アルマイトとめっきで寸法はどれだけ変わるか、φ10H7のはめあいとM5のねじで計算する

装置のアルミ部品には、例として、ワークを位置決めするピンを差し込むプレートや、ワークを把持するアタッチメントのように、白アルマイトを指定する部品があります。その部品図で表面処理を1行書くと、はめあいの穴やねじ穴の寸法が変わります。

削り上がりでは問題なく挿入できていたピンが、アルマイト処理から戻ってきたら入らない。原因の多くは膜の厚さです。φ10H7の穴とg6のピンなら、もともとの最小すきまは5μmしかなく、膜厚5μmのアルマイトでちょうどゼロになります。

図面の「白アルマイト」の一言で、寸法はどこまで変わるのか。4種類の処理で比べると、膜厚を考慮すべき穴とそうでない穴が分かれます。

膜の厚さより、つき方を見る

同じ膜厚でも、めっきとアルマイトでは寸法の変わり方が違います。めっきは元の面の上に別の金属が乗るので、膜の全部が外に出ます。一方のアルマイトはアルミそのものを酸化させて膜にするため、半分は外側へ成長し、半分は内側へ入り込みます¹。

次の図では、下の行で、直径の変化がめっきとアルマイトでどう違うかを見てください。

軸や穴の直径は両側で変わるので、めっきは膜厚tの2倍、アルマイトは膜厚tと同じだけ変わります。

膜厚そのものは、処理ごとに並べると桁が違います。

処理	膜厚の目安	穴径の変化
白アルマイト	3〜5μm	−3〜−5μm
黒アルマイト	5〜10μm	−5〜−10μm
無電解ニッケル	指定による	膜厚の2倍
黒染め	約1μm	ほぼ変わらない
三価クロメート	0.1〜2μm（資料で差）	下地のめっき次第

アルマイトの値はミスミの表から取りました²。三価クロメートは単独の膜ではなく、亜鉛めっきの上に作る化成皮膜です。皮膜の厚さは資料で差があり、大阪産業技術研究所は0.1〜0.4μm³、ミスミの表は1〜2μmとしています²。どちらにしても、寸法を変えるのは3〜20μmある下地の亜鉛めっきのほうです²。黒染めは鉄の表面を黒い酸化膜に変える処理で、厚さは1μmほど。寸法がほとんど変わらないので、公差の厳しい部品にも使えます⁴。

膜厚にはばらつきもあります。アルマイトの加工業者は、指定膜厚のおよそ±25%を見込むよう案内しています⁵。10μm指定なら7.5〜12.5μmです。

表の膜厚そのものも目安と考えてください。白アルマイトの3〜5μmはミスミの表の値で、ほかの業者は一般のアルマイトを3〜25μmの範囲で受け、硬質なら30〜150μmを扱います⁶。黒を濃くするには約15μm以上が必要という案内もあり⁵、硬質の厚さになると、はめあい部では処理後に仕上げることまで考えます。はめあいに関わる穴なら、膜厚を図面で指定するか、加工先に確認しておきます。

φ10H7のすきまを計算する

ワークの位置決めピンを差し込む穴のように、はめあいで位置が決まる穴の側だけを処理すると、すきまはどう変わるのか。φ10のH7は0〜＋15μm、g6は−14〜−5μmなので、処理前のすきまは5〜29μmです⁷。記号の読み方ははめあいの記事で説明しました。穴径が小さくなるぶんを、そこから引いていきます。

次のグラフでは、帯の下の線が太い横線（すきま0）を下回る膜厚を見てください。

最小すきまが太い横線を下回ると、公差の範囲内でも軸が入らない組み合わせが出てきます。白アルマイトの上限5μmで最小すきまは0、黒アルマイトの10μmなら−5μm。無電解ニッケルは同じ5μmで−5μmまで下がります。

対策は、処理前の寸法をずらす、処理後の寸法で指示する、はめあい面をマスキングする、の3つです。たとえば白アルマイト5μmで処理後にH7を狙うなら、処理前の穴は＋5〜＋20μmで加工することになります。ミスミの解説にも、処理前寸法と処理後寸法、マスキングの要否を図面で明確にしておくようにとあります²。

逆に、膜厚を考慮しなくてよい穴もあります。L形ブラケットのM5用のキリ穴はφ5.5で、ボルトとのすきまは直径で0.5mm。白アルマイト5μmで穴がφ5.495になっても、ボルトの入り方は変わりません。

ねじは膜厚の4倍で有効径が変わる

アタッチメントやブラケットを締結するねじ穴は、もう一段厳しくなります。山の斜面に膜がつくと、有効径は膜厚の4倍も変わるからです。次の図では、青い矢印で示した半径の方向のずれを見てください。

斜面に直角な膜厚tは、半径の方向に測るとt÷sin30°で2tになり、この関係はねじ山の角度だけで決まります。膜が斜面に均一につくとすれば、おねじに5μmのめっきを付けると有効径は20μm太くなります。めねじに白アルマイト5μmをかけると、外側へ成長する半分の2.5μmが有効径を変えるので、10μm細くなる計算です。

M5のめねじ（6H）の有効径は4.480〜4.605mmで、幅は125μmあります⁸。10μmならまず収まりますが、タップが下限近くで仕上がっていれば入りにくくなることもあるでしょう。硬質アルマイト30μmなら−60μmで、公差幅の半分近くを占めます。ミスミの解説でタップ穴と圧入部、はめあい部、軸受の取付部が不具合の起きやすい箇所に挙がっているのも、この計算と合います²。

ボルトの側では、膜が摩擦も変えます。クロメートと三価の皮膜では摩擦係数がわずかに違い、亜鉛めっきの浴の種類による差のほうが大きいという報告があります³。同じトルクで締めても軸力が変わるので、その影響はボルトの強度区分の記事で計算しました。

母材で選択肢はほぼ決まる

処理の選び方は、母材でおおよそ絞れます。アルミならアルマイトが基本。鉄なら、安く防錆するなら亜鉛めっきと三価クロメート、寸法を変えたくなければ黒染めです。ただ、黒染めの防錆は一時的なものと考え、油を併用します⁹。

硬さと均一な膜厚が必要なら無電解ニッケルで、鉄にもアルミにも使えます。形状によらず膜が均一につく反面、ミスミの表ではニッケルめっきの10倍以上の価格とされています²。

部品図に書く前に、穴を1つずつ見直す

図面に「白アルマイト」と書く前に、穴を1つずつ見直してください。ボルトが通るだけの穴か、ピンや軸受が入る穴か、ねじを切った穴か。膜厚を考慮する箇所は、たいてい部品の中の数か所だけです。処理前寸法か処理後寸法か、マスキングの要否は、その数か所について部品図に書きます。

提供前の装置設計の支援アプリMEKARIQは、ワーク仕様などの装置の条件から、3Dと組立図・部品図・部品表を生成します。（MEKARIQ は、株式会社Anamorphosis Networks が開発している装置設計の支援アプリです。MANUFAC を制作する株式会社Game は、その開発を受託しています。この段落はその紹介です。）生成のたびに検図し、結果を○▲×で示します。

2026年11月9日 更新：装置の部品図に表面処理を指示する場面を中心に、業界の用語で構成と表現を書き直しました。

注

1. MONOist「アルミニウムと銅のいろいろと、めっきやアルマイトのお話」。アサヒメッキの「表面処理加工 硬質／白黒アルマイト処理加工」も、皮膜厚みの約1/2を寸法の増加として考慮するよう書いています。 ↩

2. ミスミ meviy「メッキの種類・選び方・設計時の注意点」と、ガイド「表面処理」の表。後者は三価クロメートの層厚さを1〜2μmとしており、注3の値とは差があります。 ↩ ↩ ↩ ↩ ↩ ↩

3. 大阪産業技術研究所 テクニカルシート「クロメート代替3価クロム化成処理皮膜の特徴と課題」（膜厚0.1〜0.4μmと摩擦係数）、「クロメート皮膜の特徴と今後の課題」。 ↩ ↩

4. 注2のmeviyの解説と、テーエム「鉄・黒染め＜機械部品＞金属表面処理」。 ↩

5. 注1のアサヒメッキの案内。 ↩ ↩

6. 電化皮膜工業「めっき（アルマイト）技術」。 ↩

7. OSG「はめあいの寸法許容差（JIS B0401抜粋）」の基準寸法6〜10mmの行。 ↩

8. タンガロイ「TungTap カタログ」の「ナットねじ ISO 6H」の表。 ↩

9. ミスミ meviy「防錆、耐食性に優れた金属・表面処理の選び方」。 ↩