銅メッキプロジェクト：Arduino UNOで作るスマート電気メッキシステム
必要な部品と材料
| 部品 | 数量 |
|---|---|
| Arduino UNO | 1 |
| リレー（汎用） | 1 |
| タクトスイッチ 12mm | 1 |
| LED（汎用） | 2 |
| 抵抗 100Ω | 2 |
| ワニ口クリップ | 1組 |
| バケツ | 1 |
| 水槽用エアーポンプ | 1 |
| DC-DC降圧コンバーター（バックコンバーター） | 1 |
| 銅管 | 1 |
| 硫酸銅 | 1 |
| 精製水 | 1 |
| Elegooスターターキット | 1 |
| 導電性塗料 | 1 |
必要な工具
- 3Dプリンター（銅管固定クリップ、陰極吊り下げマウント製作用）
プロジェクト概要
電気メッキは、電流を用いて溶解した金属イオンを還元し、電極上に薄く均一な金属皮膜を形成するプロセスです。
メッキの目的
- 耐食性の向上
- 機械的特性の改善
- 美観向上（見た目がカッコいい！）
本システムは、バケツに硫酸銅水溶液を電解液として用意し、銅管を陽極（アノード）として金属オブジェクトを陰極（カソード）にメッキします。
電解液の調製
硫酸銅と精製水を混合して電解液を作ります。硫酸銅と水の比率で導電率が決まり、メッキ速度に影響します。導電率が高いほどメッキは速くなります。初期設定として、硫酸銅1オンス（約28g）に対して精製水2カップ（約470ml）の比率で開始しました。
セットアップ
銅管とエアーポンプを設置します。Tinkercadで設計したクリップを3Dプリント（Anet A8使用）し、バケツの側面に銅管を固定します。エアーポンプのチューブを銅管内に通して溶液の底まで届かせ、メッキ中に電解液を攪拌します。また、陰極を浴槽中央に吊り下げるマウントも3Dプリントしました。
Arduino制御部
Arduino Unoとリレーを用いて電解液への通電を制御します。スケッチでは通電10秒、休止1秒のサイクルで動作させます（値は調整可能）。シンプルなタクトスイッチでメッキプロセスの開始/停止を切り替えます。
スケッチコード
/* Electroplating
* Toggle relay with set on and off durations
* Power switch interrupt to toggle cycling of relay
*/
const int powerSwitch = 2;
const int bathLed = 6;
const int relay = 7;
const int powerLed = 13;
long onTime = 10000;
long offTime = 1000;
volatile bool isActive = false;
void turnOn() {
digitalWrite(relay, HIGH);
digitalWrite(bathLed, HIGH);
}
void turnOff() {
digitalWrite(relay, LOW);
digitalWrite(bathLed, LOW);
}
void toggleState() {
isActive = !isActive;
digitalWrite(powerLed, isActive);
}
// エスケープ機能付き遅延
void await(long timeToWait) {
for(int j=0; j電源には4S LiPoバッテリーとバックコンバーターを使用し、電圧を調整しています（ベンチ電源がないため）。今後、異なる電圧でテストし、最適な条件を探る予定です。
動作確認：コインへのメッキ
まずコインでテストしました。約3V、600mA程度で、5〜10分で驚くほど速くメッキされました。
成功！ でもコインメッキはよくある話。次は導電性塗料を使って3Dプリント品にメッキしてみます。
3Dプリント品へのメッキ
最初の試作はオオカミの指輪。プリント品質はイマイチでしたが、最初のテストとしては上々です。導電性塗料の塗布が薄かったためか、コインほど速くはメッキされませんでした。約4時間通電しました。
次は厚めに塗料を塗って導電性を高めてみました。
しかし3Dプリント品はメッキしにくく、まだ条件を詰める必要がありそうです。
システムの設定をさらに試行錯誤する必要がありますが、全体としては結果に満足しています。電気メッキの入門として楽しんでいただければ幸いです。ぜひ挑戦してみてください。
特別な謝辞
Elegoo様にこのプロジェクトをスポンサードしていただきました。Super Starter Kitを提供していただき、以下の部品を使用させていただきました：Arduino Uno、プロトタイピングハット、ブレッドボード、リレー、抵抗、LED、タクトスイッチ、ジャンパーワイヤー。
キットはこちら：Amazon Elegoo Super Starter Kit
ソースコード
ElectroToggle（Arduino用スケッチ）
/* Electroplating
* Toggle relay with set on and off durations
* Power switch interrupt to toggle cycling of relay
*/
const int powerSwitch = 2;
const int bathLed = 6;
const int relay = 7;
const int powerLed = 13;
long onTime = 10000;
long offTime = 1000;
volatile bool isActive = false;
void turnOn() {
digitalWrite(relay, HIGH);
digitalWrite(bathLed, HIGH);
}
void turnOff() {
digitalWrite(relay, LOW);
digitalWrite(bathLed, LOW);
}
void toggleState() {
isActive = !isActive;
digitalWrite(powerLed, isActive);
}
void await(long timeToWait) {
for(int j=0; j3Dプリントパーツ
バケツ用銅管固定クリップ、陰極吊り下げクリップ
回路図
製造プロセス
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