製造業において、品質トラブルの原因の多くは「見えない欠陥」から始まります。中でも、鋳造品や焼結金属において頻発する「ピンホール」や「微細な空隙」は、完成品の気密性・耐圧性・絶縁性を著しく損なう恐れがあります。
そんな見えないリスクに対処するための技術が「含浸処理（がんしんしょり）」です。今日は、含浸処理の原理・目的・処理プロセス・材質別適応・産業活用事例・導入ポイントまでを徹底的に解説します。
含浸処理とは何か？｜定義と技術的背景
含浸処理とは、鋳物や焼結部品に発生する微細な孔（ピンホール・ポロシティ）に封孔材を浸透させて、漏れや腐食などの不具合を防止する加工技術です。
この「孔」は、肉眼で確認できないほど微細ですが、以下のような不具合を引き起こします。
- 液体やガスの漏れ
- 真空・高圧下での機能不全
- 腐食の進行による強度低下
- 絶縁破壊やショートなどの電気的トラブル
含浸処理では、こうした欠陥に対し真空・加圧を用いた物理的な手法で封孔材を内部に押し込み、硬化・密閉することで品質の安定化を実現します。
含浸処理の必要性｜なぜ鋳物・焼結製品は空孔ができるのか？
鋳造や粉末冶金（焼結）は、複雑形状の部品を一括成形できる優れた技術ですが、製造過程で空気やガスが材料内に閉じ込められやすく、微細な空洞（ピンホールやマイクロクラック）が生まれやすいという課題があります。
ピンホールの主な発生原因
- 金属の冷却時に発生するガス収縮
- 材料内の不純物・酸化物
- 焼結時の粉末粒子間の結合不良
- 内部ストレスによる微小クラックの発生
こうした欠陥は、外観検査や一般的な非破壊検査では発見できないことも多く、最終組立後に初めて漏れや破損として表面化することがしばしばです。
含浸処理の原理と工程｜真空・加圧を駆使した封孔技術
含浸処理では、真空と加圧を活用し、封孔材を部品内部に浸透させます。代表的な工程は以下の通りです。
含浸処理の一般的な工程フロー
- 前処理（洗浄）
油分・汚れ・酸化被膜を取り除き、封孔材の浸透性を高めます。 - 真空脱気
部品を真空容器に入れ、内部の空気を抜くことで空孔が陰圧状態になります。 - 含浸（加圧）
脱気した状態で封孔材を投入し、加圧して空孔内部に押し込みます。 - 余剰材除去・洗浄
表面や溝に残った含浸材を除去し、必要に応じて洗浄。 - 硬化処理
加熱またはUV照射などで封孔材を硬化させ、空孔を密封。 - 最終検査・仕上げ
漏れ検査や寸法チェックなどを実施して品質を確認します。
封孔材の浸透原理
- 真空下で部品内部の空気を抜く
- 封孔材を加圧状態で流し込むことで「負圧→加圧差」により深部まで浸透
- 最終的に熱や光で硬化固定
封孔材の種類と特徴
使用される封孔材（含浸材）は、目的や使用環境に応じて使い分けられます。
| 種類 | 特徴 | 主な用途 |
|---|---|---|
| アクリル樹脂系 | 低粘度で浸透性良好。UVまたは加熱で硬化。 | 自動車部品、油圧機器などの高気密部品 |
| エポキシ樹脂系 | 高耐熱・高接着性。硬化に時間がかかる。 | 高温環境、重機、機関部品 |
| 無機含浸材（ケイ酸塩系など） | 高温・薬品耐性が強い。使用は限定的。 | 原子力、航空宇宙分野 |
| 含油材 | 潤滑性能を目的とした含油処理。 | 焼結含油軸受、スライド部品 |
含浸処理の対象材質と適応例
| 材質 | 処理の目的 | 注意点 |
|---|---|---|
| アルミ鋳物 | ガス漏れ防止・オイル漏れ対策 | 表面処理との順序に注意 |
| ダイカスト品（ADC12など） | ピンホール対策・歩留まり向上 | 亜鉛やシリコン含有量が多いと処理が難しいことも |
| 焼結金属 | 潤滑性・絶縁性向上 | 材料の多孔質構造に応じた封孔材選定が必要 |
| 鉄系鋳物（FC・FCD） | 耐圧性向上、塗装密着性改善 | 錆対策のため、含浸前洗浄が重要 |
含浸処理の活用事例と業界別ニーズ
自動車産業
- シリンダーヘッド、オイルパン、ポンプハウジングなどに使用
- 組立後のエンジン漏れトラブルを未然に防止
産業機械・油圧機器
- 油圧ブロック、バルブ、制御ユニットで気密保持
- 高圧環境下でも耐久性を維持
エレクトロニクス
- 電子ケース、熱交換器、冷却チャンバーなど
- 絶縁不良や腐食の原因を根本的に遮断
医療・航空・宇宙分野
- 高耐圧・高精度部品の封孔と信頼性確保
- 使用条件が厳しい分、封孔材や処理プロセスの精密さが要求される
含浸処理の導入メリットと課題
◆ 導入のメリット
- 歩留まり改善 → 不良品の再生が可能
- 品質向上 → 気密性・耐圧性の信頼性確保
- 長寿命化 → 腐食・摩耗の進行抑制
- 工程最適化 → 後処理との連携で全体コスト削減
◆ 留意点・課題
- 事前設計が重要
塗装・めっきなど他工程との順序管理が不可欠 - 品質保証体制
処理後は目視確認が困難なため、リークテストなどの実施が望ましい - 設備・材料コスト
初期導入には専門設備と熟練オペレータが必要
まとめ｜含浸処理は信頼性を支える“見えない加工技術”
含浸処理は、製品の外観に現れない微細な欠陥を補完し、部品の信頼性と製造効率を支える縁の下の力持ちです。鋳造や焼結を用いた量産工程では特に重要性が高く、コスト削減と品質保証の両立に寄与します。
現在では、自動車産業のみならず、航空、医療、電気分野など幅広い業界で活用が広がっており、今後も需要の高まりが予測されます。見えないリスクに備える加工技術として、含浸処理は今後さらに注目されるでしょう。
