JPH0511373Y2 - - Google Patents

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JPH0511373Y2
JPH0511373Y2 JP1986170949U JP17094986U JPH0511373Y2 JP H0511373 Y2 JPH0511373 Y2 JP H0511373Y2 JP 1986170949 U JP1986170949 U JP 1986170949U JP 17094986 U JP17094986 U JP 17094986U JP H0511373 Y2 JPH0511373 Y2 JP H0511373Y2
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ceramic
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threaded
screw
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Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、ボルトやナツト等のねじ部材に関す
るもので、詳しくは、発錆を防止するために改良
したねじ部材に係るものである。
[Detailed Description of the Invention] "Industrial Application Field" The present invention relates to threaded members such as bolts and nuts, and more specifically, to threaded members improved to prevent rusting.

「従来の技術」 これまで、例えば、原子炉圧力容器の容器蓋体
は、容器本体にスタツドボルトおよびナツトによ
り締結固定しているが、この締結固定部は、燃料
交換時に水没するため、発錆を防止する工夫が要
求される。
``Prior art'' Until now, for example, the vessel lid of a nuclear reactor pressure vessel has been fastened and fixed to the vessel body using stud bolts and nuts, but these fastening and fixing parts are submerged in water during fuel exchange, so rust can occur. Efforts are required to prevent this.

そこで、従来では、この容器蓋体の固定に使用
するスタツドボルトやナツトは、ねじ部の表面に
リン酸皮膜処理を施し、その上に潤滑剤を塗布す
ることによつて防錆を図るようにしていた。
Therefore, in the past, stud bolts and nuts used to fix container lids were treated with a phosphoric acid film on the threaded surface and coated with lubricant to prevent rust. was.

「考案が解決しようとする問題点」 しかし、原子炉圧力容器の蓋体の締結に使用す
る場合では、圧力容器の使用年数に合わせて、長
期に亙つて耐食性、耐摩耗性を維持することが要
求され、そのために、従来のものよりもさらに耐
食性・耐摩耗性に優れたねじ部材の開発が望まれ
ている。
``Problem that the invention aims to solve'' However, when used to fasten the lid of a reactor pressure vessel, it is necessary to maintain corrosion resistance and wear resistance over a long period of time, depending on the number of years of use of the pressure vessel. Therefore, it is desired to develop a screw member that has even better corrosion resistance and wear resistance than conventional ones.

また、リン酸皮膜の上に潤滑剤を塗布する従来
のものでは、燃料交換時に注入した水が潤滑剤に
よつて汚れる虞れもあつた。
Furthermore, in the conventional system in which a lubricant is applied onto the phosphoric acid film, there is a risk that the water injected at the time of refueling may be contaminated by the lubricant.

この考案は前記事情に鑑みてなされたもので、
表面にリン酸皮膜を形成していた従来のねじ部材
と比較して、耐食性・耐摩耗性が高く、より長期
に亙つて発錆を防止して発錆による不都合を回避
することができ、しかも、潤滑剤の使用を廃止し
て潤滑剤による汚染を避けることもできるねじ部
材を提供することを目的とする。
This idea was made in view of the above circumstances,
Compared to conventional screw parts that have a phosphoric acid film formed on the surface, they have higher corrosion resistance and wear resistance, and can prevent rusting for a longer period of time and avoid the inconvenience caused by rusting. It is an object of the present invention to provide a threaded member that can eliminate the use of lubricant and avoid contamination caused by lubricant.

「問題点を解決するための手段」 本考案に係るねじ部材は、炭素鋼または低合金
鋼からなるねじの表面に、素材の表層の一部をマ
ルテンサイト変態させてなる残留圧縮応力層と、
該残留圧縮応力層の上を覆うセラミツク層とを形
成してなる構成を採用している。
"Means for Solving the Problems" The screw member according to the present invention has a residual compressive stress layer formed by transforming a part of the surface layer of the material into martensitic material on the surface of the screw made of carbon steel or low alloy steel.
A structure is adopted in which a ceramic layer is formed to cover the residual compressive stress layer.

「作用」 セラミツクは、リン酸皮膜と比較して、耐食
性・耐摩耗性が非常に高い。そのため、ねじ部材
の他の部材と係合する部分にセラミツクコーテイ
ングしておくことによつて、発錆によつてねじ部
材が他の部材に固着してしまうような不都合をよ
り長期に亙つて防止することができ、また、摩擦
係数が小さくなるため、潤滑剤の塗布を廃止して
潤滑剤による汚染を防止することもできる。
``Function'' Ceramic has extremely high corrosion resistance and wear resistance compared to phosphoric acid coatings. Therefore, by applying ceramic coating to the part of the screw member that engages with other parts, problems such as the screw member sticking to other parts due to rust can be prevented for a longer period of time. Furthermore, since the coefficient of friction is reduced, the application of lubricant can be eliminated to prevent contamination caused by lubricant.

また、セラミツクは絶縁性が良いので、ねじ部
材の他の金属部材に接触する部分にもセラミツク
コーテイングしておけば、該ねじ部材と他の金属
部材との接触部にガルバニツク腐食(異種金属の
接触による腐食)等が発生することも防止され、
腐食によつてねじ部材と該ねじ部材が締め付ける
部材とが固着してしまうような不都合も防止する
ことができ、このような発錆による固着を防止す
ることによつて、該ねじ部材の着脱を容易にし、
該ねじ部材を使用した部分の保守・点検作業に要
する時間を短縮することができる。
In addition, since ceramic has good insulating properties, if the part of the screw member that comes into contact with other metal parts is also coated with ceramic, galvanic corrosion (contact between different metals) will occur at the contact area between the screw member and other metal parts. This also prevents corrosion caused by
It is also possible to prevent inconveniences such as the screw member and the member to which the screw member tightens sticking due to corrosion, and by preventing such sticking due to rust, it is possible to easily attach and detach the screw member. facilitate,
It is possible to shorten the time required for maintenance and inspection work of the part using the screw member.

セラミツク層の下部に残留圧縮応力層が介在す
ると、セラミツク層の機能が損われた場合にあつ
ても、腐食流体と引つ張り応力場との両因子が存
在する機会が少なくなり、欠陥の成長を抑制して
耐食性の確保がなされる。
If there is a residual compressive stress layer at the bottom of the ceramic layer, even if the function of the ceramic layer is impaired, the chances of both the corrosive fluid and the tensile stress field being present are reduced, preventing defect growth. Corrosion resistance is ensured by suppressing corrosion.

「実施例」 第1図は、この考案に係るねじ部材の一実施例
を示したものである。
"Embodiment" FIG. 1 shows an embodiment of the screw member according to this invention.

この実施例は、原子炉圧力容器の容器蓋体1と
容器本体2との結合を、一端が容器本体2に螺合
したスタツドボルト3と、このスタツドボルト3
の他端に螺合したナツト4と、ワツシヤ5,6と
によつて行う場合を示したもので、前記スタツド
ボルト3とナツト4とが、この考案に係るねじ部
材に相当している。
In this embodiment, the vessel lid 1 and vessel body 2 of the reactor pressure vessel are connected by a stud bolt 3 whose one end is screwed into the vessel body 2, and this stud bolt 3.
This is shown using a nut 4 screwed onto the other end and washers 5 and 6, and the stud bolt 3 and nut 4 correspond to the threaded member according to this invention.

ねじ部材であるスタツドボルト3およびナツト
4は、ねじ部だけでなく、表面全体に亙つてセラ
ミツクコーテイングしたものであるが、単にセラ
ミツクコーテイングしただけではなく、このセラ
ミツクコーテイング時の処理を工夫することによ
つて、コーテイングの内側に、圧縮の残留応力場
となる残留応力圧縮層を形成するようにしてい
る。
The stud bolt 3 and nut 4, which are screw members, are coated with ceramic not only on the threaded portion but also over the entire surface. Therefore, a residual stress compression layer is formed inside the coating, which becomes a compressive residual stress field.

以下、このセラミツクコーテイングした部分の
詳細を、ねじ部を例にとつて説明する。
The details of this ceramic coated part will be explained below, taking the threaded part as an example.

第2図は、前記スタツドボルト3およびナツト
4のねじ部の山と谷を拡大して示したもので、符
号Kは炭素鋼や低合金鋼によつて形成されるスタ
ツドボルト3あるいはナツト4の素材、Sはセラ
ミツク化したセラミツク層、Mは圧縮の残留応力
場となつている残留応力圧縮層である。
FIG. 2 shows an enlarged view of the peaks and valleys of the threaded portions of the stud bolt 3 and nut 4, and the symbol K indicates the stud bolt 3 or nut 4 made of carbon steel or low alloy steel. The material S is a ceramic layer that has been made into a ceramic, and M is a residual stress compression layer that is a compressive residual stress field.

前記残留応力圧縮層Mは、セラミツク層Sを形
成する際に所定の手順で熱処理を施すことによつ
て素材Kの表層に形成したもので、前記セラミツ
ク層Sに沿つて形成されている。
The residual stress compression layer M is formed on the surface layer of the material K by heat treatment according to a predetermined procedure when forming the ceramic layer S, and is formed along the ceramic layer S.

前記セラミツク層Sは、まず、Ti(チタン)や
Crをイオンプレーテイングや電気メツキ等によ
りねじ部の上に所定の厚さでコーテイングし、次
にこのコーテイングしたねじ部材を窒素等を満た
した所定の雰囲気内に入れ、そして、この雰囲気
内で前記Tiの層あるいはCrの層にCO2レーザを
当てるなどして、TiあるいはCrを再溶融させ、
これらを窒化あるいは酸化させることによりセラ
ミツク化することによつて形成されている。
The ceramic layer S is first made of Ti (titanium) or
Cr is coated on the threaded part to a predetermined thickness by ion plating, electroplating, etc. Next, this coated threaded member is placed in a predetermined atmosphere filled with nitrogen, etc., and the above-mentioned Remelting the Ti or Cr by applying a CO 2 laser to the Ti or Cr layer,
They are formed by nitriding or oxidizing them to form ceramics.

この場合に、ねじ部等の上にコーテイングする
TiあるいはCrの厚さは、30〜50μm程度に設定さ
れており、また、レーザの照射等によつてセラミ
ツク化する厚さは20〜30μm程度に設定され、そ
の結果、セラミツク層Sの下方には半セラミツク
化された20〜30μmのTiやCrの層が残されてい
る。
In this case, coat the threaded part etc.
The thickness of Ti or Cr is set to about 30 to 50 μm, and the thickness that becomes ceramic by laser irradiation is set to about 20 to 30 μm. A 20-30 μm thick Ti and Cr layer remains, which has been made into semi-ceramic.

レーザ等によるコーテイングの加熱は、急熱し
たほうが良く、レーザによつて加熱する場合で
は、レーザによる加熱速度を、約1m/minに設
定した。
It is better to heat the coating rapidly with a laser or the like, and when heating with a laser, the heating speed of the laser was set to about 1 m/min.

また、TiやCrをレーザ焼成して、窒化チタン
や酸化チタンとするセラミツク化を行なうと、レ
ーザ焼成時の熱(TiやCrを溶融状態とする概略
1400℃以上の温度)で、その直下の素材Kの表層
近傍が急加熱され(例えば1000℃程度まで温度が
高められ)、部分的に熱膨張した状態となる。
Additionally, when titanium nitride or titanium oxide is made into ceramic by laser firing Ti or Cr, the heat during laser firing (roughly
At a temperature of 1400° C. or higher), the vicinity of the surface layer of the material K immediately below it is rapidly heated (for example, the temperature is raised to about 1000° C.), resulting in a partially thermally expanded state.

一方、レーザ焼成の進行とともに、その領域か
ら外れた部分では、高温化した部分から低温状態
の素材Kへの熱伝達がなされて、急冷されること
になる。
On the other hand, as the laser firing progresses, heat is transferred from the high-temperature parts to the low-temperature material K in the parts outside of this area, and the parts are rapidly cooled.

一時的に高温状態となつた素材Kの表層が、
400℃以下まで急冷されると、組織がマルテンサ
イト変態を生じて、この変態にともなつて組織が
膨張する現象が現われる。
The surface layer of material K, which has temporarily reached a high temperature,
When rapidly cooled to below 400°C, the structure undergoes martensitic transformation, and this transformation causes the structure to expand.

したがつて、急冷にともなつて素材が収縮する
と、マルテンサイト組織となつた部分が圧縮され
て、表層に例えば100〜500μm程度の残留圧縮応
力層Mが形成される。
Therefore, when the material contracts as it is rapidly cooled, the portion that has become a martensitic structure is compressed, and a residual compressive stress layer M of, for example, about 100 to 500 μm is formed on the surface layer.

この残留圧縮応力層Mの厚さは、素材K及びセ
ラミツク層Sの材質、厚さ、焼成条件等によつて
上述のように変化する。
The thickness of this residual compressive stress layer M varies as described above depending on the materials, thicknesses, firing conditions, etc. of the material K and the ceramic layer S.

このように、セラミツク層Sの内側を圧縮応力
場としておけば、万一セラミツク層Sに微細な亀
裂が入つたとしても、それが機械的に進展するこ
とを防止し、ボルト素材の強度低下を生じさせる
ことがない。
In this way, by creating a compressive stress field inside the ceramic layer S, even if a minute crack should occur in the ceramic layer S, it will be prevented from mechanically propagating, and the strength of the bolt material will be reduced. It never occurs.

セラミツクは、リン酸皮膜と比較して、耐食
性・耐摩耗性が非常に高い。そのため、前述のよ
うに表面をセラミツク化したスタツドボルト3や
ナツト4にあつては、発錆によつてこれらのねじ
部材相互が固着したり、これらのねじ部材が容器
本体2などの他の部材に固着してしまうような不
都合を、より長期に亙つて防止することができ
る。また、ねじ部材の表面の摩擦係数が小さくな
るため、潤滑剤の塗布を廃止して潤滑剤による汚
染を防止することもできる。
Ceramic has much higher corrosion resistance and wear resistance than phosphoric acid film. Therefore, as mentioned above, in the case of stud bolts 3 and nuts 4 whose surfaces are made of ceramic, these threaded members may become stuck to each other due to rusting, or these threaded members may become attached to other members such as the container body 2. Inconveniences such as sticking to the surface can be prevented for a longer period of time. Furthermore, since the coefficient of friction on the surface of the threaded member is reduced, it is possible to eliminate the application of lubricant to prevent contamination caused by the lubricant.

また、セラミツクは絶縁性が良いので、これら
のねじ部材同士の接触部(例えば、ボルト3と容
器本体2)にガルバニツク腐食(異種金属の接触
による腐食)等の発生することも防止され、腐食
によつてねじ部材とこれらのねじ部材に接触する
金属部材とが固着してしまうような不都合も防止
することができ、このような発錆による固着を防
止することによって、該ねじ部材の着脱を容易に
し、該ねじ部材を使用した部分の保守・点検作業
に要する時間を短縮することができる。
In addition, since ceramic has good insulating properties, it prevents galvanic corrosion (corrosion caused by contact between dissimilar metals) from occurring at the contact parts between these screw members (for example, the bolt 3 and the container body 2), and prevents corrosion. Therefore, it is possible to prevent inconveniences such as the screw members and the metal members that come into contact with these screw members sticking together, and by preventing such sticking due to rust, the screw members can be easily attached and detached. This makes it possible to reduce the time required for maintenance and inspection of the parts using the screw member.

「考案の効果」 以上の説明から明らかなように、この考案に係
るねじ部材は、他の部材と係合するねじ部等の部
分がセラミツクコーテイングしてもので、セラミ
ツク自体がリン酸皮膜と比較して、耐食性・耐摩
耗性が非常に高いため、リン酸皮膜を形成した従
来のものと比較して、発錆によつてねじ部材が他
の部材に固着してしまうような不都合をより長期
に亙つて防止することができ、また、摩擦係数が
小さくなるため、潤滑剤の塗布を廃止して潤滑剤
による汚染を防止することもできる。
"Effects of the invention" As is clear from the above explanation, the threaded member according to this invention has a ceramic coating on the threaded part etc. that engages with other members, and the ceramic itself has a phosphoric acid coating. It has very high corrosion resistance and wear resistance, so compared to conventional products with a phosphoric acid film, it can prevent problems such as screw parts sticking to other parts due to rusting for a longer period of time. Furthermore, since the coefficient of friction is reduced, the application of lubricant can be eliminated to prevent contamination caused by lubricant.

また、セラミツクは絶縁性が良いので、ねじ部
材の他の金属部材に接触する部分にもセラミツク
コーテイングしておけば、該ねじ部材と他の金属
部材との接触部にガルバニツク腐食(異種金属の
接触による腐食)等が発生することも防止され、
腐食によつてねじ部材と該ねじ部材が締め付ける
部材とが固着してしまうような不都合も防止する
ことができ、このような発錆による固着を防止す
ることによつて、該ねじ部材の着脱を容易にし、
該ねじ部材を使用した部分の保守・点検作業に要
する時間を短縮することができる。そして、これ
らのセラミツク層を設けることによる効果に加え
て、ねじ部材が、腐食流体が介在する雰囲気中で
使用されている条件下にあつて、セラミツク層に
よる耐食性が損われても、セラミツク層の直下に
残留圧縮応力層を形成しておくことにより、腐食
流体と引つ張り応力場との両因子が存在すること
を回避し、欠陥の成長を抑制して耐食性を確保し
てねじ部材の長寿命化を図ることができる。
In addition, since ceramic has good insulating properties, if the part of the screw member that comes into contact with other metal parts is also coated with ceramic, galvanic corrosion (contact between different metals) will occur at the contact area between the screw member and other metal parts. This also prevents corrosion caused by
It is also possible to prevent inconveniences such as the screw member and the member to which the screw member tightens sticking due to corrosion, and by preventing such sticking due to rust, it is possible to easily attach and detach the screw member. facilitate,
It is possible to shorten the time required for maintenance and inspection work of the part using the screw member. In addition to the effects of providing these ceramic layers, even if the corrosion resistance of the ceramic layer is impaired when the screw member is used in an atmosphere containing corrosive fluid, the ceramic layer's By forming a residual compressive stress layer immediately below, the presence of both corrosive fluid and tensile stress field can be avoided, suppressing the growth of defects, ensuring corrosion resistance, and increasing the length of the threaded member. It is possible to extend the service life.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本考案に係る一実施例の縦断面図、第
2図は第1図の示したねじ部材のねじ部の拡大図
である。 1……容器蓋体、2……容器本体、3……スタ
ツドボルト、4……ナツト、5,6……ワツシ
ヤ、M……残留応力圧縮層、S……コーテイング
層。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of the threaded portion of the screw member shown in FIG. 1. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Container lid, 2... Container body, 3... Stud bolt, 4... Nut, 5, 6... Washer, M... Residual stress compression layer, S... Coating layer.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 炭素鋼または低合金鋼からなるねじの表面に、
素材の表層の一部をマルテンサイト変態させてな
る残留圧縮応力層と、該残留圧縮応力層の上を覆
うセラミツク層とを形成してなることを特徴とす
るねじ部材。
On the surface of screws made of carbon steel or low alloy steel,
A screw member characterized by forming a residual compressive stress layer formed by transforming a part of the surface layer of a material into martensitic material, and a ceramic layer covering the residual compressive stress layer.
JP1986170949U 1986-11-07 1986-11-07 Expired - Lifetime JPH0511373Y2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1986170949U JPH0511373Y2 (en) 1986-11-07 1986-11-07

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JP1986170949U JPH0511373Y2 (en) 1986-11-07 1986-11-07

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JPS6375618U JPS6375618U (en) 1988-05-20
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