CN110651147B - 管用螺纹接头及管用螺纹接头的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有优异的抗未对准性和高台肩摩阻扭矩、并且具有优异的耐腐蚀性的管用螺纹接头及其制造方法。管用螺纹接头具备公扣部(13)和母扣部(14)。公扣部(13)和母扣部(14)具备具有螺纹部(15)和(20)以及无螺纹金属接触部的接触表面(130、140)。管用螺纹接头在公扣部(13)和母扣部(14)中的至少一者的接触表面(130、140)具有表面粗糙度、Zn‑Ni合金镀层(21)、Cu‑Sn‑Zn合金镀层(22)、以及固体润滑覆膜层(23)。它们从接触表面(130、140)侧起以表面粗糙度、Zn‑Ni合金镀层(21)、Cu‑Sn‑Zn合金镀层(22)和固体润滑覆膜层(23)的顺序进行层叠。
Description
技术领域
本发明涉及管用螺纹接头及管用螺纹接头的制造方法,更详细地,涉及油井管用螺纹接头及油井管用螺纹接头的制造方法。
背景技术
油井管被用于开采油田、天然气田。油井管是根据井的深度连接多根钢管而形成的。钢管通过将形成于钢管端部的管用螺纹接头彼此紧螺纹而连接。油井管因检查等而被拉上来并松螺纹,检查后被再次紧螺纹并再度使用。
管用螺纹接头具备公扣部和母扣部。公扣部包括形成于钢管尖端部的外周面的外螺纹部和无螺纹金属接触部。母扣部包括形成于钢管尖端部的内周面的内螺纹部和无螺纹金属接触部。公扣部和母扣部的螺纹部以及无螺纹金属接触部在螺纹接头的紧螺纹和松螺纹时会反复受到强烈的摩擦。若这些部位没有充分的抗摩擦耐久性,则会在反复紧螺纹和松螺纹时发生粘扣(不能修复的烧结)。因此,管用螺纹接头要求充分的抗摩擦耐久性,即优异的耐烧结性。
以往,为了提高耐烧结性,使用了被称作涂料的含有重金属的复合油脂。通过在管用螺纹接头的表面涂布复合油脂,能够改善管用螺纹接头的耐烧结性。但是,复合油脂中所含的Pb、Zn和Cu等重金属可能对环境造成影响。因此,期望开发不使用复合油脂的管用螺纹接头。
日本特开2002-221288号(专利文献1)和日本特开2008-215473号(专利文献2)提出了一种即使无复合油脂但耐烧结性仍优异的管用螺纹接头。
在专利文献1所记载的管用螺纹接头的公扣部或母扣部的接触表面上,通过冲击镀覆法在管用螺纹接头的公扣部或母扣部中的至少一者的螺纹部、无螺纹金属接触部上形成多孔质的Zn或Zn合金层,在其上形成固体润滑覆膜或不含重金属粉的液态润滑覆膜(例如,以高碱性磺酸盐等高碱性有机金属盐为主剂的覆膜)。专利文献1中记载了:由此,具有高防腐蚀性,能够在不使用复合油脂等包含重金属粉的液态润滑剂的情况下抑制由于反复拧紧·松动时生锈导致的烧结发生、气密性降低。
专利文献2中记载的管用螺纹接头的特征在于:公扣部和母扣部中的至少一者的接触表面具有由Cu-Zn合金构成的第1镀层。专利文献2中记载了:由此,螺纹接头具有优异的耐泄漏性和耐烧结性,并且改善了在镀层上形成润滑覆膜时的间隙腐蚀。
为了抑制管用螺纹接头的烧结,形成含有硬度和熔点高的金属的镀层是有效的。因此,以往使用了铜(Cu)镀层或Cu合金镀层。Cu的硬度和熔点高。因此,通过在镀层中包含Cu,镀层整体的硬度和熔点提高。因而管用螺纹接头的耐烧结性增强。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-221288号公报
专利文献2:日本特开2008-215473号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,耐烧结性的评价通常是在使紧螺纹的钢管的芯彼此保持一致的状态下进行的。但是,在实际进行管用螺纹接头的紧螺纹时,会有紧螺纹的钢管彼此(或钢管和接箍)的芯错开的情况。这称为未对准。发生未对准时,公扣部和母扣部的螺纹部和无螺纹金属接触部除受到强烈的摩擦外,还受到强的剪切应力。与无未对准时相比,这一剪切应力明显更大。因而发生未对准时更容易发生烧结。因此,管用螺纹接头要求即便在发生未对准的情况下也能抑制烧结的性能,即抗未对准性。
另一方面,上述无螺纹金属接触部包括金属密封部和台肩部。在管用螺纹接头进行紧螺纹时,公扣部和母扣部的台肩部彼此接触。此时产生的扭矩称为台肩扭矩。在管用螺纹接头进行紧螺纹时,达到台肩扭矩之后进一步进行紧螺纹直至紧固完成。由此,管用螺纹接头的气密性提高。进一步进行紧螺纹时,构成公扣部和母扣部中的至少一者的金属开始发生塑性变形。此时产生的扭矩称为屈服扭矩。
对紧固完成时的扭矩(以下称为紧固扭矩)进行设定,以使得无论螺纹干涉量大小都能获得足够的密封表面压力。如果台肩扭矩与屈服扭矩的差(以下称为台肩摩阻扭矩ΔT')足够,则紧固扭矩的范围会变宽。其结果,紧固扭矩的调整变得容易。因此,管用螺纹接头要求除了具有上述抗未对准性以外,还具有高的台肩摩阻扭矩ΔT'。
而另一方面,油井管在制造后会通过船舶等运输,在使用之前会被保存一定时间。油井管的运输和保存有时会经历长时间。并且,油井管有时会被保存在室外。长期保存在室外时,管用螺纹接头生锈,有时管用螺纹接头的气密性、耐烧结性降低。因此,管用螺纹接头除了要求上述抗未对准性和高的台肩摩阻扭矩ΔT'以外,还要求优异的耐腐蚀性。
专利文献1中公开的管用螺纹接头的Zn或Zn合金层为多孔质。因此,与固体润滑覆膜层的密合性良好,具备充分的耐烧结性。但是,因其为多孔质,Zn或Zn合金层与母材之间会产生空隙。因此,有时所产生的空隙部分的母材在长期过程中会发生腐蚀。
对于专利文献2中公开的管用螺纹接头,虽然对耐烧结性进行了研究,但未对抗未对准性进行研究。因此,虽然没有发生未对准时的耐烧结性是充足的,但有时抗未对准性低。并且,有时台肩摩阻扭矩ΔT'降低,或者固体润滑覆膜层的密合性低、耐腐蚀性低。
本发明的目的在于,提供一种具有优异的抗未对准性和高的台肩摩阻扭矩ΔT'、并且具有优异的耐腐蚀性的管用螺纹接头及其制造方法。
用于解决问题的方案
本实施方式的管用螺纹接头具备公扣部和母扣部。公扣部和母扣部具备具有螺纹部和无螺纹金属接触部的接触表面。公扣部和母扣部中的至少一者的接触表面具有轮廓的算术平均偏差Ra为1~8μm且轮廓的最大高度Rz为10~40μm的表面粗糙度。管用螺纹接头在具有上述表面粗糙度的接触表面具备:由Zn-Ni合金构成的Zn-Ni合金镀层、由Cu-Sn-Zn合金构成的Cu-Sn-Zn合金镀层、以及固体润滑覆膜层。这些层从接触表面侧起以Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层和固体润滑覆膜层的顺序层叠。固体润滑覆膜层含有选自由环氧树脂和聚酰胺酰亚胺树脂组成的组中的至少1种以上、以及氟树脂颗粒。
其中,轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓的最大高度Rz是基于JIS B0601(2013)求出的。
本实施方式的管用螺纹接头的制造方法为具备公扣部和母扣部的管用螺纹接头的制造方法。公扣部和母扣部具备具有螺纹部和无螺纹金属接触部的接触表面。本实施方式的制造方法具备:表面粗糙度形成工序、Zn-Ni合金镀层形成工序、Cu-Sn-Zn合金镀层形成工序、以及固体润滑覆膜层形成工序。在表面粗糙度形成工序中,通过喷丸加工在公扣部和母扣部中的至少一者的接触表面上形成轮廓的算术平均偏差Ra为1~8μm且轮廓的最大高度Rz为10~40μm的表面粗糙度。在Zn-Ni合金镀层形成工序中,在形成有上述表面粗糙度的接触表面上,通过电镀形成由Zn-Ni合金构成的Zn-Ni合金镀层。在Cu-Sn-Zn合金镀层形成工序中,在形成Zn-Ni合金镀层之后,通过电镀形成由Cu-Sn-Zn合金构成的Cu-Sn-Zn合金镀层。在固体润滑覆膜层形成工序中,在形成Cu-Sn-Zn合金镀层之后,形成固体润滑覆膜层。
发明的效果
本实施方式的管用螺纹接头的抗未对准性优异,具有高的台肩摩阻扭矩ΔT',并且具有优异的耐腐蚀性。
附图说明
图1为发生未对准时的管用螺纹接头的紧螺纹的示意图。
图2为示出管用螺纹接头的转数与扭矩的关系的图。
图3为示出本实施方式的管用螺纹接头的结构的图。
图4为本实施方式的管用螺纹接头的截面图。
图5为本实施方式的管用螺纹接头的接触表面的截面图。
图6为用于说明实施例中的台肩摩阻扭矩ΔT'的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本实施方式进行详细说明。图中相同或相应的部分用相同的附图标记表示,不对其进行重复说明。
本发明人对管用螺纹接头与抗未对准性、台肩摩阻扭矩ΔT'以及耐腐蚀性的关系进行了各种研究。其结果,得到了以下见解。
[抗未对准性]
对于以往的管用螺纹接头,虽然没有发生未对准时的耐烧结性是充分的,但有时抗未对准性不充分。未对准是指图1所示的情况。参照图1,钢管1的尖端装有接箍2。在钢管1的另一尖端形成公扣部3。另一钢管4的尖端装有接箍5。接箍5的内周面上形成母扣部。钢管1的公扣部3***接箍5中并紧螺纹。由此,钢管1与钢管4连接。紧螺纹时,有时钢管1的长度方向的中心轴与钢管4的长度方向的中心轴交叉而没有对齐。这称为未对准。图1中示出了交叉角为θ°的未对准。如果在发生未对准的状态下实施紧螺纹,则与无未对准时相比更容易发生烧结。
将Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层和固体润滑覆膜层简单统称为覆膜。为了提高管用螺纹接头的抗未对准性,要提高覆膜的密合性。在公扣部和母扣部中的至少一者的螺纹部和无螺纹金属接触部(以下称为接触表面)上形成轮廓的算术平均偏差Ra为1~8μm且轮廓的最大高度Rz为10~40μm的表面粗糙度(以下也称为“特定表面粗糙度”)。如果在具有特定表面粗糙度的接触表面上形成覆膜,由于所谓的锚固效果,密合性提高。若覆膜的密合性高,即便反复暴露于高温和低温的情况下也能抑制覆膜的剥离。若覆膜的剥离得到抑制,则紧螺纹和松螺纹时可维持高的润滑性。因此,管用螺纹接头的抗未对准性提高。
为了提高管用螺纹接头的抗未对准性,还在接触表面形成具有高硬度和高熔点的镀层。若镀层的硬度高,则在管用螺纹接头的紧螺纹和松螺纹时镀层不易受到损伤。另外,若镀层的熔点高,即使在管用螺纹接头的紧螺纹和松螺纹时局部形成高温,镀层也难以溶出。Cu-Sn-Zn合金具有高硬度和高熔点。因此,在本实施方式中,具备由Cu-Sn-Zn合金构成的Cu-Sn-Zn合金镀层。因此,管用螺纹接头的抗未对准性进一步提高。
[台肩摩阻扭矩ΔT']
在钢管彼此进行紧螺纹时,结束紧螺纹的最适扭矩已预先确定。图2为示出具有台肩部的管用螺纹接头在紧螺纹时的钢管转数与扭矩的关系的图。参照图2,在管用螺纹接头进行紧螺纹时,初始时扭矩与转数成比例地上升。此时的扭矩的上升率低。若进一步进行紧螺纹,台肩部彼此接触。此时的扭矩称为台肩扭矩。若达到台肩扭矩之后进一步进行紧螺纹,扭矩再次与转数成比例地上升。此时的扭矩的上升率高。扭矩达到规定的数值(紧固扭矩)时,紧螺纹完成。若紧螺纹时的扭矩达到紧固扭矩,则金属密封部彼此以适当的表面压力互相干涉。在这一情况下,管用螺纹接头的气密性高。
若达到紧固扭矩之后进一步实施紧螺纹,则扭矩变得过高。若扭矩变得过高,公扣部和母扣部的一部分会发生塑性变形。此时的扭矩称为屈服扭矩。若作为台肩扭矩与屈服扭矩的差的台肩摩阻扭矩ΔT'大,则紧固扭矩的范围会有富余。其结果,紧固扭矩的调整变得容易。因此,优选台肩摩阻扭矩ΔT'大。
为了提高台肩摩阻扭矩ΔT',降低台肩扭矩或者提高屈服扭矩是有效的。在本实施方式中,为了降低台肩扭矩,要降低摩擦阻力。
在本实施方式中,为了降低摩擦阻力,要提高固体润滑覆膜层的润滑性。若固体润滑覆膜层含有氟树脂颗粒、以及选自由环氧树脂和聚酰胺酰亚胺树脂组成的组中的至少1种以上,则润滑性提高。在这种情况下,可以维持台肩扭矩较低。
[耐腐蚀性]
若使用Zn-Ni合金,则能够提高管用螺纹接头的耐腐蚀性。与铁(Fe)、镍(Ni)和铬(Cr)相比,锌(Zn)是活泼金属。因此,在接触表面形成含锌(Zn)的镀层时,镀层比钢材先被腐蚀(牺牲防腐蚀)。由此,管用螺纹接头的耐腐蚀性提高。
[各层的层叠顺序]
在本实施方式中,Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层和固体润滑覆膜层的层叠顺序是重要的。特别是Zn-Ni合金镀层和Cu-Sn-Zn合金镀层的层叠顺序是重要的。如下所示的表1是截选出后述实施例的部分数据而成的表。
[表1]
表1
表1中示出了后述实施例的试验编号1和试验编号8的管用螺纹接头的覆膜的结构以及评价结果。在表1中,公扣部表面是指公扣部的接触表面。母扣部表面是指母扣部的接触表面。
试验编号1与试验编号8除了母扣部表面的镀层的层叠顺序以外的所有条件都相同。在试验编号1和试验编号8中,镀覆前的表面粗糙度相同。具体地说,公扣部表面的轮廓的算术平均偏差Ra为0.3μm、轮廓的最大高度Rz为5.8μm。母扣部表面的轮廓的算术平均偏差Ra为2.0μm、轮廓的最大高度Rz为24.0μm。在试验编号1和试验编号8这两者中,公扣部表面上的Zn-Ni合金镀层上均形成了铬酸盐覆膜。在试验编号1和试验编号8两者中,在母扣部表面的最外层形成了含有10%的聚四氟乙烯颗粒及环氧树脂的固体润滑覆膜层。
参照表1,试验编号8的管用螺纹接头具备Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层和固体润滑覆膜层。试验编号8的管用螺纹接头在Cu-Sn-Zn合金镀层上具备Zn-Ni合金镀层。对于试验编号8的管用螺纹接头的耐烧结性,利用手动拧紧进行的评价中为5次,在抗未对准性评价试验中进行的评价中为5次。试验编号8的管用螺纹接头的母扣部在盐水喷雾试验中750小时后生锈。另一方面,对于在Zn-Ni合金镀层上具备Cu-Sn-Zn合金镀层的试验编号1的管用螺纹接头的耐烧结性,在利用手动拧紧的评价中超过20次,在抗未对准性评价试验中进行的评价中也超过20次。并且,试验编号1的母扣部即使进行4000小时的盐水喷雾也没有生锈。
将试验编号1与试验编号8进行比较,即使在Cu-Sn-Zn合金镀层上配置Zn-Ni合金镀层,也无法使管用螺纹接头的抗未对准性、台肩摩阻扭矩ΔT'和耐腐蚀性全部提高。只有在Zn-Ni合金镀层上配置Cu-Sn-Zn合金镀层时才能够使管用螺纹接头的抗未对准性、台肩摩阻扭矩ΔT'和耐腐蚀性全部提高。
各合金镀层的层叠顺序对管用螺纹接头的性能产生较大影响的原因考虑如下。Zn-Ni合金镀层通过牺牲防腐蚀来提高管用螺纹接头的耐腐蚀性。若Zn-Ni合金镀层与管用螺纹接头的母材分离,则牺牲防腐蚀的效果降低。因此,管用螺纹接头的耐腐蚀性降低。Cu-Sn-Zn合金镀层具有高硬度和高熔点。由此,即使在存在未对准的情况下,也可以保护Cu-Sn-Zn合金镀层下的Zn-Ni合金镀层免受损伤。在Cu-Sn-Zn合金镀层位于Zn-Ni合金镀层之下时,无法得到该效果。因此,在接触表面上,从接触表面侧起以Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层的顺序进行层叠是重要的。
基于以上,管用螺纹接头只有在以特定顺序层叠具有特定组成的合金镀层时才能够使抗未对准性、台肩摩阻扭矩ΔT'和耐腐蚀性全部提高。
基于以上见解而完成的本实施方式的管用螺纹接头具备公扣部和母扣部。公扣部和母扣部具备具有螺纹部和无螺纹金属接触部的接触表面。公扣部和母扣部中的至少一者的接触表面具有轮廓的算术平均偏差Ra为1~8μm且轮廓的最大高度Rz为10~40μm的表面粗糙度。管用螺纹接头在具有上述表面粗糙度的接触表面具备:由Zn-Ni合金构成的Zn-Ni合金镀层、由Cu-Sn-Zn合金构成的Cu-Sn-Zn合金镀层、以及固体润滑覆膜层。这些层从接触表面侧起以Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层和固体润滑覆膜层的顺序进行层叠。固体润滑覆膜层含有氟树脂颗粒、以及选自由环氧树脂和聚酰胺酰亚胺树脂组成的组中的至少1种以上。
本实施方式的管用螺纹接头的抗未对准性优异,具有高的台肩摩阻扭矩ΔT',而且具有优异的耐腐蚀性。
优选Zn-Ni合金镀层的硬度以显微维氏硬度计为300以上,Zn-Ni合金镀层的厚度为5~20μm。
在这种情况下,耐腐蚀性进一步提高。
优选Cu-Sn-Zn合金镀层的硬度以显微维氏硬度计为500以上,Cu-Sn-Zn合金镀层的厚度为5~20μm。
在这种情况下,抗未对准性进一步提高。
优选固体润滑覆膜层的硬度以显微维氏硬度计为15~25,固体润滑覆膜层的厚度为10~40μm。
在这种情况下,台肩摩阻扭矩ΔT'更稳定地提高。
优选地是,氟树脂颗粒为选自由聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(4.6氟化)、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚偏氟乙烯(2氟化)以及聚三氟氯乙烯(3氟化)组成的组中的1种或2种以上。
本实施方式的管用螺纹接头的制造方法为具备公扣部和母扣部的管用螺纹接头的制造方法。公扣部和母扣部具备具有螺纹部和无螺纹金属接触部的接触表面。本实施方式的制造方法具备:表面粗糙度形成工序、Zn-Ni合金镀层形成工序、Cu-Sn-Zn合金镀层形成工序、以及固体润滑覆膜层形成工序。在表面粗糙度形成工序中,在公扣部和母扣部中的至少一者的接触表面上,通过喷丸加工形成轮廓的算术平均偏差Ra为1~8μm且轮廓的最大高度Rz为10~40μm的表面粗糙度。在Zn-Ni合金镀层形成工序中,在形成有上述表面粗糙度的接触表面上,通过电镀形成由Zn-Ni合金构成的Zn-Ni合金镀层。在Cu-Sn-Zn合金镀层形成工序中,在形成Zn-Ni合金镀层之后,通过电镀形成由Cu-Sn-Zn合金构成的Cu-Sn-Zn合金镀层。在固体润滑覆膜层形成工序中,在形成Cu-Sn-Zn合金镀层之后,形成固体润滑覆膜层。
通过本实施方式的制造方法,能够制造在公扣部和母扣部中的至少一者的接触表面具有特定表面粗糙度、Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层和固体润滑覆膜层的管用螺纹接头。管用螺纹接头的抗未对准性和耐腐蚀性优异。由于管用螺纹接头还具有高的台肩摩阻扭矩ΔT',因此容易调整紧固扭矩。
以下,对本实施方式的管用螺纹接头及其制造方法进行详细叙述。
[管用螺纹接头]
管用螺纹接头具备公扣部和母扣部。图3为示出本实施方式的管用螺纹接头的结构的图。参照图3,管用螺纹接头具备钢管11和接箍12。钢管11的两端形成在外表面具有外螺纹部的公扣部13。接箍12的两端形成在内表面具有内螺纹部的母扣部14。将公扣部13和母扣部14紧螺纹,从而在钢管11的端部安装接箍12。另一方面,也有不使用接箍12而以钢管11的一端为公扣部13、另一端为母扣部14的整体形式的管用螺纹接头。接箍方式和整体形式这两者的管用螺纹接头均可使用本实施方式的管用螺纹接头。
公扣部13和母扣部14具备具有螺纹部和无螺纹金属接触部的接触表面。图4为本实施方式的管用螺纹接头的截面图。参照图4,公扣部13具备外螺纹部15和无螺纹金属接触部。母扣部14具备内螺纹部20和无螺纹金属接触部。无螺纹金属接触部形成于公扣部13和母扣部14的尖端,其具备金属密封部16、19和台肩部17、18。将公扣部13和母扣部14紧螺纹时接触的部分称为接触表面130、140。具体而言,公扣部13和母扣部14紧螺纹时,台肩部彼此(台肩部17和18)、金属密封部彼此(金属密封部16和19)以及螺纹部彼此(外螺纹部15和内螺纹部20)互相接触。即,公扣部侧的接触表面130包括台肩部17、金属密封部16以及外螺纹部15。母扣部侧的接触表面140包括台肩部18、金属密封部19以及内螺纹部20。
图5为本实施方式的管用螺纹接头的接触表面130、140的截面图。参照图5,管用螺纹接头在公扣部13和母扣部14中的至少一者的接触表面130、140具有未图示的特定表面粗糙度。管用螺纹接头在具有特定表面粗糙度的接触表面130、140上具备:Zn-Ni合金镀层21、Cu-Sn-Zn合金镀层22和固体润滑覆膜层23。它们从接触表面130、140侧起以Zn-Ni合金镀层21、Cu-Sn-Zn合金镀层22和固体润滑覆膜层23的顺序进行层叠。
[接触表面的特定表面粗糙度]
在公扣部13和母扣部14中的至少一者的接触表面130、140形成轮廓的算术平均偏差Ra为1~8μm且轮廓的最大高度Rz为10~40μm的表面粗糙度(特定表面粗糙度)。特定表面粗糙度是通过喷丸加工形成的。在这种情况下,接触表面130、140具有凹凸。因此,由于锚固效果,后述Zn-Ni合金镀层21的密合性提高。若Zn-Ni合金镀层21的密合性提高,则管用螺纹接头的抗未对准性提高。
在轮廓的算术平均偏差Ra小于1μm以及轮廓的最大高度Rz小于10μm时,无法得到充分的锚固效果。另一方面,在轮廓的算术平均偏差Ra超过8μm时以及轮廓的最大高度Rz超过40μm时,有时耐烧结性、气密性降低。
轮廓的算术平均偏差Ra的下限优选为1.5μm、更优选为2μm。轮廓的算术平均偏差Ra的上限优选为7μm、更优选为5μm。轮廓的最大高度Rz的下限优选为12μm、更优选为15μm。轮廓的最大高度Rz的上限优选为35μm、更优选为30μm。
本说明书中所说的轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓的最大高度Rz是基于JIS B0601(2013)测定的。使用SII·Nano Technology公司制造的扫描型探针显微镜SPI3800N进行测定。对于测定条件,作为数据采集数的单位,样本的2μm×2μm区域中数据采集数为1024×1024。基准长度设为2.5mm。轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓的最大高度Rz越大,则与Zn-Ni合金镀层21的接触面积越大。因此,由于锚固效果,与Zn-Ni合金镀层21的密合性提高。若Zn-Ni合金镀层21的密合性提高,则管用螺纹接头的抗未对准性提高。
喷丸加工可以是依据JIS Z0310(2016)的公知的方法。例如为喷砂、喷丸、抛丸等。根据对象物调整磨粒的种类和尺寸、喷吹压力、投射角度、与喷嘴的距离以及时段,从而能够得到所期望的表面粗糙度。若磨粒的尺寸为100目左右,则能够比较容易地得到本发明的特定表面粗糙度。
[Zn-Ni合金镀层21]
在具有特定表面粗糙度的接触表面130、140上形成由Zn-Ni合金构成的Zn-Ni合金镀层21。Zn-Ni合金镀层21例如通过电镀形成。
Zn-Ni合金镀层21中所含的Zn是活泼金属。因此,若在接触表面130、140形成含Zn的镀层,则镀层比钢材先被腐蚀(牺牲防腐蚀)。由此,管用螺纹接头的耐腐蚀性提高。若更换Zn-Ni合金镀层21与后述Cu-Sn-Zn合金镀层22的层叠顺序,则无法获得Zn带来的牺牲防腐蚀效果。因此,Zn-Ni合金镀层21形成于具有特定表面粗糙度的接触表面上。
Zn-Ni合金含有Zn和Ni,余量为杂质。Zn-Ni合金镀层21的优选的Zn含量为85~90质量%,优选的Ni含量为10~15质量%。Zn-Ni合金镀层21的Zn含量高。因此,牺牲防腐蚀效果高。
Zn-Ni合金的Ni含量的下限更优选为12质量%。Zn-Ni合金的Ni含量的上限更优选为14质量%。Zn-Ni合金的Zn含量的下限更优选为86质量%。Zn-Ni合金的Zn含量的上限更优选为88质量%。
Zn-Ni合金镀层21的化学组成通过以下方法测定。使用手持式荧光X射线分析装置(日本电子株式会社制DP2000(商品名DELTA Premium))进行测定。测定是对Zn-Ni合金镀层21的表面的4处(管用螺纹接头的管周方向0°、90°、180°、270°的4处)进行组成分析。利用Alloy Plus模式求出Zn和Ni的测定含量。将Ni的测定含量除以所求得的Zn和Ni的测定含量的总量而得到的值作为Ni含量(质量%)。将Zn的测定含量除以所求得的Zn和Ni的测定含量的总量而得到的值作为Zn含量(质量%)。Ni含量(质量%)和Zn含量(质量%)为进行了组成分析的4处的测定结果的算术平均值。
Zn-Ni合金镀层21的硬度优选以显微维氏硬度计为300以上。若Zn-Ni合金镀层21的硬度为300以上,则管用螺纹接头的耐腐蚀性进一步稳定地提高。
Zn-Ni合金镀层21的硬度的下限更优选以显微维氏硬度计为350、进一步优选以显微维氏硬度计为400。Zn-Ni合金镀层21的硬度的上限没有特别限定。但是,Zn-Ni合金镀层21的硬度的上限例如以显微维氏硬度计为700。
Zn-Ni合金镀层21的硬度如下测定。在所得到的管用螺纹接头的Zn-Ni合金镀层21中,选择任意5处区域。在所选择的各区域中,依据JIS Z2244(2009)测定维氏硬度(HV)。对于试验条件,试验温度设为常温(25℃),将试验力设为2.94N(300gf)。将得到的值(总计5个)的平均定义为Zn-Ni合金镀层21的硬度。
Zn-Ni合金镀层21的厚度优选为5~20μm。若Zn-Ni合金镀层21的厚度为5μm以上,则能够稳定地提高管用螺纹接头的耐腐蚀性。若Zn-Ni合金镀层21的厚度为20μm以下,则镀层的密合性稳定。因此,Zn-Ni合金镀层21的厚度优选为5~20μm。
Zn-Ni合金镀层21的厚度的下限更优选为6μm、进一步优选为8μm。Zn-Ni合金镀层21的厚度的上限更优选为18μm、进一步优选为15μm。
Zn-Ni合金镀层21的厚度如下测定。在Zn-Ni合金镀层21上,使依据ISO(International Organization for Standardization)21968(2005)的相位敏感电涡流式膜厚测定器的探针与之接触。测定探针输入侧的高频磁场与由此激发的Zn-Ni合金镀层21上的电涡流之间的相位差。将该相位差转换为Zn-Ni合金镀层21的厚度。
[Cu-Sn-Zn合金镀层22]
在Zn-Ni合金镀层21上形成Cu-Sn-Zn合金镀层22。Cu-Sn-Zn合金镀层22例如通过电镀形成。
Cu-Sn-Zn合金镀层22由Cu-Sn-Zn合金构成。Cu-Sn-Zn合金镀层22的硬度和熔点高。因此,即使反复紧螺纹和松螺纹,也具有高的抗未对准性。
Cu-Sn-Zn合金含有Cu、Sn和Zn,余量为杂质。Cu-Sn-Zn合金镀层22中的优选的Cu含量为40~70质量%,优选的Sn含量为20~50质量%,优选的Zn含量为2~20质量%。
Cu-Sn-Zn合金的Cu含量的下限更优选为45质量%、进一步优选为50质量%。Cu-Sn-Zn合金的Cu含量的上限更优选为65质量%、进一步优选为60质量%。Cu-Sn-Zn合金的Sn含量的下限更优选为25质量%、进一步优选为30质量%。Cu-Sn-Zn合金的Sn含量的上限更优选为45质量%、进一步优选为40质量%。Cu-Sn-Zn合金的Zn含量的下限更优选为5质量%、进一步优选为10质量%。Cu-Sn-Zn合金的Zn含量的上限更优选为18质量%、进一步优选为15质量%。Cu-Sn-Zn合金镀层22的化学组成通过与上述Zn-Ni合金镀层21的化学组成相同的方法来测定。
Cu-Sn-Zn合金镀层22的硬度优选以显微维氏硬度计为500以上。若Cu-Sn-Zn合金镀层22的硬度为500以上,则管用螺纹接头的抗未对准性进一步稳定提高。Cu-Sn-Zn合金镀层22的硬度通过与上述Zn-Ni合金镀层21同样的方法来测定。
Cu-Sn-Zn合金镀层22的硬度的下限更优选以显微维氏硬度计为550、进一步优选以显微维氏硬度计为600。Cu-Sn-Zn合金镀层22的硬度的上限没有特别限定。但是,Cu-Sn-Zn合金镀层22的硬度的上限例如以显微维氏硬度计为800。
Cu-Sn-Zn合金镀层22的厚度优选为5~20μm。若Cu-Sn-Zn合金镀层22的厚度为5μm以上,则能够稳定地提高管用螺纹接头的抗未对准性。若Cu-Sn-Zn合金镀层22的厚度为20μm以下,则镀层的密合性稳定。因此,Cu-Sn-Zn合金镀层22的厚度优选为5~20μm。Cu-Sn-Zn合金镀层22的厚度通过与上述Zn-Ni合金镀层21同样的方法来测定。
Cu-Sn-Zn合金镀层22的厚度的下限更优选为6μm、进一步优选为8μm。Cu-Sn-Zn合金镀层22的厚度的上限更优选为18μm、进一步优选为15μm。
[固体润滑覆膜层23]
在Cu-Sn-Zn合金镀层22上形成固体润滑覆膜层23。通过固体润滑覆膜层23,管用螺纹接头的润滑性提高。固体润滑覆膜层23包含结合剂和润滑添加剂。在本实施方式中,固体润滑覆膜层23所含有的结合剂为选自由环氧树脂和聚酰胺酰亚胺树脂组成的组中的至少1种以上。在本实施方式中,固体润滑覆膜层23含有氟树脂颗粒。固体润滑覆膜层23可以根据需要含有溶剂和其它成分。
对于固体润滑覆膜层23的各成分,下面将进行详细描述。
[结合剂]
结合剂将润滑添加剂结合到固体润滑覆膜层23中。在本实施方式中,结合剂为选自由环氧树脂和聚酰胺酰亚胺树脂组成的组中的至少1种以上。在本实施方式中,还可以含有其他的结合剂。
结合剂可以使用选自由有机类树脂、无机类树脂和它们的混合物组成的组中的1种或2种以上。使用有机类树脂的情况下,可以使用热固化性树脂或热塑性树脂。热固性树脂例如为选自由环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳二亚胺树脂、聚醚砜树脂、聚醚醚酮树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、尿素树脂和丙烯酸类树脂组成的组中的1种或2种以上。热塑性树脂例如为选自由聚酰胺酰亚胺树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂和乙烯-乙酸乙烯酯树脂组成的组中的1种或2种以上。
使用无机类树脂的情况下,可以使用聚金属氧烷。聚金属氧烷是指以重复的金属-氧键为主链骨架的高分子化合物。优选的是,无机类树脂为选自由聚钛氧烷(Ti-O)和聚硅氧烷(Si-O)组成的组中的1种或2种以上。这些无机类树脂可以通过金属醇盐的水解和缩合获得。金属醇盐的烷氧基例如为甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、异丁氧基、丁氧基以及叔丁氧基等低级烷氧基。
若结合剂的熔融温度过高,则难以用热熔法涂布组合物。另一方面,若结合剂的熔融温度过低,则存在固体润滑覆膜层23在高温环境下软化、密合性降低的情况。因此,结合剂优选含有选自由熔融温度(或软化温度)为80~320℃的乙烯-乙酸乙烯酯树脂和聚烯烃树脂组成的组中的至少1种。更优选的是,结合剂优选含有选自由熔融温度(或软化温度)为90~200℃的乙烯-乙酸乙烯酯树脂和聚烯烃树脂组成的组中的至少1种。
为了抑制因温度上升导致的急剧软化,乙烯-乙酸乙烯酯树脂优选为熔融温度不同的2种以上乙烯-乙酸乙烯酯树脂的混合物。同样地,聚烯烃树脂也优选为熔融温度不同的2种以上聚烯烃树脂的混合物。
固体润滑覆膜层23中的结合剂的含量优选为60~80质量%。若结合剂的含量为60质量%以上,则固体润滑覆膜层23的密合性进一步提高。若结合剂的含量为80质量%以下,则更良好地维持固体润滑覆膜层23的润滑性。
固体润滑覆膜层23中的结合剂的含量的下限更优选为65质量%、进一步优选为68质量%。固体润滑覆膜层23中的结合剂的含量的上限更优选为78质量%、进一步优选为75质量%。
[氟树脂颗粒]
固体润滑覆膜层23含有氟树脂颗粒。
氟树脂颗粒为选自由PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)、FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(4.6氟化))、ETFE(四氟乙烯-乙烯共聚物)、PVDF(聚偏氟乙烯(2氟化))和PCTFE(聚三氟氯乙烯(3氟化))组成的组中的1种或2种以上。在本实施方式中,特别优选PTFE。
氟树脂颗粒是在分子结构中具有C-F键的高分子聚合物的颗粒。氟树脂颗粒的C-F键牢固。由于该分子结构,氟树脂颗粒的耐化学药品性、耐热性和电特性极其优异。氟树脂颗粒在低表面压力下100℃以下显示出极低的摩擦系数,但在高表面压力和超过100℃时,摩擦系数变高。在该情况下,能够得到高的台肩摩阻扭矩ΔT'。具体地说,对于氟树脂颗粒,在金属密封部16、19和台肩部17、18处于低表面压力且摩擦发热尚少的轴肩时有助于低摩擦化,使台肩扭矩降低。另一方面,在高表面压力且因摩擦发热而超过100℃的情况下,急剧地变为高摩擦。且氟树脂颗粒使金属密封部16、19和台肩部17、18在高扭矩下也不易发生塑性变形。氟树脂颗粒的含量优选为2质量%~20质量%。氟树脂颗粒的含量的下限更优选为5质量%、进一步优选为8质量%。氟树脂颗粒的含量的上限更优选为15质量%、进一步优选为12质量%。
在本实施方式中,固体润滑覆膜层23还可以含有润滑添加剂。
润滑添加剂是具有润滑性的添加剂的统称。润滑添加剂会降低固体润滑覆膜层23的表面的摩擦系数。润滑添加剂大致分为以下5种。润滑添加剂含有选自由以下的(1)~(5)组成的组中的至少1种。
(1)通过具有容易滑动的特定的晶体结构例如六方晶层状晶体结构而显示出润滑性的润滑剂(例如石墨、氧化锌、氮化硼);
(2)除了通过晶体结构,还通过具有反应性元素而显示出润滑性的润滑剂(例如二硫化钼、二硫化钨、氟化石墨、硫化锡、硫化铋);
(3)通过化学反应性显示出润滑性的润滑剂(例如硫代硫酸盐化合物);
(4)通过在摩擦应力下的塑性或粘塑性行为而显示出润滑性的润滑剂(例如聚酰胺);以及
(5)为液态或油脂状,通过存在于接触面的边界处而防止表面与表面的直接接触而显示出润滑性的润滑剂(例如全氟聚醚(PFPE))。
上述(1)~(5)的润滑添加剂均可使用。对于润滑添加剂,可以在氟树脂颗粒的基础上组合使用上述(1)~(5)中的多种。即,固体润滑覆膜层23除了含有PTFE以外,还可以含有例如选自由石墨、氧化锌、氮化硼、二硫化钼、二硫化钨、氟化石墨、硫化锡、硫化铋、硫代硫酸盐化合物、聚酰胺和全氟聚醚(PFPE)组成的组中的1种或2种以上。
固体润滑覆膜层23中的润滑添加剂的含量优选为10~25质量%。若润滑添加剂的含量为10质量%以上,则台肩摩阻扭矩ΔT'进一步提高。另一方面,若润滑添加剂的含量为25质量%以下,则固体润滑覆膜层23的强度进一步提高。因此,能够抑制固体润滑覆膜层23的损耗。
固体润滑覆膜层23中的润滑添加剂的含量的下限更优选为12质量%、进一步优选为15质量%。固体润滑覆膜层23中的润滑添加剂的含量的上限更优选为23质量%、进一步优选为20质量%。
在需要将润滑添加剂和结合剂溶解或分散时会使用溶剂。对于溶剂,只要能分散或溶解固体润滑覆膜层23中所含成分就没有特别限定。溶剂可以使用有机溶剂或水。有机溶剂例如为甲苯和异丙醇。溶剂在形成固体润滑覆膜层23时大部分会挥发,但固体润滑覆膜层23中可以残留例如1质量%以下。
[其他成分]
本实施方式的固体润滑覆膜层23除了含有上述成分之外,也可以含有防锈添加剂、增塑剂、表面活性剂、着色剂、抗氧化剂和用于调整滑动性的无机粉末等的少量添加成分。无机粉末例如为二氧化钛和氧化铋。其他成分的含量例如为总计5质量%以下。若极压剂、液态油剂等也为2质量%以下的极少量,则组合物也可以进一步含有。固体润滑覆膜层23中的其他成分的含量例如为总计10质量%以下。
固体润滑覆膜层23的硬度优选以显微维氏硬度计为15~25。若固体润滑覆膜层23的硬度为15~25,则台肩摩阻扭矩ΔT'进一步提高。固体润滑覆膜层23的硬度通过与上述Zn-Ni合金镀层21同样的方法来测定。
固体润滑覆膜层23的硬度的下限更优选以显微维氏硬度计为16、进一步优选以显微维氏硬度计为18。固体润滑覆膜层23的硬度的上限更优选以显微维氏硬度计为24、进一步优选以显微维氏硬度计为22。
固体润滑覆膜层23的厚度优选为10~40μm。若固体润滑覆膜层23的厚度为10μm以上,则可以稳定地获得高润滑性。另一方面,若固体润滑覆膜层23的厚度为40μm以下,则固体润滑覆膜层23的密合性稳定。并且,若固体润滑覆膜层23的厚度为40μm以下,由于滑动面的螺纹公差(间距)变宽,因而滑动时的表面压力变低。因此可以抑制紧固扭矩变得过高。因此,固体润滑覆膜层23的厚度优选为10~40μm。
固体润滑覆膜层23的厚度的下限更优选为15μm、进一步优选为20μm。固体润滑覆膜层23的厚度的上限更优选为35μm、进一步优选为30μm。
固体润滑覆膜层23的厚度通过以下方法测定。准备具备固体润滑覆膜层23的公扣部13或母扣部14。以垂直于管的轴向的方式将公扣部13或母扣部14切断。对包含固体润滑覆膜层23的截面进行显微镜观察。显微镜观察的倍率设为500倍。由此,求出固体润滑覆膜层23的厚度。将任意3处的测定值的算术平均值作为固体润滑覆膜层23的厚度。
[固体防腐蚀覆膜]
上述管用螺纹接头在公扣部13和母扣部14中的至少一者的接触表面130、140具有特定表面粗糙度。管用螺纹接头还在具有特定表面粗糙度的接触表面130、140上具备:Zn-Ni合金镀层21、Cu-Sn-Zn合金镀层22和固体润滑覆膜层23。管用螺纹接头还可以在公扣部13和母扣部14中的另一接触表面130、140具备固体防腐蚀覆膜。如上所述,管用螺纹接头在实际使用之前有时会被长时间保存。在这种情况下,若形成了固体防腐蚀覆膜,则公扣部13或母扣部14的防腐蚀性提高。
固体防腐蚀覆膜例如为由铬酸盐形成的铬酸盐覆膜。铬酸盐覆膜通过公知的3价铬酸盐处理形成。
固体防腐蚀覆膜不限定于铬酸盐覆膜。其它的固体防腐蚀覆膜例如含有紫外线固化树脂。在这种情况下,固体防腐蚀覆膜具有不会因安装保护装置时施加的力而被破坏的强度。进而,在运输时、保存期间,即使暴露于因露点而凝结的水中,固体防腐蚀覆膜也不会溶解。进而,即使在超过40℃的高温下,固体防腐蚀覆膜也不容易软化。紫外线固化树脂为公知的树脂组合物。对于紫外线固化树脂,只要是含有单体、低聚物和光聚合引发剂并通过照射紫外线而引发光聚合反应从而形成固化覆膜的紫外线固化树脂,就没有特别限定。
在管用螺纹接头的另一接触表面130、140上形成特定表面粗糙度、Zn-Ni合金镀层21、Cu-Sn-Zn合金镀层22和固体润滑覆膜层23,可以在该固体润滑覆膜层23上形成上述固体防腐蚀覆膜,也可以在另一接触表面130、140上直接形成固体防腐蚀覆膜。
[管用螺纹接头的母材]
管用螺纹接头的母材的组成没有特别限定。母材例如为碳钢、不锈钢和合金钢等。合金钢中,含有Cr、Ni和Mo等合金元素的双相不锈钢以及Ni合金等的高合金钢的耐腐蚀性高。因此,若在母材中使用这些高合金钢,则能够在含有硫化氢、二氧化碳等的腐蚀环境中得到优异的耐腐蚀性。
[制造方法]
本实施方式的管用螺纹接头的制造方法具备:表面粗糙度形成工序、Zn-Ni合金镀层形成工序、Cu-Sn-Zn合金镀层形成工序、以及固体润滑覆膜层形成工序。各工序以表面粗糙度形成工序、Zn-Ni合金镀层形成工序、Cu-Sn-Zn合金镀层形成工序以及固体润滑覆膜层形成工序的顺序来实施。
[表面粗糙度形成工序]
在表面粗糙度形成工序中,在公扣部13和母扣部14中的至少一者的接触表面130、140形成特定表面粗糙度。在表面粗糙度形成工序中,通过使用喷丸装置进行喷丸加工来形成特定表面粗糙度。
喷丸加工可以是依据JIS Z0310(2016)的公知的方法。例如为喷砂、喷丸、抛丸等。例如在喷砂加工中,将喷射材料(研磨剂)与压缩空气混合并投射至接触表面130、140。通过喷丸加工,可以增大接触表面130、140的表面粗糙度。喷砂加工可以通过公知的方法来实施。例如,用压缩机将空气压缩,将压缩空气与喷射材料混合。喷射材料的材质例如为不锈钢、铝、陶瓷和氧化铝等。
根据对象物调整磨粒的种类和尺寸、喷吹压力、投射角度、与喷嘴的距离以及时段,从而能够得到所期望的特定表面粗糙度。若磨粒的尺寸为100目左右,则能够比较容易地得到本发明的特定表面粗糙度。由此,在管用螺纹接头表面上形成特定表面粗糙度。特定表面粗糙度的轮廓的算术平均偏差Ra为1~8μm、且轮廓的最大高度Rz为10~40μm。
[Zn-Ni合金镀层21形成工序]
在Zn-Ni合金镀层21形成工序中,在形成有特定表面粗糙度的接触表面130、140上形成由Zn-Ni合金构成的Zn-Ni合金镀层21。Zn-Ni合金镀层21通过电镀形成。将形成有表面粗糙度的公扣部13和母扣部14中的至少一者的接触表面130、140浸渍于含有锌离子和镍离子的镀浴中并通电从而进行电镀。镀浴可以使用市售的镀浴。镀浴中优选含有锌离子:1~100g/L、以及镍离子:1~50g/L。电镀的条件可以适当设定。电镀的条件例如为镀浴pH:1~10、镀浴温度:10~60℃、电流密度:1~100A/dm2、以及处理时间:0.1~30分钟。
[Cu-Sn-Zn合金镀层22形成工序]
在Cu-Sn-Zn合金镀层22形成工序中,在Zn-Ni合金镀层21上形成由Cu-Sn-Zn合金构成的Cu-Sn-Zn合金镀层22。Cu-Sn-Zn合金镀层22通过电镀形成。将公扣部13和母扣部14的形成有Zn-Ni合金镀层21的接触表面130、140浸渍于含有铜离子、锡离子和锌离子的镀浴中并通电从而进行电镀。镀浴中优选含有铜离子:1~50g/L、锡离子:1~50g/L、以及锌离子:1~50g/L。电镀的条件可以适当设定。电镀的条件例如为镀浴pH:1~14、镀浴温度:10~60℃、电流密度:1~100A/dm2、以及处理时间:0.1~40分钟。
[固体润滑覆膜层23形成工序]
在Cu-Sn-Zn合金镀层22形成工序之后,实施固体润滑覆膜层23形成工序。固体润滑覆膜层23形成工序包括涂布工序和固化工序。在涂布工序中,在Cu-Sn-Zn合金镀层22上涂布上述组合物。在固化工序中,使涂布于接触表面130、140的组合物固化从而形成固体润滑覆膜层23。
首先,制造组合物。无溶剂型的组合物例如可以通过加热结合剂使其呈熔融状态,添加润滑添加剂、防锈添加剂和增塑剂并混炼来制造。可以将全部成分制成粉末状并混合而得到的粉末混合物作为组合物。溶剂型的组合物例如可以通过将结合剂、润滑添加剂、防锈添加剂和增塑剂溶解或分散在溶剂中并混合来制造。
[涂布工序]
在涂布工序中,可以利用公知的方法将组合物涂布于接触表面130、140。在无溶剂型的组合物的情况下,可以用热熔法涂布组合物。热熔法中,对组合物进行加热而使结合剂熔融并形成低粘度的流动状态。将流动状态的组合物由具有保温功能的喷枪喷雾来进行。组合物在具备适当搅拌装置的罐内加热而熔融,通过压缩机经计量泵供给至喷枪的喷雾头(保持为规定温度),并进行喷雾。罐内和喷雾头的保持温度根据组合物中的结合剂的熔点进行调整。涂布方法可以使用刷涂和浸渍等来代替喷涂。组合物的加热温度优选设为比结合剂的熔点高10~50℃的温度。在涂布组合物时,优选将要涂布组合物的公扣部13和母扣部14中的至少一者的接触表面130、140预先加热至比基剂熔点高的温度。由此能够得到良好的被覆性。在溶剂型的组合物的情况下,通过喷涂等将呈溶液状态的组合物涂布于接触表面130、140。在这种情况下,调整粘度以使得能够在常温和常压环境下喷涂组合物。
[固化工序]
在固化工序中,将涂布于接触表面130、140的组合物固化从而形成固体润滑覆膜层23。在无溶剂型的组合物的情况下,通过将涂布于接触表面130、140的组合物冷却,熔融状态的组合物固化而形成固体润滑覆膜层23。冷却方法可以通过公知的方法来实施。冷却方法例如为大气放冷和空冷。在溶剂型的组合物的情况下,通过对涂布于接触表面130、140的组合物进行干燥,组合物固化而形成固体润滑覆膜层23。干燥方法可以通过公知的方法来实施。干燥方法例如为自然干燥、低温吹风干燥和真空干燥。固化工序可以通过氮气和二氧化碳冷却***等的快速冷却来实施。在实施快速冷却时,从接触表面130、140的相反面(母扣部14的情况下为钢管11或接箍12的外表面,公扣部13的情况下为钢管11的内表面)间接地冷却。由此,可以抑制固体润滑覆膜层23因快速冷却而导致的劣化。
可以对涂布有组合物的公扣部13或母扣部14进行加热干燥。加热干燥可以使用市售的热风干燥装置等来实施。由此,组合物固化,在Cu-Sn-Zn合金镀层22上形成固体润滑覆膜层23。加热干燥的条件可以考虑组合物中所含的各成分的沸点和熔点等而适当设定。
[固体防腐蚀覆膜的形成(3价铬酸盐处理)]
如上所述,在公扣部13和母扣部14中的至少一者的接触表面130、140上实施表面粗糙度形成工序、Zn-Ni合金镀层21形成工序、Cu-Sn-Zn合金镀层22形成工序以及固体润滑覆膜层23形成工序,从而形成特定表面粗糙度、Zn-Ni合金镀层21、Cu-Sn-Zn合金镀层22以及固体润滑覆膜层23。
另一方面,可以对公扣部13和母扣部14的另一接触表面130、140形成特定表面粗糙度、Zn-Ni合金镀层21、Cu-Sn-Zn合金镀层22以及固体润滑覆膜层23,也可以形成镀层和/或固体防腐蚀覆膜。以下,对在另一接触表面130、140上形成Zn-Ni合金镀层21和由铬酸盐覆膜构成的固体防腐蚀覆膜的情况进行说明。
在这一情况下,实施上述电镀工序,从而形成Zn-Ni合金镀层21。在电镀工序之后,实施3价铬酸盐处理从而形成固体防腐蚀覆膜。3价铬酸盐处理是指形成3价铬的铬酸盐的覆膜(铬酸盐覆膜)的处理。通过3价铬酸盐处理形成的铬酸盐覆膜会抑制Zn-Ni合金镀层21表面的白锈。由此,产品外观得以改善。3价铬酸盐处理可以通过公知的方法来实施。例如,将公扣部13和母扣部14中的至少一者的接触表面130、140浸渍于铬酸盐处理液中或者将铬酸盐处理液喷涂于接触表面130、140。然后,对接触表面130、140进行水洗。也可以将接触表面130、140浸渍于铬酸盐处理液中,通电后进行水洗。还可以在接触表面130、140上涂布铬酸盐处理液,并加热干燥。3价铬酸盐的处理条件可以适当设定。
[基底处理工序]
制造方法可以根据需要在表面粗糙度形成工序、Zn-Ni合金镀层21形成工序和Cu-Sn-Zn合金镀层22形成工序之前具备基底处理工序。基底处理工序例如为酸洗和碱脱脂。在基底处理工序中,清洗附着于接触表面130、140上的油分等。
实施例
以下,对实施例进行说明。在实施例中,将公扣部的接触表面称为公扣部表面,将母扣部的接触表面称为母扣部表面。另外,实施例中的%表示质量%。
本实施例中使用了新日铁住金株式会社制造的VAM21(注册商标)。VAM21(注册商标)是外径:24.448cm(9-5/8英寸)、壁厚:1.199cm(0.472英寸)的管用螺纹接头。钢种为13Cr钢。13Cr钢的组成为C:0.19%、Si:0.25%、Mn:0.8%、P:0.02%、S:0.01%、Cu:0.04%、Ni:0.10%、Cr:13.0%、Mo:0.04%,余量:Fe和杂质。
对各试验编号的公扣部表面和母扣部表面实施机械精磨。然后,在如表2和表3所示的试验编号中实施喷丸加工。喷丸加工是通过实施喷砂加工(磨粒100目)从而粗面化。各试验编号的轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓的最大高度Rz如表2和表3所示。轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓的最大高度Rz是基于JIS B0601(2013)测定的。轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓的最大高度Rz的测定中使用了SII·Nano Technology公司制造的扫描型探针显微镜SPI3800N。对于测定条件,作为数据采集数的单位,样本的2μm×2μm区域中数据采集数为1024×1024。
[表2]
表2
[表3]
表3
然后,形成表2和表3所示的Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层、固体润滑覆膜层和/或固体防腐蚀覆膜,从而准备各试验编号的公扣部和母扣部。
各Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层、固体润滑覆膜层和固体防腐蚀覆膜的形成方法如下。各Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层、固体润滑覆膜层和固体防腐蚀覆膜的硬度以及膜厚如表2和表3所示。需要说明的是,试验编号12的母扣部表面形成的固体润滑覆膜层非常柔软,无法测定显微维氏硬度。
[试验编号1]
在试验编号1中,对于公扣部表面,通过电镀实施Zn-Ni合金镀覆,从而形成Zn-Ni合金镀层。Zn-Ni合金镀浴使用了大和化成株式会社制造的商品名DAIN Zinalloy N-PL。对于电镀的条件,镀浴pH:6.5、镀浴温度:25℃、电流密度:2A/dm2、以及处理时间:18分钟。Zn-Ni合金镀层的组成为Zn:85%和Ni:15%。然后,在所得到的Zn-Ni合金镀层上实施3价铬酸盐处理从而形成固体防腐蚀覆膜。3价铬酸盐处理液使用了大和化成株式会社制造的商品名DAIN Chromate TR-02。对于3价铬酸盐处理条件,浴pH:4.0、浴温:25℃、以及处理时间:50秒。
对于母扣部表面,通过喷丸加工形成如表2所示的轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓的最大高度Rz的表面粗糙度。喷丸加工设为喷砂加工(磨粒100目)。在具有表面粗糙度的母扣部表面上与公扣部同样地形成Zn-Ni合金镀层。在Zn-Ni合金镀层上,通过电镀实施Cu-Sn-Zn合金镀覆,从而形成Cu-Sn-Zn合金镀层。Cu-Sn-Zn合金镀浴使用了日本化学产业株式会社制造的镀浴。Cu-Sn-Zn合金镀层通过电镀形成。对于电镀的条件,镀浴pH:14、镀浴温度:45℃、电流密度:2A/dm2、以及处理时间:40分钟。Cu-Sn-Zn合金镀层的组成为Cu:60%、Sn:30%、Zn:10%。然后,在Cu-Sn-Zn合金镀层上涂布固体润滑覆膜层形成用组合物。固体润滑覆膜层形成用组合物含有:环氧树脂(22%)、PTFE颗粒(10%)、溶剂(总计18%)、水(40%)和其它添加剂(包括颜料)(10%)。喷涂固体润滑覆膜层形成用组合物,然后在90℃下进行5分钟加热干燥,形成固体润滑覆膜层。
[试验编号2]
在试验编号2中,对于公扣部表面,通过电镀形成Zn-Ni合金镀层。Zn-Ni合金镀浴使用了大和化成株式会社制造的商品名DAIN Zinalloy N-PL。对于电镀的条件,镀浴pH:6.5、镀浴温度:25℃、电流密度:2A/dm2、以及处理时间:18分钟。Zn-Ni合金镀层的组成为Zn:85%和Ni:15%。在Zn-Ni合金镀层上,与试验编号1的公扣部同样地实施3价铬酸盐处理。
对于母扣部表面,与试验编号1的母扣部同样地形成表面粗糙度、Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层。在Cu-Sn-Zn合金镀层上涂布固体润滑覆膜层形成用组合物。固体润滑覆膜层形成用组合物含有:聚酰胺酰亚胺树脂(22%)、PTFE颗粒(5%)、溶剂(总计18%)、水(40%)和其它添加剂(包括颜料)(15%)。喷涂固体润滑覆膜层形成用组合物,然后在90℃下进行5分钟加热干燥,形成固体润滑覆膜层。
[试验编号3]
在试验编号3中,在公扣部和母扣部上分别与试验编号1的母扣部同样地形成表面粗糙度以及Zn-Ni合金镀层和Cu-Sn-Zn合金镀层。在母扣部中,Cu-Sn-Zn合金镀浴使用了日本化学产业株式会社制造的镀浴,对于电镀的条件,镀浴pH:14、镀浴温度:45℃、电流密度:2A/dm2、以及处理时间:40分钟。在公扣部和母扣部的Cu-Sn-Zn合金镀层上涂布固体润滑覆膜层形成用组合物。固体润滑覆膜层形成用组合物含有:环氧树脂(22%)、PTFE颗粒(10%)、溶剂(总计18%)、水(40%)和其它添加剂(包括颜料)(10%)。喷涂固体润滑覆膜层形成用组合物,然后在90℃下进行5分钟加热干燥。加热干燥后,进一步在210℃下进行20分钟的固化处理,形成固体润滑覆膜层。
[试验编号4]
在试验编号4中,对于公扣部,与试验编号1的母扣部同样地实施喷丸加工从而形成表面粗糙度。对于形成有表面粗糙度的公扣部,通过电镀实施Zn-Ni合金镀覆,从而形成Zn-Ni合金镀层。Zn-Ni合金镀浴使用了大和化成株式会社制造的商品名DAIN Zinalloy N-PL。对于电镀的条件,镀浴pH:6.5、镀浴温度:25℃、电流密度:2A/dm2、以及处理时间:18分钟。Zn-Ni合金镀层的组成为Zn:85%和Ni:15%。在Zn-Ni合金镀层上,通过电镀实施Cu-Sn-Zn合金镀覆,从而形成Cu-Sn-Zn合金镀层。Cu-Sn-Zn合金镀浴使用了日本化学产业株式会社制造的镀浴。Cu-Sn-Zn合金镀层通过电镀形成。对于电镀的条件,镀浴pH:14、镀浴温度:45℃、电流密度:2A/dm2、以及处理时间:40分钟。Cu-Sn-Zn合金镀层的组成为Cu:60%、Sn:30%、Zn:10%。然后,在Cu-Sn-Zn合金镀层上涂布固体润滑覆膜层形成用组合物。固体润滑覆膜层形成用组合物含有:环氧树脂(22%)、PTFE颗粒(10%)、溶剂(总计18%)、水(40%)和其它添加剂(包括颜料)(10%)。喷涂固体润滑覆膜层形成用组合物,然后在90℃下进行5分钟加热干燥,形成固体润滑覆膜层。对于母扣部,与试验编号1的公扣部同样地形成Zn-Ni合金镀层,实施3价铬酸盐处理。
[试验编号5]
在试验编号5中,对于公扣部,与试验编号1的公扣部同样地形成Zn-Ni合金镀层,实施3价铬酸盐处理。对于母扣部,与试验编号1的母扣部同样地形成表面粗糙度、Zn-Ni合金镀层和Cu-Sn-Zn合金镀层。在Cu-Sn-Zn合金镀层上涂布固体润滑覆膜层形成用组合物。固体润滑覆膜层形成用组合物含有:环氧树脂(22%)、PTFE颗粒(10%)、溶剂(总计18%)、水(40%)和其它添加物(包含颜料)(10%)。喷涂固体润滑覆膜层形成用组合物,然后在90℃下进行5分钟加热干燥。加热干燥后,进一步在190℃下进行20分钟的固化处理,形成固体润滑覆膜层。
[试验编号6]
在试验编号6中,对于公扣部,与试验编号1的公扣部同样地形成Zn-Ni合金镀层,实施3价铬酸盐处理。对于母扣部,在与试验编号1的母扣部相同的条件下形成表面粗糙度、Zn-Ni合金镀层和固体润滑覆膜层。即,除了没有对母扣部形成Cu-Sn-Zn合金镀层以外,与试验编号1是同样的。
[试验编号7]
在试验编号7中,对于公扣部,与试验编号1的公扣部同样地形成Zn-Ni合金镀层,实施3价铬酸盐处理。对于母扣部,与试验编号1的母扣部同样地形成表面粗糙度、Cu-Sn-Zn合金镀层和固体润滑覆膜层。即,除了没有对母扣部形成Zn-Ni合金镀层以外,与试验编号1是同样的。
[试验编号8]
在试验编号8中,对于公扣部,与试验编号1的公扣部同样地形成Zn-Ni合金镀层,实施3价铬酸盐处理。对于母扣部,以表面粗糙度形成工序、Cu-Sn-Zn合金镀层形成工序、Zn-Ni合金镀层形成工序以及固体润滑覆膜层形成工序的顺序实施各工序。各工序的实施条件与试验编号1的母扣部相同。即,对于母扣部,更换试验编号1的母扣部的Zn-Ni合金镀层与Cu-Sn-Zn合金镀层的位置并形成各层。在试验编号8中,在原本应形成Zn-Ni合金镀层的位置形成了Cu-Sn-Zn合金镀层,在原本应形成Cu-Sn-Zn合金镀层的位置形成了Zn-Ni合金镀层。因此,表3中,在Zn-Ni合金镀层一栏中对Cu-Sn-Zn合金镀层进行记载,在Cu-Sn-Zn合金镀层一栏中对Zn-Ni合金镀层进行记载。
[试验编号9]
在试验编号9中,对于公扣部,与试验编号1的公扣部同样地形成Zn-Ni合金镀层,实施3价铬酸盐处理。对于母扣部,在与试验编号1的母扣部相同的条件下形成Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层和固体润滑覆膜层。即,对于母扣部,没有形成试验编号1的表面粗糙度。
[试验编号10]
在试验编号10中,对于公扣部,与试验编号1的公扣部同样地形成Zn-Ni合金镀层,实施3价铬酸盐处理。对于母扣部,与试验编号1的母扣部同样地形成表面粗糙度、Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层。在Cu-Sn-Zn合金镀层上涂布固体润滑覆膜层形成用组合物。固体润滑覆膜层形成用组合物含有:环氧树脂(22%)、MoS2颗粒(10%)、溶剂(总计18%)、水(40%)和其它添加剂(包括颜料)(10%)。喷涂固体润滑覆膜层形成用组合物,然后在90℃下进行5分钟加热干燥,形成固体润滑覆膜层。
[试验编号11]
在试验编号11中,对于公扣部,与试验编号1的公扣部同样地形成Zn-Ni合金镀层,实施3价铬酸盐处理。对于母扣部,与试验编号1的母扣部同样地形成表面粗糙度、Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层。在Cu-Sn-Zn合金镀层上涂布固体润滑覆膜层形成用组合物。固体润滑覆膜层形成用组合物含有:聚酰胺酰亚胺树脂(22%)、石墨颗粒(10%)、溶剂(总计18%)、水(40%)和其它添加剂(包括颜料)(10%)。喷涂固体润滑覆膜层形成用组合物,然后在90℃下进行5分钟加热干燥,形成固体润滑覆膜层。
[试验编号12]
在试验编号12中,对于公扣部表面,通过电镀实施Zn-Ni合金镀覆,从而形成Zn-Ni合金镀层。Zn-Ni合金镀浴使用了大和化成株式会社制造的商品名DAIN Zinalloy N-PL。对于电镀的条件,镀浴pH:6.5、镀浴温度:25℃、电流密度:2A/dm2、以及处理时间:18分钟。Zn-Ni合金镀层的组成为Zn:85%和Ni:15%。然后,在所得到的Ni-Zn合金镀层上实施3价铬酸盐处理,从而形成固体防腐蚀覆膜。3价铬酸盐处理液使用了大和化成株式会社制造的商品名DAIN Chromate TR-02。对于3价铬酸盐处理条件,浴pH:4.0、浴温:25℃、以及处理时间:50秒。
对于母扣部表面,通过喷丸加工形成如表3所示的轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓的最大高度Rz的表面粗糙度。喷丸加工设为喷砂加工(磨粒100目)。在具有表面粗糙度的母扣部表面上与公扣部同样地形成Zn-Ni合金镀层。在Zn-Ni合金镀层上,通过电镀实施Cu-Sn-Zn合金镀覆,从而形成Cu-Sn-Zn合金镀层。Cu-Sn-Zn合金镀浴使用了日本化学产业株式会社制造的镀浴。Cu-Sn-Zn合金镀层通过电镀形成。对于电镀的条件,镀浴pH:14、镀浴温度:45℃、电流密度:2A/dm2、以及处理时间:40分钟。Cu-Sn-Zn合金镀层的组成为Cu:60%、Sn:30%、Zn:10%。然后,在Cu-Sn-Zn合金镀层上涂布固体润滑覆膜层形成用组合物。固体润滑覆膜层形成用组合物含有:聚乙烯均聚物(CLARIANT公司制造的COWAXTM PE520:9%)、巴西棕榈蜡(15%)、硬脂酸锌(15%)、液态聚烷基甲基丙烯酸酯(ROHMAX公司制造的VISCOPLEXTM 6-950、5%)、腐蚀抑制剂(LUBRIZOL公司制造的ALOXTM 606:40%)、氟化石墨(3.5%)、氧化锌(1%)、二氧化钛(5%)、三氧化铋(5%)、硅酮(聚二甲基硅氧烷:1%)、以及抗氧化剂(Ciba-Gerigy公司制造)(IRGANOXTM L150:0.3%、IRGAFOSTM 168:0.2%)。固体润滑覆膜层形成用组合物的涂布方法如下。将固体润滑覆膜层形成用组合物在带有搅拌机的罐内加热至150℃而使其呈熔融状态,实施了上述基底处理的母扣部表面也通过感应加热而预热至130℃。使用具有带保温功能的喷雾头的喷枪来喷涂熔融状态的固体润滑覆膜层形成用组合物,然后冷却,形成固体润滑覆膜层。
[紧固性能]
对于紧固性能,评价了耐烧结性和台肩摩阻扭矩ΔT'。
[耐烧结性评价试验]
耐烧结性通过2种反复紧固试验来进行评价。为利用手动拧紧进行的评价试验、以及抗未对准性评价试验。
[利用手动拧紧进行的评价试验]
使用试验编号1~试验编号12的公扣部和母扣部,通过手动拧紧(以人力紧固的状态),在紧固初期紧固至螺纹啮合。在利用手动拧紧的紧固之后,用动力钳反复紧螺纹和松螺纹,评价耐烧结性。每进行一次紧螺纹和松螺纹,都以目视观察公扣部表面和母扣部表面。通过目视观察来确认烧结的发生状况。在烧结轻微且可修复的情况下,修复咬痕并继续进行试验。测定在未发生不可修复的烧结的情况下能够进行紧螺纹和松螺纹的次数。将结果示于表4的“手动拧紧”栏中。表4中,“20<”表示能够进行紧螺纹和松螺纹的次数超过20次。
[抗未对准性评价试验]
使用试验编号1~试验编号12的公扣部和母扣部,不进行手动拧紧,从一开始就用动力钳进行紧固。因此,反复进行伴有未对准的紧螺纹和松螺纹,并评价抗未对准性。未对准的交叉角θ为5°。紧螺纹和松螺纹的紧固速度为10rpm,紧固扭矩为42.8kN·m。每进行一次紧螺纹和松螺纹,都以目视观察公扣部表面和母扣部表面。通过目视观察来确认烧结的发生状况。在烧结轻微且可修复的情况下,修复咬痕并继续进行试验。对在未发生不可修复的烧结的情况下能够进行紧螺纹和松螺纹的次数进行测定。将结果示于表4。表4中,“20<”表示能够进行紧螺纹和松螺纹的次数超过20次。
[表4]
表4
[台肩摩阻扭矩ΔT'测定试验]
使用试验编号1~试验编号12的公扣部和母扣部,测定台肩摩阻扭矩ΔT'。具体而言,以紧固速度10rpm、紧固扭矩42.8kN·m进行紧螺纹。在紧螺纹时测定扭矩,并制作如图6所示那样的扭矩图表。图6中的Ts表示台肩扭矩。图6中的MTV表示线段L与扭矩图表相交的扭矩值。线段L是具有与轴肩后的扭矩图表中的线性区域的斜率相同的斜率、且转数比上述线性区域多0.2%的直线。通常,在测定台肩摩阻扭矩ΔT'时使用Ty(屈服扭矩)。但在本实施例中,屈服扭矩(轴肩后的扭矩图表中的线性区域与非线性区域的边界)不清晰。因此,使用线段L来限定MTV。将MTV与Ts的差作为台肩摩阻扭矩ΔT’。将使用API标准涂料代替试验编号1的固体润滑覆膜层时的数值作为基准(100)并以相对值的形式求出台肩摩阻扭矩ΔT’。将结果示于表4。
API标准涂料是指,依据API Bul 5A2而制造的油井管用螺纹用复合油脂。API标准涂料的组成限定为:以油脂为基材,含有石墨粉:18±1.0%、铅粉:30.5±0.6%、以及铜薄片:3.3±0.3%。需要说明的是,应理解的是,在该成分范围内,油井管用螺纹用复合油脂具有同等的性能。
[耐腐蚀性]
[盐水喷雾试验]
对试验编号1~试验编号12的母扣部表面实施盐水喷雾试验。盐水喷雾试验是基于JIS Z2371(2015)中记载的方法实施的。试验片的大小为70mm×150mm、厚度为1mm。通过目视观察测出在各试验编号的试验片表面产生红锈的时间。将结果示于表4。需要说明的是,试验时间设为最长4000小时。若1500小时以上未生锈,则判断为在长期保存时的防锈性方面没有问题。
[评价结果]
参照表2~表4,试验编号1~试验编号5的管用螺纹接头在公扣部和母扣部中的至少一者的接触表面上具有轮廓的算术平均偏差Ra为1~8μm且轮廓的最大高度Rz为10~40μm的表面粗糙度、Zn-Ni合金镀层、Cu-Sn-Zn合金镀层、以及固体润滑覆膜层。另外,各层的层叠顺序也是适当的。因此,在有手动拧紧的情况以及伴有未对准的情况下,即使反复进行10次紧螺纹和松螺纹,也均未发生烧结,显示出了优异的耐烧结性。并且,台肩摩阻扭矩ΔT'超过100。另外,盐水喷雾试验的结果为“4000小时无锈”,显示出了优异的耐腐蚀性。
试验编号1~试验编号3的母扣部表面的固体润滑覆膜层的硬度以显微维氏硬度计为15以上。因此,与试验编号5相比,耐烧结性高。
另一方面,试验编号6的母扣部表面未形成Cu-Sn-Zn合金镀层。因此,耐烧结性低。
试验编号7的母扣部表面未形成Zn-Ni合金镀层。因此,耐烧结性低。另外,在盐水喷雾试验中,在500小时后生锈(点蚀),耐腐蚀性低。
试验编号8的母扣部表面的Zn-Ni合金镀层与Cu-Sn-Zn合金镀层的层叠顺序相反。因此,耐烧结性低。另外,在盐水喷雾试验中,在750小时后生锈(点蚀),耐腐蚀性低。
试验编号9的母扣部表面未进行喷丸加工。因此,轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓的最大高度Rz均在本发明的范围以下,耐烧结性低。
试验编号10的母扣部表面的固体润滑覆膜层不含氟树脂颗粒。因此,台肩摩阻扭矩ΔT'小于100。
试验编号11的母扣部表面的固体润滑覆膜层不含氟树脂颗粒。因此,台肩摩阻扭矩ΔT'小于100。
试验编号12的母扣部表面的固体润滑覆膜层的组成不含有环氧树脂和聚酰胺酰亚胺树脂中的任一种。因此,台肩摩阻扭矩ΔT'小于100。固体润滑覆膜层的摩擦系数低。
以上对本发明的实施方式进行了说明。但是,上述实施方式仅是用于实施本发明的示例。因此,本发明不限定于上述实施方式,可以在不脱离其主旨的范围内对上述实施方式进行适当改变并实施。
附图标记说明
3、13 公扣部
14 母扣部
15 外螺纹部
16、19 金属密封部
17、18 台肩部
20 内螺纹部
21 Zn-Ni合金镀层
22 Cu-Sn-Zn合金镀层
23 固体润滑覆膜层
130、140 接触表面
Claims (10)
1.一种管用螺纹接头,所述管用螺纹接头具备公扣部和母扣部,
所述公扣部和所述母扣部具备具有螺纹部和无螺纹金属接触部的接触表面,
所述公扣部和所述母扣部中的至少一者的所述接触表面具有轮廓的算术平均偏差Ra为1~8μm且轮廓的最大高度Rz为10~40μm的表面粗糙度,
所述管用螺纹接头在具有所述表面粗糙度的所述接触表面上具备:
由Zn-Ni合金构成的Zn-Ni合金镀层、
所述Zn-Ni合金镀层上的由Cu-Sn-Zn合金构成的Cu-Sn-Zn合金镀层、以及
所述Cu-Sn-Zn合金镀层上的固体润滑覆膜层,
所述固体润滑覆膜层含有选自由环氧树脂和聚酰胺酰亚胺树脂组成的组中的至少1种以上、以及氟树脂颗粒。
2.根据权利要求1所述的管用螺纹接头,其中,
所述Zn-Ni合金镀层的硬度以显微维氏硬度计为300以上,且所述Zn-Ni合金镀层的厚度为5~20μm。
3.根据权利要求1所述的管用螺纹接头,其中,
所述Cu-Sn-Zn合金镀层的硬度以显微维氏硬度计为500以上,且所述Cu-Sn-Zn合金镀层的厚度为5~20μm。
4.根据权利要求2所述的管用螺纹接头,其中,
所述Cu-Sn-Zn合金镀层的硬度以显微维氏硬度计为500以上,且所述Cu-Sn-Zn合金镀层的厚度为5~20μm。
5.根据权利要求1所述的管用螺纹接头,其中,
所述固体润滑覆膜层的硬度以显微维氏硬度计为15~25,且所述固体润滑覆膜层的厚度为10~40μm。
6.根据权利要求2所述的管用螺纹接头,其中,
所述固体润滑覆膜层的硬度以显微维氏硬度计为15~25,且所述固体润滑覆膜层的厚度为10~40μm。
7.根据权利要求3所述的管用螺纹接头,其中,
所述固体润滑覆膜层的硬度以显微维氏硬度计为15~25,且所述固体润滑覆膜层的厚度为10~40μm。
8.根据权利要求4所述的管用螺纹接头,其中,
所述固体润滑覆膜层的硬度以显微维氏硬度计为15~25,且所述固体润滑覆膜层的厚度为10~40μm。
9.根据权利要求1~权利要求8中任一项所述的管用螺纹接头,其中,
所述氟树脂颗粒为选自由聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(4.6氟化)、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚偏氟乙烯(2氟化)以及聚三氟氯乙烯(3氟化)组成的组中的1种或2种以上。
10.一种管用螺纹接头的制造方法,其为具备公扣部和母扣部的管用螺纹接头的制造方法,
所述公扣部和所述母扣部具备具有螺纹部和无螺纹金属接触部的接触表面,
所述管用螺纹接头的制造方法具备:
在所述公扣部和所述母扣部中的至少一者的所述接触表面上,通过喷丸加工形成轮廓的算术平均偏差Ra为1~8μm且轮廓的最大高度Rz为10~40μm的表面粗糙度的工序;
在形成所述表面粗糙度之后,通过电镀形成由Zn-Ni合金构成的Zn-Ni合金镀层的工序;
在形成所述Zn-Ni合金镀层之后,通过电镀形成由Cu-Sn-Zn合金构成的Cu-Sn-Zn合金镀层的工序;以及,
在形成所述Cu-Sn-Zn合金镀层之后,形成固体润滑覆膜层的工序。
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