目次
直接回答
アルマイトは、CNCアルミ部品へ一定厚さを単純に追加する処理ではありません。最終寸法には少なくとも三つの要素が影響します。
CNC加工後の素地寸法
− 前処理で除去される素地
+ 皮膜の外向き成長
= アルマイト後の最終寸法酸化皮膜はアルミ素地の内部側にも形成され、外側にも成長します。そのため、指定皮膜厚さの全量をめっきのように外径へ足したり、内径から引いたりすることはできません。公開されている工業資料では、初期検討の説明として約半分が内部、約半分が外部というモデルがよく使用されますが、実際の比率、前処理除去量、膜厚ばらつき、形状差は、材料と処理条件ごとに確認します。
厳しい公差の基本ルートは三つです。
- CNCで皮膜と前処理変化を見込む；
- 機能領域をマスキングする；
- アルマイト後に重要領域を仕上げ加工する。
マスキングをしても、電解液の侵入、境界ばらつき、治具摩耗によって局部皮膜が生じる場合があります。後加工は最終寸法を直接保証しやすい一方、局部的に皮膜の連続性を失います。
アルマイト前に内径、ねじ、位置決め面、シール面を識別し、加工補正、部分マスキング、または後仕上げを選定します。
1. 皮膜厚さだけで寸法変化を決められない理由
一般的なめっきは、皮膜が素地の外側へ堆積するという理解がしやすい処理です。
アルマイトでは次が同時に起こります。
- 皮膜の一部が元の素地領域内に形成される；
- 皮膜の一部が元表面より外側へ成長する；
- 前処理でアルミが先に溶解する；
- 電流密度、液流、形状、接点によって局部状態が変わる；
- 封孔で皮膜状態が変化するが、単純な機械寸法補正とは見なせない。
そのため、外径、内径、溝、肉厚を別々に評価します。
| 特長 | アルマイト後の傾向 | 工学的な見方 |
|---|---|---|
| 外径・外形 | 大きくなる場合がある | 外向き成長と前処理除去の差し引き |
| 内径 | 小さくなる場合がある | 両側皮膜が穴内へ成長し、前処理は先に穴を広げる場合がある |
| 溝幅 | 狭くなる場合がある | 両側壁が溝内へ成長 |
| 肉厚 | 正味変化は小さくても無視できない | 両面の前処理と皮膜形成 |
| ねじ | 有効径、フランク、組立感が変わる | 小径・細目ほど影響が大きい |
| 粗さ | 変化する場合がある | 前処理、皮膜、封孔の影響 |
2. 前処理を寸法連鎖へ入れる理由
アルマイト前には、洗浄、脱脂、エッチング、スマット除去、化学梨地などが行われます。皮膜成長だけを計算し、前処理を無視すると、厳しい嵌合で不具合が起こります。
公開事例では、エッチングによりアルミ素地が溶解し、化学梨地でも追加の寸法減少が生じることが説明されています。数値は各社固有の条件であり、他の処理ラインへそのまま適用できません。重要なのは次の原則です。
最終寸法は、素地を先に除去した後で皮膜が形成されるという差し引き結果です。
RFQと試作段階では次を確認します。
- アルカリエッチングの有無；
- 化学梨地の有無；
- ブラストや機械的ヘアラインの有無；
- 前処理の目的が外観か寸法か；
- 素地除去量の確認方法；
- 皮膜剥離と再処理の可否；
- 再処理による寸法・外観への影響。
3. 半分外向きモデルは初期検討用
工業資料では、内部形成と外向き成長を約1:1として説明することがあります。指定皮膜30 μmの場合、片面の外向き成長を約15 μmと仮定すると、初期検討では次のように考えます。
- 外径は約30 μm増加；
- 内径は約30 μm減少；
- 両側処理された溝幅は約30 μm減少。
これは初期モデルです。実際には次の影響があります。
- 皮膜厚さには範囲がある；
- 前処理が先に素地寸法を変える；
- 深穴、狭い溝、角部、引掛け部は均一にならない場合がある。
図面に皮膜厚さだけを書き、加工目標を未定義にしてはいけません。
4. 公開された嵌合計算例から分かること
公開事例では、最終内径Ø50 H8、硬質アルマイト30±5 μm、外向き成長を約半分とする条件で計算しています。最終公差内へ入れるためには、アルマイト前の内径を成品公差中心へ加工するのではなく、膜厚上下限を含めて大きく加工します。
事例で得られたアルマイト前内径範囲は約：
Ø50.035 mm ～ Ø50.064 mmこの例が示す点は次です。
- 成品公差幅0.039 mmでも、CNCが同じ0.039 mmの加工範囲を使えるとは限らない；
- 皮膜ばらつきが公差範囲の一部を消費するため、アルマイト前加工はより厳しくなる。
この値は事例条件専用です。実案件では、成品公差、皮膜範囲、処理先データから再計算します。
5. 三つの寸法保証ルート
工業資料で紹介される基本方法は、加工補正、マスキング、アルマイト後加工の三つです。
| ルート | 適用条件 | 利点 | 主なリスク |
|---|---|---|---|
| CNC補正 | 皮膜が安定、開放形状、機能面への成膜を許容 | 皮膜が連続し、後工程不要 | 正確な工程データが必要、加工公差が狭くなる |
| 部分マスキング | 導電、シール、ねじ、厳しい嵌合 | 素地状態を維持し、皮膜影響を抑える | 工装、手作業、液漏れ、境界ばらつき |
| アルマイト後加工 | 極めて厳しい寸法、重要シール、高精度位置決め | 最終寸法を直接管理 | 局部皮膜除去、追加治具、洗浄、防護 |
組合せも可能です。
大部分をアルマイト
+
ねじ穴をシリコン栓でマスキング
+
軸受穴をアルマイト後に仕上げ
+
導電面を専用マスキング6. マスキング方法
シリコン栓、スリーブ、専用シリコン治具
適用例：
- 通穴；
- ねじ穴；
- ダウエル穴；
- 局部シール溝；
- 規則形状の嵌合部。
一般孔は標準栓で対応できます。面、異形溝、複雑輪郭では専用治具が必要になり、単品・多品種ではコストが上がります。
マスキング塗料
適用例：
- 曲面；
- 異形領域；
- 標準栓が使えない単品；
- 設計変更中の試作。
自由度は高い一方、手作業時間、境界再現性、除去後の残留管理が必要です。
図面には次を定義します。
- マスキング範囲；
- 境界許容差；
- 許容する皮膜侵入；
- 除去後の洗浄；
- 外観上の接点痕可否；
- 専用治具と保全要求。
7. マスキングでも無皮膜を絶対保証できない理由
栓や専用治具を使用しても次が起こる場合があります。
- 境界から電解液が侵入；
- 栓圧縮量のばらつき；
- 穴口の不規則な皮膜境界；
- 治具摩耗；
- 薬液、温度、繰返し使用による性能低下；
- マスク除去時のエッジ損傷；
- ねじ谷やシール溝への局部皮膜侵入。
マスキングは皮膜影響を減らす方法であり、検証なしに絶対無皮膜保証とは扱いません。
8. マスキングまたは後加工を優先する特長
| 機能領域 | 代表リスク | 優先評価 |
|---|---|---|
| 軸受穴 | 内径、真円度、粗さ | 後加工または実証済み補正 |
| 位置決め径 | 嵌合、同軸関係 | マスキングまたは後加工 |
| 精密ダウエル穴 | 内径、位置決め機能 | 後リーマまたはマスキング |
| ねじ | ゲージ不合格、締結感 | マスキング、補正、後タップ |
| シール面・溝 | 面形、粗さ、境界 | マスキングまたは後加工 |
| 接地面 | 皮膜による絶縁 | 明確なマスキングまたは皮膜除去 |
| 接着面 | 表面状態と接着適合 | 接着系に合わせて定義 |
| 熱接触面 | 接触熱抵抗、平面度 | マスキングまたは後仕上げ |
| 外観A面 | 引掛け痕、マスク境界 | 接点と境界を避ける |
9. ねじの処理方法
ねじを一律に全面処理または全面マスキングと決めることはできません。
全面成膜を許容
- 公差が比較的広い；
- 防護・耐摩耗が優先；
- 補正加工を実証済み；
- 締付けトルク余裕がある。
ねじをマスキング
- 導電・接地が必要；
- 小径・細目；
- 成膜後のかじりが問題；
- 組立で皮膜を許容できない。
入口残膜、液漏れ、境界ばらつきに注意します。
アルマイト後タップ・さらい
- 最終ゲージを直接保証；
- 局部皮膜除去を許容；
- 切りくず、洗浄、エッジを管理できる。
さらい加工はフランク皮膜を除去し、バリ、切りくず、外観差を生むため、図面と工程で許可を明確にします。
10. 図面で寸法状態を定義する
要求を四層に分けます。
最終機能寸法
アルマイト、封孔、後工程を完了した納入状態で検査します。
アルマイト前加工目標
CNC補正用として工程文書または参考寸法に定義します。
皮膜と前処理
種類、皮膜範囲、色、封孔、梨地、ブラストを定義します。
局部例外
マスキング、導電、後加工、無皮膜、許容侵入を定義します。
図面注記例：
特記なき寸法はアルマイトおよび封孔完了後の最終状態で適用する。
重要穴、ねじ、シール面、導電領域は局部指示に従う。
アルマイト前加工補正は承認工程文書で管理する。11. 表面処理側が直接保証できる範囲
アルマイト工程が直接管理するのは、主に皮膜厚さと処理条件です。最終機械寸法は、アルマイト前加工、前処理除去、後加工にも左右されます。
厳しい寸法では次を明確にします。
- アルマイト前目標の計算責任；
- 皮膜と前処理データの確認責任；
- マスキング治具の責任；
- アルマイト前測定；
- アルマイト後測定；
- 剥離再処理の可否；
- 再処理回数と外観リスク；
- 最終責任境界。
12. アルマイト前後の検査
| 段階 | 主な検査 | 目的 |
|---|---|---|
| CNC初品 | 前加工目標、基準、加工代 | 補正ロジック確認 |
| CNC量産 | 穴、溝、ねじ、重要面の傾向 | 誤ったロットの流出防止 |
| 表面処理工程 | 皮膜、前処理、引掛け、マスキング | 処理一貫性 |
| アルマイト後寸法 | 内径、外径、溝、位置決め径 | 納入寸法証明 |
| アルマイト後機能 | ねじゲージ、嵌合、導通、シール | 組立機能証明 |
| 外観 | 色、光沢、引掛け、境界 | 外観証明 |
| 組立 | 実部品嵌合と寸法連鎖 | 単品合格・組立不良の防止 |
小径、深穴、止まり穴、複雑溝は開放面と同じ皮膜にならない場合があります。寸法、皮膜、機能を組み合わせて判定します。
13. よくある不具合と修正
| 不具合 | 主な原因 | 修正 |
|---|---|---|
| 穴が小さい | 補正なし、皮膜過大、前処理前提誤り | 再計算、マスキング、後加工 |
| 外径が大きい | 外向き成長の未考慮 | CNC目標変更 |
| 溝が狭い | 両側皮膜 | 両側補正またはマスキング |
| ねじが渋い | フランク皮膜、入口残膜 | 補正、マスキング、後タップ |
| シール不良 | 面形、粗さ、境界 | マスキングまたは後仕上げ |
| 導通不良 | 接点全面成膜 | 導電マスキング |
| 境界外観不良 | 手作業マスクばらつき | 専用治具、限度見本 |
| ロット内寸法分散 | CNC、皮膜、前処理の変動 | 共同SPC、ロット追跡 |
| 再処理色差 | 剥離、二次エッチング、素地減少 | 再処理制限、寸法再検証 |
14. 量産ウィンドウの確立
最終機能寸法を定義
→ 皮膜と前処理を選定
→ 前加工目標を計算
→ 試作
→ 前後寸法を測定
→ 嵌合、導通、シール、外観を確認
→ 引掛け・マスクを固定
→ 小ロット確認
→ CNCとアルマイトの共同管理範囲を設定
→ 量産傾向を監視試作記録には次を含めます。
- 合金と調質；
- CNC寸法；
- 前処理；
- アルマイト種類と皮膜；
- 引掛けとマスキング；
- アルマイト後寸法；
- 外観と機能；
- 再処理履歴。
量産では皮膜厚さだけでなく、前加工目標とアルマイト後CTQも監視します。
15. RFQに必要な情報
| RFQ資料 | 工学的な用途 |
|---|---|
| 管理された2D図面と3Dモデル | 嵌合、溝、穴、ねじ、マスク領域 |
| 合金と調質 | 前処理と外観応答 |
| アルマイト種類と皮膜範囲 | 寸法変化見積り |
| 色、光沢、前処理 | 外観と素地除去 |
| 最終寸法状態 | 検査段階 |
| 嵌合公差と寸法連鎖 | 補正、マスク、後加工選定 |
| ねじとゲージ要求 | ねじ工程選定 |
| 導電、シール、接着、熱接触 | 局部無皮膜または後加工 |
| マスキング境界と引掛け制限 | 工装と外観受入 |
| 検査と報告 | 前後寸法データ |
| 年間数量、ロット、仕様数 | 専用マスク工装評価 |
| 試作・量産時期 | 試験と工程確認 |
見積前に次を確認します。
- 最終状態で適用する寸法；
- 全面成膜領域；
- マスキング領域；
- アルマイト後加工領域；
- 前処理除去量の確認方法；
- 前加工目標と最終寸法の責任。
よくある質問
アルマイト後に部品寸法が変化するのはなぜですか？
酸化皮膜は一般的なめっきのように表面上だけへ堆積するのではありません。アルミ素地の内部側と外側の両方に形成され、エッチングや化学梨地では素地もわずかに除去されるため、最終寸法は素地除去と外向き皮膜成長の差し引きで決まります。
ねじや精密穴はアルマイト時にマスキングが必要ですか？
必ずしも必要ではありません。皮膜厚さ、公差、導電、耐摩耗要求に応じて、加工補正、マスキング、またはアルマイト後仕上げを選びます。厳しい嵌合、導電接触、シール、高精度位置決めではマスキングや後加工を優先しますが、液漏れ、境界ばらつき、工装コストも評価します。
図面寸法はアルマイト前と後のどちらで指定しますか？
機能寸法は、アルマイトと封孔を完了した最終納入状態で定義することを優先します。さらに、アルマイト前加工目標、皮膜を付ける領域、マスキング領域、皮膜範囲、測定段階、最終組立条件を図面または承認工程文書で明確にし、加工側と表面処理側が異なる状態で同じ公差を解釈しないようにします。
アルマイト部品のRFQには何が必要ですか？
管理された2D図面、3Dモデル、合金と調質、アルマイト種類と皮膜厚さ、色と光沢、最終寸法状態、嵌合公差、ねじ、シール、導電領域、マスキング境界、引掛け制限、前処理、検査方法、年間数量、ロット、試作と量産時期を提示します。
