2016年11月6日日曜日

銅めっきの原理と実験的な作製法の紹介、サンポールめっき、エレクトロニクス向けめっき

めっきという金属の薄い膜を作る技術が、エレクトロニクス分野で多く使われていることを知らない人へ向けてめっきの力と原理を語ります。
めっきは薄い膜を化学溶液を使って作る技術なので、設備は大規模ではなくて、省エネルギーでできます。
ただし、めっき液には化学薬品や金属がイオンとしてたくさん含まれているので、
リサイクル管理する必要があります。簡単には捨てられません。

めっきの原理とは簡単に言うと電気の力で、水に溶けた金属を元の金属に戻すことです。
電気の力というのが、単純に電極を入れてマイナスの方へ金属プラスイオンが集まって析出する、っていうものから、
めっき液中に電気的に還元する力のある薬品を入れておく方法とかがあります。

めっきは電気の力で進みます。ここがポイントです。

めっきは金属のイオンが金属になるときに電子をもらって還元されます。
このときに金属の原子の並び方、粒子の並び方がめっきの性質を左右します。

ニッケルや銅はめっきでつける一番ありふれた金属です。
ここでは、銅めっきを解説します。

めっきは化学めっきと電気めっきに大別されますが、まずはより単純な電気めっきを説明します。
電気めっきは銅を溶かした溶液をめっき液として、液に電極を入れて電気を流すと、マイナス極へ銅は析出します。

銅を溶かすっていうのがちょっと一般には馴染みが薄いと思います。
金属の銅である十円玉をぴかぴかにする方法ってよく知られています。
家庭にあるタバスコなどの調味料などを使ってぴかぴかにします。
その時になにが起きているか考えると、銅の表面が溶けていることが多いです。

もっと銅を溶かすならサンポールなどの塩酸系トイレ洗剤のなかで銅に電気を流します。
マイナス側に銅が析出するので、プラス側にしてあげると、銅が溶けだして青っぽい溶液が出来ます。

これでも銅の溶けた溶液はできるには出来るのですが、もっと簡単に濃い銅めっき液を作るには
硫酸銅を買ってきて水に溶かします。
硫酸銅はめっきに使うと言って、薬局で売ってもらえます。
小瓶で700円ぐらいです。取り寄せてくれる薬局を探してみてください。
銅めっきのいいところは、色が銅の色で美しくてわかりやすいことですね。

一般的な銅めっき液は、硫酸銅と硫酸を純水に溶かして、調整に添加剤を入れます。
これは塩化物イオンと有機物の組み合わせが多いです。
めっき液は60度ぐらいに温めてかきまぜながらめっきすることが多いです。

実験室レベルなら、めっきの中に磁石を入れて、磁石を回転させてかき混ぜます。

厳密にやるなら、溶存の酸素や二酸化炭素の量や添加剤の種類と量に注意します。
まずは、簡単にめっきしたいだけなら、硫酸銅溶液を作って電気を流せば、銅の析出つまりめっきができます。

自家製のめっきでも純粋な銅であることに変わりはないので、食器や鍋などにもめっきできるんですが、

ぴかぴかにめっきするのは意外と難しいんです。
銅の色にはなるんですが、すぐ曇ったり焦げたりします。

食器などを銅めっきするのはやったことはありません。
エレクトロニクスに使うのを卒業論文で研究していたのが、きっかけで銅に興味を持ったんです。

銅めっきは簡単にできますが、薬品の後処理に困るのでお勧めはしないです。

以上、銅めっきの原理と実験の概要をお話しいたしました。

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