化成処理の膜厚不足による耐食不良の原因と改善策

はじめに：化成処理の膜厚がもたらす品質トラブル

現代の製造業において、部品や製品の耐食性能向上のために化成処理は不可欠な工程となっています。
中でも自動車部品や住宅設備、家電製品など、さまざまな分野で化成処理は活用され、長寿命化・信頼性アップに大きく寄与しています。

しかし、現場では「化成処理の膜厚が不足している」という指摘や、それに伴う耐食不良が頻発することも珍しくありません。
化成処理は表面処理の中でも高度な工程ですが、昭和時代から続くアナログ作業が残っている現場も多く、最新のIoTや自動化技術の導入が進んでいない場合、膜厚のバラツキ・管理不良は深刻な課題となります。

本記事では、化成処理の膜厚不足によって発生する耐食不良の主な原因、現場で見落とされやすいポイント、そして調達・購買担当者やサプライヤー双方が採るべき実践的な改善策について、管理経験も踏まえて詳しく解説します。

化成処理と膜厚の基本〜なぜ「均一な膜厚」が要求されるのか

化成処理は、おもに金属表面を薬品によって化学的あるいは電気化学的に処理し、不溶性の被膜（膜層）を形成するプロセスです。
アルミニウムならクロメート処理やリン酸処理、亜鉛の場合は亜鉛化成皮膜など、素材や用途に合わせて多様な処理法があります。

この膜層が金属本体と外界（酸素・水・塩分等）との間に「バリア」を形成することで、腐食（サビ）劣化を防ぎます。
したがって、化成皮膜の膜厚が設計値や要求仕様に到達していない場合、十分な耐食性能を発揮できず、後工程や顧客先で「錆び」「変色」「早期腐食クレーム」などの不具合に直結してしまいます。

均一な膜厚の難しさ〜工程内の盲点

現場の肌感覚としても、化成処理の膜厚バラツキは単に「処理時間や薬液の濃度管理だけ」では解決できません。
実際には部品形状や表面粗さ、吊り下げ位置、搬送方法、電解電流の分布…など、多数の工程パラメータが微妙に絡み合い、意図せず膜厚不足が発生します。

また、昭和時代からの工程手順書のまま作業していても、設備や薬液の経年劣化、ミストシャワーの分布、バッチ単位の負荷率の増減など、細かな変化に現場が気付けていないことが少なくありません。

膜厚不足による耐食不良の主な原因

化成処理の膜厚が不足するシーンは多岐にわたりますが、代表的な原因を以下に整理します。

1. 薬液の濃度・組成異常

もっとも基本的な要因が、薬液そのものの管理不良です。
薬液に含まれる成分濃度が規定値より低下したり、劣化生成物が蓄積した場合、正常な反応が進まず膜厚が極端に薄くなります。

また、装置メンテナンスを怠り、濾過不十分や薬液循環不良が生じている場合も表面反応が鈍化。
この症状は、目視や浸漬試験だけではなかなか発見しにくく、現場が「いつものやり方」を踏襲していると定期的な膜厚計測をルーチン化していなければ、確実に見落とされます。

2. 前処理の不備（脱脂・酸洗処理不足）

金属地肌に油分やスケール（酸化物皮膜）などが残存していると、表面反応が不均一になり、膜厚が局所的に生成されない不適合品となります。
特に製品の死角部や複雑な隙間部分は完全な洗浄が難しく、あらゆる方向から洗浄液・酸性液をしっかり流れるかどうかの工夫が不足しがちです。

現場では「見た目がきれい＝膜ができる」と錯覚しがちですが、ルーチン作業の油断が命取りとなる典型です。

3. 処理時間・温度の設定ミスやバラツキ

化成槽内での処理時間が短すぎたり、工程途中で温度設定が意図せず低下する場合も膜厚不足に直結します。
バッチ工程では「先頭」と「末端」の滞留時間に差分が出やすく、また設備の自動監視がないと人手頼みの目視・時計管理になってしまいヒューマンエラーの温床となります。

近年の自動化・IOT化対応がいまだ進んでいない昭和的な設備ほど、このようなトラブルに遭遇しやすいのが現実です。

4. レイアウトや製品配置による局所的な反応不足

化成処理における「吊り下げ方」や「部品同士の接触」は膜厚管理の大きな盲点です。
ラックに密集して製品をセットしたり、一部が化成液面から出ていたりすると局所的な反応不良や、内部に液が浸透しきらず膜厚が足りない現象が発生します。

現場では熟練の技によってラック配置や部品姿勢を工夫していますが、標準化・数値化されていない工程は「いつの間にか標準から外れていた」という事態がよく発生します。

5. 形状や素材差による反応性の違い

部品が複雑形状だったり、ロットによって素材成分や表面粗さが微妙に異なる場合も、膜厚の生成具合が変動します。
これが設計段階や購買段階で想定されていない場合、「同じ処理条件でも製品ごとにバラツキが出る」典型例となります。

耐食不良を見抜くための品質検査方法

膜厚不足による耐食不良のリスク回避には、工程内でしっかりした品質検査が不可欠です。
現場で実施可能な代表的な検査手法は以下の通りです。

1. 膜厚計測（断面測定、電磁膜厚計など）

非破壊の膜厚計を用いて、製品ごとの規定部位で実測します。
測定ポイントは必ず「代表部」でなく、最悪値が想定されるエッジ部、溶接部、死角部などもサンプリングし比較することが重要です。

また、製品形状によっては断面カットによる直接測定も有効ですが、これは管理者の許可や工数工費もかかるため、日常の「抜き取り検査」のプロセス標準化が要です。

2. 塩水噴霧試験（SST）による疑似腐食の再現

実際の環境に近い高湿・高塩分の条件で強制的に腐食を進行させ、皮膜の耐食性能を評価します。
膜厚不足の製品は短期間で赤錆や白錆（素材による）、または変色・剥離の不具合を示すため、不良検出感度が高い手法です。

ただし、リードタイムやコストがかかるため、工程毎ロットでの代表抜き取りや、長期的な傾向管理目的で実施するのが現実的です。

3. 現場で実践したいチェックリスト管理

現場の作業者が自発的に点検できるよう、工程ごとに「膜厚保証のためのチェックリスト」を活用します。
例えば「薬液温度記録」「処理時間タイムスタンプ」「前処理確認サンプルの有無」など、現場そのものが主役となる管理方法を習慣化させることが生産効率向上に直結します。

実践的な膜厚不足の改善策〜現場力で問題を断ち切る

化成処理膜厚不足の予防には、単純なマニュアル遵守にとどまらず、現場力強化と管理体制の刷新が必要です。
ここでは、実際の工場改善活動で有効だった方策をまとめます。

1. 工程管理のDX・見える化推進

昭和的な「手書き作業日報」「作業経験重視」から脱却し、温度・濃度・時間等の主要パラメータをデジタル記録、自動監視する仕組みを導入します。
例えばIOT温度ロガー、薬液自動濃度管理装置、RFIDによる処理トラッキングなど、データで「工程条件の保証」ができれば属人化リスクが激減します。

ここ数年、補助金を活用して簡易なIoT装置の導入事例も増加しています。
設備投資の大小を問わず、まずは現場の「現実を数値で把握する」ことからスタートしましょう。

2. 標準作業手順の見直しと「なぜなぜ分析」の徹底

不良が出た際には現場内で「なぜ膜厚が足りなかったのか？」の根掘りを、関係者全員が参加して徹底します。
昭和時代からの手順が本当に妥当か、現状と合っているか、定期的に見直す風土を作ることで、現場のムダや現実との「ズレ」を発見できます。

また、購買部門・品質保証部門も巻き込み、多部門連携で「現場で起きている本当の課題」が隠れたままにならないよう対策体制を構築しましょう。

3. 人材育成と「未然防止」ツールの活用

化成処理は設備や薬液の基本知識、「なぜこの手順なのか」を理解したうえで作業することが重要です。
厚生黒板、カイゼン提案制度、タイムスタディ動画共有などを活用し、現場スタッフの気付きと学びの場を拡充しましょう。

またFMEA（故障モード影響解析）、ヒヤリハット収集といった未然防止手法を積極的に現場に根付かせることも再発防止のカギとなります。

4. 発注側・バイヤーが押さえるべきポイント

サプライヤーからの納入品に膜厚不足・耐食不良が発見された場合、購買・調達担当者は「工程監査」を必ず実施しましょう。
図面や仕様書への「膜厚規定」の明記・受け入れ基準の明確化だけでなく、現実の作業現場を取材し、膜厚管理の信頼性やロットトレーサビリティも調査します。

サプライヤーと「現場レベル」で管理指標や抜き取り頻度、記録保管方法を協議し、部品段階での問題流入の芽を摘むPDCAを組むことが中長期の品質保証につながります。

まとめ：化成処理の膜厚管理を制す者が耐食品質を制す

化成処理の膜厚不足による耐食不良は、決して単一の要因では発生しません。

現場でのプロセス管理や設備・薬液管理の地道な見直し、現実的な検査体制の構築、さらにバイヤー・サプライヤー間の現場目線のコミュニケーションが欠かせません。

昭和からのやり方に頼る「現場力」も重要ですが、DXや人材育成、工程の見える化を掛け合わせることで、品質レベルは大きく進化します。

製造業のすべての現場そしてバイヤー・サプライヤーが「なぜ膜厚管理が大切なのか」を今一度問い、永続的な未然防止の仕組みと現場風土の刷新に取り組むことで、より高い顧客満足と信頼を勝ち取りましょう。