硬質アルマイト JIS H 8603 の発注——皮膜の種類・硬さ・処理前後の寸法を決める

硬質アルマイトは JIS H 8603 で頼む——H 8601 の等級では指定できない

図面に「アルマイト」とだけ書かれていると、処理業者は普通の陽極酸化皮膜で処理することが多い。摺動部や耐摩耗の目的で硬い皮膜が要るなら、規格から分けて書く必要がある。

普通のアルマイトの規格 JIS H 8601（アルミニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜、2025 年改正）は、適用範囲で「硬質陽極酸化皮膜には適用しない」としている^[2]。H 8601 の AA3〜AA25 の等級は、普通の皮膜の厚さの区分であって、硬質皮膜の指定には使えない。硬質皮膜の規格は JIS H 8603（アルミニウム及びアルミニウム合金の硬質陽極酸化皮膜）で、1999 年改正、2023 年 10 月 20 日に確認されている^[1]。H 8603 は ISO 10074:1994 をもとに作られ、国際規格に無い「表示」の項目を加えている^[1]。

H 8603 は硬質陽極酸化皮膜を、低温の電解浴か有機酸を加えた特殊な電解浴で処理した皮膜で、通常の皮膜より硬く耐摩耗性に優れるもの、と定義している。そして「通常，封孔処理は行わない」と書き、耐食性が要るときは封孔するが、その場合は耐摩耗性が低下する傾向にある、としている^[1]。耐摩耗と耐食のどちらを優先するかは、この 1 文で決まる。

表面処理の記号や、普通のアルマイトの等級の書き方は表面処理の種類と図面の記号で扱った。この記事は、硬質皮膜を発注するときに決めることに絞る。

皮膜の種類は素地の材質で決まり、硬さの下限が変わる

H 8603 の表 1 は、皮膜の種類を素地の材質で分けている^[1]。どの合金でも同じ硬さが出るわけではない、ということが規格の構造に入っている。表 2 の皮膜硬さ（マイクロビッカース、HV0.05）の下限と並べると次のようになる。

出典: JIS H 8603 の表 1・表 2・表 5 から作成^[1]。摩耗量は附属書 2 の平板回転摩耗試験による値で、試験の選択（往復運動平面摩耗試験・噴射摩耗試験・平板回転摩耗試験のどれにするか）も協定である。表 1 には、合金成分の関係で適用が好ましくない場合は受渡当事者間の協定で対応する種類を変更してよい、という注がある^[1]。

ここで発注側が押さえたいのは、同じ「硬質アルマイト」でも材料によって保証される硬さが違うことである。たとえば A5052 はマグネシウムが 2.2〜2.8% なので^[4]、表 1 では 2 種－(b) に当たり、硬さの下限は 400 ではなく 300 になる。A5005 のマグネシウムは 0.50〜1.1% なので^[4]、こちらは 1 種である。「A6061 で HV400 以上が出ていたので、A5052 に材料を替えても同じ硬さで」と考えると、規格上はそうならない。材料の置き換えを承認するときは、皮膜の種類も一緒に変わるかを確かめる。A5052 の板の選び方はA5052 の発注で扱った。

2000 系と鋳物は「硬くなりにくい」前提で

表面技術協会の『実務表面技術』に載った解説（1988 年）は、硬質アルマイトの被処理材料として、純アルミ系・5052・6063・7075 の代表合金を初期からの主流に挙げる一方で、2017 のようなアルミニウム－銅系は、1970 年代に処理できるようになったものの、現状でも耐摩耗性・硬さ・耐食性のどれも劣ると書いている^[3]。同じ解説は、ダイカストの硬質アルマイトについて、膜厚のばらつきが大きく、厚膜で業界規格をクリアできる皮膜は無い、とまで述べている^[3]。

この解説は JIS H 8603 の制定（1995 年）より前のもので、規格はその後、2000 系と鋳造材にも種類と硬さの下限（または協定）を設けた^[1]。ただ、硬さの下限が 1 種より低く設定されていること自体が、材料によって出る硬さが違うことの表れである。2000 系の切削部品やダイカスト部品で耐摩耗を期待するなら、材料の選定から設計と相談し、3 種－(b) に当たる鋳造材では硬さも摩耗も協定で数字を決める。2017 についてはA2017（ジュラルミン）の発注、ダイカスト材についてはADC12 の発注でも触れた。

規格が「発注書に書け」としている 9 項目

JIS H 8603 の 9. は、発注者が発注書又は加工仕様書に記載しなければならない事項を挙げている^[1]。項目と、書かないと起きることを並べる。

1. 皮膜の種類
表 1 の 1 種〜3 種－(b)。材料から自動で決まるが、協定で変更した場合はその種類を書く。

2. 素地の材質（成分、質別）
合金番号だけでなく質別まで。処理業者が浴の条件を選ぶ材料になる。

3. 有効面の範囲
図面又は実物見本で指示する。皮膜の品質（外観・厚さ・硬さなど）は有効面について保証されるので、摺動面や接触面を有効面に入れておく。

4. マスキング面の範囲（必要な場合）
ねじ穴、はめあい面、導通が要る面など、皮膜を付けたくない面。図面又は実物見本で指示する。

5. 必要な皮膜厚さと許容範囲
規格は皮膜厚さを原則として平均皮膜厚さとし、厚さとその均一性の程度を協定としている^[1]。つまり数字を書かないと厚さは決まらない。

6. 好ましい接点の位置
電解のときに治具と接触する点には皮膜ができない。機能面に接点跡が来ないよう、置いてよい場所を示す。

7. 特定の前処理又は後処理（必要な場合）
封孔の有無はここで決める。封孔すると耐摩耗性が下がる傾向にある^[1]。

8. 処理前後の寸法及び許容範囲（必要な場合）
皮膜の分だけ寸法が変わる。どの寸法を処理前に、どの寸法を処理後に守るかを決める（次の節）。

9. その他特に必要とする事項
耐食性試験、絶縁耐力、皮膜質量など、実施が協定になっている試験を求めるならここに書く。

普通のアルマイトの H 8601 にも、注文者が加工業者に提供する情報の一覧があり、こちらは用途、有効面、皮膜厚さの等級、封孔の有無、接点痕の位置と大きさ、外観と色の許容範囲など 20 を超える項目が並ぶ^[2]。H 8603 の 9 項目と見比べると、硬質皮膜では「処理前後の寸法」が独立した項目になっているのが目につく。

処理前後の寸法：どの寸法をいつ守るかを決める

硬質皮膜は厚く付けることが多いので、はめあい面や穴径では皮膜の分の寸法変化が無視できない。規格が「処理前後の寸法及び許容範囲」を発注書の記載事項に入れているのは、この変化を発注者と処理業者で前もって決めておくためと読める^[1]。皮膜の厚さのうちどれだけが外側への寸法増加になるかは、合金や処理条件で変わるので、ここでは一律の数字を示さない。処理業者に、その合金とその厚さでの実績値を出してもらい、図面の寸法をどの段階の寸法として扱うかを合わせる。

実務で決めることは三つある。第一に、図面の公差を「処理後」に満たすべき寸法と、「処理前」の切削寸法とで分けて示すかどうか。はめあいの公差域を処理後で守るなら、切削で狙う寸法は皮膜の増加分だけずらす必要がある（はめあいの指定ははめあいと公差クラスの指定）。第二に、処理後に寸法を測る位置と方法。第三に、切削と処理を別の仕入先に出す場合に、どちらが処理後の寸法に責任を持つか。ここが決まっていないと、処理後に穴が入らない部品が出たときに、切削と処理のどちらの不良かで揉める。

膜厚の測り方は、H 8603 が顕微鏡断面測定法（JIS H 8680-1）か渦電流式測定法（JIS H 8680-2）によるとし、有効面での測定位置と測定数は協定としている^[1]。顕微鏡断面測定法は断面を研磨して測る破壊試験で、結果は 5 か所以上の測定値の平均で表す^[5]。量産の受入で毎回断面を見るのは現実的でないので、渦電流式でどこを何点測るかを決め、断面での確認は初回や工程変更のときに限る、という分け方が考えられる（当方の提案）。

硬さと摩耗は「断面で」「試験片で」測る

H 8603 の皮膜硬さ試験は、マイクロビッカース試験機で皮膜の断面を測る。試験荷重は 0.490 N（HV0.05 に相当）で、皮膜が薄い場合や比較的軟質の皮膜では 0.245 N でもよく、厚い皮膜では断面の中央又は素地側を測り、通常 3 回以上の平均とする^[1]。表面に圧子を当てる普通の硬さ試験とは測る場所が違う。図面に「硬さ HV400 以上」とだけ書いて、受入で表面を測ると、規格の値と比べられない。硬さの試験方法の書き方全般は図面に硬さを書くときの試験方法で扱った。

耐摩耗性の試験は、往復運動平面摩耗試験（JIS H 8682-1）、噴射摩耗試験（JIS H 8682-2）、平板回転摩耗試験（附属書 2）のいずれかで、どれを使うかは協定である^[1]。平板回転摩耗試験の試験片は、製品の有効面から採るのが原則で、製品で試験できない場合は、製品と同じ材料（種類・質別・処理前の表面状態）と同じ処理条件で作った試験片でよい^[1]。製品が小さく試験片が採れない部品では、同じロットで処理した試験片を一緒に流してもらう約束をしておく。

検査のサンプリング方法とロットの大きさは、処理施設の規模、製品の種類・大きさ・数量を考えて協定で定める、とされている^[1]。何個に 1 個断面を見るのか、ロットとは処理の 1 回（1 槽）なのか 1 日なのかを決めないと、成績書に載っている値がどの製品を代表しているのかが分からない。

耐食性を求めるなら封孔とセットで

耐食性の要求は、封孔処理を行った皮膜に対するもので、1 種では中性塩水噴霧試験（JIS Z 2371）336 時間で、接点又は端部から 1.5 mm の範囲を除き点食があってはならないとしている。2 種と 3 種は協定で、試験の実施そのものも協定である^[1]。無封孔のまま耐食性の試験を求めても、規格の判定基準は使えない。耐摩耗のために無封孔にするのか、耐食のために封孔して摩耗を少し犠牲にするのかを、用途から決めて発注書に書く。塩水噴霧の条件の決め方は塩水噴霧試験の条件を参照してほしい。

硬い皮膜の弱点——疲労・割れ・面粗さ

先の解説（1988 年）は、硬質アルマイトの長所は多く語られているとしたうえで、あえて短所を挙げている^[3]。発注で効いてくるものを抜き出す。

割れ：皮膜にクラックが発生し、合金によって入り方が違う。常温近くでもクラックが入り、過度な熱サイクルと衝撃を与えると角部から脱落することもあり得る^[3]。規格も、素地と皮膜の膨張係数の違いで生じる微細な皮膜割れは欠陥としない、としている^[1]。外観検査で微細な割れを不良と判定する基準を別に作ると、規格と食い違う。

面粗さの低下：処理後に面粗度が低下し、クラックによっても低下する^[3]。前工程の加工の跡も皮膜の外観にそのまま表れる。シール面や摺動面で処理後の粗さが要るなら、処理後に測る粗さとして指定する。

疲労：しゅう動には強いが、疲労には弱い^[3]。繰返し荷重を受けるアーム、ばね性を持たせた部品、応力が集中する角や穴の周りに厚い硬質皮膜を付けるのは、硬い皮膜の利点より疲労の不利が大きくなりうる組み合わせである。強度計算が無処理の材料の疲労強度でされていないかを、設計と確かめてから指定する。

電気的性質：絶縁物として使う場合、電解処理の接点から通電するため不具合が生じる、とも書かれている^[3]。絶縁を目的にするなら、接点の位置を絶縁が要らない場所に指定し、絶縁耐力の試験（JIS H 8687）を求めるかを協定で決める^[1]。

解説は「硬質アルマイトが普通アルマイトより硬いから、全ての性能に優れているという錯覚に陥ることがある」と結んでいる^[3]。耐摩耗が目的でない部品に、なんとなく硬質を指定していないかを見直す価値はある。

受け入れるときに確かめること

H 8603 の 8. は、送り状などに皮膜の種類、製造番号、加工業者名又はその略号を表示するよう定めている^[1]。受入では次の順で見る。

1. 送り状の皮膜の種類
発注した種類と一致しているか。材料を替えた場合は種類も変わっていないか。

2. 外観
拡散昼光の下（人工照明なら 600 lx 以上、背景は無光沢の無彩色が望ましい）で、スポーリング、ふくれ、粉ふきなど使用上有害な欠陥が無いか^[1]。接点跡が指定の位置にあるか。

3. 膜厚
協定した方法・位置・点数で測った平均皮膜厚さが、許容範囲に入っているか。

4. 処理後の寸法
処理後で守ると決めた寸法を測る。マスキング面に皮膜が回り込んでいないか。

5. 硬さ・摩耗・耐食の成績
求めた試験の成績が、断面の硬さ（HV0.05）か、協定した摩耗試験か、封孔した皮膜の塩水噴霧かを、方法まで含めて確かめる。

注文書の書き方の例

書き方に決まった様式があるわけではない。発注側として書いておきたい内容を一つの例にまとめる。

「表面処理：硬質陽極酸化皮膜（JIS H 8603）1 種、無封孔。素地：A6061-T6。有効面・マスキング面・接点位置は添付図による。平均皮膜厚さ ○○ μm（許容範囲 ±○ μm）、測定は渦電流式で図示の ○ 点、初回ロットは顕微鏡断面測定法でも確認する。寸法 φ○○H7 は処理後の寸法とする。皮膜硬さは断面 HV0.05 で 400 以上、初回ロットで成績を提出すること。処理条件・浴・処理業者の変更は事前承認を要する。」

よくある質問

図面の「硬質アルマイト 50 μm」は規格どおりの書き方ですか

JIS H 8603 は皮膜厚さとその許容範囲を協定にしており、厚さを書くこと自体は規格の求めるところである^[1]。ただ、許容範囲、有効面、測定位置が無いと、どこがその厚さであればよいのかが決まらない。種類（1 種など）と規格番号も添える。

硬質アルマイトにすれば錆びにくくなりますか

規格は硬質皮膜を通常は封孔しないものとし、封孔すれば耐摩耗性が低下する傾向にあるとしている^[1]。解説も、比耐食性は普通アルマイトと変わらず、クラックの分だけ落ちることもあり得る、としている^[3]。耐食性が目的なら、封孔の有無と試験を決めてから選ぶ。

同じ硬さで A6061 から A5052 に材料を替えられますか

A5052 はマグネシウムが 2% 以上の 5000 系なので^[4]、JIS H 8603 では 2 種－(b) に当たり、皮膜硬さの下限は 1 種の 400 ではなく 300 である^[1]。硬さの要求を変えずに材料を替えるなら、その硬さが出るかを処理業者と確かめてから承認する。

まとめ

硬質アルマイトは JIS H 8603 で指定し、普通のアルマイトの H 8601 の等級は使わない。皮膜の種類は素地の材質で決まり、HV0.05 の硬さの下限は 1 種 400、2 種－(a) 250、2 種－(b) 300、3 種－(a) 250、3 種－(b) は協定である。皮膜厚さと許容範囲は規格では決まらないので、有効面・マスキング面・接点の位置・処理前後の寸法と一緒に発注書に書く。硬さは断面で、摩耗は協定した試験で、耐食性は封孔した皮膜で評価する。硬い皮膜は割れ・面粗さの低下・疲労の不利を伴うので、繰返し荷重を受ける部品では設計と先に確かめる。

同じ束では、摩擦かくはん接合（FSW）、シルク印刷・パッド印刷、ロストワックス（精密鋳造）、砂型鋳造の発注も扱う。

出典・参考資料

1. JIS H 8603:1999 アルミニウム及びアルミニウム合金の硬質陽極酸化皮膜（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1999 年 8 月 20 日改正・2023 年 10 月 20 日確認）
2. JIS H 8601:2025 アルミニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2025 年 12 月 22 日改正）
3. 秋本政弘「硬質アルマイト」実務表面技術 35 巻 6 号（表面技術協会／1988 年 6 月）
4. JIS H 4000:2022 アルミニウム及びアルミニウム合金の板及び条（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2022 年 4 月 20 日改正）
5. JIS H 8680-1:1998 アルミニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜厚さ試験方法－第 1 部：顕微鏡断面測定法（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧）

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