積層部品の塩水噴霧試験および腐食試験：実施が必要な場合

A 積層スタック 一見すると単純そうに見える。厚さ数ミクロンのコーティングで覆われた薄い電磁鋼板が、プレス加工または接着されてコアを形成している。そのコーティングは、目立たないながらも多くの役割を果たしている。 各積層板間の層間絶縁体は、それらを電気的に分離すると同時に、層間電流の抑制、打ち抜き工程への耐性、焼鈍処理（行われる場合）への耐性、湿気や腐食への抵抗、そして積層率を過度に低下させないことなど、複数の役割を同時に果たしている。.

つまり、腐食試験の問題は、倉庫の中で鋼材が錆びるかどうかということではありません。重要なのは、スタックの静粛性と効率性を維持している部品が、8年後もその役割を果たし続けられるかどうかです。そこで塩水噴霧試験が話題に上るのです。通常は顧客の仕様書に基づいて実施されますが、時には、その試験が適切かどうかをあまり考えずに無理やり盛り込まれることもあります。.

この投稿は、以下の内容についてです。 いつ. 積層部品に対して塩水噴霧試験や腐食試験が必要となる場合、より簡易な試験で済む場合、そしてこうした一連の作業が単なる見せかけに過ぎない場合。.

塩水噴霧試験から実際に何がわかるのか（そして何がわからないのか）

このツールを配布する前に、その実態について率直に話し合っておきましょう。.

塩水噴霧試験（塩霧試験とも呼ばれる）は、材料や表面コーティングの耐食性を確認するために用いられる標準化された腐食試験法である。北米における主要な規格はASTM B117であり、その国際的な対応規格はISO 9227（中性型はNSSと略される）である。 試験条件は単純明快です。連続的に噴霧される塩霧、チャンバー内温度約35 °C、pH 6.5～7.2の5%塩化ナトリウム溶液、および約1～2 mL/hrの霧捕集率です。.

この手法の魅力は、その迅速さと再現性にあります。屋外での腐食状況とは必ずしも明確な相関関係があるわけではありませんが、結果が素早く得られ、他のほとんどの手法よりも再現性が高いため、品質管理に役立ちます。.

ここで、多くの人が見落としがちな点があります。ASTM B117規格そのものが、結果を過大評価しないよう警告しています。自然環境下での性能は、塩水噴霧試験のデータのみから予測されることはほとんどなく、その相関関係は、長期の大気暴露試験によって裏付けられている場合にのみ信頼すべきです。 この部分を二度読み返してください。誰もが耐食性の証拠として引用するこの文書は、その本文の中で、主に 相対的 回答です。その意図は、同じ方法で調製され、同じチャンバーで同時に測定された試料同士を比較することにあります。異なるチャンバーで、異なる条件下で試験された異なるコーティングを比較することを意図したものではありません。.

この事実一つで、仕様書の書き方が一変します。塩霧試験は比較のためのツールです。これは「同一の過酷な条件下で、コーティングAはコーティングBよりも耐久性が高いか？」という問いに答えるものであり、「このモーターはミネソタ州で15回の冬を乗り切れるか？」という問いには答えません。この数値は予言ではなく、順位付けとして捉えてください。.

ラミネート積層体が実際に直面する腐食

テストを行う前に、故障の様子を想像してみてください。スタックが劇的な錆の広がりによって壊れることはめったにありません。むしろ、もっと厄介で、修理費もかさむような形で劣化していくものです。.

湿気がスタックの端部に浸透し、特にパンチ加工によるバリでコーティングが破損した箇所ではその傾向が強くなります。切断面に錆が発生し、さらに悪いことに、隣接する積層板間に錆が橋渡しされることもあります。積層間の絶縁性能が低下すると、スタック内の局所的な巻線短絡、局所的な損失の増加、およびホットスポットの発生につながります。 これこそが真の被害です。渦電流損失が増加し、温度が上昇し、効率が低下します。.

ここでは、コーティングの化学的性質が重要になります。層間絶縁材は、ASTM A976 によってクラスに分類されます。大まかに言えば、C-0 は素地または天然酸化皮膜、 C-3は有機エナメル／ワニス、C-4は薄い無機（多くの場合リン酸塩）層、C-5は無機系に有機充填材を配合したもの、C-6は有機系に無機充填材を配合したものです。 IEC 60404-1-1 / EN 10342の「EC」分類も同様の区分に対応しています。これらは塩化物や湿度に対して非常に異なる反応を示します。 無機質のC-4リン酸塩層と自己接着性有機層は、塩水噴霧試験下では互換性がないため、一方に基づいて構築された試験では、もう一方についてほとんど知ることができません。.

そして、そのコーティングは 薄い. 絶縁層の厚さは通常、片面あたり約0.1 μmから数マイクロメートル程度です。2マイクロメートルでは余裕がほとんどありません。プレス金型による傷、積層時の欠け、除去されなかったバリ――これらはいずれも、塩霧による腐食が始まるまさにその箇所となってしまいます。.

もう1つ、言及すべき故障モードがあります。それは、接合部そのものです。 グルードットや自己接着（ボンドワニス）方式の積層体は、接着層に依存していますが、その接着力は湿気の侵入によって弱まることがあります。湿気が接着面に侵入すると、絶縁抵抗だけでなく、機械的強度も失われてしまいます。これは別の問題であり、場合によっては塩分よりも湿気の浸入の方が重大な影響を及ぼすこともあります。.

意思決定の枠組み：いつ必要となるか

競合他社の仕様を無闇に真似しようとする衝動は抑えましょう。その代わりに、次の3つの質問を自問してみてください。.

まず、その部品はどこにあるのでしょうか？ 温度・湿度が管理されたキャビネット内の、樹脂オーバーモールドされたハウジングに密閉されたスタックは、むき出しのスタックとはリスクプロファイルが異なる。 ステーターコア 沿岸部のポンプや、道路の融雪剤を吸い込んでしまう自動車の駆動モーターの中で。.

第二に、実際に保護しているのは何でしょうか――鋼材、コーティング、それとも接着層でしょうか？ どのテストとどの受け入れ基準が適切かは、状況によって異なります。.

第三に、合格・不合格の判定、サプライヤーの比較、あるいは寿命予測のいずれが必要ですか？ もし後者の場合、塩霧試験だけでは適切な試験方法とは言えず、試験時間をいくら延ばしてもその問題は解決しません。.

こちらが実用的な地図です。.

その表について、いくつか補足があります。.

中性塩水噴霧試験（ASTM B117 / ISO 9227 NSS）は、誰もが知る基準です。しかし、これが唯一の選択肢というわけではなく、多くの積層部品にとっては、最も正確な試験方法とは言えません。 周期腐食試験では、塩分への曝露と湿度・乾燥を交互に繰り返すため、モーターが実際に経験する「湿潤・乾燥」のリズムを再現します。自動車業界ではこのことをよく理解しており、そのため多くのOEM仕様書では、連続噴霧試験ではなくSAE J2334やISO 11997を参照しているのです。 顧客から自動車業界式の限界値が提示される場合、それは通常、「錆なし」という願望というよりは、スクラッチによる下地腐食の許容値として規定されています。具体的には、所定のサイクル数を経た後、スクラッチ箇所における下地腐食が1ミリメートル以下に抑えられるといった内容です。 これこそが、仕様書に盛り込む価値のある基準です。つまり、測定可能で、比較可能であり、明示されたサイクル数と結びついているものです。.

規格の選定（ASTM B117 対 ISO 9227）および試験期間

「これだ」と言える唯一の正しいテストなど存在しません。それぞれの目的によって、それにふさわしいテストがあるのです。.

ASTM B117とISO 9227 NSSはほぼ同一であり、塩濃度、温度、霧の条件が同じです。 違いは、監査人が指摘するような細部にあります。試験片の配置角度の許容範囲は、一方では15°～30°、もう一方では15°～25°となっており、報告要件もわずかに異なります。 欧州や自動車・航空宇宙分野では、ISO 9227が主流となる傾向がありますが、北米では依然としてASTM B117が主流であり、OEMの仕様書内でも参照されています。いずれか一方を選択し、どのバリエーションであるかを明記して正確に引用してください。.

耐久性の高いコーティングのために、より過酷な条件が必要な場合は、 ISO 9227では、酸性化酢酸（AASS）および銅促進（CASS）のバリエーションも規定されており、ASTM G85の附属書では、一連の改良型塩水噴霧試験（酸性化、周期酸性化、希釈電解質）が規定されています。 これらはより強力かつ迅速に腐食を進めますが、必ずしも「強力」であることが適切とは限りません。過度に攻撃的な酸性化ミストは、本来なら20年間は問題なく持ちこたえたはずのリン酸塩コーティングを劣化させてしまう可能性があります。単に「恐ろしい数値」を出したいという願望ではなく、実際の環境に合わせて腐食の攻撃性を調整してください。.

所要時間については、仕様書が曖昧になりがちです。そうならないようにしましょう。所要時間は、上記のリスクレベルおよび使用している比較基準と結びつけてください。24～96時間のスクリーニングで、明らかなコーティング欠陥やプロセスのずれを検出できます。数百時間規模になると、真に耐久性の高いシステムを見分けることができるようになりますが、それは同じチャンバー、同じ実行条件下での相互比較に限られます。.

コーティング作業から一つの手法を取り入れましょう。それは、「ただ見つめるだけでなく、スクライブ線を引いて点検する」ということです。 標準的な手法では、スクライブ線に沿ってコーティングを剥がして素地を露出させ、その後、その線から腐食がどの程度広がっているかをミリメートル単位で測定します。積層板の場合、自然な「スクライブ」となるのは切断面や取り扱いによる損傷です。まずそこを確認すべきです。.

チームが失敗してしまう点

よくある間違いの中から、いくつか挙げてみます。.

前回の仕様書で塩霧試験が求められていたから、今回もそれを要求している。もし、どの故障モードを検出しようとしているのか誰も挙げられないのであれば、その試験は単なる飾り物に過ぎない。.

パスを耐用年数と見なすこと。そうではありません。使用時の応力は燃焼室内の応力とは異なるため、B117パスは耐用年数の予測でもなければ、コーティングシステムの有効な単独の格付けでもありません。.

サプライヤーの報告書と別の検査機関の報告書を比較すること。試験室も試験条件も異なるため、この比較には意味がありません。真の順位付けをしたいのであれば、サンプルはまとめて試験にかける必要があります。.

「湿潤・乾燥」という現実を無視している。結露サイクルが生じるものについては、連続的なフォグテストでは実際の腐食進行を過小評価してしまう。だからこそ、SAE J2334やISO 11997といった規格が存在するのだ。.

試験片のテストに注力し、組み立て工程を軽視してはいけません。平らに加工された試験片と、バリや接合線、露出したエッジがある組み立て済みスタックでは、挙動が異なります。リスクが現実のものとなる場合は、代用パネルではなく、スタックそのものを試験してください。.

実際に主張できる実用的な仕様

適切な要件では、規格とバリエーションを明記し、試験片の向きを規定し、露光時間をリスクレベルと関連付け、さらに 測定可能な 合格基準――主観的な「錆がない」という基準ではなく、エッジ腐食の程度、絶縁抵抗の維持、あるいはスクライブクリープを基準とする。この基準では、比較対象となるデータは単一の同時試験から得られたものであることを明記し、部品に結露が生じる場合には湿度またはサイクルに関する要件を追加し、試験内容を明記している。 にとって.

以下は、図面注記や見積依頼書（RFQ）／作業範囲明細書（SOW）にそのまま流用できる条項です。該当する部品に合わせて、角括弧内の内容を記入してください。.

耐食性認定 — 積層コア

1. ASTM A976 に基づくコーティングクラス [C-4 / C-5]；EN 10342（IEC 60404-1-1）報告書 
   EC指定。
2. 試験方法：[ASTM B117 / ISO 9227 NSS]。試験片の配置および
   試験室条件は、参照規格に準拠する。
   - 湿潤・乾燥の繰り返しや道路用融雪剤にさらされる部品については、
 [SAE J2334 / ISO 11997] に準拠した繰返し試験に置き換え、[N] サイクルを実施する。
3. 試験対象：別段の合意がない限り、切断面および接着線を含む組み立て済み積層体
   （平らな試験片ではない）。
4. 試験期間：[__]時間、リスクレベルに連動；QCスクリーニングと
   認定の目的を明記すること。
5. 合格基準（測定可能）：
   a. 切断端またはスクライブから [1] mm 以内でのアンダーフィルム／スクライブクリープ。
   b. 隣接する積層間の層間ブリッジング腐食がないこと。
   c. 層間抵抗値が試験前の値の [__]% 以上を維持していること
（ASTM A717 / A937 に準拠した方法、該当する場合）。
   d. ボンディングラインの完全性：目視および剥離検査において層間剥離がないこと 
      （積層されたスタックのみ）。
6. 比較順位付けは、
   単一のチャンバーサイクル内で同時に試験された試験片にのみ有効。
7. 試験の目的（該当するものに○を付ける）：ロット品質管理スクリーニング／サプライヤー順位付け／
   設計認定ゲート。.

塩霧試験は、塩化物や湿気による脅威が実際に存在し、再現性のある基準値やランク付けが必要な場合に、その仕様において正当な位置を占めます。ただし、実地データの代用として位置づけられるものではありません。その範囲内で活用すれば、非常に有用です。.

よくあるご質問

すべてのラミネート積層体は、塩水噴霧試験を行う必要がありますか？ いいえ。密閉された乾燥した屋内で保管されている部品群では、この試験から得られる情報はほとんどありません。この試験が真価を発揮するのは、部品が塩化物や繰り返しの湿気にさらされる場合（自動車、船舶、屋外、沿岸での使用など）や、顧客の仕様書で受入検査の基準として義務付けられている場合です。.

ASTM B117塩水噴霧試験に合格したからといって、その部品が使用中に腐食しないということになるのでしょうか？ いいえ、規格そのものにそう明記されています。B117の性能だけでは、自然環境下での挙動を予測できることはめったにありません。合格はあくまで比較結果として捉え、耐用年数の保証とは見なさないでください。.

ASTM B117 または ISO 9227――どちらを引用しても問題ないでしょうか？ 中立試験はほぼ同一であるため、得られる順位も似通っています。重要なのは、バリエーション（ISO 9227の場合はNSS、AASS、またはCASS）や試験片の向きを含め、いずれかを正確に引用することです。なぜなら、こうした詳細こそが、監査員とサプライヤーの間で議論の的となるからです。.

モーターコアには、中性塩水噴霧試験とサイクル試験のどちらが適しているか？ 環境によって異なります。バッチごとの品質管理（QC）比較としては、ニュートラルB117/ISO 9227 NSSで問題ありません。湿潤・乾燥の繰り返しや道路用融雪剤にさらされる部品については、SAE J2334やISO 11997のようなサイクル試験の方が、実際の状況をよりよく反映しています。.

露光時間はどれくらいにすべきですか？ 試験時間を「習慣」ではなく「リスク」に基づいて設定しましょう。24～96時間の短期試験は迅速なスクリーニングに適していますが、数百時間の試験を行うことで、耐久性のあるコーティング同士を互いに区別することができます。試験時間が長いからといって、必ずしもその意味合いが大きくなるわけではありません。.

コーティングを施した試験片を試験すべきか、それとも組み立てたスタックを試験すべきか？ リスクが実際に存在する場所では、組立品を試験してください。切断面、バリ、および接合線は腐食が発生しやすい箇所ですが、平らな試験片ではこれら3つすべてが隠れてしまいます。.

当社のサプライヤーが提出した塩水噴霧試験報告書を、他社の報告書と比較してもよいでしょうか？ 意味のある比較にはなりません。この手法は、1つのチャンバー内で同時に分析される検体を対象に設計されています。異なる検査室や分析回のレポートを直接比較することは適切ではありません。真の順位付けが必要な場合は、単一の同時分析を要求してください。.

どのような受け入れ基準を記述すべきでしょうか？ ミリメートル単位でのスクライブの進行、層間ブリッジの有無、あるいは層間抵抗の維持といった測定可能な指標は、主観的な「目に見える錆がない」という判断よりも優れています。所定のサイクル数を経過した後の、自動車業界で採用されているようなキャップ付きアンダーフィルム距離という基準を用いれば、誰もが同じ物差しで評価できるようになります。.