JP3025993B2 - ステンレス鋼製セルフタッピングねじの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オーステナイト系ステ
ンレス鋼を材料とし、耐食性及び耐磨耗性を向上させ、
ねじの頭部は硬化によって欠けることなく、またねじの
脚部は硬度の高い機械的強度を有するセルフタッピング
ねじを提供することを可能にするねじの製造方法で、特
に、製造工程を短縮して安価で信頼性の高いセルフタッ
ピングねじを提供する製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からこの種のオーステナイト系ステ
ンレス鋼製のセルフタッピングねじは、あらゆる用途へ
の使用について広く検討が試みられているが、耐食性及
びタッピング性の信頼性が未だ不充分であるのが現状で
ある。このセルフタッピングねじは、一般に図５に示す
ようなねじであり、この製造はあらかじめ素材にヘッダ
工程において頭部１０２を所定形状に形成し、この後、
脚部１０４の先端にドリル部１０５を冷間圧造成形して
から脚部１０４にローリング工程において、ねじ山１０
６を転造形成している。このようにしてねじが機械加工
された後、ねじ全体に窒化層１０７を形成するために窒
化処理が施されている。しかしながらこのように、ねじ
全体を窒化処理すると、耐食性が悪くなるとともに硬度
は上がるが脆くなり、頭部のドライバビットとの係合部
が衝撃力等により欠ける等の問題が生じている。

【０００３】このため、最近では実公平５−４５６４号
公報に示すようなねじが考案されている。これはねじ山
及びドリル部を硬化処理し、頭部をステンレス鋼の硬度
のままにしたねじであり、このねじは通常、図６に示す
ような工程で生産されている。これは最初に所定寸法に
切断されたブランクにヘッダ加工工程１２０によりねじ
の頭部が形成されている。この後、ドリル部・ローリン
グ加工工程１２１で脚部の先端にドリル部が冷間圧造成
形され、続いてローリング加工により脚部にねじ山が転
造形成されている。そして、マスキング処理工程１２２
で窒化処理の不要な頭部に窒化を防止するマスキング処
理を施し、続いてニッケル鍍金処理工程１２３で頭部に
ニッケル鍍金を施している。この処理が終了すると、次
に窒化処理工程１２４において窒化処理を行い、続いて
前記マスキング処理により施したマスキングを剥がすた
めにマスキング剥がし処理工程１２５で剥がし処理を行
い、更に、仕上げ鍍金処理工程１２６で製品としての鍍
金処理を行っている。また、前記マスキング処理を施さ
ない場合は、ねじの脚部だけ窒化処理を施すよう頭部が
真空炉に入らないようにねじ素材を機械的に整列させる
方法が用いられている。

【０００４】また、この他に特開平４−２１９５１２号
公報に示すようなステンレス鋼製ドリルねじの製造方法
も発明されている。これは図７に示すように、下地処理
工程１３１でねじ素材全体に極めて薄いニッケルの下地
鍍金を施した後、錫又は銅鍍金処理工程１３２でその表
面に銅あるいは錫鍍金を施し、続いてドリル部・ローリ
ング加工工程１３３でドリル部を冷間圧造により形成し
た後、ねじ山をローリング加工して転造成形している。
この作業工程により銅あるいは錫鍍金及びニッケル鍍金
は剥がされる。このようにして、この加工工程１３３が
終了すると、続いて真空炉内にこのねじ素材を入れて、
窒化処理工程１３４でイオン窒化を行ない、酸洗い処理
工程１３５で銅鍍金あるいは錫鍍金及び下地としてのニ
ッケル鍍金層を完全に除去した後、仕上げ鍍金処理工程
１３６で製品としての仕上げ用のニッケル亜鉛合金等の
鍍金を施して製品を完成させるようにしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実公平
５−４５６４号公報に示されるものにおいては、ねじ山
にのみに硬化処理を行なうようにしているため、窒化処
理を行なう前工程が複雑になり、これに用する加工コス
トが高くなっている。また、ねじの脚部のみを窒化処理
するための処理を機械的に行なう場合は、脚部のみ真空
炉に入れる必要があり、このためにねじを機械的に整列
させることも必要になり、工程が複雑になっているの
で、ねじの生産のように多量生産には適していない等の
問題が生じている。

【０００６】更に、特開平４−２１９５１２号公報に示
されている方法においては、ニッケル鍍金を下地にして
銅あるいは錫鍍金をこの表面に施しているので、表面の
軟らかい銅または錫鍍金がねじ素材の相互衝突等によっ
て傷が付き剥がれ易く、ここからニッケル鍍金のポーラ
スを通じてねじ素材に窒化層が浸透するため、完全な窒
化防止硬化が期待できない。

【０００７】また、脚部先端に冷間圧造加工によりドリ
ル部を形成すると、ねじ素材の表面がニッケル鍍金によ
り既に硬化しているので、これに使用する冷間圧造用成
形金型の寿命が短くなり、金型のコストが高くなるとと
もに工具の交換頻度が多くなって製造時間が掛かリ、こ
のため製品が高価になっていた。更に、このように製造
時間が多く掛かることで、納期の短縮に限度があり、ユ
ーザからの要求に対してこれに応えるためには、あらか
じめ製品としてのねじを所定量だけ在庫として常時保管
しておかねばならず、製品の在庫管理に多大なコストが
生じる等の問題がある。

【０００８】本発明の第１の目的は、このような問題を
解決するとともに安価でしかも頭部は対衝撃力に強く脚
部は高強度のセルフタッピングねじを迅速に提供するた
めの安価な製造方法を提供することであり、第２の目的
は、脚部の先端に高硬度のドリル部を形成することで、
確実なドリル性能を可能にしたセルフタッピングねじの
製造方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的は、
オーステナイト系ステンレス鋼を材料にして製造される
セルフタッピングねじにおいて、ヘッダ加工により所定
の形状の頭部２を圧造成形した脚部４を有するねじ素材
１に下地用の銅鍍金を施し、続いて銅鍍金が施されたね
じ素材１にニッケル鍍金を施し、このねじ素材１の脚部
４にローリング加工を施してねじ山６を転造形成すると
同時に前記銅及びニッケル鍍金を剥がし、この後、前記
ねじ素材１に窒化処理を施して脚部４の表面を硬化させ
るステンレス鋼製セルフタッピングねじの製造方法を提
供することで達成される。

【００１０】本発明の第２の目的は、ニッケル鍍金を施
してから脚部の先端にドリル部５を形成し、銅及びニッ
ケル鍍金を剥す構成のステンレス鋼製セルフタッピング
ねじの製造方法を提供することで達成される。

【００１１】

【作用】ブランクにヘッダ加工工程１０により一端を圧
造し、十字穴付きの頭部３を成形する。この後、頭部３
が所定形状に成形されたねじ素材１全体に下地用の銅鍍
金を施し、続いてこの銅鍍金が施されたねじ素材１にニ
ッケル鍍金を施す。このように鍍金を施した後、ねじ素
材１の脚部４の先端にドリル部５を圧造あるいは切削加
工で形成し、続いて脚部４全体にローリング加工を行な
ってねじ山６を転造成形することで前記銅及びニッケル
鍍金を剥がす。そして全体に窒化処理を行ない、脚部４
の表面を硬化させる。一方、頭部３は銅及びニッケル鍍
金が施されているので硬化しない。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１乃至図４に基づ
き説明する。図２において、１は頭部２に十字穴３を図
３に示すヘッダ加工工程１０により圧造成形されたねじ
素材である。このねじ素材１には前記頭部２と脚部４と
から構成してあり、図１に示すように、製品としてのタ
ッピングねじはドリル部５とねじ山６とからなる脚部４
及び十字穴３を有する頭部２からなっている。

【００１３】前記ねじ素材１は図３に示すヘッダ加工工
程１０に続き、ねじ素材１全体に下地処理としての銅鍍
金が施される下地鍍金処理工程１１に移る。この工程１
１において、銅は金属との密着性が良好であり、続いて
この銅下地鍍金が施されたねじ素材はニッケル鍍金処理
工程１２においてニッケル鍍金が施されるようになって
いる。これら下地鍍金処理工程１１及びニッケル鍍金処
理工程１２はオーステナイト系ステンレス鋼製のタッピ
ングねじの特長としての頭部２の十字穴３がドライバビ
ット（図示せず）との係合時において、衝撃力を受ける
際に欠けるのを防止することと脚部４のねじ山６の硬度
を高め、機械的強度を高めるための後処理工程を容易に
する前処理工程である。

【００１４】このような前処理工程に続いて、次にドリ
ル部・ローリング加工工程１３を設ける。このドリル部
・ローリング加工工程１３において、ねじ素材１には冷
間圧造あるいは切削加工により、ドリル部５が加工さ
れ、続いてねじ素材１の脚部４にローリング工程でねじ
山６が転造成形される。この加工工程の次に熱処理炉
（図示せず）からなる窒化処理工程１４が配置してあ
り、この工程によりねじ素材１には窒化処理が行われ
る。更に、この工程の後には、ねじ素材１を製品として
完成させるためのニッケル亜鉛合金鍍金やその他の鍍金
を施す仕上げ鍍金処理工程１５が配置されている。

【００１５】このため、オーステナイト系ステンレス鋼
製のブランクをヘッダ加工工程１０に供給し、このヘッ
ダ加工工程１０において、十字穴３を有する頭部２を一
端に圧造成形してねじ素材を形成する。このねじ素材１
に下地鍍金処理工程１１において、下地処理としての銅
鍍金を施す。続いて銅鍍金が全体に施されたねじ素材１
を次工程のニッケル鍍金処理工程１２に移し、ニッケル
鍍金を施す。これにより頭部２が形成されたねじ素材１
全体には銅鍍金とその表面にニッケル鍍金が施されたね
じ素材１となる。

【００１６】この後、ドリル部・ローリング加工工程１
３にねじ素材１を移し、このねじ素材１の脚部４の先端
を図４に示す圧造ダイス１６、１６の間に入れ、これら
圧造ダイス１６、１６で圧造加工すると、これにより先
端にはドリル部５が成形される。また、この圧造加工に
変え、前記ドリル部を切削加工してもよい。このように
してドリル部５が形成されたねじ素材１を圧造加工から
続いてローリング加工すると、脚部４全体にはねじ山６
が転造成形され、前工程で下地鍍金処理された銅及びそ
の表面に鍍金されたニッケル鍍金はねじ素材１の脚部４
から剥がれる。この時、頭部と脚部との間の首部７には
銅及びニッケル鍍金が剥がれずに残っている。

【００１７】続いてこのねじ素材１は窒化処理工程１４
に移り、頭部２及び首部７が銅及びニッケル鍍金され、
脚部４の銅及びニッケル鍍金が剥がされてドリル部５及
びねじ山６が形成されたねじ素材１は熱処理炉内に入
り、窒化処理が施される。これにより脚部４は確実に硬
化されるが、頭部２と首部７はそのままの状態となり、
頭部２は衝撃力を受けても欠けることなく、また、脚部
４は機械的硬度が高くなり、ワーク（図示せず）へのね
じ込み能力も高くなる。この後、このねじ素材１は製品
としての仕上げのため、ニッケル亜鉛合金等の仕上げ鍍
金処理工程１５に移り、図１に示すような製品として仕
上げられる。

【００１８】尚、この最終の仕上げ鍍金処理工程１５は
そのタッピングねじの用途により色が変わるため、ニッ
ケル亜鉛合金に限定されず、例えば、ステンレスと同色
の鍍金や黒色等の鍍金でもよいことは明らかである。ま
た、この実施例では、脚部の先端にドリル部を有するセ
ルフタッピングねじについて示したが、ドリル部を有し
ていないタッピングねじの製造においても同様の作用が
得られるものである。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上説明した実施例から明らか
なように、オーステナイト系ステンレス鋼を材料にして
製造されるセルフタッピングねじにおいて、ヘッダ加工
により所定の形状の頭部２を圧造成形した脚部４を有す
るねじ素材１に下地用の銅鍍金を施し、続いて銅鍍金が
施されたねじ素材１にニッケル鍍金を施し、このねじ素
材１の脚部４にローリング加工を施してねじ山６を転造
形成すると同時に前記銅及びニッケル鍍金を剥がし、こ
の後、前記ねじ素材１に窒化処理を施して脚部４の表面
を硬化させるステンレス鋼製セルフタッピングねじの製
造方法である。

【００２０】このように、ねじ素材全体に下地銅鍍金と
その表面にニッケル鍍金を施すことにより、銅はねじ素
材への密着性が良く、完全に窒化防止ができるとともに
表面の硬いニッケル鍍金によってねじ素材の相互衝突等
による傷や鍍金剥がれが防止できる。また、銅及びニッ
ケル鍍金後、脚部からドリル部及びねじ山成形時にそれ
ぞれこの銅及びニッケル鍍金を剥がしているので、硬度
を高めるための窒化処理を施しても前記銅及びニッケル
鍍金を剥がしたねじ素材の脚部にしか窒化層が形成され
ないため、窒化層の局所化が完全に可能になるとともに
工程も簡単になり、加工コストが低減される。また、頭
部の完全な窒化防止により、オーステナイト系ステンレ
ス鋼の特長とする耐食性及び美観が維持できるとともに
十字穴とドライバビットとの係合時に十字穴が欠けるこ
とがなく、且つ脚部の高強度化によるワークの確実なね
じ穴形成が可能になる。更に、下地鍍金に銅鍍金を使用
しているので、ねじ素材の脚部成形時に鍍金剥がしが容
易となり、冷間圧造加工に使用する金型の寿命も長くな
り、ねじの精度も向上する。しかも、このねじを製造す
る工程も少なくなるので、コストが低減されるとともに
製品の管理も容易になり、製品の納期が短縮されて在庫
が減少する等の特有の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるセルフタッピングねじの要部断面
正面図である。

【図２】ねじ素材の要部断面正面図である。

【図３】本発明の製造工程を示す工程図である。

【図４】ねじ素材の先端圧造加工を示す斜視図である。

【図５】セルフタッピングねじの従来例を示す要部断面
正面図である。

【図６】従来例の製造工程を示す工程図である。

【図７】他の従来例の製造工程を示す工程図である。

【符号の説明】

１ ねじ素材 ２ 頭部 ３ 十字穴 ４ 脚部 ５ ドリル部 ６ ねじ山 ７ 首部 １０ ヘッダ加工工程 １１ 下地鍍金処理工程 １２ ニッケル鍍金処理工程 １３ ドリル部・ローリング加工工程 １４ 窒化処理工程 １５ 仕上げ鍍金処理工程 １６ 圧造ダイス

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オーステナイト系ステンレス鋼を材料に
   して製造されるセルフタッピングねじにおいて、ヘッダ
   加工により所定の形状の頭部２を圧造成形した脚部４を
   有するねじ素材１に下地用の銅鍍金を施し、続いて銅鍍
   金が施されたねじ素材１にニッケル鍍金を施し、このね
   じ素材１の脚部４にローリング加工を施してねじ山６を
   転造形成すると同時に前記銅及びニッケル鍍金を剥が
   し、この後、前記ねじ素材１に窒化処理を施して脚部４
   の表面を硬化させたことを特徴とするステンレス鋼製セ
   ルフタッピングねじの製造方法。
2. 【請求項２】 脚部はニッケル鍍金を施してから先端に
   ドリル部５を形成し、銅及びニッケル鍍金を剥す構成で
   あることを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼製セ
   ルフタッピングねじの製造方法。