JP5645350B2 - ワッシャ、及び該ワッシャを製造する方法 - Google Patents
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Description
また、上記課題を解決するために、請求項2のワッシャの製造方法に係る発明は、ナットまたはボルトと該ナットまたはボルトより硬度が低い表面を有する部材との間に配置され、前記ナットまたはボルトによって部材との間で締め付けられるワッシャを製造するための方法であって、ワッシャ用素材の金属板を、クロム酸との反応性を有する光沢剤を含有するジンケート浴に浸された回転めっきバレルに投入して亜鉛めっき層を形成し、次に、前記亜鉛めっき層が形成された金属板を、水洗し、酸で活性化し、前記ナットまたはボルトよりも硬度が低く且つ前記部材の表面よりも硬度が高い硬度を有しており、前記ナットまたはボルトによって前記部材との間で締め付けられることにより粉砕されて、前記ナットまたはボルトとの間に防錆層および緩み防止層として機能する層を形成するとともに、前記部材の表面にスパイク状に食込むものからなるシリカ粒子を三価クロム酸溶液に懸濁し、前記亜鉛めっき層が形成され酸で活性化された金属板を前記三価クロム酸溶液に浸漬することにより、シリカ粒子が略均一に分布・固着されたクロメート処理層を形成することを特徴とする。
本発明では、三価のクロム酸溶液によるクロメート処理層との反応性に優れた亜鉛めっき用の光沢剤を含む亜鉛めっき液を用いて、ワッシャ用素材(例えば、鉄製の平ワッシャ)に亜鉛めっき層を形成し、上記に亜鉛めっき層の上に、三価のクロム酸溶液によって、クロメート処理層を形成する。この三価のクロム酸溶液には、シリカ粒子(例えば、コロイダルシリカ)が略均一に懸濁されている。
このような表面処理によって、亜鉛めっき液中に、三価のクロム酸溶液によるクロメート処理層との反応性に優れた亜鉛めっき用の光沢剤が、クロメート処理層と好適に反応し、同時に、シリカ粒子が、クロメート処理層に均一に分布、固着する。このようにして、十分な防錆力を有しながらも、最外層にシリカ粒子が表面に均一かつ固着されて存在するワッシャが製造可能となり、ナットまたはボルトとの共回りが防止できるようになった。
(発明の態様)
ワッシャ用素材の金属板と、
該金属板に、クロム酸との反応性を有する光沢剤を含むジンケート浴を用いた亜鉛めっきが形成された亜鉛めっき層と、
該亜鉛めっき層に、シリカ粒子を含む三価クロム酸溶液を用いたクロメート処理により形成されたクロメート処理層とを含み、
前記シリカ粒子は、前記ナットまたはボルトよりも硬度が低く且つ前記部材の表面よりも硬度が高い硬度を有しており、前記ナットまたはボルトによって前記部材との間で締め付けられることにより粉砕されて、前記ナットまたはボルトとの間に防錆層および緩み防止層として機能する層を形成するとともに、前記部材の表面にスパイク状に食込むものからなることを特徴とするワッシャ。
シリカ粒子の粒径は、0.001μmから0.02μm程度のものが好ましい。0.02μmに比して、より大きな粒径であるとシリカ粒子が、クロメート溶液中に均一に懸濁しにくくなるからである。また、ワッシャに固着させるべきシリカ粒子は、ワッシャ用素材の金属板9を被覆する表面処理被膜の全体重量部を100wt%とすると、そのうち4wt%以上であることが好ましい。4wt%未満であると、締め付けるべき部材面との間で好適な摩擦力を生じさせないからである。
本態様の光沢剤は、少なくとも、ベース成分(亜鉛めっきの析出平滑剤)としてアンモニウム水溶性ポリマーを、光沢成分(光沢付与成分)としてアルデヒド系溶液を含むものであり、三価クロム酸との反応性が優れていることを特徴とする。この光沢剤は、好まし
くは、アンモニウム水溶性ポリマーが70vol%〜95vol%、アルデヒド系溶液が5vol%〜30vol%からなるものである。
ワッシャ用素材の金属板を、クロム酸との反応性を有する光沢剤を含有するジンケート浴に浸された回転めっきバレルに投入して亜鉛めっき層を形成し、
次に、前記亜鉛めっき層が形成された金属板を、水洗し、酸で活性化し、
前記ナットまたはボルトよりも硬度が低く且つ前記部材の表面よりも硬度が高い硬度を有しており、前記ナットまたはボルトによって前記部材との間で締め付けられることにより粉砕されて、前記ナットまたはボルトとの間に防錆層および緩み防止層として機能する層を形成するとともに、前記部材の表面にスパイク状に食込むものからなるシリカ粒子を三価クロム酸溶液に懸濁し、
前記亜鉛めっき層が形成され酸で活性化された金属板を前記三価クロム酸溶液に浸漬することにより、シリカ粒子が略均一に分布・固着されたクロメート処理層を形成することを特徴とするワッシャの製造方法。
で好ましくないと考えられるためである。また、陰極電流密度を、0.5A/dm2から1.5A/dm2とするのは、0.5A/dm2未満では、亜鉛がワッシャ用素材の金属板に電析しにくく、一方、1.5A/dm2よりも高いと、水素気泡が発生し、亜鉛のワッシャ用素材の金属板への電析を妨げる要因となり好ましくないと考えられるためである。なお、陽極電流密度は、陰極電流密度に呼応して決定されるものである。
、浴温度は、好ましくは、25℃〜40℃、浴pHは、好ましくは、2〜3に設定する。投入するワッシャの数量(表面積)にもよるが、当該クロム酸溶液に、ワッシャを重ならないように亜鉛めっきのときと同様に回転めっきバレルを用いて回転させながら、好ましくは、30秒〜50秒浸漬させる。クロメート処理後は、水洗を行い、水切りが好適に行われる遠心分離乾燥機を用いて乾燥させることが好ましい。
l/Lより小さいと、シリカ粒子の析出を低下させ、一方、100mL/Lより大きいと
、シリカ粒子をワッシャに均一に形成しにくくなり(ばらつきが大きくなり)好ましくないと考えられるためである。クロメート溶液の浴温度を、25℃〜40℃とするのは、25℃より低いと、亜鉛めっき層との反応性が低下すると共に、シリカのクロメート処理層への固着を困難とし、一方、40℃より高いと、亜鉛めっき層との反応が過剰になり、クロメート処理層が均一に形成しにくくなり(ばらつきが大きくなり)好ましくないと考えられるためである。クロメート溶液の浴pHを、2〜3とするのは、2より小さいと亜鉛めっき層との反応性が低下すると共に、シリカの固着(析出)を困難とし、一方、3より大きいと亜鉛めっき層との反応性が同様に低下し、シリカの固着(析出)を困難とするため好ましくないと考えられるためである。
前記シリカ粒子を粉砕し、この粉砕されたシリカ粒子が前記部材面へスパイク状に食い込ませて、前記平ワッシャ面と前記部材面との間の摩擦抵抗を向上させて、前記ナット締結時に、前記ナットと前記ワッシャとが共回りすることを防止することを特徴とする方法。
本項の態様は、発明を実施するための最良の形態の欄で後述する。
図1に示された、本発明の構成を有するワッシャ90の製造方法について以下説明する。
(1)ワッシャ用素材の金属板9の準備工程;
嵌入されるナット10に適合する、好適な寸法の、好ましくは、鉄製のワッシャ用素材の金属板9を準備し、錆、汚れ、油付着等のないことを検査した。ワッシャ用素材の金属板9は、平ワッシャ、スプリングワッシャ、ウェーブワッシャ、テーパーワッシャ等を選択することができるが、ここでは、最も共回りが起こり易いが部品コストが低い鉄製のワッシャ用素材を金属板9として準備した。
(2)ワッシャ用素材の金属板9への亜鉛めっき層14の形成の前処理工程;
次に、ワッシャ用素材の金属板9について、亜鉛めっき層形成前の前処理を、脱脂、水洗、酸洗、水洗、電解脱脂、及び水洗によって行った。
(3)ワッシャ用素材の金属板9への亜鉛めっき層14の形成工程;
前処理が完了した鉄製のリング円板状の金属板9を、アンモニウム水溶性ポリマーが80vol%、アルデヒド系溶液が20vol%からなる光沢剤(ディップソール社のNZ−200(商品名))を含有するジンケート浴に浸された回転めっきバレルに入れ、電気めっき処理(バレルめっき)を行い、亜鉛めっき層14を形成した。ここでの、亜鉛めっきの基本条件は、めっき浴温を25℃、陰極電流密度を0.8A/dm2、陽極電流密度を4A/dm2とし、平均膜厚が5μm〜13μmとなるようにした。なお、亜鉛イオンはアノードバッグからめっき液に補充し、光沢剤は、適宜補充した。
次に、亜鉛めっき層14が形成されたワッシャ用素材の金属板9を、水洗し、その表面を酸で活性化した後、コロイダルシリカ粒子があらかじめ均一に分散かつ懸濁されている三価のクロム酸溶液(ディップソール社のZT−444A、B(Aは濃青紫色液体の建浴剤、Bは無色透明液体の建浴剤(補給剤))に浸漬した(このZT−444Bの液体にシリカ粒子が含有されている)。この三価クロム酸溶液と上記の光沢剤との良好な反応性により、当該ワッシャ用素材の金属板9に形成された亜鉛めっき層14に、シリカ粒子が略均一に分布され固着されたクロメート処理層13が形成され、ワッシャ90(図1)が作製された。
ワッシャ90の改善前後の、10,000倍のSEM観察写真像、及びワッシャ90表面のX線回折のプロファイルを、EDX(エネルギー分散型蛍光X線分析装置(20kV
))を用いて測定した出力結果を、それぞれ図5(a)(b)、及び図6(a)(b)に示す。改善後には、Siのピークがあり、シリカがクロメート処理層13に固着されたこ
とが分かった。
次に、図1から図4を参照しながら、ワッシャ90を用いたナット締結方法を説明する。
(1)ナット1(ナット軸3)へのワッシャ90の嵌入工程; 得られたワッシャ90を、硬質クロムめっき処理がされたナット10のナット軸3に嵌入した。
(2)ナット10によるボルト17への螺合、及び部材7、部材19の締結工程; ワッシャ90が嵌入されたナット10を、部材7の孔5に、挿入し、かつ、ナットヘッド1を、ナット締め工具によって、回転方向2に回転させて、ナット10を、ボルト17へ螺合し、部材7及び19を締結した。部材7は、表面12が塗装面であり、金属部材12´に塗装されている表面硬度がシリカより小さい部材である。
一方、図3や図4に示されるように、ワッシャ90と部材7との間においても、シリカ粒子11が粉砕されるが、すぐにシリカ粒子11に突起状部分(スパイク状部分)が創出されて、シリカ粒子11が、部材7の上層の塗装面12にスパイク状に食い込んでいく。
Claims (2)
- ナットまたはボルトと該ナットまたはボルトより硬度が低い表面を有する部材との間に配置され、前記ナットまたはボルトによって部材との間で締め付けられるワッシャであって、
ワッシャ用素材の金属板と、
該金属板に、クロム酸との反応性を有する光沢剤を含むジンケート浴を用いた亜鉛めっきが形成された亜鉛めっき層と、
該亜鉛めっき層に、シリカ粒子を含む三価クロム酸溶液を用いたクロメート処理により形成されたクロメート処理層とを含み、
前記シリカ粒子は、前記ナットまたはボルトよりも硬度が低く且つ前記部材の表面よりも硬度が高い硬度を有しており、前記ナットまたはボルトによって前記部材との間で締め付けられることにより粉砕されて、前記ナットまたはボルトとの間に防錆層および緩み防止層として機能する層を形成するとともに、前記部材の表面にスパイク状に食込むものからなることを特徴とするワッシャ。 - ナットまたはボルトと該ナットまたはボルトより硬度が低い表面を有する部材との間に配置され、前記ナットまたはボルトによって部材との間で締め付けられるワッシャを製造するための方法であって、
ワッシャ用素材の金属板を、クロム酸との反応性を有する光沢剤を含有するジンケート浴に浸された回転めっきバレルに投入して亜鉛めっき層を形成し、
次に、前記亜鉛めっき層が形成された金属板を、水洗し、酸で活性化し、
前記ナットまたはボルトよりも硬度が低く且つ前記部材の表面よりも硬度が高い硬度を有しており、前記ナットまたはボルトによって前記部材との間で締め付けられることにより粉砕されて、前記ナットまたはボルトとの間に防錆層および緩み防止層として機能する層を形成するとともに、前記部材の表面にスパイク状に食込むものからなるシリカ粒子を三価クロム酸溶液に懸濁し、
前記亜鉛めっき層が形成され酸で活性化された金属板を前記三価クロム酸溶液に浸漬することにより、シリカ粒子が略均一に分布・固着されたクロメート処理層を形成することを特徴とするワッシャの製造方法。
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