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ボルトについて考える
バイクのエンジン回りは高熱や湿気、油、ダストなどにさらされた過酷な環境。

そんなエンジンには多数のボルトやナットが使用されていますね。
ここしばらく、そんなボルトについて考えていました。

※この記事は机上調査の結果をまとめたもので実験や研究による裏付けはしておりません。内容の保証までは致しかねますのでご参考までとして下さい。

バイクのエンジンは主にアルミでできていますが、多数のボルトが使われています。
メーカーが製造した状態のまま何一つ変えることなく使い続ければいいのかもしれませんが、マフラーを替えたりと、部品を替えたときに固定用のボルトも標準品ではなくなることが多いと思います。
そんなケースでよく使われるのがステンレスボルトだったりします。

ステンレスはその名の通り、ほとんど錆びない(実際はクロムが表面に不動態を形成して酸化が内部に進行しないだけ。チタンやアルミも同様。)うえに丈夫で、価格も比較的安く、入手しやすい。
また、パーツメーカーがカスタム心をくすぐるような、あるいは、性能向上を匂わせるようなスペシャルなボルトを販売していたりします(非常に高価ですが)。
ボルト単体で見るとステンレスボルトは魅力的なんですが、アルミエンジンで使用する場合にはちょっと問題があります。

それは「電食(電蝕)」や「異種金属接触腐食」、「ガルバニック腐食」と呼ばれるもの。

ステンレスのシンクに缶詰の空き缶を放置していたらいつの間にか真っ赤に錆びていた、ということがありますが、これは電食による急激な腐食の一例だそうです。ステンレスと鉄、という種類の異なる金属が接し、その間に水分が入り込むことで電気的な金属の腐食が発生しているとのこと。

金属には「イオン化傾向」という性質があって、金属元素によってその度合いが異なります。2種類のイオン化傾向が異なる金属に水分(電解液)が加わることで「ボルタ電池」の状態が成立し、イオン化傾向の強い金属の原子から電子が失われて腐食してしまう、という現象です。

←イオン化傾向 大
K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

並び順の覚え方として次のような語呂合わせを聞いたことがあるのではないでしょうか。
か(K)そう か(Ca)な(Na)ま(Mg)あ(Al)あ(Zn)て(Fe)に(Ni)す(Sn)る な(Pb)ひ(H)ど(Cu)す(Hg)ぎ(Ag)る しゃっ(Pt)きん(Au)

バイクのエンジンの場合で言うと、アルミ(Al)はイオン化傾向が強く、電位が低くて錆びやすい金属、ステンレスは電位が高くて錆びにくい金属。この2者を電解液となるものを介して接触させていると、アルミに腐食が発生します。

特に、エンジンのように高熱になったり冷えたり、乾いたり湿ったり、の変化が激しい場所では腐食の進行も速いようです。マフラーのフランジボルトの場合、アルミ製のシリンダーヘッド側のネジ穴が腐食してボルトに固着(カジり付き)、普通に回して抜くことが出来なくなるばかりでなく、カジりついたボルトを無理に外そうとするとボルトが折れることもあり、大変なことになります。

アルミエンジンにステンレスボルトを使う場合は、少なくとも、ボルトにスレッドコンパウンドなどの耐熱性のある潤滑剤を塗っておくことで固着を防止することが出来ます。

または、純正ボルトか、同等の亜鉛めっきのスチールボルトを使います。

鉄(Fe)は錆びやすいので、ボルトなどの部品には何らかの表面処理がされていることがほとんどで、亜鉛(Zn)やクロム(Cr)などを使ったメッキがその一種。ほか、塗装など。
見た目の美しさが求められない場合にはだいたい亜鉛めっきが採用されていますが、実はこの亜鉛が大事な役割を担っています。

亜鉛めっきされた鉄部品とアルミの間にある亜鉛が犠牲陽極となって、アルミが腐食するより前に亜鉛が崩壊してカジりつきを防いでいます。亜鉛メッキが白く粉を吹いたようになって見苦しいですが、大事な仕事をしてくれてるってことですね。

イオン化傾向の大きい金属(アルミなど)の表面積が、イオン化傾向の小さい金属(鉄など)の表面積に比べて相当大きい場合は電食の影響が小さくなるなどの条件もあるようですが、長年の使用で厳密に管理する必要がある場所では留意しておくべきだそうです。

以上がボルトについて調べたこと。

ということで、ステンレス製のマフラーフランジボルトに耐熱グリースを塗ってカジり付き対策していましたが、フランジとの間に挟むスチール製の皿バネが異様に錆びていたので、スチールボルトに交換してみることにしました。

ただ、ホームセンターで入手できたのはユニクロメッキか鉄生地(四三酸化鉄皮膜)のものだけでした。
今回は四三酸化鉄皮膜の鉄生地ボルトを試してみることにしました。耐熱グリースを塗って締め込み、様子を観察することにします。
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【後日談】
しばらくこのボルトを使ってみたところ、錆は主に露出している頭の部分に発生していて、ねじ込んである部分は耐熱グリースの効果もあって錆びてはいませんでした。しかし、防錆力はほとんど無いので赤錆が出ていました。

錆の原因となる水分は、雨天走行はしていないため、結露やカバーの水漏れによるものです。

その後、ユニクロ、三価ブラック、有色クロメートのボルトも試してみましたが、頭以外の部分に目立った腐食は無く、これらの亜鉛メッキボルトでは赤錆の発生は抑えられていました。

僕個人の話しになりますが、マフラーのエキパイ固定ボルトの場合は、オイル交換のたびにマフラーを外しているので耐熱グリースを塗っておけばステンレスボルトでも何ら問題は無かったんですけどね。
一般的には頻繁に着脱するものではないと思いますので、そういう場合には留意しておくと良いでしょう。
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ちなみに、下の写真は純正部品のボルトです。M8×40で、サイクロンで使用しているものより10ミリ長いので使えませんが、この標準ボルトは緑色クロメートで亜鉛めっきの中では最も防錆力が強いものです。特に、古いバイクでは至るところに使われているのがこの緑色クロメート処理された鉄部品です。

やはり、メーカーはボルト1本についても最良のものを選択をしている、ということですね。

近年では六価クロムなどの毒性が強い薬液を使うことが禁止されており、緑色クロメートや有色クロメートの部品は量産が不可能になってきています。純正部品のボルトも三価ブラックやニッケルメッキなどのものに置き換わっており、自然環境保護という大きな課題がここにも関係しています。
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by group-a | 2009-10-17 19:08 | GSX1100Sカタナ | Comments(6)
Commented by がみ at 2010-04-27 12:50 x
ぐぐっていて、HPを見つけました。すごくためになります。
なかなか、いい話を教えていただきました。私も純正のボルトにもどそうかと・・・
Commented by group-a at 2010-04-27 23:41
コメントありがとうございます。
エラそうに書いてますが、いろんなサイトで調べたことの受け売りでお恥ずかしい限りです。

カジリつきは厄介ですが、グリースでだいたいは回避できるようです。
エキゾースト周りなどの条件の厳しいところは、やはり材質から気にかけておいたほうが、長い目で見るといいのかもしれないですね。
Commented by べんぞ〜 at 2016-06-11 06:30 x
はじめまして。
K型ウルフのレストア中です。
参考にさせていただいてます。
フランジボルト・ナットですが、
私はスタッドボルトにADS材、
ナットにS35C材を、
四三酸化皮膜処理してつかってます。
モリブデンコートもしてみました。
まだ実験段階ですか、
めっきせずに済むならいいなぁ、
と思ってやってます(^^;;
Commented by group-a at 2016-06-11 10:15
べんぞ~さん、コメントありがとうございます
材質からこだわって使っていらっしゃるんですね。

最近は純正部品でも表面処理がRoHSなんかの関係でサビに強い表面処理が出来なくなって、防錆性能が著しく悪くなりました。
カジリのリスクが高いステンも、THCやなんかのグリス併用で大丈夫なんじゃないか?って最近は思い始めました(笑)。

けど、こういう細かいこだわりもまた楽しいものですよね!
Commented by orange_base at 2019-08-20 10:41
金貸そうかな?
分かりやすいです(≧∇≦)b
ボルト変えるの大好きorangeとしてゎ
受売りさせてもらいますね
ナイスです(^^ゞ
Commented by group-a at 2019-08-20 11:37
こんにちは>orange_baseさま

例えば社外パーツを取り付けてカスタムしても、ボルトの美観が良くないと折角のパーツが映えませんよね。わかります(笑)

オートバイなら、エンジンやブレーキ、足回りなど重要な場所でなければ、よほど雨ざらしにするとかでなければ大丈夫だと思いますので楽しむのもアリと思います。
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