金属の表面処理56種一覧|メッキ・アルマイト・塗装・窒化まとめ

金属は素材のままでは錆びやすく、傷つきやすいという弱点があります。それを補うのが表面処理です。金属部品の表面にだけ必要な機能(防錆・耐摩耗・硬化・装飾)を付与し、素材を丸ごと変えずにコストを抑える製造技術です。本記事では、除去加工・めっき・アルマイト・塗装・窒化・溶射など、金属の表面処理56種を分類別の一覧テーブルで解説します。

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表面処理の目的と大分類

金属の表面処理は大きく3系統に分類されます。

  • 除去加工:汚れ・酸化膜・スケールを取り除いて素地を整える
  • 被覆加工(付加加工):金属・塗料・樹脂などの膜を表面に付ける
  • 表面変質処理:素材の表層の組織・化学成分を変えて硬化などを行う

多くの場合、除去加工で素地を整えてから被覆加工・表面変質処理を施します。

目的の例

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目的 主な処理方法
防錆・防食 亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき、クロメート処理、塗装
耐摩耗・表面硬化 硬質クロムめっき、DLC、窒化処理、高周波焼入れ
装飾・外観 装飾クロムめっき、アルマイト着色、粉体塗装
非粘着・耐熱 フッ素コーティング、セラミック溶射
電気的特性 金めっき、銀めっき、無電解銅めっき
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除去加工・前処理の種類

被覆加工の前に素材表面を整える工程です。前処理の品質が仕上がりを左右します。

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処理名 目的・効果 主な適用材料 特徴
バフ研磨 光沢・平滑化 ステンレス・アルミ・銅 布ホイールで磨き鏡面仕上げも可能
ヘアライン加工 均一な研磨目 ステンレス・アルミ 研磨ベルトで細かい一方向の目を入れる装飾仕上げ
電解研磨 光沢・微細バリ取り ステンレス・アルミ 電解液中で電気化学的に溶解し平滑化する
ショットブラスト 錆落とし・素地調整 鉄・ステンレス・アルミ 金属球(ショット材)を高速投射して表面を処理
サンドブラスト 汚れ・旧塗膜・錆除去 鉄・アルミ・樹脂 砂・アルミナ等の研磨材を圧縮エアで吹き付ける
酸洗い(エッチング) 酸化膜・スケール除去 鉄・ステンレス 酸溶液に浸漬し不純物や酸化膜を化学的に溶解

めっき処理の種類

金属の表面に別の金属の薄膜を形成する方法です。防錆・装飾・機能付与の主力工法で、方式によって電解・無電解・溶融・乾式に分かれます。

電解めっき(電気めっき)

電気を流して金属イオンを析出させます。均一な膜厚が得やすく、量産向きです。

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処理名 目的・効果 主な適用材料 特徴
亜鉛めっき 防錆 鉄・鋼 最も普及。犠牲防食作用で鉄を守る安価な選択肢
ニッケルめっき 耐食・耐摩耗・装飾 鉄・銅・アルミ 硬く光沢があり、クロムの下地めっきとしても使用
硬質クロムめっき 耐摩耗・硬度向上 鉄・ステンレス Hv800超の高硬度。金型・シリンダーロッドに使用
装飾クロムめっき 光沢装飾・防錆 鉄・銅・亜鉛ダイキャスト 薄膜で高い光沢感。自動車バンパー・水栓金具に
銅めっき 導電性・下地 鉄・プラスチック 導電性が高い。はんだ付け性改善・下地層として使用
金めっき 導電性・耐食・装飾 銅・ニッケル下地 導電性と耐腐食性に優れる。電子部品・コネクターに
銀めっき 導電性・抗菌 銅・ニッケル下地 熱・電気伝導性が金属中最高クラス。食器・端子に
錫めっき(スズめっき) 耐食・はんだ性 銅・鉄 毒性が低く食品容器(缶詰)・電子部品に広く使用
亜鉛ニッケル合金めっき 高耐食防錆 鉄・鋼 亜鉛めっきの3〜5倍の耐食性。自動車部品に普及
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無電解めっき(化学めっき)

電気を使わず化学反応で金属を析出させます。複雑形状にも均一に付着するのが特長です。

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処理名 目的・効果 主な適用材料 特徴
無電解ニッケルめっき 耐摩耗・硬度・耐食 鉄・アルミ・樹脂など非導電体も可 均一膜厚・複雑形状に有効。Hv500〜700(熱処理で800以上も可)
無電解銅めっき 導電性付与 非導電体(樹脂・プラスチック) プリント基板(PCB)の下地層として広く使用

溶融めっき

溶かした金属に素材を浸漬して被膜を形成します。厚い皮膜で強い防食効果があります。

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処理名 目的・効果 主な適用材料 特徴
溶融亜鉛めっき(ドブ漬け) 高耐食防錆 鉄・鋼(建築構造材) 溶融亜鉛に浸漬。橋梁・鉄骨・電柱・フェンスに
溶融アルミニウムめっき 耐熱・耐食 鉄・鋼 高温環境での酸化を抑制。排気管・マフラーに使用
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陽極酸化(アルマイト)の種類

アルミニウムを電解液の中で陽極として処理し、表面に酸化被膜(アルミナ)を人工的に形成します。めっきとは異なり素材表面を変質させるのが特徴です。

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処理名 目的・効果 主な適用材料 特徴
普通アルマイト 耐食・装飾 アルミニウム全般 5〜25μmの酸化被膜。染料着色も可能
硬質アルマイト 耐摩耗・高硬度 アルミニウム合金 厚膜(25〜100μm)でHv400前後。摺動部品に
着色アルマイト(染色) 装飾・識別 アルミニウム 多孔質の酸化被膜に染料を浸透させて着色
電解着色アルマイト 耐光性の高い着色 アルミニウム 無機顔料(錫・コバルト等)で着色。日光に強い

化成処理の種類

化学反応で金属表面に不動態皮膜(酸化物・リン酸塩など)を形成します。前処理・防錆・塗装密着向上を目的に使われます。

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処理名 目的・効果 主な適用材料 特徴
リン酸塩処理(パーカライジング) 塗装下地・防錆 鉄・亜鉛 リン酸塩皮膜で塗料の密着性と防食性が向上
クロメート処理 防錆・密着性 亜鉛・アルミ 亜鉛めっき後の後処理として広く使用
黒染め処理(アルカリ黒染め) 防錆・外観 鉄・鋼 四三酸化鉄の黒膜。薄くて寸法変化が少ない
ジンケート処理 アルミへのめっき下地 アルミニウム アルミ表面に亜鉛置換膜を形成し、めっき可能にする
ベーマイト処理 耐食・密着下地 アルミニウム 熱湯・蒸気処理でアルミ表面にアルミナ水和物を形成
クロムフリー化成処理 防錆(環境対応) アルミ・亜鉛 六価クロムを使わないRoHS対応の化成処理
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塗装の種類

有機系皮膜を金属表面に塗布して保護・装飾します。色彩の自由度が高く、幅広い素材に適用できます。

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処理名 目的・効果 主な適用材料 特徴
液体塗装(スプレー塗装) 防食・装飾 鉄・アルミ・樹脂 最も汎用的。色調・光沢の自由度が高い
焼付塗装 耐久性・密着性向上 鉄・アルミ 塗布後に加熱硬化。家電・自動車外板に多用
粉体塗装 環境対応・厚膜 鉄・アルミ 粉末樹脂を静電吸着し加熱硬化。VOC排出なし
カチオン電着塗装 防食・均一塗装 鉄・自動車ボディ 電気泳動で全面均一に付着。自動車下回り・車体に
静電塗装 塗着率向上 金属全般 静電気でエッジ部まで均一に塗布。ロスが少ない
フッ素コーティング(テフロン) 非粘着・耐熱・耐薬品 鉄・アルミ・鋼 PTFEを主成分。フライパン・コンベア・金型に

乾式めっき・硬質コーティングの種類

真空中で薄膜を成膜する技術です。精密部品・工具向けの高性能硬質皮膜として使われます。

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処理名 目的・効果 主な適用材料 特徴
PVD(物理気相成長法) 硬度・耐摩耗・外観 金型・工具・装飾部品 スパッタリング・イオンプレーティング等。低温処理可
CVD(化学気相成長法) 硬質膜・耐熱 超硬工具 化学反応で成膜。高温処理が多い
DLCコーティング 超硬度・低摩擦 精密部品・工具・摺動部 ダイヤモンドライクカーボン。Hv2000〜9000
TiNコーティング(窒化チタン) 耐摩耗・装飾 ドリル・エンドミル 金色の硬質皮膜。工具寿命を延ばす
TiAlNコーティング 高温耐摩耗 超硬工具 高速・乾式切削に適した高温硬度を持つ
AlCrNコーティング 高温耐酸化 成形金型 600℃以上でも安定した硬さを維持
CrNコーティング(窒化クロム) 耐食・耐摩耗 プラスチック金型 耐腐食性が高くプラ金型の長寿命化に貢献
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窒化処理・熱拡散処理の種類

高温で窒素や炭素を金属表層に浸透させて硬化させます。寸法変化が小さく精密部品に向きます。

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処理名 目的・効果 主な適用材料 特徴
ガス窒化 表面硬化・耐摩耗 合金鋼・工具鋼 アンモニアガス中で窒素を浸透させる。変形が少ない
イオン窒化(プラズマ窒化) 表面硬化・精密制御 合金鋼・ステンレス プラズマを使用し処理ガスを精密制御できる
塩浴窒化(タフトライド・デグサ) 耐摩耗・耐疲労 炭素鋼・工具鋼 塩浴中で窒化+硫化処理。摺動部品に多用
軟窒化(ガス軟窒化) 耐摩耗・耐疲労 炭素鋼・鋳鉄 窒素と炭素を同時浸透。汎用材にも適用可
浸炭処理 表面硬化・靭性維持 低炭素鋼 炭素を浸透させ表層だけ硬化。歯車・軸受けに多用
浸炭窒化処理 高耐摩耗 低炭素鋼・合金鋼 炭素と窒素を同時浸透。浸炭より高い硬度を得る

溶射の種類

溶かした材料を高速で基材に吹き付けて被膜を形成します。広面積・現地施工が可能なのが特長です。

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処理名 目的・効果 主な適用材料 特徴
フレーム溶射 防食・補修 鉄・アルミ構造体 酸素/燃料炎で材料を溶融して吹き付ける。コスト低
アーク溶射 防食・防着 鉄構造物・橋梁 電気アークで溶射。厚膜かつ広面積の施工に向く
プラズマ溶射 高硬度・耐熱 タービン・航空部品 高温プラズマで高融点セラミック等を溶射
HVOF溶射(高速フレーム溶射) 超高密着・耐摩耗 精密機械・石油機器 高速吹き付けで高密度膜。ポロシティが低い
コールドスプレー 酸化なし・導電膜 銅・アルミ・基板 固体粒子を超音速投射。酸化を伴わない成膜

表面硬化熱処理の種類

素材の表層だけを加熱・急冷して硬化させます。内部の靭性を保ちながら表面硬度を高めます。

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処理名 目的・効果 主な適用材料 特徴
高周波焼入れ 表面硬化・耐摩耗 炭素鋼・合金鋼 誘導加熱で局部加熱→急冷。歯車・シャフトに多用
レーザー焼入れ 精密・局所硬化 炭素鋼・合金鋼 レーザーで極小範囲を焼入れ。熱変形が極めて小さい
火炎焼入れ 大型部品の表面硬化 炭素鋼 バーナーで加熱→急冷。大型ギヤ・ローラーに使用

加工シリーズ

素材ごとの加工・表面処理一覧シリーズです。

腕試しクイズ(全5問)

金属の表面処理の知識を確かめましょう。

腕試しクイズ(全5問)|金属の表面処理
全5問。「採点する」で正解数と解説が表示されます。
第1問 防錆を目的として鉄の表面に亜鉛の膜を付ける電解めっきの処理名は?

第2問 アルミニウムを電解処理して表面に人工の酸化被膜を作る処理の名前は?

第3問 溶かした亜鉛に鉄・鋼製品を浸漬して厚い防食膜を作る方法の通称は?

第4問 塗料を粉末状にして静電気で付着させ、加熱硬化させる塗装方法は?

第5問 ダイヤモンドに近い超高硬度(Hv2000〜9000)の薄膜コーティングの略称は?

まとめ

金属の表面処理には、除去加工・めっき・アルマイト・化成処理・塗装・窒化・溶射・熱処理など、多様な方法があります。防錆・耐摩耗・装飾・電気特性など目的に合わせて選ぶことが大切です。今回は56種の処理を分類別に整理しました。設計・製造・調達の際の参考にしてみてください。

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