機械メッキ

機械めっきは、ピーンめっき、機械的堆積、または衝撃めっきとも呼ばれ、金属微粒子を冷間溶接して被膜を被加工物に付与するめっきプロセスです。機械亜鉛めっきも同じプロセスですが、0.001インチ（0.025 mm）を超える厚さのコーティングに適用されます。[ ^{1]これは、}水素脆化の問題を克服するためによく使用されます。一般的にめっきされる被加工物には、釘、ネジ、ナット、ワッシャー、スタンピング、スプリング、クリップ、焼結鉄部品などがあります。^{[2] [3]}

このプロセスでは、水、金属粉末、媒体、添加剤の混合物でワークピースをタンブリングします。一般的なコーティング材料は、亜鉛、カドミウム、スズ、銅、アルミニウムです。^[4]

1950年代にテイントン社によって発明され、3M社によってさらに開発されました。^[5]

このプロセスは、ワークピースからスケールを除去して汚れを取り除くことから始まります。これはタンブラーまたは別の洗浄システムで行うことができます。洗浄後、部品は水、媒体、表面調整剤と混合して準備されます。表面調整剤はワークピースに銅を薄くコーティングし、媒体は残留ミルスケールまたは酸化物を除去します。最後に、アクセラレータ、プロモーター、金属粉末が混合物に追加されます。アクセラレータとプロモーターは、酸化を防ぎ接着を促進するためにpHレベルを 1 ～ 2 に維持するなど、メッキが行われるための適切な化学環境を提供します。混合物にすでに含まれている媒体は、タンブラーのタンブリング動作によって引き起こされる衝撃によって金属粉末をワークピースに冷間溶接します。この時点で、表面仕上げは通常、マット仕上げから半光沢仕上げですが、仕上げは水研磨で改善できます。上記のプロセスに必要な時間は約 50 分です。^{[1] [4]}

薄いコーティングが施されたワークピースの場合、クロメート処理が必要となる場合があります。最後に、ワークピースは、不動態化処理の有無にかかわらず、乾燥されます。^[4]

媒体の材質は通常、ソーダ石灰ガラスまたはセラミックです。通常は球形ですが、角張った形状のものもあります。メッキの場合、媒体の使用量は通常、ワークピース1つにつき媒体1部ですが、亜鉛メッキの場合は比率が2:1です。ただし、各バッチではさまざまなサイズの媒体が使用され、典型的なバッチは、4～5インチ（100～130 mm）サイズのビーズが50%、2～2.5インチ（51～64 mm）サイズのビーズが25%、1～1.25インチ（25～32 mm）サイズのビーズが25%で構成されています。ワークピースに媒体が引っかかる可能性のある空洞がある場合（ファスナーのくぼんだヘッドなど）は、より小さな媒体は省略されます。媒体は何度も再利用されることに注意してください。^{[1] [4]}

このプロセスは、ワークピースの表面仕上げがわずかに粗い場合に効果的です。^[1]

このプロセスで最も重要な装置はタンブラーです。タンブラーは鋼鉄またはステンレス鋼で作られており、ネオプレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなどの耐酸性および耐摩耗性の材料で裏打ちされています。バレルのサイズは 0.04～1.13 m ³ (1.4～39.9 立方フィート) ですが、作業容積は総容積の 25～35% にすぎません。ほとんどのめっきアプリケーションではタンブラーは 60 RPM で回転しますが、変化することもあります。速度が速すぎるとワークピースに塊状の堆積物が形成されますが、速度が遅すぎると金属粉末はワークピースに堆積しません。

セパレーターはコーティング後にコーティングされたワークピースを媒体から分離します。これは水ノズル付きのスクリーンのように単純なものから、磁気セパレーター付きの振動システムのように複雑なものまであります。媒体処理機は分離された媒体を受け取り、再利用のために貯蔵タンクに輸送します。^[4]

分離されたワークピースは、水分を除去するために乾燥機に運ばれます。通常は遠心乾燥機が使用されますが、より大きな部品や負荷にはオーブンが使用されます。 ^[4]

このプロセスの最大の利点は、水素脆化の問題を克服できることです。これは、HRC 40 を超える硬度を持つワークピースにとって重要です。ワークピースは依然として多少脆化していることに注意してください。^[2]このプロセスは水素脆化の問題を引き起こしませんが、電気めっきでは引き起こされますが、それでも同等の腐食保護を提供します。硬化したワークピースに電気めっきよりも機械めっきを使用すると、コストを大幅に節約できます。これは、電気めっきプロセスでは、水素脆化の問題を克服するためにめっき前後の操作が必要になるためです。さらに、機械めっきは室温で行われるため、硬化したワークピースの焼き戻しは行われません。^[4]

もう一つの利点は、機械めっきは凹部のめっきに問題がある電気めっきとは異なり、すべての表面と特徴を均一にコーティングすることです。機械めっきは最大75μmの厚さまで均一にコーティングできます。厚いめっきの場合、機械めっきは電気めっきに比べて特にコスト面で有利です。これは、電気めっきとは異なり、厚いめっきでもサイクル時間がそれほど増加しないためです。^[4]

欠点の1つは、プロセスのサイズ制限です。1ポンド（0.45kg）を超える重いワークピースはプロセスによって損傷を受ける可能性があり、一方、平らで軽量のワークピースは互いにくっつきやすいため、適切にメッキされません。^[1]

• ディニ、JW（1993）、電気めっき：コーティングと基板の材料科学、ウィリアム・アンドリュー、ISBN 978-0-8155-1320-9。
• ゲイル、ウィリアム・フランシス; トーテマイヤー、テリー・C.; スミセルズ、コリン・ジェームズ; ASMインターナショナル（2004）、スミセルズ金属参考書（第8版）、バターワース・ハイネマン、ISBN 978-0-7506-7509-3。
• Gillespie, Laroux K.; Society of Manufacturing Engineers (1988)、「製造プロセスのトラブルシューティング: 製造エンジニア、管理者、技術者向けリファレンスブック (第 4 版)」、Society of Manufacturing Engineers、ISBN 978-0-87263-326-1。