アルミ部品に「アルマイト処理をしてほしい」と依頼するとき、通常アルマイトと硬質アルマイトのどちらを指定しているか意識していますか？ 膜厚は最大4〜5倍、硬さは2倍以上、処理コストも大きく異なります。見た目は似ていても性能はまったく別物で、「硬さと耐摩耗性が必要だから」と思って硬質を選ぶのは正しいのですが、合金の種類によっては処理できないケースもあります。本記事で使い分けの判断軸を整理します。
通常アルマイト vs 硬質アルマイト——基本スペックの比較
| 項目 | 通常アルマイト（Type II相当） | 硬質アルマイト（Type III相当） |
|---|---|---|
| 膜厚 | 5〜25μm | 25〜100μm（要求値による） |
| 硬さ | 200〜300HV | 300〜600HV以上 |
| 処理液温度 | 常温〜約20℃（15〜22℃が多い） | −5〜0℃以下の低温管理 |
| 電流密度 | 1〜1.5 A/dm² | 2〜3 A/dm²（高電流密度） |
| 電解液 | 硫酸（約15〜20%） | 硫酸（低温）またはシュウ酸・混酸系 |
| 色調（封孔前） | ほぼ透明〜淡灰色 | 濃灰色〜暗色（膜が厚く光を吸収） |
| コスト目安 | 基準 | 通常の2〜4倍（冷却設備・時間・管理コスト） |
| 代表規格 | MIL-A-8625 Type II / JIS H 8601 | MIL-A-8625 Type III / JIS H 8603 |
硬質アルマイトは「通常アルマイトの高性能版」ではなく、処理温度・電流密度・時間・合金適性がまったく異なる別工程です。設計段階から処理区分を明示する必要があります。
アルマイト皮膜の成長メカニズム——なぜ硬くなるのか
アルマイト（陽極酸化）はアルミニウムを陽極として電解液中で酸化させ、表面に酸化アルミナ（Al₂O₃）皮膜を形成する表面処理です。皮膜は2層構造をとります。
通常アルマイトでは処理温度が高いほど溶解（酸による皮膜の再溶解）が進み、多孔質で比較的柔らかい皮膜になります。一方、低温（0℃以下）・高電流密度の条件では皮膜の溶解が抑制され、緻密な結晶質γ-アルミナが生成されます。これが硬質アルマイトの硬さ（300〜600HV以上）の源泉です。
寸法変化の設計——「膜厚の半分が母材に食い込む」
通常アルマイトでも同様の現象が起きますが、膜厚が5〜25μmと薄いため影響が小さく見落とされがちです。硬質アルマイトで膜厚50〜100μmになると無視できない寸法変化になります。発注図には「硬質アルマイト後の仕上げ寸法」を明記し、処理業者と事前にすり合わせることが必須です。
合金種別による適性——これを知らずに発注すると失敗する
| 合金系 | 代表合金 | 硬質アルマイト適性 | 理由と注意点 |
|---|---|---|---|
| 1000系（純Al） | A1100 | ◎ 良好 | 合金元素が少なく均一な皮膜が形成されやすい。やや軟質。 |
| 5000系（Al-Mg） | A5052・A5083 | ○ 良好 | Mg量が多いと皮膜色が濃くなるが、処理性は良好。海洋用途にも使われる。 |
| 6000系（Al-Mg-Si） | A6061・A6063 | ◎ 最適 | Siとの析出物（Mg₂Si）が均一分散し、緻密で均一な硬質皮膜が得られる。硬質アルマイトの主力合金。 |
| 7000系（Al-Zn-Mg-Cu） | A7075・A7050 | △ 要注意 | Cu・Zn量が多いと皮膜が不均一になりやすく、焼け（局所溶解）が起きる。条件管理が重要。 |
| 2000系（Al-Cu） | A2017・A2024 | × 困難 | 高Cu含有（3.5〜4.5%）により皮膜形成が著しく困難。処理しても密着不良・割れが起きる。原則として硬質アルマイト非推奨。 |
| ダイカスト合金 | ADC12等 | × 不可に近い | 高Si（9〜12%）・高Cu含有で皮膜が均一に形成されない。電鋳・溶射等の代替を検討。 |
封孔処理（sealing）の有無と特性変化
アルマイト皮膜のポア（細孔）は、封孔処理を行うことで性能が変わります。硬質アルマイトでは封孔の有無を目的に応じて選択します。
ポアに水和アルミナや封孔剤が充填され、耐食性・耐汚染性が大幅に向上。染色した場合は退色防止効果も得られる。一方、封孔によりわずかに硬さが低下する場合がある。耐食性重視の用途に指定。
ポアが開いたままなので、固体潤滑剤（PTFE・MoS₂等）の含浸処理が可能。耐摩耗性を維持しながら摩擦係数を下げたい用途（カム・スライダー等）に有効。耐食性は封孔品より劣る。
MIL-A-8625 Type III と JIS H 8603
硬質アルマイトには航空・防衛・半導体分野で参照される規格があります。
| 規格 | 区分 | 主な要求事項 |
|---|---|---|
| MIL-A-8625 Type II | 通常アルマイト | 膜厚1.8〜25μm、耐食性（塩水噴霧） |
| MIL-A-8625 Type III | 硬質アルマイト（hard anodic coating） | 膜厚13〜75μm以上、硬さ要求あり（一般的に240HV以上）、耐摩耗性試験 |
| JIS H 8603 | 硬質陽極酸化皮膜（国内規格） | 皮膜の硬さ・膜厚・耐摩耗性を規定。1種・2種で膜厚区分が異なる。 |
トラブル事例：A7075に硬質アルマイトをかけたら焼けと割れが発生した
通常アルマイトで足りる場面・硬質が必要な場面
| 場面 | 推奨処理 | 理由 |
|---|---|---|
| 外観・耐食性のみ必要（民生電子機器・装飾） | 通常アルマイト | 膜厚10〜15μmで十分な耐食性。コスト大幅削減。 |
| 摺動・摩耗が発生する機械部品（シリンダ内面・ガイド） | 硬質アルマイト | 膜厚50μm・400HV以上が摩耗寿命に直結。封孔なし＋PTFE含浸で摩擦低減も可能。 |
| 半導体プロセス装置の内壁（プラズマ耐性） | 硬質アルマイト（封孔あり） | 膜厚50〜100μmの高密度皮膜がプラズマエロージョンとハロゲン系ガス腐食に対応。 |
| 航空・防衛部品（MIL規格指定） | 硬質アルマイト Type III | MIL-A-8625 Type III指定が多い。合金適性（6061◎、7075要注意）を事前確認。 |
| 精密機械部品（寸法精度±5μm以下） | 硬質アルマイト（寸法設計込み） | 膜厚の50%が母材内部成長を計算に入れた素材寸法で加工。処理後研削を組み合わせる場合も。 |
- アルミ合金の種別を確認した（6000系◎ / 7000系△要条件確認 / 2000系・ダイカスト×）
- 要求膜厚を決定し、処理業者と実現可能な膜厚範囲を確認した
- 寸法設計に「膜厚の約50%が母材内部成長」を反映した素材寸法で加工した
- 封孔処理の有無を用途（耐食性重視 vs 固体潤滑剤含浸）から判断した
- 適用規格（MIL-A-8625 Type III / JIS H 8603）を明記した
- 硬さ要求値（例：400HV以上）を発注仕様書に数値で明記した
- 7075・2000系の場合は業者に処理実績と試験品での確認を求めた
- 処理後の検査方法（膜厚測定・硬さ確認・外観目視）を発注時に合意した
まとめ
- 硬質アルマイトは低温（0℃以下）・高電流密度で形成する結晶質アルミナ皮膜で、膜厚25〜100μm・300〜600HV以上が目安
- 通常アルマイトとは処理条件も性能もまったく別物——設計段階から区分を明示する
- 膜厚の約50%が母材内部に成長するため、精密部品は必ず寸法設計に組み込む
- 合金適性：6000系◎、7000系△（要条件確認）、2000系・ダイカスト合金は原則不可
- A7075への硬質アルマイトは焼け・割れが起きやすく、膜厚と処理条件の慎重な管理が必要
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