機械めっきでは、ガラスビーズが亜鉛を打ち込む

出典はISO 12683:2004、機械的に析出させた亜鉛皮膜、仕様と試験方法です。 その序文には少し珍しい経緯が記されています。この文書はウィーン協定にもとづき CEN が、 事務局を BSI に置き、ISO/TC 107 と協力して作成しました。 そして所属する分科委員会は電気めっき皮膜のそれです。 電気を用いないことで定義される工程の居場所としては、いくぶん妙な位置です。

このうち二つは当サイトにそれぞれのページがあり、どちらも規格の原文から書いています。 溶融めっき締結部品の規格と、大きくタップしたナット、 そして亜鉛が一度も溶けないシェラダイジング。 このページがその組を完成させます。

厚くつく場所と、薄くつく場所

この規格でいちばん実用的な一文は、厚さの項に置かれた注です。機械的析出では、皮膜は概して 露出した縁や鋭い突起で薄く、平らな面や遮蔽された凹んだ領域で厚くなる傾向がある。

これがねじの上で何を意味するか考えてみてください。山頂と角は露出した突起、 谷底は遮蔽された凹みです。つまりこの工程は、幾何が突き出しているところに少なく置き、 隠れているところに多く置く。そして規格は皮膜が ねじの谷底、山頂、角、縁を含むすべての面を覆うことを要求しますから、 山頂で欠けていてよいわけではありません。ただそこで薄くなりやすいというだけで、 厚さの規定は有意表面のあらゆる点で満たすべき最小値です。

さらに続く注が帰結を明記します。点ごとのばらつきは 機械的析出工程に固有の特性であり、 あらゆる点で満たすためには一部の点で規定値を超えている必要があり、 仕上がった品物の平均厚さは通常、規定値より大きくなる。 どれだけ大きくなるかはおおむね品物の形状によって決まる。 率直な言い方です。この工程は面積で払うものであり、その請求額を決めるのは形なのです。

ほかの皮膜規格は同じ問いに別の答えを出します。そのうち一つは物で決着させています。 厚さは 20 mm の球が触れうるところまで及ぶ。

等級の数字は必ずしも厚さではない

等級は厚さにちなんで名づけられており、薄いものでは名前がそのまま要求です。 厚いものではそうではありません。表をページ画像と照合しました。 印刷されている数値はこうです。

九つの等級名のうち四つが、それが担う要求と一致せず、しかも差の量も向きも一定ではありません。 小さなことですが、図面に Zn 50 とあり、誰かが 51 を測って合格と判断するときには、 まさにその小さなことが効いてきます。 その等級の要求は 53 です。

同じ項の相互参照も記しておく価値があります。使用条件番号は Table 1 に従って使用条件の厳しさを示すために用いるとされ、 別の規格の附属書への参照が添えられています。 そしてこの文書の Table 1 は、上の厚さ等級表です。 印刷されているとおりに報告し、そこから結論は引きません。

前に測り、そして後にも測る

厚さは磁気式、クーロン法、蛍光 X 線、顕微鏡法で測られます。 それら四つの測定不確かさが「less than 10 % reliable」であることを 示せるなら他の方法も使えます。印刷されている語法のままです。

そして順序。面白いのはここです。項の本文はこう述べます。 補足仕上げを伴う皮膜の厚さは 補足皮膜または処理を施す前に測定しなければならない。 そして Type 2 のクロメート皮膜は、非常に穏やかな研磨剤、 たとえば水簸アルミナや酸化マグネシウムのペーストを 指で軽くこすって試験箇所から除去する。

そのすぐ下の注は逆を述べます。Type 2 の皮膜を生む工程は 亜鉛をいくらか溶かすため、 Type 2 の皮膜を施したのちに厚さを確かめることが不可欠である、 所要の厚さであることを確保するために。

この二つの文は逆を向いており、どちらも同じページに印刷されています。 このページはそれを報告してそこで止まり、どちらが支配するかは決めません。 購買側にとって有用なのは注が挙げる理由のほうです。 機械的に析出させた亜鉛の上の黄、緑、黒のクロメートは亜鉛をいくらか連れ去るので、 その工程の前に測った厚さは、出荷される厚さではありません。

そして密着性についての一文

第 8.4 項は二つの方法を挙げます。曲げ試験。可能であれば部品を破断まで塑性変形させる。 そして引っかき試験。鋭利な刃、ナイフ、あるいはかみそりの刃で表面を母材まで切り通し、 四倍の倍率で観察する。続いて注が来ます。

皮膜の規格が自らの結果を確かめられないと認めるのに出会うのは、当サイトでこれが三度目です。 ISO 16048 は不動態化に既知の判定試験方法は存在しないと述べます。 ISO 11408 は黒色酸化皮膜の外観を 当事者間で合意し標記した見本に委ねます。 そして ISO 12683 は密着性の試験が存在しないと述べます。 三つの委員会、三つの皮膜、そして同じ形の空白。 工程は規定できるが、そのために買われている性質はあとから裁定できない。

不合格の理由にできないこと

• 母材から受け継いだ粗さ。規格は母材の状態、仕上げ、粗さに要求を置かず、皮膜の粗さがそれに依存すると注記し、それを不合格の理由としてはならないと述べる
• 母材に由来する欠陥。傷、気孔、ロール痕、介在物、および仕上げ作業に由来する外観のばらつきは、不合格の理由としてはならない
• すすぎに由来する表面的な汚れ、および色や光沢のばらつきも同様である
• 電気めっきのように見えないこと。注は、この工程の性質上、皮膜は概して一部の電気めっき皮膜ほど平滑でも明るくもないと述べる

実際に要求されるのは、均一な銀色の外観とつや消しから中程度の光沢、 有意表面にふくれ、ピット、割れ、未被覆部が無いこと、 そしてねじの谷底と山頂を含むすべての面を覆うことです。

規格が水素について述べていること、述べていないこと

機械めっきは、電解が無いという理由で高強度締結部品にとって安全な選択だと しばしば説明されます。規格はその要約より慎重であり、読者もそうあるべきです。

第 7.1 項はこう述べます。購買者が指定する場合、引張強さが 1000 MPa 以上、規格は 31 HRC と併記している鋼部品で、 切削、研削、矯正、冷間成形による引張応力を含むものは、 洗浄および金属析出の前に応力除去処理を施さなければならない。 第 7.2 項は続けます。水素が装入されるとぜい化する高強度鋼は、 皮膜の施工前に非電解のアルカリ、または陽極アルカリの工程で洗浄しなければならない。 そして厚い酸化物やスケールがあるものは、 水素ぜい化を生じる危険を避けるため、 さらに抑制剤入りの酸の工程で洗浄する。

つまり規格は、この工程における水素を生きた危険として扱い、それに対する要求を書いています。 さらに「水素ぜい化の不存在」と題された項がありますが、それは無料プレビューの外にあるので、 その内容については何も主張しません。言えるのは、機械めっきならぜい化しえない、 という一律の言明は、この文書が述べていることではない、ということです。 この主題全体は当サイトの ねじを折るほうの防錆のページにあります。

注文書に何を書くか

第 4.2 項は購買者が与えなければならない十一の項目を挙げ、 それらが文書化されるまで適合の主張は検証されえない、と異例なほど明示します。 締結部品の購買がいちばん落としやすいのは次の項目です。

• 品物の引張強さ。応力除去と洗浄の要求はそれによって発動するからである
• 等級と、補足仕上げの種類。Type 1 は補足処理なし、Type 2 は黄、不透明な緑、または黒のクロメート化成処理、Type 3 は購買者が指定するもの
• 厚さをどこで測るか、上限があるか、どの方法によるか。その数値がプローブを置く場所にどれだけ依存するかを考えれば当然である
• どの密着性試験によるか。規格は二つを挙げ、そしてどちらも満足なものではないと述べているのだから
• 有意でない面における欠陥の許容と位置、および外観についての特別な要求

四つの亜鉛の経路を通してみると、当サイトにはもう見慣れた型があります。 どの規格も工程は注意深く規定し、出発点である母材の規定は避け、 そして購買者が求める性質のうち少なくとも一つを、 誰にも裁定できないまま残します。 その空白を埋められる場所は、注文書だけです。

その表面の状態を図面にどう書くかは別の問題であり、それを定めた規格はこう注意している。 旧版のもとで付けられた指示は、それ自身の時代の規格でしか読めないと。

この記事は手順 5、表面処理を扱います。全体の順序は相手材、ねじ、頭部、駆動部、表面処理、書類で、これを崩すと微調整ではなく手直しになる理由はねじの決め方にあります。

よくある質問

機械めっきとは何ですか。

ISO 12683 は機械的に析出させた皮膜を、回転バレルの中で、適切な化学環境のもと、衝撃媒体、通常はガラスビーズの存在下に、金属粉末の粒子を適切に前処理された金属基材へ圧着させて得られる皮膜であり、電流を用いず熱も加えないもの、と定義します。亜鉛は粉として到着し、衝撃によって鋼に打ち込まれます。

機械めっきは電気めっきや溶融めっきとどう違いますか。

亜鉛を運ぶものが違います。電気めっきは溶液中の電流、溶融めっきは溶けた浴を使います。ISO 12683 の定義によれば、機械的析出はそのどちらも使いません。電流も加熱も用いず、回転バレル内の衝撃媒体が仕事をします。シェラダイジングは四つ目の経路で、亜鉛粉と亜鉛の融点より低い熱を使います。

機械的に析出させた皮膜がいちばん薄いのはどこですか。

露出した縁と鋭い突起です。ISO 12683 の注は、機械的析出では皮膜は概して露出した縁や鋭い突起で薄く、平らな面や遮蔽された凹んだ領域で厚くなる傾向があると述べます。それでも規格は、ねじの谷底、山頂、角、縁を含むすべての面を覆うことを要求しています。

等級の数字は皮膜の厚さと同じですか。

厚いほうの四つは違います。ISO 12683 の Table 1 では、Zn 110 M(Fe) は 107 マイクロメートル、Zn 80 は 81、Zn 65 は 66、Zn 50 は 53 を要求し、Zn 40、Zn 25、Zn 12、Zn 8、Zn 6 は名前どおりの数値を要求します。これらの値はページ画像と照合しました。

皮膜の厚さはクロメート処理の前と後、どちらで測るのですか。

規格は両方を述べています。第 8.3 項の本文は、補足仕上げを伴う皮膜の厚さは補足皮膜または処理を施す前に測定しなければならないと述べ、Type 2 のクロメートを非常に穏やかな研磨剤で試験箇所から除去することを記します。すぐ下の注は、Type 2 の工程が亜鉛をいくらか溶かすため、Type 2 を施したのちに厚さを確かめることが不可欠であると述べます。本ページはこの二文を報告するにとどめ、どちらが支配するかは決めません。

機械的に析出させた皮膜の密着性に試験方法はありますか。

規格は曲げ試験と引っかき試験を挙げ、そして注で、機械的に析出させた皮膜の密着性を評価する満足な試験は存在しない、上に挙げた二つは広く用いられているが特定の場合には他の試験がより適切でありうる、と述べます。どの試験を用いるかは購買者が指定すべき項目の一つです。

機械めっきなら水素ぜい化を避けられますか。

本ページはその主張をせず、読める範囲の規格もそう述べていません。第 7.1 項は、購買者が指定する場合、引張強さが 1000 MPa 以上、規格は 31 HRC と併記している部品について、洗浄と析出の前に応力除去を求めます。第 7.2 項は高強度鋼を非電解アルカリまたは陽極アルカリの工程で洗浄すること、厚いスケールのあるものはさらに抑制剤入りの酸で洗浄し、水素ぜい化を生じる危険を避けることを求めます。規格には「水素ぜい化の不存在」という項もありますが、無料プレビューの外にあり、ここでは引用していません。

参考資料

• ISO 12683:2004、機械的に析出させた亜鉛皮膜、仕様と試験方法。序文、適用範囲、第 3 項の定義、第 4 項、第 5 項、Table 1・2 を含む第 6 項、第 7 項、および第 8 項から 8.5 の冒頭まで

ISO 12683:2004 は公開プレビューから読んだ。この規格のプレビューは前付と、本文を 5 ページ目の第 8.5 項の途中までを収めている。塩水噴霧の時間を載せる Table 3、水素ぜい化の不存在と題された第 8.6 項、第 9 から 11 項、および二つの附属書はすべてプレビューの外にあり、そこからは何も引用していない。本ページに塩水噴霧の数値は現れない。第 8.6 項を読めなかったため、本ページは機械めっきが水素ぜい化を避けられるとは主張せず、読める第 7.1 項と第 7.2 項の要求のみを報告する。Table 1 の厚さの値、第 6.1 項の文言、および第 8.3 項の逆を向いた二文は、いずれも本文層ではなく印刷ページの画像と照合した。規格の印刷に見られる明らかな誤り、たとえば conversion を conversation と印字していること、また「measurement uncertainty… less than 10 % reliable」という語法は、印刷どおりに書き写している。第 6.1 項の Table 1 への相互参照は印刷どおりに報告し、それが何を指すつもりであったかについて結論は引かない。電気めっき皮膜が縁でどう分布するかについては何も主張しない。その規格は今回読んでいない。この規格は現在 90.20、系統的見直しの段階にあり、2021 年の見直しで現行版であることが確認されている。