JP3099119B2 - ステンレス製ボルト、ナット - Google Patents

ステンレス製ボルト、ナット

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JP3099119B2
JP3099119B2 JP11059889A JP5988999A JP3099119B2 JP 3099119 B2 JP3099119 B2 JP 3099119B2 JP 11059889 A JP11059889 A JP 11059889A JP 5988999 A JP5988999 A JP 5988999A JP 3099119 B2 JP3099119 B2 JP 3099119B2
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stainless steel
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nuts
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政義 松本
浩之 香田
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Dowa Holdings Co Ltd
Dowa Mining Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学プラント等の
腐食環境下で優れた耐食性を持ち、かつ締結時にかじ
り、焼付き等が生じないステンレス製ボルト,ナットに
関する。
【0002】
【従来の技術】化学プラント、電気、機械、食品機器等
で耐食性を要求されるボルト、ナット、ネジ等として、
ステンレス製のものを使用するケ−スが増えている。前
記ステンレスとしては、一般にオ−ステナイト系のSU
S304が使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記オ−ステナイト系
のSUS304は、炭素鋼に比べて摩擦係数が大きく、
かつ熱伝導率が小さいうえに熱膨張係数が大きい等の性
質を有している。したがって、その締結時には発熱、膨
張により、かじり、焼付きが発生し、作業に困難をきた
す場合があった。
【0004】それらかじり、焼付き防止対策として、表
面にシュウ酸あるいは弗素系の皮膜形成による方法が提
案されているが、形成される皮膜の硬度が低く、さらに
容易に剥離したりして再使用に耐えられないものであっ
た。
【0005】その他、使用に際して乾燥皮膜潤滑剤やペ
−スト状の潤滑剤を塗布することにより摩擦抵抗を低下
させる方法も提案されているが、該潤滑剤塗布の場合に
は経時変化により油膜等が切れて目的が達成されない場
合があるとともに、食品機械分野の装置の使用には、腐
食問題も絡んで問題が残されていた。
【0006】また、特に海水等の腐食環境下での使用に
おいては、錆の発生が問題となるため、従来は高価なチ
タンが使用されていた。
【0007】前記錆の発生は、止め具の取り外しが不可
能となったり、止め具及び装置の破損を招く等、操作上
大きな問題となっていた。
【0008】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、耐食性の向上、かじり、焼付き防止の効果の優れた
ステンレス製ボルト、ナットを提供することを目的とす
るものである。もっとも、本発明は、いわゆるネジを含
むものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、第一の手段として、ステンレス表面に直接
Snめっきを施し、熱拡散処理により表面にFeSn2
及びFeSnの金属間化合物を形成させてなるステンレ
ス製ボルト、ナットであって、トルク係数が0.2から
0.4間にしたものである。
【0010】また、第二の手段として、ステンレス表面
に直接SnZn合金めっきを施し、熱拡散処理により表
面にFeSn2 及びFeSnの金属間化合物を形成させ
てなるステンレス製ボルト、ナットであって、トルク係
数を0.2から0.4の間にしたものである。
【0011】
【作用】金属間化合物は、純金属にに比べて、硬さ、耐
摩耗性、耐食性に優れている。本発明で使用されるSn
あるいはSnZnは、従来よりブリキに用いられ、耐食
性に優れているとともに、凝着抑制効果をもっているた
め、機械部品、軸 受にも合金として使用されている。
したがって、めっき処理後で得られるFeS2 は、硬さ
がステンレスに対して十分高く、組織が緻密で潤滑性の
良好な皮膜であるため、ステンレス製ボルト、ナットの
かじり、耐焼付き防止効果が優れているものである。
【0012】また、耐食性については、めっき後の熱拡
散処理により形成される金属間化合物の緻密化によっ
て、めっき層のピンホ−ルが減少して耐食性を向上させ
るとともに、ステンレスの素地に対して極めて貴になる
ため、良好な性質を示すものと思われる。その他、めっ
き層中のフリ−Sn残存効果で耐食性が向上している場
合や、Zn含有のものはZnのアノ−ド防食効果により
耐食性がさらに向上させられるものである。
【0013】
【実施例】以下に、本発明の一実施例及び本発明の実施
前に下地めっきを施した実施例を説明する。
【0014】
【実施例1】本発明の一実施例であり、オ−ステナイト
系SUS304材からなるステンレス製ボルトを電解脱
脂(NaOH 50g/1,NaCN10g/1,Na
3 PO4 20g/1,Na2 CO3 10g/1,界面活
性材1g/1,室温)及び硫酸処理(50wt% H2
SO4 ,室温)を行った後、直接Snめっきを施し、さ
らに熱拡散処理を最高430℃で8時間実施した。その
結果、得られためっき層の熱さは、10μmである。
【0015】この処理においては、Snがステンレス母
材中のFeと反応し、FeSn2 (一部はFeSn)の
金属間化合物が形成され、硬さは350〜400HVと
高い値を示し、耐焼付き性が向上した。なお、トルク係
数は0.25から0.3であった。
【0016】
【実施例2】本発明の他の実施例であり、オ−ステナイ
ト系SUS304材からなるステンレス製ボルトを前記
実施例1と同様の電解脱脂及び硫酸処理を行った後、直
接SnZn合金めっきを施し、さらに熱拡散処理を最高
550℃で3時間実施した。その結果、得られためっき
層も前記実施例1とほぼ同様の硬さとなり、耐焼付き性
が向上した。なお、トルク係数は0.2から0.4であ
った。
【0017】
【実施例3】本発明の実施前に下地めっきを施した実施
例であり、オ−ステナイト系SUS304材からなるス
テンレス製ボルトを前記実施例1と同様の電解脱脂及び
硫酸処理を行った後、密着性向上のため、Ni合金めっ
きを施し、Cuめっき、ついで本発明と同様にSnZn
合金めっきを施し、さらに熱拡散処理を最高400℃で
10時間実施した。
【0018】前記各めっき条件は下記の通りである。
【0019】Ni下地めっき:NiCl2 6H2O
250g/1,HCL 100g/1,室温 Cuめっき :NACN 30g/1,CuCN 2
0g/1,NaCO3 20g/1,界面活性剤 2g/
1,45℃ SnZnめっき:NaCN 25g/1,Na2 SnO
3 3H2 O 75g/1,Zn(CN)2 5g/
1,NaOH 15g/1,65℃ 前記処理の結果、得られためっき層の厚さは、Cuめっ
き層5μm,SnZn層10μmであり、Nnの含有量
は25wt%であった。
【0020】この処理においては、めっき中のNi,C
u,Sn並びにZnの拡散が起こり、η−Cu6 Sn5
(一部はCu3 Sn)の金属間化合物が形成され、硬さ
は350HV〜400HVと高いうえに、潤滑性が良好
であった。
【0021】また、Snの一部はステンレス母材中のF
eと反応してFeSn2 を形成し、ステンレスとの密着
性が向上させられた。
【0022】
【実施例4】本発明の実施前に下地めっきを施した他の
実施例であり、オ−ステナイト系SUS304材からな
るステンレス製ボルトを前記実施例1と同様の電解脱脂
及び硫酸処理を行った後、密着性向上のため、Ni下地
めっきを施し、Cuめっき、ついでSnめっきを施し、
さらに熱拡散処理を200℃で20時間実施した。Sn
めっき条件は、前記実施例3と同様である。前記処理の
結果、得られためっき層の厚さは、Cuめっき5μm,
Snが10μmである。
【0023】第1図には、未処理及び前記各実施例によ
って得られたステンレスボルトのトルク係数の変化が示
されている。
【0024】すなわち、前記各ステンレスボルトの耐焼
付き性評価のため、締め付け操作を数回(最大10回)
繰り返して行い、軸力1000Kg時のトルクを測定し
て計算によりトルク係数を求めたものである。
【0025】同図に示されているように、未処理のボル
トは、締め付け回数につれてトルク係数が次第に上昇し
て焼付きに至るが、本発明を実施した実施例1及び2、
さらに本発明の実施前に下地めっきを施した実施例3及
4ではトルク係数の上昇がほとんど見られず、最大10
回締め付けた場合でも焼付きが発生せず、締め付け回数
にかかわらずトルク係数がほぼ一定であり、0.2から
0.4の間にあり、良好な特性を示すことが判明した。
【0026】すなわち、本発明を実施したステンレスボ
ルトは、耐焼付き性に優れていることが確認されたもの
である。
【0027】第2図には、複合腐食試験結果が示されて
いる。ステンレスボルトは、耐食性が良好であるため、
化学プラント、電気、機械、食品機器等に使用されてい
るが、特に海岸地帯ならびに海水に接触する装置、機器
では錆が問題となる。そこで、耐食性評価の複合腐食試
験を行ったものである。該複合腐食試験は、人工海水を
用いて35℃、4時間塩水噴霧を行った後、乾燥60℃
で2時間、湿潤試験50℃で2時間のサイクルを繰り返
し行う方法であり、極めて厳しい腐食試験である。
【0028】同図に示されているように、未処理のボル
トは、2日で錆の発生が見られるが、本発明を実施した
実施例1及び2、さらに本発明の実施前に下地めっきを
施した実施例3及び4は未処理のボルトに比べて錆の発
生が遅く、実施例によっては45サイクルの試験後でも
錆の発生が見られないものであった。また、錆の形態も
未処理のボルトの場合と異なっており、耐食性が非常に
高いことが判明したものである。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、表面に金属間化合物を
形成させ、耐食性の向上、かじり、焼付き防止効果の優
れたステンレス製ボルト、ナットを提供することができ
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はステンレス製ボルトの締め付け回数とトルク係
数の関係を示した線図、第2図は複合腐食試験結果を示
したグラフである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−92335(JP,A) 特開 昭51−115240(JP,A) 特開 昭60−139909(JP,A) 特開 昭59−200803(JP,A) 特開 昭58−61268(JP,A) 特開 昭50−61561(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 18/31 - 18/52 F16B 33/06 C23C 28/00,30/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステンレス表面に直接Snメッキを施
    し、熱拡散処理により表面にFeSn2 及びFeSnの
    金属間化合物を形成させてなるステンレス製ボルト、ナ
    ットであって、トルク係数が0.2から0.4の間にあ
    ることを特徴とするステンレス製ボルト、ナット。
  2. 【請求項2】 ステンレス表面に直接SnZn合金めっ
    きを施し、熱拡散処理により表面にFeSn2 及びFe
    Snの金属間化合物を形成させてなるステンレス製ボル
    ト、ナットであって、トルク係数が0.2から0.4の
    間にあることを特徴とするステンレス製ボルト、ナッ
    ト。
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