製品寿命の腐食・防食
北海道大学客員教授

藤田1．はじめに栄 Sakae Fujitaる。Cooper ら1） は 表 1 製品寿命の定義 1），2）
寿命分類
内容
絶対的陳腐化製品がその機能を「物理的」因は、故障等によ（絶対的）物理的寿命に発揮できなくなるまでの使Absolute
用期間
る「絶対的陳腐化」
obsolescence
心理的陳腐化と、「 心 理 的 陳 腐
美観的な劣化により心理的に（相対的）心理的寿命魅力を感じない、または満足化 」「 経 済 的 陳 腐
Psychological
していない製品の使用期間
obsolescence化 」「 技 術 的 陳 腐
技 術 的 陳 腐 化 新製品と比較してその機能等化 」 の4種 類 に 分（相対的）が劣っていると感じることで、機能的寿命Technical保有者が製品に価値を見出さ類 し た。「 絶 対 的
obsolescence なくなる使用期間
経済的陳腐化
陳腐化」は製品の経済的陳腐化は保有し続ける
（相対的）
経済的寿命
ことに経済的メリットがない
物理的耐久性に起Economicと判断されるまでの使用期間
obsolescence

製品寿命の決定要
世 界 人 口 は1950年25億 人、2000年61億人、2023年80億4500万 人 と 増 加 し、 そ の間製品生産量も増大し大量消費時代は現在も続いている。製品の生産、流通、消費は経済活動を活性化し、世界の高度経済発展を支えてきた。その一方で地球資源は徐々に枯渇化し、国際間の資源獲得競争は年々激しさを増している。20世紀には、大量に生み出された製品の多くがその物理的寿命に達する前に廃棄されていた。このまま放置すると人類存因するものであり、亡の危機が来ることから、21世紀になり持そ の ほ か の3つ は続可能な社会システムの構築が世界的に強力「相対的陳腐化」であるとしている。小口も2）に打ち出されてきた。人類が今後も安心・安

上記と同様の概念で製品寿命を「物理的寿命」

全に生存するためには、限られた資源および「心理的寿命」「経済的寿命」「技術・機能的エネルギーを有効活用していく必要がある。

寿命」に分類している。物理的寿命は製品が構造材料の防食技術は、構造物の長寿命化をその機能を物理的に発揮できなくなるまでの支える重要技術分野であり、資源採掘からリ期間で、他の3つはそれぞれ消費者心理、経サイクル・廃棄までの腐食劣化現象を定量的済、技術・機能の側面から製品価値が相対的に予想する腐食試験法と信頼性評価技術の開陳腐化によって決定される寿命で「価値寿命」発が求められている。

として分類できると報告している。製品寿命

ここでは、製品寿命の定義、耐久消費財のは製品が作られてから用をなさなくなるまで寿命、構造材料の寿命予測の実際を紹介し、の期間を指すと言えるが、その始点と終点に今後の製品寿命と腐食・防食の技術開発の方よってさまざまな異なる製品寿命を定義する向性について述べる。

ことができる2）。例えば、製造された製品が2．製品寿命廃棄されるまでの寿命（総製品寿命）や、製造された製品を購入した第一保有者が製品を手放すまでの寿命（製品年齢）等、使用する（1）製品寿命の定義

目的によって寿命の定義は異なっている。

表1は製品寿命の定義をまとめたものであSE 212 September 2023 21

（2）主要耐久消費財の寿命と買い替え
理由ては文献情報を見つけられなかったが、乗用車の廃棄時における故障の割合は表1の第一表23） は、2020年度のわが国の主要耐久保有者の買い替え理由の故障（23.3％）よ

消費財の平均使用年数と買い替え理由を調査り遥かに大きくなっていると推定される。

した結果である。買い替え前に使用していたものの平均使用年数をみると、最も長いもの（3）住宅の寿命

は ル ー ム エ ア コ ン（13.2年 ）、 電 気 冷 蔵 庫

図24） は、住宅寿命が無くなった（滅失）（12.9年）、電気洗濯機（10.2年）、カラーテ

建物についてまとめた資料で、日本の住宅は、レビ（10.0年）であり、買い替え理由は物1990年代から大きな変化はなく平均使用年

理的寿命の故障が多い。一方、平均使用年数数は約30年であり、未だに1世代1住宅のサが最も短い品目は、デジタルカメラ、携帯電イクルで住宅建設が行われていることを示し話で、買い替え理由は上位品目への移行であている。一方、米国は66.6年で2世代1住宅、る。乗用車は、買い替え理由が故障と上位品

イギリスは80.6年であり約3世代1住宅で住目への移行とがほぼ同じである。この調査で宅建設が行われている。住宅建設には膨大なは、第一保有者を調査対象としているが、自資材、人件費が必要であり、ライフサイクル動車の多くは中古車として使用されて廃棄さアセスメント（LCA）の観点でも住宅の長寿れる。図1は、2021年の乗用車の平均車齢と命化は一つの大きな課題であり、住宅の長寿平均使用年数を示したものである。平均車齢命化へ向けて住宅用材料や住宅構造に関わるとは自動車の初度登録から中古車として売る認定制度の改革が進められている。

までの第一保有者の保有期間の平均である。
平均使用年数は自動車を初度登録してから廃車するまでの平均年数である（表2の平均使（4）社会資本の寿命
図35）は建設後50年以上経過する社会資本用年数とは定義が異なる）。この40年で乗用車の平均車齢、平均使用年数は約2倍に伸び

図1

自動車の平均車齢と平均使用年数の推移ていることが分かる。乗用車が廃棄される平均使用期間は、2021年でルームエアコンを超えている。乗用車の最終廃棄の理由につい表2

わが国の主要耐久消費財の買い替え状況（二人以上の住居）3）

品目

平均使用 買 替 え 理 由 （ ％ ） 〈参考〉普及率年数
上位品目 住居の故障
その他 （令和3年3（年）への以降 変更
月末現在）

ルームエアコン
電 気 冷 蔵 庫
電 気 洗 濯 機
カラーテレビ
乗 用 車（ 新 車 ）光ディスクプレイヤー・
レ コ ー ダ ー
ビデオカメラ
電 気 掃 除 機
パ ソ コ ン
デジタルカメラ
携 帯 電 話
22

13.2
12.9
10.2
10.0
8.9

65.3
55.1
75.4
61.9
23.3

13.1
18.5
9.1
28.1
27.8

5.8
6.2
3.8
3.9
−

15.8
20.2
11.8
6.1
48.9

92.2
−
−
96.2
61.7

8.7

68.2

21.9

2.0

7.9

74.2

8.3
7.2
6.8
6.2
4.3

60.7
61.2
46.6
37.7
36.5

21.4
24.1
26.9
39.6
33.8

7.1
3.4
0.9
1.9
0.1

10.7
11.3
25.6
20.8
29.7

36.4
−
78.5
59.4
95.8

図2

減失住宅の平均築後年数の国際比較 4）

の割合を示したものである。高度成長期以降

図3

建設後 50 年以上経過する社会資本の割合 5）に整備された道路橋、トンネル等について、今後20年で建設後50年以上経過する施設の割合が加速度的に高くなると予測されている。これら構造物はコンクリート構造物、鋼構造物からなり、腐食が劣化の主要因である。

3．構
 造物材料の腐食寿命予測
技術と腐食試験法の功罪（3）材料選定における腐食試験法の失敗例（1）構造物材料の腐食寿命予測技術
腐食は材料と環境との化学反応であり、そ品質管理として規格化された腐食試験をそれらが直列、並列に絡み合って進行する複雑のまま実環境の耐食性評価試験として使用し系の化学反応である。10年以上の長期使用たため、その結果その選定材料は使用環境での構造物、装置で起きている腐食の寿命をタその耐食性を発揮しなかった事例が多い。そイムマシンのように再現して総合的に予測すのため、腐食試験法による材料選定の失敗は、ることは非常に難しい。そのため多くの場合、材料の製造メーカとその材料を適用した会社

実環境での暴露試験や実機での事故事例を解ともに大きな経済的損失を受ける。

析して材料の選択を行うことが多い。それは塩水噴霧試験（JIS Z 2371）は塗装や金属確度の高い予測技術である。既存材料では過表面処理等の品質管理試験として広く使われ去のデータベースを活用して DX 解析するこてきた。しかし、1970年頃から、塩水噴霧とにより寿命予測は可能である。しかし新し試験法が大気環境での塗装耐食と金属腐食をい材料を採用しようとするときには、この方再現していないことが明らかとなり6）、数多法は適用しにくい。そのため何らかの腐食促

くの大気腐食試験法が開発された。図4に自進試験により材料の耐食性評価をして材料選動車分野における腐食試験法の変遷の一例を択を行う必要がある。

示した。その時代に採用された材料に合わせて、試験法が改定されてきた。それぞれの腐（2）腐食試験法の目的
腐食試験の使用目的は、品質管理（工場出食試験法で選定された材料の耐食性優劣は必ずしも一致しなかったため、適用材料も紆余

荷検査、受入検査等）と材料評価（材料開発試験、材料施工性試験、腐食クレーム再現試

図4世界各国の自動車用腐食試験法の標準化の変遷

験、腐食機構解明試験等）に大別される。高度成長期の大量消費時代には物理的寿命に達する前にほとんどの製品は廃棄されていたため、その時代には腐食試験は実環境を再現していなくても工業的な取引での品質管理試験としての位置づけで済んでいた。一方、材料評価として腐食試験を適用するときには、実環境との相関性が不可欠である。
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曲折の変遷をたどった。我が国でも自動車用た。さらに、マルチマテリアル車体のガルバ腐食試験法 JASO M 609、JASO M 610が制ニック腐食を数値シミュレーションで再現し定されたが、この腐食試験法が実車腐食との定量的に腐食を評価するために「マルチマテ再現性が低いことから、自動車メーカでほとリアル車体におけるガルバニック腐食シミュんど採用されていなかった。そのため、現在レーション技術の開発」（2021年度〜2022

自動車メーカ、材料メーカ、防錆剤メーカ等年度）8）、10）で我が国初となる自動車車体の腐が共同で2024年4月の発行を目指して規格改

食シミュレーション技術開発が実施された。

定の活動を行っている。

4．材料選定における腐食試
験法適用の成功例（2）マルチマテリアル構造車体のガルバニック腐食の実車走行試験
革新的新構造材料等研究開発プロジェクト
では、自動車車体固有のガルバニック腐食現（1）革新的新構造材料等研究開発プロジェクト

7）

象の把握を目的として、まず腐食環境が厳しい北欧融雪塩散布地域においてマルチマテリ

自動車車体の超軽量化を目的に、2013年

アル接合試験片を取り付けた実車走行腐食試に経済産業省の革新的新構造材料等研究開発

験を行い、それに基づいて再現性の高い腐食プロジェクトは、新構造材料技術研究組合（以試験法を開発した。実車走行試験は、スウェー下、ISMA という）の設立の下で発足し、2デンストックホルムとヨーテボリ（北海側）年目から新エネルギー・産業技術総合開発機との間を走行する貨物車のトレーラ下部にマ構（NEDO）のプロジェクト（以下、本プロジェ

ルチマテリアル構造の板重ね構造のモデル試クトと記す）として展開された。プロジェク

験片を設置して実施した。供試材料は高強度ト前半（2013年度〜2017年度）で鋼材の高鋼板（980 MPa、以下 Fe と記す）、アルミニ

強度化とアルミ（合金）等の非鉄金属、熱可ウム合金 Al6016（以下、Al と記す）、熱可塑塑性炭素繊維強化プラスチック（CFRTP）等性 CFRP（CFRTP、以下 CF と記す）である。の革新的な新軽量材料の開発およびそれらの接合技 術 開 発 を 実 施 し て 、 プ ロ ジ ェ ク ト（3）融雪塩散布地域を対象としたガル

後 半 （2018年度〜2022年度）でマルチマ

バニック腐食再現試験法の設計

テリアル構造車体の設計とマルチマテリアル

2020年にスウェーデンストックホルムと技術の開発研究が行われた。車体のマルチマヨーテボリとの間での走行試験での環境測定

テリアル化において重要となる異種材料で発に基づいて、温度・湿度は絶対湿度で間欠的生するガルバニック腐食の解析・評価の開発に NaCl と CaCl2の質量比が5：1の模擬融雪研究はプロジェクト後半で実施された。「マ塩を試験片表面に付与するガルバニック腐食

ルチマテリアル車体における防食表面処理評

再現試験法を設計した8），9），11）。

価技術の開発」（2019年度〜2022年度）8）、9）で、実環境腐食を再現し、我が国初となる共通腐食評価法を設計して材料表面、化成処理、

24（4）ガルバニック腐食試験法の実車相
関性接着剤等の技術開発や接合・加工技術を組み

図59）は実車走行試験と新ガルバニック腐合わせた異種材料接合での最適な防食表面処

食試験法とで得られた各種ガルバニック腐食理技術を提案するための研究開発が実施され試験片（板合わせ構造）の隙間内部に発生し着するようになっる。図中で各ガルバニック組み合わせ（〇〇/てきて、材料も無〇〇）で赤字が測定データ側を示している。

駄なく使い切る時

図から明らかなように本試験法は北欧融雪塩代に入ってきた。

散布地域での実車腐食の再現性が非常に高い

近年の DX の進化ことが分かる。

は、腐食防食の分野でも既存材料の（5）マルチマテリアル車体におけるガ環境適合性評価のルバニック腐食シミュレーション

寿命予測を可能に技術の開発研究 8）、10）するであろう。ま図5

 大腐食深さにおけるトレーラ走行試験とガ最ルバニック腐食試験法との相関性 9）

実車走行試験の腐食深さの最大値（μｍ）

た腐食深さの最大値の相関を示した結果であ

新腐食試験法の腐食深さの最大値（μｍ）

本プロジェクトでは、ガルバニック腐食現た、 材 料 開 発 も、象の数値シミュレーション技術を開発するた

実環境再現性の高め、「マルチマテリアル車体におけるガルバい試験法による腐食機構と境界条件を取得しニック腐食シミュレーション技術の開発」て、近い将来、計算科学に基づいて新材料が（2021年度〜2022年度）を産官学連携で実開発される時代が来ることを期待する。

施した。研究期間が短かったために、開発対
象は Fe/Al のガルバニック対に限定されたが、実車と相関性の高い Fe/Al の一部の部位
でガルバニック腐食のシミュレーション技術と境界条件を見いだすことに成功した。

5．終わりに製品寿命の定義と腐食寿命予測技術失敗例と成功例を紹介した。腐食は複雑系の化学反応である。実験に使用した腐食試験条件の違いによって腐食機構が異なり、材料の優劣も大きく異なることが多い。腐食評価の基本は急がば回れである。先ずは実環境での腐食現象とその腐食機構を調査、解析することから

参考文献 1） Cooper T.：J. Consume. Policy, 27, 421-449, 2004.
2） 小口正弘：日本 LCA 学会誌，14（1），64-69, 2018.
3） 内閣府経済社会総合研究所景気統計部：経済社会総合研究
所景気，消費者動向調査（令和3年3月実施調査結果），p9,2021.
4） 国土交通省：我が国の住宅ストックをめぐる状況について（補足資料）p40. https://www.mlit.go.jp/policy/shingikai/content/001323215.pdf（参照日：2023年9月19日）．
5） 国土交通省社会資本の老朽化対策情報ポータルサイト：社会 資 本 の 老 朽 化 の 現 状，2020. https://www.mlit.go.jp/
sogoseisaku/maintenance/_pdf/roukyuukanogenjou.pdf（参照日：2023年9月19日）．
6） 黒川重男，番展二，大和康二，市田敏郎：鉄と鋼，72,1111, 1986.
7） 岸輝雄監修，新構造材料技術研究組合編著：革新構造材料とマルチマテリアル─上巻 技術概論 , 株式会社オーム社，2023.
8） 藤田栄，前掲 革新構造材料とマルチマテリアル─上巻，
p126
9） 小崎匠，岸輝雄監修，新構造材料技術研究組合編著：革新
構造材料とマルチマテリアル─下巻 プロジェクト成果総覧，株式会社オーム社，208, 2023.
10）片山英樹，藤本慎司，前掲 革新構造材料とマルチマテリ
アル─下巻，p 214
11）小崎匠，革新的構造材料研究開発2022年度成果報告会，
T65, 2022.

始めることが肝要である。筆者が関わったISMA プロジェクトでは、実車走行試験により腐食環境を明らかにして、それに基づいて実環境相関性の高い腐食試験法を開発したことは、実験室でのマルチマテリアル構造材料のガルバニック評価においてゆるぎない研究開発の軸となった。
近年、SDGs（持続可能な開発目標）が人類存続のために必須条件として社会的にも定ふじたさかえ

1980年北海道大学工学部応用化学専攻修士課程修了。日本鋼管（株）入社、2000年大阪大学大学院工学 研究科大学院学位取得、JFE スチール（株）スチール研究所表面処理研究部長、研究主席を経て JFE テクノリサーチ（株）シニアフェロー。2020年
新構造材料技術研究組合プロジェクトマネージャー、2023年同プロジェクト解散に伴い退職。現在、北海道大学大学院工学院客員教授、ISO TC156（金属および合金の腐食）国内審議委員
長等標準化に関わる各種委員会委員。

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