ニッケルの特徴、種類や加工方法｜ニッケルメッキの基礎知識を紹介｜XMAKE

ニッケルは高い耐腐食性と耐熱性を持つ金属で、幅広い産業で利用されています。本記事では、ニッケルの特徴や種類、加工方法、さらにニッケルメッキの基礎知識について詳しく解説します。

ニッケルとは？

ニッケルは、元素記号Ni、原子番号28を持つ銀白色の金属で、周期表では第10族に属しています。この金属は、耐久性、耐食性、硬度に優れ、幅広い産業分野で重要な役割を果たしています。ニッケルは合金の主要な成分として使われることが多く、特にステンレス鋼や耐熱合金の製造において不可欠です。

ニッケルの特徴

• 優れた耐食性：ニッケルは酸やアルカリ、湿気に対して強い耐食性を持ち、錆びにくい金属です。特に、ステンレス鋼やメッキに使用されることで、耐久性を向上させます。
• 高い硬度と強度：ニッケルは強靭で、硬度や強度に優れており、強い物理的負荷に耐えられます。そのため、機械部品や構造材料として使用されます。
• 耐熱性：高温下でも安定しており、耐熱合金の成分として、エンジンやタービン、化学プラントの装置などに使われます。
• 優れた電気・熱伝導性：電気メッキやバッテリー（特にリチウムイオン電池）で利用されるほか、熱伝導性にも優れており、電気機器の材料にも使用されます。
• 合金元素としての重要性：ステンレス鋼をはじめ、様々な特殊合金の成分として利用され、強度や耐食性を向上させます。特にニッケル合金は、航空宇宙産業やエネルギー分野でも不可欠です。

ニッケルの用途：合金とその応用分野

合金の成分

ニッケルは特に合金の成分として広く使用されます。最も代表的なのはステンレス鋼で、ニッケルを含むことで耐食性や耐久性が向上します。その他にも、インコネルやモネルなどの特殊合金は、耐熱性や耐酸性に優れ、航空宇宙や化学プラントで使用されます。

ニッケルメッキ

ニッケルは、ニッケルメッキや電気メッキにもよく利用されます。これにより、金属表面の耐食性や美観を向上させます。自動車部品、家電、装飾品などで広く採用されています。

バッテリー

ニッケルはリチウムイオン電池やニッケル水素電池に使用され、特に再生可能エネルギー技術や電気自動車の分野で重要な役割を果たしています。

化学工業

ニッケルは触媒としても利用され、特に水素化や有機化合物の合成などにおいて重要です。

ニッケル合金の種類

ニッケル-クロム合金（Inconelシリーズ）

特性：優れた耐熱性と耐酸化性を持ち、高温下でも強度を保持します。
用途：航空機エンジン部品、化学プロセス装置、発電所のタービンブレードなど。

ニッケル-モリブデン合金（Monelシリーズ）：

特性：海水や酸に対する耐腐食性が高く、優れた機械的特性を持ちます。
用途：海洋設備、化学プラントの配管、バルブ、ポンプ部品。

ニッケル-銅合金（Cupronickel）：

特性：優れた耐腐食性と抗菌性を持ち、機械的強度も高いです。
用途：海水配管、貨幣、熱交換器。

ニッケル-鉄合金（Mu-metal）：

特性：高い透磁率を持ち、電磁シールド効果があります。
用途：磁気センサー、医療機器のシールド、電磁干渉を防ぐ用途。

ニッケル-チタン合金（ニチノール）：

特性：形状記憶効果を持ち、優れた疲労強度と耐腐食性を示します。
用途：医療用デバイス、バイオメディカル応用、航空宇宙産業。

ニッケルメッキの基礎知識

ニッケルメッキの基本概念

定義: ニッケルメッキは、金属や合金の表面にニッケルを電気的または化学的に付着させるプロセスです。
目的: 主に耐食性、耐摩耗性、外観の向上を目的としています。

ニッケルメッキの種類

電気ニッケルメッキ:

電流を使用してニッケルを金属表面に沈着させる方法。
均一な膜厚が得られ、装飾的な用途にも適しています。

無電解ニッケルメッキ:

電気を使わず、化学反応によってニッケルを沈着させる方法。
複雑な形状の部品にも均一にコーティングできる特性があります2。

ニッケルメッキの特性

耐食性: ニッケルメッキは、金属の腐食を防ぎ、長寿命を実現します。
耐摩耗性: 摩耗に強く、機械部品の寿命を延ばす効果があります。
美観: 銀白色の光沢があり、外観を向上させるために広く利用されています3。

ニッケルメッキの用途

自動車産業: 部品の耐久性向上や外観の改善に使用されます。
電子機器: 接触部品の耐食性を高めるために利用されます。
装飾品: ジュエリーや家庭用品の美観を向上させるために使用されます。

ニッケルメッキのプロセス

前処理: 表面の汚れや酸化物を除去します。
メッキ: 電気または化学的手法でニッケルを沈着させます。
後処理: メッキ層の品質を向上させるための処理を行います。

ニッケルの主要な加工方法

冷間加工

ニッケルを常温で加工する方法で、圧延や引き抜き、鍛造などが含まれます。高い強度や硬度を得ることができるため、特に精密部品や薄板、ワイヤーの製造に適しています。また、冷間加工によって、ニッケルの結晶構造が変化し、機械的特性が向上します。

熱間加工

ニッケルを加熱した状態で加工する方法で、熱間圧延や熱間鍛造などがあります。加工時の温度が高いため、材料が柔らかくなり、成形が容易になります。特に大型部品や複雑な形状の部品を製造する際に有効です。熱間加工によって、内部応力が緩和され、全体的な強度が向上します。

鋳造

ニッケルを溶融させ、型に流し込んで固化させる方法です。複雑な形状を一度に製造でき、寸法精度も高いです。ニッケル合金の鋳造は、特に耐食性や耐熱性を持つ部品を作成する際に広く利用されています。

鋳造された部品は、後の加工工程（機械加工や熱処理）を経て、最終的な特性を持つ製品となります。

関連金属との違い

1.ニッケルとコバルトの違い

2.ニッケルとアルミニウムの違い

関連記事：アルミニウムの特性と用途｜アルミニウム合金の種類に合わせて解説

3.ニッケルと銅の違い

まとめ

ニッケルは高い耐腐食性と耐熱性を持つ金属で、主に航空宇宙、化学、電気産業で使用されます。ニッケル合金にはコバルトやモリブデンなどが含まれ、特性を強化しています。加工方法には機械加工や溶接があり、ニッケルメッキは耐食性や外観向上に用いられ、さまざまな製品に利用されています。