ダイカスト試作で異種金属接触腐食を防ぐ5つの組立設計対策

ダイカスト試作では、鋳造品そのものの寸法精度や外観、強度だけでなく、ほかの金属部品と組み合わせたときの耐食性まで確認することが重要です。特にアルミニウム合金や亜鉛合金などのダイカスト部品に、ステンレス鋼製のねじ、鉄系のブラケット、銅合金製の端子などを取り付ける構造では、使用環境によって異種金属接触腐食が発生する可能性があります。

異種金属接触腐食は、異なる金属が電気的につながり、水分などの電解質が存在することで、一方の金属の腐食が促進される現象です。試作直後には問題が見えなくても、屋外での使用、結露、洗浄液の付着、温度変化などが重なると、締結部の周辺に腐食生成物が現れたり、局部的な腐食が進行したりすることがあります。

この問題を表面処理だけで解決しようとすると、ねじ穴の加工面や組立時に傷ついた部分から腐食が始まる場合があります。そのため、ダイカスト試作の段階で金属の組み合わせ、絶縁方法、表面処理、排水構造、締結条件を一体として検討することが欠かせません。

この記事では、ダイカスト試作で異種金属接触腐食を防ぐための5つの組立設計対策を、実務担当者が図面作成や試作依頼に活用できる形で解説します。さらに、腐食試験の進め方や不具合発生時の確認事項も取り上げ、量産移行後の品質問題を抑えるための考え方を紹介します。

ダイカスト試作で異種金属接触腐食が起きる仕組みと原因

ダイカストは、溶融した金属を金型へ圧入して部品を成形する製造方法です。複雑な形状を比較的効率よく製作できるため、機械装置の筐体、自動車関連部品、電子機器のケース、産業設備の構造部品などで利用されています。

ダイカスト試作では、アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金などが材料候補になります。それぞれ重量、強度、鋳造性、加工性、耐食性が異なり、用途に応じた材料選定が必要です。

ここで注意したいのが、ダイカスト部品を単体で評価したときの耐食性と、異なる金属を組み合わせた状態での耐食性は必ずしも一致しないことです。

例えば、アルミニウム合金製のダイカスト筐体にステンレス鋼製のねじを使用した場合、接触部に水分が存在すると、条件によってはアルミニウム側の腐食が促進されます。ねじ自体に目立った腐食がなくても、ねじ穴周辺に白色の腐食生成物が発生したり、局部的な腐食によって材料が損傷したりする可能性があります。

異種金属接触腐食が成立するには、基本的に異なる電気化学的特性を持つ金属の組み合わせ、金属間の電気的な導通、そして両者をつなぐ電解質が必要です。水分が存在しない乾燥環境では進行しにくい一方、雨水や結露によって電解質が形成される環境では、発生条件が整いやすくなります。

特に塩分を含む水分が付着する環境では、電解質の導電性などが変化し、腐食が進みやすくなる場合があります。ただし、腐食の程度は材料の組成、表面状態、接触面積、温度、電解質の性質などによって異なります。単純に金属の種類だけで腐食速度を決めることはできません。

ダイカスト部品では、製品形状に由来する段差や凹部、ねじ穴、リブの根元、合わせ面なども注意が必要です。水分が乾きにくい場所では、局所的に腐食しやすい環境が形成されることがあります。

また、鋳造品には材料や製造条件によって微小な鋳巣などが存在する場合があります。鋳巣や表面欠陥は、それ自体が異種金属接触腐食を引き起こすわけではありませんが、表面処理の均一性や局所的な液体の保持に影響する可能性があります。

試作段階で外観や寸法だけを確認していると、こうした問題を見落としやすくなります。組立後の腐食リスクを評価するためには、部品の単体仕様だけでなく、相手部品の材質、締結方式、使用環境まで確認する必要があります。

さらに、試作用に入手したねじやブラケットが、量産時に使用する部品と異なることもあります。材質や表面処理が変更されれば、腐食の発生条件も変わる可能性があります。

そのため、ダイカスト試作では、試作品の金属構成を明確にするとともに、量産時の構成との差異を管理することが重要です。

対策1：接触する金属の組み合わせと面積比を見直す

異種金属接触腐食を防ぐ第一の対策は、接触する金属材料の組み合わせを適切に選定することです。

異なる金属を組み合わせた場合、特定の電解質中では電位差が生じ、電気化学的に卑な側の金属が腐食しやすくなることがあります。ただし、金属の腐食電位は合金組成や表面の酸化皮膜、使用環境によって変化します。

したがって、一般的な金属の電位の並びだけで安全性を判断するのではなく、実際の材料と使用条件に近い情報を確認する必要があります。

例えば、アルミニウム合金製の筐体へステンレス鋼製の締結部品を組み合わせる場合、ねじの耐食性だけを理由に採用すると、筐体側の局部腐食を見落とす可能性があります。

一方、金属材料を変更すれば必ず問題が解決するわけでもありません。鉄系の締結部品に変更した場合には、締結部品自体の腐食、強度、表面処理、使用寿命を検討する必要があります。

材料選定では、接触腐食への適合性と同時に、必要な機械的強度、耐摩耗性、加工性、締結信頼性を満たすことが重要です。

ダイカスト試作を依頼する際には、鋳造品の材質だけでなく、組み合わせるねじ、ナット、インサート、ブラケット、端子などの材質も明確にしておきます。

特に金属製インサートを鋳造品へ組み込む場合、金属同士が接触する部分が製品内部に形成されることがあります。完成後には接触面の状態を直接確認しにくくなるため、材料の組み合わせと水分の侵入可能性を設計段階で評価する必要があります。

もう一つ重要なのが、腐食に関係する金属の表面積比です。

異種金属接触腐食では、電解質に接する陽極側と陰極側の面積比が腐食の集中度に影響します。一般に、小さな陽極面積に対して大きな陰極面積が接続される構造は、陽極側の局部腐食が激しくなるおそれがあります。

例えば、小さなアルミニウム合金部品が、大きなステンレス鋼製部材と電気的につながる場合には、条件によってアルミニウム側の腐食が集中する可能性があります。

逆に、大きなアルミニウム合金部品に小さなステンレス鋼製ねじを取り付ける構造では、面積比の観点からは相対的に影響を抑えられる場合があります。ただし、ねじ穴や接触部周辺に水分が集中すれば、局所的な損傷が生じることもあるため、面積比だけで安全と判断してはいけません。

ここで比較すべきなのは、単純な部品全体の表面積ではなく、電解質に実際に接する有効な表面積です。塗装された領域と露出した領域が混在する場合には、被膜の状態も考慮する必要があります。

特に、陽極となる金属の一部だけが露出し、陰極側の広い面積が水分に接触する状態は避けたい構造です。

試作設計では、使用する金属の組み合わせを整理し、接触位置と露出面積を確認します。そのうえで、材料変更が難しい部分については、絶縁や表面処理などの追加対策を検討します。

材料選定の段階で腐食リスクを低減できれば、複雑なシール構造や過度な表面処理に頼る必要が減り、組立工程の管理もしやすくなります。

対策2：絶縁ワッシャーやカラーで金属同士の導通を防ぐ

異なる金属を使用する必要がある場合には、金属同士の電気的な導通を遮断する方法が有効です。

異種金属接触腐食は、金属間の電気的接続と電解質によるイオンの移動経路がそろうことで進行します。このため、適切な絶縁部品によって電気的接続を断てれば、対象となる金属間の電池作用を抑えることができます。

ダイカスト試作で採用しやすい方法として、樹脂製のワッシャー、絶縁カラー、絶縁ブッシュ、非導電性ガスケットなどがあります。

例えば、アルミニウム合金製のダイカスト部品と鉄系ブラケットの間に絶縁シートを配置すると、広い合わせ面で金属同士が直接接触することを防げます。

ただし、合わせ面に絶縁シートを入れただけでは十分とは限りません。

ブラケットを固定する金属製ねじが両部品に接触している場合、ねじを介して電気的な導通が残る可能性があります。絶縁シートによって平面部分を分離していても、ねじ穴の内周や座面で金属が接触すれば、絶縁構造としては不完全です。

そのため、締結部ではねじ頭の下に絶縁ワッシャーを配置するだけでなく、必要に応じてねじ軸と穴の内壁を分離する絶縁カラーやブッシュを使用します。

絶縁部品を選定するときには、電気的な絶縁性能だけでなく、圧縮強度、耐熱性、吸水性、寸法安定性、耐薬品性なども確認する必要があります。

例えば、高い締結荷重が加わる場所に剛性の低い樹脂ワッシャーを使用すると、時間の経過とともに変形が生じ、締結軸力が低下する場合があります。

樹脂材料には、一定荷重を長時間受けることで徐々に変形するクリープという現象があります。締結部でクリープが進むと、当初設定した締結状態を維持できなくなるおそれがあります。

また、ダイカスト部品と樹脂材料では熱膨張特性が異なります。温度変化が大きい環境では、膨張や収縮によって接触圧力が変化したり、微小なすき間が生じたりする場合があります。

絶縁部品は腐食対策として有効ですが、機械的な機能を犠牲にしないことが前提です。

特に、振動を受ける機械装置や締結部の剛性が重要な構造では、絶縁部品を組み込んだ状態での緩み、変形、疲労への影響を確認する必要があります。

さらに、絶縁材料を挿入したことで水分がたまりやすいすき間を形成してしまう場合もあります。このため、絶縁と防水を別々に考えるのではなく、合わせ面全体の構造として設計することが重要です。

絶縁部品の選定では、試作品の組立後に絶縁状態を確認することも欠かせません。導通試験を行い、想定していない金属接触が残っていないかを確認します。

ただし、装置の安全接地や電気的な接続が必要な部位では、単純に絶縁すると別の問題が発生する可能性があります。必要な導通を確保する部分と、腐食防止のために絶縁する部分を分けて設計しなければなりません。

電気的な接続が不可欠な場合には、専用の接続経路を設け、その接続部に適切な防食構造を採用する方法も検討します。

このように、絶縁対策は単なる樹脂部品の追加ではなく、締結強度、組立性、電気的要求、防水性を含めた設計課題として扱うことが重要です。

対策3：表面処理と締結部の被膜切れを防止する

異種金属接触腐食を抑える第三の対策は、接触部に適切な表面処理を施し、金属表面が電解質へ露出する機会を減らすことです。

アルミニウム合金製のダイカスト部品では、化成処理、陽極酸化処理、塗装などが用途に応じて検討されます。また、鉄系部品ではめっきや塗装などが使用されます。

ただし、表面処理にはそれぞれ適用条件があり、どの処理を選んでも同じ耐食性が得られるわけではありません。

ダイカスト用アルミニウム合金は、合金成分や鋳造組織によって表面処理の仕上がりが変化することがあります。特にケイ素を多く含む合金などでは、陽極酸化処理による皮膜の均一性や外観が、ほかのアルミニウム材料と異なる場合があります。

したがって、材料名だけで処理の適否を判断せず、実際に使用する合金と鋳造条件に対して処理品質を確認する必要があります。

表面処理を検討する際に重要なのは、部品の外観面だけでなく、組立によって接触する部分まで保護できているかという点です。

例えば、ダイカスト部品を塗装した後にねじ穴を追加加工すると、ねじ穴の内部には塗膜が存在しない部分が生じます。その状態で異種金属のねじを組み込むと、ねじ穴周辺が局部腐食の起点になる可能性があります。

また、表面処理後に切削加工や穴加工を行う場合には、新しく露出した金属面への追加処理が必要になることがあります。

ダイカスト試作では、形状確認のために後加工を増やすことがありますが、量産時と加工順序が異なると、耐食性の評価結果も変わり得ます。

そのため、鋳造、切削、洗浄、表面処理、組立という工程の順序をあらかじめ確認しておくことが大切です。

表面処理を行った後の組立作業にも注意が必要です。

ねじを締め付ける際には、ねじ頭の座面やワッシャーとの接触によって塗膜が削れたり、圧縮されたりすることがあります。組立直後の外観では異常がなくても、座面の内側で被膜が損傷している可能性があります。

また、締結部品の回転によって表面処理が摩耗すると、露出した金属同士の接触が発生する場合があります。

この問題を防ぐためには、締結部品の座面形状、表面粗さ、ワッシャーの使用、締付け方法なども含めて検討します。

ただし、塗膜の上から高い締結荷重を加えると、塗膜の変形や破損、締結力の変動が生じることがあります。単純に塗膜を厚くすればよいわけではありません。

また、腐食を受けやすい金属側だけに被膜を設け、その一部に欠陥が生じた場合、露出した小面積へ腐食が集中する可能性があります。

このため、異種金属の接触部では、必要に応じて両方の部材を保護することや、接合部全体を封止することも検討します。

表面処理を選ぶ際には、皮膜の耐食性、密着性、耐摩耗性、電気的特性、膜厚による寸法変化を総合的に確認することが必要です。

特にねじ部や精密なはめ合い部分では、表面処理による寸法変化が組立性に影響する可能性があります。

試作段階では、表面処理後の寸法を測定し、組立時の被膜損傷と締結状態を確認することで、量産時の不具合を未然に抑えやすくなります。

対策4：水分や塩分が滞留しない合わせ面と排水構造にする

異種金属接触腐食を防ぐ第四の対策は、腐食を進行させる水分や塩分が接触部に長時間残らない構造にすることです。

金属材料の組み合わせを変更できない場合でも、電解質の侵入や滞留を抑えることで、腐食リスクを低減できる場合があります。

特に屋外用のダイカスト筐体、産業機械の外装部品、車両関連部品、洗浄工程を受ける装置などでは、雨水、結露、洗浄液、塩分を含む水分などへの対策が重要です。

ダイカスト部品は、リブやボス、段差、肉厚変化などを一体で形成できることが特徴です。一方で、複雑な形状を採用すると、水分が残りやすい凹部や狭いすき間が形成されることがあります。

例えば、金属製ブラケットをダイカスト筐体の平面へ密着させる構造では、合わせ面の周辺から水分が侵入し、内部で乾燥しにくくなる場合があります。

この状態では、異種金属接触腐食だけでなく、すき間部分に特有の腐食環境が形成される可能性もあります。

特に接触面の周辺に塩分や汚れが付着すると、乾燥と再湿潤を繰り返す過程で局所的な腐食環境が変化する場合があります。

そのため、合わせ面の設計では、水分を完全に遮断する方法と、水分が侵入しても排出・乾燥しやすくする方法のどちらを採用するかを明確にすることが重要です。

防水性を重視する構造では、ガスケットやシール材を使用して接触部への水分侵入を抑えます。

ただし、ガスケットを配置すれば必ず防水できるわけではありません。シール材の圧縮量が不均一であったり、合わせ面の平面度が不足していたりすると、部分的なすき間から水分が侵入することがあります。

ダイカスト部品は、鋳造後の冷却や形状条件によって反りや寸法ばらつきが生じる場合があります。そのため、シール面には必要な平面度や表面状態を設定し、試作品で圧縮状態を確認する必要があります。

また、締結位置が適切でない場合には、ガスケットの圧縮荷重が一部へ集中し、別の部分でシール性が不足する可能性があります。

シール構造を採用する際には、締結位置、締結間隔、シール材の幅、圧縮率、部品剛性を組み合わせて検討します。

一方、水分の完全な遮断が難しい開放構造では、排水性と乾燥性を高める設計が有効です。

例えば、水分が残りやすい底部に排水経路を設けたり、部品の取り付け姿勢に合わせて水が流れやすい傾斜を設けたりする方法があります。

ただし、排水穴を追加すると、必要な防水性、防じん性、機械的強度に影響する場合があります。排水を優先すべき場所と、密閉を維持すべき場所を区別することが必要です。

また、絶縁シートやガスケットの端部に水分がたまらないよう、配置位置や形状も検討します。

外部から流れ込む水だけでなく、温度差による結露にも注意が必要です。

例えば、密閉された筐体の内部でも、温度変化や内部湿度の条件によって結露が発生することがあります。そのため、外部からの浸水がないことだけを確認しても、腐食リスクを十分に評価できない場合があります。

ダイカスト試作では、使用時の姿勢、雨水が当たる方向、洗浄方法、温度変化、周辺の塩分環境などを想定し、水分がどこから侵入し、どこに滞留し、どのように乾燥するかを確認することが重要です。

水分を管理する設計は、異種金属接触腐食だけでなく、ほかの局部腐食や汚れの蓄積を抑えるうえでも役立ちます。

対策5：締結荷重と温度変化を考慮した組立構造にする

第五の対策は、締結部の荷重と使用環境の変化を考慮して、長期間安定した組立状態を維持できる構造にすることです。

異種金属接触腐食への対策として絶縁部品やシール材を追加しても、締結荷重や温度変化によって部品が変形すれば、当初想定した防食性能を維持できなくなる場合があります。

例えば、アルミニウム合金製のダイカスト部品と鉄系の部品をねじで固定した場合、材料の熱膨張特性の違いによって、温度変化時の接触状態や締結軸力が変動することがあります。

熱膨張による影響は、部品の長さ、拘束条件、締結構造、使用温度範囲によって変わります。材料が異なるという理由だけで不具合が発生するわけではありませんが、温度変化が大きい装置では設計上の確認が必要です。

特に、絶縁ワッシャーや樹脂カラーを使用する構造では、金属部品と絶縁部品の変形特性が異なることに注意します。

高温環境で樹脂部品が変形したり、長時間の荷重によって厚さが変化したりすると、締結軸力が低下する可能性があります。

締結軸力が不足すると、振動による緩み、合わせ面の微小な相対移動、シール性能の低下などが生じる場合があります。

合わせ面に微小な動きが発生すると、摩耗によって表面処理が損傷し、金属の露出部分が増えることがあります。

このように、機械的な緩みと腐食は、それぞれ独立した問題ではなく、相互に影響する場合があります。

また、ねじを強く締め付ければ腐食を防げるというわけでもありません。

過大な締結荷重は、ダイカスト部品の局部変形、ねじ山の損傷、絶縁部品の破損、表面処理の摩耗などを引き起こす可能性があります。

特にアルミニウム合金製のねじ穴では、締結条件によってねじ山の損傷や引抜きに対する強度が問題になることがあります。

必要に応じて金属製インサートを使用する方法もありますが、インサートを追加する場合には、その材質とダイカスト母材との接触腐食も検討しなければなりません。

インサートによってねじ強度を改善できても、接触部の耐食性が不足していれば別の不具合につながる可能性があります。

そのため、締結構造の設計では、必要な軸力、ねじのかみ合い長さ、座面形状、締付け工具、組立回数、表面処理の有無などを確認します。

また、組立工程でねじの締付け順序が異なると、ガスケットの圧縮状態や部品の変形が変わることがあります。

複数の締結位置を持つダイカスト筐体では、締付け順序や管理方法を統一し、試作段階から組立ばらつきを確認しておくことが重要です。

さらに、保守時に分解と再組立を繰り返す製品では、絶縁部品やシール材の再使用可否、表面処理の摩耗、ねじの状態も検討する必要があります。

試作で一度正常に組み立てられたとしても、繰り返し作業後に同じ性能を維持できるとは限りません。

こうした点を確認するためには、単純な締結強度試験だけでなく、温度変化後の軸力や緩み、絶縁状態、シール性能、外観の変化を組み合わせて評価することが有効です。

締結部は製品の信頼性を左右する重要な場所です。腐食対策を目的に構造を変更する場合も、機械的な安全性や組立作業性との両立を図る必要があります。

ダイカスト試作の図面と発注仕様で確認したい項目

異種金属接触腐食を防ぐ設計を実現するためには、試作図面と発注仕様に必要な情報を明確に記載することが重要です。

ダイカスト試作を外注する場合、鋳造品の形状や寸法だけを伝えても、組立後の腐食リスクまで十分に検討されるとは限りません。

例えば、図面にアルミニウム合金製の筐体だけが示されていても、実際にはステンレス鋼製のねじや鉄系ブラケットと組み合わせて使用する場合があります。

試作先が組立構造や使用環境を把握していなければ、適切な表面処理や後加工の提案が難しくなります。

まず明確にしたいのは、使用するダイカスト合金の種類です。

アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金では、それぞれ腐食特性や適用できる表面処理が異なります。同じアルミニウム合金でも、合金成分や製造条件によって仕上がりや特性が変わることがあります。

そのため、材料を大まかな名称だけで指定するのではなく、必要な材料規格や合金種を明確にすることが望まれます。

次に、組立相手となる部品の材質と表面処理を確認します。

ねじ、ナット、ブラケット、端子、金属製インサートなどは、ダイカスト部品と直接または間接的に電気的につながる可能性があります。これらの材質が未確定の場合には、候補材料を整理し、腐食リスクの高い組み合わせがないか検討します。

さらに、部品が使用される環境も発注仕様に含めることが重要です。

屋内の乾燥環境で使用する部品と、屋外で雨水や結露にさらされる部品では、求められる防食設計が異なります。

海岸に近い地域、融雪剤が付着する可能性のある場所、洗浄液が使用される設備などでは、塩分や薬品の影響を考慮する必要があります。

使用環境を明確にする際には、温度範囲、湿度、液体の付着、洗浄条件、設置姿勢、期待する使用期間なども確認します。

また、表面処理の仕様では、処理の種類だけでなく、対象範囲と処理後の要求品質を明確にします。

例えば、外観面は塗装するものの、ねじ穴や合わせ面には処理を施さない設計であれば、その理由と防食方法を整理しておく必要があります。

追加工によって露出する金属面についても、保護方法を決めておきます。

試作図面では、絶縁部品の位置、シール材の配置、排水経路、締結部の構造などを具体的に示すことが重要です。

特に絶縁カラーやワッシャーを使用する場合には、部品の厚さや外径だけでなく、組立後に金属同士が接触しないことを確認できる寸法条件を設定します。

ただし、図面に細かな条件を記載するだけでは、実際の組立工程で再現できない場合があります。

試作先との打ち合わせでは、加工順序、表面処理工程、組立方法、検査方法を確認し、図面上の要求と製造工程が一致しているかをすり合わせることが大切です。

また、量産時に材料や表面処理を変更する可能性がある場合には、その変更が腐食リスクに与える影響も確認対象とします。

試作段階から仕様を整理しておけば、後から腐食不具合が発生した場合にも、原因の切り分けや改善内容の検証を進めやすくなります。

試作品で実施する腐食試験と組立評価の進め方

ダイカスト試作で異種金属接触腐食への対策を設計した後は、実際の組立状態で評価することが重要です。

材料単体の耐食性が確認できていても、異種金属を組み合わせた製品の耐食性まで保証されるわけではありません。

そのため、試験では実際に使用する金属部品、絶縁部品、表面処理、締結条件をできるだけ再現します。

最初に確認したいのは、試作品の外観と組立状態です。

表面処理にむらや傷がないか、ねじ穴周辺に金属の露出がないか、絶縁部品が正しく配置されているか、合わせ面に異常なすき間がないかを確認します。

特に、締結後に隠れる座面や接触面は、組立前後の状態を比較できるように写真を残しておくと有効です。

次に、必要な絶縁構造について導通試験を実施します。

絶縁を目的とした部位で想定外の導通が確認された場合には、ねじ軸、座面、金属製インサート、周辺部品などを通じた接触経路が残っていないか確認します。

ただし、測定方法によっては表面状態や湿度の影響を受けることがあるため、判定条件を明確にする必要があります。

また、必要な電気的接続を持つ製品では、設計上の導通要求と矛盾しないように評価します。

腐食に対する評価では、製品の使用環境に応じた試験方法を選定します。

塩水噴霧試験は、塩分を含む環境に対する腐食挙動を比較するために用いられる代表的な方法の一つです。

ただし、塩水噴霧試験の結果から、実際の使用環境における寿命を単純に換算できるわけではありません。

実使用では、乾燥と湿潤の繰り返し、温度変化、汚れの蓄積、日射、振動など、複数の条件が腐食に影響します。

そのため、実際の使用条件に応じて、湿潤と乾燥を繰り返す腐食試験や、温湿度を変化させる試験などを検討します。

試験条件を設定する際には、製品の使用環境、要求寿命、関連する規格、顧客要求などを考慮する必要があります。

腐食試験の評価では、単に腐食が発生したかどうかだけでなく、どの場所に、どの程度の変化が生じたかを確認することが重要です。

例えば、アルミニウム合金製のダイカスト部品では、白色の腐食生成物、局部的な変色、孔食、表面の損傷などが確認対象になります。

ただし、白色の付着物がすべて腐食生成物とは限らず、洗浄残留物やほかの付着物である可能性もあります。必要に応じて成分分析や表面観察を行い、発生原因を確認します。

また、外観変化だけで不合格と判断するのではなく、機能への影響を評価することも重要です。

例えば、締結部の腐食が進行した場合には、ねじの緩み、締結強度の低下、分解性の悪化などにつながる可能性があります。

そのため、腐食試験後には必要に応じて締結状態、残存強度、分解可能性、シール性能、電気的特性などを確認します。

腐食試験を行う前には、許容できる外観変化や機能低下の基準を設定しておくことが望まれます。

試験が終わってから判定基準を決めると、担当者によって評価が異なり、設計変更の要否を判断しにくくなるためです。

さらに、腐食試験だけでなく、組立作業を繰り返した後の状態も確認します。

絶縁ワッシャーやシール材を取り外して再組立した場合、変形や損傷が生じていないか、金属接触が発生していないかを確認します。

温度変化を受ける製品では、必要に応じて温度サイクル試験と締結状態の確認を組み合わせます。

試作評価で重要なのは、一つの試験に合格することだけではありません。材料、構造、表面処理、組立条件が実際の使用環境でどのように影響し合うかを確認し、量産時に再現できる防食対策を確立することです。

異種金属接触腐食が発生したときの原因分析と改善方法

ダイカスト試作で腐食が発見された場合には、腐食した部品を交換するだけでなく、発生原因を整理する必要があります。

特に異種金属接触腐食が疑われる場合でも、実際にはすき間腐食、局部的な表面処理不良、洗浄液の残留、材料の表面欠陥などが関係していることがあります。

したがって、腐食の発生位置や形状だけで原因を断定せず、複数の可能性を検証することが重要です。

まず、腐食が発生した場所と周辺の金属構成を確認します。

腐食がねじ穴の周辺に集中している場合には、ねじ材質との組み合わせ、座面の被膜損傷、ねじ穴内部の露出面などが確認対象になります。

一方、合わせ面の内部に腐食が集中している場合には、水分の滞留、シール不良、表面処理の状態なども確認する必要があります。

次に、腐食部と正常部の違いを比較します。

同じ材料と表面処理を使用していても、腐食が一部にだけ発生している場合には、その場所特有の水分環境、締結状態、加工状態などが影響している可能性があります。

例えば、下向きに配置されたねじ穴だけで腐食が進んでいる場合には、水分が残りやすい構造になっていないか確認します。

また、表面処理後に追加加工した部分だけで腐食が発生している場合には、加工後の金属露出が原因の一つになっている可能性があります。

原因を確認する際には、試作品の製造履歴も重要です。

鋳造条件、切削加工、洗浄方法、表面処理条件、組立順序、締付け条件などを確認することで、設計上の問題と製造工程上の問題を切り分けやすくなります。

必要に応じて腐食生成物の分析や断面観察を実施し、腐食がどの部分から進行したかを確認します。

さらに、原因の検証では、変更する条件をできるだけ整理することが大切です。

例えば、金属の組み合わせ、絶縁部品、表面処理、シール構造を一度に変更すると、改善後に腐食が減少したとしても、どの変更が有効だったのか判断しにくくなります。

そのため、可能な範囲で条件を分けて比較し、改善効果を確認します。

ただし、緊急性が高い不具合や安全性に関わる問題では、複数の対策を同時に採用する必要がある場合もあります。その場合でも、変更理由と検証結果を記録しておくことが重要です。

また、対策を追加したことで別の不具合が生じていないか確認する必要があります。

例えば、絶縁部品を追加した結果、締結力が低下したり、シール材を変更した結果、組立性が悪化したりすることがあります。

腐食が改善しても、製品全体の性能が低下していれば適切な設計変更とはいえません。

再試作では、腐食対策の効果とともに、寸法精度、組立性、締結強度、使用時の機能を確認します。

こうした検証を通じて原因と改善効果を整理することが、量産時の品質安定につながります。

まとめ｜ダイカスト試作の段階から組立設計で腐食を防ぐ

ダイカスト試作における異種金属接触腐食は、鋳造品の材料だけでなく、組み合わせる金属、接触面積、電気的な導通、水分の存在、表面処理、締結状態などによって発生条件が変わります。

そのため、部品単体の耐食性だけで判断せず、完成品の組立状態を前提とした設計が必要です。

まず、金属の組み合わせと有効な表面積比を確認し、接触腐食が起こりにくい材料構成を検討します。材料変更が難しい場合には、絶縁ワッシャーやカラーによって不要な導通を防ぎます。

さらに、表面処理によって露出面を保護し、ねじ穴や座面での被膜損傷を抑えることが重要です。

水分が侵入しやすい場所では、シール構造や排水経路を適切に設計し、腐食が進行しやすい環境をつくらないようにします。

また、絶縁部品やシール材を追加した場合には、締結荷重、温度変化、振動による影響も確認する必要があります。

ダイカスト試作を外注する際には、使用材料、相手部品、表面処理、使用環境、組立方法を共有し、試作品で実際の腐食リスクを評価することが大切です。

腐食が発見された場合も、発生位置と製造履歴を確認し、原因に応じた設計変更を行うことで、再発リスクの低減につなげられます。

特に、屋外設備や建設現場に設置されるダイカスト製の筐体・機器では、製造時の検査記録だけでなく、設置場所の環境や使用開始後の状態を継続的に記録することが役立ちます。

現場写真・位置情報・施工記録を管理する自社プロダクト LRTK Phone を活用すれば、機器の設置位置や施工時の状況、点検時の写真などを位置情報と関連付けて整理できます。腐食の進行を直接測定するものではありませんが、設置環境と不具合の発生状況を確認するための記録管理に利用できます。

ダイカスト試作では、形状や強度の確認だけで終わらせず、組立後の耐食性まで検証することが重要です。5つの組立設計対策を試作段階から取り入れ、設計、製造、組立、現場使用の各段階で必要な情報を共有することで、長期的な品質と信頼性の向上を目指せます。