JP6452321B2 - 配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材の製造方法及び配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材に関する。

例えば、上水道管、下水道管、都市ガス供給管などパイプラインの接合部では、ボルト及びナットを用いてゴム輪やガスケットを締め付け、水密性や気密性保持、さらには接合部の離脱阻止を図る、いわゆるメカニカル継手が多く使用されている。また、パイプラインの長寿命化に伴い、耐食性に優れたステンレス鋼製ボルト及びナットの使用比率も年々上昇してきている。

しかしながら、ステンレス鋼製ボルト及びナットについては、締結時に焼き付くという問題が払拭できない。特に、先に述べたパイプラインの接合においては、締め付けるトルクも大きく、かつ締め付け行程も長いことが多い。

ステンレス鋼は、熱伝導率が鉄の約１／３と小さいことから、締結時の摩擦による発生熱が締結部材全体に拡散されにくく、荷重の掛かるねじ面が局部的に高温になり、最終的には溶着してしまう。これを一般に、焼き付きと呼んでいる。

また、締結部材の滑りやすさを示す指標にトルク係数がある。これは数値が大きくなるほど、ねじの回転抵抗が増加することになる。締結初期には、０．２〜０．３程度であるが、締結が進行して、およそ０．４を超えると焼き付きの可能性が格段に高くなると言われている。

何も処理をしていないステンレス鋼製ボルト及びナットであれば、締結時に、焼き付きあるいはその前段階であるカジリが発生してしまう。このため、焼き付きを防止する施策は、過去より種々考案されている。

このような施策として、ステンレス鋼製ボルト及びナットに、油などの液状潤滑材を塗布する方法がある。この場合、トルク係数の低減に有効である。しかし、この方法では、液状潤滑材が垂れて被締結物を汚染する問題、誤って地面に落下させた時に土砂などが付着する問題、さらには水中配管に使用した場合には液状潤滑材が流出して水を汚染する問題などがある。

また、特開２０００−２０５２２６号公報（特許文献１）に開示されているように、金属有機化合物を含むコーティング組成物からなる塗膜を形成する方法がある。特許文献１では、固体潤滑材を用いているので、油などの液状潤滑剤を塗布する場合に起因する問題を防止できる。

また、特開平１１−３５０１５１号公報（特許文献２）に開示されているように、スズあるいはスズ亜鉛合金をめっきした後に、熱拡散処理により金属間化合物を形成する方法がある。特許文献２では、形成された金属間化合物がステンレス鋼に比較して硬いこと、及び金属組織が緻密で潤滑性があることを、焼き付きあるいはカジリ防止に利用している。また、特許文献２においても、液状潤滑剤を用いていないので、液状潤滑剤に起因する問題を防止できる。

また、ステンレス鋼の表面に銀めっきを施す方法がある。この方法においても、液状潤滑剤を用いていないので、液体潤滑剤に起因する問題を防止できる。

特開２０００−２０５２２６号公報 特開平１１−３５０１５１号公報

しかしながら、本発明者が特許文献１の製造方法により得られるねじ用部材を用いて焼き付き防止処理試験を実施した結果、荷重の掛かったねじ面の塗膜は剥離されており、トルク係数も上昇した。このため、特許文献１のねじ用部材では、締め付けを繰り返すと焼き付きあるいはカジリが発生する可能性が高い。

さらに、特許文献１では、塗膜を形成した後に４００℃以下で熱処理をしているため、熱エネルギーを多く消費してしまい、コストが高くなる。

また、特許文献２においては、金属間化合物を形成するために、実施例１で４３０℃×８時間、実施例２で５５０℃×３時間、実施例３で４００℃×１０時間、実施例４で２００℃×２０時間の熱拡散処理を実施している。本発明者が特許文献２の実施例３にしたがってステンレスナットを作製した結果、熱拡散処理を施したナットの表面は、熱履歴により斑に変色し、ステンレス鋼製品として著しく美観を損ねていることがわかった。このことから、特許文献２のステンレスナットは、商品価値を低下させてしまう。

さらに、特許文献２では、高温で長時間の熱拡散処理を行っている。このため、熱エネルギーを多く消費してしまい、コストが高い。

また、ステンレス鋼の表面に銀めっきを施す方法では、全体に貴金属である銀を使用するため、コストが高い。

本発明は、上記問題点に鑑み、液体潤滑剤に起因する問題を防止し、コストを低減し、美観を向上し、カジリ及び焼き付きの防止を向上する配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材の製造方法及び配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材を提供することを課題とする。

本発明の配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材の製造方法は、ステンレス鋼製ねじ部材の表面にニッケル層を形成する工程と、このニッケル層上に銅層を形成する工程と、この銅層上にスズ層を形成する工程と、このスズ層を形成する工程後に、１００℃以下で乾燥する工程とを備えている。

本発明の一の局面における配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材は、上記配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材の製造方法により製造される。

本発明の一の局面における配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材において好ましくは、ニッケル層の厚みは、０．２μｍ以上１μｍ以下であり、銅層の厚みは、４μｍ以上１２μｍ以下であり、スズ層の厚みは、５μｍ以上１０μｍ以下である。

本発明の他の局面における配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材は、ステンレス鋼製ねじ部材の表面に第１層として形成され、ステンレス鋼製ねじ部材の表面酸化層の活性化を行い、第２層との密着性を向上させるプライマ材料層と、このプライマ材料層の表面に第２層として形成され、締結時の摩擦により発生する熱を吸収拡散する機能材料層と、この機能材料層の表面に第３層として形成され、機能材料層の吸収した熱を擦れ合う表面に保持しないようにし、かつ擦れ合う表面の摩擦を軽減するとともに美観を維持するための機能性化粧材料層とを備えている。

本発明の配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材の製造方法によれば、液体潤滑剤に起因する問題を防止し、コストを低減し、美観を向上し、カジリ及び焼き付きの防止を向上することができる。

以下、本発明の一実施形態の配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材について説明する。本発明の実施の形態の配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材は、ステンレス鋼製ねじ部材の表面に３層のめっきが形成されており、ステンレス鋼製ねじ部材と、プライマ材料層と、機能材料層と、機能性化粧材料層とを備えている。プライマ材料層は、第１層であり、ステンレス鋼製ねじ部材の表面に形成されている。機能材料層は、第２層であり、プライマ材料層の表面に形成されている。機能性化粧材料層は、第３層であり、機能材料層の表面に形成されている。なお、ステンレス鋼製ねじ部材を被覆する第１〜第３層は、内側から外側に向けて順に形成されている。第１〜第３層はめっき層であり、第１〜第３層を構成するそれぞれの素材に応じた適正なめっき厚みが選定される。

プライマ材料層は、ステンレス鋼の外表面全体に接するように設けられている。プライマ材料層は、ステンレス鋼製ねじ部材の表面酸化層の活性化を行い、第２層（機能材料層）との密着性を向上させる。

プライマ材料層は、ニッケル層である。ニッケル層の厚みは、機能材料層としての効果を高める観点から、０．２μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。

このプライマ材料層の外表面全体に接するように、機能材料層が設けられている。機能材料層は、締結時の摩擦により発生する熱を吸収拡散する。機能材料層は、ステンレス鋼よりも熱伝導率が高い材料で構成される。機能材料層は、銅層である。銅層の厚みは、機能材料層としての効果を高める観点から、４μｍ以上１２μｍ以下であることが好ましい。

この機能材料層の外表面全体に接するように、機能性化粧材料層が設けられている。機能性化粧材料層は、機能材料層の吸収した熱を擦れ合う表面に保持しないようにし、かつ擦れ合う表面の摩擦を軽減するとともに美観を維持する。機能性化粧材料層は、スズ層である。スズ層の厚みは、機能性化粧材料層としての効果を高める観点から、５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。

配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材は、例えば、ボルト、ナットなどのねじ部材である。ボルトと組み合わせられるナットとの両方が上記の３層構造を有していてもよく、いずれか一方が上記の３層構造を有していてもよい。例えば、配管締結用ステンレス製ねじ部材がボルトであり、ボルトと組み合わせられるナットは、上記の３層構造ではなく、表面にめっき層が形成されていない、または２層以下のめっき層が形成されたステンレス鋼製ねじ部材である。

配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材のめっき層の合計の厚みは、９μｍ以上２３μｍ以下であることが好ましい。また、配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材を構成する銅層及びスズ層の合計の厚みは、１２μｍ以上１６μｍ以下であることが好ましい。

続いて、本実施の形態の配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材の製造方法について説明する。

まず、ステンレス鋼製ねじ部材を準備する。ステンレス鋼製ねじ部材は、ステンレス製のボルト、ナットなどである。

次に、このステンレス鋼製ねじ部材の表面に、第１層としてのニッケル層を形成する。この工程では、酸化被膜を形成して不動態化しめっきの密着性を阻害する表面層を活性化しながら、ニッケル被膜をめっきにより形成する。この工程では、０．２μｍ以上１μｍ以下の厚みを有するニッケル層を形成することが好ましい。

次に、ニッケル層上に、第２層としての銅層を形成する。この工程では、締結時に発生する熱を擦れ合う表面から速やかに逃がすための熱伝導率の高い銅層をめっきにより形成する。この工程では、４μｍ以上１２μｍ以下の厚みを有する銅層を形成することが好ましい。

次に、銅層上に、第３層としてのスズ層を形成する。この工程では、銅層が逃がした熱を擦れ合う表面に保持しないように、銅層よりも熱伝導率の低い被膜として、さらに擦れ合う表面の摩擦を軽減し、美観を向上するスズ層をめっきにより形成する。この工程では、５μｍ以上１０μｍ以下のスズ層を形成することが好ましい。

次に、ステンレス鋼製ねじ部材の表面に第１〜第３層が形成されたねじ部材を洗浄する。この洗浄工程では、例えば、酸性溶液を用いて洗浄し、さらにアルカリ溶液を用いて洗浄し、さらに水洗する。

次に、洗浄したねじ部材を１００℃以下で乾燥する。この工程では、金属間化合物を形成するような熱を加えるのではなく、先の洗浄工程によって表面に付着した水分を飛ばすために行う。このため、乾燥する温度は１００℃以下であれば特に限定されないが、常温で乾燥してもよい。工業的な観点からは、８０℃以下で乾燥することが好ましい。乾燥時間は特に限定されないが、短い方が工業的に好ましいので、例えば３０分以下である。この工程では、洗浄したねじ部材を乾燥するための乾燥手段を用いてもよい。

以上の工程を実施することにより、本実施の形態の配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材を製造することができる。

本実施の形態の配管締結用ステンレス部材及びその製造方法によれば、ステンレス鋼製ねじ部材の表面に第１層としてニッケル層（プライマ材料層）を形成している。ニッケル層は、ステンレス鋼に密着性の良いめっきを施すことができる。このニッケル層の表面に第２層として銅層（機能材料層）を形成している。銅層は、熱伝導率が高いので、締結時の摩擦により発生する熱を吸収拡散することができる。このため、締結時に発生する熱を逃がすことができるので、ステンレス鋼製ねじ部材のカジリ及び焼き付きを抑制できる。この銅層の表面に第３層としてスズ層（機能性化粧材料層）を形成している。スズ層は、滑り性がよく、銅層よりも熱伝導率が低いので、銅層の保護及び美観を維持することができる。したがって、第１〜第３層がそれぞれの機能を発現することにより、カジリ及び焼き付きの防止を向上するとともに、美観を向上することができる。

また、本実施の形態では、スズ層を形成する工程後に、１００℃以下で乾燥する工程を実施している。本発明者は、鋭意研究の結果、１００℃を超える熱処理を行わなくても、カジリ及び焼き付きを防止する性能を維持しつつ、美観を向上できることを見出した。このため、本実施の形態では、高温の熱処理を省略することにより、コストを低減できる。また、第１〜第３層を構成する材料は、銀などに比べて安価である。また、第１〜第３層を構成する材料の厚みは薄くてもカジリ及び焼き付きを防止する性能を維持できるので、コストを低減できる。したがって、美観を向上できるとともに、コストを低減できる。

また、本実施の形態では、上記材料で構成される３層のめっきを施すことにより、カジリ及び焼き付けを防止しているので、油を塗布した場合のように液状潤滑剤を用いる必要がない。このため、被締結物、水、土壌などを汚染することを防止でき、土砂などが付着することを防止できる。したがって、液体潤滑剤に起因する問題を防止できる。

以上より、本実施の形態の配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材及びその製造方法は、液体潤滑剤に起因する問題を防止し、コストを低減し、美観を向上し、カジリ及び焼き付きの防止を向上することができる。したがって、このように製造された３層のめっきが施されたステンレス鋼製ねじ部材は、配管締結用として広く用いられ、水道の配管締結用に好適に用いられる。なお、ステンレス鋼製ねじ部材としては、Ｍ１６、Ｍ２０、Ｍ２４及びＭ３０のサイズが好適に用いられる。

特に、本実施の形態の配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材は、ボルト及びナットの両方に適用される場合と、ボルトのみに適用される場合と、ナットのみに適用される場合とがあり、ボルトのみに適用される場合と、ナットのみに適用される場合とが好ましい。ボルトのみに適用される場合には、ボルトのみに上述した３層のめっきを施し、ナットにはめっきを施さないことが好ましい。ナットのみに適用される場合には、ナットにのみ上述した３層のめっきを施し、ボルトにはめっきを施さないことが好ましい。これらの場合、クリアランスが小さくなりすぎることを防止しつつ、界面で発生した熱をナット側またはボルト側で吸収することができる。

（実施例１）
本実施例では、カジリ及び焼き付きの防止の効果及びコスト低減の効果について調べた。

（試料Ｎｏ．Ｑ〜Ｗ）
まず、ステンレス鋼製ねじ部材として、ＳＵＳ３０４製六角ナットＭ２０を準備した。その後、下地処理として脱脂洗浄した。

次に、第１層目のプライマ材料層としてニッケルを０．２〜１．０μｍ、第２層目の機能材料層として銅を５〜１５μｍ、第３層目の化粧層にスズを２〜１０μｍを順次、それぞれ電気めっき法により、六角ナットのねじ面のみならず全体に積層した。第１〜第３層の厚みは、山部の厚みを測定した。なお、山部の厚みは、最大厚みである。その結果を下記の表１に記載する。

次に、酸性溶液を用いた洗浄、アルカリ溶液を用いた洗浄、及び水洗を順次行った。洗浄後に、８０℃で３０分間乾燥した。以上の工程により、試料Ｎｏ．Ｑ〜Ｗの配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材を製造した。

（試料Ｎｏ．Ｏ、Ｐ）
試料Ｎｏ．Ｏ及びＰは、基本的には試料Ｎｏ．Ｑと同様に製造したが、第３層に銀層及びニッケル層をそれぞれ形成した点において異なっていた。

（試料Ｎｏ．Ｈ〜Ｎ）
試料Ｎｏ．Ｈ〜Ｎは、基本的には試料Ｎｏ．Ｑ〜Ｗと同様に製造したが、第３層が形成されていない点、及び、第１層（プライマ材料層）と第２層（機能材料層、兼、化粧材料層）として表１に記載の材料を用いて、表１に記載の厚みに形成した点において異なっていた。

（試料Ｎｏ．Ａ〜Ｇ）
試料Ｎｏ．Ａ〜Ｇは、基本的には試料Ｎｏ．Ｑ〜Ｗと同様に製造したが、第２層及び第３層は形成されていない点、及び第１層として表１に記載の材料を用いて、めっき法以外の方法で第１層を形成した点において異なっていた。

（評価方法）
試料Ｎｏ．Ａ〜Ｗの配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材について、公益社団法人日本水道協会が規定する、焼き付き防止処理試験を実施した。具体的には、試料Ｎｏ．Ａ〜Ｗのナットとしての配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材について、下記のａ）〜ｄ）の条件を１サイクルとして５サイクル繰り返した。
ａ）クッション材としてのゴム板に当たるまで試料Ｎｏ．Ａ〜Ｗの配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材を手で締める。
ｂ）１９０Ｎ・ｍのトルクまで試料Ｎｏ．Ａ〜Ｗの配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材を締め付ける。
ｃ）トルクが加わり始めてから所定のトルクに達するまでの試料Ｎｏ．Ａ〜Ｗの配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材の移動距離を測定する。
ｄ）クッション材から離れるまで試料Ｎｏ．Ａ〜Ｗの配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材をゆるめる。

このサイクルを実施している際に、焼き付きあるいはその前段階であるカジリが発生するかを確認した。その結果を下記の表１に記載する。

また、各回の締め付け・締め戻しによるＮｏ．Ａ〜Ｗの配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材の移動距離を下記の表２に記載する。５回の締め付け・緩め戻しでカジリが発生しなかったものについては、５回のナットの移動距離の最大値と最小値との差を測定した。その結果を下記の表２に「最大最小差」として記載する。なお、公益社団法人日本水道協会が規定する焼き付き防止処理試験では、５回のナットの移動距離の最大値と最小値との差が５ｍｍ以下であると、合格と判定している。また、公益社団法人日本水道協会が規定する焼き付き防止処理試験では、上記ｄ）の条件において、ナットの移動距離がおよそ１０〜２０ｍｍとなるものを用いることを規定している。

また、５回の締め付け・緩め戻しでカジリが発生しなかったものについては、さらに３回（合計８回）の締め付け・緩め戻しを行った。その結果を下記の表１に記載する。

６回目以降について締め付け・締め戻しを行ったものついては、締め付け・締め戻しによるナットの移動距離を下記の表２に記載する。８回の締め付け・緩め戻しでカジリが発生しなかったものについては、８回のナットの移動距離の最大値と最小値との差を測定した。その結果を下記の表２に、「最大最小差」として記載する。

なお、表面層を形成しないステンレス鋼製ナットであれば、１回で焼き付きあるいはカジリが発生してしまう。

（評価結果）
表１に示すように、ステンレス鋼製ねじ部材の表面に銀以外の材料で構成された１層の被膜を形成した試料Ｎｏ．Ａ〜Ｇと、第１層の被膜及び第２層の被膜を形成した試料Ｎｏ．Ｈ〜Ｍとは、いずれも３回目以前でカジリが発生した。また、ステンレス鋼製ねじ部材の表面に３層の被膜を形成した試料Ｎｏ．Ｐは、第３層にニッケル層を形成したので、２回目でカジリが発生した。一方、表２に示すように、ステンレス鋼製ねじ部材の表面にニッケル層を形成する工程と、このニッケル層上に銅層を形成する工程と、この銅層上にスズ層を形成する工程と、このスズ層を形成する工程後に、１００℃以下で乾燥する工程とを備えていた試料Ｎｏ．Ｑ〜Ｗは、４回目以降でカジリが発生した。このことから、ステンレス鋼製ねじ部材にニッケル層、銅層及びスズ層の３層の被膜を形成することにより、高温での熱処理をせずに１００℃以下の乾燥をしても、カジリの防止を向上できることがわかった。また、高温の熱処理を省略できるため、コストを低減できることもわかった。

また、試料Ｎｏ．Ｑ〜Ｗについて、試験後のナットのねじ面を観察したが、３層の被膜の剥離はなかった。３層の被膜を全体に施したことから、中間層に用いた熱伝導率の大きな銅によりねじ面で発生した熱を速やかにナット全体に逃がしたことによって、ねじ面が局部的に高温にならなかったと考えられる。

また、締め付け・緩め戻し時に、供試材からきしみ音が発生していた。これは最外層に形成したスズが鳴ったのであるが、ねじ面に発生した熱エネルギーの少なくとも一部を、音に変換して消費したと考えられる。

このように、高温での熱処理をせずに、１００℃以下の乾燥をし、試料Ｎｏ．Ｎ、Ｏのように高価な銀の被膜を形成しなくても、試料Ｎｏ．Ｐ〜Ｗはカジリの防止を向上できることがわかった。

また、試料Ｎｏ．Ｑ〜Ｗについて外観を観察した結果、スズ層により、美観が維持されていた。

また、表２に示すように、５回の締め付け・緩め戻しを行った試料Ｒ、Ｔ〜Ｗは、５回のナットの移動距離の最大値と最小値との差が０．８ｍｍ以下であった。これは、公益社団法人日本水道協会が規定する、焼き付き防止処理試験（５ｍｍ）に合格することを意味している。さらに、試料Ｎｏ．Ｔ及びＶは、８回のナットの移動距離の最大値と最小値との差も、５ｍｍ以下であった。なお、５回の締め付け・緩め戻しを行った試料Ｒ、Ｔ〜Ｗは、上記焼き付き防止処理試験で規定されている５回のナットの移動距離が、１０〜２０ｍｍの範囲であった。

また、ニッケル層の厚みが０．２μｍ以上１μｍ以下であり、銅層の厚みが４μｍ以上１２μｍ以下であり、スズ層の厚みが２μｍ以上１０μｍ以下である試料Ｒ、Ｔ、Ｗは、公益社団法人日本水道協会が規定する、焼き付き防止処理試験において、規定の５回繰り返しに対し、焼き付き及びカジリは全く発生せず、５回のナットの移動距離が１０〜２０ｍｍの範囲内であった。これは、公益社団法人日本水道協会が規定する、焼き付き防止処理試験に合格することを意味している。

また、ニッケル層の厚みが０．２μｍ以上１μｍ以下であり、銅層の厚みが４μｍ以上１２μｍ以下であり、スズ層の厚みが５μｍ以上１０μｍ以下である試料Ｔ、Ｖは、８回の締め付け・締め戻しを行っても、焼き付き及びカジリは全く発生せず、８回のナットの移動距離が１０〜２０ｍｍの範囲内であり、非常に優れた特性を有していた。

以上より、本実施例によれば、ステンレス鋼製ねじ部材の表面にニッケル層を形成する工程と、このニッケル層上に銅層を形成する工程と、この銅層上にスズ層を形成する工程と、このスズ層を形成する工程後に、１００℃以下で乾燥する工程とを備えることにより、カジリ及び焼き付きの防止の効果及びコスト低減の効果があることが確認できた。

（実施例２）
本実施例では、カジリ及び焼き付きの防止の効果及び耐食性の効果について調べた。

本実施例では、実施例１の試料Ｎｏ．Ｖの製造方法にしたがって、１５体（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５）の配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材を製造した。

（評価方法）
試料Ｎｏ．１〜１５の配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材について、実施例１と同様に、公益社団法人日本水道協会が規定する、焼き付き防止処理試験を実施した。その結果を下記の表３に示す。

また、試料Ｎｏ．１〜１５の配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材について、ＪＩＳ Ｚ ２３７１の塩水噴霧試験を実施した。試験時間は５０００時間とした。その結果を下記の表４に示す。

（評価結果）
ステンレス鋼製ねじ部材の表面にニッケル層を形成する工程と、このニッケル層上に銅層を形成する工程と、この銅層上にスズ層を形成する工程と、このスズ層を形成する工程後に、１００℃以下で乾燥する工程とを備えていた試料Ｎｏ．Ｖの方法で製造した試料Ｎｏ．１〜１５は、８回目の締め付け・緩め戻しの繰り返しをしても、焼き付き及びカジリは全く発生しなかった。

また、表３に示すように、５回の締め付け・緩め戻しを行った試料Ｎｏ．１〜１５について、５回のナットの移動距離が１０〜２０ｍｍの範囲であり、かつ５回のナットの移動距離の最大値と最小値との差が５ｍｍ以下であった。これは、公益社団法人日本水道協会が規定する、焼き付き防止処理試験に合格することを意味している。また、試料Ｎｏ．１〜１５は、８回のナットの移動距離の最大値と最小値との差も５ｍｍ以下であった。

また、表４に示すように、最外層に用いたスズ特有の白錆は見られたが、中間層に用いた銅の腐食生成物いわゆる緑錆や鉄系の赤錆は認められなかった。このことから、第３層の機能性化粧材料層としてのスズ層を形成することが耐食性に有効であることが確認できた。

なお、本発明者が特許文献１の製造方法により製造したねじ用部材を観察すると、特許文献１では塗膜を形成する際に４００℃以下に熱処理するので、ステンレス鋼の表面が薄茶色に変色していた。これはステンレス鋼の表面に酸化スケールが形成されている状態である。

また、特許文献２では、２００℃以上５００℃以下の熱処理をしている。ＳＵＳ３０４に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼は、４５０〜８５０℃程度に加熱すると、クロム炭化物が結晶粒界に析出し、応力腐食割れの原因となりやすく、ボルトの場合は首切れが発生することもある。このため、特許文献２については、耐食性が損なわれている。

したがって、表４に示す耐食性の結果から、本発明の配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材の製造方法により製造された配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材は、特許文献１及び２に比べて、耐食性においても優れていることがわかった。

なお、特許文献２に関して、耐食性を維持するために、約１０５０℃で固溶化熱処理を施し、正常なオーステナイト組織に戻す技術が考えられる。しかし、この場合には、余分な処理が必要となり、コストが増加してしまう。この点においても、本発明の配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材の製造方法により製造された配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材は優れている。

以上より、本実施例によれば、ステンレス鋼製ねじ部材の表面にニッケル層を形成する工程と、このニッケル層上に銅層を形成する工程と、この銅層上にスズ層を形成する工程と、このスズ層を形成する工程後に、１００℃以下で乾燥する工程とを備えることにより、カジリ及び焼き付きの防止の効果及び耐食性の効果があることが確認できた。

今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態及び実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims (1)

1. ステンレス鋼製ねじ部材の表面に０．２μｍ以上１μｍ以下のニッケル層を形成する工程と、
   前記ニッケル層上に４μｍ以上１２μｍ以下の銅層を形成する工程と、
   前記銅層上に５μｍ以上１０μｍ以下のスズ層を形成する工程と、
   前記スズ層を形成する工程後に、１００℃以下で乾燥する工程とを備える、配管締結用ステンレス鋼製ねじ部材の製造方法。