価クロメート処理の方が皮膜が薄くなる事に加え、自己修復作用が無い点から、六価クロメート処理の方が耐食性に優れています。

自己修復作用は「六価クロメート処理」によって得られます。

亜鉛めっきのクロメート皮膜が傷付いた場合、クロメート液が染み出ることで皮膜の傷を覆って自己修復の様な役割を果たします。

従って、六価クロメート処理の方が耐食性が高く、自動車やバイク等の雨風を受けたり小石や虫による細かい傷が付きやすい用途に向いているのです。

人体・環境への影響

三価クロムは自然界にある一方、六価は化学合成によって生成される物質です。

三価クロムは人体・環境への影響が小さく、安全性の高さから主流な処理※として普及し始めています。

(※諸外国の条例やルールによって、規制の対象にもなりつつある。)

一方の六価クロムは気化しやすいという特徴があり、皮膚からも吸収されてしまう点から人体・環境への負担が大きいとされています。

また、人体に入った六価クロムは体内で酸化した後、三価クロムになって体内に残留します。

この酸化の際に、人の体内で胃腸・皮膚の炎症を引き起こしてしまい、潰瘍などの重篤な症状を引き起こすこともあります。

色のバリエーション

三価クロメートでは、基本的に「黒色」「白色」の二色の薬液になります。

この薬液を調整することで、黒・金・オリーブ色といった色合いに変化させることができますが、六価クロメートと比較して色調が充実していません。

六価クロメート処理を行うカラーめっきが従来の主流でしたが、技術の進歩により少しずつ三価クロメートの色調も増えてきています。

処理コストの違い

三価クロメート処理は、従来の六価クロメートと比較して30%～50%ほど費用が高いとされています。

これには、

「薬剤そのものの単価が高い(原材料費)」

「処理のプロセス、管理に工数が掛かる(生産経費)」

「排水処理等、廃棄処理の工数」 

などの原因があります。

そのため、六価クロムによるクロメート処理も、機能性の高さと費用面からまだまだ需要が高く、過酷な環境下で使用する製品に用いられています。

まとめ：亜鉛めっきは自動車・バイクの防錆に最適！

今回は、「亜鉛めっき」について解説させて頂きました。

亜鉛めっき最大の特徴である、「犠牲防食作用」による高い耐食性と装飾性に加え、クロメート処理を行うことで「自己修復力」を得ることもできます。

雨曝しや小石、泥はねによる微細な傷から車体を守ってくれるバリアとして、亜鉛めっきは自動車やバイク業界を中心に幅広く活躍しているのです。

めっき加工の専門工房「NAKARAI」では、亜鉛めっきからクロメート処理まで熟練の職人が高い精度で加工します。

特に自動車やバイクパーツをメインにめっき加工しておりますので、愛車のめっき処理をお考えの方は、ぜひ一度ご相談ください。

実際のめっき加工例はこちらのページで紹介しています。