現場でできる簡易耐食性評価：キャス試験と塩水噴霧試験の判定基準

アルマイト処理の耐食性評価：JIS Z 2371 塩水噴霧試験の完全実務ガイド

アルマイト（陽極酸化皮膜：Anodized Aluminum）の品質保証において、耐食性の評価は製品寿命を左右する極めて重要な工程である。特に沿岸部、融雪剤が散布される環境、あるいは化学プラントや食品機械などの過酷な腐食環境で使用される部材において、表面処理の良否を客観的かつ定量的に証明しなくてはならない。

本稿では、JIS H 8680シリーズやJIS H 8601（工業用陽極酸化皮膜）に裏付けられた、アルマイトの耐食性評価の根幹をなす「塩水噴霧試験（SST: Salt Spray Test）」および「キャス試験（CASS Test）」について、試験のメカニズムから現場での合否判定基準、実務的な記録・トラブルシューティングに至るまで、熟練技術者の視点で網羅的に解説する。

1. 基礎知識・メカニズム：なぜアルマイトは腐食し、塩水試験で評価するのか

アルマイト皮膜の微細構造と腐食のメカニズム

アルミニウムの素地（JIS A1000系〜7000系）は、空気中で自然酸化皮膜（数nm）を形成するが、これだけでは耐食性は不十分である。陽極酸化処理により、人為的に数µmから数十µmの多孔質酸化皮膜（バリア層とその上に成長するポーラス層）を形成させる。

• ポーラス層の構造: 六角柱状のセル中心に微細な孔（ポア／Pore）が無数に存在し、その直径は通常 10〜20 nm 程度である。
• 封孔処理（Sealing）の重要性: 成膜直後のアルマイトは孔が開いた状態であり、ここから腐食因子（水分、塩化物イオンなど）が侵入する。そのため、沸騰水封孔やニッケル塩封孔を行い、水和反応により水酸化アルミを生成させて孔を塞ぐ（ベーマイト化）。耐食性の優劣の8割はこの封孔品質の良否で決まる。

塩水噴霧試験（SST）とキャス試験（CASS）の位置づけ

アルミニウムの加速腐食試験には主に2つのJIS規格が存在する。

2. JIS Z 2371に基づく塩水噴霧試験の厳密な実施手順

試験結果の再現性を担保するためには、JIS Z 2371で定められた厳格なパラメータを遵守し、日々の管理を行う必要がある。

試験装置の主要パラメータと管理値

• 噴霧気圧: $0.07 \sim 0.17 \text{ MPa}$（通常は約 $0.10 \text{ MPa}$）
• 試験室温度: $35 \pm 1^\text{C}$
• 飽和器（タワー）温度: $47 \pm 1^\text{C}$（圧縮空気に適度な湿度と温度を与えるため）
• 塩水濃度: 質量百分率で $5 \pm 1\%$（比重計でボーメ度や密度を確認、NaCl純度99.5%以上を使用）
• 塩水pH: 噴霧前の調整で $6.5 \sim 7.2$（範囲外の場合は希塩酸または水酸化ナトリウムで調整）
• 採取量（水平面 $80\text{cm}^2$ 当たり）: 1時間あたり $1.0 \sim 2.0 \text{ mL/h}$（通常24時間平均で測定）

試料のセットアップと前処理

1. 脱脂洗浄: 試験前のサンプルは、アセトンやエタノールなどの有機溶剤で指紋や油分を完全に除去する。研磨剤入りの洗剤や強アルカリ・強酸は皮膜を侵すため絶対に使用しない。
2. 端面・裏面のシール: 評価対象外の面（切断面や治具との接触部、裏面など）は、耐薬品性のシールテープやワックスでマスキングする。端面からのもらい錆を防ぐためである。
3. 配置角度: 試料は垂直面に対し $15 \sim 30^\text{度}$ 傾けて配置する。絶対に水平に置いてはならない（塩水が溜まるため）。また、塩水が他のサンプルに滴下しないよう、千鳥状に配置する。

3. 現場レベルでの腐食判定基準（点食評価と記録の取り方）

塩水噴霧試験終了後、試料を取り出し、流水（水温 $40^\circ\text{C}$ 以下）で付着した塩分を軽く洗い流し、直ちに圧縮空気で乾燥させてから評価を行う。

アルマイトの腐食形態と判定のポイント

アルマイト皮膜の欠陥部（ピンホールやクラック）から塩分が侵入すると、アルミ素地が電食を起こし、「点食（Pitting）」と呼ばれる白い腐食生成物（水酸化アルミニウム）の吹き出しや、微小な孔食が発生する。

# 1. 外観目視判定（JIS H 8680 / JIS H 8601に基づく）

• ランク5（優）: 腐食の発生なし。光沢・色調の変化なし。
• ランク4（良）: 肉眼でやっと確認できる程度の微小な点食、または極くわずかな白化が認められるが、実用上問題なし。
• ランク3（可）: 明らかな点食が点在するが、単位面積あたりの個数が規定値以内。
• ランク2（不可）: 多数の点食、または大きな白錆の発生。
• ランク1（不良）: 表面全体の著しい腐食、素地の剥離・腐食進行。

# 2. グリッド法（点数評価）による定量的記録

現場で客観的な記録を残すため、以下の手法を用いる。
1. 評価面を $10\text{ mm} \times 10\text{ mm}$ のグリッド（方眼）に分割する。
2. 各グリッド内にある点食（ピット）の個数、および直径を実体顕微鏡（10倍〜20倍）で計測する。
3. 「10平方センチメートルあたりの点食数（個 $/ 10\text{cm}^2$）」および「最大ピット径（$\mu\text{m}$）」として記録用紙にプロットする。

【記録シートの記載例】

------------------------------------------------------------------

受入ロットNo.: 202X-10A          材質: A6061-T6

膜厚測定値: 25.4 μm               封孔処理: ニッケル酢酸沸騰封孔 (15分)

試験時間: 1,000時間               判定日: 202X年X月X日

------------------------------------------------------------------

判定項目             | 規格値          | 実測値         | 判定

------------------------------------------------------------------

最大点食径           | 0.2 mm以下      | 0.08 mm        | 合格

点食個数(10cm²当り)  | 3個以下         | 1個            | 合格

外観変化             | 白錆・変色なし  | わずかな水滴跡 | 合格

------------------------------------------------------------------

総合判定：合格 (ランク4)


4. 耐食性不足の原因究明と現場でできる改善策
塩水噴霧試験で合格基準に達しなかった場合（早期の発錆・点食）、以下のチェックリストに基づき、プロセス上の欠陥を特定し対策を講じる。
4-1. 封孔処理の不良
最も多い原因は封孔不良（シーリング不足）である。

原因: 封孔槽の老化（シリカやリン酸などの不純物蓄積）、pHの低下、浴温不足（$95^\circ\text{C}$ 未満）、浸漬時間の不足。
対策:
封孔液のpHを $5.5 \sim 6.0$（ニッケル塩系の場合）に厳格管理する。
純水（電気伝導率 $1\,\mu\text{S/cm}$ 以下）を使用し、槽内のイオン不純物を排除する。
浸漬時間は膜厚 $1\mu\text{m}$ 当たり $1 \sim 1.5$分以上 を確保する（例：膜厚 $20\mu\text{m}$ なら最低20〜30分）。

4-2. 膜厚不足・不均一

原因: 電解液の温度が高すぎる（溶解が激しくなり皮膜が緻密にならない）、電流密度が不適切、治具の接触不良による電流分布の偏り。
対策:
電解液温度を $18 \sim 20^\circ\text{C}$ に厳しくコントロールする（温度が高いと皮膜が軟化・多孔質化し耐食性が低下）。
JIS H 8601に定める用途に応じた膜厚（耐食性重視なら Class 25：25$\mu\text{m}$以上）を確保する。

4-3. 素材（母材）に起因するトラブル

原因: ダイカスト材（ADC12など）や高Cu含有アルミニウム合金（A2000系）は、共晶シリコンや析出物（CuAl2など）がアルマイト皮膜の成長を阻害するため、耐食性が本質的に低い。
対策:
ダイカストの場合は、スマット除去工程（フッ酸・硝酸混合液など）を最適化し、Si成分を確実に露出・除去する。
ショットブラスト条件を見直し、表面の偏析層を除去してから陽極酸化を行う。

5. 日常の品質管理：現場で行える簡易耐食性・封孔性テスト
JIS Z 2371の塩水噴霧試験は結果が出るまでに最低240時間〜1000時間を要するため、日々のライン稼働中の品質確認には使えない。そこで現場で即座に実施できる「簡易耐食・封孔性評価試験」を併用する。
1. 染料スポット試験（JIS H 8683準拠）

手順: 封孔処理後の試験片表面に、酸性染料（アルリジンレッドやアシッドグリーンなど）の水溶液を1滴滴下し、1分間放置する。その後、水洗・ふき取りを行う。
判定: 染料が皮膜のポアに染み込んで着色（染み）が残れば封孔不良、染み込まなければ合格。

2. リン酸・クロム酸溶液浸漬試験（ダイアスポア試験）

手順: リン酸 $35\text{ mL/L}$、クロム酸 $20\text{ g/L}$ の水溶液を $38^\circ\text{C}$ に保ち、試料を15分間浸漬する。
判定: 浸漬前後の質量減少量を測定する。高品質なアルマイト皮膜であれば、質量減少が極めて少ない（規格値は通常 $10\text{ mg/dm}^2$ 以下）。皮膜の溶解性を数値化できるため、技術的信頼性が高い。

これらの現場簡易試験を工程内（QC工程図）に組み込み、定期的な塩水噴霧試験（月1回またはロット毎）とクロスチェックすることで、アルマイト加工品の耐食性を完璧に担保することが可能となる。