Plating and Surface Treatment (Practical Level 2)

めっき・表面処理ひょうめんしょり（実務じつむ）

Industrial Manufacturing (SSW 2) · 製造分野（2号） · Written by Tokutei Pass based on the official study texts; not copied verbatim.

ファラデーの法則ほうそく・電流効率でんりゅうこうりつ・均一電着性きんいつでんちゃくせいと前処理管理まえしょりかんり

Faraday's Law, Current Efficiency, Throwing Power, and Pretreatment Control

ファラデーの電気分解でんきぶんかいの法則ほうそくにより、めっきの理論析出量りろんせきしゅつりょうは電気量でんきりょう（電流でんりゅう$I \times$時間じかん$t$）に比例ひれいし、実際じっさいの析出量せきしゅつりょうはこれに陰極電流効率いんきょくでんりゅうこうりつ（$\eta$）を掛かけた値あたいになります。

By Faraday's law of electrolysis, theoretical metal deposition is proportional to electric charge (current $I \times$ time $t$), and actual deposition equals theoretical weight multiplied by cathode current efficiency ($\eta$).

陰極電流密度いんきょくでんりゅうみつど $D_k$（A/dm$^2$）は「電流でんりゅう$I$（A）$\div$表面積ひょうめんせき$S$（dm$^2$）」で求もとめ、凹部おうぶにも均一きんいつな厚あつさでめっきできる性質せいしつを「均一電着性きんいつでんちゃくせい（スローイングパワー）」といいます。

Current density $D_k\text{ (A/dm}^2\text{)}$ equals 'current $I\text{ (A)} \div$ surface area $S\text{ (dm}^2\text{)}$', and the ability to deposit uniform thickness on recessed and protruding areas is called 'throwing power'.

前処理まえしょりではアルカリ浸漬脱脂しんせきだっしや電解脱脂でんかいだっしで油分ゆぶんを除のぞき（水濡みずぬれ試験しけんで確認かくにん）、塩酸えんさんなどの酸洗さんせんでは素地過溶解そじかようかいと水素吸収すいそきゅうしゅうを抑おさえる「インヒビター（腐食抑制剤ふしょくよくせいざい）」を添加てんかします。

Pretreatment uses alkaline soak and electrolytic degreasing (verified by water-break testing) and acid pickling with a 'pickling inhibitor' to prevent base-metal over-etching and hydrogen pickup.

アルミニウム素地そじへの電気でんきめっきでは、自然酸化皮膜しぜんさんかひまくによる密着不良みっちゃくふりょうを防ふせぐため、前処理まえしょりとして「ジンケート処理しょり（亜鉛置換処理あえんちかんしょり）」を行おこないます。

Before electroplating on aluminum substrates, a 'zincate treatment' (zinc immersion displacement coating) is applied to prevent poor adhesion caused by aluminum's rapid native oxide film.

Faraday's Law, Current Efficiency, Throwing Power, and Pretreatment Control

Key points

【○正ただしい】表面積ひょうめんせき $12\text{ dm}^2$ の品物しなものを電流密度でんりゅうみつど $2.5\text{ A/dm}^2$ でめっきするとき、設定電流せっていでんりゅうは $12 \times 2.5 = 30\text{ A}$ である。
(○ True) Plating a workpiece of surface area $12\text{ dm}^2$ at a current density of $2.5\text{ A/dm}^2$ requires a current of $12 \times 2.5 = 30\text{ A}$.
【○正ただしい】複雑形状ふくざつけいじょうの凸部とつぶと凹部おうぶに均一きんいつな膜厚まくあつで析出せきしゅつさせる性質せいしつを「均一電着性きんいつでんちゃくせい」といい、アルミ素地そじには「ジンケート処理しょり」を行おこなう。
(○ True) Depositing uniform thickness across protrusions and recesses is called 'throwing power', and aluminum substrates require 'zincate treatment' before plating.
【×誤あやまり】陰極電流効率いんきょくでんりゅうこうりつが低ひくい工業用こうぎょうようクロムめっき（約やく12〜15%）で「投入電気量とうにゅうでんきりょうの100%すべてが金属析出きんぞくせきしゅつに使つかわれる」というのは誤あやまり（残のこりは水素発生すいそはっせいなどに消費しょうひされる）。
(× False) Claiming that hard chromium plating (cathode efficiency ~12–15%) uses 100% of the electric charge for metal deposition is FALSE (most goes to hydrogen evolution).

Word	Meaning
ファラデーの法則ほうそく	Faraday's law
陰極電流効率いんきょくでんりゅうこうりつ	cathode current efficiency
均一電着性きんいつでんちゃくせい	throwing power
電解脱脂でんかいだっし	electrolytic degreasing
ジンケート処理しょり	zincate treatment

各種電気かくしゅでんきめっき浴よく（ワット浴よく・亜鉛あえん・硬質こうしつクロム）・無電解むでんかいめっき・プラスチックめっき

Electroplating Baths (Watts Nickel, Zinc, Hard Chrome), Electroless Plating, and Plating on Plastics

ニッケルめっきの代表的だいひょうてきな「ワット浴よく」は、ニッケル塩えん（金属供給きんぞくきょうきゅう）・塩化えんかニッケル（陽極溶解促進ようきょくようかいそくしん）・ほう酸さん（pH緩衝剤かんしょうざい）の3成分せいぶんを基本きほんとします。

The standard 'Watts nickel bath' consists of nickel sulfate (main metal source), nickel chloride (promotes anode dissolution and conductivity), and boric acid (pH buffer).

装飾そうしょくクロムめっきは光沢こうたくニッケル下地したじの上うえに0.1〜0.5μm程度ていどの薄うすいクロムを着つけ、工業用こうぎょうよう（硬質こうしつ）クロムめっきは高硬度こうこうど（約やく800〜1000HV）・耐摩耗性たいまもうせいのため鋼はがねなどへ直接厚ちょくせつあつくめっきします。

Decorative chromium plating applies a thin (0.1–0.5 μm) chrome flash over bright nickel, whereas hard (industrial) chromium plating deposits a thick, wear-resistant layer (~800–1000 HV) directly onto steel.

めっき液中えきちゅうの微量有機不純物びりょうゆうきふじゅんぶつは「活性炭処理かっせいたんしょり」で吸着除去きゅうちゃくじょきょし、微量金属不純物びりょうきんぞくふじゅんぶつ（銅どうや鉄てつなど）は低電流密度ていでんりゅうみつどでダミー板ばんに析出せきしゅつさせる「弱電解処理じゃくでんかいしょり（ダミー電解でんかい）」で除のぞきます。

Organic contamination in plating baths is removed by 'activated carbon treatment', while trace metallic impurities (such as Cu or Fe) are removed by low-current-density 'dummy electrolysis'.

ABS樹脂じゅしなどのプラスチックめっきでは、「エッチング（微細びさいな凹凸形成おうとつけいせいでアンカー効果付与こうかふよ）→触媒付与しょくばいふよ（パラジウム等とう）→アクセレーター→無電解むでんかいめっき（導電化どうでんか）→電気でんきめっき」の順じゅんで処理しょりします。

Plating on ABS plastic follows 'etching (creating micro-cavities for mechanical anchoring) -> palladium catalyst activation -> acceleration -> electroless plating (conductive layer) -> electroplating'.

Key points

【○正ただしい】ワット浴よくの「ほう酸さん」はpHの急変きゅうへんを抑おさえる緩衝剤かんしょうざいであり、浴中よくちゅうの有機不純物除去ゆうきふじゅんぶつじょきょには「活性炭処理かっせいたんしょり」を行おこなう。
(○ True) 'Boric acid' in a Watts nickel bath acts as a pH buffer, and 'activated carbon treatment' removes dissolved organic impurities.
【○正ただしい】プラスチック（ABS樹脂じゅし）へのめっきでは、エッチングとパラジウム触媒付与しょくばいふよの後あとに「無電解むでんかいめっき」で導電皮膜どうでんひまくを作つくってから電気でんきめっきを行おこなう。
(○ True) When plating ABS plastic, after etching and palladium catalyzing, 'electroless plating' forms a conductive layer prior to electroplating.
【×誤あやまり】浴中よくちゅうに溶とけた銅どうなどの金属不純物きんぞくふじゅんぶつを「ろ紙しの機械きかいろ過かだけ」で完全かんぜんに除去じょきょできるというのは誤あやまり（弱電解処理等じゃくでんかいしょりとうが必要ひつよう）。
(× False) Claiming dissolved metallic ions like copper can be completely removed by simple mechanical filter cartridges alone is FALSE (dummy electrolysis is required).

Word	Meaning
ワット浴よく	Watts nickel bath
硬質こうしつクロムめっき	hard chromium plating
活性炭処理かっせいたんしょり	activated carbon treatment
弱電解処理じゃくでんかいしょり	low-current dummy electrolysis
エッチング	etching

めっき不良原因ふりょうげんいんと対策たいさく・陽極酸化ようきょくさんか（アルマイト）・化成処理かせいしょり・乾式処理かんしきしょり

Plating Defects and Remedies, Anodizing, Conversion Coatings, and Dry Coating (PVD/CVD)

めっきの「ふくれ・剥離はくり（密着不良みっちゃくふりょう）」は主おもに脱脂不良だっしふりょうや酸洗不足さんせんぶそくが原因げんいんであり、「ピット（小穴こあな）」は水素気泡すいそきほうの付着ふちゃく（界面活性剤かいめんかっせいざい＝ピット防止剤不足ぼうしざいぶそくなど）、「ざらつき」は液中えきちゅうの固形異物こけいいぶつ（ろ過不足かぶそく）が原因げんいんです。

Plating 'blistering/peeling' is mainly caused by poor degreasing or pickling, 'pitting' by clinging hydrogen bubbles (insufficient wetting/anti-pit agent), and 'roughness' by suspended particles from poor filtration.

高炭素鋼こうたんそこうやバネ・高強度こうきょうどボルトは酸洗さんせんやめっき中ちゅうに吸蔵きゅうぞうした水素すいそで遅おくれ破壊はかい（水素すいそぜい性せい）を起おこすため、めっき後ご速すみやかに約やく190〜200℃で数時間加熱すうじかんかねつする「ベーキング処理しょり」を行おこないます。

High-strength steels and springs are baked promptly after plating at about 190–200°C for several hours ('baking treatment') to drive out hydrogen and prevent delayed hydrogen embrittlement fracture.

アルミニウムの陽極酸化処理ようきょくさんかしょり（アルマイト）では品物しなものを陽極ようきょく（＋）とし、生成せいせいした皮膜ひまくは電気絶縁性でんきぜつえんせいを持もちます（染色後せんしょくごの沸騰水ふっとうすいや水蒸気すいじょうきによる封孔処理ふうこうしょりで耐食性たいしょくせい・耐汚染性たいおせんせいを完成かんせいさせます）。

In aluminum anodizing (alumite), the aluminum workpiece is the anode (+), and the resulting anodic oxide film is electrically insulating (hydrothermal sealing after dyeing locks in corrosion resistance).

真空中しんくうちゅうで物理的ぶつりてきにTiNなどの硬質薄膜こうしつはくまくを着つける「PVD（物理気相成長法ぶつりきそうせいちょうほう：イオンプレーティング・スパッタリング）」や化学反応かがくはんのうによる「CVD（化学気相成長法かがくきそうせいちょうほう）」はドライプレーティングと呼よばれます。

Vacuum coating processes include 'PVD (Physical Vapor Deposition: ion plating, sputtering)' and 'CVD (Chemical Vapor Deposition)', collectively known as dry plating.

Key points

【○正ただしい】めっきの「ふくれ・剥離はくり」は前処理まえしょり（脱脂だっし・酸洗さんせん）不良ふりょう、「ピット」は水素気泡付着すいそきほうふちゃくが主原因しゅげんいんであり、高強度鋼こうきょうどこうにはめっき後ご「ベーキング処理しょり」を行おこなう。
(○ True) 'Blistering/peeling' stems mainly from poor pretreatment, 'pitting' from attached hydrogen bubbles, and high-strength steel requires post-plating 'baking'.
【○正ただしい】アルミニウムの陽極酸化皮膜ようきょくさんかひまく（アルマイト皮膜ひまく）は電気でんきを通とおさない「絶縁体ぜつえんたい」である。
(○ True) Anodic oxide coating (alumite film) on aluminum is an electrical 'insulator'.
【×誤あやまり】アルマイト皮膜ひまくは銅どうや銀ぎんと同おなじように非常ひじょうによく電気でんきを通とおす良導体りょうどうたいであるというのは誤あやまり。
(× False) Claiming that an anodized aluminum oxide film conducts electricity as well as copper or silver is FALSE.

Word	Meaning
密着不良みっちゃくふりょう（ふくれ・剥離はくり）	poor adhesion (blistering/peeling)
ピット防止剤ぼうしざい	anti-pitting (wetting) agent
ベーキング処理しょり	baking treatment
物理気相成長法ぶつりきそうせいちょうほう（PVD）	Physical Vapor Deposition (PVD)
化学気相成長法かがくきそうせいちょうほう（CVD）	Chemical Vapor Deposition (CVD)

膜厚測定まくあつそくてい・耐食性試験たいしょくせいしけん（SST・CASS）・密着性試験みっちゃくせいしけんと排水処理技術はいすいしょりぎじゅつ

Coating Thickness Measurement, Corrosion Tests (SST, CASS), Adhesion Tests, and Wastewater Treatment

非破壊膜厚計ひはかいまくあつけいでは、磁性金属素地じせいきんぞくそじ（鉄鋼てっこう）の上うえの非磁性皮膜ひじせいひまく（亜鉛あえん・クロム・塗装とそう）に「電磁式膜厚計でんじしきまくあつけい」、非磁性金属素地ひじせいきんぞくそじ（アルミ）の上うえの絶縁皮膜ぜつえんひまく（アルマイト）に「渦電流式膜厚計うずでんりゅうしきまくあつけい」、多層膜たそうまくや微小部びしょうぶに「蛍光けいこうX線膜厚計せんまくあつけい」を使つかいます。

For non-destructive thickness testing: use a 'magnetic thickness gauge' for non-magnetic coatings on steel, an 'eddy-current thickness gauge' for insulating anodic films on aluminum, and an 'X-ray fluorescence (XRF) gauge' for multilayer or micro-area coatings.

耐食性試験たいしょくせいしけんでは、中性塩水噴霧試験ちゅうせいえんすいふんむしけん（5%NaCl・pH6.5〜7.2・35℃）のほか、装飾そうしょくクロムめっき等とうを急速評価きゅうそくひょうかする「キャス試験しけん（CASS試験しけん：塩化銅えんかどうと酢酸さくさんを加くわえた酸性液さんせいえき・50℃）」や、曲まげ試験しけん・テープ試験しけん・熱衝撃試験ねつしょうげきしけん（密着性みっちゃくせい）を行おこないます。

Corrosion testing includes neutral salt spray (5% NaCl, pH 6.5–7.2, 35°C) and accelerated 'CASS testing' (copper-accelerated acetic acid salt spray at 50°C), while adhesion is checked by bend, tape-peel, or thermal shock tests.

有害排水処理ゆうがいはいすいしょりでは、シアン系排水けいはいすいはpH10以上いじょうの強きょうアルカリ性下せいかで次亜塩素酸じあえんそさんナトリウム等とうにより酸化分解さんかぶんかいします（酸性さんせいにすると猛毒もうどくのシアン化水素かすいそガスが発生はっせいするため厳禁げんきん）。

In wastewater treatment, cyanide wastewater is oxidized using sodium hypochlorite under strongly alkaline conditions (pH >= 10) to prevent toxic hydrogen cyanide gas generation.

六価ろっかクロム系排水けいはいすいは酸性下さんせいか（pH2〜3）で処理薬品しょりやくひん等とうにより三価さんかクロムへ変かえた後あと、アルカリで中和凝集沈殿ちゅうわぎょうしゅうちんでんさせてスラッジとして分離除去ぶんりじょきょします。

Hexavalent chromium wastewater is first reduced to trivalent chromium under acidic conditions (pH 2–3) using sodium bisulfite, then neutralized with alkali to precipitate chromium hydroxide sludge.

Key points

【○正ただしい】鉄鋼素地てっこうそじの上うえの亜鉛あえんめっき厚あつには「電磁式膜厚計でんじしきまくあつけい」、アルミ素地そじの上うえのアルマイト厚あつには「渦電流式膜厚計うずでんりゅうしきまくあつけい」を使つかう。
(○ True) Use a 'magnetic thickness gauge' for zinc on steel, and an 'eddy-current thickness gauge' for anodized film on aluminum.
【○正ただしい】シアン排水はいすいはアルカリ性せい（pH10以上いじょう）で酸化分解さんかぶんかいし、六価ろっかクロム排水はいすいは酸性さんせい（pH2〜3）で三価さんかクロムに変かえてからアルカリ凝集沈殿ぎょうしゅうちんでんさせる。
(○ True) Oxidize cyanide wastewater under alkaline conditions (pH >= 10), and reduce hexavalent chromium under acidic conditions (pH 2–3) before alkaline precipitation.
【×誤あやまり】シアン系排水けいはいすいに最初さいしょから強酸きょうさんを加くわえてpH2の酸性さんせいにして処理しょりするというのは猛毒もうどくガスが発生はっせいするため誤あやまり。
(× False) Adding strong acid directly to cyanide wastewater to lower its pH to 2 is FALSE because it releases lethal hydrogen cyanide gas.

Word	Meaning
電磁式膜厚計でんじしきまくあつけい	magnetic thickness gauge
渦電流式膜厚計うずでんりゅうしきまくあつけい	eddy-current thickness gauge
蛍光けいこうX線膜厚計せんまくあつけい	X-ray fluorescence (XRF) thickness gauge
キャス試験しけん（CASS試験しけん）	CASS corrosion test
凝集沈殿処理ぎょうしゅうちんでんしょり	coagulation-sedimentation treatment

Metal Surface Treatment (Advanced)

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Official references

製造分野特定技能2号評価試験（経済産業省・JAIM） — https://www.jaim-skill.or.jp/exam/about-ssw2/
製造分野特定技能評価試験試験基準（別紙） — https://www.jaim-skill.or.jp/assets/files/exam/top/exam_criteria.pdf