亜鉛めっきかステンレスか：選んでいるのは、実は別々の二つの問いです

先に結論を。「ステンレスのほうが良い」は、独立した二つの問いを一つに潰しています。 亜鉛めっきは消耗品です——犠牲になる亜鉛の層で、量は有限、いつかは使い切ります。ステンレスは材料そのもので、不動態皮膜を無期限に修復しますが、 修復に使う酸素が届くところだけです。これは二つの違う守り方であって、同じ守り方の二つの程度ではありません。 そして同じ寸法なら、ステンレスのほうが弱い—— その半分の代金が、変更票にたどり着くことはめったにありません。

誰もが順位をつけますし、その順位はたいてい効きます

亜鉛めっきは安く、ステンレス（この名前は三つの材料を指しています（中国語））は良い。見積りもそう出され、比較もそうされ、調達の判断もたいていそう下されます。愚かな考えではありません。

そしてふつうの屋内環境——つまり多くの場合——では、正しい答えを予測します。 まずくなるのは、環境が「ふつう」ではなく「ある特定のこと」をし始めたときです。

ではステンレスが良いほうだ——そして、それはこの問いが比べていることではありません

それぞれが実際にどう鋼を守るか
	亜鉛めっき炭素鋼	ステンレス
仕組み	犠牲。亜鉛が先にさび、そのあいだ鋼はさびない	自分を修復する不動態皮膜。合金自身が作る
寿命	有限。亜鉛の量は決まっていて、使い切れば守りは終わる	無期限——酸素が届くところでは。すき間のなかでは、まったく無期限ではない
傷への強さ	良い。傷ついた場所も、まわりの亜鉛に守られ続ける	良い、ただし条件つき。皮膜が戻るには酸素が要る
壊れ方	だんだん進む。まず白さび、亜鉛を使い切ってから赤さび	局部的で、しかも突然。孔食とすき間腐食

「壊れ方」の行が、役に立つ行です。 亜鉛は警告してくれます——白くなり、次に褐色になり、その過程が目に見えます。 ステンレスは警告しません。孔食がかなり深くなるまで、ずっと無事に見えます。しかもねじは構造からして、酸素の乏しいすき間の連なりです。見えて、点検できる継手では、「だんだん進んで目に見える」は「無事に見える」より値打ちがあります。

ステンレスに替えると、継手は弱くなります

この節はよく驚かれます。「ステンレスに格上げ」は、どの項目も格上げに聞こえるからです。

よく使う炭素鋼の強度区分 8.8 は、最小引張強さがおよそ 800 MPa。よく使うステンレスの区分 A2-70 はおよそ 700 MPa です。同じ寸法で、強度は低い
締付けトルクも下げなければなりません。強度のためだけでなく、ステンレスは摩擦係数が高く、かじるからです——ですから同じトルクから別の締付け力が出ます
強度の区分と耐食の区分は、独立した二つの決定です。 A4-80 は二つの決定を符号化しているのに、買う側は片方だけ変えて両方変えたつもりになりがちです（中国語）

ですから「ステンレスに変更」は、防食の変更に化けた強度の変更です。 継手がもとの区分で計算されていたなら、計算をやり直さなければなりません—— この置き換えの本当の費用は再検証です（中国語）。単価ではありません。

かじり：亜鉛めっきの層が、おおむね止めていた壊れ方

ステンレス対ステンレスは、圧力とすべりのもとでかじります（galling）—— ねじ山が締めている途中で固着し、部品は組み上がらず、外れもしません。

組立てのその場で起きるので、現場の問題ではなくラインを止める問題です
速度が悪化させます。電動ドライバーは手で締めるより界面の熱を多く出します
亜鉛めっきそれ自体にわずかな潤滑性があり、炭素鋼の継手が乱暴な作業に耐えやすい理由の一つです
どうしてもステンレスなら、対策は潤滑か、異材の組合せに替えること——そして潤滑は摩擦係数を変えるので、締付け力もまた変わります

ステンレスがなぜこうなるかについて、よくある説明は向きが逆なので、方向を知っておく価値があります——酸化皮膜はかじりの原因ではなく、かじりを先延ばしにしています。

磁性：この寸法帯でとくに効いてくる一項

「ステンレスは磁石に付かない」が成り立つのは、オーステナイト系で、しかも焼なまし状態のときだけです
冷間成形は組織の一部をマルテンサイトに変えます。そしてねじは冷間成形で作られます——頭部もねじ山（中国語）もです。ですから完成した A2 のねじはふつう弱い磁性を帯びています
多くの製品では問題になりません。センサー、スピーカー、ハードディスク、精密機器では問題になります ——そしてこの要求は、設計の段階ではなく認証の段階で見つかることが多いのです

低い透磁率が本当の要求なら、数値の上限を付けた要求として書いてください—— 「ステンレス」の一語ではなく。材質を指定して性質を期待することが、この項目の外し方です。

四つの問いで決まります

この継手を、あとで誰かがもう一度見ますか。 点検でき、交換できるなら、亜鉛の「目に見えて進む壊れ方」は利点で、浮いた費用は本物です。製品のなかに一生埋まるなら、この論拠は消えます
環境に塩化物はありますか。潮風、洗剤、汗。あるなら、ただの亜鉛めっきは長くもちませんし、A2 でも足りないことがあります—— この問いの答えはモリブデンを含む系統です（中国語）
ねじは何に触れますか。異種金属に水分が加わると第三の仕組みになり、締結部品はたいてい電池の小さいほうの側です—— ステンレスをアルミに締めるのは、亜鉛めっきをアルミに締めるより悪い組合せです
もとの継手は、もとの強度区分で計算されていましたか。そうなら、この置き換えは構造の変更です

そもそも二択でないことが、よくあります

問題は枠組みのほうにあることが多いのです。ただの亜鉛めっきとステンレスのあいだに、苦情を本当に解決する選択肢がいくつかあります。

亜鉛ニッケル——1 µm あたりの耐食性が純亜鉛より高く、炭素鋼の強度を保ちます
亜鉛フレーク——電解を経ずに高い耐食の数字に届き、ついでに硬化した部品の水素脆化のおそれも取り除きます
厚い亜鉛めっきの記号に、後処理の封孔を足す——いちばん安い実質的な改善であることがよくあります

この三つはどれも炭素鋼の強度を保ちます。 このうちどれが M6 以下に収まるかは、まず耐食の問題ではなく、ねじのすき間の問題です—— そしてこの寸法帯では、その制約がいちばん速く選択肢を落とします。

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

ステンレスのねじは、亜鉛めっきのねじより強いですか。

同じ寸法ならふつうは違います。よく使う炭素鋼の強度区分 8.8 は最小引張強さがおよそ 800 MPa、よく使うステンレスの区分 A2-70 はおよそ 700 MPa です。ステンレスは摩擦係数も高く、かじるので、締付けトルクも同じように下げなければなりません。ですから防食のためにステンレスへ替えることは、同時に強度の変更でもあり、もとの区分で計算された継手は計算をやり直す必要があります。

屋外では、亜鉛めっきとステンレスのどちらが長くもちますか。

その継手が点検できるかどうかによります。亜鉛は犠牲になり、量も有限です。鋼より先に腐食し、白くなってから褐色になり、消耗していく過程が目に見え、警告をくれます。ステンレスは酸素が届くところでは不動態皮膜を無期限に修復しますが、ねじは構造からして酸素の乏しいすき間の連なりなので、見た目は無事のまま孔食が深く進むことがあります。埋め込まれて保守できない継手ではステンレスのほうが安全なことが多く、見える継手では亜鉛の、だんだん進んで目に見える壊れ方に値打ちがあります。

ステンレスのねじは磁石に付きますか。

A2 のようなオーステナイト系は焼なまし状態では付きませんが、冷間成形は組織の一部をマルテンサイトに変えます——そしてねじは冷間成形で作られます。ですから完成した A2 のねじはふつう弱い磁性を帯びています。低い透磁率が本当の要求なら（センサー、スピーカー、ハードディスク、計測器）、「ステンレス」の一語に頼らず、数値の上限を付けた要求として書いてください。

ステンレスのねじが組立て中に固着するのはなぜですか。

かじり（galling）です。凝着はその引き金であることが多く、同義語ではありません。圧力とすべりのもとでステンレス対ステンレスはねじ山の接触部で溶着し、締めている途中で固着して、部品は組み上がらず外れもしません。現場ではなくラインの問題で、電動ドライバーは界面の熱を多く出すぶん悪化させます。対策は潤滑か異材の組合せに替えることで、潤滑は摩擦係数を変えるので、同じトルクから出る締付け力もまた変わります。

亜鉛めっきとステンレスのあいだに、ほかの選択肢はありますか。

あり、たいていそちらが良い答えです。亜鉛ニッケルは同じ炭素鋼の強度のまま、1 μm あたりの耐食性が純亜鉛より高く、亜鉛フレークは電解を経ずに高い耐食の数字に届き、同時に硬化した部品の水素脆化のおそれを取り除きます。厚い亜鉛めっきの記号に後処理の封孔を足すのは、いちばん安い実質的な改善であることがよくあります。三つとも、ステンレスに替えれば手放すことになる炭素鋼の強度を保ちます。

参考資料

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亜鉛めっきからステンレスへの変更をお考えですか。 現行の仕様、使用環境、そしてねじが何に締め込まれるかを一緒にお送りください。 この置き換えの代金を、価格だけでなく強度とトルクの側からお返しします—— とてもよくある一つの答えを含めて。同じ炭素鋼のまま表面処理を替えるだけで防食の苦情が解決し、強度区分にはまったく触れずに済む、という答えです。

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