データセンター液冷の二次側回路における内部腐食対策とは、冷却液（PG25/EG25 の水系媒体、または誘電性のフッ化液）と、湿SurfaceとなるMetal（銅の冷間プレート、アルミ支持材、ステンレス配管、ろう付け継手、鋳鉄ポンプケーシング）との適合性、電気化学的な腐食、堆積を制御するための工学的措置を指します。目的は、閉止式の二次側ループの水質・防食剤濃度・異種Metal間の絶縁を許容範囲に保ち、点食・電食・バイオフィルム（MIC）・パーティクルにより冷却プレートの熱抵抗が上がったり漏液が起きたりすることを防ぐことです。
TL;DR — 設計の根拠は GB/T 48023-2026 と二次側に関する OCP 規格。実際の調整レバーは冷却液の組成、水質、そしてMetalの絶縁設計です。
主要データと管理値
- GB/T 48023-2026（データセンター冷板式液冷）は 2026-07-30 公布、2027-02-01 施行。冷却液の規格値は規定附属書 A に収められています。
- 典型的な二次側ループの湿SurfaceMetalは 5 系統：銅（T2/C11000）、アルミ（6063/3003）、ステンレス（304/316L）、ろう材（Sn-Ag-Cu または銀なし Sn-Bi/Cu-P）、ポンプ・膨張槽の鋳鉄またはエンプラ。
- PG25 = プロピレングリコール 25% + 純水 75%。純水の比抵抗を反映する電気伝導率は ≤ 5 μS/cm、補給水 ≤ 600 μS/cm、循環液は pH 6.8–8.5 で ≤ 2000 μS/cm に抑えます。
- 静的質量減少は ASTM D1384-24 / SAE J1034 / ASTM D3306（88 ℃・336 h）で判定：ろう材 ≤ 30 mg/年、アルミ ≤ 30 mg/年、銅 ≤ 90 mg/年、鋳鉄 ≤ 90 mg/年、真鍮 ≤ 100 mg/年、鋼 ≤ 120 mg/年。
- Cu–Al の自然電位は 3.5% NaCl 中で約 0.60–0.75 V（SCE 基準）。陰極が大きく陽極が小さい構成では点食速度が 3〜10 倍に増幅されます。
- 一般生菌数は ≤ 1×10⁵ CFU/mL。1×10⁴ CFU/mL を超えたらイソチアゾリン（IT/CMIT）100–200 ppm をショット投入し、バイオフィルムを剥離します。
- 冷間プレートのマイクロチャネル水力径は 0.5–2.0 mm。NAS 1638 ≤ 7 級（ISO 4406 約 15/13/10）を保ち、300 μm 超の粒子は閉塞リスクを大きく上げます。
- PG25 の凍結点・Boiling Pointはそれぞれ約 −12 ℃・約 104 ℃。
規格と試験方法
GB/T 48023-2026 と OCP 規格
GB/T 48023-2026 は冷板式液冷の CDU・二次側配管・冷間プレート・クイカップをSystem的に扱った初の国家推薦規格で、規定附属書 A に二次側冷却液の要求値と試験方法が置かれています。それ以前の業界基準は OCP の DRC・SSLC で、二次側の冷却液に pH・電気伝導度・腐食質量減少・微生物・パーティクルの 5 分類を課していました。
材料適合性試験
冷却液とMetalの適合性は ASTM D1384-24（ガラス器具での静的質量減少、88 ℃、168 h と 336 h の 2 群）で測り、ASTM D3306 / SAE J1034 の各Metal限度で判定します。非Metal材料（EPDM/NBR/POM/PPS）は ASTM D471 で体積変化率と硬さ変化率を、熱安定性と酸化安定性は ASTM D5525 / D6580 を参照します。抗菌性は ASTM E2180 / ISO 22196、菌数測定は GB 4789.2 に従います。
電気化学と現場監視
Cu–Al、Cu–ステンレス、鋼–ステンレスの各電対は ASTM G71 で電位序列を確認し、点食電位は ASTM G59 の動電位分極で評価します。現場監視は電気伝導度（オンライン）、pH（毎週）、酸化還元電位 ORP（毎日）、菌数（毎月）、腐食試験片（四半期）の 5 項目で構成します。CDU 側には 0.2 μm のメンブレンろ過とイオン交換樹脂を置き、純水の伝導度を長期で ≤ 5 μS/cm に保ちます。
冷却液と水質の管理値
管理値の読み方
電気伝導度・pH・防食剤の予備アルカリ度は変化が速い三指標です。Cl⁻/SO₄²⁻ に引っ張られて伝導度が上がる場合は外部からの汚染、Fe/Cu/Al の溶存が増える場合はアクティブな腐食を示唆します。対処が変わるので ORP と併せて測定してください。
| 項目 | 値 / 単位 | 出典 |
|---|---|---|
| 純水の電気伝導度 | ≤ 5 μS/cm | SGS データセンター液冷指針 2026-08 |
| 補給水の電気伝導度 | ≤ 600 μS/cm | GB 50050 / 実測 |
| 循環水の管理帯 | pH 6.8–8.5 で ≤ 2000 μS/cm | SGS 循環水管理 |
| Ca/Mg/Cl 溶存陽イオン | ≤ 300 mg/L | 水質要求仕様 |
| 濁度 / 浮遊物質 | ≤ 10 NTU / ≤ 20 mg/L | 水質要求仕様 |
| 一般生菌数 | ≤ 1×10⁵ CFU/mL（1×10⁴ で処理） | GB 4789.2 / 現場 |
| ASTM D1384 ろう材 / Al | ≤ 30 mg/年 | SAE J1034 / ASTM D3306 |
| ASTM D1384 Cu / 鋳鉄 | ≤ 90 mg/年 | SAE J1034 / ASTM D3306 |
| ASTM D1384 真鍮 / 鋼 | ≤ 100 / 120 mg/年 | SAE J1034 / ASTM D3306 |
| Cu–Al 自然電位 | 0.60–0.75 V vs SCE（3.5% NaCl） | ASTM G71 電位序列 |
| PG25 凍結点 / Boiling Point | 約 −12 ℃ / 約 104 ℃ | Coolant Handbook |
| 冷間プレート微細流路径 | 0.5–2.0 mm（多くは 0.8–1.2 mm） | OCP DRC / SSLC |
| パーティクル NAS 1638 / ISO 4406 | NAS ≤ 7 / ISO ≈ 15/13/10 | 現場受け入れ |
異種Metal間の電食と面積効果
電対の選び方
寿命を決めるのは銅プレート対アルミ支持材・クイカップケーシング、および銅対ステンレス配管の電対です。銅（腐食電位 ≈ +0.32 V vs SCE）とアルミ（≈ −0.35 V）の間には約 0.67 V の差があり、連続した液の通り道があって絶縁が無ければ、伝導度 200–2000 μS/cm でも mA 級の電食電流が流れます。
面積比の判定
陰極が大きく陽極が小さい構成が最も不利です。銅プレート（陰極）＋アルミ製クイカップケーシング（陽極、面積比が 1:15〜1:30）ではケーシングに 12〜24 か月で局部点食や貫通が生じ得ます。対策は 3 種。①冷間プレートと支持材の間にナイロン/PEEK/EPDM の絶縁ワッシャを挟む。②アルミを硬質陽極酸化（皮膜 20–25 μm）する、または絶縁エポキシ粉体で覆う。③ケーシングを銅ニッケルめっきや 316L に変え電位を揃える。
防食剤の三系統
- ケイ酸塩系：アルミと鋳鉄にやさしく被膜形成が速い反面、銅の保護に乏しくHigh Temperature硬水ではスケールが出やすい。目安は SiO₂ 800–1500 ppm。
- 有機カルボン酸系（OAT）：デカン酸・2-エチルヘキサン酸・サブリンク酸の塩。皮膜が薄く伝熱への影響が小さく Cu–Al–鋼に適合。冷間プレートでは第一選択。
- 複合 OAT（カルボン酸＋モリブデン酸）：Na₂MoO₄ を 500–800 ppm 併用し、CDU ポンプの鋳鉄点食にSafety余裕を持たせる。
- 母剤には必ず銅用のパッサイバー（BTA など）を併用し、消泡剤と殺菌剤のショット投入を組み合わせる。
水質管理の運用リズム
CDU は毎週点検、毎月 1 回全項目の分析（pH・電気伝導度・濁度・Cl⁻・SO₄²⁻・Hardness・菌数・予備アルカリ度）、四半期に 1 回腐食試験片（Cu・Al・鋼・ろう材を各 2 枚）、半年に 1 回プレートの ΔP と分岐流量のばらつきを確認します。殺菌はショット方式で、IT/CMIT 100–200 ppm を 12〜24 h 保持した後に全量交換、または活性炭・樹脂で吸着除去します。膨張槽は窒素シールで 0.02–0.05 MPa（ゲージ圧）に保ち、溶存酸素を 3 mg/L 未満に抑えます。
コーティングとSurface処理の適用範囲
冷却液側の皮膜
冷却液に触れる湿SurfaceへのDirectコーティングは主たる防食手段として推奨しません。銅プレートの微細流路はパッシーベーションと防食剤で守るのが基本で、流路内に皮膜を設けると熱抵抗が上がるうえ、ピンホール部で陰極大・陽極小の電食対を作ります。塗料が効くのは非接触面、すなわちラックフレーム、アルミ支持材、外部配管、膨張槽の外壁、CDU 筐体——で、ISO 12944 の屋内低侵食度 C1–C2 で適合するを選べば足ります。
アルミ支持材の絶縁
アルミ支持材とクイカップケーシングには、①硬質陽極酸化 20–25 μm＋シールを施し EPDM/PTFE 絶縁パッキンを併用、②ノンクロム転化前処理＋絶縁エポキシ粉体 60–80 μm を吹付（体積抵抗率 ≥ 1×10¹² Ω·cm）の 2 ルートが有効です。銅プレートとアルミ支持材の接触界面は必ず電気的に切り離し、機械的締結のみとします。
代表的な劣化形態と判定基準
診断ロジック
症状はMetalと位置で読み分けます。流路入口の青緑付着は Cl⁻ 由来の銅点食、Cu–Al 接合部の白綿状物はアルミの電食、ろう接周囲の灰色黒ずみは低 pH でのすき間腐食、ヌメリと局部錆は MIC、ΔP 上昇はパーティクル、赤錆と黄変水は鋼への酸素攻撃を示します。
| 劣化 | 外観 | 判定閾値 | 対処 |
|---|---|---|---|
| 銅の点食 | 流路入口の点孔、青緑付着 | Cl⁻ > 50 mg/L または ORP > +400 mV | 液交換＋活性炭＋樹脂、Cl⁻ を 20 mg/L 未満に |
| アルミの電食 | 接触部の白色付着物、局部点孔 | Cu–Al 電位差 > 0.5 V | EPDM/PEEK 絶縁ワッシャ、陽極酸化 20–25 μm |
| ろう材のすき間腐食 | クイカップ溶接部の灰色黒ずみ | pH 100 mg/L | pH を 8.0–8.5 に、銀なし Sn-Bi ろう材に変更 |
| MIC | 流路壁のヌメリ膜と局部錆 | 菌数 > 1×10⁴ CFU/mL | IT/CMIT 100–200 ppm ショット＋液交換 |
| パーティクル閉塞 | ΔP 15% 超上昇 / 流量差 10% 超 | > 300 μm かつ NAS > 8 | 0.2 μm フィルタ追加＋逆洗 |
| 溶存酸素による腐食 | ポンプケーシングの赤錆、水の変色 | DO > 3 mg/L | 膨張槽を窒素シール 0.02–0.05 MPa(g) |
運用とモニタリング
最低限の計装
最低限必要な監視は、電気伝導度とTemperatureのオンライン計測、毎週の手動 pH/ORP 測定、毎月の菌数チップ、四半期の腐食試験片を ASTM D1384 の質量減少限度と比較する構成です。
液交換の周期
予備アルカリ度 ≥ 6 mL、菌数 1×10³ CFU/mL 未満が保てていれば概ね 3〜5 年が目安。予備アルカリ度が 3 mL 未満、または安定 pH が 7.5 を下回れば周期を半分に短縮します。
よくある質問
車のクーラントをそのまま入れていいか？
おすすめしません。自動車用はシリケートとリン酸塩の封入量が高く（SiO₂ 2000–3000 ppm）微細流路を詰まらせます。OAT 系でもモリブデン酸・ホウ酸により銅が変色し、銅用の BTA が不足します。二次側専用として PG25/EG25 にカルボン酸・BTA・消泡剤・殺菌剤を配合した媒体を選んでください。
電気伝導度の超過は汚染か腐食か？
ORP とMetalイオン量で切り分けます。Cl⁻/SO₄²⁻ の顕著な上昇は外部補入（水・指紋・洗浄剤残り）、Fe/Cu/Al の溶存増は腐食溶解を疑います。汚染なら液交換＋樹脂、腐食ならアルカリ補正＋防食剤追加＋試験片再確認です。
銅プレートをステンレス配管に直結できるか？
回路にアルミが混在しないなら可。Cu–ステンレスの電位差は 3.5% NaCl 中で約 0.2 V と中程度で、BTA とカルボン酸で概ね制御できます。アルミを加えた三元構成ではアルミが犠牲極になるため絶縁が必須です。
純水だけで防食剤を入れない運用は？
推奨しません。低伝導度はスケールと電流経路を遅らせるだけで、純水は「飢えた溶媒」として銅・アルミの自然被膜を溶かし続け、Metalイオンが 10–50 ppm 溜まると数週間で伝導度は 200–500 μS/cm まで戻ります。PG25/EG25＋カルボン酸＋BTA が最低処方です。
冷却液の交換周期は？
予備アルカリ度 ≥ 6 mL、菌数が常に 1×10³ CFU/mL 未満なら通例 3〜5 年。予備アルカリ度が 3 mL 未満、または安定 pH が 7.5 未満なら 18〜24 か月に縮め、樹脂での研磨と配管の予備皮膜を併施します。
最終更新: 2026-10-08｜本稿はKexin New Materials（広東）有限公司 / Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd. が B2B 技術参考向けに作成。貿易条件は EXW / FOB のみ、小売・DDP・海外倉庫の見積には対応しておりません。