摩耗試験の指定——JIS K 7204・K 7218・R 1613 の条件の違いと、承認材料との比べ方

この記事は、部品や材料の「耐摩耗性」を、仕入先に試験させる、または試験機関に頼むときの指定の仕方を扱う。摺動部の樹脂、ゴム、セラミックス、陽極酸化皮膜などで、材料を替える・仕入先を替えるときの比較に使う場面が多い。摩耗の理論の解説ではなく、何の規格で、どの条件で、何と比べて判断するかに絞る。材料ごとの選び方は、超高分子量ポリエチレンの選び方や耐摩耗鋼板の発注で扱った。

「耐摩耗性」は一つの数字ではない

摩耗は、相手との相対運動で表面から材料が少しずつ離れていく現象である。JIS R 1613 は摩耗を、接触する物体との相対運動によって固体材料がその表面から逐次離脱されていく現象と定義している^[3]。どれだけ減るかは、相手の材料、押し付ける力、滑る速さと距離、潤滑の有無、温度と湿度、こすり方（研磨材でけずられるのか、相手と滑り合うのか）で変わる。

だから図面や仕様書に「耐摩耗性に優れること」と書いても、仕入先は何を測ればよいか分からない。発注側が決めるのは、どの試験方法で、どの条件で、何と比べて、どうなれば合格か、である。

材料ごとの主な試験方法

JIS には、材料とこすり方に応じて別々の摩耗試験がある。下の表は、この記事で確かめた規格の条件と結果の表し方を並べたものである。

表の条件は各規格の一部である。同じ材料でも、どの方法・どの条件を選ぶかで数字が変わる。塗膜には、テーバー形摩耗試験機で乾燥塗膜を摩耗させる JIS K 5600-5-9 が別にあり^[6]、プラスチックの摩耗輪の規格は発泡材料と塗料には適用できない、としている^[1]。

けずられる摩耗か、滑り合う摩耗か

試験方法を選ぶときにまず分けるのは、部品が実際にどうこすられているかである。

研磨材でけずられる
砂・粉体・研磨粒が当たる、ざらついた面と触れる。プラスチックなら摩耗輪の試験（JIS K 7204）が近い。この規格の摩耗輪には、研磨紙を巻いたもの（CS10・CS17 など）と、といしのもの（H10・H18 など）があり、研磨作用の強さが違う^[1]。

相手と滑り合う
軸受・ガイド・すべり板のように、金属の相手と滑る。プラスチックの滑り摩耗の試験（JIS K 7218）は、相手材の材質を原則として S45C とし、測定面の硬さを HRC 12〜25、滑り面の粗さを Ra 約 0.8 μm としている^[2]。相手が焼入れした鋼やステンレスなら、相手材を変えて協定する必要がある。規格も、他の材質を使うときは当事者間の協定による、としている^[2]。

JIS R 1613 は、摩耗試験の目的を実際に使われる状況をできるだけ模擬して性能を評価することとしたうえで、試験条件と実際の使用条件が違えば違うほど摩耗の状態も実際とかけ離れる可能性が高くなり、同じような摩耗の状態かを確かめる一つの有効な方法は両者の摩耗表面の様子を比べることだ、としている^[3]。試験片の摩耗面と、使用後の実物の摩耗面の写真を並べて見る、という確かめ方は、どの材料でも使える。

数字の絶対値より、同じ条件での比較

摩耗試験の数字を、そのまま合否の基準にするのは慎重にしたい。JIS K 7204 は、精度について、試験室間共同実験のデータがないので不明であり、評価に使った手順に依存するとしたうえで、この試験方法は試験室間共同実験のデータがない限り、仕様に使用したり結果を論議したりする場合には適切ではない、と書いている^[1]。同じ規格は、同じタイプでも二つの異なった摩耗輪での試験結果は比較できない可能性がある、とも書いている^[1]。

規格の側にも、比べる仕組みが用意されている。

基準となる試験片と比べる
JIS H 8682-1 は、装置の違いや研磨紙のロットの違いによる結果の差を補正するための基準試験片と、受渡当事者間で決めた条件で作る照合試験片を定め、試験片と基準試験片の耐摩耗性の比を耐摩耗性係数として求める^[4]。

摩耗輪の研削力を確かめる
JIS K 7204 は、摩耗輪の研削力を、熱処理した純亜鉛の基準板の質量減少で確かめる方法を附属書で定め、規定がない場合は 4.9 N の荷重と 1 000 回転を使う、としている^[1]。

発注の実務に置き換えると、「新しい材料の摩耗量が、承認済みの材料の摩耗量の〇倍以下」のように、同じ試験機・同じ条件・同じ時期に両方を測って比べる書き方が使いやすい。承認済みの材料を比較用に保管しておく理由にもなる。

試験の数と、状態調節

摩耗の数字はばらつく。規格は試験の数を決めている。JIS K 7218 は試験片の数を 5 個とし^[2]、JIS R 1613 は同一条件で少なくとも 3 回の試験を行う、としている^[3]。JIS K 7204 は、関連する材料の規格に規定がなければ最低 3 個とする^[1]。

樹脂は吸湿で性質が変わるので、試験前の状態調節も条件の一部である。JIS K 7218 は、原則として温度 23±2 ℃・相対湿度 50±5 % で 88 時間以上の状態調節を求め^[2]、JIS K 7204 は特に規定がなければ試験に先立って 48 時間以上の状態調節を行う、としている^[1]。仕入先と自社で数字が合わないときは、状態調節の時間と雰囲気が同じかをまず確かめる。

皮膜の摩耗は、皮膜の条件ごと

アルミニウムの陽極酸化皮膜の往復運動平面摩耗試験（JIS H 8682-1）は、厚さ 5 μm を超える平滑な皮膜を対象とし、凹凸のある試験片や曲面の試験片には適用できないので、その場合は噴射摩耗試験で行う、としている^[4]。表面の近く・皮膜全体・中間層の耐摩耗性を求められ、素地が現れるまでこすれば深さによる違いもつかめる^[4]。硬質皮膜を発注するときの指定は硬質アルマイトの発注で扱った。

皮膜の摩耗試験は、製品そのものではなく、製品と同じ条件で作った平らな試験片で行うことが多い。試験片を製品と同じ素材・同じ処理条件で作ることを、依頼書に書いておく。

報告書に書いてもらうこと

規格はそれぞれ報告の項目を定めている。JIS K 7218 は、材料の種類と等級、試験片の作り方、状態調節の条件、試験片の形と寸法、数、滑り面の粗さ、相手材の材質と滑り面の粗さ、試験方法と条件、比摩耗量と必要なら標準偏差、滑り面に現れた状態などを挙げる^[2]。JIS R 1613 は、試験条件（荷重・速度・しゅう動円直径・回転速度・距離）、温度と湿度、比摩耗量、試験の初期・中期・終期・最大・最小の摩擦係数、可能であれば摩擦係数の時間変化のチャートを挙げる^[3]。JIS K 7204 は、使った摩耗輪の詳細、洗浄方法、荷重、回転数、個々の測定値と平均値を挙げる^[1]。

発注側が特に見るのは、条件（相手材・荷重・速度・距離・回転数）、試験の数と個々の値、摩耗面の写真の 3 つである。平均値だけでは、ばらつきが分からない。

依頼書の書き方の例

「目的：すべり板の材料を、承認済みの材料 A から候補材料 B に替えられるかの比較。試験：JIS K 7218 A 法。相手材は実機と同じ焼入れ鋼（硬さと滑り面の粗さを報告）とし、相手材の変更は規格の協定による。荷重 50 N、試験速度 0.5 m/s、滑り距離 3 km。試験片は材料 A と B を各 5 個、同じ試験機で同じ時期に試験すること。状態調節は規格どおり。報告書には個々の比摩耗量、平均と標準偏差、試験後の滑り面と相手材の写真を含めること。判定は B の平均比摩耗量が A の平均以下であることとする。」

よくある質問

カタログの摩耗量の数字どうしを比べてよいですか

試験方法と条件が同じでなければ比べられない。同じタイプの摩耗輪でも、輪が違えば比較できない可能性があると規格自身が書いている^[1]。比べるなら、同じ条件で両方を測る。

摩擦係数も測ってもらうべきですか

滑り合う部品なら有用である。JIS R 1613 は摩耗試験中に摩擦力を連続して記録し、初期から終期の摩擦係数を報告するとしている^[3]。摩耗量が同じでも、摩擦の大きさで発熱や駆動力が変わる。

試験で良かった材料が、実機で早く減りました

試験条件と実際の使用条件が違うほど、摩耗の状態もかけ離れる^[3]。実機の摩耗面と試験片の摩耗面を比べ、こすり方・相手材・潤滑が合っているかを見直す。

まとめ

摩耗試験は材料とこすり方ごとに規格が分かれ^{[1][2][3][4][5]}、方法と条件が違えば数字は比べられない。けずられる摩耗か、滑り合う摩耗かで方法を選び、相手材・荷重・速度・距離を書く^[2]。絶対値の合否は慎重にし^[1]、基準となる試験片や承認済みの材料と同じ条件で比べる^[4]。試験の数と状態調節をそろえ^[1][2][3]、報告書には条件、個々の値、摩耗面の写真を入れてもらう。

同じ束では、FTIR による異物分析、蛍光 X 線分析、断面観察、耐圧試験の指定も扱う。樹脂の摺動部品はPOM の選び方やPTFE 部品の発注も参照してほしい。

出典・参考資料

1. JIS K 7204:1999 プラスチック－摩耗輪による摩耗試験方法（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1999 年 10 月 20 日改正・2025 年 10 月 20 日確認）
2. JIS K 7218:1986 プラスチックの滑り摩耗試験方法（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1986 年 2 月 1 日制定・2025 年 10 月 20 日確認）
3. JIS R 1613:2010 ファインセラミックスのボールオンディスク法による摩耗試験方法（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2010 年 9 月 21 日改正・2025 年 10 月 20 日確認）
4. JIS H 8682-1:2013 アルミニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜の耐摩耗性試験方法－第１部：往復運動平面摩耗試験（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2013 年 5 月 20 日改正・2023 年 10 月 20 日確認）
5. JIS K 6264-2:2005 加硫ゴム及び熱可塑性ゴム－耐摩耗性の求め方－第２部：試験方法（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2005 年 3 月 20 日制定・2024 年 10 月 21 日確認）
6. JIS K 5600-5-9:1999 塗料一般試験方法－第５部：塗膜の機械的性質－第９節：耐摩耗性（摩耗輪法）（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1999 年 4 月 20 日制定・2023 年 10 月 20 日確認）

WHITE PAPER

この記事の理解を深める
無料ホワイトペーパーをプレゼント

製造業の現場で使える実務資料（PDF）を無料でお届けします。"こんな資料が届きます" ↓ 下のボタンからどうぞ。

🔒 全文は無料ダウンロードで