JPH02134407A

JPH02134407A - ステンレス鋼製潤滑処理ナットを使用した締結方法

Info

Publication number: JPH02134407A
Application number: JP28396488A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Yokoyama; 邦彦横山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-11-11
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 1990-05-23
Also published as: JPH0571803B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、機械、建築、土木関係の構造物に使用される
締結用ステンレス鋼製ボルト、ナツトセットの潤滑に関
するものである。

［従来の技術］締結用ボルト、ナツトの素材としては、鉄鋼製のものが
広く使用に供されているが、その特性上、腐食から何等
かの方法で保護しなくてはならず、締結後に塗装皮膜に
よって防食するのが常である。また、高力ボルトでは一
定締め付は軸力を得るために一定の締め付はトルク係数
が得られるように潤滑処理が施されるのが通例である。

近年、外観の金属光沢の美観性と耐食性の優れたステン
レス鋼が機械、建築、土木関係で広く使用されるように
なり、それに伴って、高力のステンレス鋼製ボルト、ナ
ツトの開発もなされている。

しかし、ステンレス鋼製のボルト、ナツトでは金属間の
摩擦係数が大きく締結時、接触部でかじり現象が起こり
易く、何等かの潤滑処理が必要である。実用上、一定軸
力を得るために締結時の締め付はトルク係数値が０．１
１〜０．１５の範囲に入ることが要求されている。その
ため、従来技術としては特開昭５８−１７９２９５号「
ステンレス鋼製ボルト・ナツトの潤滑処理方法」に記載
されているように、蓚酸塩処理により蓚酸塩皮膜を形成
した後、さらにその上にワックス類と鉱油との混合物に
脂肪酸のアミン塩を必須成分とする水性エマルジョンを
塗布する方法が提案されている。また、締結作業時に、
グリースのごときペーストをボルト、ナツトのネジ部に
塗布する方法もあるが、一定した締め付はトルク係数値
が得られにくいので、採用されていないのが現状である
。

［発明が解決しようとする課題］従来の技術では、蓚酸塩処理を下地処理として施すので
、仕上がり表面外観は黒灰色を呈するようになる。した
がって、ステンレス鋼の本来の白色系金属光沢の美観が
損なわれてしまう。ステンレス鋼製のボルト、ナツトを
使用するときは、締結しようとする対象物もステンレス
鋼であり、多くの場合、ステンレス鋼自体の表面外観を
そのまま利用することが多い。被締結物が白色金属表面
であるのに、ボルト、ナツトが黒灰色では全体の美的バ
ランスが問題となる。

本発明は以上の問題点を解消し、ステンレス鋼と同等の
表面外観を呈し、締め付はトルク係数値が０．１１〜０
．１５の範囲で安定して得られる潤滑特性の１憂れたボ
ルト・ナツトセットとこれを用いる締結方法を提供しよ
うとするものである。

［課題を解決するための手段］そこで、本発明者はボルト、ナツト締結方法のメカニズ
ムを考察し、ボルト、ナツトの潤滑はボルトのネジ山と
ナツトのネジ山との接触面および、ナツト座面と座金と
の接触面の摩擦係数に着目して種々実験を行い実際の締
め付はトルク係数を求めた。その結果、ナツトのネジ山
上面とナツトの座面のみに本発明の潤滑処理を施すこと
により、座金表面とボルトのネジ山面に特別な処理を施
さなくても、締め付はトルク係数を０．１１〜０．１５
の間にコントロールできることを確認した。また、締め
付は後、潤滑処理面は目に触れない箇所であるので、締
結ステンレス鋼ボルト、ナツトの外観も被締結物のステ
ンレス鋼の外観と何等変わらないことは勿論である。

本発明で用いるステンレス鋼は、特に限定しないが、−
数的な５ＵＳ３０４や高強度の５ＵＳ６３０製ボルト、
ナツト座金セットに適用するものである。

潤滑剤塗布処理を施すのは、ナツトのネジ山のボルトの
ネジ山と接触する面と座金と接触するナツト座面だけで
よい。潤滑塗布処理面の下地処理は脱脂清浄処理だけで
よく、特別のブラスト処理のような下地処理をする必要
はない。

また、本発明に用いる潤滑塗布液の組成分は、塗布被覆
層と金属表面との密着力を確保するためとそれ自体、金
属と結合力のない四フッ化エチレン樹脂微粉末を形成皮
膜中に固定するためのバインダーとして、アクリル系樹
脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、不飽和ポリエ
ステル系樹脂のごとく金属との密着性がよい比較的耐熱
性の優れた有機合成樹脂と潤滑効果の優れた四フッ化エ
チレン樹脂の微粉末との分散混合溶液である。

バインダーとして用いる有機合成樹脂は、塗布後の表面
仕上がり外観をステンレス鋼表面と同様にするために着
色顔料を含まないクリヤーが好ましい。

四フフ化エチレン樹脂の微粉末の大きさは、０．２〜２
０ＩＪＩＩ＋径が適当である。この粒子径が０．２μｍ
未満になると、塗布金属表面の粗度の大きい時、同等の
潤滑効果を得るには比較的塗布量を多くしなければなら
ない。また、微粒子製造技術が困難となり、製造コスト
が高くなるので、経済的にこれ以下の粒子径にすること
は不用である。また、粒子径を２０ＪＪＩ１１を超えて
大きくすると、塗布仕上がり面を均一平坦にすることが
難しく、その上、スプレー塗布作業の時、スプレー・ガ
ンの目結まりの原因となるので好ましくない。

さらに、バインダー樹脂と四フッ化エチレン樹脂の微粉
末との混合比は、ボルト径、締め付は軸力やボルト、ナ
ツトと座金の表面状態によっても異なるが、バインダー
樹脂１００重量部に対して四フッ化エチレン樹脂１０〜
１５０重１部が適当である。四フッ化エチレン樹脂の微
粉末がこの値より少ないと、潤滑効果が弱くなり、締め
付はトルク係数値として０．１５以下にコントロールす
ることができない。また、四フッ化エチレン樹脂の微粉
末量を１５０重１部超にしても、その潤滑効果は飽和状
態となり、締結時の締め付はトルク係数に変化が見られ
ないので、増量する効果がない。

上記の潤滑塗布溶液のネジ部およびナツト座面への被覆
法としては、静電塗布法かスプレー塗布法が適当である
。塗装後は強制乾燥して塗膜を硬化させるのが好ましい
。塗布潤滑皮膜の厚みは、ボルト径、締め付は軸力やボ
ルト、ナツトと座金の表面状態によっても異なるか、１
０〜ｉｏ０４ｍの厚みが適当である。１０μｍ未満の厚
みであると、締め付は時に潤滑皮膜が不連続となり、焼
き付き現象を発生させるもととなり、トルク係数値のば
らつき原因となるので不適当である。反対に潤滑皮膜の
厚みを１００μｍ超にすると、ボルトとナツトのネジ部
のクリヤランスを大きくせねばならないので、構造上好
ましくない。

一方、セットとして使用するボルトと座金は、締結後の
金属間接触腐食が問題となるので、原則的にナツトと同
一素材のものが用いられる。これらボルト、ナツトと座
金の表面は通常のブラスト処理、酸洗処理、研削や研磨
処理を受けているが、本発明を適用する上では何等問題
はない。

本発明の潤滑処理ナツトと無処理のボルト、座金をセッ
トして締結接合に用いると、ナツトネジ部とナツト座面
に潤滑処理が施されているので、この面で滑り、ボルト
とナツトとの共回りやナツトと座金との共回りは発生し
ない。

以上、詳細に説明したように、本発明の潤滑処理ナツト
を使用することにより、ボルト、座金へ特別な表面処理
を施さなくても、締め付はトルク係数値を０．１１〜０
．１５の範囲に納めることができる。当然、締結後の外
観においても、他のステンレス鋼部材の表面色と何等変
わることがないので、構造物全体の美観を損なうことは
ない。

［実施例］次に例をもって具体的に本発明を説明する。

（Ａ）冷間加工で製作したステンレス鋼製六角ボルト、
ナツトセット（ＳＵＳ３０４．　Ｍ１６．　ｆｆｉ＝５
０ｍｍ）の脱脂処理をしたナツトのネジ部でボルトのネ
ジ部と接触する側面と座金と接触する座面にバインダー
としてのアクリル系クリヤー樹脂溶液（固形分３４を含
有）とこの樹脂溶液に粒子径２〜８１４＋１１の四フッ
化エチレン樹脂微粉末をバインダー溶液にバインダー樹
脂固形分１００重量部に対して潤滑樹脂微粉末を５．１
０．５０．１００．１５０．２００重量部加え、充分に
分散混合した後、スプレー・ガンで仕上がり塗膜厚みが
４０μＩとなるように塗布し、１４０度で３０分間強制
乾燥して潤滑処理ナツトを製造した。

１週間後、この潤滑処理ナツトを使用し、締め付はトル
ク値と軸力値をＸ−Ｙレコーダーに記録できるトルク係
数測定試験装置でもってトルク係数をもとめた。

ＣＢ）上記Ａと同じステンレス鋼製六角ボルト、ナツト
セットに同様にして、ナツトのネジ部と座面にバインダ
ーとしてのアクリル系クリヤー樹脂溶液（固形分３４９
６含有）とこの樹脂溶液に粒子径２〜８μｍの四フッ化
エチレン樹脂微粉末をバインダー溶液にバインダー樹脂
固形分１００重量部に対し四フッ化エチレン樹脂を５０
重層部を混合して、充分に分散混合した後、スプレー・
ガンで仕上がり塗膜厚みが５．１０．３０．７０．１０
０．１５０ｕｍとなるように塗布し、１４０度で３０分
間強制乾燥して潤滑処理ナツトを製造した。

（Ｃ）上記Ａと同じステンレス鋼製六角ボルト、ナツト
セットに同様にして、ナツトのネジ部と座面にバインダ
ーとしてのアクリル系クリヤー樹脂溶液（固形分３４Ｎ
含有）とこの樹脂溶液に平均粒子径０．２．５．１０．
２０．３０ｕｍの四フッ化エチレン樹脂微粉末をバイン
ダー溶液にバインダー樹脂固形分１００重量部に対し四
フッ化エチレン樹脂を５０重１部を混合して、充分に分
散混合した後、スプレー・ガンで仕上がり塗膜厚みが４
０ｕＩＩ＋となるように塗布し、１４０度で３０分間強
制乾燥して潤滑処理ナツトを製造した。

（Ｄ）上記Ａと同じステンレス鋼製六角ボルト、ナツト
セットに同様にして、ナツトのネジ部と座面にバインダ
ーとしてのアクリル系クリヤー樹脂溶液（固形分３４９
６含有）とこの樹脂溶液に窒化ボロン粉末（１〜５μｍ
径）、二硫化モリブデン粉末（０，４〜４．５μｍ径）
、カーボングラファイト粉末（５〜２０μｍ）の潤滑剤
微粉末をバインダー溶液にバインダー樹脂固形分１００
重量部に対して各ｆＡ滑剤を５０重量部を混合して、充
分に分散混合した後、スプレー・ガンで仕上がり塗膜厚
みが４０μｍとなるように塗布し、１４０度で３０分間
強制乾燥して潤滑処理ナツトを製造した。

（Ｅ）上記Ａと同じステンレス鋼製六角ボルト、ナツト
セットに同様にして、ナツトのネジ部と座面に１４滑剤
を添加混合しないアクリルシリコン系クリヤー樹脂溶液
、ふっ素系クリヤー樹脂溶液、エポキシ系クリヤー樹脂
溶液をスプレー・ガンで仕上がり塗膜厚みが３０μｍと
なるように塗布し、１４０度で３０分間強制乾燥して潤
滑処理ナツトを製造した。

（Ｆ）熱間加工によって製造し、表面に発生した高温酸
化物膜を酸洗処理で除去した後、冷間でネジ切り加工し
たステンレス鋼製六角ボルト、ナツトセット（ＳＵＳ６
３０．　Ｍ２Ｏ，！＝７５１１１ｍ）のナツトのネジ部
と座面ヘパインダー樹脂としてエポキシ系クリヤー樹脂
溶液（固形分２０ｔ）に粒子径２〜８μｍの四フッ化エ
チレン樹脂微粉末をバインダー溶液にバインダー樹脂固
形分１００重量部に対して潤滑樹脂微粉末を５．１０．
５０．１００．１５０．２００重量部加え、充分に分散
混合してから、静電スプレー塗装法で仕上がり塗膜厚み
が３０μＩとなるように塗布し、１６０度で３０分間強
制乾燥して潤滑処理ナツトを製造した。

以上の潤滑処理ナツトをそれぞれのボルト、座金と組み
合わせてもとめた、軸力１０　Ｔｏｎ時の締め付はトル
ク係数値を以下の表に示す。この結果からも理解できる
ように、本発明の潤滑処理ナツトは四フッ化エチレン樹
脂微粉末をスレンレス鋼表面と密着性の優れた有機合成
樹脂バインダーによって皮膜化し、ナツトのネジ部と座
面のみに潤滑皮膜を形成させることに特徴があるもので
ある。

実用上、要求される締め付はトルク係数値の０．１１〜
０．１５の範囲内に納めるには、窒化ボロン、二硫化モ
リブデン、カーボングラファイトのごとき潤滑剤では実
現できないものである。また、ボルト締結後の外観は締
結部も他のステンレス鋼部材の外観と何等変わることが
なかった。

［発明の効果コ以上説明したように、機械、建築、土木関係の分野で使
用されるステンレス銅製のボルト、ナツトにおいて、従
来の潤滑処理技術では仕上がり色が黒灰色であったため
全体の美観を損ね広く使用されなかったが、本発明の潤
滑処理ナツトはネジ部と座面のみに潤滑処理皮膜を形成
するもので、スレンレス鋼本来の表面色を変化させるも
のではない。従って、締結後も他のステンレス部材と同
色となるため、その美的外観を損ねることがない。その
上、本発明の潤滑処理ナツトと無処理のボルト、座金を
組み合わせて使用しても、安定して締め付はトルク係数
値を０．１１〜０．１５の範囲以内に納められ、ボルト
の軸力を一定に導入できるものである。このことは、構
造物の強度品質を向上させるものであり、また、構造物
の美的外観を高めるもので、産業的効果が極めて顕著で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】１、ナットのネジ部と座面部にバインダー用有機合成樹
脂固形分１００重量部と粒子径０．２〜２０μｍの四フ
ッ化エチレン樹脂１０〜１５０重量部から成る分散混合
塗布物を１０〜１００μｍの厚みに被覆したことを特徴
とするステンレス鋼製潤滑処理ナット。２、請求項１記載の潤滑処理ナットと無処理のステンレ
ス鋼製ボルト、座金とを組合せて使用することを特徴と
する締結方法。