專利名稱：封孔處理劑、緊固件、螺栓及其制造方法
技術領域：
本發明涉及形成有防銹用噴鍍膜的螺栓用的封孔處理劑，以及例如形成有基于日本エ業標準JIS H 8300 2005 “鋅 鋁以及它們的合金的噴鍍”(亞鉛 ァルミニゥム及び それらの合金の溶射)中規定的以防止鋼鐵腐蝕為目的而實施的鋅 鋁以及它們的合金的噴鍍膜的鋁、鋅鋁合金、鋁鎂合金等的防銹用噴鍍膜的被緊固體的緊固中使用的緊固件、螺栓及其制造方法。
背景技術：
作為道路橋梁的鋼梁等鋼結構物的腐蝕對策，在エ廠中通過在鋼結構物的表面上噴鍍高耐腐蝕性合金來形成高耐腐蝕性膜。而且，這種鋼結構物在其結構上，有必要進行現場連接，現場中大多使用拼接板，通過高強螺栓(HTB)及螺母來連接。但是這種高強螺栓及螺母本身未形成如鋼結構物主體那樣的高耐腐蝕性膜，因此與鋼結構物主體相比，高強螺栓及螺母的耐用年數短，有必要根據高強螺栓及螺母的耐用年數來進行維護。因此，與鋼結構物的表面同樣地，優選在高強螺栓及螺母上形成高耐腐蝕性膜。例如專利文獻1中公開了在螺栓主體的螺紋部或全體上設置有由鉬、鉻、鎢等金屬或合金形成的10 150 μ m厚的噴鍍層的螺栓。此外，專利文獻2中公開了在受壓螺紋面上通過高速火焰噴鍍方法附著粒徑為IOym以下的硬質粒子而得到的螺栓。[現有技術文獻][專利文獻][專利文獻1]日本特開平3-41207號公報[專利文獻2]日本特開2004-176901號公報
發明內容
為了以與形成有高耐腐蝕性膜的鋼結構物主體相同的耐用年數使用高強螺栓及螺母，認為不僅如專利文獻1、2中記載那樣，有必要在高強螺栓的螺紋部形成高耐腐蝕性噴鍍膜，而且有必要在高強螺栓及螺母的全體上形成高耐腐蝕性噴鍍膜。但是，實際上若嘗試使用通過噴鍍全體形成了高耐腐蝕性膜的高強螺栓及螺母來緊固鋼結構物，則即使以規定的緊固扭矩緊固也得不到所要求的軸力。本發明所要解決的課題是，在以規定的緊固扭矩將形成有防銹用噴鍍膜的螺栓緊固吋，可以得到所要求的軸力。本發明的封孔處理劑，為至少在螺紋部形成有防銹用噴鍍膜的螺栓用的封孔處理劑，其中，含有1 10質量％的蠟。若通過本發明的封孔處理劑對至少在螺紋部形成有防銹用噴鍍膜的螺栓進行封孔處理，則蠟與封孔處理劑一起固定在螺栓的螺紋部。根據該螺栓， 固定在螺紋部的蠟降低了與螺母之間的摩擦，因此在以規定的緊固扭矩緊固時可以得到所要求的軸力。而且，封孔處理劑中含有的蠟小于1質量％吋，與螺母的摩擦降低作用不充分，以規定的緊固扭矩緊固吋，不能得到所要求的軸力。此外，在對含有螺栓的施工物以美觀等目的實施涂裝吋，優選為含有1 5質量％的蠟的封孔處理劑。實施涂裝吋，若封孔處理劑中含有的蠟超過5質量％，則封孔處理劑與涂裝的密合性能降低。另ー方面，即使不實施涂裝，也優選為10質量％以下，若超過10質量％，則由于蠟的含量過多，對螺栓的螺紋部的固定カ減弱，蠟在緊固時剝落。其中，本發明的封孔處理劑的主要成分優選為樹脂類封孔劑。作為樹脂類封孔劑， 可以使用環氧類樹脂、酚類樹脂、硅氧烷類樹脂、乙烯基樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、環氧酚類樹脂、聚酰胺樹脂、環氧三聚氰胺樹脂等。本發明人對于通過形成有防銹用噴鍍膜的螺栓及螺母來將形成有防銹用噴鍍膜的被緊固體緊固進行了精心研究，結果發現，將被緊固體的防銹用噴鍍膜面與螺栓及螺母的防銹用噴鍍膜面之間配合來緊固吋，在其滑動面上由于燒結，柔軟的防銹用噴鍍膜之間一體化，不能進行進ー步緊固，從而構成本發明。此外，本發明的緊固件，為在形成有防銹用噴鍍膜的被緊固體的緊固中使用的緊固件，其中，包括螺栓，該螺栓在包括頭部和螺紋部的全部表面上形成有防銹用噴鍍膜、至少對螺紋部通過含有1 10質量％的蠟的封孔處理劑進行了封孔處理；和螺母，該螺母為夾著被緊固體而緊固在螺栓的螺紋部的螺母，在除了內螺紋部與被緊固體側的接觸面之外的全部表面上形成有防銹用噴鍍膜。利用以往的在全體上形成有防銹用噴鍍膜的緊固件吋，在將被緊固體的防銹用噴鍍膜面與螺栓及螺母的防銹用噴鍍膜面之間配合來緊固吋，在其滑動面中由于燒結，柔軟的防銹用噴鍍膜之間一體化，不能進行進ー步緊固，而利用本發明的緊固件吋，在螺母的內螺紋部和被緊固體側的接觸面上未形成防銹用噴鍍膜，因此在螺母的緊固時的螺母與被緊固體的滑動面以及螺母的內螺紋部與螺栓的螺紋部的滑動面中，僅在一方的表面上存在防銹用噴鍍膜。因此，在螺母的緊固吋，防銹用噴鍍膜不會如上所述在滑動面中一體化。而且，蠟與封孔處理劑一起固定在該螺栓的螺紋部，降低了與螺母之間的摩擦，可以以規定的緊固扭矩緊固至最后。此外，通過本發明的緊固件進行緊固后，在螺母的未形成防銹用噴鍍膜的內螺紋部與被緊固體側的接觸面中，各自的對面側的防銹用噴鍍膜密合而一體化，因此通過該防銹用噴鍍膜進行保護。其中，優選螺母的防銹用噴鍍膜，通過電弧噴鍍法形成；螺栓的防銹用噴鍍膜，通過氣體噴鍍法或等離子體噴鍍法形成。通過電弧噴鍍法形成的防銹用噴鍍膜，與通過氣體噴鍍法或等離子體噴鍍法形成的防銹用噴鍍膜相比，表面粗糙度大，密合力高，因此適用于通過沖擊式扳手等旋轉的螺母，由此可以防止防銹用噴鍍膜的剝離。另ー方面，通過氣體噴鍍法或等離子體噴鍍法形成的防銹用噴鍍膜，由于表面粗糙度小，通過適用于螺栓，形成在螺栓的螺紋部的防銹用噴鍍膜的表面光滑，易將螺母緊固。(1)若通過含有1 10質量％的蠟的封孔處理劑，對至少在螺紋部形成有防銹用噴鍍膜的螺栓進行封孔處理，則蠟與封孔處理劑一起固定在螺栓的螺紋部，固定在螺紋部的蠟降低了與螺母之間的摩擦，因此在以規定的緊固扭矩緊固吋，可以得到所要求的軸力。(2)根據包括夾著被緊固體而緊固在螺栓的螺紋部的、在除了內螺紋部與被緊固體側的接觸面之外的全部表面上形成有防銹用噴鍍膜、至少對螺紋部通過含有1 10質量％的蠟的封孔處理劑進行了封孔處理的螺母的緊固件，在螺母的緊固時，防銹用噴鍍膜不會在滑動面中一體化。此外，蠟與封孔處理劑一起固定在該螺栓的螺紋部，降低了與螺母之間的摩擦，可以以規定的緊固扭矩固定至最后，因此在以規定的緊固扭矩緊固時可以得到所要求的軸力。(3)螺母的防銹用噴鍍膜通過電弧噴鍍法形成，螺栓的防銹用噴鍍膜通過氣體噴鍍法或等離子體噴鍍法形成，由此可以防止利用沖擊式扳手等旋轉螺母時的防銹用噴鍍膜的剝離，同吋，形成在螺栓的螺紋部的防銹用噴鍍膜的表面光滑，易將螺母緊固。
圖1為表示本發明的實施方式中的緊固件的側視圖。圖2為表示分解圖1的緊固件的狀態的側視圖。圖3為表示圖1的緊固件的防銹用噴鍍膜形成面的說明圖。圖4為表示通過混入有1. 0質量％的石蠟的丙烯酸硅氧烷樹脂進行了封孔處理的螺栓的緊固扭矩值和所得到的軸カ的測定結果的圖。圖5為表示通過混入有2. 0質量％的石蠟的丙烯酸硅氧烷樹脂進行了封孔處理的螺栓的緊固扭矩值和所得到的軸カ的測定結果的圖。圖6為表示通過混入有3. 0質量％的石蠟的丙烯酸硅氧烷樹脂進行了封孔處理的螺栓的緊固扭矩值和所得到的軸カ的測定結果的圖。圖7為表示通過混入有5. 0質量％的石蠟的丙烯酸硅氧烷樹脂進行了封孔處理的螺栓的緊固扭矩值和所得到的軸カ的測定結果的圖。圖8為表示通過混入有10. 0質量％的石蠟的硅氧烷清漆進行了封孔處理的螺栓的緊固扭矩值和所得到的軸カ的測定結果的圖。圖9為根據石蠟的混合率和封孔劑的不同對螺栓的緊固扭矩值和所得到的軸カ 進行比較的圖。
具體實施例方式圖1為表示本發明的實施方式中的緊固件的側視圖，圖2為表示分解圖1的緊固件的狀態的側視圖，圖3為將圖1的緊固件分解而表示防銹用噴鍍膜形成面的說明圖。如圖1和圖2所示，本發明的實施方式中的緊固件，用于將作為被緊固體100的鋼結構物101通過拼接板102、103連接，由用于將鋼結構物101、拼接板102、103共緊固的螺栓1、螺母2、墊圈3、4構成。在鋼結構物101和拼接板102、103的表面以及用于插入螺栓1 的各螺栓孔101a、102a、103a上，如圖3所示，在全部表面上形成Al-Mg合金的防銹用噴鍍膜 101b、102b、103b。螺栓1為插入到鋼結構物101和拼接板102、103的螺栓孔101a、102a、103a中的六角螺栓。螺栓1如圖3所示，在含有頭部la、中間部Ib和螺紋部Ic的全部表面上形成有 Al-Mg合金的防銹用噴鍍膜10。該螺栓1的防銹用噴鍍膜10通過氣體噴鍍法或等離子體噴鍍法形成。此外，對于螺栓1，在形成防銹用噴鍍膜10后，通過以樹脂類封孔劑作為主要成分、含有1 10質量％的蠟的封孔處理劑進行封孔處理。蠟的添加量根據樹脂類封孔劑的種類、制品等設定在1 10質量％的范圍內。本實施方式中，使用石蠟作為蠟。而且，作為蠟，除了動物類、植物類之外，還可以使用石油類的石蠟、微晶蠟，礦物類的褐煤蠟、天然地蠟，合成蠟類的費托蠟、聚乙烯蠟，油脂類合成蠟、氫化蠟。而且，封孔處理劑，對含有螺栓的施工物以美觀等目的實施涂裝吋，使用含有1 5質量％的蠟的封孔處理劑。例如涂布相對于作為樹脂類封孔劑的丙烯酸硅氧烷樹脂添加 1 5質量％的石蠟而成的封孔處理劑，干燥后，通過聚氨酯樹脂涂料實施涂裝。石蠟的添加，例如通過將樹脂類封孔劑用稀釋劑稀釋后，添加石蠟，放入開水燙并緩慢攪拌混合來進行。另ー方面，未實施涂裝時，涂布相對于作為樹脂類封孔劑的硅氧烷清漆添加8 10質量％的石蠟的封孔處理劑。而且，作為樹脂類封孔劑，可以使用環氧類樹脂、酚類樹脂、 硅氧烷類樹脂、乙烯基樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、環氧酚類樹脂、聚酰胺樹脂、環氧三聚氰胺樹脂等。螺母2為夾著鋼結構物101和拼接板102、103而緊固在螺栓1的螺紋部Ic上的帶座的六角螺母。螺母2具有直徑比六角兩面寬度小的支承面2b。螺母2如圖3所示，在除了內螺紋部加和鋼結構物101側的接觸面的支承面2b之外的全部表面上形成Al-Mg合金的防銹用噴鍍膜20。該螺母2的防銹用噴鍍膜20通過電弧噴鍍法來形成。墊圈3配置在螺栓1的頭部Ia與被緊固體100之間，墊圈4配置在螺母2與被緊固體100之間。墊圈3如圖3所示，在包括被緊固體100側的接觸面3a和螺栓孔北的內表面的全部表面上形成Al-Mg合金的防銹用噴鍍膜30。墊圈4在包括螺栓孔4b的內表面、 除了被緊固體100側的接觸面如之外的全部表面上形成Al-Mg合金的防銹用噴鍍膜40。 墊圈3、4的防銹用噴鍍膜30、40通過電弧噴鍍法形成。利用上述結構的緊固件吋，由于在螺母2的內螺紋部加和被緊固體100側的接觸面的支承面2b上未形成防銹用噴鍍膜20，在螺母2的緊固時的螺母2與墊圈4的滑動面以及螺母2的內螺紋部加與螺栓1的螺紋部Ic的滑動面中，防銹用噴鍍膜10、40僅存在于一方的表面上。因此，在螺母2的緊固吋，該滑動面中，螺母2的防銹用噴鍍膜20與螺栓1 及墊圈4的防銹用噴鍍膜10、40不會一體化。此外，利用本實施方式中的緊固件吋，配置在螺母2與被緊固體100之間的墊圈4， 在螺母2的緊固時形成墊圈4與被緊固體100的滑動面的被緊固體100側的接觸面如上未形成防銹用噴鍍膜40，在該滑動面中，僅在一方的表面上存在防銹用噴鍍膜10北。因此， 在螺母2的緊固吋，在該滑動面中，墊圈4的防銹用噴鍍膜40與被緊固體100的防銹用噴鍍膜10 不會一體化。S卩，利用該緊固件吋，在螺母2的緊固時的滑動面中，螺母2的防銹用噴鍍膜20與螺母1及墊圈4的防銹用噴鍍膜10、40不會一體化，墊圈4的防銹用噴鍍膜40與被緊固體 100的防銹用噴鍍膜10 不會一體化，因此可以以規定的緊固扭矩緊固至最后。所以，利用該緊固件吋，在以規定的緊固扭矩緊固時可以得到所要求的軸力。此外，利用該緊固件吋，對螺栓1的螺紋部Ic通過含有1 10質量％的石蠟的封孔處理劑進行封孔處理，同時將作為封孔處理劑的主要成分的樹脂類封孔劑和1 10質量％的石蠟固定在螺栓1的螺紋部Ic的防銹用噴鍍膜10的表面上。因此，相對于該螺栓1 的螺紋部Ic緊固螺母2吋，降低螺栓1與螺母2的摩擦，在以規定的緊固扭矩緊固時可以得到所要求的軸力。而且，利用本實施方式中的緊固件吋，配置在螺栓1的頭部Ia與被緊固體100之間的墊圈3，在被緊固體100側的接觸面3a上也形成防銹用噴鍍膜30，但是由于在通常的被緊固體100的緊固吋，將螺栓1的頭部Ia固定，旋轉螺母2側進行緊固，因此該接觸面3a 未形成滑動面，所以不存在問題。而且，墊圈3也可以與墊圈4同樣地為除了接觸面3a之外形成防銹用噴鍍膜30的結構。而且，通過該緊固件進行緊固后，在外面露出的表面全部被防銹用噴鍍膜10、20、 30、40、101b、102b、10;3b保護。此外，在螺母2的未形成防銹用噴鍍膜20的內螺紋部加和支承面2b上，各自的對面側的防銹用噴鍍膜40密合而一體化，因此通過該防銹用噴鍍膜40 進行保護。進ー步地，在墊圈4的未形成防銹用噴鍍膜40的被緊固體100側的接觸面如上，對面側的防銹用噴鍍膜10 密合而一體化，因此通過這些防銹用噴鍍膜10 進行保護。此外，利用本實施方式中的緊固件吋，對于螺母2，通過形成表面粗糙度大、密合力高的涂膜的電弧噴鍍法形成防銹用噴鍍膜20，對于螺栓1，通過形成表面粗糙度小的涂膜的氣體噴鍍法或等離子體噴鍍法形成防銹用噴鍍膜10，因此即使利用沖擊式扳手等旋轉螺母2，也可以防止螺母2的六角的角部的防銹用噴鍍膜20的剝離。另ー方面，通過氣體噴鍍法或等離子體噴鍍法形成在螺栓1的螺紋部Ic上的防銹用噴鍍膜10的表面光滑，因此易緊固螺母2。而且，本實施方式中的緊固件通過螺栓1、螺母2以及墊圈3、4構成，但是也可以省略墊圈3、4中的任意一方或兩方。此時同樣地在螺母2的緊固時的螺母2與被緊固體100 的滑動面以及螺母2的內螺紋部加與螺栓1的螺紋部Ic的滑動面中，防銹用噴鍍膜10、40 僅存在于一方的表面上。因此，在螺母2的緊固吋，在該滑動面中，螺母2的防銹用噴鍍膜 20與螺栓1的防銹用噴鍍膜10不會一體化，與上述同樣地可以以規定的緊固扭矩緊固至最后，在以規定的緊固扭矩緊固時可以得到所要求的軸力。而且，即使墊圈4的接觸面如與防銹用噴鍍膜10 —體化，螺母2與墊圈4不會一體化即可，因此即使在墊圈4的接觸面 4a上形成防銹用噴鍍膜40，也不存在問題。此外，本實施方式中的緊固件，與被緊固體100同樣地通過Al-Mg合金形成防銹用噴鍍膜10、20、30、40，但是根據被緊固體100的防銹用噴鍍膜材料，還可以通過鋅、鋁或它們的合金形成。實施例1軸カ確認試驗通過上述實施方式中的緊固件進行軸カ確認試驗。試驗如下進行，使用通過相對于樹脂類封孔劑改變石蠟的混入率而得到的封孔處理劑進行了封孔處理的螺栓，測定緊固扭矩值和軸力，由此進行上述試驗。圖4 圖7分別表示通過混入有石蠟1. 0質量％、2. 0 質量％、3.0質量％、5.0質量％的丙烯酸硅氧烷樹脂(ハィポンAZシーラー日本ぺィン
卜株式會社制)進行了封孔處理的螺栓的緊固扭矩值和所得到的軸カ的測定結果。圖8表示通過混入有10. 0質量％的石蠟的硅氧烷清漆進行了封孔處理的螺栓的緊固扭矩值和所得到的軸カ的測定結果。如圖4 圖8所示，使用通過混入有石蠟的封孔處理劑進行了處理的螺栓時，通過以規定的扭矩值進行2次緊固，就可以達成目標軸力。此外，圖9為由圖4 圖8的結果 (平均值)根據石蠟的混合率和封孔劑的不同對螺栓的緊固扭矩值和所得到的軸カ進行比較的圖。如圖9所示，即使使用不同的封孔劑吋，通過改變石蠟的混合率，也可以利用規定的2次緊固扭矩來達成目標軸力。實施例2涂膜與封孔處理劑的密合性試驗進行分別改變蠟的含量的封孔處理劑與涂膜的密合性試驗。試驗通過JIS K5600-5-6(涂料一般試驗方法第5部涂膜的機械的性質、第6節付著性(網格試驗法)) 進行。對試驗體實施噴鍍厚度為100 μ m的Al-Mg合金噴鍍，以160g/m2涂布分別添加有1. 0質量％、2. 0質量％、5. 0質量％、10. 0質量％、15. 0質量％的蠟的丙烯酸硅氧烷樹脂 (ハィボンAZシーラー日本ペィント株式會社制)，干燥后，以140g/m2重涂聚氨酯樹脂涂料(ハィボンAZシーラー仕上げ劑日本ぺィント株式會社制)，完全干燥后，進行網格法的試驗。網格法試驗中，通過切刀以Imm平行間隔形成縱橫各6根的切痕，通過膠帶進行拉伸試驗。結果，利用添加有1. 0質量％、2. 0質量％和5. 0質量％的蠟的封孔處理劑時，任意 ー個格子的網格都未剝離，分類為0。利用添加有10. 0質量％的蠟的封孔處理劑時，在切痕的交叉部產生小的剝離，分類為1。利用添加有15. 0質量％的蠟的封孔處理劑時，交叉點的剝離增加，分類為2。因此，實施涂裝吋，確認蠟的添加量優選為1.0質量％ 5.0質量％。エ業實用性本發明的緊固件作為形成有防銹用噴鍍膜的被緊固體的緊固中使用的緊固件是有用的。附圖標記說明1 螺栓Ia 頭部Ib中間部Ic螺紋部2 螺母2a內螺紋部2b支承面3、4 墊圈3a、4a 接觸面3b、4b 螺栓孔10、20、30、40防銹用噴鍍膜100被緊固體101鋼結構物102、103 拼接板101a、102a、103a 螺栓孔101b、102b、10 防銹用噴鍍膜
權利要求
1.ー種封孔處理劑，該封孔處理劑為至少在螺紋部形成有防銹用噴鍍膜的螺栓用的封孔處理劑，其中，含有1 10質量％的蠟。
2.如權利要求1所述的封孔處理劑，其中，主要成分為樹脂類封孔劑。
3.如權利要求1或2所述的封孔處理劑，其中，所述蠟為石蠟。
4.一種緊固件，該緊固件為在形成有防銹用噴鍍膜的被緊固體的緊固中使用的緊固件，其中，該緊固件包括螺栓，該螺栓在包括頭部和螺紋部的全部表面上形成有防銹用噴鍍膜、至少對所述螺紋部通過含有1 10質量％的蠟的封孔處理劑進行了封孔處理；和螺母，該螺母為夾著所述被緊固體而緊固在所述螺栓的螺紋部的螺母，在除了內螺紋部與所述被緊固體側的接觸面之外的全部表面上形成有防銹用噴鍍膜。
5.如權利要求4所述的緊固件，其特征在干，所述螺母的防銹用噴鍍膜通過電弧噴鍍法形成，所述螺栓的防銹用噴鍍膜通過氣體噴鍍法或等離子體噴鍍法形成。
6.一種螺栓，該螺栓至少在螺紋部形成有防銹用噴鍍膜，通過含有1 10質量％的蠟的封孔處理劑進行了封孔處理。
7.一種螺栓的制造方法，該制造方法包括至少在螺紋部形成防銹用噴鍍膜，通過含有 1 10質量％的蠟的封孔處理劑進行封孔處理。
全文摘要
在以規定的緊固扭矩將形成有防銹用噴鍍膜的螺栓緊固時，可以得到所要求的軸力。本發明提供一種緊固件，其為在形成有防銹用噴鍍膜(101b，102b，103b)的被緊固體(100)的緊固中使用的緊固件，包括螺栓(1)、螺母(2)以及墊圈(3，4)，所述螺栓(1)在包括頭部(1a)和螺紋部(1c)的全部表面上形成有防銹用噴鍍膜(10)、至少對螺紋部通過含有1～10質量％的蠟的封孔處理劑進行了封孔處理；所述螺母(2)為夾著被緊固體(100)而緊固在螺栓(1)的螺紋部(1c)的螺母，在除螺紋部(1c)與被緊固體(100)側的接觸面(支承面(2b))之外的全部表面上形成有防銹用噴鍍膜(20)；所述墊圈(3，4)為配置在螺栓(1)的頭部(1a)或螺母(2)與被緊固體(100)之間的墊圈，在除了被緊固體(100)側的接觸面(3a，4a)之外的全部表面上形成有防銹用噴鍍膜(30，40)。
文檔編號F16B33/06GK102559140SQ20111039370
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月1日 優先權日2010年12月1日
發明者山田康利, 山田謙一, 村山康雄, 杦本正信 申請人:山田金屬防蝕株式會社, 株式會社富士工程, 西日本高速道路株式會社