表面処理とは？めっき・塗装・アルマイトの違いを身近なものから知る

銀色に光る金具、色の付いたアルミ部品、つやを抑えた眼鏡のフレーム。私たちが見たり触れたりしているのは、材料そのものとは限りません。表面に別の材料を重ねたり、表面の性質を変えたりして、使い道に合う仕上がりにしています。

表面処理とは、材料の表面に加工を加え、見た目や腐食への強さなどを変える技術の総称です。代表的なものが、めっき、塗装、アルマイト。三つの違いを「表面に何を、どう作るのか」から見ていくと、製品の説明を読み解きやすくなります。

材料と表面は、別々に考えると分かりやすい

たとえば、鉄鋼の部品の表面に亜鉛めっきを施しても、部品全体が亜鉛に変わるわけではありません。内側の鉄鋼と、外側を覆う亜鉛の層が、それぞれの役割を担っています。

表面は、水や空気に触れ、他のものとこすれ、人の目に映る場所です。表面処理では、こうした接点に必要な性質を与えます。腐食への強さを「耐食性」、こすれてすり減ることへの強さを「耐摩耗性」と呼びます。

ただし、すべての処理がこの両方を高めるわけではありません。何を改善したいかによって、方法と条件を選びます。主な三つは、次のように整理できます。

処理	表面に何を作るか
めっき	亜鉛やニッケルなど、金属の層を作る
塗装	塗料を付け、塗膜と呼ばれる膜を作る
アルマイト	アルミニウムの表面を電気化学的に酸化させ、酸化皮膜を作る

これは処理の優劣を示す表ではありません。用途によっては、アルマイトの上にさらに塗装するなど、複数の方法を組み合わせます。

めっきは、表面に金属の層を作る

めっきにはいくつかの方法があります。外部から電気を流して金属の層を作る電解めっきや、外部電源を使わず化学反応を利用する無電解めっきが代表例です。産業技術総合研究所の解説でも、この二つは層を作る仕組みの違いで区別されています。

それらとは別に、溶かした亜鉛へ鋼材を浸す「溶融亜鉛めっき」もあります。素材の外側を覆うだけでなく、鋼と亜鉛が反応してできる合金の層を持つ処理です。

亜鉛めっきが鉄を守る働きには、表面を覆って水分などを遮ることに加え、傷の周囲で亜鉛が鉄より先に溶け、鉄の腐食を抑える作用があります。後者は「犠牲防食」と呼ばれます。単に色を銀色に変えているのではありません。

だからといって、亜鉛めっきならどこで使ってもさびない、という意味ではありません。日本溶融亜鉛鍍金協会は、耐食性が使用環境によって変わることを説明しています。水中では水の性質や温度も影響します。写真の表面を見ただけで、残り何年使えるかまで判断することはできません。

塗装は、塗料の膜で表面を覆う

塗装は、塗料を付けて塗膜を作る方法です。塗料と聞くと色を付けるものを思い浮かべますが、日本塗料工業会は、ものの保護と美観を基本的な役割として挙げています。どの素材に、どこで使うかに合った塗料を選ぶ必要があります。

また、塗装は液体をハケで塗る方法だけではありません。粉末状の塗料を使う「粉体塗装」もあります。工場で行われる塗装の一つで、粉を吹き付ける方法などが用いられます。

日本パウダーコーティング協同組合の説明では、粉体塗装には焼き付けの工程があり、塗られる材料もその熱に耐える必要があります。どんな素材にも同じように使えるわけではなく、対象物の大きさや形、設備によっても適用範囲が変わります。

製品に「塗装」とだけ書かれていても、それだけで屋外向けか、どの程度の耐久性があるかは分かりません。色やつやに加えて、塗料の種類、用途、使用条件を読むことが大切です。

アルマイトは、アルミの表面から皮膜を育てる

アルマイトは、アルミニウムに行う陽極酸化処理の呼び名です。外から金属や塗料を付けるめっき・塗装と違い、電気化学的な反応でアルミニウムの表面に酸化皮膜を作ります。

アルミニウムには自然にできる薄い酸化皮膜もあります。アルマイトは、それを放っておくこととは異なり、用途に合わせて人工的に皮膜を形成する処理です。表面処理を手掛けるNACLは、耐食性や耐摩耗性、着色などに関わる技術として説明しています。

冒頭の写真は、アルマイト処理された、アクセサリー作りに使う輪状の部品です。アルマイトには染色や電解着色などの方法があり、色の付いたアルミ製品がすべて塗装とは限りません。一方、写真だけから個々の着色法まで特定することもできません。

この技術は、日本の研究と暮らしの道具がつながる例でもあります。理化学研究所の記録によると、出発点の一つは電気を通さない絶縁材料の研究でした。1923年には鯨井恒太郎・植木榮らがアルミニウムの防銹法の特許を出願。その後、宮田聰が皮膜の微細な穴を塞ぐ研究を進め、1929年に蒸気封孔法が特許登録されました。

1931年には「アルマイト」が商標登録され、容器や工具、建築、美術工芸へと用途が広がっていきます。表面の小さな穴をどう扱うかという工夫が、材料の使い道を広げてきたのです。

道具を見るときは、素材・処理・用途を一緒に読む

表面の仕事は、身近な産地の製品にもあります。鯖江の眼鏡メーカーORIENSが紹介する金属フレームの製造工程では、部品の加工や接合、研磨に続いて、めっきや塗装が登場します。形を作った後にも、質感や耐久性に関わる工程が残っています。

ただし、「アルミだからこの仕上げ」「めっきだから長持ち」と、材料名や処理名の一語で結論を出すのは早計です。日本アルミニウム協会も、合金の種類によって処理のしやすさや処理後の性質が変わるため、適切な方法と条件を選ぶ必要があると説明しています。

道具の仕様を見るときは、まず内側の素材、次に表面の処理、そして使う場所と手入れの条件を確認してみてください。同じ銀色でも、素材そのものの色か、表面を覆う別の金属の色かもしれません。同じ黒でも、その仕上げに至る方法は一つではありません。

見た目の好みから選ぶときも、表面にどんな仕事が加わっているかを知ると、製品の説明が具体的に読めるようになります。