JP5672731B2 - 異種金属接合体 - Google Patents

Description

本発明は、ねじ締めによる異種金属接合体に関する。

耐食性が要求される異種金属接合体を用いた製品において、金属間の電位差から発生する電食反応は通常の腐食速度に比べ著しく速いため、その製品寿命の支配因子となる。電食反応の進行する速度、すなわち電食速度を遅くするためには接合体を構成する部材そのものの材質を変えるか、製品の使用環境を制限する必要があり、現実的ではない。そのため、耐電食性を維持するには電食発生自体を起こさせない構造にする必要があり、通常は、電食発生をもたらす異種金属の部材間の接触を防ぐため、めっき等の表面処理が施されている。

しかしながら、ねじ締めにより異種金属の部材同士を接合する構造体（異種金属接合体）においては、ねじ締めによる機械的ストレスがかかることでめっき割れが起こり、素材そのものの腐食（孔食）が始まる。そして、一方の部材における雌ねじ部の腐食が進み、部材同士の接触面で異種金属が直接接触する状態になることで電食に移行する。

ねじ締めによる孔食発生を防ぐには、ねじ締めにより発生する機械的ストレスを緩和するか、割れないめっき膜を形成する必要がある。しかしながら、どちらも現実的には困難であり、現状の技術では、めっき割れによる孔食を防ぐことは難しい。

そこで、孔食発生の防止、あるいは腐食進行の抑制のため、自己修復作用を有するクロメート処理が用いられる場合がある。しかし、クロメート被膜では、ねじ締めにより発生する例えば数十μm以上の大きな傷についての修復は困難であり、顕著な効果は期待できない。

また、腐食の進行を遅らせる目的で、ねじ穴内部を大気に触れさせないようワッシャで密封する構造で対応する場合もあるが、締め付け自体が大気中で行われるため大きな効果が望めない上、部材によっては十分な密閉構造とすることが困難な場合もある。

また、ねじ締めによる異種金属接合体において部材に不導体処理を施すことで電食を抑制する対策が提案されている（例えば特許文献１参照）。

実開平６−７６７２６号公報

上述のように、ねじ締めによる異種金属接合体において部材に不導体処理を施すことで電食を抑制する方式が特許文献１等により提案されているが、この方式では、ねじ締め時の被膜損傷が起こり、これにより発生した孔食から電食へ移行する可能性が大きく、また、この方式は部材に不導体処理を施すものであるため、部材間の導電性が要求される構造体（異種金属接合体）には適用できない。

ここで、ねじ締めによる異種金属接合体において孔食から電食へ移行する現象について、図４〜５の従来例を用いて説明する。
図４は、従来の異種金属接合体を示す構成図である。図４の異種金属接合体は、互いに異なる種類の金属材料からなる第１の金属部材１と第２の金属部材１１とがねじ締めにより接合されたものであって、第１の金属部材１に設けられた貫通穴２を介し第２の金属部材１１側に突出させたねじ２１の雄ねじ部２２を、第２の金属部材１１に設けられた雌ねじ部１２にねじ込んで締め付けることによって、第１の金属部材１と第２の金属部材１１とを，部材接触面４１を介して接合した構成となっている。なお、ねじ２１のねじ頭部２３と第１の金属部材１との間にはワッシャ３１とスプリングワッシャ３２とが介装されている。また、ねじ２１において、第１の金属部材１の貫通穴２を貫通する部分には、ねじ加工されていないねじ軸部２４が形成されているが、ねじ２１の構成は、図４に示す構造に限定されるものではない。

図４における各部材の材質構成としては、例えば、Cu合金素材からなる第１の金属部材１とAl合金素材からなる第２の金属部材１１とをFe合金素材からなるねじ２１で締め付けてなる異種金属接合体であって、第１の金属部材１、第２の金属部材１１及びねじ２１の各表面に、それぞれ「電解Snめっき」よりなる被膜１ａ、「無電解Ni-Pめっき＋電解Snめっき」よりなる被膜１１ａ及び「Znめっき＋クロメート被膜」よりなる被膜２１ａが形成された構成がある。なお、ワッシャ３１及びスプリングワッシャ３２にも、ねじ２１と同様に、Fe合金素材の表面に「Znめっき＋クロメート被膜」よりなる被膜が形成されたものが用いられる。このような材質構成では、部材接触面４１において被膜１ａ、１１ａが介在することによって、金属部材１のCu合金素材と第２の金属部材１１のAl合金素材とが直接には接触しないので、異種金属接合体が腐食雰囲気環境下に置かれた場合でも、異種金属の直接接触による電食が抑制される。

しかしながら、図４の異種金属接合体においては、第２の金属部材１１の雌ねじ部１２とねじ２１の雄ねじ部２２との接触部で、ねじ締めによる機械的ストレスなどにより、第２の金属部材１１側の被膜１１ａ及びねじ２１側の被膜２１ａが局所的に損傷する可能性があり、この場合、腐食雰囲気環境下では、被膜１１ａ及び２１ａにおける上記の局所的損傷箇所で、いわゆる孔食が発生し、孔食発生箇所から、第２の金属部材１１のAl合金素材及びねじ２１のFe合金素材の腐食が進行するとともに、周囲の被膜に損傷が拡がっていくことになる。

雌ねじ部１２と雄ねじ部２２との接触部において上記のような孔食が発生した場合、その孔食箇所４２から、腐食が第２の金属部材１１とねじ２１との接触面に沿って進行し、さらに図４の矢印Ｄ１のように部材接触面４１に向って進行していく。孔食による腐食が部材接触面４１まで到達した状態では、部材接触面４１に面する第２の金属部材１１側の被膜１１ａも損傷し、第２の金属部材１１のAl合金素材と第１の金属部材１側の「電解Snめっき」よりなる被膜１ａとの直接接触により電食が進行し、さらに第１の金属部材１側の被膜１ａも損傷した場合、第２の金属部材１１のAl合金素材と第１の金属部材１のCu合金素材との直接接触による電食も進行することになる。そして、腐食雰囲気環境下では、上記のような異種金属の直接接触による電食が急速に進行することにより、異種金属接合体が構造体として機能できなくなり、この異種金属接合体を用いた製品の機能が損なわれることになる。

このように、図４のような、例えばCu合金素材からなる第１の金属部材１とAl合金素材からなる第２の金属部材１１とをFe合金素材からなるねじ２１で締め付けてなる異種金属接合体においては、第１の金属部材１、第２の金属部材１１及びねじ２１の各表面に被膜が形成されている場合でも、雌ねじ部１２と雄ねじ部２２との接触部に孔食が発生し、この孔食が部材接触面４１における電食に移行して、電食が急速に進行することが問題となる可能性が有る。

また、図４の異種金属接合体における材質構成例として、上述の説明では、Cu合金素材からなる第１の金属部材１とAl合金素材からなる第２の金属部材１１とをFe合金素材からなるねじ２１で締め付けてなる構成を示したが、このような組み合わせ以外の材質構成でも、イオン化傾向の差が大きく，直接接触による電食が問題となるような異種金属の組み合わせの材質構成では、上述と同様に、ねじ締めによる孔食から部材接触面での電食へ移行する現象が問題となる可能性が有る。

ここで、図４の異種金属接合体において、ねじ締めによる孔食は、雌ねじ部１２と雄ねじ部２２との接触部におけるどの領域でも発生する可能性が有り、上記接触部の部材接触面４１側の端部領域で孔食が発生した場合には、孔食発生部４２から部材接触面４１までの距離が最も短くなり、孔食から電食に移行するまでの期間が最も短くなる。なお、図４における矢印Ｄ１は、雌ねじ部１２と雄ねじ部２２との接触部から部材接触面４１に向かう腐食の進行方向を示している。

したがって、図４に示されるような従来の異種金属接合体では、特に、雌ねじ部１２と雄ねじ部２２との接触部における部材接触面４１側の端部領域で孔食が発生した場合には、極めて短期間で部材接触面４１における（例えば電食部４３での）電食が発生することになり、このような異種金属接合体を用いた製品では、その信頼性の点が問題となる。

なお、上述の説明では、図４の異種金属接合体における材質構成として、第１の金属部材１、第２の金属部材１１及びねじ２１の各部材表面に被膜を形成して、異種金属接触による電食を抑制するようにした構成例を示したが、各部材の材質選定によっては、第１の金属部材１と第２の金属部材１１とのうち第２の金属部材１１側だけに被膜を形成すればよい場合もある。

図５は、従来の異なる異種金属接合体を示す構成図である。図５の異種金属接合体は、互いに異なる種類の金属材料からなる第１の金属部材１と第２の金属部材１１とがねじ締めにより接合されたものであって、第１の金属部材１０１から突出して設けられた雄ねじ部１２２を、第２の金属部材１１に設けられた雌ねじ部１２にねじ込んで締め付けることによって、第１の金属部材１０１と第２の金属部材１１とを，部材接触面４１を介して接合した構成となっている。なお、第１の金属部材１０１の本体部分と第２の金属部材１１との間に図示されないワッシャとスプリングワッシャとが介装される場合もある。また、第１の金属部材１０１における雄ねじ部１２２の根元部分には、ねじ加工されていないねじ軸部１２４が形成されている。

図５における各部材の材質構成としては、例えば、Cu合金素材からなる第１の金属部材１０１とAl合金素材からなる第２の金属部材１１とをねじ締めで接合してなる異種金属接合体であって、第１の金属部材１０１、第２の金属部材１１の各表面に、それぞれ「電解Snめっき」よりなる被膜１０１ａ、「無電解Ni-Pめっき＋電解Snめっき」よりなる被膜１１ａが形成された構成がある。なお、ワッシャ及びスプリングワッシャが介装される場合、このワッシャ及びスプリングワッシャには、例えばCu合金素材の表面に「電解Snめっき」よりなる被膜が形成されたものが用いられる。このような材質構成では、部材接触面４１において被膜１０１ａ、１１ａが介在することによって、第１の金属部材１０１のCu合金素材と第２の金属部材１１のAl合金素材とが直接には接触しないので、異種金属接合体が腐食雰囲気環境下に置かれた場合でも、異種金属の直接接触による電食が抑制される。

しかしながら、図５の異種金属接合体においては、第２の金属部材１１の雌ねじ部１２と第１の金属部材１０１の雄ねじ部１２２との接触部で、ねじ締めによる機械的ストレスなどにより、第２の金属部材１１側の被膜１１ａ及び第１の金属部材１０１側の被膜１０１ａが局所的に損傷する可能性があり、この場合、腐食雰囲気環境下では、被膜１１ａ及び１０１ａにおける上記の局所的損傷箇所で、いわゆる孔食が発生し、孔食発生箇所から、第２の金属部材１１のAl合金素材及び第１の金属部材１０１のCu合金素材の腐食が進行するとともに、周囲の被膜に損傷が拡がっていくことになる。

雌ねじ部１２と雄ねじ部１２２との接触部において上記のような孔食が発生した場合、その孔食箇所４２から、腐食が第２の金属部材１１と第１の金属部材１０１との接触面に沿って進行し、さらに図５の矢印Ｄ１０１のように部材接触面４１に向って進行していく。孔食による腐食が部材接触面４１まで到達した状態では、部材接触面４１に面する第２の金属部材１１側の被膜１１ａも損傷し、第２の金属部材１１のAl合金素材と第１の金属部材１０１側の「電解Snめっき」よりなる被膜１０１ａとの直接接触により電食が進行し、さらに第１の金属部材１０１側の被膜１０１ａも損傷した場合、第２の金属部材１１のAl合金素材と第１の金属部材１０１のCu合金素材との直接接触による電食も進行することになる。そして、腐食雰囲気環境下では、上記のような異種金属の直接接触による電食が急速に進行することにより、異種金属接合体が構造体として機能できなくなり、この異種金属接合体を用いた製品の機能が損なわれることになる。

このように、図５のような、例えばCu合金素材からなる第１の金属部材１０１とAl合金素材からなる第２の金属部材１１とをねじ締めで接合してなる異種金属接合体においては、第１の金属部材１０１、第２の金属部材１１の各表面に被膜が形成されている場合でも、雌ねじ部１２と雄ねじ部１２２との接触部に孔食が発生し、この孔食が部材接触面４１における電食に移行して、電食が急速に進行することが問題となる可能性が有る。

また、図５の異種金属接合体における材質構成例として、上述の説明では、Cu合金素材からなる第１の金属部材１０１とAl合金素材からなる第２の金属部材１１とをねじ締めで接合してなる構成を示したが、このような組み合わせ以外の材質構成でも、イオン化傾向の差が大きく，直接接触による電食が問題となるような異種金属の組み合わせの材質構成では、上述と同様に、ねじ締めによる孔食から部材接触面での電食へ移行する現象が問題となる可能性が有る。

ここで、図５の異種金属接合体において、ねじ締めによる孔食は、雌ねじ部１２と雄ねじ部１２２との接触部におけるどの領域でも発生する可能性が有り、上記接触部の部材接触面４１側の端部領域で孔食が発生した場合には、孔食発生部４２から部材接触面４１までの距離が最も短くなり、孔食から電食に移行するまでの期間が最も短くなる。なお、図５における矢印Ｄ１０１は、雌ねじ部１２と雄ねじ部１２２との接触部から部材接触面４１に向かう腐食の進行方向を示している。

したがって、図５に示されるような従来の異種金属接合体では、特に、雌ねじ部１２と雄ねじ部１２２との接触部における部材接触面４１側の端部領域で孔食が発生した場合には、極めて短期間で部材接触面４１における（例えば電食部４３での）電食が発生することになり、このような異種金属接合体を用いた製品では、その信頼性の点が問題となる。

なお、上述の説明では、図５の異種金属接合体における材質構成として、第１の金属部材１０１、第２の金属部材１１の各部材表面に被膜を形成して、異種金属接触による電食を抑制するようにした構成例を示したが、各部材の材質選定によっては、第１の金属部材１０１と第２の金属部材１１とのうち第２の金属部材１１側だけに被膜を形成すればよい場合もある。

本発明は、上述の図４〜５で説明した従来の異種金属接合体における問題点を解決し、耐食性を要求される異種金属接合体において、ねじ締めによる孔食からの移行による電食の発生が抑制され、その製品寿命を十分に維持することができて信頼性が高く、かつ、接合対象となる部材の材質に関する制限がなく、さらに低コストで実現可能な異種金属接合体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、互いに異なる種類の金属材料からなる第１の金属部材と第２の金属部材とがねじ締めにより接合されたものであって、少なくとも第２の金属部材の表面には第１の金属部材との異種金属接触による電食を抑制するための金属被膜が形成されてなるとともに、第１の金属部材に設けられた貫通穴を介し第２の金属部材側に突出させたねじの雄ねじ部を，第２の金属部材に設けられた雌ねじ部にねじ込んで締め付けることによって、第１の金属部材と第２の金属部材とを，当該第１の金属部材と当該第２の金属部材との部材接触面を介して接合してなる異種金属接合体において、前記部材接触面と，雄ねじ部と雌ねじ部とのねじ込み結合部分の部材接触面側端部との間にねじと第２の金属部材とが接触しない構造部分を形成するものとして、第２の金属部材における雌ねじ部の部材接触面側に，ねじの雄ねじ部の最大外径より大きい内径を有し電食を防止するザグリ穴部を設けてなる構成とする（請求項１の発明）。

上記請求項１の発明によれば、部材接触面と，雄ねじ部と雌ねじ部とのねじ込み結合部分の部材接触面側端部との間にねじと第２の金属部材とが接触しない構造部分を形成するものとして、第２の金属部材における雌ねじ部の部材接触面側に、締め付け用のねじの雄ねじ部に触れない構造のザグリ穴部を設けているので、このザグリ穴部によって腐食代が形成されている。このため、ねじ締めによる孔食発生箇所から部材接触面までの距離が、従来技術の異種金属接合体よりも、ほぼ腐食代の分だけ長く延長されたものとなっており、これにより、孔食から電食に移行するまでの期間を長期化することができる。

また、本発明による電食抑制対策は、第２の金属部材における雌ねじ部の部材接触面側にザグリ穴部を設けるだけでよいため、接合対象となる部材の材質に関する制限がなく、さらに低コストで実現可能なものとなっている

また、本発明によれば、互いに異なる種類の金属材料からなる第１の金属部材と第２の金属部材とがねじ締めにより接合されたものであって、少なくとも第２の金属部材の表面には第１の金属部材との異種金属接触による電食を抑制するための金属被膜が形成されてなるとともに、第１の金属部材から突出して設けられた雄ねじ部を，第２の金属部材に設けられた雌ねじ部にねじ込んで締め付けることによって、第１の金属部材と第２の金属部材とを，当該第１の金属部材と当該第２の金属部材との部材接触面を介して接合してなる異種金属接合体において、前記部材接触面と，雄ねじ部と雌ねじ部とのねじ込み結合部分の部材接触面側端部との間に第１の金属部材と第２の金属部材とが接触しない構造部分を形成するものとして、第２の金属部材における雌ねじ部の部材接触面側に，雄ねじ部の最大外径より大きい内径を有し電食を防止するザグリ穴部を設けてなる構成とする（請求項２の発明）。

上記請求項２の発明によれば、部材接触面と，雄ねじ部と雌ねじ部とのねじ込み結合部分の部材接触面側端部との間に第１の金属部材と第２の金属部材とが接触しない構造部分を形成するものとして、第２の金属部材における雌ねじ部の部材接触面側に、第１の金属部材の雄ねじ部に触れない構造のザグリ穴部を設けているので、このザグリ穴部によって腐食代が形成されている。このため、ねじ締めによる孔食発生箇所から部材接触面までの距離が、従来技術の異種金属接合体よりも、ほぼ腐食代の分だけ長く延長されたものとなっており、これにより、孔食から電食に移行するまでの期間を長期化することができる。

また、本発明による電食抑制対策は、第２の金属部材における雌ねじ部の部材接触面側にザグリ穴部を設けるだけでよいため、接合対象となる部材の材質に関する制限がなく、さらに低コストで実現可能なものとなっている。

上記請求項１または２に記載の異種金属接合体において、前記ザグリ穴部の内周側に形成される空間に充填剤を充填してなる構成とするとよい（請求項３の発明）。
また、本発明によれば、互いに異なる種類の金属材料からなる第１の金属部材と第２の金属部材とがねじ締めにより接合されたものであって、少なくとも第２の金属部材の表面には第１の金属部材との異種金属接触による電食を抑制するための金属被膜が形成されてなるとともに、第１の金属部材に設けられた貫通穴を介し第２の金属部材側に突出させたねじの雄ねじ部を，第２の金属部材に設けられた雌ねじ部にねじ込んで締め付けることによって、第１の金属部材と第２の金属部材とを，当該第１の金属部材と当該第２の金属部材との部材接触面を介して接合してなる異種金属接合体において、前記部材接触面と，雄ねじ部と雌ねじ部とのねじ込み結合部分の部材接触面側端部との間にねじと第２の金属部材とが接触しない構造部分を形成するものとして、ねじにおけるねじ頭部と雄ねじ部との間に，雌ねじ部の最小内径より小さい外径を有し電食を防止するねじ軸部を設けるとともに、ねじ軸部の長さは，ねじ締めによる接合状態でねじ軸部の雄ねじ部側端部が雌ねじ部の領域内に位置するような長さとしてなる構成とする（請求項４の発明）。

上記請求項４の発明によれば、部材接触面と，雄ねじ部と雌ねじ部とのねじ込み結合部分の部材接触面側端部との間にねじと第２の金属部材とが接触しない構造部分を形成するものとして、ねじにおけるねじ頭部と雄ねじ部との間に，第２の金属部材の雌ねじ部に触れない構造のねじ軸部を設けるとともに、ねじ軸部の長さは，ねじ締めによる接合状態でねじ軸部の雄ねじ側端部が雌ねじ部の領域内に位置するような長さとしているので、このねじ軸部によって腐食代が形成されている。このため、ねじ締めによる孔食発生箇所から部材接触面までの距離が、従来技術の異種金属接合体よりも、ほぼ腐食代の分だけ長く延長されたものとなっており、これにより、孔食から電食に移行するまでの期間を長期化することができる。

また、本発明による電食抑制対策は、ねじにおけるねじ頭部と雄ねじ部との間にねじ軸部を設けるだけでよいため、接合対象となる部材の材質に関する制限がなく、さらに低コストで実現可能なものとなっている。

上記請求項４に記載の異種金属接合体において、前記ねじ軸部の外周側に形成される空間に充填剤を充填してなる構成とするとよい（請求項５の発明）。
そして、上記請求項１ないし５のいずれか１項に記載の異種金属接合体においては、前記金属被膜は、Ｓｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄより選択される一種又はそれらの合金からなる金属被膜である構成とすることができる（請求項６の発明）。
また、上記請求項１ないし６のいずれか１項に記載の異種金属接合体においては、前記金属被膜は、めっきで形成されてなる金属被膜である構成とすることができる（請求項７の発明）。

本発明によれば、腐食代が形成されることにより、ねじ締めによる孔食から電食に移行するまでの期間を長期化することができ、これによって、異種金属接合体の製品寿命を十分に長いものとして、その信頼性を高いものとすることができる。

また、本発明による電食抑制対策は、接合対象となる部材の材質に関する制限がなく、さらに低コストで実現可能なものとなっている。

本発明の実施例１による異種金属接合体を示す構成図 本発明の実施例２による異種金属接合体を示す構成図 本発明の実施例３による異種金属接合体を示す構成図 従来の異種金属接合体を示す構成図 従来の異なる異種金属接合体を示す構成図

以下、本発明の実施形態を図１ないし図３に示す実施例に基づいて説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。

［本発明の第１実施形態］
本発明の第１実施形態は、ねじ締めによる異種金属接合体を、互いに異なる種類の金属材料からなる第１の金属部材と第２の金属部材とがねじ締めにより接合されたものであって、少なくとも第２の金属部材の表面には第１の金属部材との異種金属接触による電食を抑制するための被膜が形成されてなるとともに、第１の金属部材に設けられた貫通穴を介し第２の金属部材側に突出させたねじの雄ねじ部を，第２の金属部材に設けられた雌ねじ部にねじ込んで締め付けることによって、第１の金属部材と第２の金属部材とを，部材接触面を介して接合してなる異種金属接合体において、部材接触面と，雄ねじ部と雌ねじ部とのねじ込み結合部分の部材接触面側端部との間にねじと第２の金属部材とが接触しない構造部分を形成するものとして、後述のサグリ穴部１３（図１），または，ねじ軸部２４Ａ（図２）を設け、ねじ締めによる孔食発生箇所から部材接触面までの距離を伸ばすようにしているので、孔食から電食に移行するまでの期間を長期化することができるものとなっている。本発明の第１実施形態による異種金属接合体の具体的な構成例を下記の実施例１〜２で説明する。

図１は実施例１の異種金属接合体を示す構造図である。なお、図１において、図４の従来例と同一の構成要素については、同一の符号を付け、重複する説明は省略する。
（イ）異種金属接合体の構成：
実施例１の異種金属接合体は、図１に示されているように、第２の金属部材１１Ａにおける雌ねじ部１２Ａの部材接触面４１側に、ねじ２１の雄ねじ部２２に触れない構造として、雄ねじ部２２の最大外径より大きい内径を有するザグリ穴部１３を備えており、この点が、電食抑制対策の構成として、図４の従来例に対する特徴点となっている。ここで、ねじ２１の構成は、図１に示す構造に限定されるものではない。

実施例１の上記構成において、雄ねじ部２２の外周部がザグリ穴部１３の内壁面に当接している場合には、その当接箇所で孔食が発生する可能性が有るので、ザグリ穴部１３の内壁面を腐食代４４として機能させるためには、上記のように、ザグリ穴部１３の内径を、雄ねじ部２２の最大外径よりも大きくしておくことが必要である。

図１における各部材の材質構成としては、図４の異種金属接合体における材質構成例と同様に、例えば、Cu合金素材からなる第１の金属部材１とAl合金素材からなる第２の金属部材１１ＡとをFe合金素材からなるねじ２１で締め付けてなる異種金属接合体であって、第１の金属部材１、第２の金属部材１１Ａ及びねじ２１の各表面に、それぞれ「電解Snめっき」よりなる被膜１ａ、「無電解Ni-Pめっき＋電解Snめっき」よりなる被膜１１Ａａ及び「Znめっき＋クロメート被膜」よりなる被膜２１ａが形成された構成とすることができるが、本発明は、このような材質構成に限定されるものではない。なお、上記材質構成の場合、ワッシャ３１及びスプリングワッシャ３２にも、ねじ２１と同様に、Fe合金素材の表面に「Znめっき＋クロメート被膜」よりなる被膜が形成されたものが用いられる。

(ロ)異種金属接合体における電食抑制効果：
実施例１の異種金属接合体は、上記のようなザグリ穴部１３を備えた構成としていることにより、第２の金属部材１１Ａにおける雌ねじ部１２Ａと部材接触面４１との間に、腐食代４４（図１において破線枠で囲まれている領域）が確保されている。

上述のように、ねじ締めによる孔食は、雌ねじ部１２Ａと雄ねじ部２２との接触部におけるどの領域でも発生する可能性が有り、上記接触部の部材接触面４１側の端部領域で孔食が発生した場合には、孔食発生部４２から部材接触面４１までの距離が最も短くなり、孔食から電食に移行するまでの期間が最も短くなる。なお、図１における矢印Ｄ２は、雌ねじ部１２Ａと雄ねじ部２２との接触部から部材接触面４１に向かう腐食の進行方向を示すものであり、腐食がザグリ穴部１３の内壁面に沿って部材接触面４１側に進行することを示している。

この点において、実施例１の異種金属接合体においては、ザグリ穴部１３による腐食代４４が確保されていることにより、雌ねじ部１２Ａと雄ねじ部２２との接触部における部材接触面４１側の端部領域から部材接触面４１までの距離が、図４の従来例よりも、ほぼ腐食代４４の分だけ長くなっており、その分だけ、腐食雰囲気環境下において孔食から電食に移行するまでの期間が長期化されたものとなっている。これにより、実施例１の異種金属接合体は、耐食性を要求される異種金属接合体として、製品寿命が従来より長く、信頼性がより高いものとなっている。

（ハ）腐食代空間部分への充填剤の充填：
なお、ザグリ穴部１３の内周側に形成される空間（腐食代４４の空間部分）に例えばエポキシ系樹脂等よりなる充填剤を充填してなる構成とすれば、より好適である。すなわち、このような構成とすれば、腐食雰囲気のガス等が上記空間内に侵入するのを防止することができ、これにより、雌ねじ部１２Ａと雄ねじ部２２との接触部における孔食の発生を抑制することができる。また、雌ねじ部１２Ａと雄ねじ部２２との接触部で孔食が発生した場合でも、上記空間内に充填剤が充填されていることにより、腐食がザグリ穴部１３の内壁面に沿って部材接触面４１側に進行することを抑制することができる。

図２は実施例２の異種金属接合体を示す構造図である。なお、図２において、図４の従来例と同一の構成要素については、同一の符号を付け、重複する説明は省略する。
（イ）異種金属接合体の構成：
実施例２の異種金属接合体は、図２に示されているように、ねじ２１Ａにおけるねじ頭部２３と雄ねじ部２２Ａとの間に、第２の金属部材１１の雌ねじ部１２に触れない構造として、雌ねじ部１２の最小内径より小さい外径を有するねじ軸部２４Ａを設けるとともに、ねじ軸部２４Ａの長さは，ねじ締めによる接合状態でねじ軸部２４Ａの雄ねじ２２Ａ側端部が雌ねじ部１２の領域内に位置するような長さとしており、この点が、電食抑制対策の構成として、図４の従来例に対する特徴点となっている。ここで、ねじ２１Ａの構成は、図２に示す構造に限定されるものではない。

実施例２の上記構成において、ねじ軸部２４Ａの外周面が雌ねじ部１２の内周に当接している場合には、その当接箇所で孔食が発生する可能性が有るので、ねじ軸部２４Ａと対向する雌ねじ部１２の部材接触面４１側領域を腐食代４４Ａとして機能させるためには、上記のように、ねじ軸部２４Ａの外径を、雌ねじ部１２の最小内径よりも小さくしておくことが必要である。

また、実施例２の上記構成において、ねじ軸部２４Ａの長さは，ねじ締めによる接合状態でねじ軸部２４Ａの雄ねじ２２Ａ側端部が雌ねじ部１２の領域内に位置するような長さであればよく、例えば、ねじ軸部２４Ａと対向する雌ねじ部１２の部材接触面４１側領域（すなわち、ねじ締めによる接合状態で雄ねじ２２Ａと接触しない領域）として少なくともねじ山１ピッチ分確保できるような長さとすることができるが、異種金属接合体に求められる寿命条件に応じて設定すればよい。

図２における各部材の材質構成としては、図４の異種金属接合体における材質構成例と同様に、例えば、Cu合金素材からなる第１の金属部材１とAl合金素材からなる第２の金属部材１１とをFe合金素材からなるねじ２１Ａで締め付けてなる異種金属接合体であって、第１の金属部材１、第２の金属部材１１及びねじ２１Ａの各表面に、それぞれ「電解Snめっき」よりなる被膜１ａ、「無電解Ni-Pめっき＋電解Snめっき」よりなる被膜１１ａ及び「Znめっき＋クロメート被膜」よりなる被膜２１Ａａが形成された構成とすることができるが、本発明は、このような材質構成に限定されるものではない。なお、上記材質構成の場合、ワッシャ３１及びスプリングワッシャ３２にも、ねじ２１Ａと同様に、Fe合金素材の表面に「Znめっき＋クロメート被膜」よりなる被膜が形成されたものが用いられる。

(ロ)異種金属接合体における電食抑制効果：
実施例２の異種金属接合体は、上記のようなねじ軸部２４Ａを備えた構成としていることにより、雄ねじ部２２Ａと雌ねじ部１２とのねじ込み結合部分の部材接触面４１側端部と，部材接触面４１との間に、腐食代４４Ａ（図２において破線枠で囲まれている領域）が確保されている。

上述のように、ねじ締めによる孔食は、雌ねじ部１２と雄ねじ部２２Ａとの接触部（ねじ込み結合部分）におけるどの領域でも発生する可能性が有り、上記接触部の部材接触面４１側の端部領域で孔食が発生した場合には、孔食発生部４２から部材接触面４１までの距離が最も短くなり、孔食から電食に移行するまでの期間が最も短くなる。なお、図２における矢印Ｄ３は、雌ねじ部１２と雄ねじ部２２Ａとの接触部から部材接触面４１に向かう腐食の進行方向を示すものであり、腐食が，ねじ軸部２４Ａと対向する雌ねじ部１２の部材接触面４１側領域の内周面に沿って部材接触面４１側に進行することを示している。

この点において、実施例２の異種金属接合体においては、ねじ軸部２４Ａによる腐食代４４Ａが確保されていることにより、雌ねじ部１２と雄ねじ部２２Ａとの接触部における部材接触面４１側の端部領域から部材接触面４１までの距離が、図４の従来例よりも、ほぼ腐食代４４Ａの分だけ長くなっており、その分だけ、腐食雰囲気環境下において孔食から電食に移行するまでの期間が長期化されたものとなっている。これにより、実施例２の異種金属接合体は、耐食性を要求される異種金属接合体として、製品寿命が従来より長く、信頼性がより高いものとなっている。

（ハ）腐食代空間部分への充填剤の充填：
なお、ねじ軸部２４Ａの外周側に形成される空間（腐食代４４Ａの空間部分）に例えばエポキシ系樹脂等よりなる充填剤を充填してなる構成とすれば、より好適である。すなわち、このような構成とすれば、腐食雰囲気のガス等が上記空間内に侵入するのを防止することができ、これにより、雌ねじ部１２と雄ねじ部２２Ａとの接触部における孔食の発生を抑制することができる。また、雌ねじ部１２と雄ねじ部２２Ａとの接触部で孔食が発生した場合でも、上記空間内に充填剤が充填されていることにより、腐食が,ねじ軸部２４Ａと対向する雌ねじ部１２の部材接触面４１側領域の内周面に沿って部材接触面４１側に進行することを抑制することができる。

［本発明の第２実施形態］
本発明の第２実施形態は、ねじ締めによる異種金属接合体を、互いに異なる種類の金属材料からなる第１の金属部材と第２の金属部材とがねじ締めにより接合されたものであって、少なくとも第２の金属部材の表面には第１の金属部材との異種金属接触による電食を抑制するための被膜が形成されてなるとともに、第１の金属部材から突出して設けられた雄ねじ部を，第２の金属部材に設けられた雌ねじ部にねじ込んで締め付けることによって、第１の金属部材と第２の金属部材とを，部材接触面を介して接合してなる異種金属接合体において、部材接触面と，雄ねじ部と雌ねじ部とのねじ込み結合部分の部材接触面側端部との間に第１の金属部材と第２の金属部材とが接触しない構造部分を形成するものとして、後述のザグリ穴部１３（図３）を設け、ねじ締めによる孔食発生箇所から部材接触面までの距離を伸ばすようにしているので、孔食から電食に移行するまでの期間を長期化することができるものとなっている。本発明の第２実施形態による異種金属接合体の具体的構成例を下記の実施例３で説明する。

図３は実施例３の異種金属接合体を示す構造図である。なお、図３において、図５の従来例と同一の構成要素については、同一の符号を付け、重複する説明は省略する。
（イ）異種金属接合体の構成：
実施例３の異種金属接合体は、図３に示されているように、第２の金属部材１１Ａにおける雌ねじ部１２Ａの部材接触面４１側に、第１の金属部材１０１の雄ねじ部１２２に触れない構造として、雄ねじ部１２２の最大外径より大きい内径を有するザグリ穴部１３を備えており、この点が、電食抑制対策の構成として、図５の従来例に対する特徴点となっている。ここで、第１の金属部材１０１における雄ねじ部１２２を含むねじ構造は、図３に示す構造に限定されるものではない。

実施例３の上記構成において、雄ねじ部１２２の外周部がザグリ穴部１３の内壁面に当接している場合には、その当接箇所で孔食が発生する可能性が有るので、ザグリ穴部１３の内壁面を腐食代４４として機能させるためには、上記のように、ザグリ穴部１３の内径を、雄ねじ部１２２の最大外径よりも大きくしておくことが必要である。

図３における各部材の材質構成としては、図５の異種金属接合体における材質構成例と同様に、例えば、Cu合金素材からなる第１の金属部材１０１とAl合金素材からなる第２の金属部材１１Ａとをねじ締めで接合してなる異種金属接合体であって、第１の金属部材１０１、第２の金属部材１１Ａの各表面に、それぞれ「電解Snめっき」よりなる被膜１０１ａ、「無電解Ni-Pめっき＋電解Snめっき」よりなる被膜１１Ａａが形成された構成とすることができるが、本発明は、このような材質構成に限定されるものではない。なお、上記構成において、第１の金属部材１０１の本体部分と第２の金属部材１１Ａとの間に図示されないワッシャとスプリングワッシャとが介装される場合、このワッシャ及びスプリングワッシャには、例えば、第１の金属部材１０１と同様に、Cu合金素材の表面に「電解Snめっき」よりなる被膜が形成されたものを用いることができる。

(ロ)異種金属接合体における電食抑制効果：
実施例３の異種金属接合体は、上記のようなザグリ穴部１３を備えた構成としていることにより、第２の金属部材１１Ａにおける雌ねじ部１２Ａと部材接触面４１との間に、腐食代４４（図３において破線枠で囲まれている領域）が確保されている。

上述のように、ねじ締めによる孔食は、雌ねじ部１２Ａと雄ねじ部１２２との接触部におけるどの領域でも発生する可能性が有り、上記接触部の部材接触面４１側の端部領域で孔食が発生した場合には、孔食発生部４２から部材接触面４１までの距離が最も短くなり、孔食から電食に移行するまでの期間が最も短くなる。なお、図３における矢印Ｄ１０２は、雌ねじ部１２Ａと雄ねじ部１２２との接触部から部材接触面４１に向かう腐食の進行方向を示すものであり、腐食がザグリ穴部１３の内壁面に沿って部材接触面４１側に進行することを示している。

この点において、実施例３の異種金属接合体においては、ザグリ穴部１３による腐食代４４が確保されていることにより、雌ねじ部１２Ａと雄ねじ部１２２との接触部における部材接触面４１側の端部領域から部材接触面４１までの距離が、図５の従来例よりも、ほぼ腐食代４４の分だけ長くなっており、その分だけ、腐食雰囲気環境下において孔食から電食に移行するまでの期間が長期化されたものとなっている。これにより、実施例３の異種金属接合体は、耐食性を要求される異種金属接合体として、製品寿命が従来より長く、信頼性がより高いものとなっている。

なお、実施例３の異種金属接合体における雌ねじ部１２Ａと雄ねじ部１２２との接触部において、ねじ締めによる孔食が発生した場合、孔食による腐食状態によっては、孔食の発生箇所の近傍で第１の金属部材１０１と第２の金属部材１１Ａとの間での電食に移行する可能性も考えられるが、実施例３では、ザグリ穴部１３による腐食代４４が確保されていることにより、第１の金属部材１０１と第２の金属部材１１Ａとの間での通電機能などを維持する上で重要な部材接触面４１での電食に移行するまでの期間を長期化させることができる。

（ハ）腐食代空間部分への充填剤の充填：
なお、ザグリ穴部１３の内周側に形成される空間（腐食代４４の空間部分）に例えばエポキシ系樹脂等よりなる充填剤を充填してなる構成とすれば、より好適である。すなわち、このような構成とすれば、腐食雰囲気のガス等が上記空間内に侵入するのを防止することができ、これにより、雌ねじ部１２Ａと雄ねじ部１２２との接触部における孔食の発生を抑制することができる。また、雌ねじ部１２Ａと雄ねじ部１２２との接触部で孔食が発生した場合でも、上記空間内に充填剤が充填されていることにより、腐食がザグリ穴部１３の内壁面に沿って部材接触面４１側に進行することを抑制することができる。

［異種金属接合体の構造設計および寿命推定］
例えば図１に示されるような異種金属接合体において、ザグリ穴部１３による腐食代４４を長くするほど、当該異種金属接合体の寿命をより長くすることができるが、雌ねじ部１２Ａの深さ寸法として、必要な締結強度を確保するための所定値を確保しておく必要があるので、第２の金属部材１１Ａの厚さ寸法が制約されている場合、ザグリ穴部１３による腐食代４４も制約されることになる。このため、実際の異種金属接合体では、ザグリ穴部１３による腐食代４４を、寿命条件だけでなく、上記のような締結強度の条件や部材厚さの条件にも適合した長さとすることが必要となる。

そして、異種金属接合体を用いた実製品においては、異種金属接合体の腐食に起因する寿命が、ねじ締めによる孔食が発生してから電食が発生するまでの期間Ｔａと、電食が発生してから電食反応が進行して接合体としての機能に支障をきたすまでの期間Ｔｂとの合計期間Ｔｃ（＝Ｔａ＋Ｔｂ）に基づくものであることを前提として、例えば次のようにして構造設計および寿命推定を行うことができる。

（ａ）当該異種金属接合体における電食速度を下記条件に基づいて推定する。
（ａ１）異種金属材料の組み合わせ条件。
（ａ２）異種金属接合体の使用環境条件。

（ｂ）推定した電食速度に基づき、期間Ｔｂを求める。
（ｃ）第２の金属部材１１Ａに求められる部材厚さ条件の下で、雌ねじ部１２Ａの必要な深さ寸法を確保できるような、ザグリ穴部１３の最大深さ寸法を求める。

（ｄ）ザグリ穴部１３の最大深さ寸法に基づく腐食代４４によって最低限確保できる期間Ｔａを推定する。
（ｅ）期間Ｔａと期間Ｔｂとの合計期間Ｔｃ（＝Ｔａ＋Ｔｂ）に基づき、第２の金属部材１１Ａに求められる部材厚さ条件の下で実現可能な当該異種金属接合体の寿命を推定する。

（ｆ）なお、当該異種金属接合体の寿命推定値の寿命条件に対する余裕度が必要以上に大きい場合には、例えば締結強度条件をより十分なものとするために雌ねじ部１２Ａの深さ寸法をより大きくして、その分だけザグリ穴部１３の深さ寸法を小さくするというように、構造設計値の見直しを行ってもよい。

［異種金属接合体における材質構成］
（イ）上述の実施形態１〜２では、図１，図２の異種金属接合体における材質構成として、第１の金属部材１、第２の金属部材１１Ａ，１１及びねじ２１，２１Ａの各表面に被膜を形成して、異種金属接触による電食を抑制するようにしている構成例を示すとともに、図３の異種金属接合体における材質構成として、第１の金属部材１０１、第２の金属部材１１Ａの各表面に被膜を形成して、異種金属接触による電食を抑制するようにしている構成例を示した。このような被膜としては、Ｓｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄより選択される一種又はそれらの合金からなる金属被膜を用いることができ、例えばめっき等で形成することができる。また、上述の被膜はクロメート被膜などの化成処理膜であってもよい。

（ロ）本発明は、第１の金属部材１，１０１と第２の金属部材１１Ａ，１１との間での導電性が不要である場合に対応して、異種金属接触による電食を抑制するための被膜として絶縁被膜を用いた構成にも適用することができ、ねじ接触部における絶縁被膜の局部的損傷に起因する孔食から部材接触面４１での電食に移行するまでの期間を長期化し、異種金属接合体の製品寿命を十分に長いものとすることができる。

（ハ）図１，図２の異種金属接合体における第１の金属部材１、第２の金属部材１１Ａ，１１及びねじ２１，２１Ａの各材質選定により、第１の金属部材１と第２の金属部材１１Ａ，１１とのうち第２の金属部材１１Ａ，１１側だけに、異種金属接触による電食を抑制するための被膜を形成する構成とすることもできる。このような材質構成として、例えば、図１のような、Cu合金素材からなる第１の金属部材１とAl合金素材からなる第２の金属部材１１ＡとをFe合金素材からなるねじ２１で締め付けてなる異種金属接合体であって、第２の金属部材１１Ａ及びねじ２１のそれぞれの表面にCuめっきによる被膜１１Ａａ及び２１ａを形成し、第１の金属部材１はCu合金のまま被膜なしとする構成などがある。

（ニ）図３の異種金属接合体における第１の金属部材１０１、第２の金属部材１１Ａの各材質選定により、第１の金属部材１０１と第２の金属部材１１Ａとのうち第２の金属部材１１Ａ側だけに、異種金属接触による電食を抑制するための被膜を形成する構成とすることもできる。このような材質構成として、例えば、図３のような、Cu合金素材からなる第１の金属部材１０１とAl合金素材からなる第２の金属部材１１Ａとをねじ締めで接合してなる異種金属接合体であって、第２の金属部材１１Ａの表面にCuめっきによる被膜１１Ａａを形成し、第１の金属部材１０１はCu合金のまま被膜なしとする構成などがある。

１，１０１・・・第１の金属部材、１ａ，１０１ａ・・・被膜、２・・・貫通穴
１１，１１Ａ・・・第２の金属部材、１１ａ,１１Ａａ・・・被膜、１２,１２Ａ・・・雌ねじ部、１３・・・ザグリ穴部
２１，２１Ａ・・・ねじ、２１ａ，２１Ａａ・・・被膜、２２，２２Ａ，１２２・・・雄ねじ部、２３・・・ねじ頭部、２４，２４Ａ，１２４・・・ねじ軸部
３１・・・ワッシャ、３２・・・スプリングワッシャ
４１・・・部材接触面、４２・・・孔食発生部、４３・・・電食発生部、４４，４４Ａ・・・腐食代、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ１０１，Ｄ１０２・・・腐食の進行方向

Claims (7)

1. 互いに異なる種類の金属材料からなる第１の金属部材と第２の金属部材とがねじ締めにより接合されたものであって、少なくとも第２の金属部材の表面には第１の金属部材との異種金属接触による電食を抑制するための金属被膜が形成されてなるとともに、第１の金属部材に設けられた貫通穴を介し第２の金属部材側に突出させたねじの雄ねじ部を，第２の金属部材に設けられた雌ねじ部にねじ込んで締め付けることによって、第１の金属部材と第２の金属部材とを，当該第１の金属部材と当該第２の金属部材との部材接触面を介して接合してなる異種金属接合体において、
   前記部材接触面と，雄ねじ部と雌ねじ部とのねじ込み結合部分の部材接触面側端部との間にねじと第２の金属部材とが接触しない構造部分を形成するものとして、第２の金属部材における雌ねじ部の部材接触面側に，ねじの雄ねじ部の最大外径より大きい内径を有し電食を防止するザグリ穴部を設けてなることを特徴とする異種金属接合体。
2. 互いに異なる種類の金属材料からなる第１の金属部材と第２の金属部材とがねじ締めにより接合されたものであって、少なくとも第２の金属部材の表面には第１の金属部材との異種金属接触による電食を抑制するための金属被膜が形成されてなるとともに、第１の金属部材から突出して設けられた雄ねじ部を，第２の金属部材に設けられた雌ねじ部にねじ込んで締め付けることによって、第１の金属部材と第２の金属部材とを，当該第１の金属部材と当該第２の金属部材との部材接触面を介して接合してなる異種金属接合体において、
   前記部材接触面と，雄ねじ部と雌ねじ部とのねじ込み結合部分の部材接触面側端部との間に第１の金属部材と第２の金属部材とが接触しない構造部分を形成するものとして、第２の金属部材における雌ねじ部の部材接触面側に，雄ねじ部の最大外径より大きい内径を有し電食を防止するザグリ穴部を設けてなることを特徴とする異種金属接合体。
3. 前記ザグリ穴部の内周側に形成される空間に充填剤を充填してなることを特徴とする請求項１または２に記載の異種金属接合体。
4. 互いに異なる種類の金属材料からなる第１の金属部材と第２の金属部材とがねじ締めにより接合されたものであって、少なくとも第２の金属部材の表面には第１の金属部材との異種金属接触による電食を抑制するための金属被膜が形成されてなるとともに、第１の金属部材に設けられた貫通穴を介し第２の金属部材側に突出させたねじの雄ねじ部を，第２の金属部材に設けられた雌ねじ部にねじ込んで締め付けることによって、第１の金属部材と第２の金属部材とを，当該第１の金属部材と当該第２の金属部材との部材接触面を介して接合してなる異種金属接合体において、
   前記部材接触面と，雄ねじ部と雌ねじ部とのねじ込み結合部分の部材接触面側端部との間にねじと第２の金属部材とが接触しない構造部分を形成するものとして、ねじにおけるねじ頭部と雄ねじ部との間に，雌ねじ部の最小内径より小さい外径を有し電食を防止するねじ軸部を設けるとともに、ねじ軸部の長さは，ねじ締めによる接合状態でねじ軸部の雄ねじ部側端部が雌ねじ部の領域内に位置するような長さとしてなることを特徴とする異種金属接合体。
5. 前記ねじ軸部の外周側に形成される空間に充填剤を充填してなることを特徴とする請求項４に記載の異種金属接合体。
6. 前記金属被膜は、Ｓｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄより選択される一種又はそれらの合金からなる金属被膜であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の異種金属接合体。
7. 前記金属被膜は、めっきで形成されてなる金属被膜であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の異種金属接合体。