溶射皮膜の剥離試験による密着性評価と改善策の立て方

はじめに ～現場で重要視される溶射皮膜の密着性～

製造業の現場では、耐摩耗性や耐食性向上などの目的で溶射技術が広く活用されています。

とりわけ、溶射皮膜の密着性は最終製品の品質や信頼性を左右する重要な因子です。

密着性が不十分なまま工程が進んでしまうと、皮膜の剥離やクラックが発生し、補修費用や回収コストの増大、場合によってはリコールに直結します。

そのため、溶射皮膜の剥離試験による密着性評価は不可欠であり、時代を問わず「アナログ的な現場力」と「最新の評価技術」の両輪で強化されてきました。

本記事では、現場目線から「なぜ剥離試験が重要なのか」「どんな方法で評価されるのか」そして「問題発見時にどう改善策を立てるべきか」を具体的に解説します。

製造業の最前線で求められる実践的な知識を、バイヤーもサプライヤーも双方が共通言語として理解できるよう整理しています。

溶射皮膜の密着性評価が重視される背景

品質保証と歩留まり向上の要

溶射技術は、粉体またはワイヤ材を加熱・加速し、母材表面へ粒子を衝突・堆積させることで所望の特性を持つ皮膜を形成する工法です。

一方で、皮膜と母材の間に十分な密着力が得られていない場合、製品寿命や安全性に大きく影響します。

特に自動車部品、産業機械、インフラ関連部材など、ミスの許されない現場では「剥離試験→原因究明→対策立案→確認」のPDCAが徹底されてきました。

バイヤーとサプライヤーの攻防戦

長い製造現場経験から断言できるのは、剥離試験における評価基準が調達購買部門（バイヤー）と製造側（サプライヤー）双方にとって駆け引きのポイントになるということです。

バイヤー側は「仕様通り、問題なく長期で使いたい」といった声が強く、サプライヤー側は「コストや生産性と品質のバランス」を意識します。

密着性評価の適正化は、信頼関係の醸成とも密接に結びついているのです。

主な溶射皮膜の剥離試験方法

1. プルオフ（引張り）試験

もっとも広く活用されているのが引張り試験です。

専用の接着剤でダルン（図心金具）を皮膜上に取り付け、垂直方向に徐々に力を加えて剥離させます。

JIS H8666やASTM C633などに準拠することが多く、実際の現場での剥離強度（MPa）として数値管理できます。

この方法は定量的・再現性に優れるものの、「試験片の作製精度」や「接着剤の品質」によって誤差が生じやすい部分もあります。

2. ベンド（曲げ）試験

切削した試験片を一定方向に曲げ、皮膜の剥離現象や割れを観察します。

簡易的評価ですが、母材と皮膜の硬さ・延性のバランスを見る指標として有用です。

曲げ角度や速度を標準化することで、ある程度の比較が可能です。

3. スクラッチ（擦過）試験

硬質なダイヤモンド針を皮膜表面に加圧しつつ引っ掻き、剥離が起こる荷重（クリティカルロード）を調べます。

微小領域の密着性確認、高機能薄膜などに適していますが、設備投資やテスト熟練度も問われます。

4. 超音波探傷法やX線CT

最新の現場では、超音波やX線を用いた非破壊検査技術の導入が進んでいます。

皮膜―母材間の界面異常をイメージングできるため、より多角的な観点で密着性評価が可能です。

ただし、設備コストや解析ノウハウ蓄積の時間が壁になることが多いのが実情です。

剥離試験でありがちな不良と原因解析のフレームワーク

剥離発生時の代表的なパターン

現場で一番多いのは「皮膜が母材ごとごっそりはがれる」ケースです。

この場合、明らかに密着が悪かったことを示唆します。

一方で、「皮膜内で徐々に層間剥離する」「クラックが先行してから一部だけ剥がれる」「母材側表面ごと薄く削れてはがれる」といった、複雑な模様も少なくありません。

不良モードごとに原因が異なりますが、熟練現場マンは目視と手触りである程度の仮説を立てます。

4Mで原因をロジカルに振り分ける

原因の究明には、「4M（Man、Machine、Material、Method）」の観点が必須です。

1. Man：溶射作業員の技術・勘・資格など
2. Machine：溶射装置の噴射圧・距離・ノズル種の影響
3. Material：母材表面の酸化被膜や汚れ、皮膜材質の適否
4. Method：前処理（ブラスト、脱脂）、溶射条件の標準化有無

たとえば母材表面に油分やサビが残っていれば、それだけで密着不良のリスクは跳ね上がります。

現場では、「なぜ突発的に剥離不良が起きたのか？」「どの工程でバラつきが顕在化するか？」を徹底的に洗い出していくのが王道です。

密着性向上のための現場に根付いた改善策

1. 母材前処理は100点満点がゴール

昭和のアナログ現場も、最新の自動化工場も一致するのが「前処理こそが密着性を制す」という不変の鉄則です。

グリットブラストの粒度や噴射圧、脱脂剤の選定、乾燥工程の有無などは徹底的に標準化します。

「つい時短しがち」「人によるさぼり」もあるので、プロセス管理票による記録や、要所での現物チェックが欠かせません。

2. 溶射条件の最適点を定量管理

スプレー距離、ガス流量、皮膜形成速度、粉末供給圧など、パラメータのバラつき管理も密着性に直結します。

IoT化や自動化が進む中、現場毎に「この条件なら密着強度XXMPa以上担保」といったデータベースづくりを進めましょう。

過去の不良サンプルをストックして比較解析する「負の履歴管理」も有効です。

3. 複数の評価法をハイブリッド活用

引張り試験だけでは判別困難な微小剥離や早期劣化リスクまで目を届かせるには、複数の試験法や非破壊検査を組み合わせましょう。

また長期耐久テストやサイクル試験も組み込むことで、潜在リスクを早期摘出できます。

4. サプライヤーとバイヤーの対話を“定例化”する

定量結果のすり合わせ、ロット間バラつき、出荷検査基準、トラブル共有の頻度など、「なんとなくの慣習」に頼っていると本質改善が進みません。

バイヤーが何を重視し、どこで困っているのか、サプライヤー側がどんな経験値や制約を持っているのかを明文化し、双方が納得できる基準＆運用を仕組み化することが、最も遠回りなようで最短ルートです。

現場で根付く昭和アナログ文化の光と影

経験・勘・手触りを活かしつつの進化

現場では、「この光沢ならOK」「手触りがしっとりしているほうが密着している」といった、熟練工のフィーリングがいまだ重要な判断材料です。

もちろん、数値には現れないノウハウも多く存在します。

しかし、そのまま“ブラックボックス化”では継続的な品質保証は困難です。

アナログ文化の良さを生かした教育システム作り（OJT、動画教材化、チェックシート化など）の工夫は、今後ますます重要になるでしょう。

デジタルに傾き過ぎない「現場力」のバランス感覚

最新の自動化・AI解析技術が進化しても、「現場での毛髪1本分の違和感」「設備の音や振動の変化」などを検知できるのは、やはり人間の現場力です。

データと感性、この両輪で密着不良の再発ゼロを本気で目指します。

まとめ ～脱アナログ・実直なプロセス整備が業界の信頼をつくる～

溶射皮膜の密着性評価は、製造現場にとって永遠のテーマです。

剥離試験による現状評価、4Mでの原因解析、そして地に足のついた改善策の実行こそが品質の底上げにつながります。

昭和のアナログ文化を大切にしつつ、現場からデジタル技術や標準化に取り組むことで、調達先・バイヤー・サプライヤーの全員が「信頼でつながるものづくり」を実現できるでしょう。

製造業の発展は、密着性という“一見地味”な指標への真摯な向き合いが土台です。

本記事が、日々の現場改善や調達購買業務、そしてバイヤー・サプライヤーの対話の参考となれば幸いです。