CN100580259C - 螺纹及螺纹紧固连接结构 - Google Patents
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Abstract
一种螺纹及螺纹紧固连接结构。该螺纹为具有与6价铬酸盐处理的螺纹大致同等的扭矩特性的3价铬的化学生成覆盖膜处理的螺纹。为此，在螺栓的表面上，通过镀锌处理，形成镀锌层，在此镀锌层上进而通过3价铬的化学生成覆盖膜处理，形成3价化学生成覆盖膜。此覆盖膜被形成得薄而软，使得通过拧紧螺栓，螺栓的相对于被紧固部件的接触部的3价铬化学生成覆盖膜被刮掉，镀锌层能够露出于表面。
Description
技术领域
本发明涉及一种在表面上进行镀层处理、在此镀层之上实施不含有6价铬的3价铬的化学生成覆盖膜处理的螺纹及螺纹紧固连接结构。
背景技术
过去，为了防止螺纹腐蚀，在表面上实施镀层处理，进而在该镀层上进行以铬酸盐覆盖膜覆盖的处理。在此铬酸盐覆盖膜之中，特别是6价铬酸盐覆盖膜，由于含水量高，材质比较软，通过发挥作为本身特征的自我修复作用，具有高耐腐蚀性。但是，由于6价铬对人体有害和与环境污染有关，所以6价铬的使用在世界上实际上已被限制，从以往的含有6价铬的铬酸盐处理向不含6价铬的代替处理的变更已经被进行了研究。作为一般的代替方法所使用的是，含有3价铬化合物的化学生成处理。作为对这样的代替方法进行了说明的文献，例如有日本特许公表2000-509434号公报。
发明内容
(发明所要解决的课题)
但是，在实施了一般的3价铬的化学生成覆盖膜处理的螺纹中，由于3价铬的化学生成覆盖膜比6价铬酸盐覆盖膜硬，所以存在紧固连接时的扭矩下降，特别是松弛扭矩下降得大的问题。尤其是在螺纹中在高轴力区域使用的例如曲轴带轮螺栓等螺栓的情形，3价铬的化学生成覆盖膜处理和6价铬酸盐处理在扭矩特性上也会产生很大的差异，3价铬的化学生成覆盖膜处理的螺栓的松弛扭矩比6价铬酸盐处理的螺栓降低10％～30％。这只能是固定结构部件的螺纹的紧固连接力下降，由此存在不能满足以往的6价铬酸盐处理的螺纹保证的功能的可能性。另外，在一般的3价铬的化学生成覆盖膜处理中，因为为了补偿比以往6价铬低的耐腐蚀性，采取了含有其它金属化合物、或者在表面上附加含有SiO2的层或覆盖层的等多层结构化的方法，所以，3价铬的化学生成覆盖膜变得比较硬，这会使螺纹的扭矩特性，特别是松弛扭矩变差等，产生很大的影响。
本发明是为了解决上述那样的现有技术的问题而进行的，目的在于提供一种具有与6价铬酸盐处理的螺纹大致同等的扭矩特性的3价铬的化学生成覆盖膜的螺纹及螺纹紧固连接结构。
(为了解决课题的手段)
为了实现上述目的，本发明的螺纹，在表面上形成有锌基镀层，并在该锌基镀层上形成有不含6价铬的3价铬的化学生成覆盖膜，其主要思想是，至少螺纹的相对于被紧固部件的接触部的、上述3价铬的化学生成覆盖膜的膜厚被形成得薄，使得通过拧紧螺纹，螺纹和被紧固部件接触，螺纹侧的接触部的上述3价铬的化学生成覆盖膜被刮掉，上述锌基镀层能够露出。在此情况下，3价铬的化学生成覆盖膜的膜厚被设定为50nm以上100nm以内。
另外，本发明的螺纹紧固连接结构，是将金属部件之间通过拧紧螺纹进行紧固连接而成的，其主要思想是，在上述金属部件和上述螺纹的接触部的至少一方上，形成有锌基镀层，并在该锌基镀层上形成有不含6价铬的3价铬的化学生成覆盖膜，上述3价铬的化学生成覆盖膜的膜厚被形成得薄，使得通过拧紧螺纹，上述接触部的上述3价铬的化学生成覆盖膜被刮掉，上述锌基镀层能够露出。在此情况下，3价铬的化学生成覆盖膜的膜厚被设定为50nm以上100nm以内。
(发明的效果)
本发明的螺纹，根据上述各结构，由于通过拧紧螺纹，螺纹的相对于被紧固部件的接触部的3价铬化学生成覆盖膜被刮掉，露出锌基镀层，所以，能够依靠锌基镀的比3价铬的化学生成覆盖膜高的摩擦力，获得与以往的6价铬酸盐处理的螺纹大致同等的高扭矩特性。
本发明的螺纹，根据上述各结构，由于通过紧固螺纹，金属部件和螺纹的接触部的至少一方的3价铬的化学生成覆盖膜被刮掉，锌基镀层露出，所以，能够依靠锌基镀的比3价铬的化学生成覆盖膜高的摩擦力，获得与以往的6价铬酸盐处理的螺纹紧固连接结构大致同等的高扭矩特性。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式中的螺纹的侧视图。
图2是该螺纹的局部剖视图。
图3是采用了该螺纹的螺纹紧固连接结构的局部剖侧视图。
图4是本次进行了改质的新3价铬的化学生成覆盖膜的螺栓的扭矩-轴力线图。
图5是以往的一般的3价铬的化学生成覆盖膜的螺栓的扭矩-轴力线图。
图6是以往的6价铬酸盐处理的螺栓的扭矩-轴力线图。
符号说明：
1：螺栓
11：头部
12：凸缘部
13：座面
14：螺纹
15：轴部
16：镀锌层
17：3价铬的化学生成覆盖膜
2：螺纹紧固连接结构
20：曲轴带轮
具体实施方式
(为了实施发明的优选的实施方式)
下面，利用附图，对本发明的一实施方式进行说明。
图1是本发明的一实施方式中的螺纹，即螺栓的侧视图。图2是该实施方式中的螺纹的局部剖视图。在图1中，螺栓1为使用于汽车的发动机的曲轴带轮螺栓，包括：头部11；凸缘部12，所述凸缘部12形成于头部11的下面；轴部15，所述轴部15在凸缘部12的座面13的中央相对于座面13在垂直方向上延伸并切削有螺纹14。
将图1中的P部放大在图2中表示。如图2所示，在此螺栓1的(金属的)表面上，通过镀锌处理，形成镀锌层16。这时，镀锌层16的厚度被设定为通常所需要的适当厚度，以便能充分地确保耐腐蚀性。
在此镀锌层16上，进而通过3价铬的化学生成覆盖膜处理，形成3价铬的化学生成覆盖膜17。在此3价铬的化学生成覆盖膜处理中，通过变更以往的一般的3价铬的化学生成覆盖膜处理的处理液及处理条件，降低处理液的浓度，形成了薄而软的3价铬的化学生成覆盖膜17。此时，3价铬的化学生成覆盖膜17的实质成分是3价铬，不含有其它金属化合物。另外，在3价铬的化学生成覆盖膜17的表面上，也没有附加含有SiO2的层或覆盖层。3价铬的化学生成覆盖膜17的膜厚，是从50nm以上100nm以内的范围选择的，在此被设定为80nm。通过这样的处理，3价铬的化学生成覆盖膜17，被改质成与以往的6价铬酸盐覆盖膜同等的特性。即，在6价铬酸盐处理的螺栓中，通过拧紧螺栓，螺栓与被紧固部件接触，在高轴力侧在螺栓的接触部产生高的面压力，该接触部的6价铬酸盐覆盖膜被刮掉，露出正下面的镀锌层。镀锌层显示出比6价铬酸盐覆盖膜高10％～50％的摩擦力，这样，在镀锌层露出的状态下，螺栓的松弛扭矩显示出比未露出镀锌层的高10％～50％的扭矩。这样，3价铬的化学生成覆盖膜17被形成得薄而软，使得通过拧紧螺栓1，螺栓1与被紧固部件接触，能够依靠6价铬酸盐覆盖膜被刮掉的面压，使得螺栓1的接触部，特别是座面13的3价铬的化学生成覆盖膜17被刮掉，露出锌基镀层16。
另外，这样的被进行了改质的3价铬的化学生成覆盖膜17，也可以仅被形成在螺栓1的特别是头部11或凸缘部12的座面13、轴部15或14的一部分等，螺栓1的相对于被紧固部件的接触部上。在此情况下，接触部最好选定产生高接触面压的接触部分。
这样做，3价铬的化学生成覆盖膜17具有与以往的6价铬酸盐覆盖膜同等的硬度特性。如果将此螺栓1紧固在被紧固部件上，则由于按照与6价铬酸盐处理的螺栓同样的机理，在高轴力侧中，在螺栓1的座面13上产生高的面压，座面13的3价铬的化学生成覆盖膜17被刮掉，正下面的镀锌层16露出，能够依靠此镀锌层16的比3价铬的化学生成覆盖膜17高10％～50％的摩擦力，获得与6价铬酸盐覆盖膜大致同等的扭矩特性，特别是，能够使螺栓1的松弛扭矩较大地提高。另外，在以往的一般的3价铬的化学生成覆盖膜处理的螺栓中，即使发生6价铬酸盐覆盖膜被刮掉的面压，3价铬的化学生成覆盖膜也不会被刮掉，不会露出镀锌层。如果以彼此相同的轴力进行比较，则本实施方式的3价铬的化学生成覆盖膜处理的螺栓1的松弛扭矩，比一般的3价铬的化学生成覆盖膜处理的螺栓高10％～50％。
图3表示采用了螺栓1的螺纹紧固连接结构。在图3中，此螺纹紧固连接结构2，是通过依次将曲轴链轮(未图示)和曲轴带轮20安装在曲轴的轴端(未图示)上，将螺栓1螺合到曲轴的轴端的螺纹孔上进行紧固而成的。在此情况下，在螺栓1的座面13上产生高的面压，座面13的3价铬的化学生成覆盖膜17被刮掉，正下面的镀锌层16露出，能够依靠此镀锌层16的比3价铬的化学生成覆盖膜17高的摩擦力，获得与6价铬酸盐覆盖膜大致同等的扭矩特性。特别是，螺栓1的松弛扭矩，能够获得比以往的3价铬的化学生成覆盖膜处理的硬质螺栓高10％～50％的扭矩特性。
另外，在此螺纹紧固连接结构2中，进行了改质的3价铬的化学生成覆盖膜17，也可以仅被形成在螺栓1的特别是头部11或凸缘部12的座面13、轴部15或螺纹14的一部分等，螺栓1的相对于被紧固部件的接触部上。在此情况下，接触部最好选定产生高的接触面压的接触部分。这样做也能够获得与6价铬酸盐覆盖膜大致同等的扭矩特性。特别是，螺栓1的松弛扭矩，能够获得比以往的3价铬的化学生成覆盖膜处理的硬质螺栓高10％～50％的扭矩特性。另外，在此螺纹紧固连接结构2中，代替螺栓1，也可以在金属部件侧的至少接触部上同样地进行处理，形成锌基镀层16，并在其上形成3价铬的化学生成覆盖膜17，这样做也能够起到同样的效果。
另外，在上述实施方式中，作为本发明的螺纹及螺纹紧固连接结构例示了螺栓，但是，对于螺母或一体地被组装在机械部件上的外螺纹部件或内螺纹部件，也可以采用同样的结构，起到同样的作用、效果。
实施例1
将本次进行了改质的3价铬的化学生成覆盖膜处理的螺栓的样品确认结果表示在图4的新3价铬化学生成覆盖膜的扭矩-轴力线图中。另外，作为比较例，图5表示以往的一般的3价铬的化学生成覆盖膜处理的螺栓的扭矩-轴力线图，图6表示以往的6价铬酸盐处理的螺栓的扭矩-轴力线图。从这些图4、图5及图6可知，对于本次进行了改质的3价铬的化学生成覆盖膜处理的螺栓来说，能够获得与以往的6价铬酸盐处理的螺栓大致同等的扭矩特性，特别是对于在高轴力中使用、需要高的紧固连接力的螺栓来说，能够达到与6价铬酸盐处理的螺栓同等的松弛扭矩。另外，像曲轴带轮螺栓那样，在想定了将发动机暴露于高温(80℃以上)的环境的热劣化后的耐腐蚀试验中，确认了本次进行了改质的3价铬的化学生成覆盖膜处理的螺栓具有比以往的的6价铬酸盐处理的螺栓优异的耐腐蚀性。
本发明是基于附图中表示的优选的实施例进行说明的，但是，如果很明显作为本领域技术人员能够容易地变更及改变本发明，则这样的变更部分也是被包含于本发明的范围内的。
Claims (4)
1.一种螺纹，在表面形成有锌基镀层，在该锌基镀层上形成有不含6价铬的3价铬的化学生成覆盖膜，其特征为，
至少螺纹的相对于被紧固部件的接触部的、上述3价铬的化学生成覆盖膜的膜厚被以这样的方式形成：使得通过拧紧螺纹，螺纹和被紧固部件接触，螺纹侧的接触部的上述3价铬的化学生成覆盖膜被刮掉，上述锌基镀层能够露出。
2.根据权利要求1所述的螺纹，其特征为，3价铬的化学生成覆盖膜的膜厚被设定为50nm以上100nm以内。
3.一种螺纹紧固连接结构，是将金属部件之间通过拧紧螺纹进行紧固连接而成的，其特征为，
在上述金属部件和上述螺纹的接触部的至少一方上，形成有锌基镀层，在该锌基镀层上形成有不含6价铬的3价铬的化学生成覆盖膜，上述3价铬的化学生成覆盖膜的膜厚被以这样的方式形成：使得通过拧紧螺纹，上述接触部的上述3价铬的化学生成覆盖膜被刮掉，上述锌基镀层能够露出。
4.根据权利要求3所述的螺纹紧固连接结构，其特征为，3价铬的化学生成覆盖膜的膜厚被设定为50nm以上100nm以内。
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