JP2000027829A - オーステナイト系ステンレス製タッピンねじ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐蝕性が良好で表面硬度の向上したオーステナ
イト系ステンレス製タッピンねじの提供。 【解決手段】ドライバビットに係合可能な係合穴４を有
する頭部２にねじ山５が形成された脚部３を一体に形成
し、この脚部３の横断面を略三角形状とし且つＣ：０．
０８％以下、Ｎｉ：１０．００〜１４．００％、Ｃｒ：
１６．００〜１８．００％の化学成分を含有する材料か
らなるタッピンねじ材とし、このタッピンねじ材をフッ
素系反応ガス雰囲気内において処理温度５００℃以下で
加熱してタッピンねじ材の表面に炭素を拡散させる表面
硬化処理を施して表面硬度を向上させたオーステナイト
系ステンレス製タッピンねじであるので、焼き入れ処理
を施さなくても、タッピンねじの表面の強度を向上させ
ることができるとともに耐蝕性の高いタッピンねじが大
量に且つ安価に得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はねじ込み用の下穴が
あらかじめ明けられているワークに対して、この下穴に
雌ねじを自ら成形しながらねじ込まれるタッピンねじで
特に、耐酸性あるいは耐アルカリ性等の耐蝕性の優れた
オーステナイト系ステンレス製タッピンねじに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から金属製の板状のワークにタッピ
ンねじをねじ込む場合、主にこの板状ワークには、その
ねじをねじ込む下穴がドリル等の工具を使用してあらか
じめ明けられている。そして、この下穴にタッピンねじ
をねじ込むことでワークの下穴に雌ねじを自ら形成する
ようになっている。また、この他に部品をワークに固定
したりする作業では小ねじとナットとを使用して部品を
固定したり、ワークの下穴にねじ山をあらかじめ形成
し、この後、小ねじをねじ込んで部品をワークに固定し
たりしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなタッピンね
じは耐酸性あるいは耐アルカリ性等の耐蝕性の問題から
ステンレス製となっているが、耐蝕性の良いオーステナ
イト系のステンレス鋼はタッピンねじとして使用する場
合、ねじとしての強度を増加させるための焼き入れ処理
を行っても、その表面を硬化させることができず、余り
使用されていない。また、タッピンねじを焼き入れする
ことによってその強度を増加させることができるステン
レス鋼としてもっとも好適なものはマルテンサイト系の
ステンレス鋼であるが、これは加工及び焼き入れ処理に
よる硬化処理は良好であるが、耐蝕性が劣るとともに磁
化されやすい。このため、一般に耐蝕性が要求される場
所に使用される部品の組立作業においては、そのワーク
の下穴に雌ねじをあらかじめ形成してから、鍍金処理さ
れた通常の小ねじを使用して部品を固定したり、組み立
てたりしているのが現状である。更に、最近広く普及し
ている携帯電話及びパソコン等の電子機器の組立におい
ては、これら電子機器が小型化及び省スペース化してい
ることから組立コストの高騰が懸念されている。しか
も、これら電子機器等の組立においては、鍍金処理され
た小ねじを使用した場合、ねじ込み時に鍍金が剥がれて
ゴミが発生し、これが電子機器に悪影響を与えており、
このため、今日ではステンレス製のタッピンねじの製品
化が望まれている。また、これら電子機器、医療機器等
に使用されるタッピンねじの製造で使われる油、潤滑剤
等を除去する所謂、コンタミネーション（清浄度合い、
汚濁度合い）管理も近年要求されている。

【０００４】更に、最近このようなタッピンねじを製品
の外観部分に使用しているが、美観上錆等の発生を防止
する必要があり、最近では、鉄系材料を使用して製造し
たねじに代え、オーステナイト系のステンレス鋼の使用
が試みられている。しかしながら、オーステナイト系ス
テンレス鋼は、炭素鋼等の鉄系材料に比べて酸や塩に対
する腐食抵抗は大きいが、表面硬度や強度の点では炭素
鋼より劣っており、このステンレス鋼において従来から
広く使用されている材料（ＳＵＳ３０５Ｊ１）を使用し
た場合、加工は比較的容易で、腐食も阻止されるが、こ
れをタッピンねじとして使用する場合、材料が軟らかい
ので、加工硬化によるねじ材の各部の硬度（ビッカース
硬度Ｈｖ）は表１に示すような値となっている。

【０００５】

【表１】

【０００６】この材料を使用したねじはそのねじ込み作
業が十分にできない等の不都合が生じており、このよう
なタッピンねじとしての材料はもっぱら、鉄系浸炭品の
鍍金品やマルテンサイト系の１３Ｃｒステンレス鋼の焼
入れ品が使用されているが、これはいずれも耐酸性ある
いは耐アルカリ性等の耐蝕性において依然として劣って
おり、錆等により寿命が短い等の課題がある。

【０００７】本発明の目的は、このような課題を解決す
るとともに耐蝕性が良好で表面硬度が比較的向上したオ
ーステナイト系ステンレス製タッピンねじの提供であ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ドライ
バビットに係合可能な係合穴４を有する頭部２にねじ山
５が形成された脚部３を一体に形成し、この脚部３の横
断面を略三角形状とし且つＣ：０．０８％以下、Ｎｉ：
１０．００〜１４．００％、Ｃｒ：１６．００〜１８．
００％の化学成分を含有する材料からなるタッピンねじ
材とし、このタッピンねじ材をフッ素系反応ガス雰囲気
内において処理温度５００℃以下で加熱してタッピンね
じ材の表面に炭素を拡散させる表面硬化処理を施して表
面硬度を向上させたオーステナイト系ステンレス製タッ
ピンねじを提供することによって達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。図１及び図３において、１は頭部２
と脚部３とからなるオーステナイト系ステンレス鋼を材
料としたタッピンねじであり、脚部３の一端にはこの脚
部径より大きい直径の頭部２が一体圧造成形されてい
る。この頭部２にはタッピンねじ１をねじ込むためのね
じ込み力を加えるドライバビット（図示せず）が係合す
る係合穴４が脚部３と頭部２の中心線上に形成されてい
る。この脚部３は横断面が略三角形状に形成してあり、
この脚部３の中程から先端にかけては、先端をワーク６
の下穴７に挿入が容易なように徐々に先細となってい
る。また、この実施例では、脚部３全体の横断面形状を
略三角形状としたが、これ以外に例えば、この脚部３の
後部から中程にかけてほぼ平行で且つ外径直径がほぼ同
一なねじ山５即ち、横断面を円形に形成し、先端にかけ
て横断面形状を略三角形状にしてもよく、この他に脚部
３全体の横断面が円形であってもよい。

【００１０】更に、このオーステナイト系ステンレス製
タッピンねじ１の製造工程を示すと、所定寸法のブラン
ク（図示せず）は図４に示す加工工程において、頭部２
を圧造成形するヘッダ加工工程１０、ねじ山５を転造成
形するローリング加工工程１１で連続加工されてタッピ
ンねじ材が形成されており、これら頭部２、ねじ山５の
各部は圧造及びローリング成形により加工硬化が生じて
いる。この加工硬化によるタッピンねじ材の各部の硬度
（ビッカース硬度）は表２に示すようになっている。

【００１１】

【表２】

【００１２】次にこのように加工硬化されたタッピンね
じ材は表面硬化処理工程１２に移される。この表面硬化
処理工程２は処理温度５００℃以下に設定してあり、炉
内はフッ素系反応ガス雰囲気になっている。このため、
このタッピンねじ材はフッ化によって活性化され、その
表面は炭素が拡散されることになり、表面が更に硬化さ
れる。一方、この炭素は加熱温度が５００℃以下である
ことからタッピンねじ材の材料内部の組織にはほとんど
影響せず、オーステナイト系ステンレス製の材料自身が
有する特有の性質が損なわれることがない。

【００１３】即ち、このタッピンねじ材はそのオーステ
ナイト系ステンレス鋼線材の化学成分が炭素Ｃ：０．０
８％以下、ニッケルＮｉ：１０．００〜１４．００％、
クロムＣｒ：１６．００〜１８．００％であり、この化
学成分のステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）の特徴である耐
蝕性の優れている点が有効に作用し、腐食の進行が阻止
され、従来より耐蝕性が強化される。

【００１４】このようなオーステナイト系ステンレス製
タッピンねじ１を使用し、アルミ材、樹脂材等の比較的
軟質なワークあるいはステンレス板、珪素鋼板等の比較
的硬質且つ薄い板状のワーク６の下穴７にこのタッピン
ねじ１の先端を挿入し、ねじ込み方向の回転を与えてね
じ込むと、脚部３のねじ山５がワーク６の下穴７に雌ね
じを形成する。この時、このタッピンねじ１の脚部３は
断面が略三角形状になっているので、ねじ込み時の抵抗
が低い。一方、このタッピンねじ１の表面は硬化処理が
なされているので、ねじ込み作業時においてねじ山５が
つぶれることがない。このような一連の作業において、
脚部３のねじ山５はワーク６の下穴７に短時間で喰い付
き、雌ねじを形成するので、ワーク６にはほとんど撓み
が発生することなく、しかも、オーステナイト系ステン
レス製タッピンねじ１には推力が正確に伝達されて安定
してワーク６にねじ込まれる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ドライバ
ビットに係合可能な係合穴４を有する頭部２にねじ山５
が形成された脚部３を一体に形成し、この脚部３の横断
面を略三角形状とし且つＣ：０．０８％以下、Ｎｉ：１
０．００〜１４．００％、Ｃｒ：１６．００〜１８．０
０％の化学成分を含有する材料からなるタッピンねじ材
とし、タッピンねじ材をフッ素系反応ガス雰囲気内にお
いて処理温度５００℃以下で加熱してタッピンねじ材の
表面に炭素を拡散させる表面硬化処理を施して表面硬度
を向上させたオーステナイト系ステンレス製タッピンね
じであるので、従来のように鉄系のねじ素材のように焼
き入れ処理を施さなくても、タッピンねじの表面の強度
を向上させることができるとともに耐酸性あるいは耐ア
ルカリ性等の耐蝕性の優れたタッピンねじが得られる。

【００１６】また、比較的冷間圧造加工により加工硬化
しやすいオーステナイト系ステンレス鋼をタッピンねじ
の材料として使用することができるので、耐蝕性が良好
で強度が高いという優れた特長を相備えたタッピンねじ
の大量生産が可能になるとともにこれを安価に提供でき
る。このため、最近広く普及している携帯電話及びパソ
コン等の電子機器の組立において、これら電子機器の小
型化及び省スペース化に対しても十分に対応することが
でき、組立コストの低減が図れる。しかも、電子部品及
び医療機器等のコンタミネーション（清浄度合い、汚濁
度合い）管理されて使用されるタッピンねじで高耐蝕性
が求められる場合においても、鍍金が施されていないの
で、このコンタミネーション管理の高い要求に対しても
十分に対応できる。

【００１７】更に、最近このようなタッピンねじを製品
の外観部分に使用しているが、錆等の発生を防止するこ
とが必要であることからもこのような表面硬化処理を施
したオーステナイト系ステンレス製タッピンねじを使用
することで、製品の外観を損なうこともなく、長期間美
観を維持することができる。しかも、このタッピンねじ
のねじ山はねじ山の稜線になるほどその厚みが薄くなっ
ているので、このねじ山の成形加工時におけるローリン
グ加工により、材料の組織に加工硬化が生じてねじ山の
硬度が高くなっており、それに加えて表面硬化処理も加
わっているので、ねじ山は極めて硬度が高くなり、ワー
クに対する雌ねじ成形効率も大幅に向上するとともにね
じ山が欠けることもない。このように雌ねじ成形効率が
向上することで下穴へのタッピンねじのねじ込み時に加
えられる推力も低くなるので、ワークの中心にへこみが
生じる、所謂、バーリング作用が発生することもない。
更に、このオーステナイト系ステンレス製タッピンねじ
がワークに対して斜めにねじ込まれることも少なく、ね
じの推力が安定して加わる。

【００１８】更に、オーステナイト系ステンレス製タッ
ピンねじ材の表面に硬化表面処理を施し、ねじ材の表面
を硬化させているだけなので、従来のように鍍金を施し
たものに比べて、ねじ山稜線に鍍金が多く付着して厚く
なるといったことがなく、ワークの下穴へのねじ込み作
業が効率よく行える。また、タッピンねじ材の表面全体
が圧造及びローリングによる加工硬化に加えて引き続き
前記処理で更に硬化され、一方、材料の内部強度も変化
していないので、ねじり力に対しても十分に耐久性があ
るとともに優れた耐蝕性のあるタッピンねじが提供でき
るという従来にない特有の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す正面図である。

【図２】図１の底面図である。

【図３】本発明のねじ込み開始状態を示す要部断面図で
ある。

【図４】本発明の加工工程を示す工程図である。

【符号の説明】

１ タッピンねじ ２ 頭部 ３ 脚部 ４ 係合穴 ５ ねじ山 ６ ワーク ７ 下穴 １０ ヘッダ加工工程 １１ ローリング加工工程 １２ 表面硬化処理工程

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドライバビットに係合可能な係合穴４を
   有する頭部２にねじ山５が形成された脚部３を一体に形
   成してタッピンねじ材を構成し、このタッピンねじ材を
   フッ素系反応ガス雰囲気内において処理温度５００℃以
   下で加熱してタッピンねじ材の表面に炭素を拡散させる
   表面硬化処理を施して表面硬度を向上させたことを特徴
   とするオーステナイト系ステンレス製タッピンねじ。
2. 【請求項２】 タッピンねじ材は脚部３の横断面が略三
   角形状であることを特徴とする請求項１に記載のオース
   テナイト系ステンレス製タッピンねじ。
3. 【請求項３】 タッピンねじ材はＣ：０．０８％以下、
   Ｎｉ：１０．００〜１４．００％、Ｃｒ：１６．００〜
   １８．００％の化学成分を含有する材料からなる請求項
   １又は２に記載のオーステナイト系ステンレス製タッピ
   ンねじ。