金メッキ

金メッキは、化学的または電気化学的 (電気メッキ) プロセスによって、銅または銀(銀メッキを作るため)などの他の金属の表面に金の薄い層を堆積させる方法です。メッキは、電子産業で使用されるような現代的なコーティング方法を指しますが、金メッキは、通常、より伝統的な方法とはるかに大きな対象物を伴い、対象物を金で装飾的に覆う方法です。

金メッキの化学には 5 つのクラスが認められています。

1. アルカリ性金シアン化物、金および金合金メッキ用
2. 高純度メッキ用中性金シアン化物
3. 光沢のある硬質金および金合金めっき用の酸性金めっき
4. 金および金合金メッキには、シアン化物を含まない、一般に亜硫酸塩または塩化物ベースのもの
5. その他

銀の金メッキはジュエリーの製造に使用されます。ジュエリーの金メッキの厚さはミクロン（またはマイクロメートル）で表されます。厚さのミクロンによって、金メッキが使用中にどのくらい長持ちするかが決まります。ジュエリー業界では、金メッキのさまざまな品質を次の用語で表します。

1. 金フラッシュ / 金ウォッシュ - 金層の厚さは 0.5 ミクロン未満
2. 金メッキ - 金層の厚さは0.5ミクロン以上
3. 厚金メッキ / ヴェルメイユ - 金層の厚さは 2.5 ミクロン以上

金メッキされた銀のジュエリーは、銀原子が金の層に拡散して徐々に色が褪せ、最終的には表面が変色するため、変色することがあります。このプロセスは、金の層の厚さに応じて、数か月から数年かかる場合があります。この影響を抑えるために、ニッケルまたはロジウムなどのバリア金属層が使用されます。銅も金に移行しますが、銀よりもゆっくりと移行します。銅は通常、さらにニッケルでメッキされます。金メッキされた銀製品は通常、銀の基板の上に銅、ニッケル、金の層が堆積されています。

金は、蒸着法や電気メッキ法で塗布され、赤外線波長での反射率が99.4%であることから、NASAによって宇宙船の機器の熱制御に指定されています。^[1]

金メッキは、主に電気コネクタやプリント回路基板において、銅の上に耐腐食性の導電層を形成するために電子機器でよく使用されます。

銅に直接金メッキを施すと、銅原子が金層に拡散する傾向があり、表面が変色し、酸化物層や硫化物層が形成されます。

金メッキの前に、適切なバリア金属（通常はニッケル）の層が銅基板上に堆積されることがよくあります。ニッケル層は金層に機械的な裏打ちを与え、耐摩耗性を向上させます。また、金層に存在する細孔の影響も軽減します。

ニッケル層と金層は、どちらも電解または無電解プロセスでメッキできます。電解または無電解メッキ方法の選択には、考慮すべき要素が多数あります。これには、堆積物の用途、部品の構成、材料の適合性、処理コストが含まれます。さまざまな用途において、電解または無電解メッキにはコスト面でのメリットがあります。

高周波では、ニッケルの電気抵抗が高いため、表皮効果により損失が大きくなる可能性があります。ニッケルメッキされたトレースは、メッキされていないトレースと比較して、1GHz帯域でその有効長が3倍短くなる可能性があります。選択メッキが使用され、必要な領域にのみニッケルと金の層が堆積され、有害な副作用を引き起こしません。^[2]

金メッキにより金ウィスカーが形成される場合があります。

特定の条件下では、金メッキ接点とアルミニウムワイヤ間、またはアルミニウム接点と金ワイヤ間のワイヤボンディングにより、紫色のペストと呼ばれる金とアルミニウムの金属間化合物の脆い層が発生します。

電子産業で使用される金メッキにはいくつかの種類がある：^[3]

• 柔らかい純金メッキは半導体業界で使用されています。金層ははんだ付けやワイヤボンディングが容易です。ヌープ硬度は60 ～ 85 です。メッキ槽は汚染のない状態に保たれなければなりません。
• 柔らかい純金は特殊な電解液から析出されます。プリント基板全体をメッキすることができます。この技術は、ワイヤボンディングに適した層を析出するために使用できます。
• 接点には光沢のある硬い金が使用され、ヌープ硬度は 120～300、金の純度は 99.7～99.9% です。少量のニッケルやコバルトが含まれる場合が多く、これらの元素はダイボンディングに干渉するため、このめっき浴は半導体には使用できません。
• プリント基板タブの明るい硬質金は、浴中の低濃度の金を使用して堆積されます。通常、ニッケルやコバルトも含まれています。エッジ コネクタは、多くの場合、基板のエッジのみを制御された深さで浸漬することによって作られます。

金メッキ部品のはんだ付けは、金がはんだに溶けるため、問題が発生する場合があります。4～5% を超える金を含むはんだは脆くなる可能性があります。接合面はくすんだように見えます。

金は液体状態ではスズと鉛の両方と反応し、脆い金属間化合物を形成します。共晶63%スズ-37%鉛はんだを使用すると、金はスズと優先的に反応してAuSnを形成するため、鉛金化合物は形成されません。
₄化合物。AuSnの粒子
₄はんだマトリックス中に分散し、優先的な劈開面を形成し、結果として得られるはんだ接合部の機械的強度と信頼性を大幅に低下させます。

金層がはんだに完全に溶解しない場合は、スズと金の原子が相互に移動し、固体状態でゆっくりと金属間反応が進行する可能性があります。金属間化合物は導電性が低く、強度も低くなります。進行中の金属間反応はカーケンドール効果も引き起こし、紫色の疫病として知られる金とアルミニウムの結合の劣化と同様に、接合部の機械的破損につながります。

2～3 μm の金の層は、一般的なウェーブはんだ付け条件では 1 秒以内に完全に溶解します。0.5 μm (0.02サウ) より薄い金の層もはんだに完全に溶解し、下にある金属 (通常はニッケル) がはんだに露出します。ニッケル層に不純物があると、はんだがニッケル層に接着しにくくなります。無電解ニッケルめっきにはリンが含まれます。リンが 8% を超えるニッケルははんだ付けできません。^[要出典] 電着ニッケルには水酸化ニッケルが含まれている場合があります。金層を塗布する前に、酸浴で不動態化層を除去する必要があります。洗浄が不適切な場合、ニッケル表面のはんだ付けが困難になります。より強力なフラックスを使用すると、酸化物堆積物の溶解を助けるため役立ちます。炭素もはんだ付け性を妨げるニッケル汚染物質の 1 つです。

• ダニエル・デイビス・ジュニア- 金メッキをビジネスとして初めて行った発明家
• 金張りジュエリー

• ウィキメディア・コモンズの金メッキ関連メディア