⚡ 要点
- 締結部品の寿命を決めるのは表面処理であり、部品そのものではありません。同じ 8.8 ボルトでも、青白亜鉛なら屋内で 3 年で錆び、亜鉛ニッケルなら屋外で 10 年もちます。表面処理を誤ると良いボルトを無駄にします。
- 塩水噴霧時間が硬い仕様です。屋内キャビネットは 96 h、屋外キャビネットは 480 h、シャシーは 720 h、バッテリーパックは 1,000 h。環境から要求を設定します。
- 電気めっきは安価ですが水素リスクを伴います。10.9 以上では、めっき後にベーキングしないと遅れ破壊します。水素感受性の高い部品は最初からジンクリッチフレークを選ぶべきです。
- ジンクリッチフレーク（Geomet）は水素を使わない選択肢です。水系コーティングで電解を伴わず、水素が発生しません。塩水噴霧 1,000 h 超、300 °C 耐熱で、シャシーと EV の標準です。
- 亜鉛ニッケル（Ni 12〜15%）は最もバランスが取れた選択です。720〜1,000 h、水素リスクが低く、外観も良く、黒や灰色に染色できます。EV バッテリーパックの主流です。
- ステンレスはそれ自体が表面処理です。屋内は 304、海岸は 316 で、めっきは不要です。ただしステンレスはかじるため、潤滑が必要です。
- PVD と DLC は高級グレードです。摺動部、眼鏡、医療機器に黒の DLC を施すと摩擦が極めて低くなり、コストは亜鉛の 5〜10 倍です。
目次
2. 電気亜鉛めっき：青白、黄、黒
3. 亜鉛ニッケル：EV の主流
4. ジンクリッチフレーク / Geomet：水素なし
5. アルマイト：アルミニウム専用
6. 黒色酸化：最も安価な選択肢
7. PVD と DLC：高級摺動部
8. ステンレス、生地、不動態化
9. 水素脆性：見えない破壊者
10. 判断フロー
1. 表面処理がそれほど重要な理由
締結部品の故障の 80% は破断ではなく腐食です。折れたボルトは、たいてい既に最終段階にあります。錆がねじ山を膨張させ、軸力が落ち、振動がとどめを刺します。表面処理には 4 つの役割があります。
- 物理的障壁：鋼を空気と水から遠ざけます。
- 犠牲防食：亜鉛は鋼よりイオン化傾向が大きく、先に腐食します。
- 外観：見える部品には安定した色が必要です。
- 機能：低摩擦（DLC）、導電（ニッケル）、絶縁（アルマイト）。
2. 電気亜鉛めっき
最も一般的で安価な表面処理で、性能は中程度です。
| 種類 | 外観 | 塩水噴霧 | コスト | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| 青白亜鉛 | 銀色、わずかに干渉色 | 48〜96 h | 低 | 屋内キャビネット、家具、一般板金 |
| 黄（レインボー）亜鉛 | 虹色 | 120〜200 h | 低 | 旧来の自動車規格、屋内・屋外 |
| 黒亜鉛 | 黒 | 96 h | 低 | 見える部品、黒色機器 |
| 黒ニッケル上の黒亜鉛 | 深い黒 | 200 h | 中 | 屋外の見える部品 |
3. 亜鉛ニッケル（Ni 12〜15%）：EV の主流
亜鉛皮膜にニッケルを 12〜15% 添加すると、性能が一変します。
- 塩水噴霧 720〜1,000 h。素の亜鉛の 5〜10 倍です。
- 200 °C に耐えます。
- 浴の pH が中性付近のため、水素リスクが低くなります。
- 黒、灰、青に染色でき、外観も良好です。
- トルク係数が安定します。
EV のバッテリーパック、シャシー、屋外キャビネットの標準です。
4. ジンクリッチフレーク / Geomet：水素なし
ジンクリッチフレークは亜鉛とアルミニウムフレークの水系コーティングで、電解工程がありません。したがって水素がまったく発生しません。
- 塩水噴霧 1,000 h 超。
- 300 °C に耐えます。
- 水素リスクがないため、12.9 でも安全です。
- 膜厚が薄く（5〜8 μm）、ねじ公差がほとんど変わりません。
欠点は、導電性が低く接地には向かないこと、コストが亜鉛の 2〜3 倍であること、溶接ができないことです。
5. アルマイト：アルミニウム専用
アルマイトはアルミニウム部品に適用します（アルミニウム締結部品の解説を参照）。
- 自然：5〜10 μm、屋内。
- 硫酸：10〜20 μm、染色可。
- 硬質：25〜50 μm、耐摩耗・耐かじり。
- 化成：1〜3 μm、金色、接地用。
6. 黒色酸化：最も安価な選択肢
黒色酸化は鋼の表面に 1〜3 μm の Fe₃O₄ 層を生成します。
- 塩水噴霧 24 h 未満。油の塗布が必須です。
- コストが極めて低い。
- 均一な黒色外観。
- 用途：エンジン内部部品、銃器、伝統的な黒染め仕上げ。
7. PVD と DLC：高級摺動部
| コーティング | 色 | 摩擦係数 | 硬さ（HV） | 相対コスト | 用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| PVD TiN | 金色 | 0.4 | 2,000 | 5× | 切削工具、装飾 |
| PVD TiCN | 青灰 | 0.3 | 3,000 | 6× | 耐摩耗部品 |
| DLC | 黒 | 0.1 | 3,000 | 8× | 摺動部、眼鏡、医療、高級ねじ |
DLC の非常に低い摩擦は、滑らかに動き焼付きに耐える必要のあるねじに適します。眼鏡の丁番ねじ、高級医療器械、金型用ねじなどです。
8. ステンレス、生地、不動態化
ステンレスは実質的にそれ自体が表面処理です。
- 屋内と湿潤環境には 304。めっきは不要です。
- 海岸、薬品、医療には 316。
- 遊離鉄を除去し緻密な酸化皮膜を再形成するため、不動態化処理は依然として必要です。
9. 水素脆性
水素脆性は最も陰湿な高強度破壊です。ボルトは完璧に組み付き、数か月後に予兆なく破断します。
3 つの条件が重なること
- 強度が 1,000 MPa 超、つまり 10.9 以上。
- 水素の供給源：めっき、酸洗、りん酸塩処理。
- 使用中の引張応力。
防止策
- めっき後に 190〜220 °C で 4〜8 時間ベーキングします。
- 感受性の高い部品には、電解を伴わないジンクリッチフレークを使います。
- 除錆に酸洗を決して使わないでください。
10. 判断フロー
- 乾燥した屋内か。青白亜鉛、または油を塗った黒色酸化。
- 屋外か湿潤か。720 h の亜鉛ニッケル、または 304 ステンレス。
- 海岸か薬品か。316 ステンレスまたはジンクリッチフレーク。
- 10.9 以上か。ジンクリッチフレーク、またはめっき＋ベーキング。
- 接地が必要か。ニッケルめっきまたは生地のステンレス。
- 黒い外観か。屋内は黒亜鉛、高級用途は DLC。
- 200 °C 超か。ジンクリッチフレークまたはステンレス。
よくある質問
Q. ジンクリッチフレークか電気亜鉛めっきか。ジンクリッチフレークは水素リスクがなく塩水噴霧 1,000 h 超ですが、導電せずコストは 2〜3 倍です。電気めっきは安価ですが水素リスクを伴います。
Q. 10.9 以上に電気めっきを施せますか。避けてください。避けられない場合は、めっき後 4 時間以内に 200 °C で 4 時間ベーキングします。ジンクリッチフレークのほうが良い答えです。
Q. DLC はどこで使うべきですか。高摩耗・低摩擦の箇所です。金型用ねじ、射出成形機の部品、高級民生品。コストは高くなります。