JPS5872711A - オ−ステナイト系ステンレス鋼からなるドリルねじ - Google Patents

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】 本発明はドリルねじ、殊に耐食性のすぐれたオーステナ
イト系ステンレス鋼からなるドリルねじに関するもので
ある。

近年、各種建築物にアルミ製のサツシュや各種のコーテ
ィングを施した耐食性外装材が多用されるに従い、その
取シ付けに穴あけとねじ立てが同時に行なえるドリルね
じが使用されるようになってきた。このようなドリルね
じは、取り付けるアルミ製のサツシュや外装材だけでは
なく、鋼製の支持部材にも穴あけ及びねじ豆てしなけれ
ばならないので、ビッカース硬さくＨ２’）　で３３０
以上の硬度が必要であり、一般には焼入れされた炭素鋼
製のドリルねじが用いられている。しかし、炭素鋼製の
ドリルねじけそれによって取り付けられるアルミ材料ｆ
耐食性のある外装材に比べて耐食性が著しく劣り、特に
外部に露出する頭部に赤錆が発生するためアルミサツシ
ュや外装材の美観が損なわれ大きな問題になっている。

このような事情から、耐食性のすぐれたドリルねじの出
現が要望されて以来、久しい年月が経過している。

一方従来から、耐食性ねじとして耐食性のすぐれたオー
ステナイト系ステンレス鋼製のねじが使用されているけ
れども、とのオーステナイト系ステンレス鋼は焼入れし
て硬度をあげると、とができないので、穴あけとねじ宣
てのために高い硬度が要求されるドリルねじには不可と
されてきた。このため、焼入れが可能なマルテンサイト
系ステンレヌ＠製の耐食性ドリルねじが一部には使用さ
れているが、このマルデンサイト系ステンレス−は、前
記炭素＠４製ドリルねじに比べ価格は大巾にアップする
が、その耐食性においてはオーステナイト系ステンレス
鋼に比べて格段に低下するため、はとんど普及していな
い。したがって、止むを得ず耐食性ねじを用いなければ
ならない場合には、従来の方法、すなわち電気ドリルで
取付孔をあけ、該取付孔にオーステナイト系ステンレス
鋼からなる耐食ねじを挿通し裏側からナツトで締付ける
という方法が採られているのであるが、この作業は建物
の内側と外側から作業者２人がかりで行なわなければな
らないので、非常に手間を要し、コスト高になる欠点が
あった。また、取付は箇所の裏側に作業者が入れない狭
隘な箇所では片側からしか作業ができず、この場合には
予め電気ドリルでねじ下穴をあけ、手作業でねじ立てし
て雌ねじを切り、該雌ねじに耐食性ねじを螺着して取９
付けなければならないので１作業はより面倒になり、大
巾なコスト高を余儀無くされているのが実状である。

とのような現状に鑑み、耐食性のすぐれたオーステナイ
ト系ステンレス鋼でドリルねじを製造するひとつの試み
として、オーステナイト系ステンレス鋼の冷間加工硬化
特性を応用したもので、ねじ軸部の先端にドリル部を冷
間鍛造するに際し、その鍛造速度を毎分／インチないし
６インチに制限された超低速度として冷間圧造されるド
リル部をその加工硬化によりオーステナイト組織から硬
イマルテンサイト組織に変性さ止、これによってオース
テナイト系ステンレス鋼のすぐれた耐食性を保持しなが
ら、ドリル部に穴あけに必蚤な硬度を付与せしめるよう
にしたドリルねじ及びその製造方法が、特開昭３３−７
７７９乙号に提案されている。しかし、このように超低
速度の冷間加工法に基づくドリルねじけ、研究室で実験
試料として製造することが可能であっても、特にｉ産性
。

経済性が要求されるねじ類としては非現実的であり、ま
た、加工硬化にともなう成形の困難性及び工具の寿命等
に問題があって現実には実施困禰でめる。また、折角の
艮加工性冷間圧造用鋼類の使用ができない。更に、上記
ドリルねじのようにドリル部だけ穴あけ可能な硬度を付
与しても、ねじ軸部はねじ転造加工にともなう加工硬化
だけではドリル部によりあけた下穴にねじ豆てすること
が不能まだは非常に困難であって、ねじ軸部がねじり破
断するおそれがある。

本発明は、上述のような問題点を解決し、経済的に大量
生産できるオーステナイト系ステンレス鋼からなる耐食
性ドリルねじを提供することな目的とする。

本発明の他の目的は、ねじ軸部にもドリル部と同等の硬
度が付与されているドリルねじを提供することである。

本発明の更に他の目的は、ドリル部とねじ軸部とに穴あ
け及びねじ立てに必要な硬度を与えるだめの表面硬化処
理によって、素材であるオーステ列ト組織にほとんど変
化を生じるととがなく、すぐれた耐食性が保持されるド
リルねじを提供することでおる。

更に、本発明の他の目的は、使用時に外部に露出するた
めすぐれた耐食性が要求されるねじ頭部が素材であるオ
ーステナイト系ステンレス鋼のすぐれた制置性をそのま
ま保持しているドリルねじを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のドリルねじけ、オ
ーステナイト系ステンレス鋼を冷間圧造して製造され、
外周にねじ山が形成されたねじ軸部と、核ねじ軸部の一
端に設けられたドリル部と、前記ねじ細部の他端に設け
られた頭部とを有する耐食性ドリルねじにおいて、使用
時に外部に露出するためすぐれた耐食性が要求される前
記頭部を除き前記ねじ軸部とドリル部の表面がビッカー
ス硬さＣＨｖ）！；Ｓｏ以上に表面硬化され、これによ
って炭素鋼のような硬い金属材料に穴あけとねじ豆てを
可能ならしめたことを特徴とする。上記ドリル部及びね
じ軸部の表向硬化法は、素材であるオーステナイト系ス
テンレス鋼のオーステナイト組織がヘッダ加工及びねじ
転造により加工硬化して得られたねじ軸部の強度をでき
るだけ損なわないようにするため、その溶体化処理温度
エリ１ｒよるかに低温の乙ＯＯＣを越えない温度下に分
ける窒化法であることが望ましい、。

上記窒化法は、ガス窒化と液体窒化に大別されるが、い
ずれも通常５００〜５ｓｏｃ　で１表面硬度はビッカー
ス硬さくＨり）９００〜１０００が得を容易に付与する
ことができる１、シかも、この窒化法による表面硬化は
特に耐摩耗性、耐熱性の点ですぐれているので、ドリル
部の表面硬化としては勿論であるが、ねじ軸部の表面硬
化法としてきわめて有効である。何故なら、一般にドリ
ルねじのドリル部であけられた下穴にドリル部に続くね
じ軸部でねじＶてする場合、そのねじ立て作業はタップ
のような切削加工というよりは、ねじ軸部を下穴にねじ
込み圧入することによる転造に近いものであるから、ね
じ軸部の硬度が低く、耐摩耗性、耐熱性がないと、ねじ
軸部が焼き付きねじり破断するおそれがめるからで、本
発明のドリルねじによればこのような不都合は元金に解
消され、すぐれた穿孔機能とねじ立て機能を発揮する。

特に、本発明のドリルねじは、前記窒化法による硬い窒
化層が冷間加工により加工硬化した前記ドリル部とねじ
軸部の表面に形成されるから、オーステナイト系ステン
レス鋼のすぐれた耐食性をほとんど損なうことなくドリ
ル部とねじ軸部に、炭素鋼のような硬い金属材料に穴あ
けとねじ立てに必要な硬度及び強度を容易且つ十分に付
与できるものである。また、上記窒化法による表面硬化
層の硬度、耐摩耗性、耐熱性が非常に大きいので、素材
であるオーステナイト系ステンレス鋼トシて、クローム
／ｇ。００〜２０゜００チ、ニッケ／Ｉ／ｇ、ｏ。

〜１０゜００’Ａ、炭素ｏ、ｏｇｃｌｂ以下ｏ”１ｇ−
ｇ、Ｊ鋼を以って代表される鋼種に加工硬化を抑制する
ため銅／。００〜１１．００％を添加した良加工性冷間
圧造用ステンレス鋼（例えば日本標準規格ＳＵＢＸＭ７
）　　を用いてＦｖｙｖ部及びねじ軸部の冷間加工を容
易ならしめることも可能である。

本発明のドリルねじにおいて、ドｖｙｖ部と共に窒化法
により表面硬化されるねじ軸部の前記ドリル部に続く軸
方向長さは、少なくとも締結すべき部材の全体厚さ以上
であることが好ましい。一方、使用時に外部に露出する
ので特に耐食性が要求される頭部は、素材であるオース
テナイト系ステンレス鋼のすぐれた耐食性の低下を防止
するため窒化処理により表面硬化させない。したがって
、頭部と表面硬化されたねじ軸部との中間に表面硬化さ
れていないねじ軸部を残す。そして、表面硬化させない
頭部及び首下のねじ軸部分には窒化防止手段として電気
めっきが施される。このように電気めっきを施しておく
と、窒化処理の後にねじ全体に装飾用電気めっきを施す
際、先の電気めっきの被膜が下地として有効に活かされ
、素材のオーステナイト系ステンレス鋼が電気めっきが
困難とされているクローム含有率の高い鋼種であるにも
かかわらず、美麗な仕上りが得られる利点を有する。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は、ドリルねじ１を用いて、柱１０に固着された鋼
製アングル材の胴縁１１にアルミサツシュ１２を取り付
けだ例を示し、第２図は、焼付カラー鉄板製外装材１６
を断熱材１４を介して鋼製支持部材１５に取り付けた例
を示す。図中、１１．１２は被締結部材全体の厚さを示
す。

本発明のドリルねじ１は、第６図、第４図に示すように
、外周にねじ山が形成されたねじ軸部２と、該ねじ軸部
２の一端に連設されたドリルｓ６及びねじ軸部２の他端
に連設され回転工具の保合部６を有する頭部４とから成
り、オーステナイト／／ 系ステンレス鋼を素材とし冷間加工により製造されてい
る。素材となるオーステナイト系ステンレス鋼は冷間加
工を容易ならしめ生産性をあげるため、クローム／ｇ、
００〜ｒｏ、ｏｏ％、ニッケルｇ、００〜１０．５０ｑ
６、炭素ｏ、ｏｇ多　以下の１７Ｉ−ｇＪ鋼を以って代
表されるステンレス鋼に銅／。００〜４＋！・００％を
含むいわゆる長汀工性冷間圧造用ステンレス鋼類が好゛
土しく、例えばＪ１Ｂ規格のＳＵＢ　８１６　Ｊｌ、Ｓ
ＵＢ　３１６ＪＩＬ、ＳＵＳｆＭ７等が好適である。

ドリルねじ１は、炭素鋼のような硬い金属材料に穴あけ
とねじ豆てを可能ならしめるため、ドリル部６とドリル
部上に続くねじ軸部２に窒化処理を施すことによって、
その表面に硬い窒化層５が形成されている。窒化層５０
表面硬度は、窒化の処理温度が５００〜５５０Ｃでビッ
カース硬さくＨｖ）りＯＯ〜１０００が得られ、これに
よってドリル部６とねじ軸部２に焼入れした炭素鋼製の
ドリルねじに匹敵する穿孔機能とねじ豆て機能が付与さ
れる。

／２ 図、第２図に例示した被締結部材全体の厚さ１１゜１２
以上であることが望ましい。一方、使用時に外部に露出
し風雨にさらされる頭部４は、素材であるオーステナイ
ト系ステンレス鋼のすぐれた耐食性を活かすだめに窒化
処理されない。このため、頭部４と表面硬化されたねじ
軸部分２ａとの間に表面硬化させないねじ軸部分２ｂを
残すことが好ましく、このように頭部４の首下部分に頭
部４と同様に窒化処理しないねじ軸部分２ｂを残すこと
によって１頭部４の耐食性の低下防止が確実になる。而
して、窒化処理により表面硬化させない頭部４及びねじ
軸部分２ｂには、窒化防止手段として窒化処理前に銅、
ニッケル当の電気めっきが施される。

窒化処理してトリ／Ｉ／１４６とねじ軸部分２ａの表面
に硬い窒化層５を形成したのち、ねじ全体に装飾用電気
めっきを施し、製品が完成する。かぐして、頭部４は素
材であるオーステナイト系ステンレス鋼のすぐれた耐食
性を保有しながら、ドリル部６とこれに続くねじ軸部分
２ａは炭素鋼のように硬い金属材料に穴あけとねじ立て
を可能ならしめた硬度と強度を具えたドリルねじが得ら
れる。

以上、本発明を特定の実施例について説明したが１本発
明はこの実施例に限定されるものではなく特許請求の範
囲に記載された技術思想の枠内で種々に変形して実施で
きるものであることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はドリルねじの使用例を示す断面図、第
６図は本発明に係るドリルねじの正面図。 第４図は同縦断正面図である。 １・・・・・・ドリルねじ　　　２・・・・・・ねじ軸
部６・・・・・・ドリル部　　　　４・・・・・・頭　
部５・・・・・・窒化層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　オーステナイト系ステンレス鋼を冷間圧造して製
   造され、外周にねじ山が形成されたねじ軸部と、該ねじ
   軸部の一端に設けられたドリル部と、前記ねじ軸部の他
   端に設けられた頭部とを有する耐食性ドリルねじにおい
   て、使用時に外部に露出するためすぐれた耐食性が要求
   される前記頭部を除き前記ねじ軸部とドリル部の表面が
   ビッカース硬４　（ＨＶ　）５５０以上に表面硬化され
   、これによって炭素鋼のような硬い金属材料に穴あけと
   ねじ豆でを可能ならしめたことを特徴とするオーステナ
   イト系ステンレス鋼からなるトリ〜ねじ。 ２、　　前記オーステナイト系ステンレス鋼カ、クロー
   ム７ｇ、００〜２０．００チ、ニッケ／Ｉ／ｇ、　ｏ　
   。 〜１０．５ＯＴｏ％炭素０゜０ｆＴｏ以下（Ｄ　′′７
   ｇ−ｇＪ鋼を以って代表されるステンレス鋼に銅／・０
   ０〜グ・００％を含む良加工性冷間圧造用ステンレス鋼
   類である特許請求の範囲第１項記載のドリルねじ。 ６、前記ドリル部と共に表面硬化される前記ねじ軸部の
   前記ドリル部に続く軸方向長さが、少なくとも締結すべ
   き部材の厚さ以上である特許請求の範囲第７項又は第２
   項記載のドリルねじ。 ４、前記ドリル部及びねじ軸部の表面硬化法が、乙０Ｏ
   ０Ｃを越えない温度下における窒化法である特許請求の
   範囲第７項ないし第３項のいずれかに記載のドリルねじ
   。 ５、　前記窒化法が、ｔｏｏｃを越えない温度下　　　
   ′におけるガス窒化処理又は液体窒化処理である特許請
   求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載のドリル
   ねじ、。 ６゜前記窒化法による硬い窒化層が、冷間圧造により加
   工硬化した前記ドリル部及びねじ軸部の表面に形成され
   ている特許請求の範囲第ｑ項又は第５項記載のドリルね
   じ。 ７、耐食性の低下を防止するため、前記窒化法により表
   面硬化させない前記頭部に電気めっきが施されている特
   許請求の範囲第１項又は第Ｓ項記載のドリルねじ。