ネジ表面処理工程

ネジの一般的な表面処理プロセスは酸化、電気泳動、電気めっき、ダクロメット 4つのカテゴリー、以下は主にねじ込むことです色 表面処理の分類概要です。

• 黒 酸化物：

常温黒化処理と高温黒化処理に分けられ、常温黒化処理の工程例は以下の通りです。化学脱脂→温水洗浄→冷水洗浄→錆除去・酸エッチング→洗浄→黒化処理→洗浄→油浸けまたは油浸け。これは、100度を超える高温で水酸化ナトリウムと亜硝酸ナトリウムによって形成される酸化膜層です。

酸化皮膜の主成分は四酸化鉄（Fe3C4）で、皮膜の均一性はわずか0.6～1.5μmと低く、耐食性も比較的低い。油浸漬または密閉式中性塩水噴霧の場合は1～2時間程度、油浸漬の場合は3～4時間程度で処理する。小型家電製品では、この処理はネジには当面使用されない。外観から区別すると、黒色酸化皮膜は亜鉛黒や電気泳動黒に近いが、亜鉛黒や電気泳動黒ほど鮮明ではない。

• 活性化：

黒色電気めっきには、黒亜鉛めっきと黒ニッケルめっきの2種類があり、工程の原理は基本的に同じで、めっき液の配合と後処理（格子または不動態化処理）が異なるだけです。亜鉛は化学的に活性で、大気中で酸化されやすく黒ずみ、最終的には「白錆」と呼ばれる腐食現象が発生します。亜鉛めっきは、クロメート処理後に化成皮膜上に亜鉛層を被せることで、活性金属を不動態化させ、亜鉛層を不動態化します。不動態皮膜は、外観から白色不動態（白亜鉛）、水色（青亜鉛）、黒色不動態（黒亜鉛）、ミリタリーグリーン（緑亜鉛）などに分けられます。

• 電気泳動ブラック：

電気化学的手法を用いて有機樹脂のコロイド粒子を部品に堆積させ、様々な色の有機コーティング層を形成する電気泳動黒は、業界で広く利用されています。黒のプロセスを例に挙げると、脱脂→洗浄→リン酸塩処理→電気泳動塗装→乾燥です。陽極電気泳動（樹脂をマイナスイオンにイオン化）と陰極電気泳動（樹脂をプラスイオンに電気泳動）に分けられます。塗装プロセスと比較すると、施工性は良好ですが、汚染や環境への悪影響は少なく、耐塩水噴霧性能は300時間以上で、コストと耐腐食性はダクロメットプロセスと同等です。

• 亜鉛華：

電気めっきのプロセスは、脱脂 – 洗浄 – 弱酸活性化 – 亜鉛めっき – 洗浄 – 白色不動態化 – 洗浄 – 乾燥であり、黒色亜鉛と不動態化溶液の違いはありません。白色不動態化は、クロムがほとんど含まれない無色透明の酸化亜鉛膜であるため、黒色亜鉛、青亜鉛、有色亜鉛に比べて耐食性が劣り、業界標準では 6 ～ 12 時間ですが、このめっきメーカーは、不動態化溶液の比率の精度を向上させることで、約 20 時間の中性塩水噴霧に耐えることができます。

白亜鉛めっき型表面処理ネジは、中性塩水噴霧試験を行うと、めっき表面に当初は白錆が発生し、その後約40時間で赤錆が発生するため、白亜鉛は白ニッケルよりも耐食性に優れています。外観は白ニッケルに比べて暗く、白亜鉛本来の色は緑白色であるため、白ニッケルと比較するとその差は大きくなります。

• ホワイトニッケル：

めっき工程は、脱脂→洗浄→弱酸活性化→洗浄→銅下地→活性化→洗浄→電気ニッケルめっき→洗浄→不動態化→洗浄→乾燥→密閉式です。黒ニッケルめっき工程は基本的に同じですが、主にめっき液の配合が異なり、硫化亜鉛の含有量が少ないという特徴があります。ニッケルは銀白色の黄色がかった金属で、外観を良くするためにニッケルめっき光沢剤を塗布します。耐食性は黒ニッケルとそれほど変わりませんが、6～12時間で処理します。一般的なメーカーのめっき工程では、油浸または密閉式も使用されます。例えば、受入材料のプラスチック部品への腐食の影響を考慮する場合、油浸の有無を重点的に管理する必要があります。

• 青亜鉛、緑亜鉛：

工程は白亜鉛とほぼ同じで、青亜鉛は0.5～0.6mg/dm²の三価クロムを含む酸化亜鉛皮膜で不動態化されます。緑色不動態化（五酸不動態化とも呼ばれます）は厚い草緑色皮膜を得ることができ、不動態化溶液にはリン酸イオンが含まれています。結果として得られる光沢のある草緑色皮膜は、クロム酸塩とリン酸塩が複雑に絡み合った構造を持つ保護皮膜です。

耐食性に関しては、青亜鉛は白亜鉛よりも優れており、緑亜鉛は青亜鉛よりも優れています。青亜鉛はわずかに青みがかっており、白亜鉛は比較的近い色調で、業界で多く使用されています。後者は、ネジの代替工程における製品設計にも活用できます。

• エナメル亜鉛（化学）：

亜鉛めっき工程の中で、着色亜鉛は比較的耐食性に優れており、その着色不動態化工程は、めっき→洗浄→2～3%硝酸による軽度脱硝→洗浄→低クロム着色不動態化→洗浄→焼付老化、という手順です。不動態化温度が低すぎると、皮膜の形成が遅く、薄い膜になります。温度が高すぎると、皮膜が厚く緩み、しっかりと固定されません。一定時間内に均一な色が得られるように、25℃程度に制御するのが最適です。

不動態化処理後、皮膜の密着性と耐食性を向上させるため、焼成とエージングが必要です。着色亜鉛めっきネジは、48時間以上浸漬することで耐塩水噴霧性を示し、100時間以上浸漬しても良好な状態を維持できます。

• ダクロメット：

これはDACROMETの略称であり、薄片状の亜鉛系クロム塩保護コーティング（亜鉛アルミニウムコーティングとも呼ばれます）の略です。基本的な工程は、脱脂→脱脂→コーティング→予熱→焼結→冷却です。コーティングから冷却までの工程は通常2～4回行われます。これは、ディップコーティングを施したネジの場合、一定の厚みを得るために複数回のコーティングが必要となるためです。

構造は金属表面に、ダクロメット溶液（すなわち、亜鉛、アルミニウムのスケール（スケールのサイズは一般に0.1〜0.2×10-15ミクロン）を含むCrO3と特殊な有機物を含む高分散性の混合水溶液）の層でコーティングされ、300℃程度の熱処理で一定時間焼成することにより、ダクロメット液中の六価クロムが三価クロムに還元され、非晶質複合クロム酸塩（nCrO3）mCr2O3が生じる。

耐食性は中性塩害に対して300時間以上まで非常に良好ですが、コーティングの欠点は均一ではなく、薄い部分は5～10um、厚い部分は40um程度で、ネジ径の深さに影響します。そのため、マシンタッピングネジやネジ径の小さいネジには、表面処理としてダクロメットプロセスを使用しない方がよいでしょう。