Strategic Environmental Research and Development Program (SERDP) and Environmental Security Technology Certification Program (ESTCP) Weapons Systems and Platforms Program Areaは、今後5年間で国防総省(DoD)のメンテナンスデポにおけるカドミウム(Cd)と六価クロム(Cr6+)の使用量を90%以上削減する戦略を策定しました。 この戦略には、この削減をどのように達成するかを示す目的、評価基準、および行動が含まれています。 この戦略では、国防総省のリソースを活用して、国防総省のデポコミュニティ全体でプロセスを再現するために、現場でのデモンストレーションを実施しています。
「六価クロム」という言葉は、正の6価のクロムを含む化学物質の略語です。
「六価クロム」とは、正6価のクロムを含む化合物の略称で、金属クロムは0価、天然の酸化クロムは正3価のクロムを含み、3価のクロムとも呼ばれます。
6価クロムは他の形態のクロムよりも著しく毒性が高いため、この区別は重要です。
6価クロムは既知の発がん性物質であり、主な暴露経路は蒸気や粉塵の吸入です。 6価クロムへの曝露による主な健康リスクは、肺がんを発症する可能性が高くなることです。 その他の潜在的な健康リスクとしては、喘息、鼻甲介の潰瘍や穿孔、皮膚炎などがある。 2006年、米国労働安全衛生局（OSHA）は、許容曝露限界値（PEL）を52μg/立方メートルから5μg/立方メートルへと10倍に引き下げ、製造やメンテナンス作業で使用される材料の中で最も厳しく規制されている材料の一つとなりました。
許容曝露限界値（PEL）とは、労働者が曝露される可能性のある化学物質の最大濃度のことで、通常、8時間の作業シフトの間の平均値に基づいています。
6価クロムはその毒性にもかかわらず、多くの望ましい特性を持っており、50年以上にわたってアルミニウム合金、鋼、マグネシウム合金などの材料のコーティングや仕上げに使用されてきました。 クロメート化合物の形でコーティングに組み込まれた6価クロムは、さまざまな環境下でほぼすべての金属に優れた腐食防止効果を発揮する。 傷がついて母材が露出するなどして塗膜が損傷すると、クロメートの溶解性の特性により、露出した部分に移動して腐食を抑制する。 クロメートは、以下のような様々な軍事用途の金属仕上げに使用されています。
- アルミニウム、マグネシウム、チタン合金の化成処理
- アルミニウム、マグネシウム、チタン合金の化成処理。
- アルミニウム、マグネシウム、チタン合金への化成処理
- プライマー中の腐食防止剤
- 陽極酸化皮膜の封孔
- カドミウムなどの犠牲防食皮膜の後処理
- コーティング前のスチール表面の前処理
- 接着剤のプライマー
多くのクロメートは、コーティングの「スタックアップ」と呼ばれる方法で耐食性を付与するために使用されています。” 例えば、多くの航空機の胴体はアルミニウム合金で製造されていますが、アルミニウム合金は腐食しやすい性質を持っています。
クロム酸塩に関連した潜在的な暴露や放出のほとんどは、金属仕上げやコーティングのビードブラスト、サンディング/グラインディング、ストリッピングなどのコーティング除去プロセスで発生します。
他の用途では、兵器システムの部品は、陽極酸化や硬質クロムメッキのために、クロムが6価の状態であるクロム酸溶液の入ったタンクに入れられます。 これらの用途では、耐摩耗性が求められ、硬質クロムメッキの場合には、様々な種類の部品の寸法公差を復元するために使用される。 これらのプロセスでは、最終製品に6価クロムは含まれませんが、タンクから排出される蒸気には6価クロムが含まれているため、作業者の暴露がPEL以下になるように多大な努力をしなければなりません。
6価クロムの労働者への暴露の最後の手段は、6価クロムを含むガスを発生させる溶接やろう付けなどのクロム含有材料の高温処理である。
国防総省は6価クロムを含む材料やプロセスの使用を減らすことに取り組んでいる。
国防総省は6価クロムを含む材料やプロセスの使用を削減することに取り組んでおり、2009年4月8日に取得・技術・兵站担当の国防次官から「Minimizing the Use of Hexavalent Chromium」と題したメモが発行されました。 その中で次官は、「6価クロムの使用に関連した深刻な人の健康と環境へのリスクのために、国内外の規制や管理が強化されています」と述べています。 これらの規制は、国防総省の規制負担とライフサイクルコストを増加させ、資材の入手可能性を低下させ続けるでしょう」と述べています。 さらに、”これは、DoDが確立された危険物管理プロセスを超えることを必要とする異常な状況である “と述べている。 彼は軍部に次のように指示しました。
- 代替品の適切な研究開発に投資する
- 代替材料やプロセスを認定するための試験の資金を確保する
- 代替品が十分な性能を発揮できる場合は、代替品の使用を承認する
- 認定された代替品の使用を許可するために、すべての関連する技術文書と仕様を更新する
- システム固有の6価クロムのリスクと代替品を認定するための努力を「プログラム環境」で文書化する。
このポリシーメモは、2011年に発行される新しい国防連邦調達規則補足書（DFARS）に正式に盛り込まれる予定です。
SERDPとESTCPは過去15年間に渡って
Cr(VI)の分野に大きな投資をしてきました。SERDPとESTCPは過去15年間に渡って6価クロムの分野に大規模な投資を行ってきました。幅広い用途と長年にわたる6価クロムの使用を考慮して、基礎研究から先端開発、代替品の受け入れのための試験と評価まで幅広い投資が必要とされました。 基礎研究では、6価クロムを含む化合物や代替抑制剤の腐食抑制メカニズムの理解に重点を置いてきた。 先行開発では、基礎研究に基づいて新材料、新試験方法、新塗装技術を開発しました。 実証実験では、多くの兵器システム部品の代替コーティングの検証データを収集しました。 これらの投資は、SERDPとESTCPが主催した数多くのワークショップによって導かれ、国防総省の軍需工場や相手先商標製品の製造業者に6価クロムの代替品を広く普及させることにつながりました。
その一例として、1990年代後半、ESTCPはHard Chrome Alternatives Team (HCAT)を後援し、国防総省の材料専門家やエンドユーザー、兵器システムメーカー、コーティングベンダーを集めて、6価クロムの代替品の実証実験を行いました。 このチームは国防総省の材料専門家、エンドユーザー、兵器システムメーカー、コーティングベンダーを集め、主にランディングギア、油圧アクチュエータ、ガスタービンエンジン部品などの航空機部品を対象に、硬質クロムメッキの代替として高速酸素燃料(HVOF)溶射によるセラミック/金属コーティングの実証と検証を行いました。 その結果、多くの軍用機の部品にHVOFコーティングが採用されるようになりました。
最近では、SERDPとESTCPはAdvanced Surface Engineering Technologies for a Sustainable Defense (ASETSDefense)を設立し、定期的なワークショップやウェブサイトを通じて、表面エンジニアリングにおける
Cr(VI)やその他の環境負荷物質の代替を促進しています。 ASETSDefenseのWebサイト( www.asetsdefense.org )には、表面エンジニアリングのデータベースがあり、研究者やエンドユーザーが6価クロムを含む有害物質やプロセスの代替となる実験室やフィールドでのテストデータ、認可、実装にアクセスすることができます。