JP3128852U

JP3128852U - 高耐食性締結具

Info

Publication number: JP3128852U
Application number: JP2006009139U
Authority: JP
Inventors: 一彦下田; 浩和中筋; 直樹赤井
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2016-11-09

Abstract

【課題】塩性、酸性による腐食や発錆を長期に亘って防ぎ、所定の強度を維持して、より長期の使用に耐え得るボルト・ナット、座金などの高耐食性締結具を提供する。
【解決手段】ボルト・ナット、座金などの締結具１，１１，２１の素地に、第１層に亜鉛めっき膜２を皮膜する。第２層にエポキシ樹脂膜３を皮膜する。第３層にアルミニウムフレークを主成分にエポキシ樹脂および少量のフッ素を含んだ表面焼成層４を設ける。
【選択図】図４

Description

本考案は、主として送電線や通信線などを支持するための鉄塔に用いる締結具に関するものであり、さらに詳しくは、鉄塔を構成する鋼管や型鋼材などの構造部材を組み立てるのに用いるボルト・ナットや座金などの締結具に関するものである。

送電線や通信線などを支持する鉄塔は、通常、コンクリート基礎台に４本の塔脚が立設されており、鋼管柱や型鋼材などからなる構造部材を連結してトラス架構に組み立てられている。その鉄塔は数十年以上にわたる長期間の耐久性が要求されており、雨、風、雪などの自然現象あるいは寒暖差による温度変化に耐えるだけでなく、海岸の近くでは潮風による塩害、又は大気汚染によって雨が酸性になる酸性雨などの腐蝕環境下で使用されることから、各構造部材は溶融亜鉛めっきや塗装など表面処理による防食が行われていると共に、その各構成部材を組み立てるボルト・ナット、座金などの締結具も、一般的な溶融亜鉛めっき処理をしたものが用いられている。

また、ボルトなどのねじ部における別な防食法として、均一な薄膜の熱収縮性フィルム
製のスリーブを用いてボルトのねじ部に均一膜厚の防食被覆を行う方法も提案されている
（例えば、特許文献１参照）。
特許第２５２１１１２号公報

しかしながら、前者の溶融亜鉛めっきによる防食は、海塩粒子や酸性雨に弱いので、ボ
ルト・ナット、座金などの締結具を長期にわたって使用すると、しだいに溶融亜鉛めっき
が侵されて、防食の用をなさなくなる問題点があった。

また、後者の熱収縮性フィルム製のスリーブを用いて防食被覆する場合は、予め通常の
方法でねじ部に熱収縮スリーブを被覆したボルトにナットを捻じ込むか、または、溝を有
する平板を押し当てて回転させることにより、この熱収縮スリーブをネジ山の凹凸に沿っ
て密着させている。しかしながら、仮にこのねじ部のめっきが不均一で、しかも特にねじ
山部分や谷の部分にめっき溜まり等が存在している場合には、熱収縮スリーブを密着させ
る過程において、このスリーブに極めて大きな力で加わることとなり、その結果、スリー
ブが破損することになり、充分な防食効果が得られないという問題点があった。

本考案は、上記のような問題点を解決することを課題として開発されたもので、一般的
な表面処理のように単一物質による防錆ではなく、亜鉛めっき、エポキシ樹脂、アルミニ
ウムフレークを主成分とする異種材の３層構造とし、これらの３層構造の相乗作用により
塩性、酸性による腐食や発錆を長期に亘って防ぎ、所定の強度を維持して、より長期の使
用に耐え得るボルト・ナット、座金などの高耐食性締結具を提供することを目的とするも
のである。

上記の課題を解決し、その目的を達成する手段として、本考案は、ボルト・ナット、座金などの締結具の素地に、第１層に亜鉛めっき膜、第２層にエポキシ樹脂膜、第３層にアルミニウムフレークを主成分にエポキシ樹脂および少量のフッ素を含んだ表面焼成層を設けてなる高耐食性締結具を開発し、採用した。

また、上記のように構成した高耐食性締結具において、前記第３層の表面焼成層がアルミニウムフレーク、タルク、リン酸アルミニウム、エポキシ樹脂および少量のフッ素を含んでいる高耐食性締結具、および前記第３層の表面焼成層が重量比で２０〜３０％のアルミニウムフレーク、２０〜３０％のタルク、１０〜２０％のリン酸アルミニウム、３０〜４０％のエポキシ樹脂、４〜１８％のフッ素を含んでいる高耐食性締結具、および前記第３層の表面焼成層の処理回数が２回以上施されている高耐食性締結具を開発し、採用した。

本考案の高耐食性締結具は、亜鉛めっき膜、エポキシ樹脂膜、アルミニウムフレークを主成分にエポキシ樹脂および少量のフッ素を加えた表面焼成層からなる３層の皮膜層により保護されているから、優れた防錆、防食効果がある。すなわち、第１層の亜鉛めっき膜で、鉄素地の腐蝕を防止し、第２層のエポキシ樹脂膜で、侵入してくる腐蝕因子を抑制すると共に、めっき表面に安定な不動態皮膜を形成し亜鉛を不活性化する。また、第３層の表面焼成層のアルミニウムフレークで、紫外線を反射して塗膜の劣化を防ぐことができ、腐食性物質の侵入遮断性を増大させる。さらに、少量のフッ素を含有してあるから、摩擦係数が小さくなり低トルク値により締結具として好適になる。そして、前記３層構造の相乗作用により、塩性、酸性に対する卓越した耐食性を有し、強靭で優れた耐熱性、耐候性をも備えているので、過酷な環境下で使用される鉄塔用の締結具として長い期間に亘って充分に使用できるものである。

以下に、本考案の第１実施の形態を添付図面に基づいて説明すると、１は六角ボルトで、炭素鋼や合金鋼を冷間圧造や熱間鍛造で六角の頭部１ａを形成すると共に、円頭部１ｂの下方軸部を転造でねじ部１ｃを形成したものであり、そして高張力ボルトは焼入れ、焼戻し処理を施して頭部１ａ、円筒部１ｂおよびねじ部１ｃを充分な強度を有するものに仕上げている。

この六角ボルト１の鉄素地に、溶融亜鉛めっきによるめっき膜２を第１層の皮膜とし、そのめっき膜２の表面にエポキシ樹脂膜３を生成沈着させ加熱処理して第２層の皮膜とし、さらにその表面に鱗片状アルミニウムを主成分に、エポキシ樹脂と少量のフッ素を加えた表面焼成層４を第３層の皮膜として被覆されている。

この表面焼成層４は前記の成分以外に、例えば、タルクとリン酸アルミニウムを加えることがあり、タルクを加えると付着性の向上、増粘効果（タレ防止）、厚膜化（増量）を図ることができ、また、リン酸アルミニウムを加えると防錆効果と亜鉛犠牲防食のコントロールを図ることができる。

前記表面焼成層４の成分含有率の重量比は、２０〜３０％の鱗片状アルミニウム、２０〜３０％のタルク、１０〜２０％のリン酸アルミニウム、３０〜４０％のエポキシ樹脂、４〜１８％のフッ素が好適である。また、前記表面焼成層４の処理は２回以上施すのが好適である。

このように構成した六角ボルト１の実施形態の使用例を作用、効果と共に説明すると、図５に示すように、脚塔を構成する上下鋼管５，５を接合する時に、鋼管５の外形より径の大きいフランジ６，６の接合面を重ね合わせ、フランジ６，６に穿設されたボルト孔７，７に六角ボルト１，１を通し、座金２１を嵌め六角ナット１１を締め付けることにより接合されるものである。

また、図６に示すように、アングル材を接合する時には、内側アングル８ａと外側アングル８ｂを重ね合わせ、アングル材８ａ，８ｂに穿設されたボルト孔７，７に六角ボルト１，１を通し、座金２１を嵌め六角ナット１１を締め付けることにより接合されるものである。

上記のように使用される六角ボルト１は、鉄素地に溶融亜鉛めっきが施されていて亜鉛の犠牲防食作用により鉄素地の腐蝕を防止し、その溶融亜鉛めっき膜２の表面に柔軟性と付着性の優れたエポキシ樹脂膜３をバインダーとして表面焼成層４を付着させ、腐蝕因子の侵入を抑制すると共に、めっき表面に安定な不動態皮膜を形成して亜鉛を不活性化する。そして、表面焼成層４の鱗片状アルミニウムにより紫外線を反射して塗膜の劣化を防ぐ作用をする。また、フッ素を加えてあるから、塗膜の摩擦係数が小さくなり低トルク値により締結具として好適になる。さらに、溶融亜鉛めっき膜２、エポキシ膜３、アルミニウムフレークを主成分の表面焼成層４を合わせた膜厚は９０〜１１０μｍになり、防錆効果が十分な膜厚になる。

図２に示すのは本考案の第２実施の形態を示す六角ボルト１と螺合する六角ナット１１である。この六角ナット１１は、前記実施の形態１の六角ボルト１と同じ炭素鋼で製造されていると共に、六角ナット１１に被覆される皮膜も、前記六角ボルト１と同様の構成であり、作用、効果においても同じであるから説明を省略する。

さらに、図３に示すのは本考案の第３実施の形態を示す座金２１であり、座金２１に被覆される皮膜も、前記の六角ボルト１および六角ナット１１と同様の構成であると共に、作用、効果においても同じであるから説明を省略する。

以下に、本考案の具体的実施例を述べる。
（実施例１）

強度区分が９．８材質がＳＣｒ４４０サイズがＭ２４×１２０×７０製造法が熱間鍛造、熱処理で得られた六角ボルト１の鉄素地に、第１層として溶融亜鉛めっき膜２の膜厚を≧７０μｍ、第２層としてエポキシ樹脂膜３を≧１２．５μｍ付着させ、２００℃×６０分の加熱処理をして保持後空冷した後、第３層として鱗片状アルミニウム２０〜３０％、タルク２０〜３０％、リン酸アルミニウム１０〜２０％、エポキシ樹脂３０〜４０％、フッ素４．５％の成分からなる表面焼成層４を≧１７．５μｍ付着させ、２００℃×６０分の加熱処理をして保持後空冷する。この処理を２回繰り返して表面焼成層４とした。付着測定部は六角ボルト１の頭部側面部とした。
（実施例２）

強度区分が９材質がＳ３５ＣサイズがＭ２４製造法が熱間鍛造、熱処理で得られた六角ナット１１の鉄素地に、第１層として溶融亜鉛めっき膜１２の膜厚を≧６８μｍ、第２層としてエポキシ樹脂膜１３を≧９．０μｍ付着させ、２００℃×６０分の加熱処理をして保持後空冷した後、第３層として鱗片状アルミニウム２０〜３０％、タルク２０〜３０％、リン酸アルミニウム１０〜２０％、エポキシ樹脂３０〜４０％、フッ素４．５％の成分からなる表面焼成層１４を≧１７．５μｍ付着させ、２００℃×６０分の加熱処理をして保持後空冷する。この処理を２回繰り返して表面焼成層１４とした。付着測定部は六角ナット１１の側面部とした。
（実施例３）

強度区分が９材質がＳ４５Ｃサイズが２４（２７×４２×６ｔ）製造法が冷間打抜き、熱処理で得られた座金２１の鉄素地に、第１層として溶融亜鉛めっき膜２２の膜厚を≧６８μｍ、第２層としてエポキシ樹脂膜２３を≧２０．０μｍ付着させ、２００℃×６０分の加熱処理をして保持後空冷した後、第３層として鱗片状アルミニウム２０〜３０％、タルク２０〜３０％、リン酸アルミニウム１０〜２０％、エポキシ樹脂３０〜４０％、フッ素４．５％の成分からなる表面焼成層２４を≧１７．５μｍ付着させ、２００℃×６０分の加熱処理をして保持後空冷する。この処理を２回繰り返して表面焼成層２４とした。付着測定部は座金２１の座面部とした。
（比較例１）

実施例１と同じ六角ボルト１に溶融亜鉛めっき膜２を施し、頭部側面部の膜厚を７０μｍとした。
（比較例２）

実施例２と同じ六角ナット１１に溶融亜鉛めっき膜１２を施し、側面部の膜厚を６８μｍとした。
（比較例３）

実施例３と同じ座金２１に溶融亜鉛めっき膜２２を施し、座面部の膜厚を６８μｍとした。

実施例１と比較例１を耐塩性試験（塩水噴霧試験１０００Ｈ）と耐酸性試験（亜硫酸ガス試験１５サイクル）をしたところ、耐塩性試験で実施例１は１１．０ｇ／ｍ^２（腐蝕減量）であったのに対して、比較例１は３１４ｇ／ｍ^２（腐蝕減量）であった。また、耐酸性試験で実施例１は２．３ｇ／ｍ^２（腐蝕減量）であったのに対して、比較例１は３６．２ｇ／ｍ^２（腐蝕減量）であリ、大幅に良くなっており、耐食性の優位性が認められた。

実施例１と比較例１をトルク係数試験で締め付け時のトルク係数値を測ったところ、実施例１は０．１３１であったのに対して、比較例１は０．１３５であり、殆ど同じで変わることがなく、低トルク値を維持しており締結具としての適用が可能である。

実施例１、２の外観試験をしたところ、肉眼、手触りによる仕上がり状態、汚れ、色斑、たれ、その他使用上有害な欠陥等について１５０個について調べたが欠陥はなく、嵌め合い（ボルト・ナットを通りリングゲージによる嵌め合い状況）不良数は実施例１が０％、実施例２が０，６７％であり、比較例１、２の不良数０．９６より良かった。

実施例１、２、３の付着量（膜厚）試験をしたところ、実施例１、２、３は、第１層の溶融亜鉛めっき膜２、第２層のエポキシ樹脂膜３、第３層のアルミニウムフレークを主成分とする表面焼成層４を合わした膜厚は、９０〜１１０μｍであり、防錆効果十分な膜厚であった。

実施例１の促進耐候性試験（暴露時間：２０００Ｈ、光源：サンシャインカーボアーク灯、ブラックパネル温度：６３℃、紫外線強度：２５５Ｗ／ｍ^２、降雨１８分／１２０分毎）で、耐候劣化させ、塗膜の色差、密着性および錆を調べたところ、暴露時間５００Ｈで若干の色差を生じ、その後の色差の変化はない。また、ひび割れ、塗膜の剥がれもなく、暴露時間２０００Ｈで赤錆は確認されなかった。このことは、鱗片状のアルミニウムが塗膜の腐食性物質の遮断性を増大させ紫外線を反射して塗膜の劣化を防ぐ効果があったものと考えられる。

以上、本考案の主要な実施の形態について説明したが、本考案はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、考案の目的を達成でき、かつ考案の要旨を逸脱しない範囲内で種々の設計変更が可能であり、それらも全て本考案の範囲内に包含されるものである。

本考案は、鉄塔を構成する鋼管や形鋼材の構造部材を組み立て接合する締結具に限らず、自動車、車両、航空機、船舶、工作機械、建設機械、繊維機械、電気機器などの締結具として機械関係を始めとして広範な技術分野において使用することができる。

本考案のボルトの正面図である。本考案のナットの正面図である。本考案の座金の正面図である。本考案のボルト・ナット、座金の一部拡大断面図である。鋼管の接合状態を示す正面図である。型材の接合状態を示す横断面図である。

符号の説明

１ボルト
２亜鉛めっき膜
３エポキシ樹脂膜
４表面焼成層
１１ナット
１２亜鉛めっき膜
１３エポキシ樹脂膜
１４表面焼成層
２１座金
２２亜鉛めっき膜
２３エポキシ樹脂膜
２４表面焼成層

Claims

ボルト・ナット、座金などの締結具の素地に、第１層に亜鉛めっき膜、第２層にエポキシ樹脂膜、第３層にアルミニウムフレークを主成分にエポキシ樹脂および少量のフッ素を含んだ表面焼成層を設けてなる高耐食性締結具。
前記第３層の表面焼成層がアルミニウムフレーク、タルク、リン酸アルミニウム、エポキシ樹脂および少量のフッ素を含んでいる請求項１に記載の高耐食性締結具。
前記第３層の表面焼成層が重量比で２０〜３０％のアルミニウムフレーク、２０〜３０％のタルク、１０〜２０％のリン酸アルミニウム、３０〜４０％のエポキシ樹脂、４〜１８％のフッ素を含んでいる請求項２に記載の高耐食性締結具。
前記第３層の表面焼成層の処理回数が２回以上施されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の高耐食性締結具。